Elektros energijos panaudojimas ir panaudojimas

Tradicinis būdas atsikratyti energijos pertekliaus dažnio keitikliai stabdant jų valdomus asinchroninius variklius, rezistoriai išsisklaidė šilumos pavidalu. Stabdymo varžai buvo naudojami visur, kur buvo didelė apkrovos inercija, pavyzdžiui, centrifugose, ant elektrinių transporto priemonių, ant krovinio stovų ir kt.

Toks sprendimas buvo būtinas norint apriboti maksimalią įtampą keitiklių gnybtuose stabdymo režimu. Priešingu atveju dažnio keitikliai sugestų, nes neįmanoma kontroliuoti pagreičio ir stabdymo parametrų.

Stabdymo varžai ekonomiškai neapkrauna įrangos, tačiau tam tikrų nepatogumų visada reikėjo. Rezistoriai yra matmenų, jie yra labai karšti, jiems reikia apsaugos nuo drėgmės ir dulkių. Ir visa tai siejama tik su tuo, kad reikia išsklaidyti iššvaistytą energiją, už kurią įmonė moka pinigus, o pinigai nėra maži, ypač jei mes kalbame apie didelio masto gamybą.

Vasarą ypač nepageidautinas papildomas aplinkinio oro šildymas, nes technologinę įrangą jau šildo šiltas oras, o paskui yra ir rezistorių, pašildytų iki 100 laipsnių ir aukščiau. Reikia papildomos ventiliacijos - vėlgi kainuoja.

Tačiau yra ir kitas būdas. Kodėl veltui išsklaidyti energiją? Galite grąžinti jį atgal į tinklą ir taip sutaupyti energijos. Tada jie ateina į pagalbą energijos atgavimo sistemos.

Žinoma, šiandieniniai dažnio keitikliai labai sumažina įrangos suvartojamą elektrą, nes optimizuotas įvairių technologinių įrenginių variklių maitinimas, ir tai taupo išteklius. Tačiau rekuperacija dar labiau padidina santaupas. Stabdymo metu rezistoriai gali neišsklaidyti energijos, tačiau gali būti grąžinti į tinklą atsižvelgiant į esamus tinklo parametrus.

Šiandien pagrindiniai pramoninių mašinų ir įrangos gamintojai jau diegia tokias sistemas elektrinėse transporto priemonėse: troleibusams, elektriniams traukiniams, eskalatoriams, tramvajams ir galiausiai - elektromobiliams.

Kaip veikia atkūrimo sistema? Kintamosios srovės šaltinis, tiekiantis variklį ar kitą įrenginį, turi sugebėti atsisakyti energijos. Tam vietoj įprasto lygintuvo naudojamas impulsinio pločio moduliuotas keitiklis. Toks keitiklis gali nukreipti energijos srautus tiek iš šaltinio vartotojui, tiek iš vartotojo į šaltinį. Šis būdas leidžia suderinti galios faktorių.

Tipiškas IGBT dažnio keitiklio kaskados, veikiančios atkūrimo režimu, iš pradžių pateikiamos kaip sinusoidinis srovės lygintuvas, tačiau stabdant sukuriamas impulsų pločio moduliuotas signalas, kurio srovės kryptis, kai įtampa gnybtuose viršija tam tikrą lygį, nėra nukreipta iš tinklo, ir į tinklą iš vartotojo grandinės.

Įtampos skirtumas tarp maitinimo tinklo ir apkrovos grandinės yra taikomas atkūrimo induktoriui. Induktyvumas blokuoja aukšto dažnio harmonikas, ir gaunama beveik gryna sinusoidinė srovė, nereikia sinchronizavimo įrangos, pakanka į tinklą pritaikyti tris bandymo impulsus iš PWM moduliatoriaus, kad būtų galima nustatyti įtampos dažnį ir fazę dabartiniu momentu.

Pavyzdys yra dažnio keitikliai su atkūrimo sistema iš „Control Techniques“, kurie visų pirma naudojami „Lamborghini“ ir „Nissan“ gamyklose dinaminiams bandymų stendams maitinti, taip pat eskalatoriams ir įvairiems metalurgijos sprendimams.

