Hvad er et svinghjul?

Et svinghjul er et simpelt roterende hjul, der bruges til at opbevare energi eller stabilisere noget. Den energi, den lagrer, er lig med dens treghedsmoment - et fysikbegrep, der dybest set betyder, at objektets masse gange kvadratet på dets afstand fra rotationsaksen - gange kvadratet for dens vinkelhastighed divideret med 2. Svinghjul hjælper stabilisere drivakslerne under vekselvis tryk, såsom stempelmotorer eller stempelpumper. Den stabiliserende effekt kommer fra svinghjulet, der modstår ændringer i dets omdrejningshastighed.

Svinghjul bruges som magasinopbevaringsenheder til videnskabelige eksperimenter med høj effekt, der ville producere en uacceptabel spids, hvis strømmen fjernes fra det elektriske net. Sådanne svinghjulbatterier fungerer muligvis i et vakuum for at forhindre energitab på grund af luftfriktion og vil med jævne mellemrum blive fremkaldt for at kompensere for den mistede omdrejningshastighed på grund af energispredning fra varme og vibrationer. Gode ​​svinghjulskonstruktioner spreder så lidt varme og vibrationer som muligt og bevarer energi til den målrettede applikation.

Et svinghjul lagrer forskellige mængder energi afhængigt af dets masse og rotationshastighed. For eksempel har et cykelhjul en masse på ca. 1 kg (2,2 lb), diameter på ca. 70 cm (28 in) og en rotationshastighed på ca. 150 o / min (rotationer pr. Minut). Dette tilføjer en lagret energi på 15 J (joule). Overvej derefter et hjul på et tog, der bevæger sig ved 37 km / t, med en masse på 942 kg (2.076 lb), en diameter på 1 m (3.3 ft) og en rotationshastighed på 318 o / min. Dette svinghjul ville have en rotationsenergi på omkring 64 kJ (kilojoules), ca. 43.000 gange større end cykelhjulet.

Svinghjulbatterier dedikeret til energilagring har energier, der er meget større end begge disse tidligere eksempler, hovedsageligt på grund af ekstreme rotationshastigheder. Et eksempel fra et svinghjulsselskab i Ottawa kan prale af en masse på 100 kg (220 lb), diameter på 60 cm (27 tommer) og en rotationshastighed på 20.000 o / min. Dette svinghjulsbatteri kan opbevare ca. 10 MJ (megajoule), nok til at tænde 100 100-watts lyspærer i 1.000 sekunder. Dette design af svinghjulsbatteri er ikke meget større end et køleskab. Et endnu større svinghjul, af den type, der bruges som elektrisk backup, kan indeholde 100 MJ strøm. Disse typer svinghjul kan bruges af kasinoer, hospitaler, datacentre eller i industrien til at opretholde strøm i tilfælde af svigt eller udsving i input.