ელექტრული ენერგიის მექანიკური ბატარეა. ელექტროენერგიის შენახვის გამოყენება. ზოგადი ინფორმაცია ენერგეტიკული პირობების შესახებ

მექანიკური დისკზე (MN), ან მექანიკური ენერგეტიკული აკუმულატორი, ეწოდება მოწყობილობას კინეტიკური ან პოტენციური ენერგიის შენახვისათვის შემდგომი დაბრუნების მიზნით.

რაც შეეხება ნებისმიერი ტიპის ენერგეტიკის შენახვის მოწყობილობებს (NE), ოპერაციის დამახასიათებელი რეჟიმები ხარჯი (დაგროვება) და გამოყოფა (ენერგიის დაბრუნება). საცავი ენერგია ემსახურება შუალედურ რეჟიმს. დატენვის რეჟიმში, გარე წყაროდან მექანიკური ენერგია MN- ს მიეწოდება და ენერგიის წყაროს კონკრეტული ტექნიკური განხორციელება განისაზღვრება ტიპის MN- ით. MN- ის შესრულებისას, მათ მიერ შენახული ენერგიის ძირითადი ნაწილი მომხმარებელს გადაეცემა. ზოგიერთი დაგროვილი ენერგია იხარჯება კომპენსაციაზე, რომელიც მოხდება გამონადენის რეჟიმში, ხოლო MN- ის უმეტესწილად და შენახვის რეჟიმებში.

იმის გამო, რომ რაოდენობის დაგროვების დანადგარები, დრო Charge3 შეიძლება იყოს ბევრად უფრო მაღალია გამონადენი დრო (G3 "GR), შესაძლებელია არსებითად exude საშუალო ციფრი" სთP მეტი საშუალო ძალა P3 დააკისროს mn. ამდენად, დასაშვებია ენერგიის დაგროვება ენერგეტიკის დაგროვება შედარებით დაბალი სიმძლავრის წყაროებით.

MN- ის ძირითადი ჯიშები იყოფა სტატიკურ, დინამიურ და კომბინირებულ მოწყობილობებში.

სტატიკური MNS suck პოტენციური ენერგია მეშვეობით ელასტიური ცვლილება ფორმით ან მოცულობის სამუშაო სითხის ან მოძრავი მიმართულებით გრავიტაციის სფეროში გრავიტაციული სფეროში. ამ MNS- ს მყარი, თხევადი ან აირისებრი სამუშაო სითხე აქვს ენერგეტიკული შენახვის რეჟიმში სტატიკური სახელმწიფო, ხოლო ბრალდება და გამონადენი, რომელსაც თან ახლდა სამუშაო სითხის გადაადგილება.

დინამიური Mys დაგროვების Kinetic ენერგია ძირითადად მბრუნავი მასების მყარი. პირობითი - დინამიური MNS- ს ასევე შეიძლება მოიცავდეს ბრალი ელემენტარული ელემენტარული ნაწილაკების ამაჩქარებელ მოწყობილობებს, რომელშიც ელექტრონების ან პროტონების კინეტიკური ენერგია, ციკლურად გადაადგილება დახურულ ტრაექტორიაზე.

კომბინირებული MNS არის ამავე დროს კინეტიკური და პოტენციური ენერგია. კომბინირებული MN- ის მაგალითია, როგორც შედარებით მცირე ელასტიური მოდულის მაღალი სიმტკიცის ბოჭკოვანი მასალა. ამ MN- ის როტაციის დროს კინეტიკურ ენერგიასთან ერთად, ელასტიური დეფორმაციის პოტენციური ენერგია გაძლიერდება. ასეთი რამის დაგროვილი ენერგიის მოპოვებისას, ორივე სახეობის გამოყენება მიღწეულია.

მასის ერთეულს ან დაგროვების ელემენტის მოცულობის კონკრეტული დაგროვილი ენერგიის დონის თვალსაზრისით, დინამიური ინერტული მისტრაცია მნიშვნელოვნად აღემატება სხვა NE სხვა ჯიშებს (მაგალითად, ინდუქციური და capacitive დისკები). აქედან გამომდინარე, MN არის დიდი პრაქტიკული ინტერესი მრავალფეროვანი განაცხადების სხვადასხვა მრეწველობისა და სამეცნიერო კვლევით.

