Тандем - 2, шлакоблочные станки, бетоносмесители


Производство оборудования и технологии
Рубрики

Инерционные (маховичные) накопители энергии

Под инерционным (маховичным) накопителем энергии понимается устройство, накапливающее энергию во вращающейся массе.

Инерционный накопитель состоит из:

а) тела вращения, обладающего значительным моментом инерции — маховика;

б) системы подвода и отвода энергии — трансмиссии.

Разгон маховика происходит при помощи подключения к источнику энергии, после отключения от которого накопленная энергия сохраняется длительное время и при необходимости используется. Инерционный накопитель можно схематично представить как систему «двигатель — маховик — генератор».

Запасенная маховиком кинетическая энергия определяется по формуле:

Инерционные (маховичные) накопители энергии

где со — угловая скорость, I — момент инерции маховика относительно оси вращения.

Количество энергии, которое может быть безопасно сохранено зависит от допустимых механических напряжений в материале ротора.

at = рг2й)23

где <т, — растягивающее напряжение обода цилиндра (маховика), р — плотность цилиндра (маховика), г-радиус цилиндра (маховика)

Таким образом, чем выше допустимая частота вращения маховика и меньше плотность материала, тем большей

энергоемкостью он будет обладать. Маховики обладающие наибольшей удельной энергоемкостью называют — супермаховиками, благодаря применению углеродных композитов такие маховики имеют допустимую частоту вращения от 20 до 100 тыс. об/мин.

На основе супермаховиков, построены все современные инерционные накопители энергии.

Современная инерционная система состоит из ротора, подвешенного на магнитных подшипниках внутри вакуумной камеры (для уменьшения потерь), жестко связанной с обратимой электрической машиной (двигатель/генератор).

Использование магнитных подшипников позволяет существенно улучшить весогабаритные и энергоемкостные показатели, обеспечивает возможность управления динамикой ротора с маховиком при резких разгонах и торможении, допускает вакуумирование системы для уменьшения аэродинамических потерь.

Передача энергии осуществляется через герметический корпус посредством магнитной муфты, электромагнитного мотор генератора или гидромуфты.

Конструкция современного серийного инерционного накопителя представлена на рис. 4.10

Подпись: Активный магнитный подшипник Подпись:Подпись: Композитный маховик Подпись:Подпись:Инерционные (маховичные) накопители энергии. JTOP

мотора-

генератора

Статор

мотора-

генератора

Рис. 4.10 Конструкция супермаховика

Инерционные накопители инвариантны к месту установки и, в силу большой энергоемкости, компактны. Время реверса мощности определяется возможностью перевода разгонного двигателя в режим генератора (и наоборот) и составляет десятые доли секунды.

Инерционные накопители не чувствительны к изменениям температур как электрохимические аккумуляторы. Быстрая зарядка, долгий срок службы, высокая плотность энергии и мощность — основные достоинства таких систем. КПД до 95%.

Однако наличие вращающихся частей их делают менее надежными й потенциально опасными.

Перспективны для применения в космической технике, на транспорте, в системах, требующих рекуперации энергии, в системах автономного энергоснабжения. Однако широкого распространения не получили. Лишь в последние годы некоторые фирмы на Западе начали работу по внедрению маховичных накопителей энергии в энергосети.

Оставить комментарий