Enerjiyi bir indüktörde depolayıp daha sonra kullanabilir misiniz?

Şirketim, güç kesilirse cihaza güç sağlamak için süper kapaklar kullanır. Bir indüktör ile aynı şeyi yapıp yapamayacağınızı merak ediyordum. Yapamıyorsanız, neden olmasın?

Enerjiyi depolayan manyetik alan, indüktör yoluyla akımın bir fonksiyonudur: akım yok, alan yok, enerji yok. Akımın akmasını sağlamak için aktif bir devreye ihtiyacınız olacak, akımı kestikten sonra indüktör manyetik alanın enerjisini de akım olarak serbest bırakacak ve indüktör bir akım kaynağı haline gelecektir (ikili, kondansatör bir voltaj kaynağıdır) .

Enerji depolama açısından kapasitör-indüktör dualitesinin boyutları:

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

Bununla birlikte bir süperiletken manyetik alanı sıfır dirençli akım döngüsünde koruyabilir.

Ne yazık ki, bu gibi resimlerde sıvı azotun neden olduğu su buharı dumanlarını her zaman göreceksiniz, bu da -183 ° C'nin altındaki sıcaklıklar anlamına gelir.

Sorun, bir indüktördeki enerjinin akıma bağlı olması ve tüm pratik iletkenlerin bir miktar direncine sahip olmasıdır; Bu, enerjinin I ^ 2R kaybı olsa da sürekli olarak bobinin kendisinin ısıtılmasına akıtıldığı anlamına gelir. Bu, hiç direnci olmayan süperiletkenler kullanılarak aşılabilir, ancak sorun şu anda bilinen tüm süperiletkenlerin kriyojenik sıcaklıklara soğutulması gerektiğidir. Ayrıca, ideal bir süperiletken herhangi bir keyfi akımda süperiletken kalırken, tüm süperiletkenlerin (afaik) etki çökmeden önce destekleyebilecekleri akım yoğunluğunun bir üst sınırı vardır.

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

Evet, insanlar enerjiyi bir indüktörde depolayabilir ve daha sonra kullanabilirler.

İnsanlar süper iletken "tel" den oluşan bir indüktörde oldukça yüksek verimlilikte bir gün kadar bir megajoule enerji depolayan birkaç süper iletken manyetik enerji depolama birimi inşa ettiler . Birkaç elektrik tesisinin bu tür birkaç üniteyi satın aldığı ve bunları güç kalitesini artırmak için kullandıkları söylendi.

ABD'deki çoğu insan düzinelerce anahtarlama voltaj dönüştürücüsüne sahiptir. Bu anahtarlama voltaj dönüştürücülerinin çoğu, bir indüktör veya transformatördeki bir voltajda enerjiyi yavaş yavaş depolar, daha sonra "daha sonra", bu enerjiyi kademeli olarak daha fazla istenen voltajda, genellikle 40.000 veya milyon kez olmak üzere indüktör veya transformatörden çeker. ikinci.

Birçok popüler elektronik parça tedarikçisi , indüktörleri Q faktörlerine göre sıralamanızı sağlar . Q faktörü, bir indüktörün veya kapasitörün enerjiyi ne kadar iyi depoladığını derecelendirir. Anahtarlama voltaj regülatörlerinde ve diğer enerji depolama uygulamalarında daha büyük Q daha iyidir.

Popüler tedarikçilerden en iyi hazır indüktörler (hepsi süper iletken olmayan) 150 @ 25KHz Q faktörüne sahiptir. Çoğu kapasitör, bundan daha büyük bir daha iyi enerji depolama sırasına (Q daha yüksek) sahiptir.

İnsanlar daha sonra kullanmak için indüktörlerde biraz enerji depolayabilir ve yapabilirler. Ancak hemen hemen tüm enerji depolama durumlarında başka bir şey kullanırız, çünkü (a) başka bir şey daha düşük ön maliyetlere sahiptir veya (b) daha verimlidir veya (c) daha az yer gerektirir veya (d) yukarıdakilerin bir kombinasyonudur .