电磁感应辐射范文

导语：如何才能写好一篇电磁感应辐射，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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历史悠久的无线充电技术

无线充电技并不是什么新兴技术，最早可追溯到一百多年前特斯拉(Nikola Tesla，1856―1943)的沃登克里佛广播塔实验，其本质就是借助电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。随着技术的日益成熟，无线充电可分为电磁感应式、电磁谐振式和电磁辐射式三种。电磁感应可用于低功率、近距离传输；电磁谐振适用于中等功率、中等距离传输；电磁辐射则可用于大功率、远距离传输。对于普通消费者来说，最常见到的是电磁感应和电磁谐振两种技术。

当前消费者在市场上见到的无线充电设备大多采用电磁感应技术，成本相对低廉，通常售价在150元左右。不过这类无线充电器不但充电效率较低，而且需要较长时间才能为手机充满电，受手机外壳材质、阻碍物等因素影响也较大，消费者体验感受较差。

超极本杀手锏

相比传统基于电磁感应技术的无线充电，Intel在IDF2012推出的无线充电技术采用电磁谐振，用超极本作为充电源，配合充电软件和发射端,能方便地为智能手机充电。这一方案不仅系统功耗较低，而且对智能手机的摆放位置几乎没有要求（传统电磁感应技术需要接收器（Rx）在发送器（Tx）上面）。

从Intel无线充电技术硬件架构图中可以看出，发送端和接收端均采用了高度集成设计，如此可有效降低产品生产成本。此外，Intel还表示将为无线充电设计专门的软件，用于检测充电设备、智能控制充电、设备位置校验等。让人兴奋的是，该软件还可以控制发射端的电磁波发射范围和方向，从而既保证了无线充电效率，又可防止别人盗电。

Intel无线充电技术采用的谐振技术，具备可与电磁感应相匹配的效率，一般是指线圈到线圈的效率，而实际效率则包括右图中的整个流程。通过实验发现，无线充电的效率随着线圈之间（发送端与接收端）的距离增加而迅速下降，相比电磁感应技术，谐振技术能提供更平稳的变化，也就是说对位置的敏感度低一些。

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关键词：电磁干扰；构成要素；传播

【中图分类号】O441.4 【文献标识码】 A 【文章编号】1671-8437（2012）02-0009-02

一、前言

电磁干扰是一种“电磁感应”现象，经过长期研究发现，电磁感应过强会对信号传输产生干扰，影响信号传输的准确性，从而降低了整个传输流程的效率。勘测显示，无论是电力系统还是通信系统，在信号传输活动中均遭受了电磁干扰的破坏，导致信号传输不及时，信号内容不完整，信号定位不准确等问题。为了保证信号传输的稳定性，深入分析电磁干扰的构成要素及传播途径是很有必要的。

二、电磁干扰的分类

电磁干扰（EMI）是一种电子噪音，它能干扰电缆信号并降低信号完整性，EMI通常由电磁辐射发生源如马达和其他机器产生。电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质使得一个电网络上的信号干扰到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间传播使其信号干扰到另一个电网络。在高速印制电路板及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响到本系统内子系统或其他系统的正常工作。

三、电磁干扰的构成要素

电磁感应现象是不可避免的，对电力设备、通信设备均会产生不利影响。而电磁感应之所以能对其它设备造成干扰，是由于电磁干扰的几个构成要素的共同作用。在图1中，每一种结构均起到了不同的干扰作用。

1.干扰源。干扰源是产生电磁波的根源，也是产生电磁干扰现象最基本的要素。目前，研究人员判断电磁干扰的来源主要集中于微处理器、微控制器、传送器等元件。以微处理器为例，其在运行时会产生过大的噪声频率，进而扩散到半导体元件，最终产生了谐波干扰。

图1 电磁干扰的组成要素

2.传播路径。电磁波并非单独形式的传播，其必须要借助不同的媒介才能实现传递。电磁干扰最常见的方式是通过导线传播，导线在高负荷工作状态下产生噪声，这电磁波传播提供了空间。无论是通信设备或电力设备均有导线连接，因而导线已经成为最主要的电磁干扰传播媒介。

3.接收器。干扰破坏也需要有接收器才能产生作用，若设备未安装可以感应干扰的接收器，则不会发生电磁干扰现象。资料显示，仅少数电磁干扰是经过射频辐射接受电磁波，其它均是利用接收器来接收电磁波，这样对外界信号造成电磁干扰，影响了信号传输的质量。

四、电磁干扰传播的主要方式

当前电磁干扰现象已经对发送信号的设备造成了许多不利影响，破坏了正常的生产秩序，降低了电力、通信等设备的使用效率。电磁干扰传播的媒介是多种多样的，但其传播方式只有两种。图2中，详细分析这两种传播方式，通过分析人们可以制定防范电磁干扰的措施。电磁干扰传播具体情况为：

1.传导传输。传导传输属于直接性的电磁传播现象，只有具备了传播媒介才能实现干扰。如：通过传导传输干扰时，干扰源及接收器中间肯定有相应的连接，即通常所说的“导线”。对于结构复杂的设备，导线并非单独的传输介质，有时会与构件、电源、阻抗等共同传输，同样会产生电磁干扰。

图2 电磁干扰方式

2.辐射传输。与传导传输相比，辐射传输的媒介比较特殊，基本上是通过“电磁波”形式间接性造成干扰。无线通信技术普及应用后，辐射传输成为了主要的电磁干扰方式。由于无线通信系统设置了基站，两个基站天线利用电磁波感应信号传输信息，这就为电磁干扰创造了空间。

