Czy umiesz przechowywać energię w cewce indukcyjnej i wykorzystać ją później?

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:

$$\begin{array}{ll} \mbox{Capacitor} & \mbox{Inductor} \\ \mbox{* stores energy in electric field} & \mbox{* stores energy in magnetic field} \\ \mbox{* must be open loop (infinite resistance) } & \mbox{* must be closed loop (zero resistance)} \\ \mbox{* loses energy through parallel resistance} & \mbox{* loses energy through series resistance} \end{array}$$

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.

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.

$\begin{array}{lcl} \textbf{Capacitive Storage} & & \textbf{Inductive Storage} \\ \mbox{Must have infinite internal resistance} & | & \mbox{Must have zero internal resistance} \\ \mbox{Voltage must stay in it forever} & | & \mbox{Current must flow through it forever} \\ \mbox{You deal with voltage} & | & \mbox{You deal with current} \\ \mbox{Self discharge may take years} & | & \mbox{Self discharges in very short time} \\ \mbox{Electric field doesn't leak outside much} & | & \mbox{Magnetic field may interfere other components} \\ \mbox{Lighter} & | & \mbox{Very heavy (iron, copper, etc)} \\ \mbox{May be cheaper} & | & \mbox{Fe and Cu may be very expensive in some countries} \\ \end{array}$

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 .