CN112600314A - 用于传输电能的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供了用于传输电能的方法和装置。方法之一包括：使用以下，将电能从电能源传输到电能接收器：变频器，用于将来自电能源的电流转换为高频电流；发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，所述变压器的绕组的低电位端子接地；电能传输线路。所述方法还包括：利用来自电能源的电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡以在传输线路中提供电流激励，并经由传输线路向所述接收变压器的绕组传输能量以在其中激发谐振振荡，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。所述方法简化了操作并降低了传输系统的成本，由于电场和磁场的强度降低改善了传输线路的环境状况，减少了传输线路的导体电容对特斯拉变压器的谐振绕组的影响。

Description

用于传输电能的方法和装置
技术领域
本发明涉及电气工程，尤其涉及在固定对象之间以及在固定电源与接收电能的可移动设备之间使用谐振技术传输电能的装置和方法。
背景技术
已知一种用于经由长距离单线线路转换和传输电能的方法和装置，其由N.Tesla在1897年研发，(N.Tesla的美国专利No.593138)，Electrical Transformer，申请日1897年3月20日，授权日1897年11月2日；N.Tesla的美国专利No.645576，System of transmissionof electrical energy，申请日1897年9月，授权日1900年3月20日。
根据N.Tesla的发明，所述系统由具有谐振升压绕组的两个(发射和接收)谐振变压器和连接谐振升压绕组的高电位端子的导体构成，所述谐振升压绕组是圆柱状线圈架(former)上长线的单层螺旋状四分之一波段。两个变压器的谐振四分之一波绕组的低电位端子在变压器结构附近直接接地。发射变压器的低压绕组连接到高频发生器的输出，高频发生器是将源能量转换为交流电能的变频器(converter)，该交流电能的频率等于谐振单线电能传输系统的谐振频率。接收变压器的低压绕组连接至耗能负载。
将单层高压螺旋绕组的一个端子接地，并将这些绕组的其他端子连接到连接螺旋绕组的高压端子的导线，结果为沿高压绕组产生电流的电磁振荡的驻波创造了条件，所述驻波的波长约为每个谐振高压螺旋绕组的长度的4倍。
λ＝4·l
这里：λ是电能传输系统中驻波的长度；
l是N.Tesla变压器的螺旋高压绕组的长度。
谐振振荡的半个驻波被形成为沿整个传输系统，即从发射谐振变压器的高压螺旋绕组的接地低电位端子沿谐振绕组，以及连接发射变压器和接收变压器的高压绕组的高电位端子的单线线路的导体，沿着接收变压器的高压谐振绕组直到接收变压器的接地低电位端子。
Figure BDA0002684360590000021
这里，L是谐振变压器之间的距离。
驻波模式的特征是电流和电压振荡的振幅在强度上沿电能传输系统变化。在系统中形成电流和电位升高和降低的区域。系统中电流或电位波动最大的区域称为电流或电位波腹(antinode)，振幅最小或为零的区域称为电流或电位波节(node)。
在N.Tesla传输系统中，电位波腹形成于发射和接收四分之一波变压器的高电位端子以及单线电能传输线处。电流波节也位于此处。电流波腹位于四分之一波变压器的低电位部分和端子上以及其低电位端子的接地连接中。
在传输线路上设置电流波节显著降低了电能传输线路中的电流，这实际上有助于明显降低电能传输过程中的损耗，这是该方法的一个优点。已知的用于电能传输的方法的一个缺点是，在增加传输距离的情况下，波传输机制很容易退化。由此，增加了传输线路的接地导体的电容。传输线路的接地导体的电容被设置为与谐振变压器的四分之一波绕组并联连接。当发射接地导体的电容达到谐振绕组的接地电容(ground conductor)时，变压器失去波特性，因此电位以及电流波腹和波节消失。在经由配置为电缆的线路传输能量的情况下，电容短路的影响更为严重。已知方法的另一个缺点是接地连接中的高焦耳损耗，因为电流的驻波的波腹在其中形成。
在另一种已知的用于传输电能的方法和装置中(俄罗斯联邦专利No.2572360，申请日2013年10月18日，授权日2016年1月10日；Bul.1，作者：Trubnikov V.Z.,StrebkovD.S.,Nekrasov A.I.)，电能通过使用单线线路连接N.Tesla变压器的高电位端子来传输，其中发射变压器和接收变压器二者都制成为半波的。
发射变压器的低压供电绕组以及接收变压器的低压绕组被设置在谐振高压绕组的顶部，在其中点处，位于电流波腹的区域中。因此，消除了将低电位端子接地的要求，并且在电流波腹的中部相对于高压绕组的一半的能量反射器的角色由半波谐振绕组的另一半承担。因此，谐振绕组在设计过程中的损耗比在接地连接中的损耗在更大程度上易于计算，因此可以在很大程度上最小化，并且如果需要移动发射变压器，也可以重新定位发射变压器的位置。
已知方法和装置的缺点是设备的维护复杂，这与传输期间在传输线路上使用非常高的电位相关联。
与所提出的方案最接近的方案是已知的通过产生高频谐振振荡和两个高频谐振变压器来传输电能的谐振方法和装置，所述两个高频谐振变压器为一个升压变压器和一个降压变压器，其谐振高频绕组连接到高于地表面并高于螺旋绕组的孤立导电球体，其高度允许球体作为孤立电容器工作，其电场与单层螺旋绕组的电场弱相互作用，在发射和接收特斯拉变压器的低电位端子之间包括单线电能传输线路。利用激励低压绕组，在特斯拉发射变压器的谐振绕组中激发低电位端子处的电流波腹的谐振振荡，电流波腹为单线线路供电，电磁能量沿着单线线路传输到N.Tesla接收变压器(俄罗斯联邦专利No.2577522，申请日2014年5月19日，授权日2016年3月20日，Bul.No.8，作者Trubnikov V.Z.，StrebkovD.S.，Nekrasov A.I.，Rutskoi A.S.，Moiseev M.V.)。
已知方法和装置的缺点是在传输线路上存在电流波腹，以及与之相关了的传输线路中的焦耳损耗增加。
所提出的发明的目的是提高电能的谐振传输效率，主要是在中小距离上，减少传输线路的导体的电容对发射和接收四分之一波特斯拉变压器的谐振绕组的影响，减少接地连接中的电损耗，简化谐振变压器的设计。
发明内容
通过使用以高频电流进行能量传输的波机制(当使用时，传输线路中的电流明显比通过电流波腹传输能量时的电流小)，以及通过使用在传输线路上存在的电位明显比以电位波腹传输能量时的电位低的情况下传输能量的波机制，使用所提出的发明使得电能的谐振传输效率提高，主要在中小距离上，其中谐振变压器的高电位端子保持空接(unconnected)、低电位端子接地。
事实上，在所提出的方法中，传输线路上没有潜在的波腹，也没有波腹电流，这简化了操作并降低了传输系统的成本，由于电场和磁场的强度降低而改善了传输线路上的环境状况，简化了电缆线路与特斯拉变压器的匹配。
以上技术成果是通过以下传输电能的方法来实现的，所述方法包括：
使用以下，将电能从电能源传输到电能接收器：变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流；发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，所述变压器的绕组的低电位端子接地；以及电能传输线路，其中所述传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗的绝对值等于所述传输线路的输入或输出阻抗，所述变频器经由电容器使用与所述发射变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述发射变压器，所述电能接收器经由电容器使用与所述接收变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述接收变压器，所述方法还包括：
