Супермаховик - перспективный накопитель энергии

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

А какая разница? Всё равно получится электромашина определённого типа, который мы тут и пытаемся обсудить.

 

Всё проще непосредственный привод. Это скорее будет набор электромагнитов как в шаговом двигателе.

Получаться ли низкие оборты на 350 килограммовом маховике диаметром 1 метр?

 

Я ничего не говорил про 1 метр - это вы сами предположили. Пусть будет 2 метра... Вопрос про маховик можно обсудить и после. Уже понятно - обороты у него будут приличные.

Значит вентильный двигатель предлагаете (на постоянных магнитах). У него в катушках статора (как и в металлической опоре ) будет наводится переменное напряжение всегда - при раскрутке, и при торможнии - получим момент сопротивления, зависящий от оборотов. Бог с ним. Современный виниловый проигрыватель ведь так и работает, как понимаю? Вообще у них еще 3 варианта раскрутки "блина" есть, только обороты постоянные.

Проблема в том, что катушки такой электромашины имеют определённое сечение, расчитанное на определённый ток, соответственно есть и оптимальные к ним обороты. Сечение регулировать мы не можем. Поставить большее сечение - будет высокий момент сопротивления при раскрутке - обрежем ветрогенератору среднюю мощность, отдаваемую в маховик. Можем увеличить зазор - получим низкий КПД. Можем поставить меньше магнитов, но тогда труднее будет раскрутить. Проблема в оборотах - они меняются.
Т. о. при каком-то номинальном сечении будет плохой КПД привода на низких оборотах и сильный перегрев катушек на высоких, а нам, вот, высокие как раз и нужны...
В итоге снова придётся ставить вариатор(!) или делать несколько пространственно подключаемых катушек с разным сечением, или ставить на маховик один магнит и много-много катушек статора вокруг. Другие варианты есть?

 

Нет не вентильный двигатель на постоянных магнитах. В немагнитном роторе железные вставки. На статоре минимум три соленоида, Соленоид включаеться только один, тот который будет своим полем притягивать ближайшую железную вставку и проворачивать ротор на треть шага. Управляться должно внешним контроллером по датчикам скорости вращения и положения ротора, и мощности ветряка. Статор так-же немагнитный.

 

Двигатель с переменным магнитным сопротивлением - такая его классификация. Только позвольте - он ведь необратим?
В отличие от коллекторных двигателей, у котрых момент растет с увеличением скорости, шаговый двигатель имеет больший момент на низких скоростях. (+)
К тому же, шаговые двигатели имеют гораздо меньшую максимальную скорость (-) по сравнению с коллекторными двигателями, что ограничивает максимальное передаточное число. Кроме того, сам шаговый двигатель – дорогостоящее устройство поэтому там, где точное позиционирование не требуется, обычные коллекторные двигатели имеют заметное преимущество.

недостатки ШД:
-шаговым двигателем присуще явление резонанса
-возможна потеря контроля положения ввиду работы без обратной связи
-потребление энергии не уменьшается даже без нагрузки
-затруднена работа на высоких скоростях
-невысокая удельная мощность
-относительно сложная схема управления...

...Боюсь соорудить такой двигатель будет непросто.
Может тогда уж проще и дешевле АКБ поставить 10 штук (пост 13)?

 

Я думаю смысла менее 500КВтчасов запасать не очень много.

Да, да именно много мелких катушек, и много магнитов.

 

Ну это я даже не знаю сколько нужно аккумуляторов - штук 400, очень дорого получится. У вас так редко ветер дует или потребности зашкаливают? Супермаховик тут тоже не выход- это уже в тему искусственного топлива лучше зайти - метанол накапливать.

Постоянные магниты там никак не прокатят. На высоких скоростях катушки сгорят как свечки. А на низких - момента не будет. И генератор ещё надо отдельно разрабатывать.

Гирлянда на кремлёвсой ёлке настолько дорогая, что мне, например, 10 лет на такую работать надо или землю продать
Короче - электропривод к супермаховику без вариатора это геморрой. Не выйдет. Даже к простому маховику - уже проблематично. Мы не одни эту проблему решаем - до нас куча народу было. Точно говорю.
Получилось пока только у Уфимцева 80 лет назад с обычным маховиком и пружиной. Анализировать его конструкцию сложно - материалов мало.

 

Бывает длительно безветрие, метанол накапливать и ТЭС свою построить , метанол не для меня, нет такого количества биоотходов и зимние температуры такие, что энергии для обогрева башни хватать не будет.
Кремлёвская ёлка в магазине дорого, самодельная 50 рублей на канал управления получиться.
Вариатор с диапазоном 1-10 будет не очень сложным, а нужен 1-1000. Коллекторный двигатель пылесоса без проблем будет поддерживать обороты маховика, но долго ли он проживёт при круглосуточной работе?
Понял в чём проблема шагового двигателя, индуктивность катушки ограничит снизу возможную длительность импульса, решается резонансом, но частота очень плавающая, или строить регулируемый от оборотов резонансный контур, что усложнит в разы контроллер, или сделать фиксированный контур на максимальную частоту вращения и снизить эффективность двигателя на оборотах ниже максимума, что можно скомпенсировать удвоением количества катушек. При этом получим автоматическое ограничения частоты вращения маховика.

 

Кажется я ошибся. Вот реальный маховик, например:
Маховик генератор Flywheel
https://www.ups-online.ru/machovik-generator-flywheel.html

цена заоблачная - но рабочий (!) Так, что действительно не всё так плохо.

