无线充电的原理是什么?

无线充电的原理是什么?,第1张

无线充电的方式有电磁感应式、磁共振、电场耦合式和无线电波传输等方式,手机的无线充电大多采用的是电磁感应原理。
电磁感应无线充电,当电源的电流通过线圈(无线充电器的送电线圈)会产生磁场,其他未通电的线圈(手机端的受电线圈)靠近该磁场就会产生电流,为手机充电。
1无线充电的优点安全:无通电接点设计,可以避免触电的危险。耐用:电力传送元件无外露,因此不会被空气中的水分、氧气等侵蚀;无接点的存在,也因此不会有在连接与分离时的机械磨损及跳火等造成的损耗。方便:充电时无需以电线连接,只要放到充电器附近即可,无需占用多个电源插座,没有多条电线互相缠绕的麻烦。
2无线充电的缺点效率略低:一般充电器内也有变压器,但无线充电以发射线圈及接收线圈组成的变压器由于在结构上有限制,能量传送效率理论上会略低于一般充电器。充电速度慢:由于当前手机等接收设备,多数限制了输入的功率,因此充电速度较慢。成本高:在充电器需要有推动线圈的电子线路,而在受电装置需要有电力转换的电子装置,两者都需要有线圈,而且需要高频滤波电路以满足电磁兼容性,因此成本比直接充电更高。

无线充电就是利用高频电磁-磁电转换原理嘛,传统的电感式变压器就是这个原理嘛,只不过变压器的磁回路是封闭的,无线充电的磁回路是半开放(定向)的而已。而且日常生活中的开放性电磁转换也无处不在,比如电视发射塔和电视机之间、手机基站和手机之间都是利用这个原理,只不过因为距离的问题,受体接收到的电能太小了,小到只能作为一种信号源而无法作为能源使用。但也有例外,对于无线电发烧友来说都知道有种叫做“矿石收音机”的古董,它就是直接利用无线广播信号作为其工作能量源的。

无线充电技术,源于无线电能传输技术,小功率无线充电常采用电磁感应式(如对手机充电的Qi方式,但中兴的电动汽车无线充电方式采用的感应式),大功率无线充电常采用谐振式(大部分电动汽车充电采用此方式)由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置,该装置使用接收到的能量对电池充电,并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量,两者之间不用电线连接,因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。
基本原理
电磁感应式
初级线圈一定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。目前最为常见的充电解决方案就采用了电磁感应,事实上,电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感,中国本土的比亚迪公司,早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利,就使用了电磁感应技术。
磁场共振
由能量发送装置,和能量接收装置组成,当两个装置调整到相同频率,或者说在一个特定的频率上共振,它们就可以交换彼此的能量,是目前正在研究的一种技术,由麻省理工学院(MIT)物理教授Marin
Soljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡,并将其取名为WiTricity。该实验中使用的线圈直径达到50cm,还无法实现商用化,如果要缩小线圈尺寸,接收功率自然也会下降。
无线电波式
这是发展较为成熟的技术,类似于早期使用的矿石收音机,主要有微波发射装置和微波接收装置组成,可以捕捉到从墙壁d回的无线电波能量,在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。此种方式只需一个安装在墙身插头的发送器,以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器。
大功率无线充电的传输距离只限制在5米以内,不会太远。

无线充电的原理是什么?无线充电会得到普及吗?

1无线充电的原理是通过近场感应,无线充电设备将能量传导到充电终端设备,终端设备将接收到的能量转化为电能,储存在设备的电池中。能量传导的原理是电感耦合,可以保证没有外露的导电界面。不仅可以省去设备间杂乱的传输线,对于电动牙刷等经常接触液体等导电介质的电子设备也更加安全。电磁感应无线充电是应用最广泛的无线充电方案。高中物理教材中提到,一定频率的交流电通过初级线圈,然后电磁感应在次级线圈中产生一定的电流,从而将能量从发射端传递到接收端。