利用来自所述电能源的电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡，以在所述传输线路中提供电流激励，并经由所述传输线路向所述接收变压器的绕组传输能量，以在其中激发谐振振荡，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
在另一种用于传输电能的方法中，进一步经由电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量来传输能量。
在另一种用于传输电能的方法中，所述发射变压器和所述接收变压器的绕组的高电位端子连接到孤立电容器。球体、圆环体、长段导体、金属板等可以用作孤立电容器。
另一种用于传输电能的方法预期了传输线路在半波单线传输线路的模式下的操作。
此外，可以使用一种用于传输电能的方法，所述方法包括：
使用以下，将电能从电能源传输到电能接收器：变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流；发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器；以及电能传输线路，其中所述传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，所述变频器包括在所述发射变压器的谐振绕组的低电位端子与接地连接之间，所述电能接收器包括在所述接收变压器的谐振绕组的低电位端子与接地连接之间，所述方法还包括：利用来自所述电能源的电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡，以在所述传输线路中提供电流激励，并经由所述传输线路向所述接收变压器的绕组传输能量，以在其中激发谐振振荡，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
与以上方法类似的方法是一种用于传输电能的方法，其中，所述电能接收器经由电流逆变器而连接到所述接收变压器的谐振绕组的低电位端子，所述电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量。
此外，进一步提供一种用于传输电能的方法，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的高电位端子连接到孤立电容器。球体、圆环体、长段导体、金属板等可以用作孤立电容器。
另一种用于传输电能的方法预期了传输线路在半波单线传输线路的模式下的操作。
进一步提供一种用于传输电能的方法，所述方法包括：
使用以下，将电能从电能源传输到电能接收器：变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流，发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，以及两个电能传输线路，其中所述两个传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，
所述变频器经由电容器使用与所述发射变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述发射变压器，所述电能接收器经由电容器使用与所述接收变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述接收变压器，所述方法还包括：
利用来自所述电能源的电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡，以在所述传输线路中提供电流激励，并经由所述传输线路向所述接收变压器的绕组传输能量，以在其中激发谐振振荡，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
作为前述用于传输电能的方法的变型，进一步提供一种方法，其预期了传输线路在半波单线传输线路的模式下的操作。
在另一种用于传输电能的方法中，所述两个单线传输线路被制成为彼此分开。
在另一种用于传输电能的方法中，所述两个单线传输线路被制成为彼此集成为一体的隔离双绞线对，所述传输线路之间以及所述传输线路与地之间具有所需的电强度水平。
所述方法的另一种变型预期了所述发射特斯拉变压器和所述接收特斯拉变压器的绕组的中部存在接地连接。
此外，一种用于传输的方法的变型，其中，进一步经由电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量来传输能量。
进一步提供一种用于传输电能的方法的变型，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的绕组的高电位端子连接到孤立电容器。球体、圆环体、长段导体、金属板等可以用作孤立电容器。
进一步提供另一种用于传输电能的基本方法，所述方法包括：
使用以下，将电能从电能源传输到电能接收器：变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流，发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，以及两个电能传输线路，其中所述两个传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，所述变频器通过使所述变频器的电输出与所述发射变压器的谐振绕组的导体串联而连接到所述发射变压器，
所述电能接收器通过使所述电能接收器的电输入与所述接收变压器的谐振绕组的导体串联而连接到所述接收变压器，所述方法还包括：
利用来自所述电能源的电能，在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡，以在所述传输线路中提供电流激励，并经由所述传输线路向所述接收变压器的绕组传输能量，以在其中激发谐振振荡，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
在这种用于传输电能的方法的变型中，使用电流逆变器。因此，进一步经由电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量来传输能量。
根据所述用于传输电能的基本方法的另一种变型，所述两个传输线路是半波单线传输线路。
此外，在用于传输电能的另一种方法中，所述两个单线传输线路被制成为彼此分开。
此外，可以有一种用于传输电能的方法，其中，所述两个单线传输线路被制成为彼此集成为一体的隔离双绞线对，所述传输线路之间以及所述传输线路与地之间具有所需的电强度水平。
用于传输电能的方法的另一种变型是这样一种方法，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的绕组的高电位端子连接到孤立电容器。球体、圆环体、长段导体、金属板等可以用作孤立电容器。
一种用于传输电能的装置，包括：
使用以下，将电能从电能源传输到电能接收器：变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流；发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，所述变压器的绕组的低电位端子接地；以及电能传输线路，其中所述传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗的绝对值等于所述传输线路的输入或输出阻抗，所述变频器经由电容器使用与所述发射变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述发射变压器，所述电能接收器经由电容器使用与所述接收变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述接收变压器，所述装置还包括：
