Регенеративно спиране

Регенеративно спиране

При регенеративното спиране кинетичната енергия на движени машини се използва и се връща обратно в електрическата мрежа. Този механизъм за спиране влизане в действие, когато движещата се нагрузка или машина принуждава мотора да работи със скорост, надхвърляща неговата скорост без нагрузка, докато се поддържа постоянна възбуда.

Съдържание

• Приложения на регенеративното спиране

• Регенеративно спиране в DC шунтови мотори

• Регенеративно спиране в DC сериеви мотори

Под условията на регенеративното спиране, в мотора се случва значителна електрическа трансформация. По-конкретно, обратната електромагнитна сила Eb на мотора надхвърля напрежението на питащата мрежа V. Това превръщане в отношенията между напреженията води до промяна в посоката на тока на якора на мотора. Следователно, моторът преминава от нормалния си режим на работа към функциониране като генератор, преобразуващ механичната енергия от движещата се нагрузка в електрическа енергия и я връща обратно към източника на енергия.

Забележително е, че регенеративното спиране не е ограничено само до високоскоростни сценарии. То може да бъде ефективно приложено и при много ниски скорости, стига моторът да е конфигуриран като отделно възбуждан генератор. Като скоростта на мотора намалява, нивото му на възбуда се увеличава контролирано. Тази корекция осигурява, че двата ключови уравнения, които определят електрическото поведение на системата, са удовлетворени, позволявайки ефективно възстановяване на енергия дори при ниски скорости.

Продължение на регенеративното спиране

В процеса на увеличаване на възбудата на мотора, той не достига състояние на магнитна насыщение. Тази характеристика позволява по-ефективен контрол и работа при регенеративни сценарии за спиране.

Регенеративното спиране може успешно да бъде приложено в шунтови и отделно възбуждани мотори. Обаче, когато става дума за композитни мотори, спирането може да бъде постигнато само при условие на слаба сериева композиция. Това ограничение подчертава важността на конструкцията и конфигурацията на мотора в определянето на възможността и ефективността на регенеративното спиране.

Приложения на регенеративното спиране

Регенеративното спиране е особено подходящо за приложения, в които двигатели трябва често да бъдат спирани и забавяни. Неговата способност да преобразува кинетична енергия обратно в електрическа енергия го прави високо ефективен в такива динамични условия на работа.

Едно от най-ценните му приложения се намира при поддържането на постоянна скорост за спускаща се нагрузка с висока потенциална енергия. Чрез използването на генерираната енергия при спускането, регенеративното спиране помага за контролиране на скоростта на нагрузката, осигурявайки безопасна и стабилна операция, като същевременно възстановява енергия, която иначе би била загубена.

Този метод за спиране е широко използван в различни индустрии за контролиране на скоростта на двигатели, които движат различни видове нагрузки. Играе решителна роля в електрическите локомотиви, където помага за управление на скоростта на влака при забавяне и спускане, докато същевременно връща енергия обратно в електрическата мрежа. В асансьори, кранове и лифтове, регенеративното спиране позволява точен контрол на скоростта и спестяване на енергия, подобрявайки общата ефективност и производителност на тези системи.

Важно е да се отбележи, че регенеративното спиране не е предназначено да доведе мотора до пълна спирка. Вместо това, неговата основна функция е да регулира скоростта на мотора, когато той работи с по-висока скорост от скоростта без нагрузка, облекчавайки преобразуването на механична енергия в електрическа за повторно използване. Фундаменталното изискване за регенерация е, че обратната електромагнитна сила (Eb) трябва да надхвърли напрежението на питащата мрежа. Това условие причинява обратно насочване на тока на якора, ефективно превръщайки режима на работа на мотора от двигателен в генераторен.

Регенеративно спиране в DC шунтови мотори

При нормални условия на работа, токът на якора на DC шунтов мотор се определя от следното уравнение:

Динамика на регенеративното спиране

Когато кран, лифт или подемник спуска нагрузка, скоростта на въртене на мотора може да надхвърли неговата скорост без нагрузка. В този сценарий, обратната електромагнитна сила (EMF) на мотора надхвърля напрежението на питащата мрежа. В резултат, токът на якора Ia се обърква, ефективно превръщайки мотора в генератор. Това преобразуване позволява кинетичната енергия от спускащата се нагрузка да бъде използвана и върната обратно в електрическата мрежа, оптимизирайки използването на енергия и предоставяйки спиращ ефект.

Регенеративно спиране в DC сериеви мотори

DC сериевите мотори показват уникални електрически характеристики по време на работа. Като скоростта на мотора се увеличава, както токът на якора, така и полето на флуидите намаляват. В отличие от други видове мотори, обратната EMF Eb в DC сериев мотор обикновено не може да надхвърли напрежението на питащата мрежа при нормални условия. Обаче, регенерацията остава възможна, тъй като токът на полето не може да надхвърли тока на якора.

Този механизъм за спиране е особено важен в приложения, където DC сериевите мотори са основно използвани, като например в тракционни системи за влакове и в асансьори. Например, когато електрическият локомотив спуска склон, поддържането на постоянна скорост е съществено за безопасността и ефективността. Подобно, в подемници, регенеративното спиране включва, за да ограничи скоростта, когато тя достигне потенциално опасни нива, осигурявайки контролирана операция.

Един широко приеман подход за приложение на регенеративното спиране в DC сериеви мотори включва преработката им, за да работят като шунтови мотори. Учитывайки, че обмотката на полето на DC сериев мотор има ниско съпротивление, сериево съпротивление се включва в цепта на полето. Това допълнително съпротивление играе важна роля, за да се запази токът в безопасни параметри, позволявайки на мотора да функционира ефективно в новата си конфигурация и да подпомага преобразуването на механична енергия в електрическа енергия по време на процеса на спиране.