Entwodiksyon nan Superconducting mayetik depo enèji (SMEs): Prensip ak aplikasyon pou

Atik la diskite sou ki jan enèji ki estoke nan jaden mayetik nan endiksyon elektwomayetik ak ekwasyon yo ki gen rapò.Li te tou examines desen yo avanse ak materyèl yo itilize nan kreye sistèm SMEs, ki konsantre sou toroidal ak anwoulman solenoidal.Sistèm sa yo yo te itilize nan diferan anviwònman, ki soti nan enstalasyon medikal nan sit endistriyèl yo.Atik la bay yon BECA detaye sou konpozan, tankou materyèl superconducting tankou niobium-Titanium ak yttrium baryòm kwiv oksid, ak konsiderasyon konsepsyon enpòtan pou konfigirasyon bobin nan sistèm SMEs.

Katalòg

Figi 1: Superconducting depo enèji mayetik

Ki sa ki superconductivity?

Superconductivity se yon pwopòsyon fenomèn mekanik kote sèten materyèl fè elektrisite san yo pa rezistans lè refwadi anba a yon tanperati ki obligatwa.Li enkli:

Zewo rezistans elektrik

Superconductors pèmèt tout tan tout tan koule aktyèl san yo pa pèt enèji nan kondisyon ideyal, ki se karakteristik defini yo.

Meissner Efè

Superconductors ranvwaye jaden mayetik soti nan enteryè yo lè yo nan eta a superconducting.Sa a se ke yo rekonèt kòm efè a Meissner ak bon pou kenbe jaden ki estab ak efikas mayetik nan aplikasyon pou SMEs.

Tranzisyon faz

Superconductivity rive nan yon tanperati espesifik yo rele tanperati a kritik.Tanperati sa a se materyèl-espesifik epi yo ka varye soti nan tou pre zewo absoli a pi wo tanperati pou segondè-tanperati superconductors.

Figi 2:

Figi 3: fòs elektwomayetik

Mekanis nan depo enèji nan yon jaden mayetik

Nan sistèm SMEs, enèji ki estoke nan jaden an mayetik ki te pwodwi pa aktyèl dirèk nan yon bobin superconducting.Pwosesis la enplike nan:

Lè aktyèl ap koule nan bobin nan superconducting, se yon jaden mayetik kreye.Dapre teyori elektwomayetik, enèji ki estoke nan jaden mayetik la pwopòsyonèl ak kare a nan aktyèl la ak enduktans bobin la.

Enèji a (E) ki estoke ka chiffre pa ekwasyon an:

Ki kote L se enduktans nan bobin a, epi mwen se aktyèl la.Konsepsyon an bobin konsantre sou maksimize enduktans ak kapasite aktyèl ogmante depo enèji.

Nan magazen ak itilize enèji efektivman, yo dwe jaden an mayetik dwe genyen ak kontwole.Sa a enplike nan jeyometri konplèks ak materyèl jeni optimize chemen mayetik ak minimize pèt.

Eleman nan yon Superconducting depo enèji mayetik (SMEs)

Superconducting anwoulman yo Enjenieri yo optimize superconductivity, ki pèmèt kouran elektrik koule san yo pa rezistans.Sa yo anwoulman yo kreye pa likidasyon fil superconducting alantou yon nwayo oswa mete l 'nan yon solenoid.

• konfigirasyon bobin

Solenoid anwoulman - sa yo anwoulman silendrik jenere yon inifòm jaden mayetik andedan ak yo te itilize nan machin MRI.

Bobin Toroidal - ki gen fòm tankou yon beye, sa yo anwoulman yo te itilize nan aplikasyon pou tankou réacteurs Tokamak pou plasma kontwòl nan rechèch fizyon.

Figi 4: anwoulman solenoid ak anwoulman toroidal

• Sistèm refwadisman

Sistèm refwadisman avanse yo itil pou kenbe superconductivity.Sistèm sa yo itilize likid elyòm, nitwojèn likid, oswa cryocoolers kenbe anwoulman yo nan tanperati yo byen anba a papòt yo.

