RU88864U1 - CENTRIFUGAL STORAGE OF ENERGY ON THE BASIS OF ULTRACENTRIFUGA - Google Patents
CENTRIFUGAL STORAGE OF ENERGY ON THE BASIS OF ULTRACENTRIFUGA Download PDFInfo
- Publication number
- RU88864U1 RU88864U1 RU2009127010/22U RU2009127010U RU88864U1 RU 88864 U1 RU88864 U1 RU 88864U1 RU 2009127010/22 U RU2009127010/22 U RU 2009127010/22U RU 2009127010 U RU2009127010 U RU 2009127010U RU 88864 U1 RU88864 U1 RU 88864U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- energy storage
- energy
- centrifugal
- rotor
- storage device
- Prior art date
Links
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
1. Центробежный накопитель энергии, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой, установленный в нем цилиндрический маховик, верхнюю магнитную опору, нижнюю опору, электродвигатель, отличающийся тем, что маховик представляет собой полый тонкостенный ротор ультрацентрифуги, содержащий приводной диск в нижней части, ферромагнитную втулку в верхней части, который способен разгоняться с накоплением потребленной электрической энергии в форме кинетической энергии и способен тормозиться с преобразованием накопленной энергии в электрическую энергию. ! 2. Центробежный накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что конструкция ротора ультрацентрифуги модифицирована для увеличения КПД и плотности энергии, накапливаемой в роторе. ! 3. Центробежный накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что конструкция корпуса модифицирована для возможности эксплуатации в особых климатических условиях. ! 4. Агрегат накопителей энергии, содержащий несколько синхронно работающих центробежных накопителей энергии по п.1, смонтированных на одной раме. ! 5. Группа агрегатов накопителей энергии, содержащая несколько десятков синхронно работающих центробежных накопителей энергии по п.1, смонтированных на одной колонне.1. A centrifugal energy storage device comprising a vertical cylindrical body with a lid, a cylindrical flywheel installed therein, an upper magnetic support, a lower support, an electric motor, characterized in that the flywheel is a hollow thin-walled ultracentrifuge rotor containing a drive disk in the lower part, a ferromagnetic sleeve in the upper part, which is able to accelerate with the accumulation of consumed electric energy in the form of kinetic energy and is able to slow down with the conversion of stored energy into electrical energy. ! 2. The centrifugal energy storage device according to claim 1, characterized in that the design of the ultracentrifuge rotor is modified to increase the efficiency and energy density stored in the rotor. ! 3. The centrifugal energy storage device according to claim 1, characterized in that the housing design is modified for operation in special climatic conditions. ! 4. The energy storage unit containing several synchronously operating centrifugal energy storage devices according to claim 1, mounted on one frame. ! 5. A group of energy storage units containing several tens of synchronously operating centrifugal energy storage devices according to claim 1, mounted on one column.
Description
Полезная модель относится к энергетическому машиностроению, в частности к центробежным накопителям энергии, супермаховикам, энергосберегающим устройствам.The utility model relates to power engineering, in particular to centrifugal energy storage devices, super-flywheels, energy-saving devices.
Известно, что разветвленные энергетические системы в промышленно развитых странах непрерывно обеспечивают потребителей (промышленный сектор, коммунальный сектор) электроэнергией, вырабатываемой генерирующими мощностями (ТЭЦ, АЭС, ГЭС и др.). Потребление электрической энергии испытывает колебания в течение суток. Минимум приходится на ночное время с 3 до 5 часов, утром и днем энергопотребление монотонно увеличивается и достигает максимума в вечернее время с 17 по 21 час, затем монотонно убывает. Имеются и сезонные колебания энергопотребления. В теплое время года оно обычно уменьшается, а в холодное время года - увеличивается. Увеличение энергопотребления и пиковые загрузки снижают надежность электроснабжения потребителей, возникают риски аварий, идет перегрузка электрических сетей, колебания промышленной частоты тока, снижение резерва генерирующих мощностей (журнал «Эксперт», №47, 2008 г., стр.110).It is known that branched energy systems in industrialized countries continuously provide consumers (industrial sector, utilities sector) with electricity generated by generating capacities (TPPs, nuclear power plants, hydroelectric power stations, etc.). Electric energy consumption fluctuates during the day. The minimum falls at night from 3 to 5 hours, in the morning and afternoon, energy consumption monotonously increases and reaches a maximum in the evening from 17 to 21 hours, then it decreases monotonously. There are seasonal variations in energy consumption. In the warm season, it usually decreases, and in the cold season it increases. Increased energy consumption and peak loads reduce the reliability of power supply to consumers, there are risks of accidents, there is an overload of electric networks, fluctuations in the industrial frequency of the current, a decrease in the reserve of generating capacities (Expert magazine, No. 47, 2008, p. 110).
