الفصل المتجدد للفرامل

الفرملة المتجددة

في الفرملة المتجددة، يتم استغلال الطاقة الحركية للمعدات المحركة وإعادة تغذيتها إلى مصدر الطاقة الرئيسي. يعمل هذا النظام الفرملة عندما يجبر الحمل المحرك أو المعدات المحركة المحرك على العمل بسرعة تتجاوز سرعته عند عدم وجود حمل مع الاحتفاظ بالتنبيه الثابت.

المحتويات

• تطبيقات الفرملة المتجددة

• الفرملة المتجددة في المحركات التيار المستمر ذات التوازي

• الفرملة المتجددة في المحركات التيار المستمر ذات السلسلة

تحت ظروف الفرملة المتجددة، يحدث تحول كهربائي كبير داخل المحرك. تحديداً، تتجاوز القوة الكهرومائية العكسية Eb للمحرك الجهد المزود V. يؤدي هذا التحويل في العلاقة بين الجهود إلى تغيير اتجاه تيار الأرماتور للمحرك. نتيجة لذلك، ينتقل المحرك من وضع التشغيل الطبيعي إلى العمل كمولد، يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية من الحمل المحرك إلى طاقة كهربائية ويقوم بإعادة تغذيتها إلى مصدر الطاقة.

من الجدير بالذكر أن الفرملة المتجددة ليست مقتصرة على السرعات العالية فقط. يمكن تنفيذها بكفاءة أيضاً عند السرعات المنخفضة جدًا، شريطة أن يكون المحرك مهيأً كمولد مستقل. مع انخفاض سرعة المحرك، يتم زيادة مستوى التحفيز بشكل متحكم. يضمن هذا التعديل رضا المعادلات الأساسية التي تحكم السلوك الكهربائي للنظام، مما يسمح باسترداد الطاقة بكفاءة حتى تحت ظروف السرعات المنخفضة.

استمرار الفرملة المتجددة

خلال عملية زيادة التحفيز للمحرك، لا يصل إلى حالة التشبع المغناطيسي. هذه الخاصية تسمح بتحكم وتشغيل أكثر فعالية خلال سيناريوهات الفرملة المتجددة.

يمكن تنفيذ الفرملة المتجددة بنجاح في المحركات ذات التوازي والمستقلة التحفيز. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بالمحركات المركبة، يمكن تحقيق الفرملة فقط تحت شرط التركيب المركب الضعيف. هذا التقييد يبرز أهمية تصميم المحرك وتهيئته في تحديد جدوى وكفاءة الفرملة المتجددة.

تطبيقات الفرملة المتجددة

تعتبر الفرملة المتجددة مثالية بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب فرملة متكررة وتبطئة لمحركات الدفع. قدرتها على تحويل الطاقة الحركية مرة أخرى إلى طاقة كهربائية يجعلها فعالة للغاية في بيئات التشغيل الديناميكية.

واحدة من أهم تطبيقاتها تكمن في الحفاظ على سرعة ثابتة للحمل النازل ذو الطاقة الكامنة العالية. من خلال الاستفادة من الطاقة المتولدة أثناء النزول، تساعد الفرملة المتجددة في السيطرة على سرعة الحمل، مما يضمن التشغيل الآمن والاستقرار بينما تقوم باسترداد الطاقة التي كانت ستضيع.

تستخدم هذه الطريقة الفرملة بشكل واسع في العديد من الصناعات لضبط سرعة المحركات التي تدفع أنواع مختلفة من الأحمال. تلعب دوراً حاسماً في القطارات الكهربائية، حيث تساعد في إدارة سرعة القطار أثناء التباطؤ والسفر الهابط، بينما تقوم بإعادة تغذية الطاقة إلى الشبكة الكهربائية. في المصاعد والرافعات والأوناش، تمكن الفرملة المتجددة من ضبط السرعة بدقة ووفر الطاقة، مما يعزز الكفاءة والأداء العام لهذه الأنظمة.

من المهم ملاحظة أن الفرملة المتجددة ليست مخصصة لإيقاف المحرك تماماً. بل إن وظيفتها الرئيسية هي تنظيم سرعة المحرك عندما يعمل فوق سرعته عند عدم وجود حمل، مما يسهل تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية لإعادة استخدامها. الشرط الأساسي للتجديد هو أن القوة الكهرومائية العكسية (Eb) يجب أن تتجاوز الجهد المزود. هذا الشرط يتسبب في عكس تيار الأرماتور، مما يحول نظام عمل المحرك من التشغيل إلى التوليد.

الفرملة المتجددة في المحركات التيار المستمر ذات التوازي

تحت الظروف التشغيلية الطبيعية، يتم تحديد تيار الأرماتور للمحرك التيار المستمر ذات التوازي بواسطة المعادلة التالية:

ديناميكيات الفرملة المتجددة

عندما يقوم رافعة أو أوناش أو مصعد بخفض حمل، يمكن أن تتجاوز سرعة دوران المحرك سرعته عند عدم وجود حمل. في هذا السيناريو، تتجاوز القوة الكهرومائية العكسية (EMF) للمحرك الجهد المزود. نتيجة لذلك، يعكس تيار الأرماتور Ia اتجاهه، مما يحول المحرك إلى مولد. هذا التحويل يتيح استغلال الطاقة الحركية من الحمل النازل وإعادة تغذيتها إلى التيار الكهربائي، مما يحسن استخدام الطاقة ويقدم تأثير الفرملة.

الفرملة المتجددة في المحركات التيار المستمر ذات السلسلة

تظهر المحركات التيار المستمر ذات السلسلة خصائص كهربائية فريدة أثناء التشغيل. مع زيادة سرعة المحرك، ينخفض كل من تيار الأرماتور والمجال المغناطيسي. على عكس بعض أنواع المحركات الأخرى، عادة لا يمكن أن تتجاوز القوة الكهرومائية العكسية Eb الجهد المزود في المحرك التيار المستمر ذات السلسلة تحت الظروف الطبيعية. ومع ذلك، فإن التجدد لا يزال ممكنًا لأن تيار المجال لا يمكن أن يتجاوز تيار الأرماتور.

هذا النظام الفرملة يعتبر مهمًا بشكل خاص في التطبيقات التي تستخدم فيها المحركات التيار المستمر ذات السلسلة بشكل أساسي، مثل أنظمة الجر للقطارات وفي الأوناش المصعد. على سبيل المثال، عندما ينزل القطار الكهربائي على منحدر، يعد الحفاظ على سرعة ثابتة ضروريًا للأمان والكفاءة. وبالمثل، في محركات الأوناش، تتدخل الفرملة المتجددة لتقييد السرعة عندما تصل إلى مستويات خطيرة، مما يضمن التشغيل المتحكم فيه.

إحدى الطرق المقبولة على نطاق واسع لتنفيذ الفرملة المتجددة في المحركات التيار المستمر ذات السلسلة تتضمن إعادة تكوينها للعمل كمحركات توازي. نظرًا لأن ملف المجال للمحرك التيار المستمر ذات السلسلة له مقاومة منخفضة، يتم دمج مقاومة سلسلة في دائرة المجال. تلعب هذه المقاومة الإضافية دورًا حاسمًا في الحفاظ على التيار ضمن حدود آمنة، مما يمكّن المحرك من العمل بكفاءة في تكوينه الجديد وتسهيل تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية أثناء عملية الفرملة.