Materyèl yo itilize nan anwoulman superconducting

Pèfòmans lan nan anwoulman superconducting depann anpil sou materyèl yo itilize yo.De kalite prensipal yo nan materyèl superconducting yo se:

• Superconductors ba-tanperati (LTS)

Niobium-Titanium (NBTI): souvan yo itilize nan sistèm MRI ak enstalasyon rechèch, NBTI se valè pou durability li yo ak relativman senp kondisyon kriyojeni.

Niobium-TIN (NB3SN): Avèk yon tanperati ki pi wo ak papòt jaden mayetik pase NBTI, NB3SN se ideyal pou aplikasyon pou bezwen pi fò jaden mayetik.

• High-tanperati superconductors (HTS)

YTTRIUM BARIUM COPPER SOXID (YBCO): materyèl sa a opere nan pi wo tanperati pase materyèl LTS, senplifye ak diminye pri a nan sistèm refwadisman.

Bismit strontyòm kalsyòm oksid kwiv (BSCCO): li te ye pou tep-tankou fòm li yo, BSCCO se fleksib ak apwopriye pou anwoulman ak fòm konplèks.

Figi 5: yttrium baryòm oksid kwiv (YBCO) ak bismit stronsyom kalsyòm kwiv oksid (BSCCO)

Pwosesis konvèsyon enèji nan yon sistèm depo mayetik enèji mayetik

Premye etap la nan yon sistèm SMEs ap chanje altène aktyèl (AC) dirèk aktyèl (DC) paske bobin nan superconducting kouri sou DC.

AC a, ki soti nan griy la oswa yon izin elektrik, ale nan yon redresman.Travay redresman an se vire AC a, ki chanje direksyon, nan DC, ki ap koule nan yon direksyon.Li itilize aparèy tankou diodes oswa tiristors fè sa.

Apre konvèsyon sa a, DC a ta ka toujou gen kèk AC-tankou rid.Pou lis sa yo soti, nou itilize filtè ak kondansateur ak endukteur.Sa fè DC fiks, pou efikasite ak sekirite sistèm SMEs la.

Avèk lis DC pare, DC a ap koule nan yon bobin superconducting, ki pa gen okenn rezistans elektrik. Sa a pèmèt aktyèl la koule san yo pa pèdi enèji.

DC a nan bobin la kreye yon fò jaden mayetik bò kote l ', konvèti enèji elektrik nan enèji mayetik ki estoke nan jaden sa a.

Pou kenbe bobin superconductive a, se bobin a kenbe nan tanperati ki ba anpil lè l sèvi avèk refwadisman kriyojenik tankou elyòm likid oswa azòt. Sa a enpòtan paske nenpòt ki monte tanperati ka lakòz bobin a pèdi superconductivity li yo, ki mennen ale nan pèt enèji.

Lè nou bezwen enèji ki estoke a, enèji ki estoke nan jaden mayetik la kondwi aktyèl DC nan bobin lan. Sa a DC bezwen yo dwe tounen nan AC yo dwe itil pou pifò sistèm pouvwa.Yon varyateur fè sa pa chanje direksyon aktyèl la nan yon frekans matche kadriyaj la AC.

Se pwodiksyon an AC senkronize ak vòltaj griy la a, frekans, ak faz anvan yo te voye soti, asire li travay byen ak griy la ak lòt charj elektrik.

Figi 6: Dyagram schematic de superconducting mayetik enèji depo sistèm

Design nan superconducting mayetik sistèm depo enèji

Konsepsyon an bobin nan sistèm SMEs ki nesesè pou efikasite, pri, ak kapasite depo enèji.De desen yo bobin prensipal yo toroidal ak solenoidal.

