Рекуперативное торможение

Содержание

Система старт стоп с рекуперацией

Конструкторы многих известных автомобильных концернов с успехом используют эту систему при производстве своих автомобилей. Основное назначение этой системы – максимальная экономия топлива, но при этом очень часто она взаимодействует с рекуперацией энергии. Практические исследования показали, что до 40% общего времени движения двигатель работает вхолостую из-за городских пробок, остановок на светофорах и других помех. Хорошим решением проблемы может стать использование режима старт-стоп.


В его основе заложен следующий принцип: в случае остановки двигатель перестает работать (стоп), а при необходимости начать вновь движение заводиться (старт). Все эти манипуляции проходят автоматически, руководствуясь показаниями специальных датчиков, которые контролируют работу двигателя и его действия. В особых случаях в работу включается рекуперация. Это поможет получить дополнительный заряд для работы аккумуляторов.

Для того чтобы система старт-стоп успешно эксплуатировалась, нужно чтобы в автомобиле был установлен усиленный стартер. Тогда даже при очень скромных подсчетах, можно сэкономить до 9% объема используемого топлива, соответственно снижается уровень выхлопных газов и вредных веществ в атмосферу.

Внимание! По результатам последних исследований, в скором времени эта система станет обязательной не только для автомобилей известных концернов. Практически все автомобильные компании по всему миру должны будут использовать эту систему в своей продукции.

Oh no, there’s been an error

Наличие большого количества сильных магнитов в двигателе прямого привода и отсутствие обгонной муфты приводит к тому, что двигатель существенно подтормаживает колесо велосипеда даже при отсутствии питания. А при работе двигателя в режиме генератора это торможение можно сравнить с движением в достаточно крутую гору. Причем скорость движения при этом должна быть около 20 км/час. При скорости 20 км/час зарядный ток аккумулятора будет около 2 ампер. (При таком токе аккумулятор емкостью 10 A/час зарядится за 5 часов.) Велосипедист при этом должен развивать мощность 2A*48В= 96 Вт. Однако здесь не учтены потери в системе преобразования энергии и потери при зарядке. А они составляют около 50%. Другими словами – велосипедисту необходимо развить мощность для зарядки аккумулятора в два раза большую – приблизительно 180 Вт. Следует также учесть, что для движения с такой скоростью на обычном велосипеде велосипедист должен отдавать мощность около 100 Вт. Суммарная мощность, требуемая от велосипедиста, для зарядки аккумулятора и само передвижение со скоростью, по крайней мере, в 20 км/час составит около 180+100=280 Вт. Для справки: — хороший спортсмен велосипедист может отдавать кратковременно, мощность 500-600 Вт; — при движении в гору с большим уклоном нетренированный человек может кратковременно отдавать мощность 220-290 Вт; Нетрудно сделать вывод, что ехать на велосипеде в таком режиме, сколько ни будь продолжительное время нереально.

Недаром практически на все электровелосипеды заводского изготовления устанавливают не двигатели прямого привода способные работать в генераторном режиме, а двигатели с редуктором и обгонной муфтой. И это неспроста. Если сравнивать экономичность этих двух двигателей, то можно увидеть, что редукторные двигатели более чем на 30% экономнее расходуют энергию, запасенную в аккумуляторной батарее, чем двигатели прямого привода, и они не тормозят движение при отсутствии питания. Ко всему, редукторные двигатели в два раза легче – если сравнивать двигатели с эквивалентным вращающим моментом. По этой причине почти на всех серийно изготавливаемых электровелосипедах устанавливают только редукторные двигатели. Сравните: — используя двигатель прямого привода и систему рекуперации, вы можете вернуть в батарею максимум 5% энергии, а если будете использовать редукторный двигатель, то сможете, сэкономить 30% энергии запасенной в батарее, другими словами проехать расстояние на 30% больше, чем на двигателе прямого привода. И ваш велосипед будет существенно легче. Выбор как говорится очевиден. Применив в качестве движущей силы на велосипеде мотор-колесо с редукторным двигателем идею рекуперации энергии на электровелосипеде можно успешно забыть, выиграв при этом около 30% пробега на одной зарядке.

