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电磁线圈与无线电力传输

发布日期:2019-09-02 作者:电磁线圈 点击:486

第一次接触电磁线圈还是在中国达人秀上面,我永远也忘不了那位年轻而又神秘的少年,年仅16岁的他就成为了中国科学达人。同时我也认识了另一位好朋友——“电磁线圈”。


电磁线圈在本质上来说是一种特殊的变压器。该变压器通过多级耦合电路将普通交流电压提升的百万伏或者千万伏级别的电压。经过电磁线圈作用的放电终端的电压特性为低电流、超高压、高频率。电磁线圈最早由尼古拉·特斯拉发明。


电磁线圈进行了多种方式的配置,电磁线圈他试图通过利用不同方式,结合不同实验现象对线圈配置进行改进和优化,以期可以通过该线圈实现电力的无线传输。特别是其为科学研究而建造了沃登克里弗塔,但是资金的短缺导致该项目最终还是失败了。但是这并不能证明无法利用电磁线圈进行电力的无线传输。本文就电磁线圈及如何利用电磁线圈实现电力的无线传输进行了研究。


一个小型的电磁线圈物理结构应该由以下几个模块构成:感应线圈模块、打火模块、电容器模块、变压器模块、互感模块。其中电容器部分要求至少要有两个大容量电容,要求互感器部分的初级线圈的圈数要少一些,保证增大电压的能力。


为小型电磁线圈,大体分为5个部分,放电顶端装置1号位置,次级线圈2号位置表示,初级线圈表示在3号位置,底座为4号位置,外输出装置在5号位置表示。该装置主要由放电顶端的球形装置产生的电弧现象以及外输出装置(节能灯发光)呈现。


当节能灯靠近次级线圈,达到一定距离时就会发光,同时放电顶端表面的电弧变弱。同样,距离变远时,灯光由亮变暗,电弧现象增强。由该实验可以看出,电磁线圈可以实现电力的无线传输。若提高电磁线圈的电压和频率,可以将电能输送到很远的地方。利用电磁线圈实现电能的无线传输是其今后的主要发展趋势。


基本的电磁线圈,电源端电压经过整流后变为直流电,该直流电对回路中的大容量电容进行充电。随着充电的进行,电容两级间的电势差不断增大,当电容两极间的电势差超过空气所能承受的最大绝缘电压时会在电容两极间产生放电现象。此时初级谐振回路处于导通状态,整个电路的能量通过耦合效应由初级回路耦合到次级回路。


对线圈进行放电,防爆线圈电能通过变压线圈耦合到大容量电容阵中。随着电容充电过程的不断持续,电容两级电势差会不断增大,一旦该差值超过击穿电压值,就会对电容两极间的打火器进行点火,进而在电容阵和主线圈之间形成闭合回路,该回路利用电磁效应将电能通过耦合由初级线圈耦合到次级线圈中。


利用电磁线圈可以将普通交流电压耦合到高频高压范围,因此使用该线圈时需要注意采取必须的防护措施,以免发生事故。


通过几个周期的耦合后,大部分能量被转移到次级回路中。其中,部分能量会因线路损耗等被损耗掉。根据线圈结构可知,在次级回路中的能量还会通过耦合返回到初级回路,期间部分能量被损耗。几个耦合周期后,电容两端的电势差无法击穿空气,导致初级线圈所在回路断开,该过程结束,电源重新进入充电状态。电磁线圈的放电过程只有三到十毫秒,但是线圈的放电频率超过100次每秒,因此虽然放电过程持续时间较短,但仍旧会给观察者以持续放电的效果。


通过上述分析可知,其结构和原理相对简单,实现较为容易。但是在大规模实际应用中,对其与环境的调试具有非常大的操作难度。虽然理论和局部验证性质的实验证明利用电磁线圈可以实现电能的无线传输,且该方式传输效率高、对生态破坏性小,但是实际应用中还存在诸多困难和障碍,还无法将其应用到实际电力输送中。


需要注意的是,电磁线圈能够将普通电压提升到超高伏电压段,该阶段电压远远超出了人类的承受能力,若不慎发生触电不仅会导致触电者瞬间死亡,还会对触电者周围环境产生破坏,因此在线圈的制造和维护过程中一定要采取足够的防护措施,操作人员要严格按照其所掌握的理论基础和操作规范进行操作,以免发生危险,对人和设备造成危害。




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