Elektrik enerjisinin geri kazanımı ve kullanımı

İçinde salınan aşırı enerjiden kurtulmanın geleneksel yolu frekans dönüştürücüler onlar tarafından kontrol edilen asenkron motorların frenlenmesi sırasında, dirençler üzerinde ısı şeklinde dağıtılmıştır. Fren dirençleri, örneğin santrifüjlerde, elektrikli araçlarda, yük standlarında vb. Yüksek yük ataletinin olduğu her yerde kullanıldı.

Frenleme modunda dönüştürücülerin terminallerindeki maksimum voltajı sınırlamak için böyle bir çözüm gerekliydi. Aksi takdirde, frekans dönüştürücüler arızalanır, çünkü hızlanma ve fren parametrelerini kontrol etmek imkansız olurdu.

Fren dirençleri ekipmanı ekonomik olarak zorlamadı, ancak bazı rahatsızlıklar her zaman gerekli oldu. Dirençler boyutsaldır, çok sıcaktırlar, neme ve toza karşı korunmaya ihtiyaç duyarlar. Ve tüm bunlar sadece, işletmenin para ödediği boşa harcanan enerjiyi dağıtmanın gerekli olduğu gerçeğiyle bağlantılıdır ve özellikle küçük ölçekli üretimden bahsediyorsak para küçük değildir.

Yaz aylarında, çevredeki havanın ek ısıtması özellikle istenmeyen bir durumdur, çünkü teknolojik ekipman zaten sıcak hava ile ısıtılır ve daha sonra 100 dereceye ve üstüne ısıtılan dirençler de vardır. Ek havalandırma gerekir - yine maliyetler.

Ama başka bir yol var. Neden enerjiyi boşa harcamalıyım? Ağa geri döndürebilir ve böylece enerji tasarrufu yapabilirsiniz. Sonra kurtarmaya geliyorlar enerji geri kazanım sistemleri.

Tabii ki, günümüzün frekans dönüştürücüleri, çeşitli teknolojik ekipmanların motorlarının güç kaynağı yönteminin optimizasyonu nedeniyle ekipman tarafından elektrik tüketimini büyük ölçüde azaltır ve bu da kaynak tasarrufu sağlar. Ancak geri kazanımın kullanılması tasarrufları daha da artırır. Enerji, frenleme sırasında dirençler tarafından dağıtılamaz, ancak mevcut ağ parametreleri dikkate alınarak ağa geri gönderilebilir.

Bugün, önde gelen endüstriyel makine ve ekipman üreticileri bu tür sistemleri elektrikli araçlara zaten uyguluyor: troleybüsler, elektrikli trenler, yürüyen merdivenler, tramvaylar ve son olarak - elektrikli arabalar için.

Kurtarma sistemi nasıl çalışır? Motor veya başka bir kurulum sağlayan alternatif bir akım kaynağı enerjiyi geri alabilmelidir. Bunun için geleneksel bir doğrultucu yerine, darbe genişliği modülasyonlu bir dönüştürücü kullanılır. Böyle bir dönüştürücü, güç akışlarını hem kaynaktan kaynaktan tüketiciye, hem de tüketiciden kaynağa yönlendirebilir. Bu şekilde güç faktörünü birliğe getirebilirsiniz.

Kurtarma modunda çalışan frekans dönüştürücünün tipik bir IGBT kaskadı başlangıçta sinüzoidal akım doğrultucu olarak sunulur, ancak frenleme sırasında, akımın yönünün, terminallerdeki voltaj belirli bir seviyenin üzerinde olduğunda, ağdan yönlendirilmediği bir darbe genişliği modülasyonlu sinyal üretir. ve tüketici devresinden ağa.

Şebeke ve yük devresi arasındaki voltaj farkı kurtarma indüktörüne uygulanır. Endüktans, yüksek frekanslı harmonikleri bloke eder ve neredeyse saf bir sinüzoidal akım elde edilir, ekipmanı senkronize etmeye gerek yoktur, mevcut andaki voltajın frekansını ve fazını belirlemek için PWM modülatöründen ağa üç test darbesi uygulamak yeterlidir.

Buna bir örnek, özellikle Lamborghini ve Nissan fabrikalarında dinamik test tezgahlarına, yürüyen merdivenlere ve çeşitli metalurjik çözümlere güç sağlamak için kullanılan Control Techniques'ten kurtarma sistemine sahip frekans dönüştürücülerdir.