Двигатели прямого привода логично применять, если Ваша цель скорость и Вас не сильно волнует экономическая сторона вопроса. В таком случае этому двигателю не будет конкурента со стороны редукторного собрата. Если необходима скорость более 50 км/час, приготовьтесь взять двигатель мощностью 1000 – 1500 Вт (максимальная мощность 1500-2500 Вт) в комплекте с энергоемкой , тяжелой и дорогостоящей аккумуляторной батареей. Батарея должна быть рассчитана на номинальный разрядный ток 20-30 A. Велосипед будет очень тяжелым. Это будет уже не велосипед. Это уже скорее скутер.

Электрические аппараты

Токоприемник Т-5М1 Быстродействующий выключатель БВП-5 Быстродействующий выключатель БВЭ-ЦНИИ Быстродействующий выключатель БВЗ-2 Электропневматические контакторы ПК Электромагнитный контактор МК-310Б Электромагнитный контактор МК-15-01 Электромагнитные контакторы МКП-23 и МК-204 Электромагнитный контактор МК-101 Быстродействующий контактор БК-2Б Быстродействующий контактор БК-78Т Переключатели кулачковые групповые ПКГ-4Б и ПКГ-6Г Реверсор РК-022Т и тормозные переключатели ТК-36Т, ТК-86 Переключатель вентиляторов ПШ-5Г Отключатели двигателей ОД-8А и ОД-8Б-2 Разъединитель высоковольтный наружной установки РВН-004Т Разъединитель высоковольтный однополюсный РВО-007Т Разрядник РМВУ-3,3 Дроссель ДР-027Т и индуктивный шунт ИШ-2К Электрические печи ПЭТ-1УЗ Резисторы Реле повышенного напряжения РПН-018 и РПН-496 Реле низкого напряжения РНН-048 и РНН-497 Реле перегрузки РТ-050 и РТ-500 Реле перегрузки РТ-406В и РТ-502 Промежуточные реле РП-472 и РП-473 Реле рекуперации РР-4 и РР-498 Реле боксования РБ-4М Датчик боксования ДБ-018 Дифференциальные реле Д-4В и РДЗ-504 Реле оборотов РКО-28 Реле времени РЭВ-814 и РЭВ-294 Реле времени 33-143 Контроллер машиниста КМЭ-8Е Электромагнитные контакторы ТКПМ Кнопочные выключатели КУ Выключатель ВУ-223А Штепсельное соединение и розетка низковольтная РН-1 Панель управления ПУ-014 Панель управления ПУ-037 Электромагнитные вентили Вентиль электромагнитный защитный ВЗ-1 Электропневматические клапаны КП-17-09А и КП-41 Клапаны КП-1. КП-1А, КП-39 и КП-40 Электропневматические клапаны КП-016Т и КП-53 Клапаны продувки КП-100-03 и КП-110 Электроблокировочные клапаны КЭ-44 и КПЭ-99 Регулятор давления РД-012 Автоматический регулятор давления АК-ПБ Прожекторы Предохранитель ВПК-6/100 Аккумуляторная батарея 40КН-125

Экономия от рекуперации

Очевидно, что на обогреве можно экономит двумя способами:

  • закрыванием вентиляционных отдушин, ликвидацией щелей, сквозняков и прочих источников проникновения холодного воздуха извне в помещение;
  • предотвращением утечек тепла путём рекуперации – теплового обмена между отработанным тёплым воздухом, выходящим из помещения и чистым холодным, поступающим извне.

Приверженцы первого способа – это, как правило, слишком «экономные» люди. Но эта «экономия» не только приводит к увеличению стоимости эксплуатации помещения, но и к другим весьма нежелательным последствиям. Закрытые вентиляционные отверстия, форточки и щели в помещении лишают его естественной вентиляции. Результатом может быть нездоровая влажность, отражающаяся на самочувствии его обитателей. Это может также привести к повреждению стен, мебели, а порой и к появлению плесени. В результате в новом доме микроклимат может стать даже хуже, чем в старой развалюхе, продуваемой всеми ветрами…

Такие проблемы сами собой отпадают при втором варианте. То есть при использовании вентиляции с рекуперацией тепла. Независимо от погоды такие установки снабжают помещения свежим отфильтрованным воздухом, а наиболее продвинутые и со строго заданной температурой и влажностью взамен отработанного грязного воздуха.