В ряде стран введен понижающий коэффициент от стоимости электроэнергии для электростанций, не участвующих в режиме общего первичного регулирования частоты сети. Потери до 5% от стоимости вырабатываемой электроэнергии очень существенны, если учесть, что электростанции борются за каждый процент повышения эффективности выработки электроэнергии. Для атомных электростанций имеются ограничения маневренных характеристик, связанные с требованиями сохранения целостности тепловыделяющих элементов, то есть АЭС не могут работать в режиме пиковых нагрузок. Проблему решает установка аккумуляторов энергии, которые выдают энергию при пиковых нагрузках и аккумулируют электроэнергию в другое время суток при спаде нагрузки, а также участвуют в режиме регулирования частоты в сети.A number of countries have introduced a decreasing coefficient on the cost of electricity for power plants not participating in the general primary regulation of the frequency of the network. Losses of up to 5% of the cost of generated electricity are very significant, given that power plants are fighting for every percentage increase in the efficiency of electricity generation. For nuclear power plants, there are limitations to maneuvering characteristics associated with the requirements for maintaining the integrity of fuel elements, that is, nuclear power plants cannot operate in peak loads. The problem is solved by the installation of energy accumulators, which give out energy at peak loads and accumulate electricity at other times of the day when the load drops, and also participate in the frequency control mode in the network.
В технике известны центробежные накопители энергии (аналоги полезной модели), предназначенные для аккумулирования энергии и частотного регулирования в сети потребителей (патент №BRPI 0413598 (А) опубл. 2006-10-17, патенты №СА 2614812 (А1) опубл. 2002-01-10, №AU 2001270238 (В2) опубл. 2006-08-24). Известные центробежные накопители энергии (аналоги полезной модели) имеют наибольшие значения КПД и плотности энергии среди всех известных устройств аккумулирования энергии. В таблице 1 приведены некоторые характеристики центробежных накопителей энергии (журнал «Атомная стратегия» №27, январь 2007 г.).Centrifugal energy storage devices (analogues of the utility model) are known in the art for energy storage and frequency regulation in a consumer network (patent No. BRPI 0413598 (A) publ. 2006-10-17, patents No.CA 2614812 (A1) publ. 2002-01 -10, No. AU 2001270238 (B2) publ. 2006-08-24). Known centrifugal energy storage devices (analogues of the utility model) have the highest values of efficiency and energy density among all known energy storage devices. Table 1 shows some characteristics of centrifugal energy storage devices (Atomic Strategy Magazine No. 27, January 2007).
Наиболее близким аналогом полезной модели является центробежный накопитель энергии - супермаховик. Из уровня техники известно устройство, представляющее собой герметичный стальной цилиндр, внутри которого на активных магнитных подшипниках подвешен кольцевой супермаховик. Он изготавливается из огромного числа слоев углеволоконного композита (патент №AU 2002326725 (B2) опубл. 2008-06-12), может раскручиваться до 22,5 тысяч оборотов в минуту или 375 об/с. Вес супермаховика составляет сотни килограммов, а вместе с корпусом и электроникой - более тонны. На стальном валу супермаховика, внутри герметичного стального цилиндра, установлен ротор высокоэффективной обратимой электрической машины - мотора-генератора, который и раскручивает маховик при приеме энергии и вырабатывает ток при подключении нагрузки. Супермаховики могут быть объединены в модули по несколько штук для увеличения аккумулируемой энергии (Интернет-сайт компании «Beacon Power»).The closest analogue of the utility model is a centrifugal energy storage device - a super-flywheel. The prior art device, which is a sealed steel cylinder, inside of which an active ring flywheel is suspended on active magnetic bearings. It is made of a huge number of layers of carbon fiber composite (patent No. AU 2002326725 (B2) publ. 2008-06-12), can spin up to 22.5 thousand revolutions per minute or 375 rpm. The weight of the super-flywheel is hundreds of kilograms, and together with the case and electronics - more than a ton. On the steel shaft of the super-flywheel, inside the sealed steel cylinder, a rotor of a highly efficient reversible electric machine is installed - the motor-generator, which spins the flywheel when receiving energy and generates current when the load is connected. Super-flywheels can be combined into modules of several pieces to increase the accumulated energy (Beacon Power website).
