Czy umiesz przechowywać energię w cewce indukcyjnej i wykorzystać ją później?
18
Moja firma używa superkondensatorów do zasilania urządzenia w przypadku odcięcia zasilania. Zastanawiałem się, czy możesz zrobić to samo z cewką indukcyjną. Jeśli nie możesz, dlaczego nie?
Pole magnetyczne, które magazynuje energię, jest funkcją prądu przepływającego przez cewkę: bez prądu, bez pola, bez energii. Będziesz potrzebował obwodu aktywnego, aby utrzymać przepływ prądu, po odcięciu prądu cewka indukuje energię pola magnetycznego również jako prąd, a cewka staje się źródłem prądu (podczas gdy jej podwójny kondensator jest źródłem napięcia) .
Aspekty dualności kondensator-induktor w zakresie magazynowania energii:
Kondensator* magazynuje energię w polu elektrycznym* musi być otwartą pętlą (nieskończony opór) * traci energię poprzez równoległy opórInduktor* przechowuje energię w polu magnetycznym* musi być zamknięta pętla (zerowy opór)* traci energię poprzez szeregowy opór
Nadprzewodnika w stanie utrzymać się pole magnetyczne w stanie bezprądowym oporu pętli jednak.
Niestety na takich obrazach zawsze widać opary pary wodnej spowodowane przez ciekły azot, co oznacza temperatury poniżej -183 ° C.
Spierać się; to, co widzisz, to woda kondensująca się z powietrza, ponieważ została wystarczająco schłodzona, aby wilgotność względna przekroczyła 100%. Sam gaz N2 jest niewidoczny.
Dan Neely,
2
Dobrą analogią induktora zapętlonego w taki sposób byłoby koło zamachowe. A te są czasami używane w praktyce do magazynowania energii.
Jonny B Good
10
Problem polega na tym, że energia w cewce indukowana jest prądem, a większość praktycznych przewodników ma pewien opór; oznacza to, że energia jest stale odprowadzana do podgrzewania samej cewki, chociaż strata I ^ 2R. Można temu zaradzić, stosując nadprzewodniki, które w ogóle nie mają oporu, ale problemem jest to, że wszystkie obecnie znane nadprzewodniki muszą zostać schłodzone do temperatur kriogenicznych. Ponadto, podczas gdy idealny nadprzewodnik pozostałby nadprzewodnikiem przy dowolnym arbitralnym prądzie, wszyscy znani nadprzewodniki (afaik) mają pewną górną granicę gęstości prądu, którą mogą obsługiwać, zanim efekt się załamie.
Pojemnościowe przechowywanieMusi mieć nieskończony wewnętrzny opórNapięcie musi pozostać w nim na zawszeRadzisz sobie z napięciemSamorozładowanie może potrwać lataPole elektryczne nie przepuszcza zbyt wiele na zewnątrzZapalniczkaMoże być tańszy|||||||Indukcyjne przechowywanieMusi mieć zerowy opór wewnętrznyPrąd musi płynąć przez niego na zawszeZajmujesz się prądemSamorozładowanie w bardzo krótkim czasiePole magnetyczne może zakłócać inne elementyBardzo ciężki (żelazo, miedź itp.)Fe i Cu mogą być bardzo drogie w niektórych krajach
Tak, ludzie mogą i gromadzą energię w cewce indukcyjnej i wykorzystują ją później.
Ludzie zbudowali kilka nadprzewodzących magnetycznych jednostek magazynujących energię , które magazynują megadżul energii przez około dzień z dość wysoką wydajnością, w cewce utworzonej z nadprzewodnikowego „drutu”. Powiedziano mi, że kilka zakładów energetycznych kupiło kilka takich jednostek i używa ich do poprawy jakości energii.
Większość ludzi w USA ma dziesiątki przełączających przetwornic napięcia. Większość przełączających przetwornic napięcia stopniowo gromadzi energię o jednym napięciu w cewce lub transformatorze, a następnie „później” stopniowo pobiera tę energię z cewki lub transformatora pod bardziej pożądanym napięciem, w kółko, często 40 000 lub milion razy druga.
Wiele popularnych dostawców części elektronicznych pozwalają sortować dławiki według ich dobroci . Współczynnik Q ocenia, jak dobrze induktor lub kondensator magazynuje energię. W przełączaniu regulatorów napięcia i innych aplikacjach do magazynowania energii większe Q jest lepsze.
