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Las suspensiones magnéticas ponen la columna vertebral en esta batería inercial

Las suspensiones magnéticas ponen la columna vertebral en esta batería inercial

[Tom Stanton] tiene razón en una cosa: la inercia hace grandes juguetes. Ya sea mirando una ruleta que nunca parece disminuir la velocidad o sintiendo las fuerzas extrañas que hace un giroscopio, girar cosas es extrañamente satisfactorio. Y la inercia de funcionamiento como una batería lo enfría aún más.

Por supuesto, usar la inercia para almacenar energía ni siquiera se acerca a un nuevo concepto. Pero los principios [Tom] que se muestra en el video a continuación, incluidos los beneficios de los rodamientos suspendidos magnéticamente, es genial ver todo en un solo lugar. La inercia en sí es solo un disco de aluminio pesado en un eje, con un par de cojinetes a cada lado de pilas de imanes de neodimio. Una suspensión de empuje adicional de baja fricción en el extremo del eje mantiene los sistemas correctamente restringidos y permite que la inercia gire durante doce minutos o más.

[Tom]El siguiente paso fue utilizar algún momento angular de la inercia para producir electricidad. Construyó un par de rotores que llevaban más imanes, con un estator de bobinados enrollados a medida sujetado en el medio. Un puente rectificador de puente completo y un condensador completan el circuito y permiten que la inercia opere un conjunto de LED o incluso un motor pequeño. Todo está bellamente construido y parece un divertido juguete de escritorio.

Esto está lejos de terminar [Tom]primer rodeo de inercia; su última expedición para almacenar energía mecánica no tuvo mucho éxito, pero logró volar inercia, de una forma u otra.

Mike Massen, Perth, Australia Occidental dice:
Me alegra ver artículos sobre cojinetes magnéticos. Hasta ayer no encontré mucho lo suficientemente sofisticado para escalar a un gran tamaño en instalaciones terrestres sin requerir una potencia considerable Freddie varias correcciones. Supongo que hay espacio para una mezcla de circuitos magnéticos en reacciones de memoria geométrica mecánicamente sólidas y que soportan toneladas de inercia. Además, aún no se ha visto bien hecho. Precio Neto Costo útil en comparación con las baterías.
Gracias por publicar, una mirada digna, en mi lista interesante, especialmente por la investigación física actual 😉
- yetihehe dice:
  > Tampoco se ha visto todavía bien hecho. El coste actual neto es útil para compararlo con las baterías.
  Y no lo harás. Las inerciales tienen una densidad de potencia demasiado baja para esto.
  - Paul dice:
    Beacon Power ha estado utilizando inerciales para el almacenamiento de energía a escala de red durante muchos años.
    Realmente no tienen la densidad de energía de las baterías, pero tienen una alta densidad de energía, por lo que son adecuadas para aplicaciones de estabilización de frecuencia.
  - Foldi-One dice:
    La baja densidad no es la única medida, eso sí, la inercia incluso realmente exótica, altamente mecanizada en inercia vacía tendrá sus desventajas para las baterías, más que solo una menor densidad. Pero también hay algunas ventajas, ya que la velocidad a la que puede extraer energía es generalmente mucho más alta que la de una batería, y la mayoría de las inercias serán fáciles de mantener y económicas de construir en comparación con las baterías.
    Entonces, hay comparaciones muy válidas y útiles, así como no se colocan condensadores en lugar de baterías y, a la inversa, hay ganancias y pérdidas que lo convierten en una buena opción para algunos usos.
    - Alexander Wikström dice:
      Sin mencionar que la inercia tiene un desgaste relativamente bajo con el tiempo.
      Los que se utilizan en Beacon Power, por ejemplo, utilizan cojinetes magnéticos y funcionan en vacío.
      Por lo tanto, no se producirá mucho desgaste, excepto por la lógica del controlador y los circuitos de alimentación.
      Por otro lado, un banco de baterías puede desgastarse con bastante facilidad después de 10 a 20 años. Sin embargo, todavía tenemos que ver si la inercia en Beacon Power funcionará después de ese tiempo, pero demuestran ser una solución algo útil y golpean las baterías durante la conservación de energía a corto plazo, especialmente para la energía. La autocarga, por otro lado, es repugnante después de solo unos días ...
RetepV dice:
¡El tonto de Bridzj Rectifiah!
antonklein69 dice:
El extremo afilado de un lado del eje genera cierta fricción. ¿No darían 2 imanes lo suficientemente fuertes con polos iguales cerca uno del otro en la axila y el marco (en ambos extremos del eje) incluso menos fricción?
Como:
Marco + NS SN + axel + SN NS + Marco
Jacobo dice:
¡Ahora use una caja de cambios magnética y una manivela para encenderlo!
Alexander Wikström dice:
Sí, alguien finalmente hizo un cojinete magnético autoequilibrado sin reacciones electrónicas para mantener la cosa en posición.
Algo que he oído decir a muchos físicos es imposible. Porque los imanes siempre se deslizarán o girarán y se atraerán entre sí.
Pero, obviamente, este no es el caso si uno tiene un conjunto que sostiene varios imanes en su lugar. Para que un imán gire, debe forzar a otro par de imanes repelentes a acercarse entre sí y, a la inversa, es simplemente un sistema que depende únicamente de las fuerzas repelentes. Y en este caso un poco de gravedad para mantenerlo en la cuna. (Las fuerzas repulsivas son reacciones casi negativas, atraer fuerzas es mucho más difícil de equilibrar debido a una reacción positiva).
Uno podría quitar el cojinete de empuje en el extremo con otro par de imanes empujándose entre sí, y luego mantener todo en su lugar enganchando ligeramente todo el dispositivo. O agregando otro par de imanes en el otro lado del eje también.
Sin embargo, supongo que la resistencia del aire también retiene un poco este dispositivo, ponerlo en un recinto con presión de aire reducida probablemente podría durar más. (No tiene que haber un vacío muy alto, solo reducir a la mitad la presión atmosférica debería marcar una diferencia notable).
Traté de hacer algo similar hace unos años, pero tuve una solución menos efectiva que terminó teniendo problemas con la suavidad del campo magnético. (En pocas palabras, hacer una pista circular bastante larga de imanes individuales provoca un viaje brusco y pérdidas agradables). El enfoque de usar un imán de disco pequeño y convertirlo en una base probablemente tendrá muchas menos cosas de este tipo.
Pero también me pregunto acerca de algunas pérdidas por remolinos en el disco de aluminio. La distancia adicional entre los cojinetes y el disco probablemente ayudará a reducir tales pérdidas.

