[發明專利]用于傳輸電能的方法和裝置

在審

• 申請號: 202010971834.2
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112600314A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: T·V·扎哈羅維奇;T·A·鮑里索維奇;T·O·弗拉基米羅維奇
• 申請（專利權）人: 弗洛格控股有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12
• 代理公司: 北京博思佳知識產權代理有限公司 11415
• 代理人: 韓果

提供了用于傳輸電能的方法和裝置。方法之一包括：使用以下，將電能從電能源傳輸到電能接收器：變頻器，用于將來自電能源的電流轉換為高頻電流；發射諧振特斯拉變壓器和接收諧振特斯拉變壓器，所述變壓器的繞組的低電位端子接地；電能傳輸線路。所述方法還包括：利用來自電能源的電能在所述發射變壓器的繞組中激發諧振振蕩以在傳輸線路中提供電流激勵，并經由傳輸線路向所述接收變壓器的繞組傳輸能量以在其中激發諧振振蕩，這實際上確保了從所述接收變壓器到所述電能接收器的能量傳輸。所述方法簡化了操作并降低了傳輸系統的成本，由于電場和磁場的強度降低改善了傳輸線路的環境狀況，減少了傳輸線路的導體電容對特斯拉變壓器的諧振繞組的影響。

技術領域

本發明涉及電氣工程，尤其涉及在固定對象之間以及在固定電源與接收電能的可移動設備之間使用諧振技術傳輸電能的裝置和方法。

背景技術

已知一種用于經由長距離單線線路轉換和傳輸電能的方法和裝置，其由N.Tesla在1897年研發，(N.Tesla的美國專利No.593138)，Electrical Transformer，申請日1897年3月20日，授權日1897年11月2日；N.Tesla的美國專利No.645576，System of transmissionof electrical energy，申請日1897年9月，授權日1900年3月20日。

根據N.Tesla的發明，所述系統由具有諧振升壓繞組的兩個(發射和接收)諧振變壓器和連接諧振升壓繞組的高電位端子的導體構成，所述諧振升壓繞組是圓柱狀線圈架(former)上長線的單層螺旋狀四分之一波段。兩個變壓器的諧振四分之一波繞組的低電位端子在變壓器結構附近直接接地。發射變壓器的低壓繞組連接到高頻發生器的輸出，高頻發生器是將源能量轉換為交流電能的變頻器(converter)，該交流電能的頻率等于諧振單線電能傳輸系統的諧振頻率。接收變壓器的低壓繞組連接至耗能負載。

將單層高壓螺旋繞組的一個端子接地，并將這些繞組的其他端子連接到連接螺旋繞組的高壓端子的導線，結果為沿高壓繞組產生電流的電磁振蕩的駐波創造了條件，所述駐波的波長約為每個諧振高壓螺旋繞組的長度的4倍。

λ＝4·l

這里：λ是電能傳輸系統中駐波的長度；

l是N.Tesla變壓器的螺旋高壓繞組的長度。

諧振振蕩的半個駐波被形成為沿整個傳輸系統，即從發射諧振變壓器的高壓螺旋繞組的接地低電位端子沿諧振繞組，以及連接發射變壓器和接收變壓器的高壓繞組的高電位端子的單線線路的導體，沿著接收變壓器的高壓諧振繞組直到接收變壓器的接地低電位端子。

這里，L是諧振變壓器之間的距離。

駐波模式的特征是電流和電壓振蕩的振幅在強度上沿電能傳輸系統變化。在系統中形成電流和電位升高和降低的區域。系統中電流或電位波動最大的區域稱為電流或電位波腹(antinode)，振幅最小或為零的區域稱為電流或電位波節(node)。

在N.Tesla傳輸系統中，電位波腹形成于發射和接收四分之一波變壓器的高電位端子以及單線電能傳輸線處。電流波節也位于此處。電流波腹位于四分之一波變壓器的低電位部分和端子上以及其低電位端子的接地連接中。

在傳輸線路上設置電流波節顯著降低了電能傳輸線路中的電流，這實際上有助于明顯降低電能傳輸過程中的損耗，這是該方法的一個優點。已知的用于電能傳輸的方法的一個缺點是，在增加傳輸距離的情況下，波傳輸機制很容易退化。由此，增加了傳輸線路的接地導體的電容。傳輸線路的接地導體的電容被設置為與諧振變壓器的四分之一波繞組并聯連接。當發射接地導體的電容達到諧振繞組的接地電容(ground conductor)時，變壓器失去波特性，因此電位以及電流波腹和波節消失。在經由配置為電纜的線路傳輸能量的情況下，電容短路的影響更為嚴重。已知方法的另一個缺點是接地連接中的高焦耳損耗，因為電流的駐波的波腹在其中形成。