Супермаховик.

[shuravi]

Логично.
Только надо озвучить порядок оборотов человеку... что бы стал понятен масштаб катастрофы.
Скажем... какие обороты нужны чтоб запасти 1000Вт (около 100км пробега для вело) в 1кг маховика??

Сильные желания надрывают сердце :-)Начнём с малого.

[shuravi]

[user]SMILE1[/user], Для предложенного им 25 сантиметрового 670000 об/мин.
Но даже если получить 70 Вт*ч/кг маховика (как у свинца) то это уже супер, но для этого нужно все равно около 200000 об/мин.

Нам супер и нужон...я бы предложил посчитать с другой стороны-сколько даст 1кг при скорости недоходящей до разрыва кевлара.

[shuravi]

Если при "свободном"подвесе(в испытательной аварии) не взорвётся бомбой-имеет смысл делать даже для транспорта.Почём магнитные подшипники?Для начала устроить аварию железному блину.

[agat50]

Логично.
Только надо озвучить порядок оборотов человеку... что бы стал понятен масштаб катастрофы.
Скажем... какие обороты нужны чтоб запасти 1000Вт (около 100км пробега для вело) в 1кг маховика??

Там не обороты главное. http://en.wikipedia.org/wiki/Flywheel_energy_storage См. Energy density раздел. Вкратце я когда-то считал, для базальтового волокна получается 250втч/кг, цена там весьма доступна, правда нужно именно конструкционное волокно. Для стекловолокна поменьше. Сами поупражняйтесь.

На транспорте сложно ибо балансировка и движение постоянное. На кикстартере делали свободно лежащее волокно для самобалансировки: http://www.kickstarter.com/projects/1340066560/velkess-energy-storage

[SMILE1]

Для предложенного им 25 сантиметрового 670000 об/мин.

Если это диаметр, то скорость края обода получается 0,25*3,14*670000 ~ 8,7км/с
Выше первой космической.
С помощью такого устройства можно по дороге на работу пришельцев окопавшихся на Луне обстреливать ))))

[anatoli_nik]

Я здесь маленько ошибся, забыл поделить на 2, нужно 300 с хвостиком тыс об/мин . Так что пришельци останутся жить .
[user]agat50[/user], то уже приведенная формула из прочности материала на разрыв, веса и центробежной силы.

[SMILE1]

Эх, жаль... теперь придется 2-х килограммовый выстругивать. 
и пантронташ с сушеным горохом придется отдельно носить, чтоб не употеть)))

[proton]

Кхе-кхе... Тьфу, ты, господи...
Вот тута вопрос про самое главное человек поднял... Мудрёно шибко.

Там не обороты главное. http://en.wikipedia.org/wiki/Flywheel_energy_storage См. Energy density раздел. Вкратце я когда-то считал, для базальтового волокна получается 250втч/кг, цена там весьма доступна, правда нужно именно конструкционное волокно. Для стекловолокна поменьше. Сами поупражняйтесь.
http://www.kickstarter.com/projects/1340066560/velkess-energy-storage

Что главное? Правильно - хвост! Я имею в виду - не маховик, и не материал маховика, и не подвеску, и не подшипники. Всё это - 19 век.
Где тот, кто даст в эту штуку подходящую электромашину? Желательно одну, чтобы хорошо выполняла функции и мотора, и генератора.
Кто-нить знает такую машинку?
А вы говорите - не обороты главное...

[agat50]

100кг кольцо с радиусом в метр = 60квтч на 20к оборотов\минута (не уверен что волокна это выдержат, просто для примера достаточности для частного дома). Любой электродвигатель спокойно выдаст эти обороты. Про применение в формате 30см коробки на велосипеде я уже говорил - нет смысла в этом, точнее есть но не для запаса энергии.

Про генерацию - bldc с нормальным контроллером поставить - лучше всё-равно ничего не придумать, работает в двух режимах. Если всё будет в вакууме - ещё водяное охлаждение протянуть. Не вижу никаких проблем с электроприводом если честно, кпп мб добавить не помешало бы но это косметические вещи.