利用来自所述电能源的电能，在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡，以在所述传输线路中提供电流激励，并经由所述传输线路向所述接收变压器的绕组传输能量，以在其中激发谐振振荡，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
在另一种用于传输电能的装置中，进一步经由电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量来传输能量。
在另一种用于传输电能的装置中，所述发射变压器和所述接收变压器的绕组的高电位端子连接到孤立电容器。球体、圆环体、长段导体、金属板等可以用作孤立电容器。
另一种用于传输电能的装置预期了传输线路在半波单线传输线路的模式下的操作。
此外，可以使用一种用于传输电能的装置，所述装置包括：
使用以下，将电能从电能源传输到电能接收器：变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流；发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器；以及电能传输线路，其中所述传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，所述变频器包括在所述发射变压器的谐振绕组的低电位端子与接地连接之间，所述电能接收器包括在所述接收变压器的谐振绕组的低电位端子与接地连接之间，所述装置还包括：利用来自所述电能源的电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡，以在所述传输线路中提供电流激励，并经由所述传输线路向所述接收变压器的绕组传输能量，以在其中激发谐振振荡，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
与以上装置类似的装置是一种用于传输电能的装置，其中，所述电能接收器经由电流逆变器而连接到所述接收变压器的谐振绕组的低电位端子，所述电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量。
此外，进一步提供一种用于传输电能的装置，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的高电位端子连接到孤立电容器。球体、圆环体、长段导体、金属板等可以用作孤立电容器。
另一种用于传输电能的装置预期了传输线路在半波单线传输线路的模式下的操作。
进一步提供一种用于传输电能的装置，所述装置包括：
使用以下，将电能从电能源传输到电能接收器：变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流，发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，以及两个电能传输线路，其中，所述两个传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，
所述变频器经由电容器使用与所述发射变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述发射变压器，所述电能接收器经由电容器使用与所述接收变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述接收变压器，所述装置还包括：
利用来自所述电能源的电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡以在所述传输线路中提供电流激励，并经由所述传输线路向所述接收变压器的绕组传输能量，以在其中激发谐振振荡，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
作为前述用于传输电能的装置的变型，进一步提供一种装置，其预期了传输线路在半波单线传输线路的模式下的操作。
在另一种用于传输电能的装置中，所述两个单线传输线路被制成为彼此分开。
在另一种用于传输电能的装置中，所述两个单线传输线路被制成为彼此集成为一体的隔离双绞线对，所述传输线路之间以及所述传输线路与地之间具有所需的电强度水平。
所述装置的另一种变型预期了所述发射特斯拉变压器和所述接收特斯拉变压器的绕组的中部存在接地连接。
此外，一种用于传输的装置的变型，其中，进一步经由电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量来传输能量。
进一步提供一种用于传输电能的装置的变型，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的绕组的高电位端子连接到孤立电容器。球体、圆环体、长段导体、金属板等可以用作孤立电容器。
进一步提供另一种用于传输电能的基本装置，所述装置包括：
使用以下，将电能从电能源传输到电能接收器：变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流，发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，以及两个电能传输线路，其中所述两个传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，所述变频器通过使所述变频器的电输出与所述发射变压器的谐振绕组的导体串联而连接到所述发射变压器，
所述电能接收器通过使所述电能接收器的电输入与所述接收变压器的谐振绕组的导体串联而连接到所述接收变压器，所述装置还包括：
利用来自所述电能源的电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡，以在所述传输线路中提供电流激励，并经由所述传输线路向所述接收变压器的绕组传输能量，以在其中激发谐振振荡，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
在这种用于传输电能的装置的变型中，使用电流逆变器。因此，进一步经由电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量来传输能量。
根据所述用于传输电能的基本装置的另一种变型，所述两个传输线路是半波单线传输线路。
此外，在用于传输电能的另一种装置中，所述两个单线传输线路被制成为彼此分开。
此外，提供一种用于传输电能的装置，其中，所述两个单线传输线路被制成为彼此集成为一体的隔离双绞线对，所述传输线路之间以及所述传输线路与地之间具有所需的电强度水平。
用于传输电能的装置的另一种变型是这样一种装置，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的绕组的高电位端子连接到孤立电容器。球体、圆环体、长段导体、金属板等可以用作孤立电容器。
所提出的发明的本质通过图1至图6来解释。
附图说明
