הבלימה התחדשנית

הבלימה הרגנרטיבית

בהבלימה הרגנרטיבית, האנרגיה הקינטית של המכונות הנעות מתמירה ומחזירה לתאגיד החשמל. תהליך הבלימה זה מופעל כאשר המטען הנעוץ או המכונה מחייבת את המנוע לפעול במהירות העולה על מהירותו ללא מטען תוך שמירה על עירור קבוע.

תוכן

• יישומים של בלימה רגנרטיבית

• בלימה רגנרטיבית במנועים סידוריים DC

• בלימה רגנרטיבית במנועים טוריים DC

תחת התנאים של בלימה רגנרטיבית, מתרחש שינוי חשמלי משמעותי בתוך המנוע. ספציפית, המתח ההחזרי (Eb) של המנוע עולה על מתח החשמל הזמין (V). הפיכה זו בתנאי המתח מובילה לשינוי כיוון זרם האברטורה של המנוע. כתוצאה מכך, המנוע עובר מהדפוס הרגיל של פעולתו למתן פונקציה של גנרטור, הממיר אנרגיה מכנית מהמטען הנעוץ לאנרגיה חשמלית ומפנק אותה בחזרה למקור החשמל.

בנוסף, בלימה רגנרטיבית אינה מוגבלת רק לתנאי מהירות גבוהה. היא יכולה להיות מושלמת גם במהירויות נמוכות מאוד, בהנחה שהמנוע מוגדר כגנרטור מופרד לעירור. ככל שהמהירות של המנוע יורדת, רמת העירור שלו מוגברת באופן מבוקר. התיקון הזה מבטיח כי שתי המשוואות הקריטיות ששולטות בהתנהגות החשמלית של המערכת מקיימות, מאפשרת השבת אנרגיה יעילה גם בתנאי מהירות נמוכה.

המשך הבלימה הרגנרטיבית

במהלך תהליך הגברת העירור של המנוע, הוא אינו מגיע למצב של רוויה מגנטית. מאפיין זה מאפשר שליטה ופעולה יעילות יותר במהלך תרחישים של בלימה רגנרטיבית.

בלימה רגנרטיבית יכולה להתבצע בהצלחה במנועים סידוריים ומופרדים לעירור. עם זאת, לגבי מנועים קומפוזיציוניים, הבלימה יכולה להימשך רק בתנאי כפל טורי חלש. מגבלה זו מדגישה את חשיבות עיצוב המנוע והתצורה באיזון אפשריות והיעילות של בלימה רגנרטיבית.

יישומי בלימה רגנרטיבית

בלימה רגנרטיבית מתאימה במיוחד ליישומים בהם יש צורך בהצמדת המנועים ולהאטתם לעיתים קרובות. יכולתה להמיר אנרגיה קינטית בחזרה לאנרגיה חשמלית עושה אותה יעילה מאוד בסביבות פעולה דינמיות כאלה.

אחד היישומים הכי חשובים שלה הוא שמירת מהירות קבועה עבור מטען יורד עם אנרגיה פוטנציאלית גבוהה. באמצעות איסוף האנרגיה שנוצרת במהלך הירידה, בלימה רגנרטיבית עוזרת לשלוט במהירות המטען, מבטיחה פעולה בטוחה ויציבה תוך השבת אנרגיה שאחרת הייתה נבזקת.

שיטת בלימה זו נמצאת בשימוש רחב במגוון ענפי תעשייה כדי לשלוט במהירות המנועים הנעים מטעמים שונים. היא משחקת תפקיד קריטי ברכבות חשמליות, שם היא עוזרת לנהל את מהירות הרכבת במהלך האטה ונסיעה במורד, תוך שהיא מחזירה אנרגיה לרשת החשמל. בעליות, מנופים ומעלים, בלימה רגנרטיבית מאפשרת שליטה מדויקת במהירות והחסכון באנרגיה, משפרת את יעילותם והביצועים של מערכות אלה.

חשוב לציין שבלימה רגנרטיבית אינה מיועדת להפסיק את המנוע לחלוטין. במקום זאת, הפונקציה העיקרית שלה היא לרגל את מהירות המנוע כשהוא פועל מעל למהירותו ללא מטען, תוך שמאפשרת המרה של אנרגיה מכנית לחשמלית לשימוש חוזר. תנאי הבסיס לשחזור הוא שהמתח ההחזרי (Eb) חייב לעלות על מתח החשמל הזמין. מצב זה גורם לכיוון זרם האברטורה להפוך, מוביל את המנוע מהדפוס של פעולה לפונקציה של גנרטור.

בלימה רגנרטיבית במנועים סידוריים DC

תחת תנאים של פעולה נורמלית, זרם האברטורה של מנוע DC סידורי נקבע על ידי המשוואה הבאה:

דינמיקת בלימה רגנרטיבית

כאשר מנוף, מעלה או מעלית מוריד מטען, מהירות הסיבוב של המנוע יכולה לעלות על מהירותו ללא מטען. בסיטואציה זו, המתח ההחזרי (EMF) של המנוע עולה על מתח החשמל הזמין. כתוצאה מכך, זרם האברטורה Ia משנה כיוון, מומר את המנוע לגנרטור. המרה זו מאפשרת איסוף האנרגיה הקינטית מהמטען היורד ולהפיכתה לאנרגיה חשמלית שתוחזר לתאגיד החשמל, מגדלת את שימוש האנרגיה ומספקת אפקט בלימה.

בלימה רגנרטיבית במנועים טוריים DC

מנועים טוריים DC מראים מאפיינים חשמליים ייחודיים במהלך הפעלה. ככל שהמהירות של המנוע עולה, גם זרם האברטורה והפלוקס השדה יורדים. בניגוד לסוגי מנועים אחרים, המתח ההחזרי Eb במנוע טורי DC בדרך כלל אינו יכול לעלות על מתח החשמל הזמין בתנאים נורמליים. עם זאת, השחזור נשאר אפשרי כי זרם השדה אינו יכול לעלות על זרם האברטורה.

תהליך בלימה זה הוא במיוחד קריטי ביישומים בהם מנועים טוריים DC הם נפוצים, כגון במערכות גרירה לרכבות ובעליות מעליות. למשל, כשרכבת חשמלית יורדת מורד, שמירת מהירות קבועה היא חיונית לבטיחות ויעילות. באופן דומה, במעליות, בלימה רגנרטיבית מתערבת כדי להגביל את המהירות כשהיא מגיעה לרמות שעלולות להיות מסוכנות, מבטיחה פעולה בשליטה.

גישה נפוצה ליישום בלימה רגנרטיבית במנועים טוריים DC היא להפוך אותם למנועים סידוריים. בהינתן שהסיבילית של סליל השדה של מנוע טורי DC היא נמוכה, מוסיפיםנגד טורי לمدار השדה. נגד נוסף זה מפעיל תפקיד חשוב בהחזקת הזרם בגבולות בטיחותיים, מאפשר למנוע לעבוד בצורה יעילה בהקונפיגורציה החדשה ומשתתף בהמרה של אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית במהלך תהליך הבלימה.