ஃப்ளைவீல் (இயக்க) ஆற்றல் சேமிப்பு சாதனங்கள் எவ்வாறு ஒழுங்கமைக்கப்பட்டு வேலை செய்கின்றன

FES என்பது ஃப்ளைவீல் ஆற்றல் சேமிப்பிற்கான சுருக்கம், அதாவது ஃப்ளைவீலைப் பயன்படுத்தி ஆற்றல் சேமிப்பு. இதன் பொருள், ஒரு பாரிய சக்கரம் அதிவேகமாகச் சுழலும் போது இயந்திர ஆற்றல் திரட்டப்பட்டு இயக்க வடிவில் சேமிக்கப்படுகிறது.

இவ்வாறு திரட்டப்பட்ட இயந்திர ஆற்றல் பின்னர் மின்சாரமாக மாற்றப்படலாம், இதற்காக ஃப்ளைவீல் அமைப்பு மோட்டார் மற்றும் ஜெனரேட்டர் முறைகளில் செயல்படும் திறன் கொண்ட மீளக்கூடிய மின்சார இயந்திரத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

ஆற்றலைச் சேமிக்க வேண்டியிருக்கும் போது, ​​மின்சார இயந்திரம் ஒரு மோட்டாராகச் செயல்பட்டு, ஃப்ளைவீலை தேவையான கோணத் திசைவேகத்திற்குச் சுழற்றுகிறது, அதே நேரத்தில் வெளிப்புற மூலத்திலிருந்து மின் ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகிறது. சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றலை சுமைக்கு மாற்ற வேண்டியிருக்கும் போது, ​​மின்சார இயந்திரம் ஜெனரேட்டர் பயன்முறையில் செல்கிறது மற்றும் ஃப்ளைவீல் குறைவதால் இயந்திர ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது.

ஃப்ளைவீல்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட மிகவும் மேம்பட்ட ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் பாரம்பரிய ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளுடன் போட்டியிடலாம்.

சுழலும் உடல் அதிக வலிமை கொண்ட கிராபெனின் ரிப்பனால் செய்யப்பட்ட சூப்பர் ஃப்ளைவீல்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட இயக்கவியல் பேட்டரி நிறுவல்கள் குறிப்பாக இந்த விஷயத்தில் நம்பிக்கைக்குரியதாகக் கருதப்படுகிறது. இத்தகைய சேமிப்பக சாதனங்கள் 1 கிலோகிராம் எடைக்கு 1200 W * h (4.4 MJ!) ஆற்றலைச் சேமிக்க முடியும்.

சூப்பர் ஃப்ளைவீல்கள் துறையில் சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள் டெவலப்பர்கள் குறைந்த ஆபத்தான பெல்ட் அமைப்புகளுக்கு ஆதரவாக மோனோலிதிக் டிரைவ்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான யோசனையை கைவிட ஏற்கனவே அனுமதித்துள்ளன.

உண்மை என்னவென்றால், அவசர முறிவு ஏற்பட்டால் மோனோலிதிக் அமைப்புகள் ஆபத்தானவை மற்றும் குறைந்த ஆற்றலைக் குவிக்கும். உடைக்கும் போது, ​​டேப் பெரிய துண்டுகளாக சிதறாது, ஆனால் ஓரளவு மட்டுமே உடைகிறது; இந்த வழக்கில், பெல்ட்டின் தனி பாகங்கள் வீட்டுவசதியின் உள் மேற்பரப்பில் தேய்ப்பதன் மூலம் ஃப்ளைவீலை நிறுத்தி அதன் மேலும் அழிவைத் தடுக்கின்றன.

முறுக்கு நாடா அல்லது குறுக்கீடு குறுக்கீடு ஃபைபர் மூலம் தயாரிக்கப்பட்ட சூப்பர் ஃப்ளைவீல்களின் அதிக குறிப்பிட்ட ஆற்றல் தீவிரம் பல பங்களிக்கும் காரணிகளால் அடையப்படுகிறது.

முதலில், ஃப்ளைவீல் ஒரு வெற்றிடத்தில் இயங்குகிறது, இது காற்றுடன் ஒப்பிடும்போது உராய்வுகளை பெரிதும் குறைக்கிறது. இதற்காக, வீட்டுவசதி உள்ள வெற்றிடத்தை ஒரு வெற்றிட உருவாக்கம் மற்றும் பராமரிப்பு அமைப்பு மூலம் தொடர்ந்து பராமரிக்க வேண்டும்.

இரண்டாவதாக, கணினி தானாகவே சுழலும் உடலை சமநிலைப்படுத்த முடியும். அதிர்வுகள் மற்றும் கைரோஸ்கோபிக் அதிர்வுகளை குறைக்க சிறப்பு தொழில்நுட்ப நடவடிக்கைகள் எடுக்கப்படுகின்றன. சுருக்கமாக, ஃப்ளைவீல் அமைப்புகள் வடிவமைப்புக் கண்ணோட்டத்தில் மிகவும் கோருகின்றன, எனவே அவற்றின் வளர்ச்சி ஒரு சிக்கலான பொறியியல் செயல்முறையாகும்.