图1是使用两个四分之一波谐振特斯拉变压器实现电能传输的方法和装置的电连接的示意图。发射变压器和接收变压器的谐振绕组的低电位端子接地，四分之一波绕组的高电位端子保持空接(unconnected)。从能量源到发射特斯拉变压器的电能传输经由变频器、电容器和低压泵送绕组进行，所述低压泵送绕组为四分之一波谐振绕组的电流波腹的区域提供电能的磁感应传输。从发射变压器到接收变压器的电能传输，是使用变压器的谐振绕组的点A和B之间的单线传输线路进行的。绕组在点A和B处的输出阻抗在绝对值上等于传输线路在其输入和输出端的波阻抗。从接收变压器到负载的电能传输，是经由电容器使用位于接收特斯拉变压器的谐振四分之一波绕组的电流波腹区域中的磁感应能量排放绕组(energy drain winding)进行的。
图2是使用两个四分之一波谐振特斯拉变压器实现电能传输的方法和装置的电连接的示意图。发射变压器和接收变压器的谐振绕组的高电位端子保持空接。在发射变压器的低电位输出和接地连接之间直接包括具有电输出的变频器。在接收变压器的低电位端子和接地连接之间直接包括负载。谐振四分之一波特斯拉变压器之间的电能传输是使用位于四分之一波绕组上的点A和B之间的单线传输线路进行的，所述绕组在所述点A和B处的输出阻抗在绝对值上等于传输线路在其输入端的阻抗。
图3是使用单线电能传输线路实现从发射四分之一波特斯拉变压器传输到接收四分之一波特斯拉变压器的电能传输的方法和装置的电连接的示意图，所述传输线路的长度是谐振四分之一波绕组在谐振模式下工作期间在线路上激发的驻波长度的一半。将能量传输到发射变压器以及将能量从接收变压器传输到负载，是经由电容器使用磁感应耦合来实现的。谐振绕组的高电位输出使用导体连接到导电球体。
图4是使用发射和接收半波特斯拉变压器和两个单线传输线路实现从电能源到电能接收器的电能传输的方法和装置的电连接的示意图。将电能从变频器传输到发射谐振变压器以及将能量从接收变压器传输到负载或逆变器，是经由电容器使用磁感应绕组来实现的。半波谐振绕组的高电位端子保持空接。两个单线传输线路的起点和终点连接到谐振变压器的半波绕组上的点A、B、C、D，所述点处的输出阻抗在绝对值上等于单线传输线在其输入和输出端的波阻抗。
图5是使用两个半波特斯拉变压器和两个单线电能传输线路实现从电能源到接收器的电能传输的方法和装置的电连接的示意图。变频器和负载或逆变器与谐振半波绕组直接串联。具有起点和终点的单线传输线路在点A、B、C、D处连接到特斯拉变压器的半波谐振绕组，所述点处的输出阻抗在绝对值上等于传输线路在其输入和输出端的波阻抗。驻波电流的一半以半波绕组的谐振频率驻留在每个单线传输线路上。
图6是使用被制成为双绞线对的两个单线线路和两个谐振特斯拉变压器(其半波绕组的中间接地)实现电能传输的方法和装置的电连接的示意图。单线传输线路的起点和终点在点A、B、C、D处连接到特斯拉变压器的半波绕组，在所述点处，所述绕组的输出阻抗在绝对值上等于传输线路在其输入和输出端的波阻抗。半波谐振绕组的高电位输出使用导体连接到导电球体。
具体实施方式
图1是用于传输电能的方法和装置的电气图，其中1是电能源，2是将电能从电能源1的形式转换为受控高频的交流电的形式的变频器，设置电流频率以满足以下条件：fG＝f01。这里，fG是变频器输出端的电流频率，f01是谐振发射特斯拉变压器的四分之一波绕组5的谐振频率。3是电容器，其与低压绕组4一起形成发射特斯拉变压器的谐振串联电源电路。电路的谐振频率为fP1＝f01。低压绕组4被设置在位于低电位端子6处的四分之一波绕组5的顶部，在电流波腹的区域中。绕组5的高电位端子7与四分之一波谐振发射特斯拉变压器的输出高电位端子9电连接，端子9被隔离并保持空接。
绕组5的低电位端子6连接到系统发射侧的接地电路的接地端子3，并且使用导体10连接到接地结构。绕组5的端子8被布置在绕组5的一部分，在该部分中，在带负载工作时，电流和电位的相位彼此接近。绕组5的点8由字母A表示。它是单线传输线路11的起点。传输线路的终点是点B。点B连接到四分之一波绕组15上的端子14。在端子14的区域中，在带负载工作期间，电流和电位的相位彼此相反。接收特斯拉变压器的四分之一波绕组15的低电位端子12，通过使用电连接到接地结构的导体17连接到接收侧的接地电路的接地端子3。绕组15的高电位端子13与四分之一波谐振特斯拉变压器的输出高电位端子16电连接，端子16被隔离并保持空接。绕组15的谐振频率为f02＝f01。在电流波腹的区域中，低压绕组18被设置在绕组15上。绕组18经由与绕组15的互感“移除”电能，并将电能经由电容器19传递给逆变器20。绕组18与电容器19一起形成具有自身谐振频率fP2的串联谐振电路。由此，fP2＝f02。逆变器20将高频电流的能量转换为具有向负载21供电所需形式的交流电的能量。如果负载21与电源电流的形式“无差异”，则不再需要逆变器20。在这种情况下，绕组18被设计和实现为向负载21提供所需幅度的电压。假设fG＝fP1＝f01＝f02＝fP2，则低压电源绕组的电路(3、4)、发射特斯拉变压器的四分之一波绕组5、接收特斯拉变压器的四分之一波绕组15和低压能移电路(18、19)在谐振模式下工作。由此，电路(3、4)和(18、19)在具有集中参数的电抗元件(reactive element)上以谐振模式工作，谐振特斯拉变压器的四分之一波绕组5和15在具有分布电抗参数的长线路段上以谐振模式工作。因此，在四分之一波绕组5和15上形成的驻波具有四分之一波实现的形式，其在端子7和13(特斯拉变压器的端子9和16)处具有电位波腹并在端子6和12处具有电位波节，并且在发射变压器5的接地端子6和接收变压器15的接地端子12的区域中具有电流波腹，在发射变压器5的端子7处和接收变压器15的端子13处具有电流波节。因此，在四分之一波绕组上激发并共存两个独立的波对象：四分之一的电流波和四分之一的电位波，它们是单个能量形式的两个电特性，其沿着谐振绕组每单位长度的电磁能量具有相等的密度。因此，沿所述绕组的电流和电位的波腹之间的位移，是电流或电位的驻波的λ/4。
四分之一波变压器工作的理论和实践表明，波节和波腹中的电流和电位的相位也在时间上偏移了T/4(其中，T是电流振荡的周期，T＝1/f)。因此，当沿着绕组移动时，可以观察到电流和电位的相位以相反的方向旋转，使得在四分之一波绕组的某些点处，在空载时，端子(6、7)和(12、13)之间的电流和电位的相位是相同的(在发射变压器的绕组上，点8)或为反相(在接收变压器的绕组上，点14)。如果线路长度为λ/2，则电能传输线路11被包括在点(8和14)之间，其中从电流和电压之间的相位差的角度来看，在传输线路11上产生最优的电能传输模式。
当加载负载21时，四分之一波变压器15的谐振频率降低，并且传输线路11在点A(线路输入)处的输入阻抗由于接收四分之一波变压器15在线路11的输出端的点B处的输入阻抗的变化而改变。因此，发射变压器5的点8处的输出阻抗与传输线11在点A处的输入阻抗不匹配。为了恢复匹配模式，需要移动谐振绕组5上的连接点8。为此，点8的分接头(tap)没有制成为单个分接头，而是制成为沿着特斯拉变压器的整个长度的一系列分接头。在恒定负载的情况下，分接头制成为单个连接点。在可变负载的情况下，在调谐时，选择为优选负载范围提供最佳模式的连接点。
在改变传输线路的设计参数时，也会出现类似的情况：延长或缩短传输距离、改变导线的直径、改变悬挂高度或改变方法、或改变线路埋入地下的深度。在将中间耗电元件与传输线路连接/断开时，点A处的输入阻抗改变。在分接头中，当连接点从位置8移向谐振绕组5的高压端子时，输出阻抗的绝对值增加。因此，该阻抗具有有源电容特性。在高电位输出(点7)处，输出阻抗达到以下值：
|ZOUT|＝QZW
这里：ZOUT是输出阻抗，对其取绝对值；
ZW是绕组5的波阻；
Q是绕组5的质量因子；
此点处的阻抗具有电容特性。
当连接点从位置8移向低电位端子6时，输出阻抗的绝对值减小，并且阻抗特性获得感应有源类型。输出阻抗在点6处达到最小值：
Figure BDA0002684360590000151