Стоит заметить, что рекуператоры могут восстанавливать до 95% тепловой энергии из выбрасываемого наружу воздуха. А это выражается в более низких счетах за тепловую или электроэнергию. В общей сумме по опыту европейских стран экономия составляет примерно 20%.

Система рекуперации на «гибридах» и электромобилях

На данных автомобилях устанавливают электрические системы возврата энергии. Как это работает? Сначала немного теории. Любой электродвигатель постоянного тока при подаче на него напряжения начинает вращаться и работать как мотор. Если же раскрутить его вал механическим способом, то на клеммах вырабатывается напряжение. То есть, электромотор может выполнять одновременно две функции: в первом случае двигателя, а во втором генератора. Этот принцип и лег в основу электрических систем рекуперации энергии, который с успехом реализуют на электро- и гибридных автомобилях. Ведь и те и другие изначально оборудованы электродвигателями, которые довольно просто перевести в режим генератора. Принцип работы таких систем достаточно прост:

  • При наборе скорости (то есть при нажатии на педаль газа) электродвигатель питается от аккумуляторной батареи и передает через трансмиссию вращательный момент на колеса автомобиля.
  • В момент торможения встроенная электроника переключает его в режим генератора.
  • Усилие, необходимое для его «раскручивания» замедляет вращение трансмиссии и способствует процессу остановки транспортного средства.
  • Вырабатываемое мотором/генератором напряжение через специальный контроллер подзаряжает аккумуляторную батарею. То есть, часть энергии удается возвратить для ее последующего использования.

Важно! Естественно, при экстренном торможении рекуперативная система не может резко остановить автомобиль. Вследствие этого полностью отказываться от привычных конвекционных тормозов нельзя

Поэтому в зависимости от степени нажатия на педаль тормоза встроенный компьютер «принимает решение» и подключает в помощь к рекуперативному торможению стандартную тормозную систему автомобиля.

Достоинствами применения электрических систем рекуперации энергии являются:

  • для электромобилей – увеличение автономности без очередной подзарядки аккумуляторных батарей;
  • для гибридных транспортных средств – снижение расхода топлива.

Торможение асинхронных двигателей

Снижение скорости асинхронных электродвигателей осуществляется тремя способами:

  • рекуперация;
  • противовключение;
  • динамическое.

Рекуперативное торможение асинхронного двигателя

Рекуперация асинхронных двигателей возможна в трёх случаях:

  • Изменение частоты питающего напряжения. Возможно при питании электродвигателя от преобразователя частоты. Для перехода в режим торможения частота уменьшается так, чтобы скорость вращения ротора оказалась больше синхронной;
  • Переключением обмоток и изменением числа полюсов. Возможно только в двух,- и многоскоростных электродвигателях, в которых несколько скоростей предусмотрены конструктивно;
  • Силовой спуск. Применяется в грузоподъёмных механизмах. В этих аппаратах устанавливаются электродвигатели с фазным ротором, регулировка скорости в которых осуществляется изменением величины сопротивления, подключаемого к обмоткам ротора.

В любом случае при торможении ротор начинает обгонять поле статора, скольжение становится больше 1, и электромашина начинает работать как генератор, отдавая энергию в сеть.

Схема электродвигателя с фазным ротором

Противовключение

Режим противовключения осуществляется переключением двух фаз, питающих электромашину, между собой и включением вращения аппарата в обратную сторону.

Возможен вариант включения при противовключении добавочных сопротивлений в цепь статора или обмоток фазного ротора. Это уменьшает ток и тормозной момент.

Важно! На практике этот способ применяется редко из-за превышения токов в 8-10 раз выше номинальных (за исключением двигателей с фазным ротором). Кроме того, аппарат необходимо вовремя отключить, иначе он начнёт вращаться в обратную сторону

Динамическое торможение асинхронного двигателя

Этот метод осуществляется подачей в обмотку статора постоянного напряжения. Для обеспечения безаварийной работы электромашины ток торможения не должен превышать 4-5 токов холостого хода. Это достигается включением в цепь статора дополнительного сопротивления или использованием понижающего трансформатора.

