Регенеративное торможение

Регенеративное торможение

При регенеративном торможении кинетическая энергия приводимого в движение оборудования улавливается и подается обратно в электросеть. Этот механизм торможения вступает в действие, когда приводимая нагрузка или оборудование заставляет двигатель работать на скорости, превышающей его скорость холостого хода, при постоянном возбуждении.

Содержание

• Применение регенеративного торможения

• Регенеративное торможение в DC шунтовых двигателях

• Регенеративное торможение в DC последовательных двигателях

В условиях регенеративного торможения происходит значительное электрическое преобразование внутри двигателя. В частности, обратная электродвижущая сила Eb двигателя превышает напряжение питания V. Это изменение соотношения напряжений приводит к изменению направления тока якоря двигателя. В результате двигатель переходит из обычного режима работы в режим генератора, преобразуя механическую энергию от приводимой нагрузки в электрическую энергию и подавая ее обратно в источник питания.

Заметим, что регенеративное торможение не ограничивается высокоскоростными сценариями. Оно также может эффективно применяться при очень низких скоростях, если двигатель настроен как отдельно возбуждаемый генератор. По мере снижения скорости двигателя уровень его возбуждения увеличивается контролируемым образом. Это изменение обеспечивает выполнение двух ключевых уравнений, определяющих электрическое поведение системы, что позволяет эффективно восстанавливать энергию даже при низких скоростях.

Продолжение регенеративного торможения

В процессе увеличения возбуждения двигателя он не достигает состояния магнитной насыщенности. Эта характеристика позволяет более эффективно контролировать и управлять двигателем в условиях регенеративного торможения.

Регенеративное торможение может быть успешно реализовано в шунтовых и отдельно возбуждаемых двигателях. Однако, когда речь идет о составных двигателях, торможение может быть достигнуто только при условии слабого последовательного компаундирования. Это ограничение подчеркивает важность конструкции и конфигурации двигателя для определения возможности и эффективности регенеративного торможения.

Применение регенеративного торможения

Регенеративное торможение особенно хорошо подходит для применения, где приводы часто тормозятся и замедляются. Его способность преобразовывать кинетическую энергию обратно в электрическую делает его высокоэффективным в таких динамических условиях эксплуатации.

Одно из самых ценных применений заключается в поддержании постоянной скорости для спускаемой нагрузки с высокой потенциальной энергией. Используя энергию, вырабатываемую во время спуска, регенеративное торможение помогает контролировать скорость нагрузки, обеспечивая безопасную и стабильную работу, а также восстанавливая энергию, которая в противном случае была бы потеряна.

Этот метод торможения широко используется в различных отраслях для контроля скорости двигателей, приводящих различные типы нагрузок. Он играет важную роль в электропоездах, где помогает управлять скоростью поезда при замедлении и движении вниз по склону, а также подавать энергию обратно в электросеть. В лифтах, кранах и лебедках регенеративное торможение позволяет точно контролировать скорость и экономить энергию, повышая общую эффективность и производительность этих систем.

Важно отметить, что регенеративное торможение не предназначено для полной остановки двигателя. Вместо этого его основная функция — регулировать скорость двигателя, когда он работает выше своей скорости холостого хода, облегчая преобразование механической энергии в электрическую для повторного использования. Основным требованием для регенерации является то, что обратная электродвижущая сила (Eb) должна превышать напряжение питания. Это условие вызывает изменение направления тока якоря, эффективно переключая режим работы двигателя с моторного на генераторный.

Регенеративное торможение в DC шунтовых двигателях

В нормальных условиях работы ток якоря DC шунтового двигателя определяется следующим уравнением:

Динамика регенеративного торможения

Когда кран, лебедка или подъемник опускают нагрузку, скорость вращения двигателя может превысить его скорость холостого хода. В этом случае обратная электродвижущая сила (ЭДС) двигателя превышает напряжение питания. В результате ток якоря Ia меняет направление, фактически превращая двигатель в генератор. Это преобразование позволяет использовать кинетическую энергию спускаемой нагрузки и подавать ее обратно в электрическую сеть, оптимизируя использование энергии и обеспечивая тормозной эффект.

Регенеративное торможение в DC последовательных двигателях

DC последовательные двигатели демонстрируют уникальные электрические характеристики в процессе работы. По мере увеличения скорости двигателя ток якоря и поток поля уменьшаются. В отличие от некоторых других типов двигателей, обратная ЭДС Eb в DC последовательном двигателе обычно не может превысить напряжение питания в нормальных условиях. Однако регенерация остается возможной, так как ток поля не может превышать ток якоря.

Этот механизм торможения особенно важен в применениях, где преимущественно используются DC последовательные двигатели, такие как тяговые системы поездов и лифтовые лебедки. Например, когда электропоезд спускается по уклону, поддержание постоянной скорости необходимо для безопасности и эффективности. Аналогично, в приводах лебедок регенеративное торможение вступает в действие, чтобы ограничить скорость, когда она достигает потенциально опасных уровней, обеспечивая управляемую работу.

Один из широко принятых подходов к реализации регенеративного торможения в DC последовательных двигателях заключается в их переконфигурации для работы как шунтовые двигатели. Учитывая, что обмотка поля DC последовательного двигателя имеет низкое сопротивление, в цепь поля добавляется серийное сопротивление. Это дополнительное сопротивление играет важную роль, сохраняя ток в безопасных пределах, что позволяет двигателю эффективно работать в новой конфигурации и облегчает преобразование механической энергии в электрическую в процессе торможения.