Regenerativ bromsning

Regenerativ bromsning

Vid regenerativ bromsning utnyttjas den kinetiska energin från drivna maskiner och matas tillbaka till elnätet. Denna bromsningsmekanism aktiveras när den drivna belastningen eller maskinen tvingar motorn att fungera på en hastighet som överstiger dess tomgångshastighet medan upphetsningen hålls konstant.

Innehåll

• Tillämpningar av regenerativ bromsning

• Regenerativ bromsning i DC-skevströmsmotorer

• Regenerativ bromsning i DC-seriemotorer

Under förhållandena för regenerativ bromsning sker en betydande elektrisk omvandling inuti motorn. Specifikt överskrider motorns återelektromotoriska spänning Eb tillförselspänningen V. Denna omvändning i spänningsförhållandet leder till en ändring i riktningen av armaturströmmen. Som ett resultat övergår motorn från sitt normala driftläge till att fungera som en generator, där den mekaniska energin från den drivna belastningen omvandlas till elektrisk energi och matas tillbaka till strömkällan.

Det är viktigt att notera att regenerativ bromsning inte begränsas till höghastighetsfall. Den kan också effektivt implementeras vid mycket låga hastigheter, förutsatt att motorn är konfigurerad som en separat upphetsad generator. När motorhastigheten minskar ökas upphetsningsnivån på ett kontrollerat sätt. Denna justering säkerställer att de två kritiska ekvationerna som styr det elektriska systemets beteende uppfylls, vilket möjliggör effektiv energirecupering även under låghastighetsförhållanden.

Fortsättning på regenerativ bromsning

I processen med att öka upphetsningen av motorn når den inte en magnetisk mättnadsstatus. Detta ger möjlighet till mer effektiv kontroll och drift under regenerativa bromsningsscenarier.

Regenerativ bromsning kan framgångsrikt implementeras i skevströms- och separat upphetsade motorer. Men när det gäller kompundmotorer kan bromsning endast uppnås under förhållandena för svagt seriekompund. Denna begränsning lyfter fram vikten av motordesign och konfiguration i att bestämma genomförbarheten och effektiviteten av regenerativ bromsning.

Tillämpningar av regenerativ bromsning

Regenerativ bromsning passar särskilt bra för tillämpningar där drivsystem ofta måste bromsas och sakta ned. Dess förmåga att omvandla kinetisk energi tillbaka till elektrisk energi gör det mycket effektivt i sådana dynamiska driftmiljöer.

En av dess mest värdefulla tillämpningar ligger i att bibehålla en konstant hastighet för en nedåtgående belastning med hög potentiell energi. Genom att utnyttja den genererade energin under nedfarten hjälper regenerativ bromsning till att kontrollera belastningens hastighet, vilket säkerställer säker och stabil drift samtidigt som energi som annars skulle slösas bort återvinns.

Denna bromsningsmetod används vidare i olika industrier för att kontrollera hastigheten hos motorer som driver olika typer av belastningar. Den spelar en viktig roll i elektriska lokomotiv, där den hjälper till att hantera tågets hastighet under deceleration och nedfart, samtidigt som energi matas tillbaka till elnätet. I hissar, kranar och lyftmaskiner möjliggör regenerativ bromsning precisionskontroll av hastighet och energibesparingar, vilket förbättrar dessa systemers totala effektivitet och prestanda.

Det är viktigt att notera att regenerativ bromsning inte är avsedd att stoppa motorn helt. Istället är dess primära funktion att reglera motorhastigheten när den fungerar över sin tomgångshastighet, vilket möjliggör omvandlingen av mekanisk energi till elektrisk energi för återanvändning. Det grundläggande kravet för regeneration är att den återelektromotoriska spänningen (Eb) måste överstiga tillförselspänningen. Detta villkor orsakar att armaturströmmen vänder riktning, vilket effektivt skiftar motorns driftläge från motoring till generering.

Regenerativ bromsning i DC-skevströmsmotorer

Under normala driftförhållanden bestäms armaturströmmen i en DC-skevströmsmotor av följande ekvation:

Regenerativa bromsningsdynamik

När en kran, lyftmaskin eller hiss sänker en last kan motorhastigheten överstiga dess tomgångshastighet. I detta scenario överskrider motorns återelektromotoriska spänning (EMF) tillförselspänningen. Som ett resultat vänder armaturströmmen Ia riktning, vilket effektivt gör att motorn blir en generator. Denna omvandling möjliggör att den kinetiska energin från den nedåtgående lasten utnyttjas och matas tillbaka till elförsörjningen, vilket optimerar energianvändningen och ger en bromsningsverkan.

Regenerativ bromsning i DC-seriemotorer

DC-seriemotorer visar unika elektriska egenskaper under drift. När motorhastigheten ökar minskar både armaturströmmen och fältflödet. Olikt andra motortyper kan den återelektromotoriska spänningen Eb i en DC-seriemotor vanligtvis inte överstiga tillförselspänningen under normala förhållanden. Regeneration är dock möjlig eftersom fältströmmen inte kan överstiga armaturströmmen.

Denna bromsningsmekanism är särskilt viktig i tillämpningar där DC-seriemotorer huvudsakligen används, såsom i traktionsystem för tåg och i hissar. Till exempel, när ett elektriskt lokomotiv går nedför en lutning, är det nödvändigt att behålla en konstant hastighet för säkerhet och effektivitet. På liknande sätt tar regenerativ bromsning över för att begränsa hastigheten i lyftdrivningar när den når potentiellt farliga nivåer, vilket säkerställer kontrollerad drift.

Ett brett accepterat tillvägagångssätt för att implementera regenerativ bromsning i DC-seriemotorer innebär att omdesigna dem för att fungera som skevströmsmotorer. Eftersom fältspolen i en DC-seriemotor har låg resistans inkluderas en serie-resistans i fältcirkuiten. Denna ytterligare resistans spelar en viktig roll för att hålla strömmen inom säkra gränser, vilket möjliggör att motorn fungerar effektivt i sin nya konfiguration och underlättar omvandlingen av mekanisk energi till elektrisk energi under bromsprocessen.