Постоянный ток, протекающий в обмотках статора, создаёт магнитное поле. При пересечении его в обмотках ротора наводится ЭДС, и протекает ток. Выделившаяся мощность создаёт тормозной момент, сила которого тем больше, чем выше скорость вращения электромашины.


Фактически асинхронный электродвигатель в режиме динамического торможения превращается в генератор постоянного тока, выходные клеммы которого закорочены (в машине с короткозамкнутым ротором) или включенные на добавочное сопротивление (электромашина с фазным ротором).

Схема динамического торможения асинхронного электродвигателя

Рекуперация в электрических машинах – это вид торможения, позволяющий сэкономить электроэнергию и избежать износа механических тормозов.

Место и способ установки

Рекуператоры бывают напольной и подвесной потолочной установки. Есть и третий вариант — точечные стеновые рекуператоры, которые монтируются в каждом помещении, соседствующим с улицей, и не требуют прокладки дополнительных коммуникаций.

Варианты потолочной установки интересны возможностью спрятать техническое оснащение дома в полости подвесных или натяжных потолков. Такие устройства немного дороже из-за требований к компактности, в то же время для их подключения не требуются дополнительные обводные каналы. Очевидный минус такого типа размещения — повышенная шумность, обусловленная малым удалением работающих двигателей от вентиляционных решёток.

   Способ установки рекуператора в квартире

Напольные (и настенные) рекуператоры ориентированы на установку в технических помещениях. Их производительность не ограничена габаритами, но требуется качественно выполнить систему обвязки. Как правило, устройства этой категории используют по совместительству с системами воздушного отопления и кондиционирования.

Система рекуперации на «гибридах» и электромобилях

На данных автомобилях устанавливают электрические системы возврата энергии. Как это работает? Сначала немного теории. Любой электродвигатель постоянного тока при подаче на него напряжения начинает вращаться и работать как мотор. Если же раскрутить его вал механическим способом, то на клеммах вырабатывается напряжение. То есть, электромотор может выполнять одновременно две функции: в первом случае двигателя, а во втором генератора. Этот принцип и лег в основу электрических систем рекуперации энергии, который с успехом реализуют на электро- и гибридных автомобилях. Ведь и те и другие изначально оборудованы электродвигателями, которые довольно просто перевести в режим генератора. Принцип работы таких систем достаточно прост:

  • При наборе скорости (то есть при нажатии на педаль газа) электродвигатель питается от аккумуляторной батареи и передает через трансмиссию вращательный момент на колеса автомобиля.
  • В момент торможения встроенная электроника переключает его в режим генератора.
  • Усилие, необходимое для его «раскручивания» замедляет вращение трансмиссии и способствует процессу остановки транспортного средства.
  • Вырабатываемое мотором/генератором напряжение через специальный контроллер подзаряжает аккумуляторную батарею. То есть, часть энергии удается возвратить для ее последующего использования.

Важно! Естественно, при экстренном торможении рекуперативная система не может резко остановить автомобиль. Вследствие этого полностью отказываться от привычных конвекционных тормозов нельзя

Поэтому в зависимости от степени нажатия на педаль тормоза встроенный компьютер «принимает решение» и подключает в помощь к рекуперативному торможению стандартную тормозную систему автомобиля.

Достоинствами применения электрических систем рекуперации энергии являются:

  • для электромобилей – увеличение автономности без очередной подзарядки аккумуляторных батарей;
  • для гибридных транспортных средств – снижение расхода топлива.

Применение принципа рекуперации энергии на транспорте:

Технология рекуперативного торможения часто используется на гибридных машинах, использующих в качестве источников  энергии как дизельное топливо или бензин, так и электричество, а также на электрических транспортных средствах. Применение системы рекуперативного торможения обеспечивает максимальную отдачу от каждого заряда аккумуляторной батареи машины. По подсчётам автопроизводителей, система рекуперации на гибридном авто экономит до 30% запасов топлива.

Рекуперативное торможение широко применяется на современном городском электрическом транспорте: современных трамваях и троллейбусах. Их вагоны оснащены системой рекуперативного торможения, которое используется как основное.

