Система для беспроводного электропитания удаленных потребителей электрической энергии по лазерному лучу



Система для беспроводного электропитания удаленных потребителей электрической энергии по лазерному лучу

 


Владельцы патента RU 2548571:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИЭСХ) (RU)

Изобретение относится к технике передачи электроэнергии. Технический результат состоит в передаче энергии по воздушному каналу. Для этого устройство содержит передающий и приемный модули электрической энергии Тесла, соединенные между собой лазерной линией резонансной передачи электрической энергии. Линия включает токосъемные электроды, установленные соосно на передающем и приемном модулях соответственно, и лазерный ионизатор атмосферного воздуха, установленный на передающем модуле соосно с электродом. Ионизатор выполнен многочастотным, содержит как минимум два импульсных полупроводниковых лазера, блок сведения лучей лазеров и оптическую линзу, установленную соосно с токосъемным электродом. Лазеры выполнены полупроводниковыми соответственно с частотами ν1 и ν2 в полосе частот прозрачности атмосферы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам электропитания удаленных потребителей электрической энергии по однопроводным линиям передачи энергии.

Известны системы электропитания электротехнических устройств с использованием генератора переменного напряжения, подключаемого к потребителю, включающие источник переменного напряжения, преобразователь частоты и высокочастотный трансформатор, один вывод высоковольтной секции которого изолирован или заземлен, а второй предназначен для подачи высоковольтной энергии потребителю (патент РФ №210013, 1997, Электропередачи переменного и постоянного тока. Электротехнический справочник, Энергоатомиздат, 1988, стр.337-352, Nicola Tesla. Colorado Springs Notes 1889-1900. Publidhed by Nolit, Beograd, 1978. 437 pp., Стребков Д.С., Некрасов А.И. Резонансные методы передачи электрической энергии. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004. - 188 с., Стребков Д.С. Никола Тесла и перспективы современной энергетики. М.: ГНУ ВИЭСХ. 2013, 13 с., Стребков Д.С. Резонансный метод передачи электрической энергии по однопроводниковым волноводным воздушным и кабельным линиям. М.: ГНУ ВИЭСХ. 2012, с.34-35).

В известных системах используют однопроводную технику передачи энергии потребителю. В них отсутствует выделение тепла в проводнике, подводящем электрическую энергию, что обуславливает возможность использовать проводники малого поперечного сечения без потери электроэнергии на их нагрев.

Недостатком известных систем является необходимость использования для передачи энергии опор, изоляторов, провода или кабеля, что увеличивает стоимость передачи электроэнергии.

Другим недостатком является невозможность прямого использования известных систем для непосредственного питания движущихся электрических транспортных средств (автомобилей, тракторов, самолетов, ракет, кораблей, дирижаблей) из-за жесткой связки их приемного и передающего трактов проводной линией связи.

Известна система для беспроводного электропитания удаленных потребителей электрической энергии по лазерному лучу, в том числе для непосредственного питания стационарных и мобильных электрических транспортных средств: автомобилей, тракторов, самолетов, ракет, кораблей, дирижаблей и т.д. (патент РФ №2143775, опубл. 27.12.1999).

Известная система для беспроводного электропитания удаленных потребителей энергии по лазерному лучу содержит передающий и приемный модули электрической энергии, токосъемные электроды которых установлены соосно и соединены между собой лазерной линией резонансной передачи электрической энергии, содержащей не менее двух импульсных лазеров для ионизации атмосферы и создания токопроводящего воздушного канала между электродами передающего и приемного модулей, причем передающий модуль содержит повышающий резонансный трансформатор Тесла, а приемный модуль - понижающий резонансный трансформатор Тесла и/или диодно-конденсаторный блок, соединенные с соответствующими электродами передающего и приемного модулей.

При этом проводящий канал формируют непрерывным лазерным излучением или с помощью генератора излучения в импульсном режиме с синхронной подачей на проводящий канал электрических импульсов от высоковольтного высокочастотного трансформатора Тесла. В качестве источника лазерного излучения использован инфракрасный CO2-лазер с длиной волны 10,6 мкм мощностью 1 кВт, неодимовый лазер с удвоением частоты с длиной волны 0,53 мкм и электрической мощностью 0,5 кВт, генератор рентгеновского и другого излучения, генератор аэрозолей и другие устройства, создающие повышенную проводимость канала по оси пучка излучения.

Недостатком известной системы, выбранной в качестве прототипа, являются повышенные потери электрической энергии на формирование токопроводящего канала, приводящие к снижению коэффициента полезного действия (КПД) электропитания удаленных потребителей электроэнергии.

Это связано с тем, что длина волны 10,6 мкм инфракрасного CO2-лазера с мощностью 1 кВт и длина волны 0,53 мкм неодимового лазера, используемые преимущественно в радиолокации и оптической связи (Квантовая электроника. Под ред. М.Е. Жаботинского. М.: «Советская энциклопедия». 1969. 446 с., Пестов Э.Г., Лапшин Г.М. Квантовая электроника. М.: Воениздат. 1972, 331 с., Яманов Д.Н. Основы электродинамики и распространение радиоволн. Часть 2. М.: МГТУ ГА, 2005. 100 с., Физическая энциклопедия. Под ред. А.М. Прохорова, т. 5, М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. с.81) выбраны из условия попадания в окна прозрачности атмосферы. При этом с помощью указанных лазеров эффект электрической ионизации воздушной среды (см. Квантовая электроника. Под ред. М.Е. Жаботинского. М.: «Советская энциклопедия». 1969. 446 с., 10, 14, / «световой пробой», Яманов Д.Н. Основы электродинамики и распространение радиоволн. Часть 2. М.: МГТУ ГА, 2005. 100 с., СВЧ - энергетика. Сборник под редакцией Э. Окресса. Перевод под редакцией Шлифера Э.Д. М.: Издательство Мир, 1971) «световой пробой» возможен в ограниченном объеме (в точке фокусировки) только путем создания высокой (109 Вт/см2) плотности мощности электромагнитного излучения (ЭМИ) и его электрического поля в точке фокусировки (Епр≈30 кВ/см).

