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 at gjenstandens masse ganger kvadratet på avstanden fra rotasjonsaksen - ganger kvadratet med sin vinkelhastighet delt på 2. Svinghjul hjelper stabilisere drivaksler med vekselvis trykk, for eksempel stempelmotorer eller stempelpumper. Den stabiliserende effekten kommer fra svinghjulet som motstår endringer i rotasjonshastigheten.

Svinghjul brukes som lagringsenheter for kraftforsøk med vitenskapelige eksperimenter som vil produsere en uakseptabel kraftpakke hvis du fjerner strøm fra det elektriske nettet. Slike svinghjulsbatterier kan fungere i vakuum for å forhindre energitap på grunn av luftfriksjon, og vil med jevne mellomrom bli skutt opp for å kompensere for rotasjonshastigheten som går tapt på grunn av energispredning fra varme og vibrasjoner. Gode ​​svinghjulskonstruksjoner vil spre så lite varme og vibrasjoner som mulig, og beholde energi for målsøknaden.

Et svinghjul lagrer forskjellige mengder energi avhengig av masse og rotasjonshastighet. For eksempel har et sykkelhjul en masse på omtrent 1 kg (2,2 lb), diameter på omtrent 70 cm (28 tommer) og en rotasjonshastighet på omtrent 150 omdreininger per minutt (rotasjoner per minutt). Dette gir en lagret energi på 15 J (joule). Vurder deretter et hjul på et tog som beveger seg med 37 km / t, med en masse på 942 kg (2,076 lb), 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.

Svinghjulsbatterier dedikert til energilagring har energier som er mye større enn begge disse tidligere eksemplene, hovedsakelig på grunn av ekstreme rotasjonshastigheter. Et eksempel laget av et svinghjulsselskap i Ottawa har en masse på 100 kg (220 lb), diameter på 60 cm (27 tommer), og en rotasjonshastighet på 20.000 o / min. Dette svinghjulsbatteriet kan lagre rundt 10 MJ (megajoule), nok til å tenne 100 100 watt lyspærer i 1000 sekunder. Dette svinghjulets batteridesign er ikke mye større enn et kjøleskap. Et enda større svinghjul, av den typen som brukes som sikkerhetskopi av elektrisk kraft, kan inneholde 100 MJ strøm. Disse typer svinghjul kan brukes av kasinoer, sykehus, datasentre eller i industrien for å opprettholde makten i tilfelle feil eller svingninger i input.