Phanh tái sinh

Phanh tái sinh

Trong phanh tái sinh, năng lượng động của máy móc được khai thác và đưa trở lại nguồn điện. Cơ chế phanh này hoạt động khi tải hoặc máy móc buộc động cơ phải vận hành ở tốc độ vượt quá tốc độ không tải trong khi duy trì kích thích liên tục.

Nội dung

• Ứng dụng của Phanh tái sinh

• Phanh tái sinh trong Động cơ DC song song

• Phanh tái sinh trong Động cơ DC chuỗi

Trong điều kiện phanh tái sinh, một sự biến đổi điện quan trọng xảy ra bên trong động cơ. Cụ thể, điện áp phản hồi Eb của động cơ vượt quá điện áp cung cấp V. Sự đảo ngược trong mối quan hệ điện áp này dẫn đến sự thay đổi hướng dòng điện armature. Do đó, động cơ chuyển từ chế độ hoạt động bình thường sang chức năng như một máy phát, chuyển đổi năng lượng cơ học từ tải được truyền thành năng lượng điện và cung cấp nó trở lại nguồn điện.

Đáng chú ý, phanh tái sinh không giới hạn ở các kịch bản tốc độ cao. Nó cũng có thể được triển khai hiệu quả ở tốc độ rất thấp, miễn là động cơ được cấu hình như một máy phát được kích thích riêng biệt. Khi tốc độ động cơ giảm, mức kích thích của nó được tăng lên theo cách kiểm soát. Điều chỉnh này đảm bảo rằng hai phương trình quan trọng điều khiển hành vi điện của hệ thống được đáp ứng, cho phép phục hồi năng lượng hiệu quả ngay cả trong điều kiện tốc độ thấp.

Tiếp tục về Phanh tái sinh

Trong quá trình tăng cường kích thích động cơ, nó không đạt đến trạng thái bão hòa từ tính. Đặc điểm này cho phép kiểm soát và vận hành hiệu quả hơn trong các kịch bản phanh tái sinh.

Phanh tái sinh có thể được triển khai thành công trong động cơ song song và được kích thích riêng biệt. Tuy nhiên, đối với động cơ tổng hợp, phanh chỉ có thể được thực hiện dưới điều kiện tổng hợp chuỗi yếu. Giới hạn này nhấn mạnh tầm quan trọng của thiết kế và cấu hình động cơ trong việc xác định khả năng và hiệu quả của phanh tái sinh.

Ứng dụng của Phanh tái sinh

Phanh tái sinh đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng cần phanh và làm chậm thường xuyên. Khả năng chuyển đổi năng lượng động thành năng lượng điện giúp nó rất hiệu quả trong các môi trường hoạt động động lực.

Một trong những ứng dụng giá trị nhất của nó nằm ở việc duy trì tốc độ ổn định cho tải giảm xuống với năng lượng tiềm năng cao. Bằng cách tận dụng năng lượng được tạo ra trong quá trình giảm, phanh tái sinh giúp kiểm soát tốc độ của tải, đảm bảo an toàn và ổn định trong quá trình hoạt động, đồng thời thu hồi năng lượng mà nếu không sẽ bị lãng phí.

Phương pháp phanh này được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp để kiểm soát tốc độ của động cơ chạy các loại tải khác nhau. Nó đóng vai trò quan trọng trong các toa xe điện, nơi nó giúp quản lý tốc độ của tàu khi giảm tốc và đi xuống dốc, đồng thời cung cấp năng lượng trở lại lưới điện. Trong thang máy, cần cẩu và tời, phanh tái sinh cho phép kiểm soát tốc độ chính xác và tiết kiệm năng lượng, nâng cao hiệu suất và hiệu quả chung của các hệ thống này.

Cần lưu ý rằng phanh tái sinh không nhằm mục đích dừng hoàn toàn động cơ. Thay vào đó, chức năng chính của nó là điều chỉnh tốc độ của động cơ khi nó hoạt động trên tốc độ không tải, thúc đẩy chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện để tái sử dụng. Yêu cầu cơ bản cho tái sinh là điện áp phản hồi (Eb) phải vượt quá điện áp cung cấp. Điều kiện này khiến dòng điện armature đảo chiều, hiệu quả chuyển đổi chế độ hoạt động của động cơ từ mô tơ sang máy phát.

Phanh tái sinh trong Động cơ DC song song

Trong điều kiện hoạt động bình thường, dòng điện armature của động cơ DC song song được xác định bởi phương trình sau:

Dynamics of Regenerative Braking

Khi cần cẩu, tời hoặc thang máy hạ tải, tốc độ quay của động cơ có thể vượt quá tốc độ không tải. Trong kịch bản này, điện áp phản hồi (EMF) của động cơ vượt quá điện áp cung cấp. Kết quả là, dòng điện armature Ia đảo chiều, hiệu quả chuyển đổi động cơ thành máy phát. Việc chuyển đổi này cho phép năng lượng động từ tải đang giảm được khai thác và cung cấp trở lại nguồn điện, tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và cung cấp hiệu ứng phanh.

Phanh tái sinh trong Động cơ DC chuỗi

Động cơ DC chuỗi thể hiện các đặc điểm điện độc đáo trong quá trình hoạt động. Khi tốc độ động cơ tăng, cả dòng điện armature và luồng từ trường đều giảm. Không giống như một số loại động cơ khác, điện áp phản hồi Eb trong động cơ DC chuỗi thường không thể vượt quá điện áp cung cấp trong điều kiện bình thường. Tuy nhiên, tái sinh vẫn có thể thực hiện được vì dòng điện từ trường không thể vượt quá dòng điện armature.

Cơ chế phanh này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng mà động cơ DC chuỗi được sử dụng chủ yếu, chẳng hạn như trong hệ thống kéo cho tàu hỏa và tời thang máy. Ví dụ, khi tàu điện đi xuống dốc, việc duy trì tốc độ ổn định là cần thiết cho an toàn và hiệu quả. Tương tự, trong các hệ thống tời, phanh tái sinh bước vào để giới hạn tốc độ khi nó đạt đến mức có thể gây nguy hiểm, đảm bảo hoạt động được kiểm soát.

Một phương pháp phổ biến để triển khai phanh tái sinh trong động cơ DC chuỗi là cấu hình lại chúng để hoạt động như động cơ song song. Do cuộn dây từ trường của động cơ DC chuỗi có độ kháng thấp, một điện trở nối tiếp được kết hợp vào mạch từ trường. Điện trở bổ sung này đóng vai trò quan trọng trong việc giữ dòng điện trong phạm vi an toàn, cho phép động cơ hoạt động hiệu quả trong cấu hình mới và hỗ trợ chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện trong quá trình phanh.