При этом за счет «светового пробоя», приводящего к сплошной ионизации практически всех составляющих частиц атмосферного воздуха в приземных слоях атмосферы (Справочник по системотехнике. Под ред. Р. Макола. Перевод с английского под ред. А.В. Шилейко. М.: «Советское радио». 1970. 688 с., Герман Дж. Р., Гольдберг Р.А. Солнце, погода, климат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981, СВЧ - энергетика. Сборник под редакцией Э. Окресса. Перевод под редакцией Шлифера Э.Д. М.: Издательство Мир, 1971, Батенин В.М., Климовский И.И., Лысов Г.В., Троицкий В.Н. СВЧ - генераторы плазмы. Физика. Техника. Применение. М.: Энергоатомиздат. 1988. 224 с., Полетавкин П.Г. Космическая энергия. - М.: Наука, 1981, с.103-130) в точке фокуса создается плазма с плотностью ( n 2 у д 10 19 ÷ 10 21 см-3). Такая плотность плазмы блокирует (Батенин В.М., Климовский И.И., Лысов Г.В., Троицкий В.Н. СВЧ - генераторы плазмы. Физика. Техника. Применение. М.: Энергоатомиздат. 1988. 224 с., Полетавкин П.Г. Космическая энергия. - М.: Наука, 1981, с. 103-130, Звонов А.А., Тарасенко В.Ф. лазерная антенна. RU 2081488, 10. 06.1997, Звонов А.А., Ратова Е.А. Лазерная электростанция. RU 2076470. 27.03.1997) дальнейшее распространение лазерного излучения с частотами, превышающими частоту рентгеновского излучения, и препятствует образованию токопроводящего канала в атмосфере достаточной длинны для электропитания удаленных потребителей электричества.

Использование рентгеновского лазера (патент РФ №2143775, 27.12.1999) для создания токопроводящего канала в атмосфере также проблематично из-за его высокой ионизирующей способности и быстрого расхода энергии Еи на создание протяженных каналов с плотностью плазмы n 2 у д 10 19 ÷ 10 21 см-3. Учитывая малую (Енохович А.С. Краткий справочник по физике. М.: Высшая школа», 1969, с.74÷75, Розенфельд В.Е., Староскольский Н.А. Высокочастотный бесконтактный электрический транспорт. М.: Транспорт, 1975) длину свободного пробега рентгеновского излучения в атмосфере - единицы ÷ десятки м, а также низкий / Квантовая электроника. Под ред. М.Е. Жаботинского. М.: «Советская энциклопедия». 1969. 446 с., Батенин В.М., Климовский И.И., Лысов Г.В., Троицкий В.Н. СВЧ - генераторы плазмы. Физика. Техника. Применение. М.: Энергоатомиздат. 1988. 224 с. / КПД (≤1%) преобразования электрической энергии в электромагнитную в рентгеновском диапазоне ЭМИ, использование рентгеновского лазера (патент РФ №2143775, 27.12.1999) для передачи электрической энергии в линиях Тесла также проблематично.

Минимальное значение энергии Еи, требуемой для реализации системы по прототипу, в первом приближении может быть найдено / Квантовая электроника. Под ред. М.Е. Жаботинского. М.: «Советская энциклопедия». 1969. 446 с., СВЧ - энергетика. Сборник под редакцией Э. Окресса. Перевод под редакцией Шлифера Э.Д. М.: Издательство Мир, 1971., Звонов А.А., Тарасенко В.Ф. Лазерная антенна. RU 2081488, 10.06.1997, Звонов А.А., Ратова Е.А. Лазерная электростанция. RU 2076470. 27.03.1997 / из выражения Е и = ( h ν ) n 2 у д ( π r 2 D ) , где: (h·ν) - энергия кванта излучения с частотой ν, необходимая для ионизации одной частицы атмосферного воздуха; h=6.62517·10-34 Дж·сек - постоянная Планка; плотность частиц n 2 у д 10 19 ÷ 10 21 см-3, ионизируемая при «световом пробое» атмосферы длинноволновым ЭМИ и фотоионизации рентгеновским ЭМИ; (π·r2·D) - объем токопроводящего канала; r, D - средний радиус и длина токопроводящего канала, создаваемого лазерным излучением и требуемого для электропитания удаленных потребителей.

Так для лучших условий прототипа (D=1 км=105 см, радиус 0,5 см) требуемая энергия (Еи) ЭМИ для создания токопроводящего канала со сплошной ионизацией атмосферных частиц в приземном слое атмосферы и с временем существования (релаксации) плазмы в созданном канале доли ÷ единицы сек составляет

Еи = 6.62517·10-34 Дж·с × 1.5·1016 Гц × 1019 см-3 × 3.14 ×

× 0.25 см2 × 105 см = 7.8·106 Дж = 7.8 МДж.

С учетом КПД использованных лазеров (1÷10) % (патент РФ №2143775, 27.12.1999) требуемая энергия в импульсе для создания токопроводящего состояния будет составлять (78÷780) МДж.

При частоте следования лазерных импульсов 1 Гц (Т=1 имп/с) средняя мощность электрической энергии для электропитания лазера и поддержания канала передачи энергии в токопроводящем состоянии будет составлять Рср=(28÷280)·109 кВт-час.

Вклад высоковольтного напряжения в ионизацию токопроводящих каналов в прототипе несущественен. Это связано с тем, что при рентгеновской фотоионизации и «световом пробое» (нерациональным по частоте излучением) происходит полная ионизация частиц в атмосферном канале и больше ионизировать нечего. Единственно высоковольтная ионизация будет сглаживать флуктуацию плазмы в период между лазерными импульсами.

Учитывая, что в прототипе /2/ средняя мощность электрической энергии, передаваемая по лазерному лучу потребителю, составляет (30÷60) МВт-час, а затраты на передачу этой энергии по указанному лучу составляют Pср=(28÷280)·109 МВт-час, то КПД известного способа и устройства передачи энергии по лазерному лучу существенно меньше заявленного в /2/ КПД.

Задачей изобретения является повышение коэффициента передачи электрической энергии на удаленные потребители электрической энергии по лазерному лучу.

Техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является снижение потерь электрической энергии на формирование токопроводящего канала в лазерном луче.

Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что система для беспроводного электропитания удаленных потребителей энергии по лазерному лучу, содержащая передающий и приемный модули электрической энергии, токосъемные электроды которых установлены соосно и соединены между собой лазерной линией резонансной передачи электрической энергии, содержащей не менее двух импульсных лазеров для ионизации атмосферы и создания токопроводящего воздушного канала между электродами передающего и приемного модулей, причем передающий модуль содержит повышающий резонансный трансформатор Тесла, а приемный модуль - понижающий резонансный трансформатор Тесла и/или диодно-конденсаторный блок, соединенные с соответствующими электродами передающего и приемного модулей, отличающаяся тем, что лазерная линия резонансной передачи электрической энергии дополнительно содержит блок сведения лазерных лучей, блок сведения установлен соосно с токосъемным электродом передающего модуля или в непосредственной близости от него, токосъемные электроды передающего и приемного модулей выполнены тугоплавкими, лазеры разнесены по частоте на величину, соответствующую Фраунгоферовым линиям поглощения электромагнитного излучения молекулами и/или атомами атмосферного воздуха, лазеры выполнены с длительностью импульсов, не меньшей времени распространения потенциальной волны между электродами приемного и передающего модулей, период следования импульсов лазера выполнен не меньшим времени релаксации плазмы в ионизированном воздушном канале, резонансная частота передающего и приемного трансформаторов Тесла выполнена кратной частоте следования лазерных импульсов, а тугоплавкие электроды выполнены из вольфрама и/или графита.

Введение блока сведения лучей, установка его соосно с токосъемным электродом передающего модуля или в непосредственной близости от него, выполнение токосъемных электродов передающего и приемного модулей тугоплавкими, разнесение частот лазеров по на величину, соответствующую Фраунгоферовым линиям поглощения электромагнитного излучения молекулами и/или атомами атмосферного воздуха, выполнение лазеров с длительностью импульсов, не меньшей времени распространения потенциальной волны между электродами приемного и передающего модулей, выбор периода следования импульсов лазера не меньшим времени релаксации плазмы в ионизированном воздушном канале, выбор резонансных частот передающего и приемного трансформаторов Тесла кратными частоте следования лазерных импульсов и выбор рациональных параметров элементов устройства позволяют реализовать способ передачи электрической энергии по лазерному лучу с пониженными затратами энергии и, тем самым, повысить коэффициент передачи электрической энергии на удаленные потребители электрической энергии по лазерному лучу.

На фиг.1 представлена функциональная схема варианта системы беспроводного электропитания удаленных потребителей электрической энергии по лазерному лучу с двумя резонансными трансформаторами Тесла.

Система для беспроводного электропитания удаленных потребителей электрической энергии по лазерному лучу в простейшем случае содержит передающий 1 и приемный 2 модули электрической энергии, соединенные между собой лазерной линией 3 резонансной передачи электрической энергии. Линия 3 включает токосъемные электроды 4 и 5, установленные соосно на передающем 1 и приемном модуле 2 соответственно, и лазерный ионизатор 6 атмосферного воздуха, установленный на передающем модуле соосно с электродом 4. Токосъемные электроды 4 и 5 выполнены тугоплавкими из вольфрама и/или графита и соединены с высоковольтными шинами модулей 1 и 2. Электрод 4 выполнен кольцевой формы или в виде двух пластин, установленных с двух сторон от оптической оси ионизатора 6. Ионизатор 6 выполнен многочастотным, содержит как минимум два импульсных полупроводниковых / Басов Н.Г. Полупроводниковые квантовые генераторы. М.: «Успехи физических наук». 1965, Т. 85, в. 4 / лазера 7 и 8, блок 9 сведения лучей лазеров 7 и 8 и оптическую линзу 10, установленную соосно с токосъемным электродом 4. Линза 10 предназначена для коллимации пучка сведенных лучей лазеров 7 и 8 между электродами 4 и 5. Лазеры 7 и 8 выполнены полупроводниковыми / Басов Н.Г. Полупроводниковые квантовые генераторы. М.: «Успехи физических наук». 1965, Т. 85, в. 4 / соответственно с частотами ν1 и ν2 в полосе частот прозрачности атмосферы (уменьшенным поглощением лазерного излучения). Для снижения энергетических затрат на ионизацию атмосферного канала разность частот (Δν=ν1-ν2) лазеров выбрана равной или кратной частоте Фраунгоферовых линий / Пестов Э.Г., Лапшин Г.М. Квантовая электроника. М.: Воениздат. 1972, 331 с., Яманов Д.Н. Основы электродинамики и распространение радиоволн. Часть 2. М.: МГТУ ГА, 2005. 100 с., Физическая энциклопедия. Под ред. А.М. Прохорова, т. 5, М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. с.81 / резонансного поглощения энергии биений Eб=h·Δν, где h=6.62517·10-34 Дж·сек - постоянная Планка, составляющими атмосферы, например оксид углерода, имеющими достаточно малое ( n 1 у д 10 7 ÷ 10 8 см-3) процентное содержание в атмосфере по сравнению с общим количеством частиц ( n 2 у д 10 19 ÷ 10 21 см-3), содержащихся в 1 см3 в приземных слоях атмосферы / Справочник по системотехнике. Под ред. Р. Макола. Перевод с английского под ред. А.В. Шилейко. М.: «Советское радио». 1970. 688 с., Герман Дж.Р., Гольдберг Р.А. Солнце, погода, климат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981 /. Избирательная (по выбору рациональных по плотности составляющих атмосферы) ионизация позволяет исключить блокирование передачи лазерных излучений с частотами ν1 и ν2 при 100% ионизации таких составляющих. При этом согласно /13, 21, 22, 25/ при плотности ( n 1 у д 10 7 ÷ 10 8 см-3) зарядов в луче создаются условия / Герман Дж. Р., Гольдберг Р.А. Солнце, погода, климат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981 / для электрического пробоя с увеличенным электрическим КПД - 70÷80%. Для сравнения по затратам электропитания в газовых лазерах - КПД ~1%.

Указанная ( n 1 у д 10 7 ÷ 10 8 см-3) плотность зарядов в лазерном луче сравнима с плотностью зарядов в «стримере» (потенциальной волны) - предвестнике электрической молнии в атмосфере / Герман Дж.Р., Гольдберг Р.А. Солнце, погода, климат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981 /, распространяющейся со скоростью распространения зарядов V2≈3·105 км/с, которая существенно выше / Герман Дж.Р., Гольдберг Р.А. Солнце, погода, климат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981/ скорости (~ 1 км/с) распространения «стримера».