Ahora la pregunta es cuánta energía almacena y qué pérdidas tiene.
Si supera a un banco de condensadores es la cuestión. (Probablemente supere a los condensadores durante toda la vida si coloca la cosa en una aspiradora, ya que entonces la corrosión y el polvo no se acumulan, y los cojinetes magnéticos realmente no se desgastan. A diferencia de las gorras, que después de un tiempo empeora un poco cuanto más tiempo permanecen).
- Carlos Gross Jones dice:
  "Pero, obviamente, este no es el caso si tiene un conjunto que sostiene múltiples imanes en su lugar. Para que un imán gire, tiene que forzar a otro par de imanes repelentes más cerca uno del otro y, a la inversa, es solo un sistema que depende solo de fuerzas repulsivas. Y en este caso un poco de gravedad para mantenerlo en la cuna. (Las fuerzas repulsivas son reacciones casi negativas, pero atraer fuerzas es mucho más difícil de equilibrar debido a una reacción positiva) ".
  Según el teorema de Earnshaw, en realidad no se puede hacer eso. Hay varias formas de engañar a Earnshaw, como usar la precesión giroscópica como fuerza estabilizadora o materiales diamagnéticos, pero no son tan útiles para algo como esto. La estabilización de giro funciona solo en una banda relativamente estrecha de velocidades de rotación y en absoluto a 0 RPM, por lo que sus rodamientos se estrellarán tan pronto como la inercia se gire lo suficiente. Ningún material conocido es lo suficientemente diamagnético para funcionar bien en la práctica.
  https://en.wikipedia.org/wiki/Earnshaw%27s_theorem
  - Alexander Wikström dice:
    Pero no debemos usar el diamagnetismo. Solo imanes que se empujan unos a otros.
    Dos imanes por sí solos no pueden mantener la estabilidad, y estoy de acuerdo.
    Pero un juego de imanes lógicamente debe lograr estabilidad.
    Tomemos un arreglo muy simple.
    Si tiene dos imanes anulares magnetizados axialmente (par A). Donde uno se pega en la superficie de una mesa y el otro se sostiene encima. Colocados de tal manera que se repelen entre sí. Entonces este anillo superior giraría felizmente.
    Pero podemos evitarlo simplemente agregando un contrapeso. Para ello necesitaremos perforar un agujero en nuestra mesa para que un eje alcance dicho contrapeso. El contrapeso evita que el imán de anillo flotante gire.
    Este sistema, sin embargo, seguirá deslizándose paralelo a la superficie de la mesa.
    Pero si agregamos dos imanes de anillo más (par B), estos están magnetizados radialmente. Donde nos colocamos de tal manera que ellos también se repelen. Pegamos nuestro anillo exterior a nuestra mesa. El anillo interior lo conectamos a nuestro anillo magnetizado de eje elevado desde el frente. (Probablemente con algún disco mantenga los dos pares magnéticos lo suficientemente espaciados como para no interferir indeseablemente).
    Este conjunto no podrá moverse paralelo a nuestra mesa, porque el par B evitará ese movimiento.
    Si bien el conjunto no puede caer para sentarse en la superficie de la mesa, el par A lo evitará.
    Asimismo, el conjunto no puede girar debido al contrapeso. (Este también podría ser el mismo conjunto de nuevo, pero en el lado inferior de la mesa (siempre que los dos conjuntos estén lo suficientemente espaciados como para que el radio del par B esté dentro del radio de nuestra rotación durante este movimiento)).
    Esta disposición debe funcionar, tanto estática como dinámicamente.
    Entonces tenemos el teorema de Earnshaw.
    No habla del hecho de que dos o más conjuntos de cargas puntuales tendrán lugar entre sí. Pero bastantes cargas gratuitas capaces de deambular a voluntad. Las asambleas que relacionan las acusaciones con grupos de buen comportamiento no se consideran ni se discuten. Es decir, el teorema de Earnshaw no es válido en este contexto. Así que, por favor, deje de aplicarlo incorrectamente.
    - Carlos Gross Jones dice:
      El teorema de Earnshaw no establece requisitos sobre cómo se organizan las cargas puntuales o cómo pueden moverse entre sí.
