您可以将能量存储在电感器中并稍后使用吗?

电器工程 力量 电容器 电感器
2022-01-20 21:15:06

如果断电,我的公司会使用超级电容器为设备供电。我想知道你是否可以用电感器做同样的事情。如果你不能,为什么不呢?

4个回答

存储能量的磁场是通过电感器的电流的函数:没有电流,没有磁场,没有能量。你需要一个有源电路来保持电流流动,一旦你切断电流,电感器也会以电流的形式释放磁场的能量,电感器成为电流源(而它的双重,电容器是电压源) .

储能术语中电容-电感对偶的各个方面:

\begin{array}{ll} \mbox{Capacitor} & \mbox{Inductor} \\ \mbox{* 在电场中储存能量} & \mbox{* 在磁场中储存能量} \\ \mbox{* 必须是开环(无限电阻) } & \mbox{* 必须是闭环(零电阻)} \\ \mbox{* 通过并联电阻损失能量} & \mbox{* 通过串联电阻损失能量} \end{array}

然而,超导体可以在零电阻电流回路中维持磁场。

在此处输入图像描述

不幸的是,您总是会在这样的图片中看到由液氮引起的水蒸气烟雾,这意味着温度低于 -183 °C。

问题是电感中的能量是由电流产生的,而且大多数实际导体都有一些电阻。这意味着通过 I^2R 损耗,能量会不断地用于加热线圈本身。这可以通过使用完全没有电阻的超导体来克服,但问题是所有目前已知的超导体都必须冷却到低温。此外,虽然理想的超导体在任何任意电流下都会保持超导,但众所周知,超导体 (afaik) 在效应消失之前它们可以支持的电流密度有一些上限。

\$\begin{array}{lcl} \textbf{电容存储} & & \textbf{电感存储} \\ \mbox{必须有无限内阻} & | & \mbox{内阻必须为零} \\ \mbox{电压必须永远保持在里面} & | & \mbox{电流必须永远流过它} \\ \mbox{你处理电压} & | & \mbox{你处理电流} \\ \mbox{自放电可能需要几年时间} & | & \mbox{在很短的时间内自放电} \\ \mbox{电场不会向外泄漏太多} & | & \mbox{磁场可能会干扰其他组件} \\ \mbox{打火机} & | & \mbox{非常重(铁、铜等)} \\ \mbox{可能更便宜} & | & \mbox{Fe 和 Cu 在某些国家可能非常昂贵} \\ \end{array}\$

是的,人们可以并且确实将能量存储在电感器中并稍后使用。

人们已经建造了一些超导磁能存储单元,它们可以在由超导“线”形成的电感器中以相当高的效率存储 1 兆焦耳的能量一天左右。有人告诉我,几家电力公司已经购买了一些这样的装置,并用它们来提高电能质量。

美国大多数人都有几十个开关电压转换器。大多数这些开关电压转换器逐渐将能量以一个电压存储在电感器或变压器中,然后“稍后”逐渐从电感器或变压器中以更理想的电压提取能量,一次又一次,通常是 40,000 或一百万次第二。

许多流行的电子零件供应商允许您按Q 因子对电感器进行分类。Q 因子评估电感器或电容器存储能量的能力。在开关稳压器和其他储能应用中,Q 越大越好。

流行供应商中最好的现成电感器(所有非超导)的 Q 因子为 150 @ 25KHz。大多数电容器的能量存储(更高的 Q)比这要好一个数量级。

人们可以并且确实将一些能量存储在电感器中以备后用。但是在几乎所有的储能情况下,我们都使用其他东西,因为其他东西要么(a)具有较低的前期成本,要么(b)更高效,要么(c)需要更少的空间,要么(d)以上的某种组合.