Поскольку скорость распространения лазерного ионизирующего излучения сравнима со скоростью света, то общее время электрического пробоя воздуха в лазерном луче будет определяться не временем (te=D/Ve, Ve=1 км/с) прохождения потенциальной волны E между электродами 4 и 5, а временем (ti=D/Vi, Vi=3·105 км/с) распространения лазерного излучения.

Согласно / Герман Дж.Р., Гольдберг Р.А. Солнце, погода, климат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981, СВЧ - энергетика. Сборник под редакцией Э. Окресса. Перевод под редакцией Шлифера Э.Д. М.: Издательство Мир, 1971, Звонов А.А., Ратова Е.А. лазерная электростанция. RU 2076470. 27.03.1997 / это связано с тем, что скорость и энергия электрического пробоя воздуха существенно зависят от начальной плотности «затравочных» (nзтр) зарядов в атмосфере. Так, согласно / Герман Дж.Р., Гольдберг Р.А. Солнце, погода, климат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981., Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В. Дружинина. Воениздат. 1967, 768 с., Хренов К.К. Сварка, резка и пайка металлов. Учебное пособие для техникумов. Киев. «Машиностроительная литература», 1952, Звонов Д.А, Звонов А.А. устройство конструкции Звоновых для сварки и резки материалов. RU 2118244, 1988 / при нормальных атмосферных условиях nзтр=1÷3 см-3 / Справочник по системотехнике. Под ред. Р. Макола. Перевод с английского под ред. А.В. Шилейко. М.: «Советское радио». 1970. 688 с., Герман Дж. Р., Гольдберг Р.А. Солнце, погода, климат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981 / требуемая напряженность электрического поля для электрического пробоя воздушной Епр=32 кВ/см, а при nзтр=(107÷108)см-3=20 В/см.

Из рассмотренного видно, что учет указанного природного явления при передаче электрической энергии по лазерному лучу 15 позволяет уменьшить общие затраты электрической энергии на создание токопроводящей линии 15 с одновременным уменьшением времени ее формирования и передачи электрической энергии от передающего модуля 1 к приемному модулю электрической энергии. Передающий модуль 1, как и в прототипе / патент РФ 2143775, 27.12.1999 /, содержит преобразователь 11 трехфазного напряжения промышленной частоты 50 Гц в частоту f∈{0.5÷50} кГц, нагруженный на низковольтную обмотку резонансного трансформатора 12 Тесла, высоковольтная обмотка которого соединена с электродом 4. Приемный модуль 2, как и в / патент РФ 2143775, 27.12.1999 /, содержит резонансный трансформатор 13 Тесла / Nicola Tesla. Colorado Springs Notes 1889-1900. Publidhed by Nolit, Beograd, 1978. 437 pp. / и/или диодно-конденсаторный блок / Электротехнический справочник, 1971 г., Изд-во Энергия, т. I, стр. 871 / (на фигурах не показан), соединенные по высоковольтному входу с электродом 5, а по низковольтному выходу - непосредственно или через адаптер 4 (инвертор), с потребителем электрической энергии. Трансформатор 12 и 13 Тесла / Nicola Tesla. Colorado Springs Notes 1889-1900. Publidhed by Nolit, Beograd, 1978. 437 pp., Стребков Д.С., Некрасов А.И. Резонансные методы передачи электрической энергии. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004. - 188 с., Стребков Д.С. Никола Тесла и перспективы современной энергетики. М.: ГНУ ВИЭСХ. 2013, 13 с. /, изобретенный в 1891 году, представляет собой бессердечниковый или с незамкнутым ферритовым сердечником трансформатор, первичная обмотка, которого расположена снаружи или соосно с вторичной обмоткой. Вторичная обмотка состоит из большого числа витков медной тонкой изолированной проволоки. Один земляной конец высоковольтной вторичной обмотки остается свободным или замкнут на Землю, а второй высоковольтный - для передачи напряжения высокой частоты и высоковольтной энергии - присоединен к токопроводящей линии 15 через электрод 4. Для надежного соединения приемного 2 и передающего 1 модулей по воздушному каналу 15 лазеры 7 и 8 выполнены с длительностью импульсов τи, не меньшей времени t1=D/V1, где D - расстояние между электродами 4 и 5, а V1 - скорость распространения потенциальной волны. Период Т следования импульсов лазера выполнен из условия

где:

fрез∈{0.5÷50} кГц - резонансная частота трансформаторов 12 и 13 Тесла;

L, C - индуктивность и емкость трансформаторов 12 и 13 Тесла соответственно;

K - коэффициент синхронизации (кратности численного значения частоты fрез и fи, где fи=1/Т - частота следования лазерных импульсов, fрез - резонансная частота трансформаторов 12 и 13 Тесла), K>>1.

Для создания плотности электрических зарядов в атмосферном канале n 1 у д 10 7 ÷ 10 8 см-3, достаточной для формирования в нем «электрической молнии» с минимальными затратами энергии лазерного излучения, энергетические параметры лазеров 7 и 8 выбраны из условий:

где:

Pи, Eи - мощность и энергия электромагнитного излучения с частотой Δν и длительностью τи, необходимая для создания в атмосфере ионизированного канала длиной D с плотностью зарядов n i у д ;

P и м и н , P и м а х - минимально и максимально допустимое значение Pи для фотоионизации атмосферного воздуха;

h=6.62517·10-34 Дж·сек - постоянная Планка;

Δν, ν1, ν2 - частота биений и излучения первого и второго лазеров соответственно;

υ р е з i {ультрафиолетовый ÷ сантиметровый диапазон электромагнитных волн} - Фраунгоферова i-я линия поглощения электромагнитного излучения молекулами и атомами воздуха;

n 1 у д 10 7 ÷ 10 8 см-3 - плотность электрических зарядов в атмосферном канале, необходимая для электрического пробоя (полной ионизации - n 2 у д 10 19 ÷ 10 21 см-3) атмосферы электрическим полем Тесла с напряженностью Eт=U/D≈20 В/см;

r - средний радиус лазерного луча;

U=(10÷220) кВ - напряжение между передающим и приемным электродами лазерной линии резонансной передачи электричества Тесла;

τ - длительность лазерных импульсов;

D - дальность передачи электрической энергии;

V=3·105 км/с - скорость распространения потенциальной волны при n 1 у д 10 7 ÷ 10 8 см-3;

Т - период следования лазерных импульсов;

τрел=(0.8÷1.2) с - время релаксации плазмы.

