Frenagem Regenerativa

Freio Regenerativo

No freio regenerativo, a energia cinética da máquina acionada é capturada e devolvida à rede de alimentação. Este mecanismo de frenagem entra em ação quando a carga acionada ou a máquina força o motor a operar em uma velocidade que excede sua velocidade sem carga, mantendo a excitação constante.

Conteúdo

• Aplicações do Freio Regenerativo

• Freio Regenerativo em Motores CC de Tração Paralela

• Freio Regenerativo em Motores CC de Tração Série

Sob as condições de freio regenerativo, ocorre uma transformação elétrica significativa no motor. Especificamente, a força eletromotriz reversa Eb do motor ultrapassa a tensão de alimentação V. Esta inversão na relação de tensão leva a uma mudança na direção da corrente do armadura do motor. Consequentemente, o motor transita de seu modo de operação normal para funcionar como um gerador, convertendo a energia mecânica da carga acionada em energia elétrica e fornecendo-a de volta à fonte de alimentação.

Notavelmente, o freio regenerativo não está limitado a cenários de alta velocidade. Ele também pode ser implementado efetivamente em velocidades muito baixas, desde que o motor seja configurado como um gerador excitado separadamente. À medida que a velocidade do motor diminui, seu nível de excitação é aumentado de maneira controlada. Este ajuste garante que as duas equações críticas que governam o comportamento elétrico do sistema sejam satisfeitas, permitindo a recuperação eficiente de energia mesmo em condições de baixa velocidade.

Freio Regenerativo Continuado

No processo de aumentar a excitação do motor, ele não atinge um estado de saturação magnética. Essa característica permite um controle e operação mais eficazes durante os cenários de freio regenerativo.

O freio regenerativo pode ser implementado com sucesso em motores de tração paralela e excitados separadamente. No entanto, quando se trata de motores compostos, a frenagem só pode ser alcançada sob a condição de composto série fraco. Esta limitação destaca a importância do design e configuração do motor na determinação da viabilidade e eficácia do freio regenerativo.

Aplicações do Freio Regenerativo

O freio regenerativo é particularmente adequado para aplicações onde as unidades de acionamento precisam ser frequentemente freadas e desaceleradas. Sua capacidade de converter energia cinética de volta em energia elétrica o torna altamente eficiente nesses ambientes operacionais dinâmicos.

Uma de suas aplicações mais valiosas está em manter uma velocidade constante para uma carga descendente com alta energia potencial. Ao aproveitar a energia gerada durante a descida, o freio regenerativo ajuda a controlar a velocidade da carga, garantindo operação segura e estável, além de recuperar energia que seria desperdiçada.

Este método de frenagem é amplamente utilizado em várias indústrias para controlar a velocidade de motores que acionam diferentes tipos de cargas. Ele desempenha um papel crucial em locomotivas elétricas, onde ajuda a gerenciar a velocidade do trem durante a desaceleração e a viagem em declive, enquanto também alimenta energia de volta à rede elétrica. Em elevadores, guindastes e içamentos, o freio regenerativo permite o controle preciso da velocidade e economia de energia, melhorando a eficiência e o desempenho geral desses sistemas.

É importante notar que o freio regenerativo não tem como objetivo parar completamente o motor. Em vez disso, sua função principal é regular a velocidade do motor quando ele está operando acima de sua velocidade sem carga, facilitando a conversão de energia mecânica em energia elétrica para reutilização. O requisito fundamental para a regeneração é que a força eletromotriz reversa (Eb) deve superar a tensão de alimentação. Essa condição faz com que a corrente do armadura se inverta, efetivamente mudando o modo de operação do motor de motriz para gerador.

Freio Regenerativo em Motores CC de Tração Paralela

Em condições normais de operação, a corrente do armadura de um motor CC de tração paralela é determinada pela seguinte equação:

Dinâmica do Freio Regenerativo

Quando um guindaste, içamento ou elevador abaixa uma carga, a velocidade rotacional do motor pode superar sua velocidade sem carga. Neste cenário, a força eletromotriz reversa (EMF) do motor ultrapassa a tensão de alimentação. Como resultado, a corrente do armadura Ia inverte sua direção, efetivamente transformando o motor em um gerador. Esta conversão permite que a energia cinética da carga descendente seja capturada e devolvida à alimentação elétrica, otimizando o uso de energia e fornecendo um efeito de frenagem.

Freio Regenerativo em Motores CC de Tração Série

Os motores CC de tração série exibem características elétricas únicas durante a operação. À medida que a velocidade do motor aumenta, tanto a corrente do armadura quanto o fluxo do campo diminuem. Diferentemente de alguns outros tipos de motores, a força eletromotriz reversa Eb em um motor CC de tração série geralmente não pode superar a tensão de alimentação em circunstâncias normais. No entanto, a regeneração permanece viável porque a corrente do campo não pode exceder a corrente do armadura.

Este mecanismo de frenagem é particularmente crucial em aplicações onde os motores CC de tração série são predominantemente utilizados, como em sistemas de tração para trens e em guinchos de elevadores. Por exemplo, quando uma locomotiva elétrica desce um declive, manter uma velocidade constante é essencial para segurança e eficiência. Da mesma forma, em acionamentos de guinchos, o freio regenerativo intervém para limitar a velocidade quando ela atinge níveis potencialmente perigosos, garantindo operação controlada.

Uma abordagem amplamente adotada para implementar o freio regenerativo em motores CC de tração série envolve reconfigurá-los para operar como motores de tração paralela. Dado que o enrolamento do campo de um motor CC de tração série tem baixa resistência, uma resistência em série é incorporada ao circuito do campo. Esta resistência adicional desempenha um papel vital em manter a corrente dentro de parâmetros seguros, permitindo que o motor funcione efetivamente em sua nova configuração e facilitando a conversão de energia mecânica em energia elétrica durante o processo de frenagem.