图2是用于传输电能的方法和装置的电连接的示意图，其中，1是电能源，2是将供电电流转换为受控高频电流的变频器，用于向包括发射谐振特斯拉变压器5、接收谐振特斯拉变压器15的谐振传输系统供电。因此，变频器2直接包括在发送侧的低电位端子6和接地导体10之间，逆变器20(或负载21)直接包括在接收侧的低电位端子12和接地导体17之间。电能传输线路11包括在发射绕组5的点8和接收绕组5的点14之间，即发射特斯拉变压器的点A和接收特斯拉变压器的点B之间。点A和点B之间电能传输和系统调谐的原理与图1相似。
图3是用于传输电能的方法和装置的电连接的示意图，其中，1是电能源，2是将供电电流转换为受控高频电流的变频器，用于向包括发射谐振特斯拉变压器5和接收谐振特斯拉变压器15的谐振传输系统供电。从变频器2到发射变压器5的能量传输是经由电容器3利用低压绕组4的磁感应耦合进行的，低压绕组4与电容器3一起形成由具有集中参数的电抗元件组成的串联谐振电路。利用低压绕组18的磁感应互耦合，能量从接收变压器15传送到负载21或逆变器20的输入端，低压绕组18与电容器19一起形成由具有集中参数的电抗元件形成的串联谐振电路。四分之一波绕组5和15的低电位端子6、12利用紧邻变压器的导体10和17接地。高电位端子7和13利用导体23和22经由高压端子9和16连接到球体形式的孤立电容器25和24。从发射变压器5到接收变压器15的电能传输，是经由变压器5上的端子8和变压器15上的点14使用连接能量发射点A和能量接收点B的单线线路11来传输。
图4是使用半波发射特斯拉变压器5和接收特斯拉变压器15以及两个单线传输线路11和30经由变频器2从电能源1传输电能的方法和装置的电连接的示意图。从变频器2到半波谐振绕组5和从半波谐振绕组15到逆变器20(或负载21)的能量传输，是经由电容器(3，40)和(19，35)利用低压绕组4和18的磁感应耦合来进行的。电容器(3，40)和(19，35)与低压绕组4和18一起构成串联谐振电路。半波绕组5和15的高电位端子7、13、27、31分别连接到谐振半波发射特斯拉变压器5和谐振半波接收特斯拉变压器15的高压端子9、16、29、34。变压器5和15的高压端子9、16、29、34保持空接。单线电力传输线路11和30的起点和终点在点A、C和B、D处连接到半波绕组5和15上的分接头8、14、28、32。
图5是使用两个半波特斯拉变压器5和15以及两个单线线路11和30从电能源1传输电能的方法和装置的电连接的示意图。变频器2和负载21或逆变器20直接包括在谐振半波绕组5和15的中断(interruption)6和12中。传输线11和30包括在绕组5和15的端子(8、14)和(28、32)之间。端子(8、14)连接到点(A、B)，端子(28、32)连接到点(C、D)，在点(A、B)、点(C、D)之间传输电能。驻波电流的一个半波以半波绕组5和15的谐振频率驻留在每条传输线路(11、30)上。
图6是使用被制成为双绞线对的两个单线线路11和30以及两个谐振特斯拉变压器5和15传输电能的方法和装置的电连接的示意图，点6和12处的半波绕组的中部通过导体10和17紧邻变压器直接接地。传输线路11和30的起点和终点连接到半波特斯拉变压器的点A、C、B、D，所述点处的输出阻抗的绝对值等于绕组5、15的波阻。谐振变压器5、15的高电位端子9、29、16、34通过导体23、36、22、38连接到导电球体25、37、24、39。导体23、36、22、38的长度至少是球体25、37、24、39的直径的5倍。
在实施所提出的用于传输电能的方法和装置时，四分之一波特斯拉变压器的螺线管绕组周围形成的电磁现象可以使用“电报方程”来描述：
Figure BDA0002684360590000171
这里：u是坐标x处，在时刻t，相对于地的电位，[B]；
i是坐标x处，在时刻t，绕组的导体中的电流，[A]；
r0是对于绕组的导体的电流，每单位长度的阻抗，[Ohm/m]；
g0是绕组的导体与地之间的介质的每单位长度的导电率，[S/m]；
L0是谐振绕组的每单位长度的电感，[H/m]；
C0是谐振绕组的每单位长度的接地电容，[F/m]。
方程(1)对于电流i和电压U随时间的任何变化都有效。假设供电由正弦电压执行，在稳态下，使用电流和电压的复数表示，可以从(1)得出：
Figure BDA0002684360590000181
这里：Z0＝(r0+jωL0)是绕组的每单位长度的复数阻抗，[Ohm/m]；
Y0＝(g0+jωC0)是绕组周围的介质的每单位长度的复数导电率，[S/m]。
在(2)中，数量
Figure BDA0002684360590000182
和I只是x的函数。
在对x进行微分后，方程组(2)变为：
Figure BDA0002684360590000183
利用(1)，将方程组(3)转换为常系数二阶微分方程组，其解如下：
Figure BDA0002684360590000184
这里，γ是传播常数，[m-1]；
Figure BDA0002684360590000185
α是衰减系数，[dB/m]；
β是相位系数，[rad/m]；
Figure BDA0002684360590000186
是复积分常数。
Figure BDA0002684360590000187
这里：
Figure BDA0002684360590000188
是绕组的波阻，[Ohm]；
在重排和重组后，(4)和(6)变为：
Figure BDA0002684360590000191
这里：
Figure BDA0002684360590000192
是沿绕组电流坐标x处的电压和电流的复数；
Figure BDA0002684360590000193
是绕组起始处(低电位端子)的电压和电流的复数；
сh、sh是余弦和正弦的双曲函数。
表达式(7)可以重排为使用绕组的末端处(高电位端子)的电压和电流的表达式。因此，绕组的末端的U2和I2变得独立。在这种情况下，从绕组的末端开始对坐标进行测量：
Figure BDA0002684360590000194
绕组在坐标x处的输入阻抗：
Figure BDA0002684360590000195
因此，在绕组的起始处：
Figure BDA0002684360590000196
在绕组的末端处：
Figure BDA0002684360590000197
如果绕组中的能量损失小(r0＝0，g0＝0)，传播常数γ和ZC将等于：
Figure BDA0002684360590000198
这里：
Figure BDA0002684360590000199
是绕组中的波速，[m/s]；
Figure BDA00026843605900001910
因此，假定r0＝0，g0＝0，(8)简化为：
Figure BDA00026843605900001911
虚自变数的双曲函数被重排成圆函数：
Figure BDA0002684360590000201
对于空载的情况，当
Figure BDA0002684360590000202
Z2＝∞时，所述关系式(10)将变成：
Figure BDA0002684360590000203
通过从复数转换为瞬时值u、i，可以得到：
Figure BDA0002684360590000204
表达式(12)是驻波方程，其电压和电流的量随时间根据交流电的角频率ω变化，并且沿线路的变化幅度符合cosβx和sinβx定律。
在线路的终点处短路的情况下：
Figure BDA0002684360590000205
或者，对于瞬时值：
Figure BDA0002684360590000206
根据(12)和(14)，在空载的情况下，无损耗线路的输入阻抗等于：
Figure BDA0002684360590000207
在短路的情况下，在线路的终点处，无损耗线路的输入阻抗将为：
Figure BDA0002684360590000208
表达式(12)可以表示为两个彼此相反的电压波和电流波的和与差：
Figure BDA0002684360590000209
类似地，表达式(14)是相反波的和与差：
