浅析三种无线充电原理的优与劣
说到无线充电技术的原理,已经不是多神秘的东西了,在一些智能手机上已经被实现并商业化了。无线充电原理也很简单,在发射端将电能转换成电磁波并发射出去,接收端接受到电磁波之后,再将其转换成电能,就可以进行充电了。 下面是对其中三种无线充电原理各自优劣的分析。
电磁感应
电磁感应,即是使用两个互感线圈进行无线充电。这种利用电磁感应原理开发的技术类似电力系统中常用的变压器技术。在变压器的原边通入交变电流,副边由于电磁感应原理会产生感应电动势,若副边电路连通,即可出现感应电流,其方向遵从楞次定律,大小可由麦克斯韦电磁理论解出。
使用电磁感应的原因进行无线充电要求两个设备的距离必须很近,并且只能一对一进行充电,充电时必须对准线圈。不过,能量转换率高,传输功率范围较大,能从几瓦到几百瓦。
磁场共振
磁场共振,即是通过电磁共振的方式进行无线充电,原理与声波共振类似,只要两个介质具有相同的共振频率,就能够传递能量。这种无线充电原理其实就是电磁共振耦合原理,需要的发射和接收两个共振系统可分别由感应线圈制成。通过调整发射频率使发射端以某一高频率振动,其产生的不是弥漫于各处的普通电磁波,在两个线圈间形成一种能量通道。接收端的固有频率与发射端频率相同,因而发生了共振。随着每一次共振,接收端感应器中会有更多的电压产生。经 过多次共振,感应器表面就会集聚足够的能量,这样接收端在此非辐射磁场中接收能量,从而完成了磁能到电能的转换,实现了电能的无线传输。
这种方式的充电距离在电磁感应式与无线电波式之间,优点是传输功率较大,能够达到几千瓦,可以同时对多个设备进行充电,不要求两个设备之间线圈对应;缺点就是损耗很高,距离越远,传输功率越大,损耗也就越大,最麻烦的是必须对使用的频段进行保护。
无线电波
无线电波,即是通过接收无线电波进行无线充电,原理与矿石收音机类似。这种无线充电原理是利用微波或激光形式来实现电能的远程传输,系统由电磁波发生器、发射天线、接收天线、高频电磁波整流器、变电设备和有线电网组成。
电磁波发生器是微波源或激光器,把电源传送的电能转变为大功率、高频的电磁波,馈送给发射天线;发射天线将电磁波发送出去;接收天线收集电磁波的能量并输入 高频电磁波整流器,产生的高压直流电经逆变后送入有线电网。这种非接触式无线电力传输方式传送距离可达10m,但是传输功率小(最高100mW)、功效 低,发射器无线电波发送的大量功率以无线电波的方式被浪费掉。在传输距离上稍有优势,最远距离为10米。
从以上三种方式的优劣中,不难发现,仅有电磁感应式和磁场共振式两种无线充电原理在电动汽车的无线充电上有实现的可能。不过,孰优孰劣,就要靠市场和消费者自己来进行抉择了。
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