Frenado regenerativo

Frenado Regenerativo

En el frenado regenerativo, la energía cinética de la maquinaria accionada se aprovecha y se devuelve a la red de suministro eléctrico. Este mecanismo de frenado entra en juego cuando la carga accionada o la maquinaria obliga al motor a operar a una velocidad que supera su velocidad sin carga mientras se mantiene la excitación constante.

Contenido

• Aplicaciones del Frenado Regenerativo

• Frenado Regenerativo en Motores de Corriente Continua de Derivación

• Frenado Regenerativo en Motores de Corriente Continua en Serie

Bajo las condiciones de frenado regenerativo, ocurre una transformación eléctrica significativa dentro del motor. Específicamente, la fuerza electromotriz de contra reacción Eb del motor supera el voltaje de suministro V. Esta inversión en la relación de voltaje conduce a un cambio en la dirección de la corriente del armadura del motor. En consecuencia, el motor transita de su modo de operación normal para funcionar como un generador, convirtiendo la energía mecánica de la carga accionada en energía eléctrica y suministrándola de vuelta a la fuente de energía.

Es importante destacar que el frenado regenerativo no está limitado a escenarios de alta velocidad. También puede implementarse eficazmente a velocidades muy bajas, siempre que el motor esté configurado como un generador de excitación separada. A medida que disminuye la velocidad del motor, su nivel de excitación se incrementa de manera controlada. Este ajuste asegura que se satisfagan las dos ecuaciones críticas que rigen el comportamiento eléctrico del sistema, permitiendo una recuperación eficiente de la energía incluso en condiciones de baja velocidad.

Continuación del Frenado Regenerativo

En el proceso de aumentar la excitación del motor, no alcanza un estado de saturación magnética. Esta característica permite un control y operación más efectivos durante los escenarios de frenado regenerativo.

El frenado regenerativo puede implementarse con éxito en motores de derivación y de excitación separada. Sin embargo, en el caso de motores compuestos, el frenado solo puede lograrse bajo la condición de compuesto en serie débil. Esta limitación resalta la importancia del diseño y la configuración del motor en la determinación de la factibilidad y eficacia del frenado regenerativo.

Aplicaciones del Frenado Regenerativo

El frenado regenerativo es especialmente adecuado para aplicaciones donde las unidades de accionamiento necesitan ser frenadas y reducidas de velocidad con frecuencia. Su capacidad para convertir la energía cinética de nuevo en energía eléctrica lo hace altamente eficiente en tales entornos operativos dinámicos.

Una de sus aplicaciones más valiosas se encuentra en el mantenimiento de una velocidad constante para una carga descendente con alta energía potencial. Al aprovechar la energía generada durante el descenso, el frenado regenerativo ayuda a controlar la velocidad de la carga, asegurando una operación segura y estable, mientras también recupera energía que de otro modo se desperdiciaría.

Este método de frenado se utiliza ampliamente en diversas industrias para controlar la velocidad de los motores que accionan diferentes tipos de cargas. Desempeña un papel crucial en locomotoras eléctricas, donde ayuda a gestionar la velocidad del tren durante la deceleración y el viaje cuesta abajo, mientras también alimenta energía de vuelta a la red eléctrica. En ascensores, grúas y polipastos, el frenado regenerativo permite un control preciso de la velocidad y ahorro de energía, mejorando la eficiencia y el rendimiento general de estos sistemas.

Es importante señalar que el frenado regenerativo no está destinado a detener completamente el motor. En su lugar, su función principal es regular la velocidad del motor cuando opera por encima de su velocidad sin carga, facilitando la conversión de la energía mecánica en energía eléctrica para su reutilización. El requisito fundamental para la regeneración es que la fuerza electromotriz de contra reacción (Eb) debe superar el voltaje de suministro. Esta condición provoca que la corriente de armadura se invierta, cambiando efectivamente el modo de operación del motor de motriz a generadora.

Frenado Regenerativo en Motores de Corriente Continua de Derivación

Bajo condiciones normales de operación, la corriente de armadura de un motor de corriente continua de derivación se determina mediante la siguiente ecuación:

Dinámica del Frenado Regenerativo

Cuando una grúa, polipasto o elevador baja una carga, la velocidad de rotación del motor puede superar su velocidad sin carga. En este escenario, la fuerza electromotriz de contra reacción (EMF) del motor supera el voltaje de suministro. Como resultado, la corriente de armadura Ia cambia de dirección, convirtiendo efectivamente el motor en un generador. Esta conversión permite que la energía cinética de la carga descendente se aproveche y se devuelva al suministro eléctrico, optimizando el uso de la energía y proporcionando un efecto de frenado.

Frenado Regenerativo en Motores de Corriente Continua en Serie

Los motores de corriente continua en serie presentan características eléctricas únicas durante la operación. A medida que aumenta la velocidad del motor, tanto la corriente de armadura como el flujo de campo disminuyen. A diferencia de otros tipos de motores, la fuerza electromotriz de contra reacción Eb en un motor de corriente continua en serie generalmente no puede superar el voltaje de suministro en circunstancias normales. Sin embargo, la regeneración sigue siendo factible porque la corriente de campo no puede exceder la corriente de armadura.

Este mecanismo de frenado es particularmente crucial en aplicaciones donde se utilizan principalmente motores de corriente continua en serie, como en sistemas de tracción para trenes y en polipastos de ascensores. Por ejemplo, cuando una locomotora eléctrica desciende una pendiente, mantener una velocidad constante es esencial para la seguridad y la eficiencia. De manera similar, en los accionamientos de polipastos, el frenado regenerativo interviene para limitar la velocidad cuando alcanza niveles potencialmente peligrosos, asegurando una operación controlada.

Un enfoque ampliamente adoptado para implementar el frenado regenerativo en motores de corriente continua en serie implica reconfigurarlos para que funcionen como motores de derivación. Dado que el bobinado de campo de un motor de corriente continua en serie tiene una resistencia baja, se incorpora una resistencia en serie en el circuito de campo. Esta resistencia adicional juega un papel vital en mantener la corriente dentro de parámetros seguros, permitiendo que el motor funcione de manera efectiva en su nueva configuración y facilitando la conversión de la energía mecánica en energía eléctrica durante el proceso de frenado.