Kalite bobin	Jeyometri ak fonksyon	Avantaj	Dezavantaj
Anwoulman toroidal	Ki gen fòm beye, ki fèt kenbe prèske tout Jaden an mayetik andedan bobin lan, minimize flit.Fòm sa a ede Diminye fòs elektwomayetik ki aji sou estrikti bobin lan.	Jaden mayetik Kontni: mayetik la Field rete nan bobin lan, ki mennen ale nan pi ba jaden mayetik pèdi.	Konpleksite fabrikasyon: konstwi Fòm toroidal se konplèks ak koute chè.
		Sekirite: konsepsyon sa a pi an sekirite epi diminye entèferans ak aparèy ki tou pre elektwonik ak lòt ekipman sansib.	Defi antretyen: Aksè nan pati enteryè nan sa yo anwoulman se difisil, compliquer antretyen ak enspeksyon.
Anwoulman solenoidal	Silendrik, ak aktyèl kouri ansanm longè silenn lan.Konsepsyon sa a se pi senp ak plis senp pase konfigirasyon toroidal la.	Fasilite nan fabrike: anwoulman solenoidal yo Pi fasil ak mwens chè yo pwodwi akòz jeyometri senp yo. Aksè nan antretyen: konsepsyon an louvri-fè yo pi fasil kenbe ak enspekte.	Flit jaden mayetik: mayetik la fwit jaden nan tou de bout nan silenn lan, ki ka afekte ki tou pre elektwonik aparèy epi mande pou plis pwoteksyon.

Faktè ki enfliyanse chwa a nan konsepsyon bobin

Figi 7: bobin solenoidal ak bobin toroidal

Aplikasyon entansyon: aplikasyon an dikte chwa a bobin.Pou egzanp, anwoulman toroidal yo pi pito kote yo dwe entèferans elektwomayetik minimize, tankou nan enstalasyon medikal oswa tou pre ekipman sansib syantifik.

Kondisyon pou depo enèji: kantite enèji yo dwe estoke afekte konsepsyon bobin.Anwoulman solenoidal ka kostim pi piti-echèl aplikasyon pou akòz pri-efikasite yo, pandan y ap anwoulman toroidal ta ka itilize pou pi gwo, endistriyèl-echèl depo akòz efikasite ak minim fwit mayetik.

Espas ak anviwònman kontrent: Disponib espas fizik ak kondisyon anviwònman yo se konsiderasyon prensipal.Bobin toroidal, ak kontra enfòmèl ant yo ak ki fèmen jaden mayetik, yo pi byen adapte pou espas fèmen oswa zòn peple.

Kontrent Bidjè: Limit Bidjè enpak Chwa konsepsyon bobin.Bobin Solenoidal yo mwens chè epi yo ka pi pito nan pwojè pri-sansib.

Antretyen ak konsiderasyon operasyonèl: fasilite nan antretyen ak fyab operasyonèl yo enpòtan.Bobin Solenoidal, ki ofri pi fasil aksè pou antretyen ak enspeksyon, kapab yon faktè desizif nan seleksyon yo.

Avantaj nan superconducting sistèm enèji mayetik depo

Avantaj	Deskripsyon
Segondè efikasite ak fwa repons vit	Sistèm SMEs reyalize plis pase 95% efikasite Pa estoke enèji nan yon bobin superconducting ak prèske zewo rezistans.Yo ka reponn a chanjman demann pouvwa nan milisgond.
Enpak anviwònman ak estabilite	Sistèm sa yo ekolojik-zanmi, émettant Pa gen gaz lakòz efè tèmik oswa lè l sèvi avèk materyèl toksik.Yo kenbe ki estab pèfòmans kèlkeswa kondisyon ekstèn tankou tanperati oswa move tan.
Fyab ak lonjevite	Sistèm SMEs pa gen okenn pati k ap deplase epi sèvi ak Materyèl dirab superconducting, sa ki lakòz mwens mete ak chire ak pi ba yo Depans pou antretyen sou validite long yo.
Évolutivité ak adaptabilite	Kapab estoke enèji nan yon kèk Kilowat-èdtan nan plizyè megawatt-èdtan, inite SMEs yo fleksib pou divès kalite aplikasyon epi yo ka enstale nan anviwònman divès ak minim modifikasyon.
Sipòte griy la ak enèji renouvlab	Yo ede kontwole vòltaj, estabilize Frekans, ak pwodiksyon lis soti nan sous renouvlab, amelyore kadriyaj fyab ak sipòte pi gwo entegrasyon nan enèji renouvlab.
Alontèm pri-efikasite	Malgre gwo depans inisyal, SMEs Sistèm yo gen depans ki ba operasyonèl ak antretyen, fè yo Pri-efikas nan kouri long la, espesyalman nan aplikasyon espesifik.
Sekirite ak sekirite	Sistèm SMES evite risk ki genyen nan Eksplozyon oswa fwit toksik ki asosye ak solisyon depo chimik, fè yo pi an sekirite pou diferan anviwònman, ki gen ladan zòn iben.

