飛輪儲能計算器

飛輪以旋轉動能的形式儲存能量。理想儲能等於轉動慣量乘以角速度平方的一半。本計算器接受以公斤平方公尺表示的轉動慣量，以及每分鐘轉數表示的轉速。它先將轉速換算為每秒弧度，再代入動能公式，並以焦耳、千焦與瓦時呈現結果，方便比較機械轉子與電能或熱能的儲存量。 轉動慣量描述質量相對於轉軸的分布，而不只是飛輪重量。相同質量移得離轉軸越遠，慣量越大，在相同轉速下的儲能也越多。質量與外半徑相同時，薄圓環的慣量比實心圓盤大。應納入所有以輸入轉速旋轉的零件，包括轉子、輪轂、軸與耦合附件，或使用量測的系統慣量。透過齒輪連接的零件，須先將慣量折算至相同軸轉速後再合併。 能量隨轉速平方增加。慣量不變時，轉速加倍會使儲能變成四倍，但材料應力也會大幅上升。因此實際飛輪設計受到抗拉強度、疲勞、平衡、軸承負載、轉子動力學、防護圍阻結構、真空損失及最高安全轉速限制。此理想計算不扣除軸承阻力、風阻、電動發電機損失、電力電子損失，或轉子在最低運轉轉速以上必須保留的能量。 對運轉系統而言，兩種轉速間的可用能量是最高與最低轉速下動能的差值。功率與能量不同：飛輪即使儲存一定瓦時的能量，充放能速度仍取決於電動發電機、變流器、軸承及熱限制。本計算器可用於概念設計、實驗練習、機器自由減速估算及一致性確認。高速轉子可能劇烈破裂，因此實際設計須由合格人員進行應力分析，並具備超速保護、精密平衡、有防護的測試，以及能承受轉子最大可信能量的圍阻結構。