Hva er et svinghjul?

Et svinghjul er et enkelt roterende hjul som brukes til å lagre energi eller stabilisere noe. Energien den lagrer er lik treghetsmomentet - et fysikkbegrep som i utgangspunktet betyr massen til objektet ganger på kvadratet av avstanden fra rotasjonsaksen - ganger kvadratet med dens vinkelhastighet delt med 2. Flyhjul hjelper med å stabilisere drivaksler underlagt vekslende trykk, for eksempel stempelmotorer eller stempelpumper. Den stabiliserende effekten kommer fra svinghjulmotstandende endringer i rotasjonshastigheten.

svinghjul brukes som strømlagringsenheter for høye kraftvitenskapelige eksperimenter som vil produsere en uakseptabel kraftspike hvis du fjerner strøm fra det elektriske nettet. Slike svinghjulbatterier kan fungere i et vakuum, for å forhindre energitap på grunn av luftfriksjon, og vil periodisk bli fremskyndet for å kompensere for rotasjonshastigheten tapt på grunn av energispredning fra varme og vibrasjon. Gode ​​svinghjuldesign vil spre seg som lite varme og vibrasjon som possible, beholde energi for målapplikasjonen.

Et svinghjul lagrer forskjellige mengder energi avhengig av dens masse- og rotasjonshastighet. For eksempel har et sykkelhjul en masse på omtrent 1 kg (2,2 pund), diameter på omtrent 70 cm (28 in), og en rotasjonshastighet på omtrent 150 o / min (rotasjoner per minutt). Dette legger opp til en lagret energi på 15 J (Joules). Deretter kan du vurdere et hjul på et tog som beveger seg på 60 km / t, med en masse på 942 kg (2,076 pund), diameter på 1 m (3,3 fot) og en rotasjonshastighet på 318 o / min. Dette svinghjulet ville ha en rotasjonsenergi på omtrent 64 kJ (kilojoules), omtrent 43 000 ganger større enn sykkelhjulet.

svinghjulbatterier dedikert til energilagring har energier mye større enn begge disse tidligere eksemplene, hovedsakelig på grunn av ekstreme rotasjonshastigheter. Et eksempel laget av et svinghjulfirma i Ottawa kan skilte med en masse på 100 kg (220 pund), diameter på 60 cm (27 tommer), og enRotasjonshastighet på 20 000 o / min. Dette svinghjulbatteriet kan lagre omtrent 10 MJ (Megajoules), nok til å tenne 100 100-watt lyspærer i 1000 sekunder. Denne svinghjulbatteriets design er ikke mye større enn kjøleskap. Et enda større svinghjul, av den typen som brukes som en elektrisk kraftsikkerhet, kan inneholde 100 MJ kraft. Disse typer svinghjul kan brukes av kasinoer, sykehus, datasentre eller i industrien for å opprettholde makten i tilfelle svikt eller svingninger i input.