Rotorenergie

Rotorenergie is de energie die is opgeslagen in een ronddraaiende massa als gevolg van haar traagheid. In de mechanica wordt dit uitgedrukt als de kinetische energie van een rotor: E_r = ½ I ω^2, waarbij I het traagheidsmoment van de rotor is en ω de hoeksnelheid (rad/s). Het traagheidsmoment geeft aan hoe de massa verdeeld is ten opzichte van de rotatie-as; voor een continu object geldt I = ∫ r^2 dm, en voor discrete massa’s I = ∑ m_i r_i^2. De eenheid is de joule.

Rotorenergie speelt een belangrijke rol in toepassingen met roterende onderdelen, zoals vliegwielen, elektromotoren en generatorsystemen. De opgeslagen energie groeit met zowel de hoeksnelheid als de patronen van massaverdeling: een grotere rotor met massa dichter bij de as kan bij dezelfde snelheid meer energie opslaan. De energie is daardoor sterk afhankelijk van zowel snelheid als massa-distributie.

In elektrische netten bepaalt de totale rotorenergie de inertie van het systeem. Een hogere inertie helpt de netfrequentie stabiel te houden bij plotselinge belastingsveranderingen. Een veelgebruikte maat is de inertie-constante H, gedefinieerd als H = E_r / f_n in seconden, waarbij E_r = ½ J ω^2 bij de nominale snelheid en ω = 2π f_n. Bij toenemende omzetting van systemen naar pure vermogenspelen kan de effectieve inertie afnemen; hier worden concepten zoals synthetische inertie en actieve regeling van snelheid onderzocht.

Toepassingen en ontwerp brengen vliegwielen, rotorkestanden en remmechanismen samen. Rotorenergie speelt ook een rol bij windturbines en andere convertergebaseerde systemen en wordt meegenomen in de beoordeling van systeemstabiliteit en beveiliging. Veiligheid en onderhoud vereisen aandacht voor de potentieel hoge energie die vrijkomt bij roterende componenten.