Rendkívül alacsony üresjárási veszteségű állandómágneses tárcsagép lendkerekes energiatárolók számára

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Rendkívül alacsony üresjárási veszteségű állandómágneses tárcsagép lendkerekes energiatárolók számára"

Lajos Antal Borbély
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Rendkívül alacsony üresjárási veszteségű állandómágneses tárcsagép lendkerekes energiatárolók számára Kohári Zalán BME Villamos Energetika Tanszék SUPERTECH LABORATÓRIUM VILLAMOS ENERGETIKA TANSZÉK BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM

BME Villamos Energetika Tanszék SUPERTECH LABORATÓRIUM

2 Lendkerekes energiatárolás Röviden a technológiáról: Tárolt energia: Ekin = ١ Θ ω ٢ Energia sűrűség: ٢ Energia sűrűség: etot = α, α,, α,,, K σ e= E mr max ρ A lendkerék energiasűrűsége elérheti a Wh/kg értéket, de rendszerszinten legfeljebb Wh/kg megvalósítható. Minél könnyebb a lendkerék, annál inkább a kiegészítők dominálnak. Felhasználás: Dinamikus UPS Terhelés kiegyenlítés (pl. részecskegyorsítók, villamos vasutak, stb.) A mai lendkerekek városi buszokban is alkalmazhatóak lennének, de általános mobil alkalmazásokhoz kicsi a rendszerszintű energiasűrűsége Napi terhelés kiegyenlítés nagyon alacsony üresjárási veszteségek kellenek

Minél könnyebb a lendkerék, annál inkább a kiegészítők dominálnak. Felhasználás: Dinamikus UPS Terhelés kiegyenlítés (pl. részecskegyorsítók, villamos vasutak, stb.

3 Lendkerekes energiatárolás

4 Lendkerekes energiatárolás Magnet Motor szupravezetős csapágyazású lendkerekes energiatároló Dynastore szupravezetős csapágyazású lendkerekes energiatároló

5 Lendkerekes energiatárolás Dynastore kapcsolt reluktancia motor

6 Veszteségek más szemmel Mit jelent a kis veszteség? Dinamikus UPS esetén legfeljebb s alatt kivehető a teljes tárolt energia nagy névleges teljesítményű energia-átalakító a lendkerékhez képest Pl. 2,5 %/nap esetén 86,400 s alatt veszik el a lendkerékben tárolt energia 2,5 %-a. Ha az energia-átalakító a 100 %-ot 60 s alatt képes kivenni, akkor két teljesítmény aránya 1/ Az üresjárási veszteségek a névleges teljesítménnyel ilyen viszonyban lehetnek (0, % üresjárási veszteség) Napi kiegyenlítés esetén is maradjunk a 2,5 %/nap veszteségnél, de ekkor lehet a rendszer kevésbé dinamikus pl. 6 órai névleges töltési/kisütési idővel Ezzel a fenti arány (100 % 21,600 s alatt névlegesen, illetve 2,5 % 86,400 s alatt üresjárásban) 1/160, azaz 0,62 % üresjárási veszteség Ez utóbbi megvalósítható hagyományos villamos géppel is Mi a helyzet rendszerszinten? Szupravezetős csapággyal lehet 0,1 %/óra veszteséget produkálni hűtő rendszer Légsúrlódás jelentős nagyobb fordulatszámokon vákuum rendszer

2,5 %/nap esetén 86,400 s alatt veszik el a lendkerékben tárolt energia 2,5 %-a. Ha az energia-átalakító a 100 %-ot 60 s alatt képes kivenni, akkor két teljesítmény aránya 1/57600.

7 Üresjárási veszteség Honnan származik az üresjárási veszteség? Lehet-e extrém módon csökkenteni a veszteségeket? Vasveszteség Légsúrlódási veszteség Járulékos veszteségek A vasveszteséget nem, a hiszterézis veszteség miatt A továbbiakat igen, vákkum és különleges konstrukció alkalmazásával Ha elhagyjuk a vasat, akkor nincs vasveszteség Megjelenik helyette az örvényáramú veszteség a réz vezetőkben Kisebb légrésindukció érhető el romlik a fajlagos teljesítmény

továbbiakat igen, vákkum és különleges konstrukció alkalmazásával Ha elhagyjuk a vasat, akkor nincs vasveszteség

8 Maradó veszteségek Üresjárásban Hiszterézis veszteség a csapágyban (főként a szupravezetőben) Örvényáramú veszteség Csapágymágnes és vas, szupravezető (AC!) Állórész tekercselés (domináns) Légsúrlódás Analitikusan számítható Állórész tekercselés örvényáram (közelítőleg) Légsúrlódás (közelítőleg, csak egyszerű geometria esetén)

) Állórész tekercselés (domináns) Légsúrlódás Analitikusan számítható Állórész

9 Örvényáramú veszteség az állórészben Üresjárási veszteség Huzalban ébredő veszteség forgó, homogén mezőben π σ ω 2 B 2r 4 p0 = 4 A veszteség a sugár negyedik hatványával változik! Litze huzalok esetén az átmérő néhány század milliméter lehet Elérhető a szupravezetős csapágyakkal összemérhető veszteség is, csak megfelelően vékony huzalra van szükség alacsony kitöltési tényező

Litze huzalok esetén az átmérő néhány század milliméter lehet Elérhető a szupravezetős

10 Légsúrlódási veszteség Ha a közeg szabad molekulafolyamnak tekinthető (közepes vákuum) Egy oldali tárcsafelületen: Ml = 3π α 32 2 RT ρ g rk4ω Nam Hengerfelületen: Ml = π α 8 2 RT ρ g rk3hω Nam Folytonos közeg esetén a veszteség nem függ a nyomástól (sűrűségtől), ha az áramlás lamináris! Jelentős csökkenés csak nagyvákuum alkalmazásával érhető el (10-3 mbar alatt)

RT ρ g rk3hω Nam Folytonos közeg esetén a veszteség nem függ a nyomástól (sűrűségtől), ha az

11 Különleges konstrukció

12 Különleges konstrukció

13 Különleges konstrukció BME Lendkerkes energiatároló állórész

14 Különleges konstrukció BME szupravezetős csapágyazású lendkerekes energiatároló forgórész Csapágy mágnesek Energia átalakító mágnesek

15 Tervezett és legyártott gép

16 Számított veszteségek Állórész tekercselés örvényáramú vesztesége: Légsúrlódás 1,27 mw P= mbar mellett 14 W (folytonos közeg) P= mbar mellett 1,8 mw (szabad molekula áram) Mérési eredmények egyelőre nincsenek a szupravezető hűtési problémái miatt

(folytonos közeg) P=5 10-6 mbar mellett 1,8 mw (szabad molekula

17 Köszönöm a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

Távérzékelés - alapfogalmak

Távérzékelés - alapfogalmak Dr. Berke József www.digkep.hu Kvark Bt., Keszthely Tartalom A képfeldolgozás fogalma Távérzékelés fogalma Hazai és nemzetközi kitekintések Légi- és űrfelvételek alapvető jellemzői