[proton]

20к оборотов\минута ... Любой электродвигатель спокойно выдаст эти обороты. 

Назовите пожалуйста из отечественных, какой электродвигатель (асинхронник, ДПТ, синхронный или др.) Вы имеете в виду и советуете. Какую мощность электромашины в этом примере вы имеете в виду?

Про генерацию - bldc с нормальным контроллером поставить - лучше всё-равно ничего не придумать, работает в двух режимах. Не вижу никаких проблем с электроприводом если честно...

А что такое "bldc с нормальным контроллером"? Назовите, пожалуйста, пример или дайте ссылку на такой "bldc" на мощность, которую укажите в ответе на вопрос выше.

[agat50]

20к оборотов\минута ... Любой электродвигатель спокойно выдаст эти обороты. 

Назовите пожалуйста из отечественных, какой электродвигатель (асинхронник, ДПТ, синхронный или др.) Вы имеете в виду и советуете. Какую мощность электромашины в этом примере вы имеете в виду?

Про генерацию - bldc с нормальным контроллером поставить - лучше всё-равно ничего не придумать, работает в двух режимах. Не вижу никаких проблем с электроприводом если честно...

А что такое "bldc с нормальным контроллером"? Назовите, пожалуйста, пример или дайте ссылку на такой "bldc" на мощность, которую укажите в ответе на вопрос выше.

В общем любой мощный промышленный асинхронник (с 16к20 и т.п.,  например) + частотник(не уверен что есть с рекуперацией, мб придётся паять), редукция оборотов. Без редукции - есть на 400гц, "ПО-4500 выходной мощностью 4,5 кВА, напряжением 115 В, частотой 400 Гц[3]."(http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80-%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C), в авиации этих движков море, не на большие можности возможно, но это всё есть. http://www.ukrskb.com.ua/products/engines_overspeed.php вот ещё, до 18.5квт. Будут проблемы с запуском таких масс, но это проблемы решаемые имхо.

Как пример готового - движок с теслы, мощность достаточная\контроллер есть с рекуперацией, выход на батарею. Не уверен что там именно Bldc, вроде говорят асинхронник, всё-равно какое-то управление есть. Ну и вообще любые моторы на электрокары типа http://www.goldenmotor.com/goldshop/product/174.html их контроллеры. 10квт вполне хватит на дом.
Вы хотите об этом поговорить?

[proton]

В общем любой мощный промышленный асинхронник (с 16к20 и т.п.,  например) + частотник(не уверен что есть с рекуперацией, мб придётся паять), редукция оборотов. Без редукции - есть на 400гц, "ПО-4500 выходной мощностью 4,5 кВА, напряжением 115 В, частотой 400 Гц[3]."(http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80-%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C), в авиации этих движков море, не на большие можности возможно, но это всё есть.

Спасибо за ссылки.
Но по ссылке на Википедию указаны двухмашинные преобразователи. Это не одна машина, а две. Можно и такую схему сгородить. При этом понадобится рекуператор на вторую машину. Не стоит забывать, что при отдаче энергии скорость маховика снижается существенно.
Применение редукторов для повышения оборотов - нецелесообразно (снижение КПД).

http://www.ukrskb.com.ua/products/engines_overspeed.php вот ещё, до 18.5квт. Будут проблемы с запуском таких масс, но это проблемы решаемые имхо.

