Что такое рекуперативная система торможения?

• Легковые автомобили
• Легковые такси
• Маршрутные автобусы
• Автобусы <= 16 мест
• Автобусы > 16 мест
• Грузовые авто <= 16 тонн
• Грузовые авто > 16 тонн
• Тракторы и стоит. техника
• Мотоциклы
• Троллейбусы
• Трамваи

• Сначала выберите марку

2 клика и вы узнаете самый выгодный тариф!

111 Мир в последние годы просто "заболел" возобновляемыми источниками энергии и вопросами экологии. Мы научились приводить в движение машину не только бензином, но и шоколадом и даже детскими подгузниками. Но ведь правда, почему мы должны производить отходы и загрязнять ими планету, если из мусорного пластика можно произвести пластиковые пакеты, а из отходной древесины - бумагу на кассовые чеки? Вот и автомобилестроители задумались: почему мы должны просто "убивать" энергию (кинетическую) качения автомобиля, когда мы можем её преобразовывать и аккуратно и бережливо складывать в аккумулятор?! Так и появилась рекуперативная система торможения автомобиля.

Рекуперативная тормозная система используется в автомобилях, чтобы окупить часть энергии, которая теряется, когда автомобиль тормозит. Эта технология используется, в основном на гибридных и электрических транспортных средствах, использующих как бензин или дизельное топливо, так и электричество в качестве источников энергии. Энергия, которая производится при торможении, сохраняется в аккумуляторной батарее и используется позднее для питания двигателя, экономя значительное количество исходной зарядки аккумулятора.

Как работает обычная тормозная система?

На обычных транспортных средствах в целях торможения используется сила трения для противодействия импульса движущегося автомобиля. Тормозные колодки трутся о диск или барабан, который подключен к оси, в результате чего кинетическая энергия (энергия движения) преобразуется в тепловую. Затем эта полученная тепловая энергия рассеивается в воздухе, теряя примерно 30 процентов генерируемой мощности автомобиля. Далее для того, чтобы снова набрать эту кинетическую энергию, двигатель вынужден сжигать топливо в целях восстановления прежней скорости (например, после проезда светофора).

Как работает система рекуперативного торможения?

Гибридные и электрические автомобили используют совершенно другой способ торможения, но обычно только на низких скоростях. Гибридные автомобили по-прежнему используют обычные тормозные колодки на высоких скоростях, но электродвигатель помогает такому автомобилю тормозить на низких скоростях. Во время того как водитель нажимает педаль тормоза, электродвигатель крутится в обратном направлении. Крутящий момент, созданный таким противодействием электродвигателя, противодействует импульсу движения автомобиля вперёд и в конечном итоге останавливает машину.

Так выглядит система рекуперативного торможения

Как генерируется электричество в рекуперативной системе?

Регенеративная тормозная система, однако, делает намного больше, чем просто останавливает машину. Дело в том, что электродвигатели и электрогенераторы - это по существу две стороны одной и той же технологии. Оба этих устройства используют магнитные поля и спиральные провода, но в разных конфигурациях. Системы рекуперативного торможения как раз и пользуются этой двойственностью. Всякий раз, когда электродвигатель автомобиля начинает крутиться в обратном направлении, он превращается в электрический генератор. В результате обратного вращения в аккумулятор, из которого изначально питался двигатель, теперь подаётся ток обратно - то есть электродвигатель теперь питает батарею, а не наоборот. А уже аккумулятор знает своё дело - он конвертирует электрическую энергию в химические вещества, чтобы использовать её позже.

Таким образом, мы видим, что такая технология рекуперативного торможения бережно сохраняет энергию, которая, как правило, терялась бы впустую во время обычного бесполезного торможения, и превращает её в полезную энергию. Но, тем не менее, рекуперативная система, конечно же, никогда не сможет стать вечным двигателем. Довольно много энергии всё ещё теряется в результате трения с поверхностью дороги, сопротивления воздуха, трения деталей автомобиля и множества других факторов. Но даже эти существенные факторы не главные в потере КПД рекуперации - главный источник потерь - это необходимость применения обычного торможения на высоких скоростях, так как рекуперативная система торможения без участия обычных колодок пока ещё не способна остановить машину с той же эффективностью.

Что такое рекуперативная система торможения? Видео

Ведь друзья тоже любят интересные статьи!

Продолжение сюжета

Вам понравится

Добавить комментарий

Лайфхаки по теме

Если у Вас в самом неподходящем месте вытекла тормозная жидкость, то её на время можно заменить тосолом, мыльной водой или даже водкой.