Esmė visur ta pati - sukuriamas dvikryptis energijos srautas tiek vartotojui iš tinklo, tiek iš šaltinio, tiek iš vartotojo į tinklą. Projektuojant atkūrimo sistemas, atsižvelgiama į daugelį veiksnių: tinklo įtampos diapazoną, įrangos vertę ir galios koeficientą, didžiausią galią atsižvelgiant į perkrovą, nuostolių lygį.

Paveikslėlyje parodyta schema parodo vieno variklio sprendimą, kur variklio pavara ir šilumokaičio pavara yra po vieną egzempliorių, jų vertės yra lygios. Bet kartais varikliai perkraunami, tada reikalinga galingesnė atkūrimo pavara, kad būtų galima padengti apatinę įtampos ribą ir variklio nuostolius.

Tas pats principas užtikrina kelių variklių, turinčių keletą variklio pavarų, veikimą, kartu įvedant vieną galingą atkūrimo pavarą, galinčią perduoti bendrą visų sistemos variklių galią, atsižvelgiant į galimybę vienu metu stabdyti visus variklius.

Norėdami apriboti pradinę srovę sistemose su keliais varikliais, kai nuolatinės srovės magistralės sujungiamos, naudojami tiristoriaus moduliai, jungiami kontaktoriais prie keitiklio nuolatinės srovės įkrautų kondensatorių. Įkrovus kondensatorius, tiristoriaus modulis yra išjungtas. Akivaizdu, kad atkūrimo sistemos yra sukonfigūruotos skirtingai ir yra suprojektuotos atskirai.

Kalbant apie atkūrimą, negalima neprisiminti modernių hibridinių automobilių variklių naudojamų regeneracinių stabdžių sistemų, kurių pagrindas yra kinetinės energijos elektrinis atstatymo kelias.

Kai automobilis juda, pasireiškia kinetinė energija. Tačiau stabdant tradiciniu būdu, perteklinė energija prarandama šilumos pavidalu, stabdžių trinkelės trinasi prie stabdžių diskų, veltui eikvoja kinetinę energiją, šildo trinties medžiagas ir metalą, o galiausiai praranda šilumą aplinkiniam orui. Tai labai švaistomas požiūris.

Atkuriamoji stabdžių sistema nepanaudoja kinetinės energijos vien tik dėl trinties, kad galėtų stabdyti. Vietoje to yra naudojamas į pavarų dėžę įtrauktas elektrinis variklis, kuris stabdant pradeda veikti kaip generatorius, sukdamas sukimo momentą ant veleno į akumuliatorių įkraunančią elektrą, o generatoriaus režime atsirandantis rotoriaus stabdymo momentas suteikia automobiliui norimą stabdymą. Tokiu būdu akumuliatoriuje kaupiama energija po kurio laiko vėl naudojama automobilio judėjimui, tai yra, jis vėl naudojamas.

Regeneracinis stabdymas leidžia maksimaliai išnaudoti turimus resursus, susijusius su kiekvieno akumuliatoriaus įkrovimu, ir degalai yra labai taupomi. Kadangi stabdant 70% kinetinės energijos patenka į priekinę ašį, siekiant efektyviau taupyti energiją, atstatymo sistema taip pat sumontuota ant priekinės ašies.

Didžiausias regeneracinio stabdymo efektyvumas pasiekiamas važiuojant dideliu greičiu, o mažu greičiu - sistemos efektyvumas mažėja. Dėl šios priežasties kartu su regeneraciniu stabdžiu vienaip ar kitaip veikia frikcinė stabdžių sistema. Abiejų sistemų bendrą darbą teikia elektroninis valdiklis.

Valdiklis įgyvendina daugybę funkcijų: kontroliuoja ratų sukimosi greitį, palaiko tinkamą stabdymo momentą, paskirsto stabdymo jėgą tarp atstatymo ir trinties stabdžių ir palaiko sukimo momentą, priimtą optimaliam akumuliatoriaus įkrovimui.

Žinoma, tokiose transporto priemonėse nėra tiesioginio mechaninio ryšio tarp stabdžių pedalo ir trinties trinkelių. Elektroninis blokas užtikrina teisingą ABS, valiutos kurso stabilumo sistemos, stabdžių jėgos paskirstymo sistemos ir avarinio stabdžių stiprintuvo sąveiką.