Максимальная кинетическая энергия аналогов полезной модели определяется произведением массы маховика на предельную скорость его вращения. Общим недостатком указанных выше центробежных накопителей энергии является относительно большая масса маховиков, вращающихся со сравнительно небольшой частотой. Вследствие большой массы супермаховика его предельная скорость вращения ограничена прочностными свойствами применяемых материалов. Кроме того, для поддержания стабильного положения вращающихся деталей супермаховика в сотни килограммов возрастают требования к надежности и долговечности активных магнитных подшипников, требуются специальные узлы, демпфирующие вибрацию супермаховика (патент №AU 2002324638 (A1) опубл. 2003-03-24). Еще одним недостатком прототипа полезной модели является относительно большая удельная кинетическая энергия, накапливаемая в одном устройстве. Внутри корпуса требуется предусматривать специальные защитные узлы, гасящие энергию супермаховика при его разрушении (патент №US 2006117904 (A1) опубл. 2006-06-08). Если происходит единичный отказ элемента или узла супермаховика, то энергоемкость устройства уменьшается сразу на 100%, что значительно снижает экономическую эффективность модулей, объединяющих несколько таких устройств.The maximum kinetic energy of the analogues of the utility model is determined by the product of the mass of the flywheel by the limiting speed of its rotation. A common disadvantage of the centrifugal energy storage devices mentioned above is the relatively large mass of flywheels rotating at a relatively low frequency. Due to the large mass of the super-flywheel, its ultimate rotation speed is limited by the strength properties of the materials used. In addition, in order to maintain a stable position of the rotating parts of the super-flywheel of hundreds of kilograms, the requirements for the reliability and durability of active magnetic bearings are increased, special nodes damping the vibration of the super-flywheel are required (patent No. AU 2002324638 (A1) publ. 2003-03-24). Another disadvantage of the prototype utility model is the relatively large specific kinetic energy accumulated in one device. Inside the case, it is required to provide special protective units that extinguish the energy of the super-flywheel during its destruction (patent No. US 2006117904 (A1) publ. 2006-06-08). If a single failure of an element or node of a super-flywheel occurs, then the energy consumption of the device decreases immediately by 100%, which significantly reduces the economic efficiency of the modules that combine several such devices.
