Jäännöspalautus

Regeneratiivinen jarrutus

Regeneratiivisessa jarrutuksessa käytetään ja palautetaan ajoneuvon tai koneen kineettistä energiaa sähköverkkoon. Tämä jarrutusmekanismi tulee voimaan, kun kuljetettava kuorma tai kone pakottaa moottorin toimimaan nopeudella, joka ylittää sen tyhjän polttoainekuorman nopeuden samalla kun virrannut sitä ei muutu.

Sisältö

• Regeneratiivisen jarrutuksen sovellukset

• Regeneratiivinen jarrutus DC-virtapiirissä rinnakkaismagneettisissa moottoreissa

• Regeneratiivinen jarrutus DC-virtapiirissä sarjamagneettisissa moottoreissa

Regeneratiivisen jarrutuksen olosuhteissa tapahtuu merkittävä sähköllinen muutos moottorissa. Erityisesti moottorin takaisinmenevä sähkömotorinen voima Eb ylittää sähkölähdteen jännitteen V. Tämä jännitteen suhteen kääntyminen johtaa moottorin armatuuri virtauksen suuntaan kääntymiseen. Seurauksena moottori siirtyy normaalista toimintatavastaan toimimaan dynamona, joka muuttaa kuljetettavan kuorman mekaanista energiaa sähköiseksi energiaksi ja palauttaa sen sähkölähteeseen.

Huomattavasti regeneratiivinen jarrutus ei ole rajoitettu vain korkeanopeisiin tilanteisiin. Sitä voidaan myös tehokkaasti toteuttaa hyvin matalissa nopeuksissa, jos moottori on konfiguroitu erillisesti virrannut dynamina. Kun moottorin nopeus laskee, sen virrannut tasoa lisätään kontrolloidusti. Tämä säätö varmistaa, että kaksi kriittistä yhtälöä, jotka ohjaavat järjestelmän sähköistä käyttäytymistä, täyttyvät, mikä mahdollistaa tehokkaan energian palauttamisen jopa matalanopeudessa.

Regeneratiivinen jarrutus jatkuu

Moottorin virrannut tasoa lisättäessä se ei saavuta magneettista saturaatiota. Tämä ominaisuus mahdollistaa tehokkaampaa hallintaa ja toimintaa regeneratiivisen jarrutuksen tilanteissa.

Regeneratiivinen jarrutus voidaan onnistuneesti toteuttaa rinnakkaismagneettisissa ja erillisesti virrannuissa moottoreissa. Kuitenkin kun kyseessä ovat yhdistetyt moottorit, jarrutus voidaan toteuttaa vain heikolla sarjamagneettisella yhdistelmällä. Tämä rajoitus korostaa moottorin suunnittelun ja konfiguraation tärkeyttä määrittäessään regeneratiivisen jarrutuksen toteuttamiskelpoisuuden ja tehokkuuden.

Regeneratiivisen jarrutuksen sovellukset

Regeneratiivinen jarrutus sopii erityisesti sovelluksiin, joissa kuljetin tarvitsee usein jarrutusta ja hidastamista. Kyky muuttaa kineettistä energiaa sähköiseksi energiaksi tekee siltä erittäin tehokasta tällaisissa dynaamisissa toimintaolosuhteissa.

Yksi sen arvostetuimmista sovelluksista on pitää vakio nopeus alas liukuvalle kuormalle, jolla on korkea potentiaalienergia. Energioiden käyttöön ottamalla alaspäin liikkumisen aikana regeneratiivinen jarrutus auttaa hallitsemaan kuorman nopeutta, taaten turvallisen ja vakionopeuden toiminnan sekä palauttaa energian, joka muussa tapauksessa menettäisiin.

Tämä jarrutusmenetelmä on laajasti käytetty eri teollisuudenaloilla erilaisten kuormien kuljettamiseen. Se on keskeinen sähköisissä veturissa, jossa se auttaa hallitsemaan junan nopeutta hidastuksen ja mäen laskemisen aikana, samalla kun se syöttää energiaa sähköverkkoon. Hississä, kraaneissa ja nostoissa regeneratiivinen jarrutus mahdollistaa tarkka nopeuden hallinta ja energiansäästöt, parantamassa näiden järjestelmien yleistä tehokkuutta ja suorituskykyä.

