Az elektromos energia visszanyerése és felhasználása

A bejutott energia felesleges energia megszabadulásának hagyományos módja frekvenciaváltók az általuk irányított aszinkron motorok fékezése során hő formájában eloszlik az ellenállásokon. A fékellenállásokat ott használták, ahol nagy a tehetetlenség, például centrifugákban, elektromos járműveken, rakományállványokon stb.

Erre a megoldásra volt szükség a feszültség alatt a konverterek kapcsán a maximális feszültség korlátozásához. Ellenkező esetben a frekvenciaváltók meghibásodnának, mert lehetetlen lenne ellenőrizni a gyorsulás és a fékezés paramétereit.

A fékellenállások nem terhelték a berendezést gazdaságilag, de bizonyos kellemetlenségeket mindig felvettek. Az ellenállások méretesek, nagyon melegek, védelmet igényelnek a nedvesség és a por ellen. És mindez csak azért kapcsolódik, hogy el kell szétoszlatni az elpazarolt energiát, amelyért a vállalkozás pénzt fizet, és a pénz nem kicsi, főleg ha nagyszabású termelésről van szó.

Nyáron különösen nem kívánatos a környező levegő további melegítése, mivel a technológiai berendezéseket már meleg levegővel melegítik, majd vannak olyan ellenállások is, amelyek legalább 100 fokosra vannak felmelegítve. További szellőzésre van szükség - ismét költségek.

De van egy másik út is. Miért hiába eloszlatni az energiát? Visszatérheti a hálózathoz, így energiát takaríthat meg. Aztán megmentnek energia visszanyerő rendszerek.

A mai frekvenciaváltók természetesen nagymértékben csökkentik a berendezések villamosenergia-fogyasztását, különféle technológiai berendezések motorjainak energiaellátási módszerének optimalizálása miatt, és ez erőforrásokat takarít meg. De a rekuperáció használata tovább növeli a megtakarításokat. Lehetséges, hogy az ellenállás nem oszlatja el az energiát a fékezés során, de visszatérhet a hálózatba, figyelembe véve az aktuális hálózati paramétereket.

Manapság az ipari gépek és berendezések vezető gyártói már bevezetik ezeket a rendszereket elektromos járműveken: trolibuszok, elektromos vonatok, mozgólépcsők, villamosok és végül - elektromos járművek esetében.

Hogyan működik a helyreállítási rendszer? A motorot vagy más berendezést ellátó váltakozó áramú forrásnak képesnek kell lennie az energia visszaszívására. Ehhez a hagyományos egyenirányító helyett impulzusszélességű modulált átalakítót használnak. Egy ilyen átalakító képes az energiaáramot mind a forrástól a fogyasztóig, mind a fogyasztótól a forrásig irányítani. Ez lehetővé teszi az erő tényező egységbe hozását.

A helyreállítási üzemmódban működő frekvenciaváltó tipikus IGBT kaszkádját kezdetben szinuszos áram-egyenirányítóként mutatják be, de fékezéskor impulzusszélességű modulált jelet generál, amelyben az áram iránya, amikor a kapcsokon a feszültség egy bizonyos szint felett van, nem a hálózatból irányul, és a hálózatba a fogyasztói áramkörről.

A hálózati és a terhelő áramkör közötti feszültségkülönbséget a visszanyerő induktorra kell alkalmazni. Az induktivitás blokkolja a magas frekvenciájú harmonikusokat, és szinte tiszta szinuszos áramot kap, nincs szükség szinkronizáló berendezésre, elegendő három tesztimpulzust alkalmazni a PWM modulátorról a hálózatra, hogy meghatározzák a feszültség frekvenciáját és fázisát az aktuális pillanatban.

Példa erre a Control Techniques visszanyerő rendszerrel rendelkező frekvenciaváltók, amelyeket elsősorban a Lamborghini és a Nissan gyárakban használnak dinamikus tesztpadok táplálására, valamint mozgólépcsőkre és különféle fémkohászati ​​megoldásokra.