五、消除或抵抗电磁干扰的措施

不管是哪一种干扰形式，其对电力或电子设备均会造成明显的破坏作用，若不及时处理会影响到设备正常的运转。随着城市改造活动的日益平凡，电力工程建设质量受到了多方关注，保证电力系统的安全性、可靠性是极为重要的。鉴于电磁干扰的破坏作用，应及时采取措施屏蔽或消除干扰现象的破坏作用。常用的措施包括：

1.过滤.电磁波过滤有助于减弱电磁干扰的破坏作用，将滤波器安装于电力设备中，可定期检测电磁干扰现象的发生，一旦出现异常情况则自动提醒操控人员处理。新型滤波器具有自处理功能，检测到电磁波之后能有效地过滤，以减小电磁干扰造成的破坏。

2.屏蔽.采取屏蔽措施能彻底解决电磁干扰问题，为电气设备创造优越的作业环境。如：安装屏蔽器件，把电磁干扰波段屏蔽在线路之外，中断了电磁波与元器件的接触，从根本上解决电磁干扰。此外，也可以调整线路结构，把电磁波转移给其它装置，以减小对连接设备造成的危害。

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电磁炉通过电磁波对锅具进行加热，可见功率非常之大，即使其电磁泄露的比率很小，但是这个泄漏的功率值仍然很大，对人体有明显的伤害。

电磁炉：

电磁炉又称为电磁灶，1957年第一台家用电磁炉诞生于德国。1972年，美国开始生产电磁炉，20世纪80年代初电磁炉在欧美及日本开始热销。

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关键词：无线 电磁感应耦合 电磁感应 能量

中图分类号：TP304 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）02-0199-01

无线能量传输是一种不经由物理媒介将电力能量从发电装置或供电端转送到电力接收装置的技术。无线感应传能设备在本世纪初期诞生，凭借其成本低、无需额外引线，操作简单安全等优势迅速受到电子制造业关注。因此，实现设备无线供电，提高能量传输效率，携带方便成为电子产品供电充电的设计方向。

本文介绍了一种实用的电磁感应传能装置，先将供电单元直流电转换成高频交流电，然后通过线圈之间的互感耦合实现电能的无线馈送，可在接收端为一些小型设备提供能源。

1 系统实现

本系统发射端由电源电路，振荡电路，功率放大电路，发送电路组成。接收端由接收电路和用电负载组成。系统框图如（图1）所示。

2 单元电路设计

2.1 振荡电路

用10MHz的晶体振荡器与非门芯片74HC04产生高频方波信号，经过74HC04反向放大后，生成规则的10MHz方波，经过二阶低通滤波器滤除高次谐波信号，将方波转换为规则正弦波。为了提高输出功率和效率，放大电路采用三极管及其电路组成的丙类高频功率放大器。丙类放大器的电流波形失真较大，只能用于调谐回路作为负载的谐振功率放大。因调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，信号失真很小。功率信号放大后，输出至线圈与电容组成的并联谐振回路，将能量辐射出去，方波振荡电路如（图2）所示。

2.2 能量传输模块的设计

能量传输模块由能量发射和接收两部分组成，初级线圈与电容串联，利用线圈的感性特征，形成LC串联振荡电路。次级线圈与电容并联，形成LC并联振荡电路，传输接收原理如图3所示。调节发射端LC电路中的电容值，使电路达到谐振点，回路阻抗最小且呈纯阻抗，电路中的电流最大，线圈周围的磁感应强度最大。次级耦合线圈获得的磁感应强度也最大，相应的感应电流强度也最高，传递的能量最大。能量从初级线圈传送到了次级线圈，经处理后，为次级后续电路提供能量，实现了能量间的无线传递。

测得与电容组成的串联谐振回路的空芯铜线圈的线径为0.5mm，经绕制所需的圈数后，电感表测试线圈电感约为为8.7uH。因为前级振荡电路载波频率为10MHz，根据公式1可计算出产生谐振所需的匹配电容C1约为30pF。同理.接收部分耦合线圈绕制方式与发射部分相同，并联谐振电路匹配电容C2也为30pF。

（公式1）

2.3 接收电路

发射端与接收端通过电磁感应传递磁场能量，接收端将接收的信号通过全波整流桥和电容滤波电路进行处理，将交流信号转化成直流，再经过稳压电路，可为一些小型设备提供能源。测试表明，该系统能为单片机开发板提供稳定电源，但由于耦合线圈输出功率的限制，接收端能提供的负载功率有限，设备还处于试验型阶段。

3 结语

可以预计，随着电子信息技术的发展，当能量无线传输的效率和功率能得到进一步提高，特别是针对一些需要经常充电的应用型电子设备，无线供电方式就可以取代有线供电，对电子设备进行供电和充电。今后，如果能够实现能量安全高效的传输，在无线能量网络覆盖的范围内，设备就可以正常工作，这将是有广阔的应用前景。

参考文献

[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006，326-383.

[2]李群芳，张士军，黄建.单片机微型计算机与接口技术[M].北京：电子工业出版社，2002，45-52.

[3]胡宴如.高频电子线路[M].北京：高等教育出版社，2009，75-81.

