Regenerativ bremsning (fra latin recuperatio "returkvittering; retur") er en type elektrisk bremsning , hvor elektriciteten genereret af trækmotorer, der kører i generatortilstand, bruges til at genoplade traktionsbatterier eller returneres til det elektriske netværk.
Regenerativ bremsning er meget udbredt på elektriske lokomotiver , elektriske tog , moderne sporvogne og trolleybusser , hvor elektriske motorer ved bremsning begynder at fungere som elektriske generatorer , og den genererede elektricitet overføres gennem et kontaktnet enten til andre elektriske lokomotiver eller til alm. kraftsystem gennem traktionsstationer .
Et lignende princip bruges i elbiler , hybridbiler , hvor den elektricitet, der genereres under bremsning, bruges til at genoplade batterierne . Nogle e-cykelmotorstyringer implementerer regenerativ bremsning.
Der blev også udført eksperimenter med organisering af regenerativ bremsning af andre principper på biler; svinghjul , pneumatiske akkumulatorer , hydrauliske akkumulatorer og andre enheder blev brugt til at lagre energi . [en]
Med udviklingen af markedet for hybrid- og elbiler bruges genopretningssystemet ofte til at øge rækkevidden for en bil på en elektrisk opladning. De mest almindelige biler i disse klasser er Toyota Prius, Chevrolet Volt, Honda Insight, Tesla Model S,3,X,Y, Audi e-tron
Der er nogle tilfælde af brug af genvindingssystemet i en bil med en konventionel benzinmotor for at reducere brændstofforbruget. Et sådant system blev udviklet på en Ferrari-bil for at sikre driften af bilens interne multimedie- og klimasystemer fra et separat batteri opladet med genvindelig energi.
Bremseenergigenvindingssystemet til elbiler og elcykler er blevet kritiseret. En bils bremselængde er meget lille sammenlignet med kørebanen og varierer fra få meter til flere titusinder (føreren bremser normalt relativt kraftigt ved selve lyskrydset eller destinationen, eller kører generelt ud til destinationen). På så kort tid når batterierne ikke at blive væsentligt opladet med regenerativ strøm, selv i bykredsløbet med hyppige opbremsninger. Energibesparelser på grund af rekreation er i bedste fald brøkdele af en procent, og derfor er et elektrisk køretøjs regenerative bremsesystem ineffektivt og retfærdiggør ikke kompleksiteten af designet. Derudover afhjælper regenerativ bremsning ikke behovet for et konventionelt bremsesystem, da dens mod-EMF er lille og utilstrækkelig til helt at stoppe bilen ved lave motorhastigheder i generatortilstand. Desuden løser regenerativ bremsning ikke problemet med parkeringsbremsen (med undtagelse af kunstig dynamisk fastholdelse af rotoren, hvilket forbruger betydelig energi). I moderne elektriske køretøjer er det muligt at justere "gas"-pedalen - når den slippes, fortsætter det elektriske køretøj enten med at køre ved inerti eller skifter til regenerativ bremsetilstand.
Recuperation er dog effektiv til elektrisk transport med dens hyppige accelerations- og decelerationsafsnit, hvor bremselængden er lang og står mål med afstanden mellem stationerne (metro, forstadselektriske tog).
I 2009-sæsonen i Formel 1 brugte nogle biler Kinetic Energy Recovery System (KERS). Det var forventet, at dette ville anspore til udvikling inden for hybridbiler og yderligere forbedringer af dette system.
Men i Formel 1, med sin kraftfulde motor, er acceleration ved lave hastigheder begrænset af dækkets vejgreb, ikke drejningsmoment. Ved høje hastigheder er brugen af KERS ikke så effektiv. Så ifølge resultaterne af 2009-sæsonen viste biler udstyret med dette system ikke overlegenhed over rivaler på de fleste baner. Dette skyldes muligvis ikke så meget systemets ineffektivitet som vanskeligheden ved at bruge det under bilens strenge vægtgrænser, der var gældende i 2009 i Formel 1. Efter at holdene blev enige om ikke at bruge KERS i 2010 for at reducere omkostningerne, blev brugen af genopretningssystemet fortsat i 2011-sæsonen.