Из уровня техники известна конструкция агрегата газовых ультрацентрифуг для разделения изотопов урана и других стабильных изотопов (патент РФ №2170800, 21.08.1992). Агрегат имеет раму из продольных и поперечных балок с установленными на ней с каждой стороны блоками по 10 ультрацентрифуг. Известны промышленные группы газовых ультрацентрифуг, выполненные из ряда колонн с консолями, на которых установлены и закреплены в несколько ярусов агрегаты газовых ультрацентрифуг (патенты РФ №2236896 С2, опубл. 2004.09.27, 2280495 С2, опубл. 2006.07.27). Прямое назначение этих прототипов полезной модели - разделение фракций газовых и изотопных смесей под действием градиента давления, создаваемого в роторах газовых ультрацентрифуг, вращающихся с постоянной скоростью вращения. Роторы установлены в прочных вакуумированных корпусах, выдерживающих разрушения роторов. Во внутренней полости роторов ультрацентрифуг имеются трубки для подачи исходной газовой смеси и отбора тяжелой и легкой газовых фракций. Каждая ультрацентрифуга оснащена защитными клапанами, предотвращающими попадание продуктов разрушения ротора в другие ультрацентрифуги. Благодаря небольшой массе (в несколько килограммов), роторы газовых ультрацентрифуг, изготовленных из высокопрочных материалов, при эксплуатации имеют частоту вращения более 10 об3/с, удельную плотность энергии порядка 0,1 кВт час/кг. Конструкция и технология их массового производства обеспечивают интенсивность отказов газовых ультрацентрифуг на уровне 0,1% в год, наработку на отказ более 30 лет. («Разработка и создание газоцентрифужного метода разделения изотопов в СССР (России)». - С.Петербург, ЛНПП «Облик», 2002, с.156-157, 174, 187). Электропривод ультрацентрифуг включает синхронно-гистерезисный электродвигатель торцевого типа, обеспечивающий вращение плоского приводного диска (свидетельство RU 16887 U1, 7H02K 19/08 опубл. 20.02.2001). При подаче на клеммы электродвигателя тока высокой частоты в течение нескольких часов обеспечивается асинхронный режим разгона и длительный синхронный режим работы при номинальной скорости вращения ротора. При выключении электропитания обеспечивается самоторможение ротора, при этом на обмотках электродвигателя наводится э.д.с., на клеммах электродвигателя возникает напряжение. В агрегатной компоновке клеммы электродвигателей подключены к общим шинопроводам, поэтому все роторы тормозятся с одинаковой скоростью. По инерции самоторможение роторов до полной остановки происходит за несколько десятков часов.The prior art construction of a gas ultracentrifuge assembly for the separation of uranium isotopes and other stable isotopes (RF patent No. 2170800, 08.21.1992). The unit has a frame of longitudinal and transverse beams with blocks of 10 ultracentrifuges mounted on it on each side. There are known industrial groups of gas ultracentrifuges made of a number of columns with consoles on which gas ultracentrifuge aggregates are installed and fixed in several tiers (RF patents No. 2236896 C2, publ. 2004.09.27, 2280495 C2, publ. 2006.07.27). The direct purpose of these prototypes of the utility model is to separate the fractions of gas and isotopic mixtures under the influence of a pressure gradient created in the rotors of gas ultracentrifuges rotating at a constant speed of rotation. The rotors are installed in durable evacuated housings that withstand the destruction of the rotors. In the inner cavity of the ultracentrifuge rotors there are tubes for supplying the initial gas mixture and for selecting heavy and light gas fractions. Each ultracentrifuge is equipped with safety valves that prevent rotor destruction products from entering other ultracentrifuges. Due to its small mass (several kilograms), the rotors of gas ultracentrifuges made of high-strength materials, during operation, have a rotation frequency of more than 10 r 3 / s, specific energy density of about 0.1 kW hour / kg. The design and technology of their mass production ensure the failure rate of gas ultracentrifuges at the level of 0.1% per year, MTBF of more than 30 years. (“Development and creation of a gas-centrifuge method for isotope separation in the USSR (Russia).” - S. Petersburg, LNPP Oblik, 2002, p.156-157, 174, 187). The electric drive of ultracentrifuges includes a synchronous-hysteresis end-face electric motor, which provides rotation of a flat drive disk (certificate RU 16887 U1, 7H02K 19/08 published on 02.20.2001). When a high-frequency current is supplied to the motor terminals for several hours, an asynchronous acceleration mode and a long synchronous operation mode at a nominal rotor speed are provided. When the power is turned off, the rotor is self-braking, while the emf is induced on the motor windings, voltage appears on the motor terminals. In the aggregate layout, the terminals of the electric motors are connected to common busbars, so all rotors are braked at the same speed. By inertia, the self-braking of the rotors to a complete stop occurs in several tens of hours.
Недостатками ультрацентрифуг являются ограниченная область применения по прямому назначению, отсутствие полезного использования электроэнергии, вырабатываемой при торможении роторов ультрацентрифуг.The disadvantages of ultracentrifuges are the limited scope for their intended purpose, the lack of useful use of electricity generated during braking of rotors of ultracentrifuges.
Задачи полезной модели - создание центробежного накопителя энергии на базе ультрацентрифуги, увеличение арсенала промышленно применимых центробежных накопителей энергии.The objectives of the utility model are the creation of a centrifugal energy storage device based on an ultracentrifuge, and the increase in the arsenal of industrially applicable centrifugal energy storage devices.
