Freà de regeneració

Frenatge regeneratiu

En el frenatge regeneratiu, l'energia cinètica de la màquina propulsada es captura i es retorna al sistema d'alimentació. Aquest mecanisme de frenatge entra en joc quan la càrrega o màquina propulsada obliga el motor a funcionar a una velocitat que supera la seva velocitat sense càrrega mentre es manté una excitació constant.

Continguts

• Aplicacions del frenatge regeneratiu

• Frenatge regeneratiu en motors DC de derivació

• Frenatge regeneratiu en motors DC en sèrie

Sota les condicions de frenatge regeneratiu, es produeix una transformació elèctrica significativa dins del motor. Específicament, la força electromotriu de reacció Eb del motor supera la tensió d'alimentació V. Aquesta inversió en la relació de tensions porta a un canvi en la direcció de la corrent de l'armadura del motor. Com a conseqüència, el motor passa del seu mode normal d'operació a funcionar com a generador, convertint l'energia mecànica de la càrrega propulsada en energia elèctrica i retornant-la a la font d'energia.

Es destaca que el frenatge regeneratiu no està limitat només a escenaris de alta velocitat. També pot implementar-se eficientment a velocitats molt baixes, sempre que el motor estigui configurat com a generador separatament excitat. A mesura que disminueix la velocitat del motor, el nivell d'excitació s'incrementa de manera controlada. Aquest ajust assegura que es satisfacin les dues equacions crítiques que governen el comportament elèctric del sistema, permetent una recuperació eficient d'energia fins i tot en condicions de baixa velocitat.

Frenatge Regeneratiu Continuat

En el procés d'incrementar l'excitació del motor, no arriba a un estat de saturació magnètica. Aquesta característica permet un control i operació més efectius en escenaris de frenatge regeneratiu.

El frenatge regeneratiu pot implementar-se amb èxit en motors de derivació i separadament excitar. No obstant això, en el cas de motors compuestos, el frenatge només es pot aconseguir sota la condició de compósit en sèrie feble. Aquesta limitació destaca l'importància del disseny i la configuració del motor per determinar la viabilitat i l'eficàcia del frenatge regeneratiu.

Aplicacions del Frenatge Regeneratiu

El frenatge regeneratiu és particularment adequat per a aplicacions on els accionaments necessiten frenar-se i reduir la velocitat de manera freqüent. La seva capacitat per convertir l'energia cinètica en energia elèctrica el fa extremadament eficient en aquests entorns operatius dinàmics.

Una de les seves aplicacions més valoses es troba en mantenir una velocitat constant per a una càrrega descendent amb alta energia potencial. Capturant l'energia generada durant la descensió, el frenatge regeneratiu ajuda a controlar la velocitat de la càrrega, assegurant una operació segura i estable, mentre també recupera energia que de diversa manera seria perduda.

Aquest mètode de frenatge s'utilitza ampliament en diversos sectors per controlar la velocitat dels motors que propulsen diferents tipus de càrregues. Juga un paper crucial en els trens elèctrics, on ajuda a gestionar la velocitat del tren durant la desacceleració i la conducció en pendent, mentre tambe alimenta energia de tornada a la xarxa elèctrica. En ascensors, grúes i polses, el frenatge regeneratiu permet un control precís de la velocitat i un estalvi d'energia, millorant l'eficiència general i el rendiment d'aquests sistemes.

Cal tenir en compte que el frenatge regeneratiu no té com a objectiu aturar completament el motor. En lloc d'això, la seva funció principal és regular la velocitat del motor quan funciona per sobre de la seva velocitat sense càrrega, facilitant la conversió de l'energia mecànica en energia elèctrica per a reutilitzar. El requisit fonamental per a la regeneració és que la força electromotriu de reacció (Eb) ha de superar la tensió d'alimentació. Aquesta condició provoca que la corrent de l'armadura s'invertisca, fent que el motor canviï del seu mode de funcionament de motricitat a generació.

Frenatge Regeneratiu en Motors DC de Derivació

En condicions normals d'operació, la corrent de l'armadura d'un motor DC de derivació es determina per la següent equació:

Dinàmica del Frenatge Regeneratiu

Quan una grua, polsa o elevador abaixa una càrrega, la velocitat rotacional del motor pot superar la seva velocitat sense càrrega. En aquest escenari, la força electromotriu de reacció (EMF) del motor supera la tensió d'alimentació. Com a resultat, la corrent de l'armadura Ia inverteix la direcció, convertint el motor en un generador. Aquesta conversió permet capturar l'energia cinètica de la càrrega descendenta i retornar-la a l'abastament elèctric, optimitzant l'ús d'energia i proporcionant un efecte de frenatge.

Frenatge Regeneratiu en Motors DC en Sèrie

Els motors DC en sèrie presenten característiques elèctriques úniques durant la seva operació. A mesura que augmenta la velocitat del motor, tant la corrent de l'armadura com el flux de camp disminueixen. A diferència d'altres tipus de motors, la força electromotriu de reacció Eb en un motor DC en sèrie normalment no pot superar la tensió d'alimentació en circumstàncies normals. No obstant això, la regeneració roman factible perquè la corrent de camp no pot superar la corrent de l'armadura.

Aquest mecanisme de frenatge és particularment crucial en aplicacions on els motors DC en sèrie són predominantment utilitzats, com en els sistemes de tracció per a trens i en els elevadors de polses. Per exemple, quan un tren elèctric desciendeix una rampa, mantenir una velocitat constant és essencial per a la seguretat i l'eficiència. De manera similar, en els accionaments de polses, el frenatge regeneratiu intervé per limitar la velocitat quan aquesta arriba a nivells potencialment perillosos, assegurant una operació controlada.

Un enfocament ampliament adoptat per implementar el frenatge regeneratiu en motors DC en sèrie implica reconfigurar-los per funcionar com a motors de derivació. Atès que el voltant de camp d'un motor DC en sèrie té una resistència baixa, es incorpora una resistència en sèrie al circuit de camp. Aquesta resistència addicional juega un paper vital en mantenir la corrent dins de paràmetres segurs, permetent al motor funcionar eficientment en la seva nova configuració i facilitant la conversió de l'energia mecànica en energia elèctrica durant el procés de frenatge.