Fra 2012 er følgende begrænsninger pålagt KERS-systemet [2] : den transmitterede effekt er ikke mere end 60 kW (ca. 80 hk), lagerkapaciteten er ikke mere end 400 kJ. Det betyder, at 80 hk. Der kan ikke bruges mere end 6,67 s pr. omgang på en eller flere gange. Dermed kan omgangstiden reduceres med 0,1-0,4 sek.
Formel 1 tekniske forskrifter godkendt af FIA for 2014 giver mulighed for en overgang til mere effektive turbomotorer med et integreret genvindingssystem (ERS). Brugen af et dobbelt genvindingssystem (kinetisk og termisk) i sæsonerne 2014-2015 er blevet meget mere relevant på grund af indførelsen af strenge lovgivningsmæssige restriktioner for brændstofforbrug - ikke mere end 100 kg for hele løbet (i tidligere år 150 kg ) og et øjeblikkeligt forbrug på højst 100 kg i timen. Det var gentagne gange muligt at observere, hvordan bilen under løbet, da genopretningssystemet svigtede, hurtigt begyndte at tabe terræn.
Regenerativ bremsning bruges også i udholdenhedsløb. Et sådant system er udstyret med sportsprototyper af LMP1-klassen af fabriksholdene Audi R18 og Toyota TS050 Hybrid , Porsche 919 Hybrid .
Regenerativ bremsning i jernbanetransport (især på elektriske lokomotiver og elektriske tog udstyret med et regenerativt bremsesystem) er processen med at omdanne et togs kinetiske energi til elektrisk energi ved hjælp af trækmotorer ( TED ), der kører i generatortilstand . Den genererede elektriske energi overføres til kontaktnettet (i modsætning til reostatisk bremsning , hvor den genererede elektriske energi slukkes af bremsemodstande , det vil sige den omdannes til varme og spredes af kølesystemet). Regenerativ bremsning bruges til at bremse toget i tilfælde, hvor toget kører ned ad en relativt svag skråning, og brugen af en luftbremse er irrationel. Det vil sige, at regenerativ bremsning bruges til at opretholde en given hastighed, når toget kører ned ad bakke. Denne type bremsning giver håndgribelige energibesparelser, da den genererede elektriske energi overføres til kontaktnettet og kan bruges af andre lokomotiver i denne del af kontaktnettet.
Regenerativ bremsning har følgende problemer, der kræver særlig overvejelse, når man designer et elektrisk lokomotivkredsløb for at løse dem:
a) bremsemomentet er ikke proportionalt med hastigheden, men med forskellen mellem hastigheden og "neutralhastigheden", som afhænger af indstillingen af det elektriske lokomotivs styresystem og spændingen i kontaktnettet. Så ved en hastighed under neutral vil TED'erne trække, ikke bremse. Ved en hastighed nær neutralen ændrer selv små (i procent) stigninger i netspændingen i høj grad den nævnte forskel og dermed momentet og fører til ryk. Korrekt design af det elektriske lokomotivkredsløb reducerer denne faktor.
b) når armaturerne på de regenerative TED'er er forbundet parallelt, kan kredsløbet vise sig at være ustabilt under boksning og tilbøjeligt til at "stalle" ind i tilstanden, når en TED kører i motortilstand, drevet af den anden TED, der fungerer som en generator, som undertrykker bremsning. Løsning: tænd for excitationsviklingerne på kryds og tværs fra en "fremmed" TED (se diagram VL8 og VL10).
c) beskyttelsesforanstaltninger mod kortslutning af kontaktnettet eller på selve det elektriske lokomotiv er nødvendige. Til dette bruges højhastighedskontaktorer , hvis drift forårsager en transient proces i kredsløbet, som remagnetiserer TED'ens excitationsviklinger og dermed eliminerer den resterende magnetisering af statoren (excitation af generering fra hvilken kan være ganske tilstrækkelig for overophedning eller brand i tilfælde af kortslutning i netværket).