On tärkeää huomioida, että regeneratiivinen jarrutus ei ole tarkoitettu moottorin pysäyttämiseen kokonaan. Sen ensisijainen tehtävä on säännellä moottorin nopeutta, kun se toimii ylittäen sen tyhjän polttoainekuorman nopeuden, edistämällä mekaanisen energian muuntamista sähköiseksi energiaksi uudelleenkäyttöä varten. Regeneroinnin perusedellytyksenä on, että takaisinmenevä sähkömotorinen voima (Eb) ylittää sähkölähdteen jännitteen. Tämä ehto aiheuttaa armatuuri virtauksen suuntaan kääntymisen, tehokkaasti siirtäen moottorin toimintatavan moottorointista generaattorointiin.

Regeneratiivinen jarrutus DC-virtapiirissä rinnakkaismagneettisissa moottoreissa

Normaaleissa toimintaoloissa DC-virtapiirissä rinnakkaismagneettisen moottorin armatuuri virtaus määräytyy seuraavasta yhtälöstä:

Regeneratiivisen jarrutuksen dynamiikka

Kun kraani, nosto tai hissi laskee kuormaa, moottorin pyörimisnopeus voi ylittää sen tyhjän polttoainekuorman nopeuden. Tässä skenaariossa moottorin takaisinmenevä sähkömotorinen voima (EMF) ylittää sähkölähdteen jännitteen. Tämän seurauksena armatuuri virtaus Ia kääntyy suunnaltaan, tehokkaasti muuttaen moottorin dynaminaaksi. Tämä muunto mahdollistaa laskevan kuorman kineettisen energian käyttöönoton ja palauttamisen sähköverkkoon, optimoimalla energian käytön ja tarjoamalla jarrutuseffektin.

Regeneratiivinen jarrutus DC-virtapiirissä sarjamagneettisissa moottoreissa

DC-virtapiirissä sarjamagneettiset moottorit osoittavat ainutlaatuisia sähköllisiä ominaisuuksia toiminnassaan. Kun moottorin nopeus kasvaa, molemmat armatuuri virtaus ja kenttävirtaus vähenevät. Toisin kuin joissakin muissa moottoryypeissä, DC-virtapiirissä sarjamagneettisen moottorin takaisinmenevä EMF Eb ei yleensä ylitä sähkölähdteen jännitettä normaaleissa olosuhteissa. Kuitenkin regenerointi on edelleen mahdollista, koska kenttävirtaus ei voi ylittää armatuuri virtausta.

Tämä jarrutusmekanismi on erityisen tärkeä sovelluksissa, joissa DC-virtapiirissä sarjamagneettiset moottorit ovat pääasiallisesti käytössä, kuten veturien ja hissien nostojärjestelmissä. Esimerkiksi kun sähköinen veturi laskee rinnettä, vakio nopeuden ylläpitäminen on välttämätöntä turvallisuuden ja tehokkuuden kannalta. Samalla tavoin nostojärjestelmissä regeneratiivinen jarrutus astuu toimimaan rajoittamaan nopeutta, kun se saavuttaa vaarallisen tason, taaten hallitun toiminnan.

Yksi laajasti hyväksytysti toteutettu lähestymistapa regeneratiivisen jarrutuksen toteuttamiseksi DC-virtapiirissä sarjamagneettisissa moottoreissa on niiden uudelleenkonfigurointi toimimaan rinnakkaismagneettisina moottoreina. Koska DC-virtapiirissä sarjamagneettisen moottorin kenttäpyyhdyksen vastus on pieni, sarjavastus lisätään kenttäpiiriin. Tämä lisävastus on avaintekijä pitääkseen virtauksen turvallisissa parametreissä, mahdollistaen moottorin tehokkaan toiminnan uudessa konfiguraatiossaan ja helpottamaan mekaanisen energian muuntamista sähköiseksi energiaksi jarrutuksen aikana.