Aplikasyon nan superconducting depo enèji mayetik

Figi 8: sistèm transmisyon AC fleksib, youn nan aplikasyon yo pi gwo nan superconducting depo enèji mayetik

Lopital

Lopital yo konte sou yon ekipman pou pouvwa san enteripsyon (UPS) kenbe ekipman pou sove lavi ak sistèm swen operasyonèl.Sistèm SMEs bay yon solisyon UPS serye pa imedyatman divilge enèji ki estoke pandan echèk pouvwa, minimize deranjman operasyonèl.Yo menm tou yo kenbe règleman pouvwa-wo kalite, ki pwoteje ekipman medikal sansib soti nan fluctuations pouvwa minè.

Sant Done

Sant Done, ki jere kantite lajan vas nan enfòmasyon dijital, yo trè sansib a pwoblèm bon jan kalite pouvwa.Sistèm SMEs yo ideyal pou pwoteje kont twoub pouvwa kout-dire tankou sag vòltaj ak monte.Pa entegre SMEs, sant done ka asire operasyon kontinyèl nan serveurs ak ekipman rezo, kenbe disponiblite sèvis done ak entegrite.

Entegrasyon enèji renouvlab

Sous enèji renouvlab tankou van ak solè prezante variabilité nan jenerasyon pouvwa akòz kondisyon metewolojik.Sistèm SMEs estabilize kadriyaj la pa byen vit absòbe depase elektrisite pandan peryòd pwodiksyon segondè ak divilge enèji pandan pwodiksyon ki ba, atenuasyon soti fluctuations ak amelyore estabilite kadriyaj.

Estasyon chaje machin elektrik

Avèk adopsyon ogmante nan machin elektrik (EVs), demann lan pou solisyon efikas ak vit chaje leve.Sistèm SMEs nan EV chaje estasyon jere demand chaj pa estoke enèji pandan koupe-pik fwa ak divilge li pandan demann pik.Sa a diminye souch sou griy elektrik la ak pèmèt pi vit fwa chaje.

Aplikasyon endistriyèl

Endistri ki mande pou eklat toudenkou nan pouvwa benefisye nan sistèm SMEs.Sistèm sa yo bay enèji ki dwat san yo pa lou desen sou griy la, bezwen nan manifakti pou kontwòl egzak nan machin ak kenbe bon jan kalite pwodwi.

Militè ak avyon

Baz militè yo ak operasyon avyon yo mande pou enèji serye ak kalite siperyè.Sistèm SMEs ofri yon ekipman pou pouvwa rapid-repons ki asire operasyon san enteripsyon ak sipòte demand yo enèji segondè nan teknoloji avanse ak ekipman nan sektè sa yo.

Sistèm transpò mas

Rezo tren ak sistèm transpò piblik iben amelyore efikasite pouvwa ak disponiblite ak SMEs.Inite sa yo jere enèji ki te pwodwi pandan frenaj ak redistribiye li avèk efikasite, amelyore efikasite nan enèji an jeneral nan sistèm nan transpò piblik.