Технический результат заключается в реализации функции накопления энергии центробежным накопителем энергии на базе ультрацентрифуги, уменьшении потерь электроэнергии, вырабатываемой генерирующими мощностями, уменьшении суточных колебаний энергопотребления, бесперебойном питании потребителей.The technical result consists in the implementation of the function of energy storage by a centrifugal energy storage device based on an ultracentrifuge, reducing losses of electricity generated by generating capacities, reducing daily fluctuations in energy consumption, uninterrupted power supply to consumers.
Сущность полезной модели поясняется принципиальной конструктивной схемой.The essence of the utility model is illustrated by the structural concept.
Накопитель энергии на базе ультрацентрифуги включает корпус (1) с крышкой (2), установленный в нем тонкостенный цилиндрический ротор (3), снабженный верхней крышкой (4). В крышке корпуса имеется отверстие, через которое выведена трубка (5). На крышке ротора закреплена ферромагнитная втулка (6), на нижней крышке ротора закреплен приводной диск (7). Нижняя часть ротора контактирует с нижней опорой (8), а верхняя часть ротора поддерживается в вертикальном положении при помощи магнитной опоры, содержащей цилиндрический аксиально намагниченный магнит с полюсным наконечником (9), закрепленный на крышке корпуса. Ротор приводится во вращение электродвигателем (10). В отличие от прототипа, во внутренней полости ротора отсутствуют трубки для подачи смеси газов и отбора разделенных газовых фракций.The energy storage device based on an ultracentrifuge includes a housing (1) with a cover (2), a thin-walled cylindrical rotor (3) installed in it, equipped with a top cover (4). There is a hole in the housing cover through which the tube (5) is brought out. A ferromagnetic sleeve (6) is fixed on the rotor cover; a drive disk (7) is fixed on the lower rotor cover. The lower part of the rotor is in contact with the lower support (8), and the upper part of the rotor is supported in a vertical position by means of a magnetic support containing a cylindrical axially magnetized magnet with a pole tip (9), mounted on the housing cover. The rotor is driven by an electric motor (10). In contrast to the prototype, in the inner cavity of the rotor there are no tubes for supplying a mixture of gases and selection of separated gas fractions.
Накопитель энергии работает следующим образом.The energy storage device operates as follows.
Накопитель энергии в сборе монтируют на консоли в вертикальном положении. Цепи электродвигателя (10) подключают к электрической сети, оборудованной специальной преобразовательной аппаратурой, позволяющей подавать стабилизированное электропитание высокой частоты тока для накопления энергии в форме кинетической энергии вращающегося ротора, а также отбирать накопленную энергию с уменьшением и стабилизацией частоты тока. Перед разгоном ротора (3) из внутренней полости корпуса (1) накопителя энергии через трубку (5) откачивают воздух и создают вакуум для уменьшения потерь энергии на преодоление сил трения ротора о воздух, который откачивают через отверстие в верхней части корпуса. Для разгона ротора на обмотки электродвигателя (10) подают напряжение электропитания с частотой более 50 Гц. При этом электромагнитное поле статора приводит во вращение приводной диск (7) из магнитного материала, а вместе с ним и ротор (3). Нижняя часть вращающегося ротора контактирует с нижней опорой (8), верхняя часть ротора благодаря ферромагнитной втулке (6) свободно вращается в осесимметричном магнитном поле, создаваемом аксиально намагниченным магнитом с полюсным наконечником (9).The energy storage assembly is mounted on the console in an upright position. The electric motor circuits (10) are connected to an electric network equipped with special conversion equipment, which makes it possible to supply a stabilized power supply with a high frequency of current for storing energy in the form of kinetic energy of a rotating rotor, as well as select accumulated energy with decreasing and stabilizing current frequency. Before acceleration of the rotor (3) from the internal cavity of the housing (1) of the energy storage device, air is pumped out through the tube (5) and a vacuum is created to reduce energy losses by overcoming the friction forces of the rotor against the air, which are pumped through an opening in the upper part of the housing. To accelerate the rotor, an electric voltage with a frequency of more than 50 Hz is supplied to the motor windings (10). In this case, the electromagnetic field of the stator drives the drive disk (7) of magnetic material, and with it the rotor (3). The lower part of the rotating rotor is in contact with the lower support (8), the upper part of the rotor, thanks to the ferromagnetic bushing (6), rotates freely in an axisymmetric magnetic field created by an axially magnetized magnet with a pole tip (9).