Использование рекуперативного торможения в метрополитенах, где поезда совершают частые остановки, экономически очень выгодно. Все метровагоны оснащены аппаратурой рекуперативного торможения. Максимальный эффект  использования  системы рекуперации в данном случае достигается при согласовании моментов торможения прибывающего на станцию поезда с отправлением другого от той же или со смежной станции. Такая схема движения поездов метрополитена учитывается при составлении расписания.

Самое большое свое применение система рекуперативного торможения нашла на железнодорожном транспорте: на электровозах и электропоездах. В частности, на грузовых поездах постоянного тока она используется не для полного торможения, а для плавного снижения скорости, перед тем как произойдет полная остановка состава. Кроме этого, рекуперация применяется при спуске состава под уклон для поддержания оптимальной скорости. Выработанная таким образом электрическая энергия передается через контактную сеть для использования другими локомотивами, либо через тяговые подстанции в общую энергосистему. Раньше этой системой оборудовались только локомотивы, работающие от сети постоянного тока, по причине того, что в аппаратах, работающих от сети переменного тока, сложно синхронизировать частоту отданной энергии с частотой сети. Сейчас это решается при помощи тиристорных преобразователей частоты. Т.к. железнодорожные составы имеют большую массу, использование рекуперативной системы торможения показывает высокую эффективность.

Примечание:  Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

Как возможно научиться писать тексты и зарабатывать на этом удаленно? Например, можете пройти курс «Копирайтинг от А до Я», который подойдет даже начинающим авторам.

Другие записи:

карта сайта

рекуперативное торможение электровоза асинхронного двигателя постоянного тока дпт нв ад недостатки электродвигателя характеризуется bmw эпу1м 2мсистема режим принцип схема устройство и работа рекуперативного торможения электровоза эп1 асинхронного двигателя вл 10 volkswagenрекуперативно реостатное торможениемеханическая характеристика рекуперативного торможения асинхронного двигателядопускается ли машинисту применять реостатное и рекуперативное торможение эпс на железнодорожном транспорте на эпс переменного тока на практике с возвратом энергии велосипедапостроение характеристик рекуперативного торможения электровоза постоянного токафольксваген система start stop с рекуперативным торможением

Коэффициент востребованности 290

Что такое рекуперативное торможение

Рекуперация – это возврат или компенсация затраченной энергии. Из этого следует, что работа рекуперативной системы торможения заключается в возвращении части затраченной энергии при торможении автомобиля.

Как правило, изучая технические характеристики легкового автомобиля, особое внимание уделяется мощности мотора, динамике движения. Однако не стоит забывать о таком понятии как качественная тормозная система, а ведь именно она отвечает за безопасность движения автомобиля


В легковом автомобиле, как правило, используется классическая тормозная схема, принцип действия которой основан на работе фрикционного механизма: колодки, которые трутся о диски или барабан. Принцип работы такой системы тормозов заключается в преобразовании кинетической энергии автомобиля. Такое возможно за счет силы, которая образуется при трении колодок и дисков, и в дальнейшем рассеивании тепла в окружающую среду. Такая энергия уходит в пустоту и теряется безвозвратно, не принося никакой пользы.

Проблема безвозвратно утерянной энергии была замечена довольно давно, и уже более десяти лет конструкторы пытаются найти правильный выход из такой ситуации. На сегодняшний день, рекуперативное торможение является наиболее оптимальным решением проблемы.

Система рекуперации энергии торможения разделяется на два вида:

  1. Для электрических автомобилей. При торможении рекуперативного типа вырабатывается электрическая энергия, которая либо генерируется в аккумуляторах, либо переходит в контактную сеть.
  2. Для транспорта, работающего на обычном двигателе внутреннего сгорания. В этом случае рекуперативное торможение позволит запасать энергию, которая в будущем расходуется на разгон автомобиля.

Торможение асинхронных двигателей

Что это такое рекуперация применительно к асинхронным машинам? В данном случае это лишь один из видов торможения. Два других это:

  • динамическое замедление;
  • торможение противовключением.

Каждый из  них имеет свои особенности.

