Wat is een vliegwiel?

Een vliegwiel is een eenvoudig roterend wiel dat wordt gebruikt om energie op te slaan of iets te stabiliseren. De energie die het opslaat is gelijk aan het traagheidsmoment - een fysica -term die in feite de massa van het object betekent, maal het kwadraat van zijn afstand tot de rotatieas - maal het kwadraat van zijn hoeksnelheid gedeeld door 2. Vliegwielen helpen drive -schachten te stabiliseren die worden onderworpen aan afwisselende drukken, zoals pistonmotoren of pistonenpomps. Het stabiliserende effect komt van het vliegwiel dat weerstand biedt aan veranderingen in zijn rotatiesnelheid.

Vliegwielen worden gebruikt als energieopslagapparaten voor krachtige wetenschapsexperimenten die een onaanvaardbare power-piek zouden produceren als het vermogen van het elektrische rooster wordt verwijderd. Dergelijke vliegwielbatterijen kunnen in een vacuüm werken, om energieverlies door luchtwrijving te voorkomen en zullen periodiek opnieuw worden versneld om de verloren rotatiesnelheid te compenseren door energiedissipatie door warmte en trillingen. Goede vliegwielontwerpen verdwijnen als weinig warmte en trillingen als mogelijkble, behouden energie voor de doeltoepassing.

Een vliegwiel slaat verschillende hoeveelheden energie op, afhankelijk van zijn massa- en rotatiesnelheid. Een fietswiel heeft bijvoorbeeld een massa van ongeveer 1 kg (2,2 lb), diameter van ongeveer 70 cm (28 in) en een rotatiesnelheid van ongeveer 150 tpm (rotaties per minuut). Dit komt neer op een opgeslagen energie van 15 J (joules). Overweeg vervolgens een wiel op een trein die beweegt met 60 km / u (37 mph), met een massa van 942 kg (2.076 lb), diameter van 1 m (3,3 ft) en een rotatiesnelheid van 318 tpm. Dit vliegwiel zou een rotatie -energie hebben van ongeveer 64 kJ (kilojoulees), ongeveer 43.000 keer groter dan het fietswiel.

Vliegwielbatterijen gewijd aan energieopslag hebben energieën veel groter dan beide eerdere voorbeelden, voornamelijk vanwege extreme rotatiesnelheden. Een voorbeeld gemaakt door een vliegwielbedrijf in Ottawa beschikt over een massa van 100 kg (220 lb), diameter van 60 cm (27 in) en eenrotatiesnelheid van 20.000 tpm. Deze vliegwielbatterij kan ongeveer 10 MJ (megajoulees) opslaan, genoeg om 100 100-watt gloeilampen te verlichten gedurende 1000 seconden. Dit vliegwielbatterijontwerp is niet veel groter dan een koelkast. Een nog groter vliegwiel, van het type dat wordt gebruikt als een back -up van elektrische stroom, kan 100 MJ vermogen bevatten. Dit soort vliegwielen kan worden gebruikt door casino's, ziekenhuizen, datacenters of in de industrie om de macht te behouden in geval van falen of schommelingen in input.