A lényeg mindenhol azonos - egy kétirányú energiaáram jön létre mind a hálózatból, mind a forrásból, mind a fogyasztóból a hálózatba. A visszanyerő rendszerek tervezésekor számos tényezőt kell figyelembe venni: a hálózati feszültség tartománya, a berendezés névleges értéke és teljesítménytényezője, a maximális teljesítmény, figyelembe véve a túlterhelést, a veszteségek szintje.

Az ábrán látható ábra egymotoros megoldást mutat, ahol a motorhajtás és a hőcserélő meghajtó egy példányban vannak, értékeik megegyeznek. De néha a motor túlterhelése fordul elő, majd erősebb visszanyerő meghajtóra van szükség az alsó feszültséghatár és a motor veszteségeinek fedezésére.

Ugyanez az elv biztosítja több motor működését, több motor hajtással, ugyanakkor egy nagy teljesítményű visszanyerő hajtást tesz lehetővé, amely a rendszer összes motorjának teljes teljesítményén áthalad, figyelembe véve az összes motor egyidejű fékezésének lehetőségét.

A több motorral rendelkező rendszerek indítási áramának korlátozása érdekében, amikor az egyenáramú buszok kombinálódnak, tirisztor modulokat alkalmaznak, amelyeket kontaktorok kapcsolnak a konverter DC töltésű kondenzátoraihoz. A kondenzátorok feltöltése után a tirisztor modul ki van kapcsolva. Nyilvánvaló, hogy a helyreállítási rendszerek eltérően vannak konfigurálva, és külön-külön is megtervezték.

A visszanyerésről nem szabad emlékeztetni a modern hibrid autómotorokban használt regeneráló fékrendszerekre, ahol az alap a kinetikus energia elektromos visszanyerésének útja.

Amikor egy autó mozog, kinetikus energia nyilvánul meg. Ha azonban a hagyományos módon fékeznek, akkor a felesleges energia egyszerűen hőveszteséggel veszik el, a fékbetétek dörzsölnek a féktárcsákkal, hiába vesztegetik a kinetikus energiát, felmelegítik a súrlódási anyagot és a fémt, végül pedig hőt vesztenek a környező levegő számára. Ez nagyon pazarló megközelítés.

A regeneráló fékrendszer nem fékezi a kinetikus energiát pusztán súrlódással. Ehelyett egy, a sebességváltóba tartozó villanymotort használnak, amely fékezés közben generátorként működik, és a tengely nyomatékát az akkumulátort töltő elektromos energiává alakítja, és a generátor üzemmódban fellépő rotor fékezési nyomatéka biztosítja az autó számára a kívánt fékezést. Az akkumulátorban ilyen módon tárolt energia egy idő után ismét az autó mozgatására szolgál, azaz újra felhasználásra kerül.

A regeneráló fékezés lehetővé teszi az egyes akkumulátor-töltésekre rendelkezésre álló erőforrások maximális kihasználását, és az üzemanyag jelentős megtakarítást jelent. Mivel fékezéskor a kinetikus energia 70% -a az első tengelyen esik, ezért a visszanyerő rendszert az első tengelyre is fel vannak szerelve az energia hatékonyabb megtakarítása érdekében.

A regeneratív fékezés legnagyobb hatékonyságát nagy sebességgel érik el, és alacsony sebességeknél a rendszer hatékonysága csökken. Ezért a regeneratív fékezés mellett, úgy vagy úgy, súrlódó fékrendszer is működik. A két rendszer közös munkáját egy elektronikus vezérlő biztosítja.

A vezérlő számos funkciót hajt végre: szabályozza a kerekek fordulatszámát, fenntartja a megfelelő fékezési nyomatékot, elosztja a fékerőt a visszanyerő és a súrlódó fékek között, és fenntartja az optimális akkumulátor töltéshez elfogadható nyomatékot.

Ilyen autókban természetesen nincs közvetlen mechanikus kapcsolat a fékpedál és a súrlódó párna között. Az elektronikus egység biztosítja az ABS, az árfolyam-stabilitási rendszer, a fékerő elosztó rendszer és a vészfék-erősítő helyes kölcsönhatását.