Рекуперация – что это такое

Что такое рекуперация простым языком

Сам термин произошел от латинского слова, которое можно перевести как «обратное получение». Оно описывает процесс использования уже израсходованной энергии, или вещества для повторного применения.

Рекуперативные технологии особенно часто используются в электротехнике.

Они позволяют переводить потенциальную и кинетическую энергию в электрический заряд, который сохраняется на аккумуляторе, и может быть использован для осуществления полезной работы.

Применение рекуперации

Возможность возвращение уже затраченной энергии позволяет экономить электричество. Если скорость вращения ротора двигателя выше необходимой, то лишняя энергия может быть направлена на генератор, подзаряжающий батареи.

Данная технология актуальна при использовании ее в городском транспорте, так как машинисту приходится часто тормозить.

Рекуперация в электромобилях и электровелосипедах

Особенность малого транспорта заключается в том, что большую часть времени, чаще при движении по городу, он не достигает высоких скоростей.

Поэтому влияние рекуперации, которая напрямую зависит от количества кинетической энергии, крайне мало. Также это относится и к езде по пересеченной местности.

В поездах

По-другому дело обстоит на железной дороге, когда отсутствуют частые остановки и торможения.

Благодаря тому, что состав может разогнаться до высокой скорости и выделить под тормозной путь большой отрезок рельсового полотна, тяговые двигатели успевают преобразовывать достаточное количество энергии.

В метро

Самый большой процент сохраняемой энергии приходится на поезда метрополитена. Постоянный равномерный разгон и торможение позволяют направлять полученное при помощи рекуперации электричество в сеть.

Так как по системе метро циркулирует большое количество составов, общая сеть делает эту энергию доступной для тех, кто начинает движение.

Автобусы

Они используют данную систему для торможения до скорости в 2 км/ч. Так как влияние рекуперации напрямую зависит от скорости движения, на медленных скоростях она малоэффективна.

Для полной остановки применяются механические системы торможения.

Недостатки

Основным недостатком рекуперации является то, что только часть энергии может быть сохранена. Остальная энергия переходит в тепловую или деформационную. Из-за этого, транспорт получает слишком малый импульс для торможения и должен использовать дополнительные устройства для полной остановки.

При помощи рекуперации, полезная энергия может быть получена, только если она была затрачена ранее. Без накопленного электричества, транспорт не может использовать его в стационарном состоянии.

Поэтому способ сохранения энергии при помощи рекуперации не может быть применен для неподвижного транспорта. Поэтому для устойчивости техники, стоящей на откосе, необходимо использовать механическая тормозная система.

Как работает

На технике, использующей старые модели аккумуляторов, при торможении двигателем, система рекуперации включается автоматически. Ротор двигателя, под воздействием электромагнитного поля, начинает терять кинетическую энергию, которая вызывает движение тока в обмотке статора.

Данный способ был усовершенствован после появления ШИМ-контроллера. Он позволяет накапливать постоянный и переменный ток. Поэтому он применяется в современных автомобилях.

Торможение асинхронных двигателей

Система торможения в них основана на:

• Рекуперации.
• Противовключении.
• Динамическом торможении.

Рекуперация

Её применение возможно, когда:

• Изменяется частота вращения ротора. При этом он движется с большей скоростью, чем требуется, и лишняя энергия преобразуется, при помощи генератора, в тормозное усилие.
• При помощи переключения обмоток снижается передача, что также делает скорость ротора выше необходимой.
• Силовой пуск. Для его применения в технике должен быть установлен фазный ротор. В нем необходимая скорость ротора зависит от резистора, включенного в обмотку ротора. При помощи реостата сопротивление может быть уменьшено или увеличено.

Противовключение и динамическое торможение

Принцип противовключения основан на изменении полярности подключаемого напряжения, в результате которого сила, вращающая ротор, изменяет направление на противоположное.

Динамическое торможение заключается в следующем: к обмотке статора подводится заданное напряжение, оно создает в обмотке статора магнитное поле, которое начинает тормозить ротор, при достижении определенной скорости.

Таким образом, сохраняется постоянная частота вращения, а излишки энергии направляются на аккумуляционные батареи.

В данном случае, асинхронный двигатель может выполнять полезную работу, затрачиваемую на вращение ротора, а также выступать в роли генератора. Данный метод особенно эффективен, когда система получает энергию от сгорающего топлива.