Супермаховик.

[proton]

Особенность в этом изделии такая, что маховик - стационарный, т.е. находится не на борту, а на земле. И чтобы запасти всю энергию допустим одного трамвая (который имеет 4 тяговых движка) имеет свой мотор мощностью в 4 раза больше одного такого тягового движка. Т.е. когда трамвай начинает отходить от остановки. то он должен забирать именно энергию запасенную в маховике, а не ту, которая в контактной сети и так есть. А как это обеспечить безболезненно - тут и всает вопрос.

Честно сказать не понятно... а как механическая энергия тормозящего, но еще движущегося троллейбуса будет попадать в ваш стационарно установленный около остановки маховик???

На каждом троллейбусе, как и на трамвае установлен асинхронный тяговый двигатель (типа ТАГ или др.). Он может работать и как мотор, и как генератор (при торможении). Вот на этой стадии он и генерирует энергию и выдает её через инвертор (который её выпрямляет) в контактную сеть (там постоянный ток). Напряжение повышается в сети в это время. Вот этот пик (повышенное напряжение) накопитель в себя и забирает.
О, я перефрмулировал вопрос с Вашей помощью (уже для себя): нафига ставить на маховик асинхронник в случае рекуперации для троллейбусов, если в сети - постоянный ток и можно поставить двигательпостоянного тока (ДПТ), который тоже может работать и как мотор, и как генератор?
Я б хотел узнать, уже для постоянного напряжения, можно ли в сеть питания тролликов 600 В также без больших проблем отдавать допоолнительное напряжение с накопителя при появлении потребляющего троллейбуса в сети?

[SMILE1]

Спойлер

Особенность в этом изделии такая, что маховик - стационарный, т.е. находится не на борту, а на земле. И чтобы запасти всю энергию допустим одного трамвая (который имеет 4 тяговых движка) имеет свой мотор мощностью в 4 раза больше одного такого тягового движка. Т.е. когда трамвай начинает отходить от остановки. то он должен забирать именно энергию запасенную в маховике, а не ту, которая в контактной сети и так есть. А как это обеспечить безболезненно - тут и всает вопрос.

Честно сказать не понятно... а как механическая энергия тормозящего, но еще движущегося троллейбуса будет попадать в ваш стационарно установленный около остановки маховик???

На каждом троллейбусе, как и на трамвае установлен асинхронный тяговый двигатель (типа ТАГ или др.). Он может работать и как мотор, и как генератор (при торможении). Вот на этой стадии он и генерирует энергию и выдает её через инвертор (который её выпрямляет) в контактную сеть (там постоянный ток). Напряжение повышается в сети в это время. Вот этот пик (повышенное напряжение) накопитель в себя и забирает.
О, я перефрмулировал вопрос с Вашей помощью (уже для себя): нафига ставить на маховик асинхронник в случае рекуперации для троллейбусов, если в сети - постоянный ток и можно поставить двигательпостоянного тока (ДПТ), который тоже может работать и как мотор, и как генератор?
Я б хотел узнать, уже для постоянного напряжения, можно ли в сеть питания тролликов 600 В также без больших проблем отдавать допоолнительное напряжение с накопителя при появлении потребляющего троллейбуса в сети?

Ну вообще-то вопрос стоит не совсем так.
Поясню:
что происходит в вашей схеме -
1. при торможении двигатели тролля рекуперируют механическую энергию в электрическую с определенным % потерь (КПД)
2. Ваш накопитель принимает эту электрическую энергию и преобразует в механическую, опять же с потерями на КПД.
3. При начале разгона троля маховик опять преобразует механ. энегию в электро (с КПД)
4. Двигатели троля преобразуют электро в механ. (с КПД)
Вывод напрашивается простой - исключить из схемы п.2 и п.3 как лишние и ничего кроме роста потерь не дающие.
В переводе на понятный: а зачем нужен маховик???? он в такой схеме только увеличивает потери.