Асинхронник в качестве функции разгонного двигателя маховика очень даже подойдёт. Им можно управлять (в разных применениях) как с помощью УПП, так и инвертором. Но имеется у маховичного агрегата и вторая часть его цикла - рекуперация. Есть, конечно, режим, когда после раскрутки маховика включение короткозамкнутого АД в режим генерации идёт практически сразу. Тогда остаточная намагниченность ротора сохраняется и проблем с возбуждением при генерации, можно условно сказать, что нет. Но энергия может храниться достаточно долго, как тогда будет сохраняться остаточная намагниченность ротора? Войдёт ли в режим генерации АД или нет - вот в чём здесь вопрос.
Указанные высокооборотные машины (там у них скорости в диапазоне 3000-8000 об/мин) питаются при частоте 400 Гц, т.е. для них нужен соответствующий преобразователь. Может это и не проблема технически, зато по стоимости проигрыш. Но он и при рекуперации будет только на снятие постоянного напряжения со вставки ПТ работать. Для снятия трёх фаз 380 В нужен рекуператор. А куда в доме или промышленности ПТ применишь?
Про "запуск таких масс" не понял, какие могут быть проблемы.

Как пример готового - движок с теслы, мощность достаточная\контроллер есть с рекуперацией, выход на батарею. Не уверен что там именно Bldc, вроде говорят асинхронник, всё-равно какое-то управление есть. Ну и вообще любые моторы на электрокары типа http://www.goldenmotor.com/goldshop/product/174.html их контроллеры. 10квт вполне хватит на дом.

У движка с Теслы - какие обороты? Может он малооборотный? Я не знаю.
С электрокаров - точно малооборотные, не подойдут, смотрел.
А по ссылке - ресурс у этих китайских движков указан всего 10 000 часов, т.е. чуть больше года. Реально, думаю, ещё меньше.

[agat50]

Но по ссылке на Википедию указаны двухмашинные преобразователи.

Да, извиняюсь, чуть не по теме.

Применение редукторов для повышения оборотов - нецелесообразно (снижение КПД).

Две обычные шестерни с нормальным классом точности на эрозионном - достаточно дёшево и кпд хороший, в оборотистых движках на потери в подшипниках скорее всего столько же уйдёт.

Указанные высокооборотные машины (там у них скорости в диапазоне 3000-8000 об/мин)

Что-то не нашёл там оборотов и количество полюсов, думал 24000\минуту. В любом случае думаю есть на эти мощности.

Может это и не проблема технически, зато по стоимости проигрыш.

Силовая электроника нынче мега дёшева.

Про "запуск таких масс" не понял, какие могут быть проблемы.

Медленно раскручиваться будет, железо будет успевать насыщаться => кпд очень низкий на малых оборотах.

У движка с Теслы - какие обороты? Может он малооборотный? Я не знаю.
С электрокаров - точно малооборотные, не подойдут, смотрел.
А по ссылке - ресурс у этих китайских движков указан всего 10 000 часов, т.е. чуть больше года. Реально, думаю, ещё меньше.

Редуктор, кпп многоступенчатая возможно для поддерживания оптимальных режимов, ещё и сцепление возможно, чтобы не постоянно движок крутился - можно часть энергии держать в липолях. Ресурс - подшипники заменить раз в год, что там ещё ломается?

Про контроллеры не понял - ну любой двигатель может работать в режиму генерации, контроллеров специальных наверное нет пока, ну дык нет и задач, будет разница тарифов побольше - появится смысл, в Германии летом днём много почти бесплатного электричества и тарифы 5р\квтч, возможно в сумме с "бесплатным" Ups какие-нибудь предприятия типа дата центров могли бы использовать. Лучше акков в ресурсе - маховик фактически вечен с движком, только подшипники менять, эксплуатация дешевле должна быть вроде.

[proton]

Две обычные шестерни с нормальным классом точности на эрозионном - достаточно дёшево и кпд хороший, в оборотистых движках на потери в подшипниках скорее всего столько же уйдёт.

Вот уже и получается, что с каждым новым субрешением потери в агрегате наращиваются:  в подшипниках+воздушное+редуктор (мультипликатор). К этому в качестве отрицательного момента применения мультипликатора нужно добавить уменьшение момента, что в некоторых случаях просто недопустимо.

Что-то не нашёл там оборотов и количество полюсов, думал 24000\минуту.

Там есть каталог в PDF, где указано. Но и этих скоростей достаточно. На высокооборотных возникают свои проблемы, полностью сводящие преимущества маховика на нет.

Силовая электроника нынче мега дёшева.