MN- ის ცალკეული სახეობები აღმოაჩინეს ელექტროენერგეტიკულ ინდუსტრიაში ფართომასშტაბიანი გამოყენების დღემდე, როგორიცაა გზამკვლევი - ელექტრო სადგურების როტაცია. დატენვის - მათი მუშაობის გამონადენი ციკლი ათობით საათს აღწევს.

ინერციული ნაღმებისათვის, მოკლევადიანი განსხვავების რეჟიმი დამახასიათებელია. MN- დან ენერგიის შერჩევა თან ახლავს flywheel- ის კუთხის სიჩქარის შემცირებას დასაშვები დონეზე. ზოგიერთ შემთხვევაში, დამუხრუჭება შეიძლება მოხდეს, სანამ flywheel გაჩერდება. "შოკის" განმუხტვა, რომელიც ახასიათებს შენახული ენერგიის ერთჯერადი ან ციკლური შერჩევით, ხოლო დიდი კინეტიკური მომენტის შედეგად და MN- ის მცირე დროით, მისი rotor- ის კუთხის სიჩქარის შემცირება შედარებით მცირეა, მიუხედავად იმისა, რომ 0 ძლიერი ძალაუფლება შეიძლება მიაღწიოს საკმარისად მაღალი ღირებულებებს. ამ რეჟიმში, ბევრი მოთხოვნა წარმოდგენილია იმისათვის, რომ უზრუნველყოს ძალა shaft. ბრწყინვალების გავლენის ქვეშ არის საშიში tangent სტრესი, cha. კინეტიკური ენერგია rotor გადის პოტენციური ენერგია ელასტიური დეფორმაციის shaft. ამ სირთულეების გადალახვა ცალკეულ სტრუქტურებში, ელასტიური ან ხახუნის კლიპები უზრუნველყოფენ.

სტატიკური MN ინარჩუნებს შენახულ ენერგიას, რომელიც ფიქსირებულ მდგომარეობაშია. მათში პოტენციური ენერგიის მატარებლები ელასტურად დეფორმირებული არიან მყარი ორგანოების ან შეკუმშული აირების ჭარბი წნევის ქვეშ, ისევე როგორც დედამიწის ზედაპირთან შედარებით სიმაღლეზე. სტატიკური MN- ის ტიპიური მაგალითებია: გადაჭიმული ან შეკუმშული წყაროები, რეზინის; გაზის- ballon ბატარეები და პნევმატური აკუმულატორები; ზემოქმედების მოწყობილობები სხვადასხვა Cops, მაგალითად, ასვლა piles გამოყენებით მასობრივი ენერგია დააყენა სახელმწიფო; ჰიდრო-დაგროვების ელექტროსადგურების რეზერვუარები, წყლის ტანკები. წარმოგიდგენთ ძირითად ენერგეტიკულ კოეფიციენტებს და ზოგიერთი ტიპიური მოწყობილობების დამახასიათებელ პარამეტრებს.

განვიხილოთ MN S. ელასტიური ელემენტები.

რწმენა მყარი სახელმწიფო ხაზოვანი სისტემა, მაშინ ელასტიური დაგროვების ელემენტს აქვს მუდმივი სიმტკიცე (ან ელასტიურობა) ნ.= კონს. ძალა ვ.\u003d Nx. წრფივი დეფორმაციის პროპორციული x. სრულყოფილი, როდესაც ბრალი დაწყებითი სამუშაო Dw.\u003d FDX. სრული შენახული ენერგია

W. = ჯ. Fdx \u003d. ჯ. Nxdx \u003d nah2 / 2-faah / 2, Oo.

სადAH - რის შედეგადაც დეფორმაცია, შეზღუდული, მაგალითად, დასაშვები Ვოლტაჟი А მასალა; Fn. = ნე გაძლიერებული ძალა.