[proton]

В переводе на понятный: а зачем нужен маховик???? он в такой схеме только увеличивает потери.
[/quote]
В том-то и дело, что если в сети, где один троллейбус тормозит (т.е. рекуперирует энергию и выдает ее в сеть) есть другой трлл, который в это время стартует и потребляет дополнительную энергию (работая выше номинальной мощности двигателя), то тогда эта рекуперированная энергия востребована.
Если же стартующего нету - то тогда рекуперированная энергия направляется на тормозной резистор, который как Карлсон -  на крыше (по-крайней мере у трамвая), и самозабвенно греет окружающую среду.
Такого. чтобы гарантированно был на одном питающем участке сети баланс между стартующими и тормозящими - достаточно редко. Вот и нужно запасать на малое время энергию и выдавать при дисбалансе в пользу стартующих.
А если полная синхрония - то тогда маховичный накопитель и не нужен.
Но у меня вопрос технический - как бы схему придумать, чтобы проблем с "заталкиванием" дополнительного напряжения из этого дополнительного источника в сеть избежать?

[SMILE1]

тогда рекуперированная энергия направляется на тормозной резистор

резистор этот стоит где-то стационарно или едет в троле??

В любом случае непонятно какой смыл в преобразованиях, почему не запасать электроэнергию без переводов в механику и обратно??

[proton]

тогда рекуперированная энергия направляется на тормозной резистор

резистор этот стоит где-то стационарно или едет в троле??

В любом случае непонятно какой смыл в преобразованиях, почему не запасать электроэнергию без переводов в механику и обратно??

Резистор едет на крыше каждого троллейбуса и при каждом торможении нагревается. Т.е. никакая энергия не запасается (только в виде теплой крыши, разве что).
А как еще запасать энергию без перевода в механическую? Ни один другой из существующих аккумуляторов под такие быстрые режимы с такими огромными мощностями не работает.
Ни один. Вот стоит задача - довести маховик, чтобы стал нормально годен для применения по части электрики.

[SMILE1]

А как еще запасать энергию без перевода в механическую? Ни один другой из существующих аккумуляторов...

Учитывая короткое время, на которое надо сохранить энергию для разгона просятся скорее конденсаторы.

Ни один другой из существующих аккумуляторов под такие быстрые режимы с такими огромными мощностями не работает.

А, кстати, да. Давайте определимся о каких величинах мы говорим.

[proton]

А как еще запасать энергию без перевода в механическую? Ни один другой из существующих аккумуляторов...

Учитывая короткое время, на которое надо сохранить энергию для разгона просятся скорее конденсаторы.

Ни один другой из существующих аккумуляторов под такие быстрые режимы с такими огромными мощностями не работает.

А, кстати, да. Давайте определимся о каких величинах мы говорим.

Торможение - секунд 20-30. Энергия рекуперации - порядка 2-3 МДж. Мощность моторов троллейбуса (4 мотора) = порядка 240 кВт (может чуть поболее).
Это не вопрос. Для маховика - это самый благоприятный режим - быстрое мощное запасание.
Важно уже - проанализировать процесс выдачи энергии в контактную сеть. Какие у неё требования?

[ElectricBus]

Возможно у Вас закралась ошибка, т.к. мощность ТЭД (одного, а не 4) одиночного троллейбуса в пределах 115/150/170/180 кВт. У трамвая, да, несколько больше-4х44/4х60/4х80 (для ДК-265) кВт...

Если маховичный накопитель предполагается с "тяговой стороны", то для его подключения/отключения потребуется дополнительная сложная система коммутационной аппаратуры (причем, на большие токовые нагрузки) и АСУ...

[proton]

Возможно у Вас закралась ошибка, т.к. мощность ТЭД (одного, а не 4) одиночного троллейбуса в пределах 115/150/170/180 кВт. У трамвая, да, несколько больше-4х44/4х60/4х80 (для ДК-265) кВт...

Если маховичный накопитель предполагается с "тяговой стороны", то для его подключения/отключения потребуется дополнительная сложная система коммутационной аппаратуры (причем, на большие токовые нагрузки) и АСУ...

Да, я трамвай с троллейбусом попутал. У трамвая 4 ТАДа стоят. У троллейбуса один движок. Задача стоит так, чтобы принять во время торможения трамвая энергию рекуперации, похранить ее пока он пассажиров принимает, и выдать на его же разгон до почти полной разрядки.
На траме стоят инверторы, которые еще и выпрямляют рекуперированной энергию для выдачи ее в контактную сеть. Маховику, у которого на валу стоит мотор, ее нужно принять.
Какой тип движка лучше подобрать?

