Bạn có thể lưu trữ năng lượng trong một cuộn cảm và sử dụng nó sau này?

Công ty của tôi sử dụng siêu tụ điện để cấp nguồn cho thiết bị nếu bị cắt điện. Tôi đã tự hỏi nếu bạn có thể làm điều tương tự với một cuộn cảm. Nếu bạn không thể, tại sao không?

Từ trường lưu trữ năng lượng là một chức năng của dòng điện thông qua cuộn cảm: không có dòng điện, không có trường, không có năng lượng. Bạn sẽ cần một mạch hoạt động để duy trì dòng điện đó, một khi bạn cắt dòng điện, cuộn cảm sẽ giải phóng năng lượng của từ trường như một dòng điện, và cuộn cảm trở thành nguồn điện (trong khi đó, tụ điện là nguồn điện áp) .

Các khía cạnh của tính đối ngẫu của tụ điện trong thuật ngữ lưu trữ năng lượng:

$$\begin{array}{ll} \mbox{Capacitor} & \mbox{Inductor} \\ \mbox{* stores energy in electric field} & \mbox{* stores energy in magnetic field} \\ \mbox{* must be open loop (infinite resistance) } & \mbox{* must be closed loop (zero resistance)} \\ \mbox{* loses energy through parallel resistance} & \mbox{* loses energy through series resistance} \end{array}$$

Tuy nhiên, một chất siêu dẫn có thể duy trì một từ trường trong một vòng dòng điện trở bằng không.

Thật không may, bạn sẽ luôn thấy khói hơi nước do nitơ lỏng gây ra trong các bức ảnh như thế này, có nghĩa là nhiệt độ dưới -183 ° C.

Vấn đề là năng lượng trong một cuộn cảm là do dòng điện, và hầu hết tất cả các dây dẫn thực tế đều có một số điện trở; điều này có nghĩa là năng lượng liên tục được rút vào để làm nóng cuộn dây mặc dù tôi mất 2R. Điều này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng các chất siêu dẫn, hoàn toàn không có điện trở, nhưng vấn đề ở đây là tất cả các chất siêu dẫn đã biết hiện nay phải được làm lạnh đến nhiệt độ đông lạnh. Ngoài ra, trong khi một chất siêu dẫn lý tưởng sẽ vẫn siêu dẫn ở bất kỳ dòng điện tùy ý nào, tất cả đều biết các chất siêu dẫn (afaik) có một số giới hạn trên đối với mật độ hiện tại mà chúng có thể hỗ trợ trước khi hiệu ứng sụp đổ.

$\begin{array}{lcl} \textbf{Capacitive Storage} & & \textbf{Inductive Storage} \\ \mbox{Must have infinite internal resistance} & | & \mbox{Must have zero internal resistance} \\ \mbox{Voltage must stay in it forever} & | & \mbox{Current must flow through it forever} \\ \mbox{You deal with voltage} & | & \mbox{You deal with current} \\ \mbox{Self discharge may take years} & | & \mbox{Self discharges in very short time} \\ \mbox{Electric field doesn't leak outside much} & | & \mbox{Magnetic field may interfere other components} \\ \mbox{Lighter} & | & \mbox{Very heavy (iron, copper, etc)} \\ \mbox{May be cheaper} & | & \mbox{Fe and Cu may be very expensive in some countries} \\ \end{array}$

Có, mọi người có thể và lưu trữ năng lượng trong một cuộn cảm và sử dụng nó sau này.

Người ta đã chế tạo một vài bộ lưu trữ năng lượng từ tính siêu dẫn lưu trữ một megajoule năng lượng trong một ngày với hiệu suất khá cao, trong một cuộn cảm được hình thành từ "dây dẫn" siêu dẫn. Tôi đã được thông báo rằng một số tiện ích điện đã mua một vài đơn vị như vậy và sử dụng chúng để cải thiện chất lượng điện năng.

Hầu hết mọi người ở Mỹ có hàng chục bộ chuyển đổi điện áp chuyển đổi. Hầu hết các bộ biến đổi điện áp chuyển đổi dần dần tích trữ năng lượng ở một điện áp trong một cuộn cảm hoặc máy biến áp, sau đó "sau đó" dần dần rút năng lượng đó ra khỏi cuộn cảm hoặc máy biến áp ở mức điện áp mong muốn hơn, thường xuyên hơn 40.000 hoặc một triệu lần thứ hai.

Nhiều nhà cung cấp linh kiện điện tử phổ biến cho phép bạn sắp xếp cuộn cảm theo hệ số Q của chúng . Hệ số Q đánh giá mức độ tốt của một cuộn cảm hoặc tụ điện lưu trữ năng lượng. Trong việc chuyển đổi bộ điều chỉnh điện áp và các ứng dụng lưu trữ năng lượng khác, Q lớn hơn là tốt hơn.

Các cuộn cảm ngoài giá tốt nhất (tất cả các chất không siêu dẫn) tại các nhà cung cấp phổ biến có hệ số Q là 150 @ 25KHz. Hầu hết các tụ điện có một mức độ lưu trữ năng lượng tốt hơn (Q cao hơn).

Mọi người có thể và lưu trữ một số năng lượng trong cuộn cảm để sử dụng sau này. Nhưng trong gần như tất cả các tình huống lưu trữ năng lượng, chúng tôi sử dụng một thứ khác, bởi vì một thứ khác (a) có chi phí trả trước thấp hơn hoặc (b) hiệu quả hơn hoặc (c) cần ít không gian hơn hoặc (d) một số kết hợp như trên .