Во время разгона ротора его частота вращения увеличивается вплоть до входа в синхронизм с частотой электропитания. Небольшая часть потребленной электроэнергии теряется на преодоление сил трения ротора о воздух, на трение в нижней опоре, на нагрев электродвигателя вследствие рассеяния электромагнитного поля. Большая часть потребляемой электроэнергии накапливается в форме кинетической энергии вращающегося ротора.During acceleration of the rotor, its rotation frequency increases until it enters into synchronism with the frequency of the power supply. A small part of the consumed electricity is lost in overcoming the friction forces of the rotor against air, in friction in the lower support, in heating the electric motor due to the scattering of the electromagnetic field. Most of the energy consumed is accumulated in the form of the kinetic energy of a rotating rotor.
Во время самоторможения ротора его частота вращения уменьшается вплоть до остановки. При этом на обмотках электродвигателя наводится э.д.с., на клеммах электродвигателя возникает напряжение. Большая часть кинетической энергии тормозящегося ротора преобразуется в электрическую энергию. Отобранную таким образом энергию далее преобразовывают в электроэнергию с промышленной частотой тока и направляют потребителям.During the self-braking of the rotor, its rotational speed decreases until it stops. In this case, the emf is induced on the windings of the electric motor, voltage appears on the terminals of the electric motor. Most of the kinetic energy of the braking rotor is converted into electrical energy. The energy thus selected is further converted into electricity with an industrial current frequency and sent to consumers.
Так же, как и для аналогов полезной модели, максимальная кинетическая энергия накопителя энергии на базе ультрацентрифуги определяется произведением массы ротора на предельную скорость его вращения. Достоинством предлагаемой модели является малая масса ротора (несколько килограммов), вращающегося с ультравысокой частотой более 103 об/с.As well as for analogues of the utility model, the maximum kinetic energy of an energy storage device based on an ultracentrifuge is determined by the product of the mass of the rotor and the maximum speed of its rotation. The advantage of the proposed model is the small mass of the rotor (several kilograms), rotating with an ultrahigh frequency of more than 10 3 r / s.
Эффективно применение не только отдельных накопителей энергии на базе ультрацентрифуги, но и их параллельных групп - агрегатов, объединяющих десятки таких устройств в одну монтажную единицу, а также промышленных групп, объединяющих десятки агрегатов, имеющих одинаковую скорость вращения роторов. По массогабаритным показателям и плотности энергии агрегат накопителей энергии на базе ультрацентрифуг сопоставим с известными супермаховиками. Но, в отличие от супермаховика, накопитель энергии на базе ультрацентрифуги способен накапливать относительно небольшую удельную кинетическую энергию. Если, например, в агрегате из двадцати накопителей на базе ультрацентрифуги происходит единичный отказ элемента или узла, то энергоемкость агрегата уменьшается всего на 5%, то есть незначительно. Кроме того, агрегаты накопителей энергии на базе ультрацентрифуг относительно дешевы и ремонтопригодны, что увеличивает эффективность их применения.It is effective to use not only individual energy storage devices based on an ultracentrifuge, but also their parallel groups - units that combine dozens of such devices into one mounting unit, as well as industrial groups that combine dozens of units that have the same rotor speed. In terms of mass and size indicators and energy density, the aggregate of energy storage devices based on ultracentrifuges is comparable to the well-known super-flywheels. But, unlike a super-flywheel, an ultracentrifuge-based energy storage device is capable of storing relatively small specific kinetic energy. If, for example, in an aggregate of twenty drives based on an ultracentrifuge, a single failure of an element or assembly occurs, then the energy consumption of the aggregate decreases by only 5%, that is, insignificantly. In addition, energy storage units based on ultracentrifuges are relatively cheap and maintainable, which increases the efficiency of their use.