Öz her yerde aynıdır - hem ağdan, kaynaktan hem de tüketiciden ağa iki yönlü bir enerji akışı yaratılır. Geri kazanım sistemleri tasarlanırken bir dizi faktör dikkate alınır: şebeke voltajı aralığı, ekipman derecelendirmesi ve güç faktörü, aşırı yükü dikkate alan maksimum güç, kayıp seviyesi.

Şekilde gösterilen şema, motor sürücüsünün ve ısı eşanjör sürücüsünün her birinin tek bir kopyada olduğu, değerlerinin eşit olduğu tek motorlu bir çözümü göstermektedir. Ancak bazen motor aşırı yükleri meydana gelir ve daha sonra düşük voltaj sınırını ve motor kayıplarını karşılamak için daha güçlü bir kurtarma sürücüsü gerekir.

Aynı prensip, tüm motorların aynı anda frenleme olasılığını hesaba katarak, sistemin tüm motorları için toplam gücü geçebilen güçlü bir kurtarma sürücüsü yerleştirirken, birkaç motor sürücüsüne sahip birkaç motorun çalışmasını sağlar.

DC motorlar birleştirildiğinde, birkaç motorlu sistemlerde başlangıç ​​akımını sınırlamak için, kontaktörler tarafından konvertörün DC şarjlı kapasitörlerine bağlanan tristör modülleri kullanılır. Kondansatörleri şarj ettikten sonra, tristör modülü kapatılır. Açıkçası, kurtarma sistemleri farklı şekilde yapılandırılır ve ayrı ayrı tasarlanmıştır.

İyileşme hakkında konuşmak gerekirse, temel, kinetik enerjinin elektriksel geri kazanım yolu olduğu modern hibrid otomobil motorlarında kullanılan rejeneratif fren sistemlerini hatırlamaktan daha iyi olamaz.

Bir araba hareket ettiğinde kinetik enerji ortaya çıkar. Ancak geleneksel şekilde fren yaparken, aşırı enerji sadece ısı şeklinde kaybolur, fren balataları fren disklerine sürtünür, boşuna kinetik enerji harcar, sürtünme malzemesini ve metali ısıtır, sonuçta çevredeki havaya ısı kaybeder. Bu çok savurgan bir yaklaşım.

Rejeneratif fren sistemi, fren yapmak için kinetik enerjiyi sadece sürtünme ile tüketmez. Bunun yerine, frenleme sırasında jeneratör görevi görmeye başlayan, şaft üzerindeki torku aküyü şarj eden elektriğe dönüştüren şanzımana dahil edilen bir elektrik motoru kullanılır ve jeneratör modunda ortaya çıkan rotorun fren torku otomobile istenen frenlemeyi verir. Bir süre sonra aküde bu şekilde depolanan enerji yine arabayı hareket ettirmeye yarar, yani yeniden kullanılır.

Rejeneratif frenleme, her akü şarjının mevcut kaynağının kullanımını en üst düzeye çıkarmanıza izin verir ve yakıt büyük ölçüde tasarruf edilir. Fren yaparken, kinetik enerjinin% 70'i ön aks üzerine düştüğünden, geri kazanım sistemi de enerji tasarrufu sağlamak için ön aks üzerine monte edilir.

Rejeneratif frenlemede en yüksek verimlilik, yüksek hızlarda ve düşük hızlarda, sistemin verimliliği azalır. Bu nedenle, rejeneratif frenleme ile birlikte, şu ya da bu şekilde bir sürtünme fren sistemi mevcuttur. İki sistemin ortak çalışması bir elektronik kontrolör tarafından sağlanır.

Kontrolör bir dizi işlevi yerine getirir: tekerleklerin dönüş hızını kontrol eder, doğru frenleme torkunu korur, frenleme gücünü kurtarma ve sürtünme frenleri arasında dağıtır ve optimum akü şarjı için kabul edilebilir bir torku korur.

Tabii ki, bu tür araçlarda fren pedalı ve sürtünme balataları arasında doğrudan mekanik bağlantı yoktur. Elektronik ünite, ABS'nin, döviz kuru istikrar sisteminin, fren kuvveti dağıtım sisteminin ve acil durum fren hidroforunun doğru etkileşimini sağlar.