Система для беспроводного электропитания удаленных потребителей электрической энергии по лазерному лучу работает следующим образом.

При включении передающего модуля 1 преобразователь 11 частоты преобразует входное трехфазное напряжение 3×220 В с частотой f1=50 Гц в напряжение частотой

где:

fpeз - резонансная частота трансформатора 12 Тесла;

L, C - индуктивность и емкость трансформатора 12 Тесла соответственно.

Далее напряжение повышенной частоты f2∈{0.5÷50} кГц с преобразователя 11 подается на низковольтную первичную обмотку трансформатора 12. В условиях резонанса f 2 = f р е з = 2 π L C в высоковольтной вторичной обмотке трансформатора 12 возникают высокочастотные колебания напряжением до 7·106 Вольт /3, 7/, которое подается на электрод 4 резонансной линии 3 передачи электрической энергии по лазерному лучу ионизатора 4.

Одновременно двухчастотное ионизирующее излучение ионизатора 4 проходит между электродами 4 и 5. За счет выбора частоты биений Δν, соответствующей резонансной частоте Δ ν = ( ν 1 ν 2 ) = ν р е з i , поглощения составляющих воздушной среды /13, 17, 18/ с плотностью частиц

nуд≈107÷108 см-3

и выбора энергетических характеристик лазерного излучения из условий (1÷5) происходит избирательная резонансная фотоионизации указанных частиц в лазерном луче 15 и образование плазмы с плотностью n 1 у д 10 7 ÷ 10 8 см-3.

Поскольку плотность ионизированных частиц в луче 15 много меньше плотности нейтральных частиц ( n 1 у д < < n 2 у д , где n 2 у д 10 19 ÷ 10 21 см-3 / Справочник по системотехнике. Под ред. Р. Макола. Перевод с английского под ред. А.В. Шилейко. М.: «Советское радио». 1970. 688 с./), то из выражений (1÷5) видно, что требуемая энергия лазерного излучения за счет избирательной резонансной ионизации, а не сплошной, как в прототипе / патент РФ 2143775, 27.12.1999 /, уменьшается на несколько порядков. При этом исчезают проблемы / СВЧ-энергетика. Сборник под редакцией Э. Окресса. Перевод под редакцией Шлифера Э.Д. М.: Издательство Мир, 1971, Батенин В.М., Климовский И.И., Лысов Г.В., Троицкий В.Н. СВЧ - генераторы плазмы. Физика. Техника. Применение. М.: Энергоатомиздат. 1988. 224 с., Звонов А.А., Тарасенко В.Ф. Лазерная антенна. RU 2081488, 10.06.1997, Звонов А.А., Ратова Е.А. лазерная электростанция. RU 2076470. 27.03.1997 / блокирования лазерного излучения с частотами ν1 и ν2 за счет относительно низкой плотности плазмы n 1 у д 10 7 ÷ 10 8 см-3 на пути его распространения. Согласно / Герман Дж.Р., Гольдберг Р.А. Солнце, погода, климат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981., Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В. Дружинина. Воениздат. 1967, 768 с., Хренов К.К. Сварка, резка и пайка металлов. Учебное пособие для техникумов. Киев. «Машиностроительная литература», 1952 / при такой плотности ( n 1 у д 10 7 ÷ 10 8 см-3) плазмы наличие на электродах 4 и 5 переменной разности потенциалов U=(10÷220) кВ / RU 2143775, 27.12.1999 / с резонансной частотой f р е з = 2 π L C при передаче электрической энергии от передающего модуля 1 к приемному модулю 2 приводит к электрическому разряду между электродами 4 и 5 и дополнительной ионизации линии (канала 15) передачи электрической энергии. За счет увеличения плотности плазмы переменный ток в канале 15 (при малых дальностях D передачи электрической энергии) может возрастать до сотен-тысяч Ампер с образованием электрической дуги между электродами 4 и 5. Согласно теории сварки / Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В. Дружинина. Воениздат. 1967, 768 с., Хренов К.К. Сварка, резка и пайка металлов. Учебное пособие для техникумов. Киев. «Машиностроительная литература», 1952 / время существования токопроводящего канала с таким током ограничено единицами сек. Это объясняется тем, что при достижении силы тока в канале 15 и магнитного поля вокруг него выше предельного допустимого значения / Герман Дж.Р., Гольдберг Р.А. Солнце, погода, климат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981, Звонов А.А., Ратова Е.А. Лазерная электростанция. RU 2076470. 27.03.1997 / под действием силы Лоренца происходит вынос плазмы из канала 15, изгиб электрической дуги D между электродами 4 и 5 и ее удлинение. Изгиб и удлинение электрической дуги D приводит к снижению напряженности электрического поля Ed=U/D в дуге и ее разрыву. Для уменьшения вредного влияния этого эффекта через время T≥τрел, где τрел - время релаксации плазмы в лазерном луче (канале 15), генерируют очередной пучок лазерных импульсов и процесс поддержания канала 15 передачи энергии в токопроводящем состоянии повторяется.

При этом по поддерживаемому в токопроводящем состоянии воздушному каналу 15 происходит процесс передачи электрической энергии от передающего модуля 1 к приемному модулю 2 с резонансной частотой fрез∈{0.5÷50} кГц. Переменный ток, поступающий через канал 15 на вход модуля 2, является емкостным током. Реактивное внутреннее сопротивление канала 15 не создает потерь активной мощности, что согласно /3÷7/ обеспечивает высокий (96-99%) КПД передачи энергии по каналу 15. Электрическая мощность, передаваемая по проводящему каналу 15, зависит от мощности источника электрической энергии (передающего модуля 1), от энергии перезарядки емкости канала 15 и приемного контура LC приемного модуля 2 и от частоты циклов их перезарядки.

При длине токопроводящего воздушного канала 15 сотни метров ÷ единицы км, времени релаксации плазмы в нем τрел=(0.8÷1.2) с, параметрах резонансного трансформатора 12 Тесла (емкость конденсатора C=(1000÷2000) пФ, резонансная частота fрез=30 кГц и напряжении U=40 кВ) средняя величина электрической энергии, передаваемая потребителю 2, может составлять Pср=K(fрез, τрел)(CU2/2)~(5.7÷11.4) МВт-час.