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1 电磁炉的主要构成及工作原理

电磁炉主要有两大部分构成：电子线路部分及结构性包装部分。

① 电子线路部分主要包括：功率板、主机板、线圈盘及热敏支架等。

② 结构性包装部分包括：瓷板、电源线、说明书、合格证等。

电磁炉加热原理如右图所示，灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷玻璃平板（结晶玻璃），台面下边装有高频感应加热线圈（即励磁线圈或诱导加热线圈）、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底铁质烹饪锅。

其工作过程如下：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源。

电磁炉的专用锅：由于非导磁性材料不能有效汇聚磁力线，几乎不能形成涡流（就像一个普通变压器如果没有硅钢片铁芯，而只有两个绕组是不能有效传送能量的），所以基本上不加热；另外，导电能力特别差的磁性材料由于其电阻率太高，产生的涡流电流也很小，也不能很好产生热量。所以，电磁炉使用的锅体材料是导电性能相对较好，铁磁性材料的金属或者合金以及它们的复合体。

2 电磁炉特点

①节能（热效率高）

电磁炉的优势首先表现在它的热效率极高。电磁炉的应用电磁感应使铁物质的底部产生无数小涡流，大大提高了热效率。煤气炉及电饭锅的加热原理是先烧红器皿底部直接加热锅内食物，另有部分热耗用在燃烧空气，热效率在40％－65％之间，热能耗量大、煮食慢。而电磁炉的热效率普遍高于80％，用传统炉灶明火烧开一壶水大约需要9min，而放到电磁炉上则只需2至3min，大大节省了能源。

②安全

电磁炉在使用过程中既不会产生明火，炉面本身也不发热，炉体内没有高于250℃以上的高温部件，不会发生灼伤事故。同时，电磁炉表面的耐热板，要求放在它上面的金属锅具一定要有足够的接触面积才会产生热能，如接触面积过小，则不会发生电磁感应，当然也就不可能发热了。即使将汽油洒在炉面上也不会引起燃烧，绝不会导致火灾事件，更不存在因泄漏煤气而引发的种种事端。当把锅具从炉面上拿下来时，电磁炉也会自动切断电源。可以说电磁炉是一种十分安全的灶具。

③环保（卫生、清洁）

电磁炉被称为具有时代前卫气息的绿色炉具。因为在铁物质利用磁场感应加热时，不会释放任何物质，无火、无烟、无味，也不升高室温。而传统的煤炭、石油气、煤气燃烧时，因燃烧空气，以致室温不断上升，厨房油烟不断增多，同时会释放出一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等有害物质影响人体健康。使用环保电磁炉没有传统炉具诸多污染的问题，所以真正实现了清洁房间，保护环境。

④精确（温度控制准确）

电磁炉可以根据用户不同的烹饪要求，灵活且准确的控制发热功率及烹饪温度。电磁炉的输入功率通常在200W~2 400W之间，可以任意选择烹调所需的温度（恒温制）和将温度设定到某一挡。电磁炉采用先进的科学方法研制出从0℃到240℃一系列的恒温装置，因此烹调时你可以选择所需的温度，十分方便。

⑤多功能、占用空间小

电磁炉无疑是煎、炒、炸、煮、炖的全能手，这比其它炉的单一功能相比无疑有巨大的进步，而且最大限度地节约厨房空间，又没有辐射及漏电的危险。 另外，操作也简单、方便。

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关键词：电磁感应加热；焊后热处理；加氢反应容器

中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：

前言

应力腐蚀裂纹是加氢反应容器失效的重要原因之一。为防止应力腐蚀裂纹，通常采用焊后热处理。焊后热处理是将焊接件加热到相变点Ac1以下某一合适温度，保温一定时间后均匀冷却的过程。焊后热处理不产生相变，焊接的组织没有发生变化，其主要目的是消除焊接残余应力，除此之外，还能够改善焊接接头的断裂韧性、塑性，消除氢等有害气体，提高抗腐蚀性，提高疲劳强度，改善蠕变性能等[1]。

焊后热处理常采用整体入炉热处理，当在现场进行组焊后或因容器内存在不锈钢堆内构件等条件限制不允许整体进炉热处理时，通常采用局部热处理方式。局部焊后热处理容易造成压力容器的温度梯度应力和组装过程中产生的塑性变形应力，但相对于焊接的残余应力的危害，温度梯度应力和塑性变形应力对整个压力容器的影响较小，因而在产品的生产过程中常采用局部焊后热处理方式。采用局部焊后热处理时，应更加严格控制热处理工艺，避免产生较大的温度梯度而产生应力，进而有可能改变组织结构，产生缺陷，影响压力容器的质量，造成容器的报废。

感应加热技术的应用研究

局部焊后热处理的方法有很多，如柔性陶瓷电加热履带加热片加热、气体加热、高频感应加热等。现加氢反应器常采用履带加热设备，现使用的柔性陶瓷履带加热设备配备了微电脑控温装置，且设备操作便捷、通用性强，能自动控制输出电流，使工件热处理符合规范要求，所以施工现场热处理大部分采用柔性陶瓷履带加热设备。

履带加热片加热设备也存在很多不足之处：①热效率低，加热时间长，损耗电能大；②加热方式主要靠热辐射和热传导，工件厚度方向加热不均匀；③铺履带加热片的部位表面温度过高，易形成氧化皮，外壁与心部存在温度梯度产生热应力。

感应加热设备加热速度快、效率高、能耗小；温度易控制；采用非接触式加热，具有一定的加热深度，加热温度由工件表面向内部传导；工件材料表面氧化皮生成少。逐渐在焊后热处理中得到应用。

在加氢反应器生产中，电磁感应加热设备常见形式有平板式加热器(如图1所示)和绳状加热电缆(如图2所示)。平板状加热片内置铜线产生高频感应电流，外部为耐高温的云母片，常用于管板的预热、环氧乙烷冷却器小接管的焊后热处理等。绳状加热电缆水冷电缆外套为经过强化的硅橡胶管，内包特殊的铜线以承载高频电流，电缆两端接头为自闭式设计防止内部的冷却液漏出，常用于底部弯管或侧接管的焊后热处理。