2目前的无线充电方案主要基于感应技术,技术简单,成熟度高;这项技术是基于法拉第电磁感应定律。穿过导体切割磁场会产生电动势。一般由两个线圈组成。初级线圈通上交流电,会产生磁场,次级线圈由于交变磁场的存在,会感应出交流电。感应式无线技术的缺点是充电功率低,充电距离短,定位精度高。除了开放的充电标准,还有很多私有的无线快充协议。手机厂商开发的私人无线快充,一般会在兼容Qi标准的基础上,通过定制开发手机的无线充电器件和无线充电线圈,实现更高的充电功率。

3无线充电会得到普及。目前我们日常生活中常见的无线充电模式有一个非常明显的局限性,就是手机和无线充电设备需要整齐的贴在一起。有时候,你甚至会遇到手机倾斜的情况,或者戴着保护壳无法充电的情况。虽然目前已经有了很多改进和进步,但是在很多场景下,这种需要贴在一起的电磁感应充电方式限制了设备的便利性和实用性。

所谓无线充电的就是不用任何导线连接,通过电磁场与电磁波进行电能传输的一种技术,“无线输电”技术的突破之处在于,找到了“抓住”电磁波的方法,也就是利用物理学的“共振”原理把两个振动频率相同的物体能高效传输能量。

无线充电的原理与变压器非常相似,但是不同之处在于其线圈的原边与副边是分离的,没有物理的连接接触。当发送线圈中通过交变电流,这时候电流将会在周围形成一个交变的磁场。电能与磁能随着电场与磁场作周期性变化,然后以电磁波的形式向外传播。

电磁波的产生必须要有电磁振荡装置,电磁波的频率越高则向外发射的电磁波的能力越强。

在接收线圈中磁通量的高频变化就会使得接收绕组产生一定幅值的高频感应电动势,所感应出的电动势也是有一定的电压的,然后经过整流、滤波、稳压等一系列处理就会得到一定具有驱动能力的直流电。当充电时将一个受电线圈装置安装被充电上,将另一个供电线圈装置安装在充电设备上,当供电线圈装上后,受电线圈即可接受到供电线圈的电流,从而对电池进行充电。

因此,我们知道无线充电器的原理主要采用电磁感应原理,通过线圈进行能量耦合实现电能的传递。目前这种无线充电方式只用在小功率充电装置上,比如无线充电手机装置,小功率汽车模型等。对于大功率的充电装置还需要在技术上进行攻克。

随着用电设备对供电质量、安全性、可靠性、方便性、即时性、特殊场合、特殊地理环境等要求的不断提高,使得接触式电能传输方式越来越不能满足实际需要。
无线充电器是利用电磁感应原理进行充电的设备,其原理和变压器相似,通过在发送和接收端各安置一个线圈,发送端线圈在电力的作用下向外界发出电磁信号,接收端线圈收到电磁信号并且将电磁信号转变为电流,从而达到无线充电的目的。无线充电技术是一种特殊的供电方式,它不需要电源线,依靠电磁波传播,然后将电磁波能量转化为电能,最终实现无线充电。
工作方式
电磁感应
这是最常见的无线充电器的工作方式,它利用电磁感应的原理,通过初级和次级线圈之间的电磁感应来产生电流,从而实现能量在空间范围内的传递;这种无线充电器的实现方式得到了无线充电联盟的推广。
无线电波
无线电波是现阶段无线充电器发展比较成熟的一种无线充电方式,它的工作原理是利用微型高效接收的电路来捕捉空间中的无线电波,然后将电磁能转化为稳定的电能。目前已经有公司宣称可以实现对几米以外小于蜂窝电话的电子设备进行无线充电。
电磁共振
这是一种还处于研发阶段的无线充电技术,此项技术主要由美国麻省理工学院物理教授所带领的团队进行研究,英特尔公司的工程师以该项技术作为基础,实现了在距离电源约1米左右的地方点亮了一个60瓦的灯泡,而且具有75%的传输效率。英特尔的工程师表示下一个目标将是利用这种无线充电技术,对经过改装的笔记本电脑进行充电。不过要想实现这一目标,还需要解决好电磁场对电脑中其它元件的干扰和影响。


欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出

原文地址: http://outofmemory.cn/dianzi/10527614.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2023-05-09
下一篇 2023-05-09

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

保存