Супермаховик - перспективный накопитель энергии

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Ну если не изобратать тот движок, на котором мы там остановились, остаётся только 2 варианта:
а) Соединить с любым обратимым двигателем (только на вентильным) и подключить к обмотке возбуждения контроллер или управляемый датчиком Холла потенциомтер, уменьшающий напряжение при повышающихся оборотах. Тут тоже есть варианты, поскольку такие двигатели есть коллекторные и безколлекторные. Что лучше - не знаю, всё одно сложнова-то будет, однако проще, чем изобретать двигатель с нуля;
б) Поставить на привод фрикционную муфту сцепления, например, от мопеда и заставить её срабатывать по сигналу на электромагнит, например;

 

Я тоже периодически возвращаюсь к маховику.

Предлагаю вот что:
-взять колесо (например от железнодорожного вагона), оно должно быть более-менее сбалансировано и на его оси закрепить мотор-генератор, этот мотор будет разгонять маховик и этот же мотор будет вырабатывать электроэнергию.
Удобнее всего иметь подобную машину в одном корпусе, если же такого устройства нет в наличии, то ничего не мешает закрепить на маховике с одной стороны генератор, а с другой двигатель.

И генератор, и двигатель должны быть безщеточными, с независимым возбуждением, это значительно продлевает их ресурс безотказной работы и позволяет обойтись без АКБ.

Ось маховика выгоднее расположить горизонтально, тогда не нужны будут специальные упорные подшипники, а возможно будет обойтись стандартными радиальными, т.к. любой радиальный работает ещё и как упорный (только в меньшей степени).
Для уменьшения гироскопических эффектов ось маховика выгоднее расположить по линии "юг-север".
Масса маховика, его диаметр и обороты нужно посчитать (формулы можно найти).
Для моих целей мне нужен накопитель энергии примерно в 8 Квт*час.
Эта энергия должна быть запасена в маховике примерно на 2 дня, до следующего поступления энергии для его заряда.

 

Возможно выведение вала из вакуумной камеры через вакуумный запор с магнитной жидкостью. Она свободно продаётся, хотя неприлично стоит, (800р за 10 мл), а можно и изготовить её самостоятельно, был рецепт в Химии и Жизни.

А вот тут очень любопытный момент.
Дело в том, что теплопроводность воздуха резко падает только при высоком разрежении. А вот сопротивление воздуха должно, по идее, падать быстрее, пропорционально разрежению - вон даже на высокогорье спортсмены показывают лучшие результаты, чем на равнине, а разница плотности невелика. Так что, думаю, если откачивать умеренно, то и сопротивление будет маленькое, и теплоотвод достаточный.

 

В качестве генератора можно применить тракторный генератор, он с пост. магнитами, а вот что можно применить в качестве мотора пока не нашел.
Двигатель нужен вентильный, с большим крутящим моментом, хотя наверное можно обойтись и двигателем с небольшой мощностью, порядка 200-500 Вт.
Обороты маховика в пределах 3000 - 5000.
Нужно будет посчитать массу маховика для таких оборотов.

Все можно сделать без вакуума, так как для моей задачи накопление энергии на долгий срок мне не нужно, максимум - на неделю.

 

Чем не устраивает тот же генератор?
Помню лозунг в аудитории "Электромашина обратима", а вот конкретных характеристик типов двигателей уже не помню.

 

Просто я никогда не пробовал запустить его как двигатель, хотя можно попробовать.
Но думаю что момент на валу будет небольшой, так как магнитов в нем мало, и магниты не мощные (феррит-бариевые).

 

Треть от радиальной нагрузки, насколько помню из сопромата.

Тут даже формулы есть.

Так и мощность источника вряд ли большой будет (если от СБ запитываться). Чего я тоже не помню, это от чего у разных типов ЭД скорость вращения зависит. Тут же надо разогнать по максимуму, в пределах разумного.

 

Давайте примерно посчитаем сколько Дж может накопить маховик диаметром 2 м и массой 300 кг, раскрученный до 5000 об в мин. (83 об/сек)

Формулы из ссылки данной Serko

3.3. Методика расчета маховика
Известно, что емкость супермаховика определяется частотой вращения, массой и его геометрическими размерами (внешним и внутренним радиусом).