图1 平板式电磁感应加热片 图2 绳状感应加热电缆

底部弯管

加氢反应器底部弯管与下封头组焊后如整体进热处理炉热处理，不仅增加成本，且生产效率低。若采用新型感应加热设备对底部弯管进行焊后热处理，可提高生产效率，降低成本。

采用国内某感应设备厂家的电磁感应加热设备对底部弯管进行焊后热处理模拟实验，工艺曲线如图3所示。

图3 模拟实验的工艺曲线

热电偶的布置：试验管φ235×50×2210mm，在距一端800mm处的内、外壁各布置一个测温点，左右两侧距外壁测温点150mm处布置一个等效测温点。热电偶布置示意图如图4所示。

图4 模拟实验的偶块布置示意图

图5为绳状加热电缆电磁感应模拟实验的示意图。实验对φ235mm×50mm×2210mm的小壁厚管子进行感应加热试验，在感应线圈缠绕8匝，升温速率为60~90℃/h条件下，模拟焊缝处中心线的内外壁温差在665℃×3h保温阶段约为20℃，满足加氢产品保温阶段±14℃温差的技术标准，得到的热处理曲线如图6所示。图中温度较高的两条曲线为感应加热缠绕中心处内外壁偶的温度，底部温度较低的两条曲线为监测偶的温度。

图5 绳状加热电缆电磁感应模拟实验图6 热处理曲线

数据表明，采用国产的电磁感应加热设备，在实验的条件下能够实现焊后热处理工艺的要求，但国产设备仍不成熟，控制系统待完善，因此还不具备投入到生产中去。

美国米勒公司Miller Preheat35型感应加热设备是世界上最先进的热处理设备之一。其功率为35kW，频率0.5~3万Hz，加热导线为柔性线，内通冷却水。上海电力建设有限公司用此设备在主蒸汽管φ546mm×92mm的P92钢焊后热处理时，能有效保证P92钢大口径厚壁管加热到760℃的内外壁温差在±10℃范围之内，且整个过程中平均消耗功率低于30kW[2]。图7为Miller Preheat35型感应加热设备在加氢反应器油气出口接管法兰上的应用，直段壁厚为40mm，材质为2.25Cr-1Mo，保温温度为600℃，保温温差为20℃，加热、保温、降温的热处理曲线见图8所示，处理效果很好，可以应用到生产中。

图7 Miller设备应用实例 图8 Miller设备热处理曲线

环氧乙烷冷却器小接管

平板状感应加热器可运用到环氧乙烷冷却器管板的焊后热处理。国内某公司生产的电磁感应加热设备。设备管件部件是高频感应加热电源。该电源采用逆变技术：三相工频交流电经三相桥式全波整流器将交流电整流成含有波纹的直流电，通过电容、电感滤波获得平滑的直流电，再由电力半导体开关管的开关作用和高频变压器的降压，获得交变的高频电流。设备由22个独立的小控制箱组成。

对平板状感应加热设备进行实验，如图9所示。得到的热处理曲线如图10所示。实验结果表明，在实验条件下，平板感应加热器可以加热至680℃，保温范围在±14℃之内。

感应加热设备运用到冷却器小接管焊后热处理，其工装示意图如图11所示。在实际的生产中，得到的热处理曲线无法满足工艺要求，其热处理曲线示意图如图12所示。热处理记录仪上的点呈分散状，原因是由于工作的电磁感应加热器产生的磁场对热电偶采集信号干扰，且保温效果不好，散热过快所致。采用厂家专用的抗磁场干扰热电偶效果仍不佳，在增加一套抗磁场干扰电子数字记录仪的情况下，得到的热处理曲线略有改善，但效果仍不理想。同时，若改变热处理加热记录设备，应进行相应的工艺评定和论证，才能将数字记录仪记录热处理加热过程运用到生产中。因而，此设备未得到广泛应用，仅应用于加氢管板与换热管接头焊接的预热。

图9平板试验工装示意图图10 平板感应加热设备实验得到的热处理曲线

图11 平板感应加热器在冷却器小接管焊后热处理的应用图12 冷却器上小接管得到的热处理曲线

结论

(1) 对感应加热的方法进行应用研究，结合公司实际产品，研究感应加热技术在加氢反应器底部弯管、冷却器小接管等焊后热处理上的应用，实际应用中可提高生产效率，缩短生产周期，降低能耗；

(2) 国内某感应加热设备模拟底部弯管焊后热处理，在感应线圈缠绕8匝，升温速率为60~90℃/h条件下，在665℃×3h保温阶段，模拟焊缝处中心线的内外壁温差约为20℃，但由于设备部件元件的不成熟，无法将新型热处理技术运用到实际产品生产中。在此实验的基础上，总结失败的经验教训，在新引进的Miller Preheat35感应设备，经对设备的应用研究，能够解决底部弯管焊后处理的技术问题，实现了在生产的应用；

(3)感应加热设备试图解决冷却器小接管焊后热处理难题，但设备在实际生产中出现记录仪温度记录呈现分散性，不易解决，但此设备在加氢反应器管板与换热管接头焊接预热方面取得了较好的应用。

参考文献

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只要电器处于操作使用状态，它的周围就存在着电磁场或电磁辐射。这种辐射具有一定能量，可以穿透多种物质，包括人体。根据审定标准，假如每平方厘米不超过50微瓦，而一天里的总剂量也不超过每平方厘米300微瓦，那还算是够安全的。但危险的是：它无色、无味、无形，你也许每天暴露在不同电磁辐射的累积中而不自知，因为电磁辐射对人体的影响是缓慢的和间接的，也因为如此，它的危害性很容易被人们所忽略。电磁辐射对人体的伤害仍然处于调查研究阶段，仍无明确的定论。