При этом согласно (1-5) требуемое значение лазерной энергии на фотоионизацию воздушного канала 15 длиной D=1 км со средней площадью поперечного сечения 1 см2 по сравнению с прототипом /RU 2143775, 27.12.1999./ уменьшены не менее чем на 10 порядков. Это резко снижает требования к параметрам лазерного источника 6 ионизирующего излучения и упрощает реализацию лазерных линий передачи электрической энергии.

В предложенной системе часть электрической энергии, передаваемой по лазерному лучу 15, расходуется на «доионизацию» воздушного канала в нем.

С учетом этого, а также с учетом повышенного КПД полупроводниковых лазеров (30÷70)%, высокого КПД (80÷90% / Хренов К.К. Сварка, резка и пайка металлов. Учебное пособие для техникумов. Киев. «Машиностроительная литература», 1952 / ) преобразования электрической энергии в плазму в «электрической дуге» наблюдается пропорциональное снижение энергетических потерь (по сравнению с прототипом / RU 2143775, 27.12.1999 / ) при передаче электрической энергии на удаленные потребители электрической энергии по лазерному лучу.

При этом КПД передачи электрической энергии на удаленные потребители электрической энергии по лазерному лучу в зависимости от погодных условий и дальности (0.1÷1) км до потребителя может составлять порядка 32÷54%.

Предложенная система может быть использована для дистанционного (сотни метров - единицы км) беспроводного электропитания стационарных и подвижных потребителей электрической энергии. В последнем случае передающий и приемный модуль оснащаются соответствующими силовыми следящими приводами и средствами усиленной диэлектрической защиты от высоковольтного напряжения.

Источники информации

1. Авраменко С.В. Способ питания электротехнических устройств и устройство для его осуществления. RU №210013, 1997.

2. Электропередачи переменного и постоянного тока. Электротехнический справочник, Энергоатомиздат, 1988, стр. 337-352.

3. Nicola Tesla. Colorado Springs Notes 1889-1900. Publidhed by Nolit, Beograd, 1978. 437 pp.

4. Стребков Д.С., Некрасов А.И. Резонансные методы передачи электрической энергии. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004. - 188 с.

5. Стребков Д.С. Никола Тесла и перспективы современной энергетики. М.: ГНУ ВИЭСХ. 2013, 13 с.

6. Стребков Д.С. Резонансный метод передачи электрической энергии по однопроводниковым волноводным воздушным и кабельным линиям. М.: ГНУ ВИЭСХ. 2012, с.34-35.

7. Стребков Д.С., Авраменко С.В., Некрасов А.И. Способ и устройство для передачи электрической энергии. RU 2143775, 27.12.1999.

8. Квантовая электроника. Под ред. М.Е. Жаботинского. М.: «Советская энциклопедия». 1969. 446 с.

9. Пестов Э.Г., Лапшин Г.М. Квантовая электроника. М.: Воениздат 1972, 331 с.

10. Яманов Д.Н. Основы электродинамики и распространение радиоволн. Часть 2. М.: МГТУ ГА, 2005. 100 с.

11. Физическая энциклопедия. Под ред. А.М. Прохорова, т. 5, М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. с. 81.

12. Справочник по системотехнике. Под ред. Р. Макола. Перевод с английского под ред. А.В. Шилейко. М.: «Советское радио». 1970. 688 с.

13. Герман Дж. Р., Гольдберг Р.А. Солнце, погода, климат. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981.

14. СВЧ-энергетика. Сборник под редакцией Э. Окресса. Перевод под редакцией Шлифера Э.Д. М.: Издательство Мир, 1971.

15. Батенин В.М., Климовский И.И., Лысов Г.В., Троицкий В.Н. СВЧ-генераторы плазмы. Физика. Техника. Применение. М.: Энергоатомиздат. 1988. 224 с.

16. Полетавкин П.Г. Космическая энергия. - М.: Наука, 1981, с. 103-130.

17. Звонов А.А., Тарасенко В.Ф. Лазерная антенна. RU 2081488, 10. 06.1997.

18. Звонов А.А., Ратова Е.А. Лазерная электростанция. RU 2076470. 27.03.1997.

19. Енохович А.С. Краткий справочник по физике. М.: Высшая школа», 1969, с. 74÷75.

20. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В. Дружинина. Воениздат. 1967, 768 с.

21. Хренов К.К. Сварка, резка и пайка металлов. Учебное пособие для техникумов. Киев. «Машиностроительная литература», 1952.

22. Багрянский К.В., Добротина З.А., Хренов К.К. Теория сварочных процессов. Киев. «Высшая школа». 1976, 424 с.

23. Справочник по ядерной физике. Перевод с английского под ред. акад. Л.А. Арцимовича. М.: Физматиздат. 1963. 632 с.

24. Розенфельд В.Е., Староскольский Н.А. Высокочастотный бесконтактный электрический транспорт. М.: Транспорт, 1975.

25. Корум К.Л., Корум Д.Ф. Эксперименты по созданию шаровой молнии при помощи высокочастотного разряда и электрохимические фрактальные кластеры. УФН, Изд. РАН, апрель 1990, т. 160, вып. 4, с. 47-58.

26 Мейнке X., Гундлес Ф. Радиотехнический справочник. М-Л.: Госэнергоиздат, 1960, т. 1. с. 188, 117-123, 191-194.

27. Патент СССР N 781, кл. H05F 7/00, 1925.

28. Электротехнический справочник, 1971 г., Изд-во Энергия, т. I, стр. 871

29. Звонов Д.А, Звонов А.А. Устройство конструкции Звоновых для сварки и резки материалов. RU 2118244, 1988

30. Басов Н.Г. Полупроводниковые квантовые генераторы. М.: «Успехи физических наук». 1965, Т. 85, в. 4.