      “Este teorema se aplica incluso a cuerpos extendidos, que incluso pueden ser flexibles y conductores, siempre que no sean diamagnéticos. Siempre serán inestables a los desplazamientos laterales rígidos del cuerpo en cualquier dirección alrededor de cualquier posición de equilibrio. No puede rodearlo con ninguna combinación de imanes fijos con péndulos fijos o similares. "
      https://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/Levitation/levitation.html
      ¿Quiere demostrar que Earnshaw está equivocado? Muéstrame una disposición flotante estable de ferromagnetos sin otras fuerzas estabilizadoras.
      - Alexander Wikström dice:
        Entonces supongo que tendré que comprar un juego de anillos magnéticos de diámetros y polarización relativamente personalizados. Y el único La razón por la que no lo he hecho hasta ahora en la última década es porque no suelo gastar ese dinero para probar algo tan trivial en el papel.
        Solo piense en por qué funcionaría y no funcionaría, en lugar de tomar algún teorema como un evangelio.
        Muestre por qué y dónde fallará, y por qué no se puede reparar.
        El sistema descrito anteriormente funciona con todo lo que logra una reacción negativa por fuerzas repulsivas. Pueden ser resortes, chorros de aire comprimido (el sistema descrito es en realidad un conjunto de cojinetes de aire de husillo CNC) o imanes.
        Dado que los campos magnéticos caen en la ley del cuadrado inverso de cómo afectan su entorno, entonces podemos asegurarnos con relativa facilidad que las fuerzas repulsivas predominan sobre cualquier fuerza de atracción, y si nos aseguramos de que esto siga siendo así, el sistema funcionará de manera estable. Esto nos da un área de estabilidad que podemos considerar las especificaciones operativas de nuestro sistema de rodamientos.
      - Foldi-One dice:
        Hay muchas fuerzas adicionales en cualquier configuración de levitación estable, porque el objetivo es luchar contra la gravedad, que puede proporcionar una fuerza externa útil que puede inclinar el sistema hacia la estabilidad. También tiene tensiones mecánicas en las partes involucradas: una disposición que somete el eje a tensión, por ejemplo, puede mantenerse allí porque los imanes no pueden exceder la resistencia mecánica del eje o sus soportes. Ésta no es realmente una situación en la que Earnshaw tenga razón.
Paul dice:
El aluminio es un material inercial terrible. Resistencia a la tracción baja. Altamente conductivo, las corrientes parásitas (incluso del campo terrestre) provocan pérdidas de energía. Aunque puede ser un buen generador de homopodos si quieres aprovechar eso.
Phil dice:
Inercia muy astuta. En Culham, hay un par de 776 toneladas que teóricamente pueden producir 400 MW cada una. Su poder separador del proyecto de fusión JET, ya que atrae a una velocidad demasiado pronunciada de cambio de energía para todo lo que proviene de la Red Nacional.
Obviamente, las baterías serían la forma de armarlo ahora, pero cuando se diseñaron en la década de 1970 y se construyeron en los 80, las ruedas de inercia gigantes fueron el camino a seguir.
- Alexander Wikström dice:
  La inercia gigante probablemente sigue siendo el camino a seguir.
  Las baterías no son tan buenas con alta potencia.
  Básicamente, llevar una batería de completamente cargada a vacía en menos de 5 minutos es una hazaña impresionante.
  Mientras que por inercia, incluso grande, incluso un minuto es mucho tiempo.
  Sin embargo, los condensadores son incluso mejores si desea toneladas de potencia pero solo la necesita por un corto tiempo. Y los condensadores probablemente consumen el alto pico de conservación de energía del mercado energético más rápido que las baterías. Especialmente considerando cómo los condensadores incluso deambulan en el campo del UPS ... (Cambiar de un corte de energía a operar generadores de respaldo solo toma unos segundos, sin razón para baterías costosas aquí).
  - Recoger dice:
    Las ruedas de inercia gigantes tienen una capacidad de energía catastróficamente baja para cualquier cosa (así como las baterías gravitacionales) + tienen un alto precio y costo de mantenimiento y un potencial para ser muy letales.
    Se utilizan solo en aplicaciones especiales extremadamente específicas, una de las cuales Phil mencionó.
    - torio dice:
      ¿Quiere saber cómo un gran bloque giratorio de algo tiene mayores costos de mantenimiento que un banco de condensadores o una batería? En su mayoría son "dispara y olvida". Los cojinetes mecánicos se desgastan, claro, pero el acoplamiento magnético puede eliminar eso. Y además del desgaste mecánico, ¿qué más disminuiría? No porque la masa rotacional desaparecería con el tiempo.
      ¿Es muy mortal? Claro, pero cava un hoyo y ponlos bajo tierra. Incluso un desmontaje catastrófico sería fácil de contener y el daño terminaría en segundos y no amenazaría otras inercias en el mismo sitio si los espaciara lo suficiente. Ahora contenga un fuego en un paquete de iones de litio MWh. Ardería durante mucho tiempo, y todos los paquetes alrededor estarían en peligro.
      - Alexander Wikström dice:
        Quemar tablas de baterías es un problema bastante grande. La eliminación de incendios en las salas de baterías está bastante bien pensada. (Sin embargo, depende del espacio de la batería para ser justos).
        Sin embargo, la inercia explosiva probablemente también contiene mucha energía, aunque la mayoría de las estructuras mecánicas son que rara vez simplemente fallan. Por lo general, hay muchas señales que indican que algo anda mal. Un pequeño factor de seguridad también es un lugar común que hace que las operaciones sean aún más seguras. Entonces, la falla inercial falla es un evento inesperado a menos que algo más lo induzca.
        Una historia similar para los bancos de condensadores. En condiciones normales de funcionamiento, no tendrían muchos modos fallidos de los que preocuparse. Si se acorta una tapa en el interior, las capas de película se fusionarán. (esto también se aplica a las celdas de litio, y como parte de las pruebas de seguridad del producto, se rompe un clavo a través de ellas. Y debe fallar de manera controlada. (y por qué todos los videos de YouTube de personas aplastando uñas a través de baterías casi siempre son una broma. .))
        Lo peor para un banco de condensadores es probablemente si alguien deja caer una llave entre los terminales o si un cable se incendia.
        Sin embargo, para estas aplicaciones de alta potencia máxima, la mayor parte del equipo estaría completamente frío desde el principio. Entonces, hay mucha masa térmica para absorber la mayor parte de esa energía, esto significa que incluso los incendios inducidos por calor son inesperados.
        Pero luego, cuando se construye algo para la potencia máxima, empujarlo al límite no es algo inesperado para ser justo, por lo que algo falla puede no ser anormal, sin embargo, porque uno deliberadamente empuja todo al límite, luego un mayor grado de seguridad alrededor del es probable que se consideren los sistemas.
    - Alexander Wikström dice:
      Realmente no sé qué estás tratando de lograr aquí.
      Solo estaba hablando de suministro de energía y que las baterías no son tan útiles para lograr descargas de energía más altas durante períodos cortos de tiempo. Aquí, los vatios por dólar son mejores para la inercia y los condensadores que para las baterías. Los vatios-hora por dólar, por otro lado, son todo lo contrario, pero eso es todo lo contrario.
      Es cierto que estas son solo algunas aplicaciones de nicho que usan ruedas de inercia de esta manera. Y los condensadores tienen algunas ventajas que los han visto ingresar a mercados relacionados con un enfoque similar a la distribución de energía a corto plazo.
Gonzotron5000 dice:
Utiliza aluminio en lugar de acero, por lo que no interfiere con el campo magnético de los cojinetes ... Pegue imanes aún más grandes a la otra rueda.