Figure BDA0002684360590000211
由于波的相位常数β等于：
Figure BDA0002684360590000212
其中，λ是绕组中的波长，则根据(16)，X＝λ/2长且在末端处短路的绕组的输入阻抗将为：
Figure BDA0002684360590000213
在空载的情况下，根据(15)，绕组的半波段的输入阻抗将为：
Figure BDA0002684360590000214
因此，绕组的半波段将输出阻抗的量“转化”为输入。
对于长度为四分之一波长X＝λ/4的绕组，根据(15)，在末端处中断(空载)的情况下的输入阻抗为：
Figure BDA0002684360590000215
在输入端短路的情况下，根据(16)，四分之一波绕组将具有输入阻抗：
Figure BDA0002684360590000216
结论：四分之一波段将输出电路的阻抗“反转”为输入。由于在空载情况下，沿四分之一波段的阻抗从无穷大变为零，因此可以确定在绕组的长度上哪个坐标X处输入阻抗的绝对值等于波ZС。根据(15)，可以获得：
Figure BDA0002684360590000217
由此可得：
Figure BDA0002684360590000218
因此，
Figure BDA0002684360590000219
或者
Figure BDA00026843605900002110
因此，由于四分之一波变压器的绕组的整个长度等于
Figure BDA00026843605900002111
因此相对空接的高电位端具有坐标X的点位于绕组的中部。点
Figure BDA00026843605900002112
处的电压和电流可由(12)确定：
Figure BDA0002684360590000221
根据(19)，点
Figure BDA0002684360590000222
处的输出阻抗的绝对值实际上等于ZС：
Figure BDA0002684360590000223
相对高电位端7、13、27、31具有坐标
Figure BDA0002684360590000224
的点由数字8、14、28、32表示。由于点8、14、28、32是绕组5、15、26、33的中部，所以绕组5、15、26、33的点8、14、28、32与低电位端子6、6、12、12之间的距离也等于
Figure BDA0002684360590000225
绕组5、15、26、33的中点8、14、28、32被输出到谐振变压器5、15、26、33的端子A、B、C、D，用于连接到传输线路11和30的起点和终点。
表达式(19)示出，在绕组5、15、26、33的中点8、14、28、32处，输出阻抗的绝对值等于ZC，电压为点7、13、27、31处的电位，即形成电位波腹的高电位端子9、16、29、34处的电位的
Figure BDA0002684360590000226
电流为点6、6、12、12处的电流，即谐振四分之一波特斯拉变压器5、15、26、33的电流波节处的电流的
Figure BDA0002684360590000227
因此，与在传输线路上出现电位波腹或电流波腹的高电位和低电位传输技术相比，传输线路中的电压和电流降低。
用于传输电能的方法和装置的实施方式的示例。
示例1
发射特斯拉变压器5和接收特斯拉变压器15由绝缘的单个铜线制成。铜线的直径为dC＝1.8mm。绝缘线的直径为dI＝2.27mm。绕组密度为n0＝440匝/米。前者的直径为300mm。绕组的接近角的正切值为tgθ＝2.41·10-3。绕组长度为1.37m。绕组的每单位长度的电感为L0＝0.01724(H/m)。谐振绕组的设计电感为23.6mH。制成的绕组的实际控制的电感为L＝24.2mH。
绕组的设计自身接地电容(design own ground capacitance)为C＝152·1012F。绕组的设计波阻为：
Figure BDA0002684360590000231
设计谐振频率为：
Figure BDA0002684360590000232
实际谐振频率为f0＝83.40khz。在能量传输过程中，发射变压器5的谐振绕组的电源端子8处的电压为5kV。发射变压器5的隔离高压端子9处的电位为7.1kV。传输线路11中的电流为0.38A。负载处形成的功率为1860W。发电机2的输出功率为1980W。发电机电压为UG＝380伏，发电机电流为IG＝4.9A。传输效率为0.94。
示例2
发射特斯拉变压器5和接收特斯拉变压器15由绝缘的单个铜线制成。铜线的直径为dC＝2.6mm。绝缘线的直径为dI＝10mm。绕组密度为n0＝100匝/米。总匝数n为300匝。绕组长度为3.0m。绕组线的长度为1130m。前者的直径为1.2m。前者是由浸渍的真空干燥松木制成的。绕组被形成为一层依次为匝间关系。绕组的接近角的正切值为tgθ＝2,7·10-3。绕组的每单位长度的电感为L0＝0.0137(H/m)。谐振绕组的设计电感为L＝L0·b＝0.0137·3.0＝0.041h，绕组对地的设计自容为C＝334·10-12F。绕组的波阻为ZC＝11.1kohm。
设计谐振频率f0＝43.0kHz。
在能量传输过程中，发射变压器5的谐振绕组的电源线8处的电压达到25kV。发射变压器5的隔离高压端子9处的电位为35kV。传输线路11的电流为10.5A。接地端子处的电流为15A。负载功率为250kW。发电机输出功率为263kW。效率η＝0.952。
因此，使用所提出的发明可以提高传输效率。由于采用了完整的电能传输机制，在具有特斯拉变压器的绕组的输出阻抗的自然参数的端子之间的传输线路中，能量的传输具有在相位上最大相似的电压和电流。因此，传输线路11上的电压为高压端子9处的电位的
Figure BDA0002684360590000241
线路11中的电流为谐振绕组5的接地端子6处的电流的
Figure BDA0002684360590000242
在所提出的用于传输电能的方法和装置中，传输线路上没有电位波腹和电流波腹，从而降低了传输系统的成本，降低了传输线路下的电场和磁场的强度，降低了传输线路的运行成本。传输线路上的电压降低导致对紧固和支撑件的电气强度水平的要求降低，这实际上确保了传输线路的施工期间的资本成本降低。

Claims (50)

1.一种用于传输电能的方法，包括：
使用以下，将电能从电能源传输到电能接收器，
变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流，
发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，所述变压器的绕组的低电位端子接地，以及
电能传输线路，其中
所述传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，
所述变频器经由电容器使用与所述发射变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述发射变压器，
所述电能接收器经由电容器使用与所述接收变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述接收变压器，
所述方法还包括：
利用来自所述电能源的电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡，以在所述传输线路中提供电流激励，以及
经由所述传输线路向所述接收变压器的绕组传输能量，以在其中激发谐振振荡，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
