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簡單介紹磁懸浮儲能飛輪
2020-12-28 10:00:52 分類:軸承知識
摘要:磁懸浮儲能飛輪是指使用磁懸浮軸承支撐的儲能飛輪。傳統(tǒng)的機械軸承支承摩擦損耗比較大,采用機械軸承的飛輪儲能系統(tǒng),儲能過程的能量損失會很大。采用磁懸浮軸承支承飛輪,軸承副不直接接觸,因此軸承的運行穩(wěn)定,運行過程基本上無磨損,軸承的工作壽命長。


   磁懸浮儲能飛輪是指使用磁懸浮軸承支撐的儲能飛輪。傳統(tǒng)的機械軸承支承摩擦損耗比較大,采用機械軸承的飛輪儲能系統(tǒng),儲能過程的能量損失會很大。采用磁懸浮軸承支承飛輪,軸承副不直接接觸,因此軸承的運行穩(wěn)定,運行過程基本上無磨損,軸承的工作壽命長。由于磁懸浮軸承沒有直接接觸面,因此也無需潤滑和潤滑介質(zhì),避免了潤滑劑泄露環(huán)境污染,省略了傳統(tǒng)潤滑系統(tǒng)所需要的泵、管道、過濾器和密封件等,并能在高溫或極低溫等特殊環(huán)境下工作。

   飛輪儲能系統(tǒng)采用磁懸浮軸承后,只要飛輪的材料有足夠的機械強度,飛輪的轉(zhuǎn)速就可以大大提高,儲能密度也因此得到提高。


磁懸浮儲能飛輪


   一、磁懸浮軸承

   飛輪蓄能發(fā)電設(shè)備的旋轉(zhuǎn)摩擦損耗較大,為了減少旋轉(zhuǎn)摩擦損耗,所以一般都采用磁懸浮軸承。磁懸浮軸承是飛輪儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。磁軸承根據(jù)磁場性質(zhì)的不同主要分為被動磁懸浮軸承和主動磁懸浮軸承兩種:

   1、被動磁懸浮軸承:被動磁懸浮軸承有代表性的是高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承。無源磁懸浮軸承磁場通常是不可控的。傳統(tǒng)的超導(dǎo)體無法滿足磁軸承的要求,但是自從高溫超導(dǎo)體Y(釔)系發(fā)現(xiàn)以來,制造高溫超導(dǎo)磁軸承成為可能。永久磁鐵安裝在飛輪上,高溫超導(dǎo)體安裝在底座上并用液氮冷卻,利用超導(dǎo)體的特性之一的Meissier效應(yīng)(超導(dǎo)抗磁性)。永久磁鐵的磁通被超導(dǎo)體阻擋而產(chǎn)生排斥力,使飛輪處于懸浮狀態(tài)。

   2、主動磁懸浮軸承:主動磁懸浮系統(tǒng)主要是電磁懸浮系統(tǒng)。電磁懸浮軸承系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)子、電磁鐵、傳感器、控制系統(tǒng)、功率放大器組合而成。轉(zhuǎn)子位移變化的信號由傳感器測出,傳到控制器中,控制器計算后,輸出信號,經(jīng)過功率放大器的放大,輸入到電磁鐵,產(chǎn)生電磁力,從而保證轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮。


磁懸浮軸承


   二、儲能原理

   在儲能時,外界電能通過電力轉(zhuǎn)換器變換后驅(qū)動電機運行,電機帶動飛輪轉(zhuǎn)子加速旋轉(zhuǎn),直至達到設(shè)定的某一轉(zhuǎn)速。在飛輪加速旋轉(zhuǎn)的過程中,飛輪以動能的形式把能量儲存起來,完成電能到機械動能轉(zhuǎn)換的儲存能量過程,能量儲存在高速旋轉(zhuǎn)的飛輪體中。之后,飛輪以設(shè)定的那一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),直到接受到一個能量釋放的控制信號。釋能時,電機作為發(fā)電機使用,高速旋轉(zhuǎn)的飛輪拖動電機發(fā)電,經(jīng)電力轉(zhuǎn)換器輸出適用于負載的電流和電壓,完成機械動能到電能轉(zhuǎn)換的釋放能量過程。在釋能的過程中,飛輪的轉(zhuǎn)速不斷的下降。整個飛輪儲能系統(tǒng)實現(xiàn)了電能的輸入、儲存和輸出。

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