მოდით შეაფასოს კონკრეტული ენერგია Wya. \u003d Wj. მ, ერთეულის მასა მ. \u003d Yv.\u003d ysh. წყაროები ან როდ მოცულობა ვ. და ჯვარი სექცია ს., მასალის მასალას აქვს Y- ის სიმჭიდროვე და ყელის კანონის ფარგლებში ხარვეზი ა. \u003d Xfe, უფრო მეტიც X.* \u003d Xfh- ნათესავი დეფორმაცია, ე.-მოდული ელასტიურობა (Jung), G ^ GP. გაცნობა Da \u003d EDX„ ჩვენ შეგვიძლია დავწეროთ Dw.\u003d FHDX* \u003d Fhdo./ E. და დუია. \u003d Dw./ Ysh. \u003d FDA./ YSE., Საიდან C. \u003d F./ ს. პოვნა

Wya \u003d] (alje) da \u003d a2j (2je).გარშემო

ფოლადის წყლები C "\u003d 8 108 N / M "E \u003d. 2 , 1-1011 N / M2, y \u003d 7800 კგ / მ 3, მაშინ Wya. ^200 ჯ./ კგ. ანადატექნიკური რეზინის ლოგიკური გაანგარიშება ^ UD ^ 350 J / KG, თუმცა, ჰისტერესის ხასიათის გამო ვ.= ვ.(X.) "ბრალდებით-განმუხტვის" ციკლში, დაკარგვა და გათბობა იწვევს -კენ რეზინის თანდათანობითი დაბერების (განადგურება), მისი ელასტიური თვისებების გაუარესების არასტაბილურობა.

გაზის დაგროვება სისტემა არის მექანიკურად არასასურველი სახელმწიფო გარემოსთან დაკავშირებით: ტემპერატურისა და გარემოს ტემპერატურის თანასწორობით (T \u003d t0c) სისტემის წნევა P\u003e P0, C, აქედან გამომდინარე, სისტემა შეიძლება იმუშაოს. ელასტიური ენერგია შეკუმშული ცილინდრიანი მოცულობით ვ. გაზი

W. \u003d P (VDP \u003d V (P2-PI) .. (4.1)

ნებისმიერი შეკუმშული გაზის მასივის ერთეულზე (4.1) კონკრეტული ენერგიაა

WYA \u003d W / M \u003d V (P2-PL) IM \u003d Aly. (4.2)

საფუძველზე (4.2), K \u003d 1M3 ღირებულებით W.- WYSM. რიცხობრივი წნევა Ar \u003d p1-p1. მაგალითად, თუ /? \u003d 250 105 PA (საწყისი წნევა P! \u003d Y5PA), მაშინ IL \u003d 25-106 J, მიუხედავად ქიმიური შემადგენლობის გაზის. WYA- ს მაქსიმალური ღირებულება, როდესაც შეკუმშული გაზის გაფართოება ნულოვანი წნევა მოცემულ ტემპერატურაზე MENDEleeev განტოლების მიხედვით - KlaPairone გადაწყვეტილი- Mvryt. კოსმეტიკა

Wya.\u003d Wlm \u003d ryti ", (4.3)

სადაც C \u003d M / MTS - Molar Mass (KG / KMOL); RY & ~ 8,314 KJ / (Kolol K) არის უნივერსალური გაზის მუდმივი TX273 K; /? "105pa; MM - კილომეტრების რაოდენობა გაზის მასივში მ.

(4.3) ის ჩანს, რომ MN- ში მსუბუქი გაზების ყველაზე ეფექტური გამოყენება. მარტივი გაზი - წყალბადის (C \u003d 2 კგ / კმოლი) R \u003d 300- ზე კონკრეტული ენერგიის ~ 1250 KJ / KG (ან 1250 J / G). (4.3), ზეწოლა პირდაპირ არ არის ჩართული, რადგან WYA განისაზღვრება (4.2) თანაფარდობა გაზის გაზის სიმჭიდროვე. ეს უკანასკნელი ზეწოლისა და R \u003d ზრდის წრფივი კანონის მიხედვით (იზოთერმული პროცესით გადაწყვეტილი= კონსტანტინე). უნდა აღინიშნოს, რომ მაღალი წნევის ეფექტური გამოყენებისათვის სათანადოდ სათანადოდ სათანადოდ გათვალისწინებულია გაზის ცილინდრების ძლიერი მასის მოსაზრებები, რომელიც ითვალისწინებს WYA- ს მონტაჟის ღირებულებას, რაც საშუალებას მისცემს FVYA- სთან შედარებით თითქმის ორდენი (4.2), (4.3). ცილინდრების სიძლიერის შეფასება შეიძლება განხორციელდეს § 4.5.7-ის გათვლილი ურთიერთობების გამოყენებით.