அவை தாங்கு உருளைகளாக மிகவும் பொருத்தமானதாகத் தெரிகிறது காந்த (சூப்பர் கண்டக்டிங் உட்பட) இடைநீக்கங்கள்… இருப்பினும், பொறியாளர்கள் குறைந்த வெப்பநிலை சூப்பர் கண்டக்டர்களை இடைநீக்கங்களில் கைவிட வேண்டியிருந்தது, ஏனெனில் அவர்களுக்கு அதிக ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. பீங்கான் உடல்கள் கொண்ட கலப்பின உருட்டல் தாங்கு உருளைகள் நடுத்தர சுழற்சி வேகத்திற்கு மிகவும் சிறந்தது. அதிவேக ஃப்ளைவீல்களைப் பொறுத்தவரை, சஸ்பென்ஷன்களில் அதிக வெப்பநிலை சூப்பர் கண்டக்டர்களைப் பயன்படுத்துவது பொருளாதார ரீதியாக ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடியது மற்றும் மிகவும் சிக்கனமானது என்று கண்டறியப்பட்டுள்ளது.

FES சேமிப்பக அமைப்புகளின் முக்கிய நன்மைகளில் ஒன்று, அவற்றின் அதிக குறிப்பிட்ட ஆற்றல் தீவிரத்திற்குப் பிறகு, அவற்றின் ஒப்பீட்டளவில் நீண்ட சேவை வாழ்க்கை, இது 25 ஆண்டுகளை எட்டும். மூலம், கிராபெனின் கீற்றுகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஃப்ளைவீல் அமைப்புகளின் செயல்திறன் 95% ஐ அடைகிறது. கூடுதலாக, சார்ஜிங் வேகத்தைக் குறிப்பிடுவது மதிப்பு. இது, நிச்சயமாக, மின் நிறுவலின் அளவுருக்கள் சார்ந்துள்ளது.

எடுத்துக்காட்டாக, சுரங்கப்பாதை ஃப்ளைவீலில் உள்ள ஆற்றல் மீட்டெடுப்பான், ரயில் முடுக்கம் மற்றும் வேகம் குறைதல் ஆகியவற்றின் போது செயல்படும் மற்றும் 15 வினாடிகளில் வெளியேற்றப்படும். ஃப்ளைவீல் சேமிப்பக அமைப்பிலிருந்து அதிக செயல்திறனை அடைவதற்கு, பெயரளவு கட்டணம் மற்றும் வெளியேற்ற நேரம் ஒரு மணி நேரத்திற்கு மிகாமல் இருக்க வேண்டும் என்று நம்பப்படுகிறது.

FES அமைப்புகளின் பொருந்தக்கூடிய தன்மை மிகவும் விரிவானது. அவை பல்வேறு தூக்கும் சாதனங்களில் வெற்றிகரமாகப் பயன்படுத்தப்படலாம், ஏற்றுதல் மற்றும் இறக்குதல் ஆகியவற்றின் போது 90% வரை ஆற்றல் சேமிப்புகளை வழங்குகிறது. இந்த அமைப்புகள் மின்சார போக்குவரத்து பேட்டரிகளை விரைவாக சார்ஜ் செய்வதற்கும், மின் கட்டங்களில் அதிர்வெண் மற்றும் சக்தியை நிலைப்படுத்துவதற்கும், தடையில்லா ஆற்றல் மூலங்கள், கலப்பின வாகனங்கள் போன்றவற்றுக்கும் திறம்பட பயன்படுத்தப்படலாம்.

இவை அனைத்தையும் கொண்டு, ஃப்ளைவீல் சேமிப்பு அமைப்புகள் குறிப்பிடத்தக்க அம்சங்களைக் கொண்டுள்ளன.எனவே, அதிக அடர்த்தி கொண்ட பொருள் பயன்படுத்தப்பட்டால், பெயரளவு சுழற்சி வேகம் குறைவதால் சேமிப்பக சாதனத்தின் குறிப்பிட்ட மின் நுகர்வு குறைகிறது.

குறைந்த அடர்த்தி கொண்ட பொருள் பயன்படுத்தப்பட்டால், வேகத்தின் அதிகரிப்பு காரணமாக மின் நுகர்வு அதிகரிக்கிறது, ஆனால் இது வெற்றிடத்திற்கான தேவைகளை அதிகரிக்கிறது, அத்துடன் ஆதரவுகள் மற்றும் முத்திரைகள், மற்றும் மின் மாற்றி மிகவும் சிக்கலானதாகிறது.