2.根据权利要求1所述的用于传输电能的方法，其中，进一步经由电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量来传输能量。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的用于传输电能的方法，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的绕组的高电位端子连接到孤立电容器。
4.根据权利要求3所述的用于传输电能的方法，其中，所述孤立电容器被制成为导电球体或圆环体。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于传输电能的方法，其中，所述传输线路为单线传输线路。
6.一种用于传输电能的方法，包括：
使用以下，将电能从电能源传输到电能接收器，
变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流，
发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，以及
电能传输线路，其中
所述传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，
所述变频器包括在所述发射变压器的谐振绕组的低电位端子与接地连接之间，
所述电能接收器包括在所述接收变压器的谐振绕组的低电位端子与接地连接之间，
所述方法还包括：
利用来自所述电能源的电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡，以在所述传输线路中提供电流激励，以及
经由所述传输线路向所述接收变压器的绕组传输能量，以在其中激发谐振振荡，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
7.根据权利要求6所述的用于传输电能的方法，其中，所述电能接收器经由电流逆变器而连接到所述接收变压器的谐振绕组的低电位端子，所述电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量。
8.根据权利要求6至7中任一项所述的用于传输电能的方法，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的高电位端子连接到孤立电容器。
9.根据权利要求8所述的用于传输电能的方法，其中，所述孤立电容器被制成为导电球体或圆环体。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的用于传输电能的方法，其中，所述传输线路为单线传输线路。
11.一种用于传输电能的方法，包括：
使用以下，将电能从电能源传输到电能接收器，
变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流，
发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，以及
两个电能传输线路，其中
所述两个传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，
所述变频器经由电容器使用与所述发射变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述发射变压器，
所述电能接收器经由电容器使用与所述接收变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述接收变压器，
所述方法还包括：
利用来自所述电能源的电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡，以在所述传输线路中提供电流激励，以及
经由所述传输线路向所述接收变压器的绕组传输能量，以在其中激发谐振振荡，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
12.根据权利要求11所述的用于传输电能的方法，其中，所述两个传输线路为单线传输线路。
13.根据权利要求12所述的用于传输电能的方法，其中，所述两个单线传输线路被制成为彼此分开。
14.根据权利要求12所述的用于传输电能的方法，其中，所述两个单线传输线路被制成为彼此集成为一体的隔离双绞线对，所述传输线路之间以及所述传输线路与地之间具有所需的电强度水平。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的用于传输电能的方法，其中，所述发射特斯拉变压器和所述接收特斯拉变压器的绕组的中部接地。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的用于传输电能的方法，进一步经由电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量来传输能量。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的用于传输电能的方法，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的绕组的高电位端子连接到孤立电容器。
18.根据权利要求17所述的用于传输电能的方法，其中，所述孤立电容器被制成为导电球体或圆环体。
19.一种用于传输电能的方法，包括：
使用以下，将电能从电能源传输到电能接收器，
变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流，
发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，以及
两个电能传输线路，其中
所述两个传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，
所述变频器通过使所述变频器的电输出与所述发射变压器的谐振绕组的导体串联而连接到所述发射变压器，
所述电能接收器通过使所述电能接收器的电输入与所述接收变压器的谐振绕组的导体串联而连接到所述接收变压器，
所述方法还包括：
利用来自所述电能源的电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡，以在所述传输线路中提供电流激励，以及
经由所述传输线路向所述接收变压器的绕组传输能量，以在其中激发谐振振荡，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
20.根据权利要求19中所述的用于传输电能的方法，其中，进一步经由电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量来传输能量。
21.根据权利要求19至20中任一项所述的用于传输电能的方法，其中，所述两个传输线路为单线传输线路。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的用于传输电能的方法，其中，所述两个单线传输线路被制成为彼此分开。
23.根据权利要求19至21中任一项所述的用于传输电能的方法，其中，所述两个单线传输线路被制成为彼此集成为一体的隔离双绞线对，所述传输线路之间以及所述传输线路与地之间具有所需的电强度水平。
24.根据权利要求19至23中任一项所述的用于传输电能的方法，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的绕组的高电位端子连接到孤立电容器。
25.根据权利要求24所述的用于传输电能的方法，其中，所述孤立电容器被制成为导电球体或圆环体。
26.一种用于传输电能的装置，包括：
电能源和电能接收器，
变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流，
发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，所述变压器的绕组的低电位端子接地，以及
