Регенеративне гальмування

Регенеративне гальмування

При регенеративному гальмуванні кінетична енергія приводного обладнання використовується і повертається до мережі живлення. Цей механізм гальмування включається, коли навантаження або обладнання змушує двигун працювати на швидкості, яка перевищує його швидкість без навантаження при постійному захопленні.

Зміст

• Застосування регенеративного гальмування

• Регенеративне гальмування у ДС паралельних двигунів

• Регенеративне гальмування у ДС серійних двигунів

Під час регенеративного гальмування в двигуні відбувається значний електричний перетворення. Зокрема, протилежна електродвижна сила Eb двигуна перевищує напругу живлення V. Це зміна стосунків напруги призводить до зміни напрямку струму ротора двигуна. В результаті двигун переходить зі свого нормального режиму роботи до функціонування як генератор, перетворюючи механічну енергію від навантаження на електричну енергію і повертаючи її назад до джерела живлення.

Варто зазначити, що регенеративне гальмування не обмежується лише високими швидкостями. Воно може бути ефективно реалізовано і при дуже низьких швидкостях, якщо двигун налаштований як окремий генератор. По мірі зменшення швидкості двигуна, його рівень захоплення збільшується контролюється. Ця корекція забезпечує, що два ключові рівняння, які керують електричним поведінкою системи, задовольняються, що дозволяє ефективне відновлення енергії навіть при низьких швидкостях.

Продовження регенеративного гальмування

У процесі збільшення захоплення двигуна, він не досягає стану магнітної насиченості. Ця характеристика дозволяє більш ефективно контролювати і керувати процесами під час регенеративного гальмування.

Регенеративне гальмування може бути успішно реалізовано в паралельних і окремих двигунах. Однак, щодо комбінованих двигунів, гальмування можливе лише за умови слабкого серійного компонування. Це обмеження підкреслює важливість проектування і конфігурації двигуна для визначення можливості та ефективності регенеративного гальмування.

Застосування регенеративного гальмування

Регенеративне гальмування особливо добре підходить для застосувань, де приводи часто гальмуються і сповільнюються. Його здатність перетворювати кінетичну енергію назад на електричну енергію робить його надзвичайно ефективним в таких динамічних умовах роботи.

Одне з найбільш цінних застосувань полягає у підтримці постійної швидкості для спускання навантаження з високою потенційною енергією. Використовуючи енергію, що генерується під час спускання, регенеративне гальмування допомагає контролювати швидкість навантаження, забезпечуючи безпечну і стабільну роботу, а також відновлення енергії, яка інакше була б втрачена.

Цей метод гальмування широко використовується в різних галузях для контролю швидкості двигунів, які приводять різні типи навантажень. Він відіграє ключову роль в електричних локомотивах, де допомагає керувати швидкістю поїзда під час сповільнення і руху по сходах, а також підсилює енергію назад до електроенергетичної мережі. У ліфтів, кранів і підйомників регенеративне гальмування дозволяє точний контроль швидкості та економію енергії, підвищуючи загальну ефективність і продуктивність цих систем.

Важливо зазначити, що регенеративне гальмування не призначено для повного зупинення двигуна. Натомість його основною функцією є регулювання швидкості двигуна, коли він працює над своєю швидкістю без навантаження, сприяючи перетворенню механічної енергії на електричну енергію для повторного використання. Основним вимогам для регенерації є те, що протилежна електродвижна сила (Eb) повинна перевищувати напругу живлення. Ця умова призводить до зворотнього напрямку струму ротора, фактично перетворюючи режим роботи двигуна з приводу на генератор.

Регенеративне гальмування у ДС паралельних двигунів

При нормальному режимі роботи струм ротора ДС паралельного двигуна визначається наступним рівнянням:

Динаміка регенеративного гальмування

Коли кран, підйомник або ліфт опускає навантаження, швидкість обертання двигуна може перевищити його швидкість без навантаження. У цьому випадку протилежна електродвижна сила (ЕМФ) двигуна перевищує напругу живлення. В результаті струм ротора Ia змінює напрямок, фактично перетворюючи двигун на генератор. Це перетворення дозволяє використовувати кінетичну енергію опускаючогося навантаження і повернути її назад до електричного живлення, оптимізуючи використання енергії та забезпечуючи гальмівний ефект.

Регенеративне гальмування у ДС серійних двигунів

ДС серійні двигуни мають унікальні електричні характеристики під час роботи. Коли швидкість двигуна збільшується, струм ротора і поле захоплення зменшуються. На відміну від деяких інших типів двигунів, протилежна ЕМФ Eb у ДС серійному двигуні, як правило, не може перевищити напругу живлення при звичайних умовах. Проте, регенерація все ж можлива, оскільки струм захоплення не може перевищити струм ротора.

Цей механізм гальмування є особливо важливим у застосуваннях, де широко використовуються ДС серійні двигуни, таких як тягові системи для поїздів та ліфтів. Наприклад, коли електричний локомотив спускається по нахилу, підтримка постійної швидкості є важливою для безпеки та ефективності. Аналогічно, у приводах підйомників, регенеративне гальмування включається, щоб обмежити швидкість, коли вона досягає потенційно небезпечних рівнів, забезпечуючи контролювану роботу.

Один з широко використовуваних підходів для реалізації регенеративного гальмування у ДС серійних двигунів полягає в переналаштуванні їх для роботи як паралельних двигунів. враховуючи, що обмотка захоплення ДС серійного двигуна має низьку опір, серійний опір включається в контур захоплення. Цей додатковий опір відіграє важливу роль у підтримці струму в рамках безпечних параметрів, дозволяючи двигуну ефективно працювати у новій конфігурації та сприяючи перетворенню механічної енергії на електричну енергію під час процесу гальмування.