Предлагаемая полезная модель является осуществимой, поскольку может изготавливаться на базе существующей ультрацентрифуги с некоторыми изменениями, не влияющими на ее работоспособность. Отличия накопителя энергии от ультрацентрифуги могут заключаться в модификации узлов накопителя энергии для увеличения КПД и плотности накапливаемой энергии, например, путем увеличения массы и изменения состава композиционной оболочки цилиндрической поверхности ротора, изменения параметров обмоток статора электродвигателя.The proposed utility model is feasible because it can be manufactured on the basis of the existing ultracentrifuge with some changes that do not affect its performance. Differences between the energy storage device and the ultracentrifuge can consist in modifying the energy storage units to increase the efficiency and density of the stored energy, for example, by increasing the mass and changing the composition of the composite shell of the cylindrical surface of the rotor, changing the parameters of the stator windings of the electric motor.
Промышленная применимость полезной модели поясняется следующими примерами.The industrial applicability of the utility model is illustrated by the following examples.
Применение агрегатов накопителей энергии на базе ультрацентрифуг для накопления энергии, генерируемой электростанциями.The use of energy storage units based on ultracentrifuges for the storage of energy generated by power plants.
Для нужд генерирующих мощностей вблизи них строят вновь или реконструируют имеющиеся производственные помещения, создают необходимую инфраструктуру для обеспечения монтажа и эксплуатации группы агрегатов накопителей энергии на базе ультрацентрифуг.For the needs of generating capacities, existing production facilities are being reconstructed or reconstructed near them, the necessary infrastructure is created to ensure the installation and operation of a group of energy storage units based on ultracentrifuges.
Для накопления энергии, вырабатываемой электростанцией ночью, в период малого спроса на ее электроэнергию, производят разгон роторов накопителей энергии на базе ультрацентрифуг. Днем, в период большого спроса на электроэнергию и в периоды максимальных колебаний частоты промышленного тока производят самоторможение роторов накопителей энергии для отбора энергии, передачи ее потребителям и стабилизации частоты промышленного тока. Технический результат заключается в более равномерной по времени суток генерации электроэнергии, исключении пиковых режимов работы электростанции.To accumulate the energy generated by the power plant at night, during a period of low demand for its electricity, the energy storage rotors are accelerated based on ultracentrifuges. During the day, during a period of high demand for electricity and during periods of maximum fluctuations in the frequency of industrial currents, the energy storage rotors self-decelerate to select energy, transfer it to consumers and stabilize the frequency of industrial current. The technical result consists in a more uniform generation of electricity by time of day, elimination of peak modes of operation of the power plant.
Применение агрегатов накопителей энергии на базе ультрацентрифуг для аккумулирования энергии в установках бесперебойного питанияThe use of energy storage units based on ultracentrifuges for energy storage in uninterruptible power supply systems
Для нужд потребителей оборудуют помещения или открытые площадки, на территории которых располагают, в зависимости от резервируемой мощности, несколько агрегатов накопителей энергии на базе ультрацентрифуг, преобразователи частоты тока и вспомогательное оборудование, составляющие установку бесперебойного питания. При необходимости, применяют модификацию накопителя энергии на базе ультрацентрифуги, обеспечивающую возможность эксплуатации в особых климатических условиях. Например, для использования во влажном климате применяется антикоррозионное покрытие корпуса и дополнительная герметизация разъемных соединений, а для использования в жарком климате применяется рубашка водяного охлаждения корпуса.For the needs of consumers, premises or open areas are equipped in the territory of which, depending on the reserved power, several energy storage units based on ultracentrifuges, current frequency converters and auxiliary equipment that make up the uninterruptible power supply are located. If necessary, an energy storage modification based on an ultracentrifuge is used, which makes it possible to operate in special climatic conditions. For example, for use in a humid climate, an anti-corrosion coating of the case and additional sealing of detachable joints are used, and for use in a hot climate, a case of water cooling of the case is used.
