Co to jest koło zamachowe?
Koło zamachowe to proste obracające się koło służące do magazynowania energii lub stabilizacji czegoś. Energia, którą gromadzi, jest równa momentowi bezwładności - fizycznemu określeniu, które w zasadzie oznacza masę obiektu razy kwadrat jego odległości od osi obrotu - razy kwadrat jego prędkości kątowej podzielonej przez 2. Koła zamachowe pomagają ustabilizować wały napędowe podlegające zmiennym ciśnieniom, takie jak silniki tłokowe lub pompy tłokowe. Efekt stabilizujący pochodzi od koła zamachowego, które opiera się zmianom prędkości obrotowej.
Koła zamachowe są wykorzystywane jako urządzenia do magazynowania energii w eksperymentach naukowych o dużej mocy, które spowodowałyby niedopuszczalny skok mocy w przypadku odłączenia energii od sieci elektrycznej. Takie akumulatory na kole zamachowym mogą działać w próżni, aby zapobiec utracie energii z powodu tarcia powietrza, i będą okresowo przyspieszane ponownie w celu kompensacji utraty prędkości obrotowej w wyniku rozproszenia energii z ciepła i wibracji. Dobre konstrukcje koła zamachowego rozpraszają jak najmniej ciepła i wibracji, zachowując energię do docelowego zastosowania.
Koło zamachowe magazynuje różne ilości energii w zależności od jej masy i prędkości obrotowej. Na przykład koło rowerowe ma masę około 1 kg (2,2 funta), średnicę około 70 cm (28 cali) i prędkość obrotową około 150 obrotów na minutę (obroty na minutę). Daje to zgromadzoną energię 15 J (dżuli). Następnie rozważ koło w pociągu poruszające się z prędkością 60 km / h, o masie 942 kg (2076 funtów), średnicy 1 m (3,3 stopy) i prędkości obrotowej 318 obr./min. To koło zamachowe miałoby energię obrotową około 64 kJ (kilodżuli), około 43 000 razy większą niż koło roweru.
Akumulatory zamachowe przeznaczone do magazynowania energii mają energie znacznie większe niż oba poprzednie przykłady, głównie z powodu ekstremalnych prędkości obrotowych. Jeden przykład wykonany przez firmę z kołem zamachowym w Ottawie ma masę 100 kg (220 funtów), średnicę 60 cm (27 cali) i prędkość obrotową 20 000 obr / min. Ta bateria koła zamachowego może przechowywać około 10 MJ (megadżuli), co wystarczy, aby zapalić 100 100-watowych żarówek przez 1000 sekund. Ta konstrukcja koła zamachowego nie jest znacznie większa niż lodówka. Jeszcze większe koło zamachowe, w rodzaju stosowanego jako rezerwowe źródło energii elektrycznej, może pomieścić 100 MJ mocy. Tego typu koła zamachowe mogą być używane przez kasyna, szpitale, centra danych lub w przemyśle do utrzymywania mocy w przypadku awarii lub wahań mocy wejściowej.