მიჩნევა გრავიტაციული ენერგეტიკული დისკები.

დედამიწის მოზიდვის გრავიტაციული ენერგია (ORA- ს დონეზე) საკმაოდ მაღალია "UD \u003d 61.6 MJ / კგ, რომელიც ახასიათებს მუშაობას, რომელიც აუცილებელია სხეულის მასშტაბით MX \u003d KG- ის მასით დედამიწის ზედაპირზე გარე სივრცე (ჩვენ მიუთითებს, რომ ეს ღირებულება PVYA არის დაახლოებით 1 კგ-ს ქიმიური ენერგია). ტვირთის გაწმენდისას მ. სიმაღლეზე თ. \u003d X.2 - XL. სათადარიგო პოტენციური ენერგია

W. \u003d jgmdx \u003d gmh , (4.4)

სადაც M \u003d Const, G \u003d 9,8L მ / S2. მიხედვით (4.4) კონკრეტული ენერგია Wya.\u003d Wj. მ.\u003d Gh. დამოკიდებულია მხოლოდ სიმაღლეზე თ.. შენახული ენერგია გაათავისუფლებს, როდესაც ტვირთი მოდის პოტენციური ენერგიის გარდაქმნის შედეგად შესაბამისი სასარგებლო სამუშაოების შედეგად. ყველაზე დიდი სპეციფიკური კინეტიკური ენერგია ბუნებაში შეიძლება განვითარდეს meteorites, რომლისთვისაც WYA ^ 60 MJ / კგ (გარდა ენერგიის ხარჯების გამონაკლისი ატმოსფეროში).

გრავიტაციული ძალების დაუყოვნებელი გამოყენება, ბუნებრივი მასების ბუნებრივი მასებით, თითქმის შეუძლებელია. თუმცა, წყლის ზედაპირზე მიწისქვეშა წყალსაცავების ან ზედაპირის მიწისქვეშა რეზერვუარებისაგან, ელექტროენერგიის სისტემებში ფართომასშტაბიან განაცხადების საკმაოდ დიდი რაოდენობით პოტენციური ენერგიის დაგროვება შესაძლებელია. თუ დონის განსხვავება თ. \u003d 200 მ, შემდეგ გამოითვლება წყლის M \u003d 103 კგ შენახული ენერგია (4.4) თანაბარი და\u003e "\u003d 1962 KJ, კონკრეტული ენერგია Wya.\u003d Wjm.= 1.962 KJ / კგ.

მიჩნევა ინერტული კინეტიკური Mn.

პრინციპში Kinetic ენერგია შეიძლება გარემონტდეს ნებისმიერ მასობრივ მოძრაობაში. ერთიანი პროგრესული სხეულის მოძრაობისთვის მ. სიჩქარე ვ. კინეტიკური ენერგია W.\u003d MV.2 / 2. კონკრეტული ენერგია Wya.\u003d W./ მ. \u003d V.2 ჯ.2 დამოკიდებულია (quadratically) მხოლოდ წრფივი სხეულის სიჩქარე. კმ / გ-ს პირველი სივრცის სიჩქარით გადაადგილება სპეციფიკურია

ენერგეტიკული WYAX32 MJ / კგ.

სხვადასხვა ენერგეტიკისა და სატრანსპორტო განაცხადებისათვის, როტაციული მოძრაობის რაციონალური რაციონალური - ინერციული მნ (Flywheels). სათადარიგო კინეტიკური ენერგიის W \u003d J & / ~ განისაზღვრება კუთხის სიჩქარის მოედანზე შეკითხვა \u003d 2nn. (გვ გვ - როტაციის სიხშირე) და ინერციის მომენტი ჯ. Flywheel შედარებით ღერძი როტაცია. თუ დისკი flywheel აქვს რადიუსი გ. და მასა მ. = Yv. (ვ.- მოცულობა, W. - მატერიალური სიმჭიდროვე), t °