சூப்பர் ஃப்ளைவீல்களுக்கான சிறந்த பொருட்கள் அதிக வலிமை கொண்ட எஃகு பெல்ட்கள் மற்றும் கெவ்லர் மற்றும் கார்பன் ஃபைபர் போன்ற நார்ச்சத்து பொருட்கள் ஆகும். மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய பொருள், மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, வலிமை மற்றும் அடர்த்தியின் ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய அளவுருக்கள் காரணமாக மட்டுமல்லாமல், முக்கியமாக உடைப்பதில் அதன் பாதுகாப்பின் காரணமாகவும் கிராபெனின் டேப்பாக உள்ளது.

உடைவதற்கான சாத்தியக்கூறுகள் அதிவேக ஃப்ளைவீல் அமைப்புகளுக்கு ஒரு பெரிய தடையாக உள்ளது. அடுக்குகளில் உருட்டப்பட்டு ஒட்டப்பட்ட கலவைப் பொருட்கள் விரைவாக சிதைந்து, முதலில் சிறிய விட்டம் கொண்ட இழைகளாக மாறி, உடனடியாக ஒன்றோடொன்று சிக்கிக் கொள்ளும் மற்றும் வேகத்தை குறைக்கும், பின்னர் ஒரு ஒளிரும் தூளாக மாறும். மேலோட்டத்திற்கு சேதம் ஏற்படாமல் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சிதைவு (விபத்து ஏற்பட்டால்) பொறியாளர்களின் முக்கிய பணிகளில் ஒன்றாகும்.

ஃப்ளைவீல் உடைந்தால் ஆற்றலை உறிஞ்சும் ஒரு இணைக்கப்பட்ட திரவம் அல்லது ஜெல் போன்ற உள் உறை லைனிங் மூலம் சிதைவு ஆற்றலின் வெளியீட்டைத் தணிக்க முடியும்.

குண்டுவெடிப்பிலிருந்து பாதுகாப்பதற்கான ஒரு வழி, விபத்து ஏற்பட்டால் புல்லட் வேகத்தில் பறக்கும் குப்பைகளைத் தடுக்க ஃப்ளைவீலை நிலத்தடியில் வைப்பது. இருப்பினும், துண்டுகளின் விமானம் தரையில் இருந்து மேல்நோக்கி நிகழும்போது, ​​​​ஹல் மட்டுமல்ல, அருகிலுள்ள கட்டிடங்களும் அழிக்கப்படும் போது வழக்குகள் உள்ளன.

இறுதியாக, செயல்முறையின் இயற்பியலைப் பார்ப்போம்.சுழலும் உடலின் இயக்க ஆற்றல் சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது:

நான் ஒரு சுழலும் உடலின் மந்தநிலையின் தருணம்

கோண வேகத்தை பின்வருமாறு குறிப்பிடலாம்:

எடுத்துக்காட்டாக, தொடர்ச்சியான சிலிண்டருக்கு, மந்தநிலையின் தருணம்:

பின்னர் அதிர்வெண் f மூலம் திட உருளைக்கான இயக்க ஆற்றல் சமம்:

இதில் f என்பது அதிர்வெண் (வினாடிக்கு சுழற்சிகளில்), r என்பது மீட்டரில் ஆரம், m என்பது கிலோகிராமில் நிறை.

புரிந்து கொள்ள ஒரு தோராயமான உதாரணத்தை எடுத்துக் கொள்வோம். 3 கிலோவாட் கொதிகலன் தண்ணீரை 200 வினாடிகளில் கொதிக்க வைக்கிறது. 10 கிலோ நிறை மற்றும் 0.5 மீ ஆரம் கொண்ட ஒரு தொடர்ச்சியான உருளை ஃப்ளைவீல் எந்த வேகத்தில் சுழல வேண்டும், இதனால் அதை நிறுத்தும் செயல்பாட்டின் போது தண்ணீரை கொதிக்க வைக்க போதுமான ஆற்றல் இருக்கும்? எங்கள் ஜெனரேட்டர்-கன்வெர்ட்டரின் செயல்திறன் (எந்த வேகத்திலும் இயங்கக்கூடியது) 60% ஆக இருக்கட்டும்.

பதில். கெட்டியை வேகவைக்க தேவையான மொத்த ஆற்றலின் அளவு 200 * 3000 = 600,000 ஜே. செயல்திறனை கணக்கில் எடுத்துக் கொண்டால், 600,000 / 0.6 = 1,000,000 ஜே. மேலே உள்ள சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தினால், ஒரு வினாடிக்கு 201.3 புரட்சிகளின் மதிப்பைப் பெறுகிறோம்.

மேலும் பார்க்க:மின் துறைக்கான இயக்க ஆற்றல் சேமிப்பு சாதனங்கள்

ஆற்றலைச் சேமிப்பதற்கான மற்றொரு நவீன வழி: சூப்பர் கண்டக்டிங் மேக்னடிக் எனர்ஜி ஸ்டோரேஜ் சிஸ்டம்ஸ் (SMES)