Вы видели цены на нормальный инвертор на мощности от 20-30 кВт и выше? Ваш тезис неверный.

Лучше акков в ресурсе - маховик фактически вечен с движком, только подшипники менять, эксплуатация дешевле должна быть вроде.

Это правильно подмечено.
Но я в своём вопросе ставил тему подбора типа электромашины, наиболее подходящей для выполнения функций и мотора, и генератора. Т.е., чтобы могла эффективно и разгонять маховик, и снимать энергию. С оптимальным минимумом по электрической схеме подключения к сети.

[agat50]

Вот уже и получается, что с каждым новым субрешением потери в агрегате наращиваются:  в подшипниках+воздушное+редуктор (мультипликатор).

Воздушных потерь нет, вакуумный насос нужно ставить, подшипники - надо считать, вряд ли больше пары процентов в час, с активными магнитными ещё меньше, можно радиус увеличивать если так важны потери в подшипниках.  Редуктор - работает не постоянно, кпд прямозубых шестерёнок "96-98 процентов", несущественно.

Вы видели цены на нормальный инвертор на мощности от 20-30 кВт и выше? Ваш тезис неверный.

Во-первых, почему сразу 30квт? Мне 15 за глаза хватило бы. Во-вторых, объяснятесь точней - что вы понимаете под "инвертором"? Ну вот для примера частотники http://частотники.рф/cenaelm.html , 30квт есть за 50к+-, я считаю это дёшево. Движок http://www.a-a-a.ru/01.html приблизительно столько же. В стационарных условиях напряжение можно поднять, igbt модули на 1200в\100а стоят 100$, это уже 120квт фазной мощности.

Учитывая российское ценообразование, в Китае это ещё /2 можно достать. По сравнению с самим маховиком\кпп\кожухом для вакуума и доставкой\монтажом всего этого деньги на привод минимальны.

Но я в своём вопросе ставил тему подбора типа электромашины, наиболее подходящей для выполнения функций и мотора, и генератора. Т.е., чтобы могла эффективно и разгонять маховик, и снимать энергию. С оптимальным минимумом по электрической схеме подключения к сети.

Уже ответил. Если ответ не удовлетворяет - увы, больше ничем помочь не смогу. Если в метро проблему рекуперации как-то решают с их 5000квт\вагон, возможно на этом не стоит заострять внимание?

P.S. Имхо, проблема не в технической реализации - всё уже доступно, за 500к можно прототип думаю собрать(что в общем уже будет меньше стоимости лития), оптом ещё дешевле, но пока это не нужно - нет дешёвой (например солнечной летом) энергии. Где нет сети - пока проще поставить дизель.

[12uu21]

Интереснейшая тема – 23 страницы прочитал на одном дыхании.... Правда, в детстве имел книжку Гулиа, так уж фундамент был подготовлен – завидовал ему, ходит парень по свалкам и делает из мусора маховики, мечтает о капсулах и космических скоростях, или .... машинках на резиновом приводе, какая разница для ребенка, он казался мне небожителем просто!
А тут в теме напомнили об использовании самого гироскопа, для устойчивости автомобиля в вертикальном положении и сколько древние люди уже сделали реально сами – в общем, ЗАВИСТЬ! 

Ну, помечтаю на тему, "если бы маховик стал делать я", то вариант такой:
1.Важно сделать прототип, посмотреть как он работает, проиграться с ним. В общем, не идеал с первого раза, а посмотреть все технологии, которые нужны... Значит с вакуумом модель....
2.Раз с вакуумом, то американцы не дураки, строят свои штуку в трубе.... Ладно, пусть корпусом будет труба и фланцы глухие с двух концов – делать такой корпус не сложно! Уж точно легче любого другого.
3.А раз корпус – труба, значит, маховик – полый цилиндр. Что бы проверить технологию навивки, пусть будет на большую катушку навит материал с удельной плотностью 900 кг/м3 или около того – ну, всё равно какое волокно с клеем, что под руку попадет на свалке.
4.Теперь движек – как его выбрать? Ну, в голову сразу пришел такой, с которым я что-то делал. Весит 6 кг, маркирован как 48в 750 вт, с редуктором 4:1 и оборотами на выходном валу 500 об/мин....