有关专家认为，家电辐射对身体有四大危害。

第一：诱发基因突变、促使变异细胞产生,皮肤衰老加快。活性降低、数量减少导致不孕症。胚胎细胞产生大量变异细胞，导致胚胎发育不良、孕妇流产率升高。

第二：激素分泌紊乱。

第三：神经衰弱。电磁波还会影响及破坏人体原有的电流和磁场，使人体内原有的电磁发生异变。这会干扰人体的生态钟，导致生态平衡出现混乱，自主神经功能失调。

第四：热效应。影响中枢神经系统，导致头痛、头晕、乏力、嗜睡。电磁波还会影响脑部神经系统，影响了正常睡眠。电磁波还可以伤害细胞膜，干扰激素，影响儿童发育，女性经期紊乱，男性减退。

预防家电辐射：惹不起就躲着点

电磁场无所不在，人们无法离开它，但至少可躲避它，专家认为个人的防护“原则”是惹不起躲得起：

第一：尽量远离电磁辐射源。一般距离1.5米以上就基本安全了，而且家用电器不要集中摆放。睡觉之前一定要洗洗脸，不要嫌麻烦。

第二：每一次接触家用电器，要尽量缩短时间。

第三：不使用的电器，一定要记得关上电源，通电的电器照样能产生大量的电磁辐射。

第四：注意家电的通风。电磁能使空气中的电离层分离，如果总是在一个密闭的环境中，一旦碰到人的皮肤，就很容易吸附上去，久而久之就会对人的健康造成影响。

第五：饮食上，建议有意识地多吃一些富含维生素A、维生素C和蛋白质的食物，特别要多吃海带，有效加强抵抗电磁辐射的能力。

第六：儿童、孕妇和体弱多病的人群应严格控制看电视、玩电脑的时间和与电器的距离。

针对不同的家用电器，还可以采取必要的、积极的防护措施。

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1.1电磁感应无线电能传输技术

基于电磁感应原理的电能传输系统（ICPT）主要利用变压耦合器，借助磁场这一媒介，实现无线电能传输。该系统一般由四部分组成，分别是交流电源、一次侧变换器、可分离变压器和二次侧变换器。基于电磁感应原理的电能传输系统的耦合系统比较疏松，因此其传输能力一般，通常采用高频变换器作为一次侧变换器。可分离变压器是基于电磁感应原理的电能传输系统的最重要组成部分，整个系统的稳定性、高效性都由其保证。

1.2射频电能传输技术

射频电能传输技术（RadioFrequencyPowerTransmission，RFPT）主要通过功率放大器发射射频信号，然后通过检波、高频整流后得到直流电供负载使用。便携式终端（如手机、智能手表等）待机时会有损耗功率，将射频电能发射器装在室内的电灯等器具中，可随时给这些编写终端设备充电而不需要使用充电器。RFPT的优点是无线电能的传输距离较远，能达10m。其缺点是传输功率很小，为毫瓦级别，最高到百毫瓦级别。

1.3电磁共振技术

通过合理调节发射装置与接收装置的参数，使得发射线圈与接收线圈产生电磁共振，在该共振频率的电源驱动下系统可达到一种“电谐振”状态，从而实现能量在发射端和接收端高效的传递，该技术称为电磁谐振型电能传输技术（Electro-magneticResonantPowerTransmission，ERPT）.对ERPT技术的研究最早始于麻省理工学院的Soljacic助理教授，他在2006年利用自谐振线圈，在强耦合环境中通过实验验证了非辐射功率传输的可行性。该次实验过程中采用的ERPT技术传输距离是线圈的八倍左右。实验过程中点亮了一盏距离发射器2.13米60W的灯泡，其传输效率超过40%。

1.4微波电能传输

微波电能传输（MicrowavePowerTransmission，MPT）顾名思义是利用微波传输电能，其原理是将电能转化为微波，将其发射出去，从而辐射到整个周围空间，负载经过整流，将微波传化成直流电而使用。一般的微波电能传输技术的应用价值有限，原因是其传输距离比较短，一般不会超过10m，并且由于该方式传播的功率小，只适合于近距离内被较小供电的电器使用。2011年5月16日，居伊•皮尼奥莱在非洲留尼汪岛西南部的格朗巴桑大峡谷利用微波进行了长距离无线输电实验。发电机发出的电能首先由磁控管转变为电磁微波，再由微波发射器将微波束送出，40m外的接受器将微波束接收后由变流机转换为电流，然后将灯泡点亮，这一实验正是经典的微波电能传输试验。

1.5激光电能传输技术

激光输电技术则是利用受激辐射放大原理，将电能转换为激光，再将激光发射到接收装置，接收装置对其进行光电转换，接收装置一般是光伏电池。由于激光具有方向性好，传播距离远，能量集中等特点，传输效率高，可在某一小范围内集中采集大量光能。该方法具有传输距离远的优点，而且接收装置小、传输效率高，因此，微型飞行器、微小卫星、航天器等设备利用该种输电方法进行远程电力传输具有重大的应用价值。例如，可采用激光远程充电技术延长微型飞行器（MicroAirVehicle-MAV）的续航时间。2007年，欧洲宇航防务集团(EuropeanAeronauticDefenseandSpaceCompany--EADS)的工程师进行了激光远程充电的方法，此次试验的特点是传输距离远，达到了250米，试验船只为长度20cm的微型船----漫步者，在激光的了电力传输下，该船只运行良好。