Следите за пробегом, всегда держите дистанцию, используйте круиз-контроль, и Вам удастся заметно сэкономить на топливе.

Материалы: http://howcarworks.ru/%D0%B2%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81/%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5-%D1%80%D0%B5%D0%BA%D1%83%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0-%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F

Применение рекупера­ции. Одним из самых сложных вопросов, возникающих перед маши­нистом как в момент перехода на рекуперацию, так и во время ее применения,— это имеются ли другие электровозы или электро­поезда на участке, работающие в режиме тяги. Ведь тяговые двига­тели образуют тормозной момент лишь тогда, когда есть потребители рекуперируемой энергии. Если потребителя нет, то тока в цепи не будет и тормозной момент у двигателя не возникнет.

На некоторых участках тяговые подстанции не имеют спе­циальных устройств для преобразования или гашения избыточной энергии, возвращаемой в сеть рекуперирующими электровозами, и если на данном участке нет электровозов, потребляющих энергию, то применять электрическое торможение трудно.

Высокое напряжение в сети часто указывает, что на участке нет потребителей (других электровозов или электропоездов) или они берут малую нагрузку, однако этот признак не всегда точен. Поэтому не рекомендуется собирать цепи рекуперации при напряжении в сети выше 3800 В, в противном случае режим рекуперации можно создать лишь завышая напряжение на тяговых двигателях сверх допустимых значений.

На ряде участков с большой неравномерностью движения поездов во избежание возникновения перенапряжений на коллекторах двигателей машинисты применяют рекуперативное торможение при последовательно-параллельном соединении якорей и высоких скоростях движения (до 80 км/ч). Это снижает экономичность тормо­жения, несколько повышается нагрев якорей двигателей, но в значи­тельной мере исключает возможность появления круговых огней и перебросов дуги по изоляторам кронштейнов щеткодержателей.

Рекуперативное торможение нельзя применять в случае выклю­чения хотя бы одного из тяговых двигателей или мотор-вентиляторов, а также при повреждении защитных аппаратов (быстродействую­щих контакторов, автоматических выключателей управления, вен­тилей электрического торможения).

Время работы с током возбуждения свыше 300А не должно превышать 40 мин во избежание превышения допустимой темпера­туры нагрева обмотки якоря преобразователя.

Схемы соединения якорей при электрическом торможении машинист выбирает в зависимости от скорости движения. При движении с малой скоростью (примерно 15—30 км/ч) ЭДС якорей невелика даже при значительном токе возбуждения, поэтому для получения достаточной суммарной ЭДС якоря соединяют последовательно. При средних скоростях движе­ния (25—60км/ч) применяют последовательно-параллельное соединение якорей, а при скоростях выше 55 км/ч на BЛ10— параллельное. При последовательном соединении напряжение на якорях невысокое (до 500В) и по коммутации тока якорей двигателей ограничений нет даже при неблагоприятном соотношении токов якоря и возбуждения. Это соотно­шение наступает при верхнем диапазоне скорости (т. е. 25—30 км/ч), поскольку при небольшом токе возбуждения ЭДС и ток якорей достаточно велики за счет высокой частоты их вращения.

При движении со средними скоростями соединяют последова­тельно по четыре якоря в каждой цепи, ЭДС каждого из них в зави­симости от скорости движения и тока возбуждения (т. е. от положе­ния тормозной рукоятки контроллера) может находиться в пределах 800—1000В. В этом случае нежелательное соотношение токов якоря может быть достигнуто при движении в диапазоне высших скоростей, т. е. 45—55км/ч. На параллельном соединении соотноше­ние токов якоря и возбуждения не должно превышать значения, рав­ного 3; оно возникает при скоростях выше 65 км/ч, а при низком на­пряжении в контактной сети до начала рекуперации может быть и при меньших скоростях.

Если большие тормозные усилия не требуются, то на СП соединении можно достигать скорости до 80км/ч.

Примененная на электровозах схема с противовозбуждением генераторов преобразователей обеспечивает практически неизмен­ным ток рекуперации при мгновенных колебаниях напряжения сети Эта стабилизация обеспечивается за счет почти одновременного автоматического колебания ЭДС якорей при колебаниях напря­жения сети, чем поддерживается постоянство силы торможения электровоза. Только в том случае, когда происходит резкое умень­шение числа потребителей энергии (срабатывание БВ на соседнем электровозе, моторном вагоне), это может привести к завыше­нию т. е. перенапряжению на двигателях. Следовательно, при нали­чии на участке небольшого числа потребителей рекуперацию при параллельном соединении и высоком напряжении следует применять осторожно.