[SMILE1]

А как еще запасать энергию без перевода в механическую? Ни один другой из существующих аккумуляторов...

Учитывая короткое время, на которое надо сохранить энергию для разгона просятся скорее конденсаторы.

Ни один другой из существующих аккумуляторов под такие быстрые режимы с такими огромными мощностями не работает.

А, кстати, да. Давайте определимся о каких величинах мы говорим.

Торможение - секунд 20-30. Энергия рекуперации - порядка 2-3 МДж. Мощность моторов троллейбуса (4 мотора) = порядка 240 кВт (может чуть поболее).
Это не вопрос. Для маховика - это самый благоприятный режим - быстрое мощное запасание.
Важно уже - проанализировать процесс выдачи энергии в контактную сеть. Какие у неё требования?

???
Честно говоря непонятно как такой режим может быть благоприятным для механизма, тем более для маховика.
Вот к остановке подъезжает троль. Маховик стоит. Троль педалит тормоз и на ось маховика сразу прилетают все эти 250кВт, а это маховик - у него инерция примерно такая же как у троля с пассажирами... и вся эта энергия стремится скрутить ось маховика в спираль и только если ей это не удается ось начинает раскручивать маховик.
Для благоприятного режима все должно быть наоборот - мощность на маховик должна подаваться плавно нарастая от 0 до мах., а ваш вариант чем-то напоминает попытку плавно затормозить об столб... или точнее, поскольку речь идет о наращивании скорости, разогнать грузовик пинком.

[SolarRay]

???
Честно говоря непонятно как такой режим может быть благоприятным для механизма, тем более для маховика.
Вот к остановке подъезжает троль. Маховик стоит. Троль педалит тормоз и на ось маховика сразу прилетают все эти 250кВт, а это маховик - у него инерция примерно такая же как у троля с пассажирами... и вся эта энергия стремится скрутить ось маховика в спираль и только если ей это не удается ось начинает раскручивать маховик.
Для благоприятного режима все должно быть наоборот - мощность на маховик должна подаваться плавно нарастая от 0 до мах., а ваш вариант чем-то напоминает попытку плавно затормозить об столб... или точнее, поскольку речь идет о наращивании скорости, разогнать грузовик пинком.

В рабочем состоянии маховик всегда вращается.
Накопление и отдача энергии происходит в сравнительно узком диапазоне скоростей. Для отбора 75% энергии, запасённой в маховике, необходимо уменьшить скорость его вращения, всего вдвое.
Это как в батарейках, их же никто не разряжает до нуля вольт. (ну кроме меня  )
Если же маховик, используется не с электрическим мотором/генератором, и требуется мягкий старт/торможение, то всем известный человек, придумал решение с перемещением масс, от края маховика к центру и наоборот.

[SMILE1]

В рабочем состоянии маховик всегда вращается.

Зашибись а ночью, когда транспорт не ходит, кто маховики на каждой остановке вращает??

[ElectricBus]

Перенесено. (из темы "Крупногабаритный транспорт")

Николай, а если ДПТ поставить на прием рекуперированной энергии поезда метро, то какую мощность нужно предусмотреть? Известно, что на одном вагоне стоит 4 мотора ДПТ по 114 кВт каждый. Всего 8 вагонов. Итого получается на 1поезд метро номинальная мощность электромашин примерно 3,6 МВт. Эти моторы при торможении работают на рекуперацию как генераторы. Какую мощность нужно предусматривать у мотора маховика, чтобы собрать энергию торможения этого поезда с примерно 60 км/час до полной остановки? Может ли таким двигателем быть ДПТ?

proton, "поглотить" всю мощность рекуперируемой энергии скорее всего невозможно, так как существуют различного вида потери и препятствия к этому (кстати, гда-то здесь, на форуме, уже обсуждался вопрос рекуперации применительно к электромобилю).
Если маховичный рекуператор будет стационарный (а уж тем более с АИ), то вероятно рациональнее размещать его с "сетевой стороны", то есть, создавая некую "пиковую питающую миниэлектростанцию" (так, как это принято в некоторых зарубежных энергосетях, где, кстати, уже применяются инерционные накопители энергии)
ЭДПТ вполне может быть разгонным двигателем для маховика (если это специально расчитанная/изготовленная электрическая машина), хотя, для таких целей больше подошел бы бесколлекторный ЭД.