J ^ MR2 / 2 \u003d YVR2J2 და W \u003d n2mr2n2 \u003d n2yvr2n2. შესაბამისი კონკრეტული ენერგია (თითო ერთეული მ. ან V) კოსმეტიკა ცოცხა/ მ.\u003d ნ* რ2n.2 , J / KG და ლივერპული0ya.\u003d W./ V.\u003d ნ2yr.2n.2 , J / M3. Q და N- ის ღირებულებები მოცემულ ზომაში G შემოიფარგლება ხაზოვანი წრეების სიჩქარეზე ვ. \u003d Q.. \u003d 2 მ., ასოცირებული დასაშვები tearing ძაბვის მასალა AP. ცნობილია, რომ ძაბვის დისკზე ან ცილინდრული rotor mn დამოკიდებულია v2. ლითონის flywheels გეომეტრიული ფორმის მიხედვით, პერიფერიაზე დასაშვები შეზღუდვების სიჩქარეზე ხასიათდება დაახლოებით 200-დან 500 მ / წმ.

დაგროვილი ენერგია, კერძოდ თხელი riming flywheel, W.\u003d MV. /2 (მ.- მბრუნავი რგოლები). კონკრეტული ენერგია Wya.\u003d W./ მ. \u003d V.2 /2 არ არის დამოკიდებული ბეჭდის ზომაზე და განისაზღვრება მისი მასალის პარამეტრების თანაფარდობა (იხ. § 4.5.1, სადაც ნაჩვენებია, რომ ვ.2 \u003d OPJ.Y). უნდა აღინიშნოს, რომ WYA ~ AVJU- ის მსგავსი ნიმუში ასევე ხდება ინდუქციური ენერგეტიკული შენახვისას (იხ. 2), მიუხედავად იმისა, რომ ისინი განსხვავდება ფიზიკური ბუნება. ზოგადად, შენახვის ელემენტების წარმოებაში MN, აუცილებელია მასალების გამოყენებას ამაღლებული GP / Y მნიშვნელობები\u003e 105 J / კგ. ყველაზე შესაფერისი მასალები მაღალი სიმტკიცით, ტიტანის შენადნობები, ასევე მსუბუქი ალუმინის შენადნობები (ტიპი "Dural") და მაგნიუმის შენადნობები (ტიპი "ელექტრონი"). ლითონის მასალების გამოყენება, შეგიძლიათ მიიღოთ MN- ის სპეციფიკური ენერგია WM \u003d 200-300-მდე J / KG- მდე.

Flywheels- ის გადამისამართება განსაკუთრებით მსხვილი სპეციფიკური ენერგიით (სუპერმარკეტების) ტონი-ბოჭკოვანი მასალები თეორიულად შეუძლია უზრუნველყოს WYA- ს ინდიკატორის შემდეგი დონე: 650 KJ / კგ, კვარცი იარნსი - 5000 KJ / კგ, ნახშირბადის ბოჭკოები (ალმასის სტრუქტურა) -15000 KJ / კგ. თემა (ან მათგან დამზადებული ფირები) და წებოვანი ქმნის კომპოზიტური დიზაინს, რომელთა სიძლიერე უფრო დაბალია, ვიდრე წყაროს ბოჭკოებისგან. რეალური Superwheels- ში რეალობის ელემენტების გათვალისწინებით, იუდეველთა ღირებულებები პრაქტიკულად მიღწეულია, მაგრამ ჯერ კიდევ შედარებით უფრო მაღალია, ვიდრე MN- ის სხვა ჯიშებში. Supermanhovikov აღიარებს Circonferential სიჩქარით ვ. "1000 მ / წმ. ასეთი მოწყობილობების ტექნიკური განხორციელება მოითხოვს სპეციალური პირობების უზრუნველყოფას. მაგალითად, ვაკუუმის გარსითის დამონტაჟება აუცილებელია, რადგან განსაზღვრული ღირებულებები ვ. შეესაბამება საჰაერო სივრცეში (Maha Ma\u003e 1), რომელიც ზოგადად შემთხვევაში შეიძლება გამოიწვიოს რიგი მიუღებელი ეფექტი: საჰაერო ბეჭდების და შოკის ტალღების გამოჩენა, აეროდინამიკური წინააღმდეგობისა და ტემპერატურის მკვეთრი ზრდა.

