Калькулятор накопления энергии маховика

Маховик запасает энергию в виде кинетической энергии вращения. Идеальный запас равен половине произведения момента инерции на квадрат угловой скорости. Калькулятор принимает момент инерции в килограмм-метрах в квадрате и частоту в оборотах в минуту. Он переводит частоту в радианы в секунду, вычисляет энергию по формуле и показывает результат в джоулях, килоджоулях и ватт-часах. Эти единицы облегчают сравнение механического ротора с электрическими и тепловыми накопителями. Момент инерции описывает распределение массы относительно оси, а не просто вес маховика. Перемещение той же массы дальше от оси увеличивает инерцию и запас энергии при заданной частоте вращения. Тонкое кольцо имеет больший момент инерции, чем сплошной диск той же массы и внешнего радиуса. Учитывайте все детали, вращающиеся с введённой частотой: ротор, ступицу, вал и соединённые элементы, либо используйте измеренный момент инерции системы. Инерции деталей, связанных передачами, перед сложением необходимо привести к общей частоте вращения вала. Энергия растёт пропорционально квадрату частоты вращения. Удвоение частоты при неизменной инерции увеличивает запас в четыре раза, но также резко повышает напряжения в материале. Поэтому реальная конструкция ограничена прочностью на растяжение, усталостью, балансировкой, нагрузками на подшипники, динамикой ротора, защитным удержанием обломков, потерями в вакуумной системе и максимальной безопасной частотой. Идеальный расчёт не вычитает трение подшипников, аэродинамические потери, потери мотор-генератора и силовой электроники, а также энергию, которая должна оставаться в роторе для поддержания минимальной рабочей частоты. В действующей системе полезная энергия между двумя частотами равна разности кинетических энергий при максимальной и минимальной частоте. Мощность отличается от энергии: маховик может хранить определённое количество ватт-часов, но скорость заряда и разряда определяется мотор-генератором, инвертором, подшипниками и тепловыми ограничениями. Используйте калькулятор для концептуального проектирования, лабораторных занятий, оценки выбега машин и проверки согласованности. Высокоскоростные роторы могут разрушаться с большой силой, поэтому реальные конструкции требуют квалифицированного анализа напряжений, защиты от превышения оборотов, точной балансировки, защищённых испытаний и кожуха, рассчитанного на максимально возможную достоверную энергию ротора.