Vad är ett svänghjul?

Ett svänghjul är ett enkelt roterande hjul som används för att lagra energi eller stabilisera något. Energin som den lagrar är lika med sitt tröghetsmoment - en fysiktermer som i princip betyder massan av objektet gånger det kvadratet för dess avstånd från rotationsaxeln - gånger kvadratet för dess vinkelhastighet dividerat med 2. Svängar hjälper till att stabilisera drivaxlar som är utsatta för växlande tryck, såsom kolvmotor eller pistonpumpar. Den stabiliserande effekten kommer från svänghjulet som motstår förändringar i dess rotationshastighet.

svänghjul används som kraftlagringsenheter för högeffektvetenskapliga experiment som skulle ge en oacceptabel kraftspik om du tar bort kraft från det elektriska nätet. Sådana svänghjulsbatterier kan fungera i ett vakuum, för att förhindra energiförlust på grund av luftfriktion, och kommer regelbundet att rusas upp igen för att kompensera för förlorad rotationshastighet på grund av energispridning från värme och vibrationer. Bra svänghjulsdesign kommer att spridas så lite värme och vibrationer som möjlighetble, behålla energi för målapplikationen.

Ett svänghjul lagrar olika mängder energi beroende på dess massa och rotationshastighet. Till exempel har ett cykelhjul en massa på cirka 1 kg (2,2 lb), en diameter på cirka 70 cm (28 tum) och en rotationshastighet på cirka 150 rpm (rotationer per minut). Detta lägger till en lagrad energi på 15 J (joules). Därefter kan du överväga ett hjul på ett tåg som rör sig vid 37 mph), med en massa på 942 kg (2 076 pund), en diameter på 1 m (3,3 ft) och en rotationshastighet på 318 rpm. Detta svänghjul skulle ha en rotationsenergi på cirka 64 kJ (kilojoules), ungefär 43 000 gånger större än cykelhjulet.

svänghjulsbatterier som är dedikerade till energilagring har energier mycket större än båda dessa tidigare exempel, främst på grund av extrema rotationshastigheter. Ett exempel från ett svänghjulsföretag i Ottawa har en massa på 100 kg (220 pund), en diameter på 60 cm (27 tum) och enRotationshastighet på 20 000 varv / minut. Detta svänghjulsbatteri kan lagra cirka 10 MJ (megajoules), tillräckligt för att tända 100 100-watt glödlampor i 1 000 sekunder. Denna svänghjulsbatteridesign är inte mycket större än ett kylskåp. Ett ännu större svänghjul, av den typ som används som en elektrisk kraftbackup, kan ha 100 MJ kraft. Dessa typer av svänghjul kan användas av kasinon, sjukhus, datacenter eller i industrin för att upprätthålla makten vid ett misslyckande eller fluktuationer i input.