5.Ага, этот редуктор я снимал и выкидывал, но ведь его легко перевернуть в обратную сторону – получится 8000 об/мин.... Да, я понимаю, никто тут редукторы не любит )) Зато, если удвоить напряжение, то моторчик будет крутиться до 16000 об/мин – а сделать ядерную бомбу, это вторая мечта из детства, так что ради одного этого стоило бы взяться за дело!
6.Ну вот, технологии выбраны и стали ясны размеры – длина мотора 260мм, а диаметр 150 мм. Значит, внутренний диаметр цилиндра моховика должен быть около 160мм, а высота цилиндра – 520 мм.
7.   Конструкция следующая – нижний фланец, на котором вертикально закреплен двигатель с перевернутым редуктором, затем на него надеваем маховик, у которого с противополножной стороны ось с парой мощных подшипников. Затем накрываем трубой-корпусом (внутренним диаметром от 180 мм), затем накрываем вторым верхним фланцем, в котором одновременно есть опоры под подшипники оси и кран для откачки воздуха.
8.Получается, наружный диаметр маховика зависит от того, какая труба найдется на свалке.... Ну, для расчета, примем, пусть труба будет внутренним диаметром 200мм, а внешний диаметр маховика – 190 мм.... Толщина трубы 8мм, толщина боковых фланцев-крышек – 20мм (это с запасом, там же на трубе ещё фланец для крепления крышек будет).
9.Итак, посчитаем параметры бомбы, которая  в итоге получилась:
Маховик D=0.19, d=0.16, толщина s=0.015. Вес маховика 0,445 кг (m=(R2-r2)*Pi*s*p) – ага, сразу стало понятно, что там же "катушка" для навивки должна быть из металла и просто сверху прикрыта слоем навитого материала. Ну, токарям только задание дай такую хрень с осью сделать – они там точно килограмм добавят...
Корпус - D=0.216, d=0.200, толщина s=0.008, вес = 1.34 кг, Боковые крышки получаются 1.17 кг.
Общий вес конструкции 0.445 + 1 (добавим на ось и катушку) + 2 (добавим на подшипники и всякую хрень) + 1.34 + 1.17 + 6.5 (движек) = 12.5 кг...
Энергия маховика E=m(Pi*f)2(R2-r2)
от 0.45(3.14*266)2(0.0952-0.082)=4867 Дж   
до 1.45(3.14*266)2(0.0952-0.082)=15682 Дж   - всё от токарей зависит, какую они катушку с осью сделать смогут....

В чем вижу главный плюс такой конструкции - масштабируемость. Получается, можно проверить все нужные технологии - вакуум, балансировку маховика (или самобалансировку на малых скоростях), подвес маховика, тепловыделение, подвод и съем энергии.
Проверить реакцию на падение - выстрелить из ружья в него метров со 100.... Провеить реакцию на разгермитизацию - раскрутить до 16000 и открыть кран, думаю, это и будет бомба....
Простота изготовления, у токоря что в одном экземпляре делать, что сразу в пяти экземплярах - цена не на копейку не изменится...

Главный минус - я вешу 120кг и просто клавиатурный мечтатель несущий корпус.... Труба центрирует обе крышки и оба конца маховика. На неё придется вся вибрация и кроме того, что бы потом этим маховиком крутить-вертеть, к этой же трубе надо приделать кронштейны крепления....

[Slider]

15682 дж это 4,3 ваттчаса. Это обычно одна банка элемента типа 18650.

[12uu21]

15682 дж это 4,3 ваттчаса. Это обычно одна банка элемента типа 18650.

Первая литиевая батарейка, которую ты своими руками сделал имела такие параметры?
Вау! Ну поздравляю, теперь буду завидовать ещё и тебе ))