Рекуперативное торможение асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель (АД) превращается в генератор тогда, когда скольжение ротора в поле статора увеличивается. Это осуществимо тремя способами:

  • уменьшение частоты напряжения питания, при котором ротор начинает вращаться со скоростью, опережающей синхронную;
  • в машинах, имеющих две и более скорости вращения, при переключении обмоток или изменении количества включенных полюсов;
  • в двигателях с фазным ротором, путём изменения сопротивления, включенного в цепи обмоток ротора.

Величина скольжения во всех случаях превышает единицу, и машина переходит в режим генерации и возвращает энергию.

Противовключение

Такой способ редко применяется из-за недостатков, связанных с тем, что есть необходимость менять местами фазы между собой. Это вызывает изменение направления движения, но величина рабочего тока возрастает в десять раз. К тому же необходимо прекращать дальнейшую подачу напряжения, чтобы после торможения двигатель не вращался в противоположную сторону.

Динамическое торможение асинхронного двигателя

Такое снижение скорости вращения получают при подаче постоянного напряжения на статорную обмотку. Созданное в результате этого магнитное поле статора действует на обмотки ротора. В них появляется ЭДС, и начинает протекать ток. Сила тормозного момента, возникающего при выделившейся при этом мощности, напрямую зависит от скорости вращения электродвигателя. Двигатель превращается в генератор с закороченными выходными клеммами и отдаёт в сеть энергию.

Схема динамического торможения АД

Замена или дополнение механического тормоза на рекуперативное замедление движения позволяет вернуть энергию для её повторного использования. Рекуперация, как одно из направлений экономии сырья и энергии, позволяет повысить экономию и эффективность технологических процессов.

Рекуперативное торможение

Частота вращения: формула

Один из видов торможения – это рекуперативное. При этом скорость вращения электродвигателя больше, чем заданная параметрами сети: напряжением на якоре и обмотке возбуждения в двигателях постоянного тока или частотой питающего напряжения в синхронных или асинхронных двигателях. При этом электродвигатель переходит в режим генератора, а выработанную энергию отдаёт обратно в сеть.

Основным достоинством рекуператора является экономия электроэнергии. Это особенно заметно при движении по городу с постоянно изменяющейся скоростью, пригородном электротранспорте и метрополитене с большим количеством остановок и торможением перед ними.

Кроме достоинств, рекуперация имеет недостатки:

  • невозможность полной остановки транспорта;
  • медленная остановка при малых скоростях;
  • отсутствие тормозного усилия на стоянке.

Для компенсации этих недостатков на транспортных средствах устанавливается дополнительная система механических тормозов.

Использование в автомобилестроении

Использование на легковых и грузовых автомобилях

С развитием рынка гибридных и электроавтомобилей система рекуперации зачастую используется для увеличения дальности пробега автомобиля на электрическом заряде. Наиболее распространенными автомобилями этих классов является Toyota Prius, Chevrolet Volt, Honda Insight, Tesla Model S,3,X,Y

Есть отдельные случаи применения системы рекуперации в автомобиле с привычным бензиновым двигателем для сокращения расхода топлива. Такая система разрабатывалась на а/м Ferrari для обеспечения функционирования внутренних мультимедийных и климатических систем автомобиля от отдельной батареи, заряжаемой рекуперируемой энергией.

Система рекуперации энергии при торможении для электромобилей и электровелосипедов подвергается критике. Тормозной путь автомобиля очень мал по сравнению с проезжаемым путём и составляет от нескольких метров до несколько десятков метров (водитель обычно относительно резко тормозит у самого светофора или места назначения, или вообще подъезжает к месту назначения накатом). За такое короткое время аккумуляторы не успевают сколь-нибудь значительно зарядиться рекуперативным током, даже в городском цикле при частых торможениях. Экономия энергии за счёт рекуперации в лучшем случае составляет доли процента, и поэтому система рекуперативного торможения электромобиля неэффективна и не оправдывает усложнения конструкции. К тому же рекуперативное торможение не освобождает от необходимости обычной колодочной тормозной системы, так как на малых оборотах двигателя в режиме генератора его противо-ЭДС мала и недостаточна для полной остановки автомобиля. Также рекуперативное торможение не решает проблему стояночного тормоза (за исключением искусственного динамического удержания ротора на месте, на что расходуется значительная энергия). В современных электромобилях имеется возможность настройки педали «газа» — при её отпускании электромобиль либо продолжает двигаться по инерции накатом, либо переходит в режим рекуперативного торможения.