1. Система для беспроводного электропитания удаленных потребителей энергии по лазерному лучу, содержащая передающий и приемный модули электрической энергии, токосъемные электроды которых установлены соосно и соединены между собой лазерной линией резонансной передачи электрической энергии, содержащей не менее двух импульсных лазеров для ионизации атмосферы и создания токопроводящего воздушного канала между электродами передающего и приемного модулей, причем передающий модуль содержит повышающий резонансный трансформатор Тесла, а приемный модуль - понижающий резонансный трансформатор Тесла и/или диодно-конденсаторный блок, соединенные с соответствующими электродами передающего и приемного модулей, отличающаяся тем, что лазерная линия резонансной передачи электрической энергии дополнительно содержит блок сведения лазерных лучей, блок сведения установлен соосно с токосъемным электродом передающего модуля или в непосредственной близости от него, токосъемные электроды передающего и приемного модулей выполнены тугоплавкими, лазеры разнесены по частоте на величину, соответствующую Фраунгоферовым линиям поглощения электромагнитного излучения молекулами и/или атомами атмосферного воздуха, лазеры выполнены с длительностью импульсов, не меньшей времени распространения потенциальной волны между электродами приемного и передающего модулей, период следования импульсов лазера выполнен не меньшим времени релаксации плазмы в ионизированном воздушном канале, а резонансная частота передающего и приемного трансформаторов Тесла выполнена кратной частоте следования лазерных импульсов.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что тугоплавкие электроды выполнены из вольфрама и/или графита.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к бесконтактному зарядному устройству. Бесконтактное зарядное устройство содержит устройство приема мощности, содержащее катушку; аккумулятор; модуль определения состояния заряда аккумулятора; модуль задания допустимого диапазона для процесса заряда; модуль управления зарядом для управления мощностью процесса заряда для аккумулятора и дисплей для отображения допустимого диапазона для процесса заряда.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам и устройствам для передачи электрической энергии. Технический результат состоит в обеспечении передачи электрической энергии в водной среде, снижении затрат на передачу электроэнергии, а также повышении кпд.

Изобретение относится к бесконтактной подаче питания и включает в себя вторичную обмотку, к которой подается питание из первичной обмотки посредством источника питания переменного тока.

Изобретение основано на оптическом соединении высоковольтного источника Тесла с потребителем электрической энергии путем направления лазерного луча на потребитель электрической энергии, фотоионизации атмосферы на пути распространения лазерного луча путем увеличения энергии лазерного излучения до энергии фотоионизации составляющих атмосферного воздуха в лазерном луче и после образования в лазерном луче токопроводящего канала - резонансной передаче по нему электрической энергии напряжением десятки ÷ сотни киловольт с использованием резонансного трансформатора Тесла.

Изобретение относится к аппаратуре беспроводной передачи энергии транспортному средству. Технический результат - устранение необходимости наличия датчика расстояния между передатчиком и приемником энергии.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам и устройствам для передачи электрической энергии. В способе передачи электрической энергии между источником и потребителем энергии с использованием в качестве проводящего канала трубопровода с жидким веществом путем формирования в электроизоляционной оболочке трубопровода электропроводящего канала из вещества в жидкой фазе и создания резонансных колебаний повышенной частоты в цепи, состоящей из высокочастотного преобразователя, повышающего резонансного трансформатора Тесла, электропроводящего канала из электроизолированного трубопровода с жидким веществом, понижающего резонансного трансформатора Тесла, передачи электрической энергии вдоль проводящего канала к понижающему резонансному трансформатору Тесла, понижения потенциала высоковольтных колебаний и передачи энергии через инвертор к нагрузке, электрическую энергию передают по трубопроводу, установленному в водной среде, электроизолированную оболочку трубопровода с внутренним встроенным экраном заполняют водой с повышенным содержанием соли, опускают трубопровод в водную среду и соединяют начало и конец проводящего канала изолированными кабелями с высоковольтными выводами повышающего и понижающего трансформатора Тесла.

Использование: в области электротехники для доставки энергии на космические объекты в непрерывном режиме. Технический результат - расширение возможностей энергообеспечения космических объектов.

Изобретение относится к бесконтактному питающему оборудованию. Технический результат - предотвращение избыточного потребления энергии и исключение потребности в контроллере переключения.

Изобретение относится к электротехнике, к системам передачи энергии. Технический результат состоит в повышении эффективности передачи электроэнергии.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам беспроводной передачи электроэнергии. Технический результат - возможность передавать магнитную индукцию в непроводящей газовой среде дистанционно, без использования специально сооружаемых для этого магнитопроводов.

Изобретение относится к области электротехники. Установка бесконтактной подачи энергии одного варианта осуществления предоставлена с резонансным блоком для передачи энергии и резонансным блоком для приема энергии, который магнитным образом связывается с резонансным блоком для передачи энергии с помощью резонанса в магнитном поле. Энергия от источника энергии подается резонансному блоку для приема энергии через резонансный блок для передачи энергии, причем резонансный блок для передачи энергии и резонансный блок для приема энергии магнитным образом связаны посредством резонанса в магнитном поле. Один из резонансного блока для передачи энергии и резонансного блока для приема энергии имеет предварительно определенную единственную резонансную частоту, а другой из них имеет множество резонансных частот, в том числе предварительно определенную единственную резонансную частоту. Технический результат - повышение эффективности передачи энергии. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретения относятся к устройствам для генерации магнитного поля с контролируемым направлением в заранее заданной области пространства и могут быть использованы, в частности, в системах беспроводной передачи энергии. Технический результат - упрощение конструкции в результате отказа от применения магнитных материалов. Устройство состоит из трех компланарных индукторов, образующих планарную структуру, и блока управления величиной токов в индукторах, причем устройство отличается тем, что планарные индукторы имеют такую геометрию и расположены таким образом, что векторы генерируемого ими магнитного поля образуют полный трехмерный базис в заданной области пространства, расположенной вблизи структуры на расстоянии, не превышающем ее максимального геометрического размера. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении эффективности. Устройство бесконтактной подачи электричества бесконтактным образом выполняет заряд аккумуляторной батареи (28) транспортного средства, снабжено катушкой (12) для передачи электричества, расположенной на поверхности дороги, и катушкой (22) для приема электричества, расположенной в транспортном средстве. Катушка (13) для обнаружения постороннего объекта предусмотрена на верхней поверхности катушки (12) для передачи электричества, и на основе индуцированного напряжения, возникающего в катушке (13) для обнаружения постороннего объекта во время пробной подачи напряжения, обнаруживаются посторонние объекты между катушкой (12) для передачи электричества и катушкой (22) для приема электричества. 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

