Was ist ein Schwungrad?
Ein Schwungrad ist ein einfaches Drehrad, mit dem Energie gespeichert oder etwas stabilisiert wird. Die Energie, die es speichert, entspricht seinem Trägheitsmoment - ein physikalischer Ausdruck, der im Grunde genommen die Masse des Objekts multipliziert mit dem Quadrat seiner Entfernung von der Rotationsachse - multipliziert mit dem Quadrat seiner Winkelgeschwindigkeit geteilt durch 2. Schwungräder helfen Antriebswellen stabilisieren, die wechselndem Druck ausgesetzt sind, z. B. Kolbenmotoren oder Kolbenpumpen. Die stabilisierende Wirkung beruht darauf, dass das Schwungrad Änderungen seiner Drehzahl widersteht.
Schwungräder werden als Energiespeicher für wissenschaftliche Hochleistungsexperimente verwendet, die eine unannehmbare Leistungsspitze erzeugen würden, wenn die Stromversorgung unterbrochen würde. Solche Schwungradbatterien können unter Vakuum betrieben werden, um Energieverluste aufgrund von Luftreibung zu vermeiden. Sie werden regelmäßig wieder beschleunigt, um Drehzahlverluste aufgrund von Wärmeabgabe und Vibration auszugleichen. Gute Schwungradkonstruktionen leiten so wenig Wärme wie möglich ab und halten die Energie für die Zielanwendung.
Ein Schwungrad speichert je nach Masse und Drehzahl unterschiedliche Energiemengen. Beispielsweise hat ein Fahrradrad eine Masse von ungefähr 1 kg (2,2 lb), einen Durchmesser von ungefähr 70 cm (28 in) und eine Drehzahl von ungefähr 150 U / min (Umdrehungen pro Minute). Dies summiert sich zu einer gespeicherten Energie von 15 J (Joule). Stellen Sie sich als Nächstes ein Rad in einem Zug vor, das sich mit 60 km / h, einer Masse von 942 kg, einem Durchmesser von 1 m und einer Drehzahl von 318 U / min bewegt. Dieses Schwungrad hätte eine Rotationsenergie von ungefähr 64 kJ (Kilojoule), was ungefähr 43.000-mal größer ist als das Fahrradrad.
Schwungradbatterien, die für die Energiespeicherung vorgesehen sind, haben eine viel größere Energie als diese beiden vorherigen Beispiele, hauptsächlich aufgrund extremer Drehzahlen. Ein Beispiel eines Schwungradherstellers in Ottawa weist eine Masse von 100 kg, einen Durchmesser von 60 cm und eine Drehzahl von 20.000 U / min auf. Diese Schwungradbatterie kann etwa 10 MJ (Megajoule) speichern, was ausreicht, um 100 100-Watt-Glühbirnen für 1.000 Sekunden zu zünden. Diese Schwungradbatterie ist nicht viel größer als ein Kühlschrank. Ein noch größeres Schwungrad des Typs, der als elektrische Notstromversorgung verwendet wird, kann eine Leistung von 100 MJ aufnehmen. Diese Arten von Schwungrädern können von Casinos, Krankenhäusern, Rechenzentren oder in der Industrie verwendet werden, um die Stromversorgung im Falle eines Ausfalls oder von Eingangsschwankungen aufrechtzuerhalten.