[SolarRay]

В рабочем состоянии маховик всегда вращается.

Зашибись а ночью, когда транспорт не ходит, кто маховики на каждой остановке вращает??

А ночью, кто в вашей батарейки электроны поддерживает? 
Даже без вакуума (некоторое разряжение, всё-же желательно) и магнитных подвесов, нормально сделанный маховик, будет  долго вращаться. Не годы конечно, но пару дней, без значительной потери скорости, вполне достижимы.

Если маховичный рекуператор будет стационарный (а уж тем более с АИ), то вероятно рациональнее размещать его с "сетевой стороны", то есть, создавая некую "пиковую питающую миниэлектростанцию" (так, как это принято в некоторых зарубежных энергосетях, где, кстати, уже применяются инерционные накопители энергии)

Наверное, этот вариант лучше, а то, если не сопрут, то просто разломают.

[SMILE1]

Давайте попробуем прикинуть до какой скорости надо раскрутить маховик чтоб в нем было 2МДж.

Как известно, энергия, запасенная в маховике, равна: E = J·ω² / 2
Для маховика, указанной формы, момент инерции равен: J = m·(R²-r²) / 2

формулы отсюда:  http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%83%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%85%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D0%BA
Я посчитаю кольцо (что попроще  ) R=2м, r=1м, h=0,5м.
Объем получается:
V=Пи*R^2*h-Пи*r^2*h=Пи*h*(R^2-r^2)=3.14*0.5*(4-1)=4,71куб.м.
Масса соответственно (если сталь):
m=p*V=7800*4.71=36,7т.
Момент инерции:
J=36700*(4-1)/2=55000 (неведомых чебурашек)
и угловая скорость соответственно:
w=корень из(2*E/J)=корень(4000000/55000)~8.5 (видимо об/сек)
Таким образом скорость на ободе будет =2*Пи*R*w=106м/с=360км/ч.

В принципе ничего (кроме веса) пугающего нет, но при 360км/ч конечно можно предполагать приличные потери на трение об воздух. А вакуумировать такие объемы, да еще на остановке где каждый второй хочет посмотреть что будет если засунуть пальчик... защиту от дурака придется ставить недетскую.

Но давайте поглядим что говорит нам вика за ионисторы:

Плотность энергии ионисторов пока еще в несколько раз меньше возможностей аккумуляторов. Например, плотность энергии ионистора BCAP3000 3000Ф x 2.7В массой 0.51 кг составляет 21.4 кДж/кг. Это в 7.6 раз меньше плотности энергии свинцовых электролитических аккумуляторов, в 25 раз меньше литий-полимерных аккумуляторов, но в десятки раз больше плотности энергии электролитического конденсатора.

Взято здесь: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80
Получается чтоб сохранить 2МДж их нужно около 100кг (против 30т. маховика) и преобразовывать в механику и обратно не надо.

Попинайте, если где ошибся

[nikvic]

Получается чтоб сохранить 2МДж их нужно около 100кг (против 30т. маховика) и преобразовывать в механику и обратно не надо.

Попинайте, если где ошибся

Удельная энергоёмкость 2МДж/100кг=2*Е4 Дж/кг.
Для маховика-обода  со скоростью 100м/с 0.5*2*Е4 Дж/кг. Стал быть, около 400кг.
=========
Есть простенькая формула для энергоёмкости таких маховиков, """половина от прочности материала делить на его плотность".
Для стали 150кГс/мм2 будет примерно 100000Дж/кг

[SMILE1]

nikvic

Хз, я может и не по самым простеньким формулам посчитал, но ошибки на два порядка пока не вижу...
Вы уверены что кГс/мм правильно в СИ перевели??

[nikvic]

nikvic

Хз, я может и не по самым простеньким формулам посчитал, но ошибки на два порядка пока не вижу...
Вы уверены что кГс/мм правильно в СИ перевели??

150*10*10^6.