电能传输线路，其中
所述传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，
所述变频器经由电容器使用与所述发射变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述发射变压器，
所述电能接收器经由电容器使用与所述接收变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述接收变压器，
所述电能源提供了利用电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡以在所述传输线路中激发电流的可能性，所述传输线路提供了向所述接收变压器的绕组传输能量以在其中激发谐振振荡的可能性，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
27.根据权利要求26所述的用于传输电能的装置，还包括电流逆变器，进一步经由所述电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量来传输能量。
28.根据权利要求26至27中任一项所述的用于传输电能的装置，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的绕组的高电位端子连接到孤立电容器。
29.根据权利要求28所述的用于传输电能的装置，其中，所述孤立电容器被制成为导电球体或圆环体。
30.根据权利要求26至29中任一项所述的用于传输电能的装置，其中，所述传输线路为单线传输线路。
31.一种用于传输电能的装置，包括：
电能源和电能接收器，
变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流，
发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，以及
电能传输线路，其中
所述传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，
所述变频器包括在所述发射变压器的谐振绕组的低电位端子与接地连接之间，
所述电能接收器包括在所述接收变压器的谐振绕组的低电位端子与接地连接之间，
所述电能源提供了利用电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡以在所述传输线路中激发电流的可能性，所述传输线路提供了向所述接收变压器的绕组传输能量以在其中激发谐振振荡的可能性，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
32.根据权利要求31所述的用于传输电能的装置，其中，所述电能接收器经由电流逆变器而连接到所述接收变压器的谐振绕组的低电位端子，所述电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量。
33.根据权利要求31至32中任一项所述的用于传输电能的装置，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的高电位端子连接到孤立电容器。
34.根据权利要求33所述的用于传输电能的装置，其中，所述孤立电容器被制成为导电球体或圆环体。
35.根据权利要求31至34中任一项所述的用于传输电能的装置，其中，所述传输线路为单线电能传输线路。
36.一种用于传输电能的装置，包括：
电能源和电能接收器，
变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流，
发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，以及
两个电能传输线路，其中
所述两个传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，
所述变频器经由电容器使用与所述发射变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述发射变压器，
所述电能接收器经由电容器使用与所述接收变压器的绕组磁感应耦合的耦合绕组而连接到所述接收变压器，
所述电能源提供了利用电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡以在所述传输线路中激发电流的可能性，所述传输线路提供了向所述接收变压器的绕组传输能量以在其中激发谐振振荡的可能性，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
37.根据权利要求36所述的用于传输电能的装置，其中，所述两个传输线路为单线传输线路。
38.根据权利要求37所述的用于传输电能的装置，其中，所述两个单线传输线路被制成为彼此分开。
39.根据权利要求37所述的用于传输电能的装置，其中，所述两个单线传输线路被制成为彼此集成为一体的隔离双绞线对，所述传输线路之间以及所述传输线路与地之间具有所需的电强度水平。
40.根据权利要求36至39中任一项所述的用于传输电能的装置，其中，所述发射特斯拉变压器和所述接收特斯拉变压器的绕组的中部接地。
41.根据权利要求36至40中任一项所述的用于传输电能的装置，还包括电流逆变器，进一步经由所述电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量来传输能量。
42.根据权利要求36至41中任一项所述的用于传输电能的装置，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的绕组的高电位端子连接到孤立电容器。
43.根据权利要求42所述的用于传输电能的装置，其中，所述孤立电容器被制成为导电球体或圆环体。
44.一种用于传输电能的装置，包括：
电能源和电能接收器，
变频器，用于将来自所述电能源的电流转换为高频电流，
发射谐振特斯拉变压器和接收谐振特斯拉变压器，以及
两个电能传输线路，其中
所述两个传输线路包括在所述发射变压器和所述接收变压器的谐振绕组的固定点或可动点之间，其中输出阻抗对应于所述传输线路的输入或输出阻抗，
所述变频器通过使所述变频器的电输出与所述发射变压器的谐振绕组的导体串联而连接到所述发射变压器，
所述电能接收器通过使所述电能接收器的电输入与所述接收变压器的谐振绕组的导体串联而连接到所述接收变压器，
所述电能源提供了利用电能在所述发射变压器的绕组中激发谐振振荡以在所述传输线路中激发电流的可能性，所述传输线路提供了向所述接收变压器的绕组传输能量以在其中激发谐振振荡的可能性，这实际上确保了从所述接收变压器到所述电能接收器的能量传输。
45.根据权利要求44中所述的用于传输电能的装置，还包括电流逆变器，进一步经由所述电流逆变器将所述高频电流的能量转换为适合于供应给负载的电流能量来传输能量。
46.根据权利要求44或45所述的用于传输电能的装置，其中，所述两个传输线路为单线传输线路。
47.根据权利要求46中所述的用于传输电能的装置，其中，所述两个单线传输线路被制成为彼此分开。
48.根据权利要求46中所述的用于传输电能的装置，其中，所述两个单线传输线路被制成为彼此集成为一体的隔离双绞线对，所述传输线路之间以及所述传输线路与地之间具有所需的电强度水平。
49.根据权利要求44至48中任一项所述的用于传输电能的装置，其中，所述发射变压器和所述接收变压器的绕组的高电位端子连接到孤立电容器。
50.根据权利要求49所述的用于传输电能的装置，其中，所述孤立电容器被制成为导电球体或圆环体。
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