Двигатель - генератор, вероятно действительно будет такой, как вы говорите, только с радиальным расположением катушек на статоре и радиальным расположением магнитомягих вставок на роторе. Катушки по радиусу будут разного сечения - чем выше, тем меньше - двойные или тройные, при этом первая будет выполнять роль сенсильной, намагничивающей, а остальные уже рабочие - как вариант. Контроллер будет их отключать - подключать от датчика Холла. Катушек действительно нужно много, но двигатель зато будет обратим. Классифицировать его - затрудняюсь. Вроде как синхронник получается с магнитопроводом на роторе.
Можно предложить такой кому собрать для моторколеса к велосипеду в плане экск... эксперимента!

 

Я именно про такое и говорил, шаг катушек на 1/3 больше шага вставок на роторе. Сам ротор и статор из немагнитного материала. На роторе метки по датчику вставки и десяток меток между вставками. Классифицировать как двигатель такое проблематично, скорей как набор соленоидов. Делать этот двигатель обратимым я бы не стал, то-есть на генератор использовал отдельные катушки.

 

В рамках темы нашёл любопытный материал:

Колебательные (резонансные) накопители энергии
В колебательных накопителях кинетическая энергия накапливается в возвратно-поступательном (линейном или вращательном) движении груза { понимай - маховика } за счёт резонанса. При этом энергия должна как подаваться, так и расходоваться порциями, попадая «в такт» с движением груза. Это сразу усложняет механизм и делает его достаточно капризным в настройке. Впрочем, такие узлы уже много веков используются во всех механических часах с балансирным или гравитационным маятником. Очень часто такие часы для начала работы надо слегка встряхнуть или толкнуть маятник рукой — в целях экономии завода пружины за один такт на маятник подаётся лишь столько энергии, чтобы её хватило для компенсации потерь во время работы, но не для запуска «с нуля», из неподвижного состояния.

Как правило, основная цель подобных устройств — не собственно накопление энергии, а стабилизация во времени работы каких-либо приборов, поскольку абсолютные значения запасаемой энергии обычно весьма малы и годятся только для «внутреннего потребления» при работе самого устройства. Кстати, если внимательно разобраться, то сам по себе резонанс не увеличивает накопленной энергии по сравнению со «статическими» вариантами — скажем, в случае гравитационного маятника ту же энергию можно запасти, просто отклонив маятник на угол, соответствующий максимальному отклонению при колебаниях, и зафиксировав его там (для пружинного балансира ситуация аналогична). Зато резонансные накопители позволяют постепенно аккумулировать малые порции энергии, которые при подаче «в лоб» почти не смогли бы отклонить маятник от точки равновесия, не говоря уже о тех углах поворота, которых он достигает в резонансе

 

Предлагаю теперь обсудить маховые массы (ММ).
Вводная такова: 3-х метровое колесо (D3) - 200кг, вращаясь 1 об/сек, накапливает 2.4 кВт*часа, что экивалентно 2-м АКБ, 12В, 100А*ч, стоимостью 40-50 т.р.

На аварийную систему (1кв*час) такой ММ вполне должно хватить. По крайней мере, от неё можно заряжать все типы АКБ параллельно с освещением.
Необходимо помнить, что в АКБ определённой ёмкости (С) мы можем воспользоваться только третью С, без нежелательных последствий в накопителе и ещё ограничены потолком мощности. Потери на трение велики, но их можно скомпенсировать. Никаких вакуумов, магнитных подвесов не обязательно.
Экономия 1500-2000 евробаксов на конструкции - факт?

 

Честно говоря, даже не представляю себе 200 кг колесо диаметром 3 м., которое вращается со скоростью 1 об/сек. Близко к такому агрегату подходить не стал бы
Но тем не менее ... сколько необходимо энергии, чтобы это крутилось с такой скоростью? Ну в смысле на поддержание скорости? Почему-то мне кажется, что 1500-2000 евробаксов не будет экономией, и дешевле все-таки аккумы купить.
А вот если такая бандура на магнитных (постоянных) подвесах будет крутиться в вакууме (как в термосе) - вопросов нет! Штука такая почти вечная, и сколько бы ни стоила (в разумных пределах), думаю надо брать! энергия только на раскрутку, в потом в любое время можно вернуть почти всю. Сплю и во сне вижу почему-то колесо от тепловоза запаянное в стекло

... и только два проводка торчат типа как цоколь у лампочки, даешь электричество - маховик раскручивается, нет электричества - маховик свободно крутится, даешь нагрузку - маховик начинает отдавать энергию ...

 

И будет такой ветряк пытаться стать осью с юга на север.

 

А вы к автомобилям, и трамваям подходить не боитесь?
А в автобусе ездить? Там тоже колёса большие - и крутятся с той же линейной скоростью, а иногда и более.
Лекговой авто, массой 1.200 кг, на скорости 72 км/час обладает энергией 67 кВт*час (в 28 раз больше!) . Вас послушать - просто на улицу выходить не захочется. А на велосипеде прокатиться без подгузника - так уж совсем - энергия-то чуть меньше (100 кг а не 200).
Зачем вы так переживаете, как буд-то АКБ торгуете? Самоделать это всё-равно никто не станет.

Берите два! Слабо?
https://www.ups-online.ru/machovik-generator-flywheel.html

А вы предлагаете это поднять повыше? Я бы внизу разместил, вместе со схемой управления. В подвальчике что-ли... Горизонтально или вертикально - это вопрос, конечно. Оптимально для роторника.