Производят разгон роторов накопителей энергии до номинальной скорости вращения, создают определенный резерв кинетической энергии с учетом потерь на ее преобразование в электрическую энергию. Электрическую сеть накопителей энергии коммутируют с электрической сетью потребителей в моменты аварийного отключения штатного электропитания сети потребителей. До момента возобновления штатного электропитания производят торможение роторов накопителей энергии, отбирают резервную электроэнергию и передают ее в сеть потребителей. Технический результат заключается в бесперебойном питании потребителей.The energy storage rotors are accelerated to the nominal rotation speed, and a certain reserve of kinetic energy is created taking into account the losses due to its conversion into electrical energy. The electric network of energy storage devices is switched with the electric network of consumers at the time of emergency shutdown of regular power supply to the consumer network. Until the regular power supply resumes, the energy storage rotors are braked, the standby electricity is taken and transferred to the consumer network. The technical result consists in uninterrupted power supply to consumers.
Приведенные выше примеры не ограничивают возможные вариации промышленного применения накопителей энергии на базе ультрацентрифуг для аккумулирования энергии.The above examples do not limit possible variations in the industrial use of energy storage devices based on ultracentrifuges for energy storage.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127010/22U RU88864U1 (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | CENTRIFUGAL STORAGE OF ENERGY ON THE BASIS OF ULTRACENTRIFUGA |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127010/22U RU88864U1 (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | CENTRIFUGAL STORAGE OF ENERGY ON THE BASIS OF ULTRACENTRIFUGA |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU88864U1 true RU88864U1 (en) | 2009-11-20 |
Family
ID=41478438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009127010/22U RU88864U1 (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | CENTRIFUGAL STORAGE OF ENERGY ON THE BASIS OF ULTRACENTRIFUGA |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU88864U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504889C2 (en) * | 2012-02-13 | 2014-01-20 | Закрытое акционерное общество "Центротех-СПб" | Energy storage unit |
-
2009
- 2009-07-14 RU RU2009127010/22U patent/RU88864U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504889C2 (en) * | 2012-02-13 | 2014-01-20 | Закрытое акционерное общество "Центротех-СПб" | Energy storage unit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nguyen et al. | The flywheel energy storage system: An effective solution to accumulate renewable energy | |
| CN101917087B (en) | Magnetic suspension flywheel energy storage device adopting suspension/energy storage integrated flywheel | |
| KR20130121703A (en) | Flywheel energy system | |
| US20220052581A1 (en) | Energy storage device and energy storage system | |
| CN105840430A (en) | Small vertical shaft magnetic suspension wind driven generator | |
| CN201733169U (en) | Magnetic suspension flywheel energy storage device adopting suspension/energy storage integrated flywheel | |
| CN107165779B (en) | Vertical axis suspension permanent magnet wind driven generator and control method thereof | |
| KR20150014980A (en) | Optimized synchronous generator of a gearless wind power plant | |
| CN102496959A (en) | Generator utilizing various natural energies | |
| Rimpel et al. | Mechanical energy storage | |
| EA030809B1 (en) | All-season hybrid vertical power plant | |
| RU133986U1 (en) | KINETIC ENERGY STORAGE WITH MAGNETIC HTSC SUSPENSION | |
| US8210150B2 (en) | Frictionless hybrid thermionic rotary engine | |
| CN102364094A (en) | Bidirectional wind barrel type magnetic suspension wind power generation device | |
| RU88864U1 (en) | CENTRIFUGAL STORAGE OF ENERGY ON THE BASIS OF ULTRACENTRIFUGA | |
| CN102748228A (en) | Magnetic suspension wind driven generator | |
| CN202326021U (en) | Two-way air duct type magnetic suspension wind power generation device | |
| Alami | Flywheel storage systems | |
| Kovalev et al. | Flywheel energy storage systems for autonomous energy systems with renewable energy sources | |
| US8471421B2 (en) | Magnetic motor generator having a rolling configuration | |
| CN205744295U (en) | A kind of small-sized vertical shaft maglev wind power generator | |
| CN107465363B (en) | Improved planar generator using magnetic suspension system | |
| JP3119542U (en) | Flywheel boost generator | |
| Kovalev et al. | Flywheel energy storage systems and their application with renewable energy sources | |
| JP2015039253A (en) | Air-cored coil and engine using repulsion of air-cored coil and permanent magnet |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20140715 |