2无线电能传输的主要应用领域及前景

2.1交通运输领域

在交通运输领域采用的是ICPT技术，主要应用于轨道机车和电动汽车的充电装置中。新西兰奥克兰大学所属奇思公司已将ICPT技术成功应用于Rotorua国家地热公园的30kW旅客电动运输车。无线电能充电装置已经成为无线电能传输的一个热门研究方向，而且正在逐步实用化。主要分为固定式和移动式两大方向。固定式在充电过程中车体保持不动，其传输距离和传输功率已经能够满足电动汽车底盘高度、电动汽车充电功率的要求。移动式电动汽车无线充电方式可以随时向行进中的电动汽车补充能量，因此可以减少相同运行里程条件下电动汽车所需的电池容量。

2.2医疗器械领域

无线电能传输技术对于医疗植入式电子设备的发展促进作用十分巨大，它改变了其供电方式。如心脏启博器的核电池，其充电方式一般采用ICPT和RFPT等进行体外能量传输。在医疗电子系统中，主要采取RFPT技术，通过体外与体内两个线圈之间的电磁耦合输送电能，主要有经皮能量传输和直接能量传输。但RFPT技术也有一定缺点，容易受其他电子设备发生干扰，所以超声波电能传递技术在医疗器械领域具有一定的优势和应用前景。

2.3便携通信领域

美国PowerCast公司以美国匹兹堡大学研发的无源型RFID技术为基础，开发出了电波接收型电能储存装置，该装置是通过射频发射装置传递电能。而SplashPower公司则开发出手机充电平台，该平台的技术基础是ICPT技术。香港城市大学的许树源教授也通过深入研究，研制出了基于ICPT的手机、MP3等便携式通信设备充电平台，并已开始进行成果转化。

3结论

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[关键词]电场、电磁、电磁辐射

中图分类号：T1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0003-02

1 引言

电是一种清洁而使用便利的能源，是服务范围最广，涉及国家经济安全并与人民生活密切相关的特殊商品。随着国民经济持续发展和人民生活水平不断提高，社会各行业和城乡居民对电的需求量日益增长。与此同时，公众对自己的生活环境提出了更高的要求。

如何在加快电网建设，保证优质可靠电力供应的同时，做好环境保护工作，谋求电网发展与保护环境的和谐统一，始终是各级政府/社会公众和电网企业的共同愿望。为此，我写了这篇论文，介绍了公众最为关心且与人民生活息息相关的电磁环境问题。

全文依次介绍了输变电常识、输变电工频电场、输变电工频磁场和输变电环保管理等四个方面的内容。

2 电力工业的特点

电力工业是生产、输配和销售电能的行业，是国民经济重要的基础产业。电力工业将煤炭、水力、石油、天然气、核燃料、风力、太阳能、潮汐、地热等一次能源转换为清洁、便利的二次能源。由于现代技术还不能直接、大量地储存电能，因此，电能的产、供、销必须同时完成。现代电力工业采用超临界大容量发电机级和特高压、超高压输电及其他先进技术，以更好地满足社会不断增长的用电需求。

2.1 电力系统主要由发电厂、输配电系统和用户组成。

发电厂发出的电先由升压变电站的变压器升高电压后，经输电线路送往用电地区； 到达用电地区后，由降压变电站的变压器降低电压，再经配电线路分送到各用户。

2.2 配电系统的组成

2.3 我国输配电系统的分类

我国输配电系统分交流输配电系统和直流输电系统两大类。交流输配电系统主要有九种电压等级，直流输电系统有两种电压等级。见表2、3。

3 输变电设施电磁环境的分析

3.1 电场和磁场的产生

有电压就有电场，有电流就有磁场。当电器接入电源，周围就有电场； 接入电源的电器，即使电器开关关闭，电场依然存在。电器开关开启，有电流通过，电器周围就有磁场。

3.2 什么是工频电场和工频磁场？

交流输变电设施产生的电场和磁场属于工频电场和工频磁场。工频又称电力频率。工频的特点是频率低/波长长。我国工频是50赫，波长是6000千米。

3.3 什么是电磁辐射？

电磁辐射是指电磁辐射源以电磁波的形式发射到空间的能量流。电磁辐射源发射的电磁波频率越高，它的波长就越短，电磁辐射就越容易产生。一般而言，只有当辐射体长度大于其工作波长的四分之一值时，才有可能产生有效的电磁辐射。

交流输变电设施产生的工频电场和工频磁场属于极低频场，是通过电磁感应对周围环境产生影响的。工频电场和工频磁场的频率只有50赫，波长很长，达6000千米，而输电线路本身，由于其长度一般远小于这个波长，因此不能构成有效的电磁辐射。同时，工频电场与工频磁场彼此又是互相独立的，有别于高频电磁场。高频电磁场的电场和磁场是交替产生向前传播而形成电磁能量的辐射。在国际权威机构的文件中，交流输变电设施产生的电场和磁场被明确地称为工频电场和工频磁场，而不称电磁辐射。

工频电场、磁场是一种极低频场，世界卫生组织认为，关于极低频场范畴的电磁场曝露，在电磁场强度低于国际导则限值（电场强度5千伏/米，磁感应强度0.1毫特）的情况下，不具有有害的健康影响。

4 输变电工频电场篇

4.1 什么是输变电工频电场强度？

输变电工频电场强度是用来衡量输变电设施周围空间某个点位一定方向上的电场强弱的尺度。计量单位为千伏/米

4.2 输电线路产生的工频电场强度的特点？

输电线路产生的工频电场强度的特点：一是随着离开导线距离增加，电场强度降低很快，且在距地面约2米的空间，电场基本上是均匀的； 二是工频电场很容易被树木、房屋等屏蔽，受到屏蔽后，电场强度明显降低。