მრავალმხრივი ბოჭკოვანი სუპერმარკეტები საკმარისად მაღალი საიმედოობასა და უსაფრთხოა, ვიდრე მყარი ფრენა. ინერტული ძალების მიერ გამოწვეული მიუღებელი დატვირთვისთვის, მხოლოდ Supermanovka- ის ბოჭკოვანი კომპოზიციური დიზაინის ყველაზე სტრესული გარე ფენები განადგურებულია, ხოლო მასიური flywheel- ის განადგურება თან ახლავს მისი გატეხილი ნაწილების გაფართოებას.

სტატიკური და დინამიური MN თვისებების კომბინაცია ხდება სხვადასხვა მოწყობილობებში. უმარტივეს მათგანის არის oscillating pendulum. პოტენციური ენერგიის ორმხრივი ტრანსფორმაციის ციკლური პროცესი კინეტიკურ ენერგიულად შეიძლება შენარჩუნდეს საკმარისად, თუ პენალუმის მექანიზმში ზარალის კომპენსაცია.

განიხილეთ MN- ის საილუსტრაციო მაგალითები, ამავე დროს, კინეტიკური და პოტენციური ენერგია. ისინი აჩვენებენ ორივე ტიპის დაგროვილი მექანიკური ენერგიის ერთობლივი პრაქტიკული გამოყენების ძირითად შესაძლებლობებს. ფიგურაში 4.1, მაგრამ ტვირთი ნაჩვენებია მ, მოძრავი ცენტრში გარშემო აბსოლუტურად მყარი სიმებიანი სიგრძე / CP- ის კუთხეში ვერტიკალური პოზიციისგან განსხვავებით. ხაზის სიჩქარე ვ. შეესაბამება რადიუსის წრის გარშემო მდინარის მოძრაობის მოძრაობას გ. ტვირთის პოტენციური ენერგია Wn.\u003d GMH მისი სიმაღლის გამო თ. გადახრის შედეგად. ტვირთის კინეტიკური ენერგია არის 1FK \u003d 0.5 MV2 . Force F \u003d F "+ Fr. მისი ინერტული კომპონენტი ტოლია FK \u003d MV LR\u003e გრავიტაციული ღირებულების კომპონენტები F თ. \u003d GM.. მას შემდეგ, რაც F "/ fr \u003d r2 / rg \u003d tg (d, postolo Wn./ Wk. \u003d 2h./ Rtg.^>. თუ თქვენ გადიხარ! რა არის \u003d / (l - coscp) და r \u003d / siccp, მაშინ / გ / გ \u003d (1 - coscp) / ცოდვა. Ამგვარად, W."ლ LFK \u003d 2COSCP / (L + COS (P), და CP-\u003e 0 შემთხვევაში ჩვენ მივიღებთ WN / WK-\u003e 1. აქედან გამომდინარე, მცირე CPS- ზე, შენახული ენერგიის FV \u003d JVK + WN შეიძლება გადანაწილდეს თანაბარ ნაწილად (WN \u200b\u200bWN შეიძლება გაიზარდოს, თუ ჩვენ უზრუნველვდებით ტვირთის ელასტიური შეჩერების (როდ ან სიმებიანი).

ერთობლივი დაგროვების კიდევ ერთი მაგალითი W.„ და Wk. ემსახურება მბრუნავი ჯარიმა-ბეტონის flywheel (ნახ. 4.1, ბ), რომელსაც აქვს ელასტიურობა (Rigidity) ნ. დაძაბულობა Rim ^ P \u003d Nai არის პროპორციული ელასტიური elongation A / \u003d 2L (MR.0) გამოწვეული ინერტული ძალების . \u003d AMV2 / g, განაწილებული Nome RIM ელემენტის Equilibrium- ის რადიუსის წონაში 2 DM \u003d 2 (L // 2L;) D (2A / v \u003d 2A / 7 თანაფარდობა (() Sinacp ^ AI ^ ACP, სადაც 0,5 MV2 \u003d 2k.2 (რ - რ.0 ) ნ.. შესაბამისად, კინეტიკური ენერგიის რგოლი ლ. \u003d 2n.2 (რ - რ.0 ) ნ.. მას შემდეგ, რაც შენახული პოტენციური ენერგია)