Материалы: http://studopedia.ru/5_60747_rekuperativnoe-tormozhenie.html

Асинхронная машина, в принципе, как и все электрические машины, является обратимой. Это значит, что она может работать как в режиме двигателя, выполняя какую-то полезную работу, так и в режиме генератора – вырабатывая электрическую энергию.

Если к валу асинхронного электродвигателя приложить момент нагрузки, то преодолевая этот момент, машина будет потреблять энергию из сети. При работе на холостом ходу будет потребляться только энергия, необходимая для покрытия механических потерь в самой машине. Если к валу асинхронной машины подсоединить еще один электродвигатель и с его помощью вращать асинхронную машину, то потери в роторе будут компенсированы за счет приводного двигателя, а в случае, если скорость вращения вала асинхронной машины превысить синхронную частоту вращения (скорость вращения магнитного поля статора), то начнется рекуперация энергии в сеть. Давайте более подробно рассмотрим процесс рекуперации энергии в сеть.

При работе машины в двигательном режиме вращающееся магнитное поле пересекает проводники роторной и статорной обмотки в одинаковом направлении, следствием чего становится совпадение ЭДС статора Е₁ и ротора Е₂ по фазе. При переходе асинхронника в режим рекуперативного торможения магнитное поле пересекает проводники статора в прежнем направлении, а вот роторные проводники при n>n₀ – в противоположном. При этом ЭДС ротора изменит свой знак на обратный и будет равна:

Соответственно ток ротора:

Отсюда следует, что при переходе в режим рекуперации направление изменит только активная составляющая роторного тока, реактивная не поменяет свое направление. Активный ток поменяет направление из-за изменения направления момента асинхронной машины, по сравнению с двигательным режимом.

Векторная диаграмма асинхронного электродвигателя в генераторном режиме:

Векторная диаграмма показывает, что между U и I₁ угол сдвига фазы φ₁>(π/2), что будет соответствовать режиму, в котором первопричиной появления тока I₁ будет не напряжение питающей сети, а ЭДС Е₁. Таким образом, статорная обмотка работает в режиме генератора, отдавая энергию в сеть.

Такие же выражения возможно получить и с помощью эквивалентной схемы. Активная составляющая роторного тока будет равна:

Это значит, что при ω>ω₀, скольжение s изменит знак, соответственно поменяет знак I_2a / , что значит переход машины в режим рекуперативного торможения. Это подтверждает и выражение электромагнитной мощности:

Данное выражение показывает, что при переходе в режим рекуперативного торможения мощность электромагнитная изменяет свой знак, что означает отдачу мощности вторичным контуром.

Обратившись к выражению мощности вторичного контура:

Из этого выражения мы можем увидеть, что знак реактивной мощности будет сохранятся независимо от режима работы.

Это значит что – асинхронный электродвигатель в рекуперативном режиме тоже потребляет реактивную мощность. И чтоб осуществить рекуперацию, необходим источник реактивной мощности, который необходим для создания вращающегося магнитного поля.

Рекуперативное торможение часто используют в подъемно-транспортных механизмах, при спуске тяжелых грузов. Груз, который опускается, развивает на валу машины отрицательный момент и скорость становится n>n₀. Таким образом, машина переходит в режим рекуперативного торможения и тем самым создает тормозной момент на валу. В точке пересечения характеристики со значением статического момента скорость двигателя устанавливается, и груз опускается с постоянной скоростью, как это показано ниже:

тормозной момент будет отсутствовать в том случае, если момент на валу машины будет больше, чем критический момент этой же машины.

Рекуперативное торможения при наличии на валу асинхронной машины реактивного статического момента возможно только при наличии преобразователя частоты или двигателя, с переключающимся числом пар полюсов. Рассмотрим для двигателя с переключающимся числом пар полюсов.

Если обмотки статорные двигателя, работающего на высокой скорости

То есть число пар полюсов меньше, переключить на большее число пар полюсов р₁, то в таком случае скорость вращения вала асинхронной машины станет больше, чем синхронная скорость, соответствующая новому числу полюсов

Машина перейдет в режим генератора:

На рисунке, область рекуперативного торможения соответствует участку BCD на механической характеристике.

Довольно часто такой способ применяют в металлорежущих станках, в которых применяю асинхронные машины с переключающимся количеством пар полюсов.

Материалы: http://elenergi.ru/realizaciya-rekuperativnogo-tormozhenie-asinxronnogo-elektrodvigatelya.html