Konklizyon

Atik la eksplore superconducting mayetik enèji depo (SMEs) sistèm, en potansyèl yo kòm yon teknoloji revolisyonè depo enèji.Sistèm SMEs ofri efikasite segondè, fwa repons rapid, ak ki ba enpak anviwònman an, fè yo solisyon pou defi enèji aktyèl.Atik la kouvri itilize yo nan divès domèn, ki gen ladan swen sante, enèji renouvlab, ak transpò, ki montre adaptabilite yo ak évolutivité.Kòm mond lan deplase nan direksyon pou solisyon enèji dirab, SMEs teknoloji vle di soti nan amelyore detèminasyon enèji mondyal la.Devlopman kontinyèl nan SMEs pou entegre sous enèji renouvlab, amelyore estabilite a ak efikasite nan enfrastrikti pouvwa mondyal la.

Kesyon yo poze souvan [FAQ]

1. Kijan yon enèji jaden mayetik?

Yon jaden mayetik magazen enèji nan aliyman an ak mouvman nan dipol mayetik oswa patikil chaje.Lè yon kouran elektrik pase nan yon bobin nan fil, li kreye yon jaden mayetik alantou bobin la.Sa a jaden mayetik se kapab nan estoke enèji akòz travay la fè yo etabli jaden an.Espesyalman, enèji oblije fè aliman moman mayetik atòm yo nan yon materyèl, ki vire kreye yon jaden ki ka fè egzèsis fòs ak fè travay sou lòt objè.Enèji ki estoke nan yon jaden mayetik se pwopòsyonèl dirèkteman ak kare a nan entansite jaden an.

2. Ki aparèy ki estoke enèji nan yon jaden mayetik?

Aparèy la ki estoke enèji nan yon jaden mayetik se yon endikatè oswa yon bobin mayetik.Inductors konpoze de anwoulman nan fil, souvan vlope nan yon nwayo mayetik, ki amelyore fòs jaden mayetik la.Lè aktyèl ap koule nan bobin lan, yon jaden mayetik bati moute, ak enèji ki estoke nan jaden sa a.Kapasite a nan yon endikatè nan magazen enèji mayetik yo itilize nan anpil sikwi elektwonik, nan ekipman pou pouvwa ak teknoloji konvèsyon.

3. Ki jan efikas se superconducting depo enèji mayetik?

Superconducting mayetik enèji depo (SMEs) sistèm yo trè efikas, reyisi wonn-vwayaj efikasite enèji nan 90% a 95%.Sistèm sa yo sèvi ak anwoulman superconducting ki ka fè elektrisite san yo pa rezistans nan tanperati ki ba anpil.Mank rezistans elektrik vle di prèske pa gen okenn enèji pèdi kòm chalè, ki amelyore efikasite nan depo enèji.Sistèm SMEs yo valè pou kapasite yo nan lage enèji ki estoke prèske enstantane, ki se bon pou aplikasyon pou ki mande ekoulman rapid, tankou estabilize kadriyaj pouvwa pandan demann pik.

4. Èske enèji mayetik yon magazen oswa transfè?

Enèji mayetik se yon fòm depo enèji.Se enèji a ki estoke nan jaden an mayetik ki te kreye pa mouvman an nan chaj elektrik, nan yon bobin.Lè bezwen, enèji sa a ki estoke ka konvèti tounen nan enèji elektrik oswa itilize fè travay mekanik, konsa transfere enèji nan jaden an mayetik nan yon lòt fòm.Sepandan, wòl prensipal la nan enèji mayetik nan aparèy tankou endukteur oswa sistèm SMEs se nan magazen enèji.

5. Ki sa ki se yon egzanp nan yon magazen enèji mayetik?

Yon egzanp nan yon magazen enèji mayetik se sistèm nan depo enèji volan, ki, menm si prensipalman mekanik, souvan enkòpore konpozan mayetik pou depo enèji ak estabilizasyon.Sistèm sa yo sèvi ak yon volan wotasyon mekanik ki gen mouvman jenere yon jaden mayetik, nan vèsyon ki sèvi ak BEARINGS mayetik diminye friksyon ak pèt enèji.Sa a entèraksyon ant enèji mekanik ak mayetik pèmèt sistèm nan volan nan magazen enèji avèk efikasite epi lage li rapidman lè sa nesesè, fè li yon aplikasyon pratik nan depo enèji mayetik nan tou de fòm mekanik ak elektrik.