国家环境保护总局在输变电工程环境影响评价技术规范中规定，居民区输变电工程工频电场强度的推荐限值为4千伏/米。这个限值是针对居民区的，其他地区的限值宽于居民区限值。国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）于1998年了《限制时变电场、磁场和电磁场曝露的导则（300GHz以下）。在这个导则中，对公众的限值是5千伏/米。此限值对保护公众健康已留有足够的安全裕度，得到世界卫生组织的认可与推荐，已被包括欧美发达国家在内的许多国家所采用。我国的推荐限值比国际导则对公众的限值要严，在数值上小1千伏/米。

4.3 为什么有的变电站要建在居民区内？

随着城市建设的不断发展，居民区越来越多，负荷密度越来越大，每户居民的用电量也随着生活水平的提高在不断出现增加，而一座变电站的供电能力和供电范围又是有限的。因此，为了满足居民的用电需求，保证供电可靠性和供电质量，在居民区建设变电站是难以避免的。

户外式变电站站界工频电场强度在每米几伏到几百伏之间，靠近变电站进出线处稍高。变电站在设计时，均按照相关技术规范要求，保证变电站相邻居民区的电场强度低于国家规定4千伏/米的限值。户内式和半户内式变电站站界工频电场强度则比户外式变电站更低。

5 输变电工频磁场篇

5.1输变电工频磁场强度是用来衡量输变电设施周围空间某个点位在一定方向上的磁场强弱的尺度，计量单位为安/米。磁场强度通常可用磁感应强度，又称磁通密度表示，计量单位为特斯拉。输变电设施产生的工频磁场磁感应强度一般都很小，常用毫特或微特表示。

1特=1000毫特=1000000微特 1毫特=12.56×104安/米

5.2输电线路工频磁场强度的特点：一是随着用电负荷的变化，即通过输电线路电流的变化，工频磁场强度也随着变化，二是随着与输电线路距离的增加，工频磁场强度快速降低，并且与工频电场强度相比，工频磁场强度随着距离变远，下降得更快。

国家环境保护总局在输变电工程环境影响评价技术规范中，推荐公众的工频磁感应强度限值是0。1毫特（即100微特），与国际标准相同。

输电线路周边的工频磁场强度主要取决于线路电流的大小/线路导线的排列方式/观测点与导线的距离等。根据实际测算，三种最常见电压等级输电线路的工频磁感应强度都远小于100微特。

5.3变电站站界工频磁感应强度主要来源于进出线的影响。变电站站界1米外的工频磁感应强度小于10微特，远低于我国规定的推荐限值100毫特。户内变电站周围的工频磁感应强度则趋于本底值。

5.4 家用电器的工频磁场强度

将表中数据与以上介绍的输变电工频磁感应强度值比较可见，对输变电工频磁场影响，人们可不必过多担心。

篇10

关键词：无线电传输技术；技术方法研究；应用；综述

引言

无线电技术在近几年不断的发展和改善过程中已成为未来十大尖端的技术之一。其应用领域十分广泛，当前主要的几种无线电能传输技术包括：电磁感应技术、电磁共振技术以及微波电能传输等。为了无线电传输技术能够更好的发展，在实际的供电应用过程中发挥最大的优势，提高设备供电系统可靠性及安全性，对当前的技术原理及方法进行详细的了解并掌握，同时，关注其应用领域及发展前景是十分必要的。只有明确其发展方向，才能不断对这一技术进行改进和完善，下文就对此作一定的阐述。

1无线电能传输技术及发展

当前，我国的无线电能传输技术还处于不断的发展过程中。传统电力传输技术必须依靠有线传输来进行，通常采用电缆线来最为传输的载体，但在电力传输过程中由于电线的长度无法避免传输过程中电能损耗的产生，不仅如此，采用有线传输的方式，还会有线路老化或是尖端放电等导致电火花的安全隐患，设备供电的可靠性以及安全性都得不到有效的保障。另一方面，在一些特殊的供电场合，采用有线传输的供电方式无法保证正常的供电，容易导致极大的事故造成损失，例如：海底、矿场等。同时，当前的人类生活离不开电，用电设备多种多样，不计其数，若采用电线传输，则必须使用多种多样的电源线，给人们的生活带来了不便，同时也埋下了用电安全的安全隐患。可见，采用无线电能传输方式是社会发展的必然趋势，随着科研技术的发展，无线电传输技术经历了激光、电磁感耦合以及磁场谐振等方式的转变，不断提高了电能的传输功率，对比有线传输，无线电能传输方式在对电磁环境有较高的要求且对功率的要求较低的场合能够发挥出其优势。总之，随着无线电能传输技术的研究和发展，已经能够实现大功率的电能传输，能够适应远、近距离等不同场合、不同功率需求的电能传输。

2几类无线电能传输技术

2.1电磁感应无线电传输

电磁感应无线电能传输技术是基于电磁感应原理的传输系统，以磁场作为媒介，利用变压耦合器来进行无线电能的传输。这一系统通常包括四个组成部分：交流电源、一次侧变换器以及可分离变压器及二次侧变换器。但基于电磁感应的电能传输系统其耦合系统是较为疏松的，传输能力也一般，因此，通常需要利用高频变换器来作为电磁感应无线电传输系统的一次测变换器。另外，这一系统中的可分离变压器是最重要的构成部分，保证和决定了整个电能传输系统的稳定剂效率。