Najlepsze gotowe cewki indukcyjne (wszystkie nieprzewodzące) u popularnych dostawców mają współczynnik Q wynoszący 150 @ 25 kHz. Większość kondensatorów ma rząd wielkości lepszy magazyn energii (wyższe Q) niż to.
Ludzie mogą przechowywać energię w cewkach indukcyjnych do późniejszego wykorzystania. Ale w prawie wszystkich sytuacjach magazynowania energii używamy czegoś innego, ponieważ to coś (a) ma niższe koszty początkowe lub (b) jest bardziej wydajne lub (c) wymaga mniej miejsca lub (d) jakąś kombinację powyższych .
Megajoule nie jest to dużo: pojazd baterii przechowuje około dwa razy tyle. I nie jestem pewien co do jego skalowalności; ludzie nie zawsze zdają sobie sprawę, że zerowy opór nie oznacza, że nieskończona gęstość prądu powinna być możliwa. Myślę też, że „później” ma być dalej w przyszłości niż 1 mikrosekunda :-).
Odpowiedzi:
Pole magnetyczne, które magazynuje energię, jest funkcją prądu przepływającego przez cewkę: bez prądu, bez pola, bez energii. Będziesz potrzebował obwodu aktywnego, aby utrzymać przepływ prądu, po odcięciu prądu cewka indukuje energię pola magnetycznego również jako prąd, a cewka staje się źródłem prądu (podczas gdy jej podwójny kondensator jest źródłem napięcia) .
Aspekty dualności kondensator-induktor w zakresie magazynowania energii:
Nadprzewodnika w stanie utrzymać się pole magnetyczne w stanie bezprądowym oporu pętli jednak.
Niestety na takich obrazach zawsze widać opary pary wodnej spowodowane przez ciekły azot, co oznacza temperatury poniżej -183 ° C.
źródło
Problem polega na tym, że energia w cewce indukowana jest prądem, a większość praktycznych przewodników ma pewien opór; oznacza to, że energia jest stale odprowadzana do podgrzewania samej cewki, chociaż strata I ^ 2R. Można temu zaradzić, stosując nadprzewodniki, które w ogóle nie mają oporu, ale problemem jest to, że wszystkie obecnie znane nadprzewodniki muszą zostać schłodzone do temperatur kriogenicznych. Ponadto, podczas gdy idealny nadprzewodnik pozostałby nadprzewodnikiem przy dowolnym arbitralnym prądzie, wszyscy znani nadprzewodniki (afaik) mają pewną górną granicę gęstości prądu, którą mogą obsługiwać, zanim efekt się załamie.
źródło
źródło
Tak, ludzie mogą i gromadzą energię w cewce indukcyjnej i wykorzystują ją później.
Ludzie zbudowali kilka nadprzewodzących magnetycznych jednostek magazynujących energię , które magazynują megadżul energii przez około dzień z dość wysoką wydajnością, w cewce utworzonej z nadprzewodnikowego „drutu”. Powiedziano mi, że kilka zakładów energetycznych kupiło kilka takich jednostek i używa ich do poprawy jakości energii.
Większość ludzi w USA ma dziesiątki przełączających przetwornic napięcia. Większość przełączających przetwornic napięcia stopniowo gromadzi energię o jednym napięciu w cewce lub transformatorze, a następnie „później” stopniowo pobiera tę energię z cewki lub transformatora pod bardziej pożądanym napięciem, w kółko, często 40 000 lub milion razy druga.
Wiele popularnych dostawców części elektronicznych pozwalają sortować dławiki według ich dobroci . Współczynnik Q ocenia, jak dobrze induktor lub kondensator magazynuje energię. W przełączaniu regulatorów napięcia i innych aplikacjach do magazynowania energii większe Q jest lepsze.
Najlepsze gotowe cewki indukcyjne (wszystkie nieprzewodzące) u popularnych dostawców mają współczynnik Q wynoszący 150 @ 25 kHz. Większość kondensatorów ma rząd wielkości lepszy magazyn energii (wyższe Q) niż to.
Ludzie mogą przechowywać energię w cewkach indukcyjnych do późniejszego wykorzystania. Ale w prawie wszystkich sytuacjach magazynowania energii używamy czegoś innego, ponieważ to coś (a) ma niższe koszty początkowe lub (b) jest bardziej wydajne lub (c) wymaga mniej miejsca lub (d) jakąś kombinację powyższych .
źródło