Энергия, запасенная супермаховиком, определяется по формуле:

W=E/3600, Вт*ч

где Е определяется по формуле:

E=J/2*(w1^2-w2^2), Дж

где w1^2 – максимальная угловая скорость вращения супермаховика, рад/с;

w2^2 – минимальная угловая скорость вращения супермаховика, рад/с;

J – момент инерции, кг*м2;

Момент инерции определяется по формуле:

J=M/2*(R2+r2), кг*м2;

где М – масса,
-------------------------------------------------------------------------------
Считаем:
Момент инерции равен - 300кг/2*1м^2= 150кг*м^2

1 об/сек= 6,3 рад/сек, тогда

Е= 150/2* (6,3*83об/c)^2 фигня какая-то (энергии нет вообще)

w2 =0 так как считаем до полной остановки маховика.

Где ошибка?

 

У меня сильные сомнения в том, что энергия обратно пропорциональна скорости.
Думаю,E=(150/2)*522^2= 75*270 000= 20 470 000 Дж.

 

И у меня тоже есть большие сомнения в правильности формул в ссылке.

 

Написана неправильно, но может быть изначально правильной - в линейной записи скобки требуются, а в графическом виде знаменатель отделяется чётко.

Правильная формула.
Перечитал ещё раз Гулиа. Хочется экспериментов.

 

Тоже посмотрел Гулиа "Удивительная механика".
Вот оттуда взял данные по разным маховикам:

1) диаметр 0,45 м, масса 160 кг, скорость вращения 21 тыс. об/мин, энергия 10 Мдж
2) Маховик из прочной стали (для гиробуса) диаметр 1,5м, масса 1500 кг, скорость вращения 3000 об/мин, энергия 33 Мдж
3) супермаховик для автомобиля, 100 кг, скорость вращения 23700 об/мин, энергия 24 Мдж. (6,6 Квт*час).

Вот в принципе на что можно рассчитывать

 

Сегодня имел телефонный разговор с Н.В.Гулиа на счет применения маховичных накопителей.
Итог таков- у нас в России никто их не выпускает, долго сохранять энергию в маховике весьма проблематично и поэтому дорого, разрушение маховика очень опасно, изготовление маховика хлопотное занятие и т.п.
Поэтому придется искать другие накопители.

 

И всё-таки они будут использоваться в автотранспорте.

 

добавлю свои мысли на правах обобщения различной информации.

маховик для долговременного хранения на коленке не сделать.
но вещь хорошая и нужная, как быстрозаряжаемый и быстро разряжаемый буфер не имеет конкурентов. нужно сосредоточится на этих свойствах при реализации, не гнаться за временем и объемами хранения и будет счастье. не гнаться за высокими оборотами, хоть этого и хочется - зависимость квадратичная от оборотов, от массы линейная.
5000 в минуту край и для материалов и для подшипников (магнитные не для наколеночного варианта). возможно маховик должен состоять из двух функциональных частей: собственно массы рабочей и магнитной системы, возможно не одной, для разгона и для генерации разные. позволит и заряжать и разряжать одновременно. корпус магнитных систем неметаллический для исключения токов фуко.

про маховики в передачке технодром было, там про маховик из металлической ленты, которая перематывается с внутренней оси на внешнюю. было и про использование на авто такого маховика. при весе чтото около 40 кг сместе с корпусом он давал 200 л\с в течении 15-20 сек (это все по воспоминаниям).
так вот главная идея какая: при перемещении массы маховик уходит от запредельных оборотов при зарядке и позволяет повышать обороты при разрядке. реализованно это было вроде разными скоростями внешней и внутренней оси, не буду врать точно не помню, главное что идею довел::

воздушный накопитель... этожжжж. пипец какая штука интересная с разных сторон. при сжатии выделяется тепло - это очень хорошо, но использовать его проблематично и поэтому его просто в воздух сбрасывать легче если компресор на ветряке, если от двигателя то конечно можно. а вот при расходе его, можно высасывать низко потенциальное тепло из среды. получается тепловой насос. + к кпд и энергии. хотя на кпд обращать внимание много не надо. только вот технические моменты пугают, как получить 50 атмосфер? не одна ступень компресорная наверное должна быть. масло в компресорах соответствующее, чтоб не взрывалось. короче и плюсы и минусы и свои трудности есть.