2.2射频电能传输

射频电能传输方式主要是通过功率放大器来发射所需的射频信号，再进行检波、高频整梳等步骤得到直流电来供给负载使用。便携式终端在待机过程中依然会有功率的损耗，因此，将射频电能发射器安装在室内电灯等电器中，能够向这些便携式终端随时充电而不需要通过充电器的连接。这一电能传输技术的优势是该技术进行无线电能传输的距离较远，能够达到10m，但功率较小，最高的功率也只能达到百毫瓦的级别。

2.3电磁共振技术

电磁共振是通过对发射装置以及接收装置其参数的合理调节，让发射线圈以及接受线圈之间产生合理的电磁共振而进行电能传输的过程，在这一共振频率电源的驱动下，系统能够达到电谐振的状态，实现能量从发射端到接收端之间的高效传递，这一技术就被称为电磁谐振型电能传输技术。

2.4微波电能传输技术

微波电能传输技术是指通过微波来传输电能，这一技术的原理是先将电能转化为微波，将其发射并辐射到周围的空间中，负载再通过整流的方式，将微波再转化为直流电来使用。通常微波电能传输技术的传输距离较短，且传输过程的功率较小，因此，微波电能传输技术所具有的应用范围较窄，只适用于距离较短且供电较小的电器来使用。

2.5激光电能传输技术

激光电能传输技术是通过辐射放大原理来将电能转化为激光，再将激光发射，接收装置接收激光后进行光电转换，接收装置通常是光伏电池。由于激光发射后的方向性较好，且传播距离远、传播过程中能量集中，具有较高的传输效率，能够在较小的范围内集中采集较多的光能，因此，激光电能传输技术具有传输距离较远的有点，且接收装置小、效率高，通常被应用于微型飞机、航天器等设备中来进行远程的电力传输，具有极大的应用价值。对于微型飞行器等的续航具有重要意义。

3无线电能传输技术的应用

3.1电动汽车中的应用

无线电能传输可以应用到电动汽车供电系统中的无线充放电中，有效解决了各类充电桩在电动汽车中的建设问题，同时也将电动汽车的充电分散开，在一定程度上也缓解了大量电动汽车进行规模化的充放电对于传输电网造成的冲击。当前，将无线电能传输技术应用到电动汽车中成为国内各汽车生产商以及科研机构的热点研究项目，也取得了一定的成果。将无线电能传输技术应用到电动汽车中对于智能电网来说，具有积极作用。主要表现为以下几点：首先，能够有效一直可再生能源输出及波动，电动车采用无线电充放电技术，与电网能够产生更强的互动，通过智能互动系统的连接来自动控制电动汽车合理的进行充放电，提高可再生能源消纳能力。其次，能够有效减少电动车充放电对电网带来的冲击影响，与有线的充电方式相比较，无线充电方式将充电地点分散开来，有利于提高电动汽车充电的聚集度，由于电动汽车充放电与电网之间并无物理连接，充电过程也变得更具灵活性、安全性，分散连续充电也降低了快速充电，有效减轻电动汽车的充放电对电网带来的冲击。另外，能够有效的降低对于电池容量需求，电动汽车行驶距离越长，则电池就越容易失效，用户必须及时更换新的电池。采用无线充电形式，能够减少电池容量，降低更换电池所需的成本。

3.2智能家居中的应用

随着智能化技术的研究和发展，智能家居称为近几年的热门话题，而对于智能家居中的家用电器来说，采用无线电能传输技术具有较为明显的优势，能够摆脱传统的充电线缆对电器互联的限制，体现出了更大的便捷化、人性化，人们更加趋向于“无尾”家电的应用。

3.3医疗设备中的应用

在医疗设备中，无线电能传输技术同样能体现出较大的优势，主要是应用与集中植入式的医疗设备中进行无线供电，例如：心脏起搏器、全人工心脏等等。植入式的医疗设备通常所需的供电功率较小，适宜采用植入式电池的无线充电等方式来进行供电。在人体植入式设备中进行非接触式的无线电能传输是当前研究的主要热点，无线电能传输在医疗设备中的应用主要具有以下几点优势：第一，避免导线与人体皮肤直接接触，防止由于感染而出现并发症；第二，避免植入式电池的电能耗尽之后需要进行手术来更换的问题，降低了由于手术而带来的二次伤害；避免人体皮肤直接进行电气连接，消除了意外点击的安全隐患，消除了物理层面的磨损以及电气腐蚀，具有较高的安全性、可靠性。

3.4工业中的应用

将无线电能传输技术应用到工业中，具有广阔的发展前景。在工业中的特殊场合中，例如设备监测装置、水下机器人等，在以往的供电过程中，即使这些特殊的场合也通常采用换电池或是电缆传输的方式来进行供电，造成设备无法正常使用及维护。而采用无线电能传输技术能够有效的克服这些缺点。

4结束语

综上所述，无线电能传输技术经过较长时间的发展，当前能够被应用到许多领域中，为人们的生产生活带来较大的方便，具有较高的安全性以及可靠性。但在其发展过程中，同样存在较多的问题需要解决，例如，理论不够完善等。因此，在今后的发展过程中，应当积极探索，不断创新，在技术上取得突破，将无线电能传输技术进一步完善，提高其供电效率和传输距离，为人们的生活带来更多的便捷。

参考文献

[1]黄学良，谭林林，陈中，等，无线电能传输技术研究与应用综述[J].电工技术学报，2013，10（26）：69-70.

[2]范兴明，莫小勇，张鑫.无线电能传输技术的研究现状与应用[J].中国电机工程学报，2015，5（20):94-95.