استعادة الطاقة الكهربائية واستخدامها

الطريقة التقليدية للتخلص من الطاقة الزائدة الصادرة في محولات التردد أثناء الكبح للمحركات غير المتزامنة التي تسيطر عليها ، تم تبديده في شكل حرارة على المقاومات. تم استخدام مقاومات الكبح في أي مكان كان فيه عطل كبير في الحمل ، على سبيل المثال ، في أجهزة الطرد المركزي أو في السيارات الكهربائية أو في حاملات التحميل ، إلخ.

كان هذا الحل ضروريًا للحد من الجهد الأقصى عند أطراف المحولات في وضع الكبح. خلاف ذلك ، ستفشل محولات التردد ، لأنه سيكون من المستحيل التحكم في معلمات التسارع والكبح.

لم تقاوم مقاومات الفرامل الكبح المعدات اقتصاديًا ، لكن بعض المضايقات كانت تستلزم دائمًا. المقاومات متعددة الأبعاد ، فهي ساخنة جدًا ، وتحتاج إلى حماية ضد الرطوبة والغبار. ويرتبط كل هذا فقط بحقيقة أنه من الضروري تبديد الطاقة المهدرة ، والتي تدفع المؤسسة المال لها ، والمال ليس صغيراً ، خاصةً إذا كنا نتحدث عن الإنتاج على نطاق واسع.

في فصل الصيف ، يعد التسخين الإضافي للهواء المحيط غير مرغوب فيه بشكل خاص ، لأن المعدات التكنولوجية يتم تسخينها بالفعل بالهواء الدافئ ، ثم هناك أيضًا مقاومات تسخينها إلى 100 درجة فما فوق. تحتاج تهوية إضافية - مرة أخرى التكاليف.

ولكن هناك طريقة أخرى. لماذا تبدد الطاقة دون جدوى؟ يمكنك إعادته إلى الشبكة مرة أخرى ، وبالتالي توفير الطاقة. ثم يأتون إلى الإنقاذ أنظمة استعادة الطاقة.

بطبيعة الحال ، تعمل محولات التردد الحالية على تقليل استهلاك الكهرباء عن طريق المعدات إلى حد كبير ، وذلك بسبب تحسين الإمداد بالطاقة لمحركات المعدات التكنولوجية المختلفة ، وهذا يوفر الموارد. لكن استخدام الاستجمام يزيد من المدخرات. قد لا يتم تبديد الطاقة بواسطة المقاومات أثناء الفرامل ، ولكن قد يتم إرجاعها إلى الشبكة مع مراعاة معلمات الشبكة الحالية.

اليوم ، تقوم كبرى الشركات المصنعة للآلات والمعدات الصناعية بتطبيق مثل هذه الأنظمة على السيارات الكهربائية: بالنسبة لحافلات العربات والقطارات الكهربائية والسلالم المتحركة والترام ، وأخيراً - للسيارات الكهربائية.

كيف يعمل نظام الاسترداد؟ يجب أن يكون مصدر التيار المتردد الذي يوفر محركًا أو أي تثبيت آخر قادرًا على استعادة الطاقة. لهذا ، بدلاً من المعدل التقليدي ، يتم استخدام محول معدل عرض النبض. هذا المحول قادر على توجيه تدفقات الطاقة من مصدر إلى مستهلك ومن مستهلك إلى مصدر. بهذه الطريقة تسمح لك بإحضار عامل القوة إلى الوحدة.

يتم تقديم سلسلة IGBT النموذجية لمحول التردد الذي يعمل في وضع الاسترداد في البداية على أنها مقوم تيار الجيبية ، ولكن عند الكبح يولد إشارة معدلة بعرض النبضة ، حيث يكون اتجاه التيار ، عندما يكون الجهد عند المطاريف أعلى من مستوى معين ، غير موجه من الشبكة ، وإلى الشبكة من دائرة المستهلك.

يتم تطبيق فرق الجهد بين شبكة الإمداد ودائرة التحميل على مغو الاسترداد. كتل الحث التوافقيات عالية التردد ، ويتم الحصول على تيار جيبية نقية تقريبا ، ليست هناك حاجة لمزامنة المعدات ، وهو ما يكفي لتطبيق ثلاث نبضات اختبار من المغير PWM على الشبكة لتحديد تردد ومرحلة الجهد في الوقت الحالي.

ومن الأمثلة على ذلك محولات التردد ذات نظام الاسترداد من Control Techniques ، والتي تستخدم ، على وجه الخصوص ، في مصانع Lamborghini و Nissan لتشغيل مقاعد الاختبار الديناميكية ، وكذلك على السلالم المتحركة والحلول المعدنية المختلفة.