Группа изобретений относится к наземным сооружениям для привязных летательных аппаратов. Первый вариант способа электроснабжения воздушного летательного аппарата с удерживающим тросом характеризуется тем, что передачу электроэнергии с земли осуществляют повышенным напряжением 0,1…10 кВ постоянного тока путем преобразования напряжения источника питания на земле по напряжению с 12…380 В до 0,1…10 кВ и передачи по линии электропередачи с дальнейшим преобразованием напряжения 0,1…10 кВ до 12…380 В. Второй вариант способа характеризуется тем, что передачу электроэнергии с земли осуществляют резонансным способом на повышенной частоте 1…25 кГц путем преобразования напряжения источника питания на земле по напряжению и частоте с 12…380 В до 0,1…10 кВ, 1…25 кГц и передачи по линии электропередачи с дальнейшим преобразованием напряжения кабельной линии 0,1…10 кВ до 12…380 В. Каждый вариант устройства электроснабжения характеризуется использованием соответствующих преобразователей напряжения. Группа изобретений направлена на увеличение дальности и высоты электроснабжения. 4 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам бесконтактной подачи энергии и предназначено для зарядки аккумулятора транспортного средства. Технический результат - повышение эффективности заряда. Устройство содержит: схему передачи электричества, содержащую катушку для передачи электричества; и зарядную схему, содержащую катушку для приема электричества. Энергия передается бесконтактно из катушки для передачи электричества в катушку для приема электричества. Когда транспортное средство приближается к устройству подачи энергии, выполняется пробная подача электричества, при которой передаются незначительные величины энергии, и на основе тока, протекающего через схему передачи электричества, оценивается эффективность передачи электричества из катушки для передачи электричества в катушку для приема электричества. Из эффективности передачи электричества определяется то, находится или нет катушка для приема электричества в заряжаемом диапазоне катушки для передачи электричества. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к управлению крутящим моментом и системе бесконтактной зарядки. Устройство управления крутящим моментом содержит средство обнаружения угла открытия акселератора; средство задания крутящего момента, приводящего в движение транспортное средство; и средство управления крутящим моментом для коррекции крутящего момента. Крутящий момент приведения в движение транспортного средства становится относительно небольшим, когда позиция транспортного средства приближается к позиции парковки. Система бесконтактной зарядки, осуществляющая энергоснабжение бесконтактно посредством магнитного взаимодействия между катушкой приема энергии в транспортном средстве и катушкой передачи энергии в устройстве зарядки на стороне земли, причем устройство зарядки содержит: блок зарядки; средство обнаружения позиции между катушкой передачи энергии и катушкой приема энергии и средство передачи сигнала позиции. Транспортное средство содержит батарею, заряжаемую электроэнергией, принимаемой посредством приемной катушки. Упрощается позиционирование ТС к позиции парковки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к устройствам индукционной передачи энергии и информации. Технический результат - повышение эффективности передачи при работе через барьер. Для этого предложен способ повышения эффективности передачи энергии системы беспроводной индукционной передачи энергии и/или данных, содержащей передатчик магнитного поля, который расположен на первой стороне барьера, и приемник магнитного поля, который расположен на второй стороне барьера напротив первой стороны, содержит этапы, на которых размещают, по меньшей мере, один элемент протекания потока в или смежно с барьером, по меньшей мере, частично между передатчиком и приемником. Элемент протекания потока имеет магнитную проницаемость, отличающуюся от магнитной проницаемости барьера. Как результат элемент протекания потока повышает величину магнитного потока, сгенерированного посредством передатчика, который проходит через барьер и в приемник. 2 н. и 38 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к системам низкочастотных антенн, имеющих улучшенную направленность излучения. Техническим результатом является создание низкочастотной антенны, имеющей улучшенные рабочие характеристики, а именно обеспечение коэффициента сжатия волны больше единицы без изменения полного волнового сопротивления оболочки при переходе от ее внутренней части к внешней, которые реализуются посредством того, что структура или материал внешней части оболочки антенны выбраны так, что отношение магнитной проницаемости внешней части оболочки к диэлектрической проницаемости внешней части оболочки остается постоянным в пределах внешней части оболочки и равным отношению магнитной проницаемости внешней среды к диэлектрической проницаемости внешней среды. Предложена низкочастотная антенна, предназначенная для излучения/приема электромагнитной волны. Антенна содержит питаемый вход, выполненный с возможностью соединения с линией передачи, провод антенны, соединенный с питаемым входом, и оболочку, по меньшей мере частично окружающую провод антенны. Оболочка антенны содержит внутреннюю часть, примыкающую к проводу антенны, и внешнюю часть, примыкающую к внутренней части и имеющую периферию, внутренняя часть оболочки имеет такую структуру или выполнена из такого материала, что каждая из величин магнитной проницаемости внутренней части оболочки, проводимости внутренней части оболочки и диэлектрической проницаемости внутренней части оболочки постоянна в пределах внутренней части. 5 н. и 54 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к бесконтактной подаче электрической мощности к транспортному средству. Система бесконтактной подачи электричества посредством магнитной связи между катушкой в транспортном средстве и катушкой в устройстве подачи электричества содержит средство беспроводной связи между транспортным средством и устройством подачи электричества на первой частоте; средство беспроводной связи между транспортным средством и устройством подачи электричества на второй частоте, которая отличается от первой частоты. Также система содержит средство управления первым и вторым средствами связи. Средство управления обнаруживает расстояние между транспортным средством и устройством подачи электричества посредством первого средства связи; и осуществляет беспроводную связь между транспортным средством и устройством подачи электричества посредством второго средства связи, когда расстояние между транспортным средством и устройством подачи электричества короче предварительно определенного расстояния. Исключаются радиопомехи от окружающих беспроводных устройств. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах беспроводной передачи мощности. Техническим результатом является повышение эффективности передачи мощности в условиях переменной нагрузки, и/или изменяющегося входного напряжения, и/или изменяющейся связи между Tx- и Rx-частями. Система содержит передающую индуктивность; приемную индуктивность, пространственно разделенную с передающей индуктивностью; полумостовую инвертирующую схему или мостовую инвертирующую схему с постоянной частотой переключения для возбуждения тока в передающей индуктивности, при этом упомянутая полумостовая инвертирующая схема содержит по меньшей мере два переключателя или упомянутая мостовая инвертирующая схема содержит по меньшей мере две диагональные пары переключателей. Переключатели или диагональные пары переключателей выполнены с возможностью попеременного включения, и управление амплитудой тока в передающей индуктивности осуществляется посредством изменения разности между временами в состоянии включения упомянутых переключателей. 4 н. и 24 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх