2020年2月6日版本:
*无线电能传输技术的发展历程 通过电磁波用无线连接的方式传输能量最初可以追述到赫兹(Heinrich Hertz )的研究,他使用一组具有抛物线型反射面的电极作为发射端和接收端,在两端之间的间隙中伴随着空气击穿而产生的放电火花,实现高频电磁波能量的传输,从而证明电磁场中的能量是可以在空间进行传输的。 1891年,特斯拉(Nikola Tesla)提出了远距离无线电能传输的设想,以实现在地表通过驻波的方式将电能传输到经过优化设计的接收天线上。 1930年,H.V. Noble制作的实验装置包括一组间距为25英尺的偶极子天线,其谐振频率为100MHz,实现了功率达到数百瓦的电能传输。 而在随后的数十年间,无线电能传输技术的研究进展趋缓。直到2007年,由美国麻省理工学院的Marin Soljacic教授研究小组提出的强耦合磁共振(Strongly coupled magnetic resonance, SCMR)模型,能够传输60 W功率超过2 m距离,并达到40%传输效率。这项被称为“Witricity”的无线电能传输技术是基于线圈磁耦合共振原理的方式实现了中距离的高效能量传输。这项实验成为共振耦合式WPT中最为经典模型,相关论文发表于《Science》,由此引发了研究者们的广泛关注,并开启了无线电力传输研究领域的新篇章。 近年来,WPT技术已经被应用于电动汽车、心脏起搏器等人体植入式医疗设备和移动电子设备等的充电技术中。
(1) 实验原理讲解(课堂讲授与教学视频观看等):学会无线电能传输装置的仪器结构、工作原理和测量方法。 (2) 搭建实验系统。 (3) 测量与比较输入、输出信号,测量系统谐振频率。 (4) 计算系统传输效率。
通过频谱分析等,对理论模型与实验测量结果进行比较。
改变接收端的负载类型等实验条件,测量传输效率等变化。
分析通过电磁场调控等方式进一步提升和改进其传输距离和传输效率、磁场分布均匀度、易受到环境和负载变化的影响等问题。
(1)阅读实验教材和仪器说明书等资料,观看实验教学视频进行实验预习。 (2)学习微波实验的安全知识和规章制度。 (3)实验中,要求学生掌握实验原理和方法,正确使用实验仪器,完成操作和测量,培养学生动手实践能力。 (4)分析实验结果,比较理论模型与实验结果,进行误差处理,获得实验结论。
电磁场、微波、负载匹配 等
电磁学、固体物理 等
大功率无线能量传输实验等与生产应用相结合的设计性实验
欢迎大家留言讨论! — 乐永康 2019/12/05 13:01