الجوهر هو نفسه في كل مكان - يتم إنشاء تدفق طاقة ثنائي الاتجاه لكل من المستهلك من الشبكة ومن المصدر ومن المستهلك إلى الشبكة. عند تصميم أنظمة الاسترداد ، يتم أخذ عدد من العوامل في الاعتبار: نطاق جهد التيار الكهربائي ، وتقييم المعدات وعامل الطاقة ، والحد الأقصى للطاقة مع مراعاة التحميل الزائد ، ومستوى الخسائر.

يوضح الشكل الموضح في الشكل حل محرك واحد ، حيث يكون كل من محرك المحرك ومحرك الاسترداد في نسخة واحدة ، وقيمها متساوية. لكن في بعض الأحيان تحدث حملات زائدة للمحرك ، ومن ثم يلزم وجود محرك استرداد أكثر قوة لتغطية الحد الأدنى للجهد وخسارة المحرك.

يضمن نفس المبدأ تشغيل العديد من المحركات مع العديد من محركات السيارات ، مع وضع محرك استرداد قوي واحد يمكنه المرور عبر الطاقة الكلية لجميع محركات النظام ، مع مراعاة إمكانية الكبح المتزامن لجميع المحركات.

للحد من بدء التشغيل في الأنظمة التي تحتوي على عدة محركات ، عندما يتم الجمع بين حافلات التيار المستمر ، يتم استخدام وحدات الثايرستور ، التي يتم توصيلها بواسطة الموصلات بمكثفات التيار المباشر المشحونة من المحول. بعد شحن المكثفات ، يتم إيقاف تشغيل وحدة الثايرستور. من الواضح ، يتم تكوين أنظمة الاسترداد بشكل مختلف ومصممة بشكل فردي.

عند الحديث عن الانتعاش ، لا يسع المرء إلا أن يتذكر أنظمة الكبح التجديدي المستخدمة في محركات السيارات الهجينة الحديثة ، حيث الأساس هو طريق الاسترداد الكهربائي للطاقة الحركية.

كلما تحركت سيارة ، تتجلى الطاقة الحركية. ولكن عند الكبح بالطريقة التقليدية ، تضيع الطاقة الزائدة ببساطة في شكل حرارة ، فوسادات الفرامل تفرك أقراص الفرامل وتهدر الطاقة الحركية دون جدوى وتسخين مواد الاحتكاك والمعادن ، مما يؤدي في النهاية إلى فقدان الحرارة للهواء المحيط. هذا هو نهج التبذير للغاية.

نظام الكبح التجديدي لا يستهلك الطاقة الحركية ببساطة عن طريق الاحتكاك من أجل الفرامل. بدلاً من ذلك ، يتم استخدام محرك كهربائي مضمن في ناقل الحركة ، والذي يبدأ في العمل كمولد أثناء الفرملة ، حيث يقوم بتحويل عزم الدوران على العمود إلى كهرباء لشحن البطارية ، ويمنح عزم الدوران للكبح الدوار الناشئ في وضع المولد السيارة الكبح المطلوب. تعمل الطاقة المخزنة في البطارية بهذه الطريقة بعد مرور بعض الوقت على تحريك السيارة ، أي ، يتم إعادة استخدامها.

يسمح لك الفرامل المتجددة بتجديد استخدام المورد المتاح لكل شحنة بطارية ، ويتم توفير الوقود بشكل كبير. نظرًا لأن 70٪ من الطاقة الحركية أثناء الكبح موجودة على المحور الأمامي ، يتم تثبيت نظام الاسترداد على المحور الأمامي لتوفير الطاقة بشكل أكثر كفاءة.

يتم تحقيق أعلى كفاءة للكبح المتجدد عند السرعات العالية ، وبسرعة منخفضة ، تنخفض كفاءة النظام. لهذا السبب ، إلى جانب الكبح التجديدي ، بطريقة أو بأخرى ، يوجد نظام فرامل احتكاك. يتم توفير العمل المشترك للنظامين بواسطة وحدة تحكم إلكترونية.

تنفذ وحدة التحكم عددًا من الوظائف: فهي تتحكم في سرعة دوران العجلات ، وتحافظ على عزم الدوران الصحيح للفرامل ، وتوزع قوة الفرملة بين فرامل الاسترداد والاحتكاك ، وتحافظ على عزم دوران مقبول لشحن البطارية الأمثل.

بالطبع ، لا يوجد اتصال ميكانيكي مباشر بين دواسة الفرامل ومنصات الاحتكاك في هذه المركبات. تضمن الوحدة الإلكترونية التفاعل الصحيح لـ ABS ونظام استقرار سعر الصرف ونظام توزيع قوة الفرامل وتقوية الفرامل في حالات الطوارئ.