Tidligere var DC elektriske lokomotiver udstyret med regenerativ bremsning på grund af enkelheden i metoden til at skifte TED'er til generatortilstand (i USSR optrådte kredsløbet på Surami-generationen af elektriske lokomotiver, for eksempel VL22 og blev brugt med mindre ændringer op til VL11 inklusive, løste det alle tre problemer beskrevet ovenfor). I AC elektriske lokomotiver er der et problem der består i at omdanne den genererede jævnstrøm til vekselstrøm og synkronisere den med trækstrømmens frekvens, dette problem løses ved hjælp af tyristorkonvertere [3] . AC elektriske lokomotiver, skabt før brugen af tyristor-invertere ( VL60 , ChS4 og ChS4T, samt alle generationer af VL80 , undtagen VL80R) havde ikke mulighed for regenerativ bremsning.
Regenerativ bremsning bruges sjældent i passagertrafik, i det mindste på "klassiske" for-thyristor elektriske lokomotiver som VL10 og VL11 på grund af forekomsten af mærkbare ryk, når lokomotivets bremsehåndtag skiftes fra etape til etape, såvel som under køreledningsspændingsstigninger. De fleste passagerlokomotiver på den tid havde slet ikke denne evne.
Derudover komprimerer regenerativ bremsning, ligesom reostatisk bremsning, toget og genererer kompressionschok fra koblingerne .
Ikke desto mindre bruges regenerativ bremsning i vid udstrækning på DC multi-unit rullende materiel (MVPS) ( ER2R , ER2T og senere elektriske tog). I modsætning til togdrift er vægten af toget i MVPS sædvanligvis konstant (det omdannes næsten aldrig), og tryk -til-vægt-forholdet er meget højere . Dette forenkler i høj grad skabelsen af en regenerativ bremsekontrolmaskine. Det bruges også i fragtlokomotiver, for eksempel på 2ES6 .
Regenerativ jævnstrømsbremsning kræver genudrustning af traktionstransformatorstationer. Som et minimum er energitab mulig på stationære modstande i tilfælde af en ændring af strømmens retning i transformatorstationens fødere (samtidig er det fortsat muligt at bruge genvindingsenergien til trækkraft af et andet tog på samme sektion, hvilket er vigtigt med en tung sporprofil). Som et maksimum er installation af invertere nødvendig.
Regenerativ bremsning på jernbanelokomotiver kan også bruges til nødbremsning i tilfælde af luftbremsesvigt. Især er der information om den gentagne brug af regenerativ bremsning af maskinmestre på den stejle sektion af Yeral-Simskaya (Chelyabinsk-regionen) [4] . Det skal bemærkes, at regelmæssig nødbremsning på lokomotiver udføres ved at udlufte luft ( stopventil i personbiler), og i mangel af luft i systemet blokeres bremserne [5] .
I undergrundsbaner , hvor togene holder hyppigt, er brugen af regenerativ bremsning yderst fordelagtig. Derfor havde selv de tidligste metrobiler regenerativt bremseudstyr (med undtagelse af metrobiler produceret i USSR). Den største effekt opnås ved at koordinere bremsemomenterne for et tog, der ankommer til en station, med en andens afgang fra samme eller fra en tilstødende station. En sådan trafikordning er fastsat i togplanen.
På moderne elektrisk transport i byer bruges der næsten altid kontrolsystemer, der giver rekreation.
Sporvogne af modellerne UKVZ 71-619A og mere, biler PTMZ 71-134A og mere, Uraltransmash biler 71-405 og flere, samt MTTA og MTTA-2 har mulighed for regenerativ bremsning. Det bruges som base. Efter at vognene sænker farten til en hastighed på 1-2 km/t, bliver den elektrodynamiske (reostatiske) bremse ineffektiv, og parkeringsbremsen aktiveres.