Однако рекуперация эффективна для электротранспорта с его частыми участками разгона-торможения, где тормозной путь большой и соизмерим с расстоянием между станциями (метро, пригородные электропоезда).

Использование в автоспорте

В сезоне 2009 года в Формуле-1 на некоторых болидах использовалась система рекуперации кинетической энергии (KERS). Рассчитывалось, что это подстегнёт разработки в области гибридных автомобилей и дальнейшие совершенствования данной системы.

Впрочем, у Формулы-1 с её мощным двигателем разгон на малых скоростях ограничивается сцеплением шин, а не крутящим моментом. На высоких же скоростях использование KERS не столь эффективно. Так что по результатам сезона-2009 оснащённые данной системой болиды не демонстрировали превосходства над соперниками на большинстве трасс. Однако это может объясняться не столько неэффективностью системы, сколько трудностью её применения в условиях строгих ограничений на вес машины, действовавших в 2009 году в Формуле-1. После соглашения команд не использовать KERS в 2010 году для сокращения издержек, в сезоне 2011 года использование системы рекуперации было продолжено.

По состоянию на 2012 год на систему KERS налагаются следующие ограничения: передаваемая мощность не более 60 кВт (около 80 л.с.), ёмкость хранилища не более 400 кДж. Это означает, что 80 л.с. можно использовать не более 6.67 с на круг за один или несколько раз. Таким образом, время круга можно уменьшить на 0.1-0.4 с.

Техническим регламентом Формулы-1, утверждённым FIA на 2014 год, предусмотрен переход на более эффективные турбомоторы со встроенной системой рекуперации (ERS). Применение двойной системы рекуперации (кинетической и тепловой) в сезонах 2014—2015 годов стало гораздо более актуально из-за введения жёстких регламентных ограничений на расход топлива — не более 100 кг на всю гонку (в прошлые годы 150 кг) и мгновенный расход не более 100 кг в час. Неоднократно можно было наблюдать, как во время гонки при выходе из строя системы рекуперации машина начинала быстро терять позиции.

Рекуперативное торможение используется также в гонках на выносливость. Такой системой оснащены спортпрототипы класса LMP1 заводских команд Audi R18 и Toyota TS050 Hybrid, .

Что представляет собой вентиляция с рекуперацией

Вентиляция в помещениях может быть естественной, принцип действия которой основан на природных явлениях (самопроизвольный тип) или на воздухообмене, обеспечиваемом специально выполненными отверстиями в здании (организованная вентиляция). Однако в данном случае, несмотря на минимальные материальные затраты, зависимость от сезона, климата, а также отсутствие возможности очищать воздух не позволяют полностью удовлетворить потребности людей.

Приточно-вытяжная вентиляция, воздухообмен

Искусственная вентиляция позволяет обеспечить находящимся в помещениях более комфортные условия, но ее устройство требует определенных финансовых вложений. Она к тому же достаточно энергозатратна. Чтобы скомпенсировать плюсы и минусы обоих видов вентиляционных систем чаще всего используется их комбинирование.


Организация воздухообмена

Любая искусственная вентиляционная система по своему назначению подразделяется на приточную или вытяжную. В первом случае оборудование должно обеспечивать принудительную подачу воздуха в помещение. При этом отработанные воздушные массы выводятся наружу естественным путем.

воздуховоды, по которым передвигается воздух;

вентиляторы, отвечающие за его приток;

звукопоглотители;

фильтры;

воздухонагреватели, которые обеспечивают подачу воздуха определенной температуры, что особенно важно в холодное время года.

Вентиляция приточно-вытяжная

Помимо перечисленного, система может комплектоваться дополнительными модулями для обеспечения комфортного микроклимата.

Вытяжная система, функционирующая одновременно с естественной вентиляцией, предназначена для удаления отработанных воздушных масс. Основной компонент такого оборудования — вытяжные вентиляторы.

Оптимальный вариант устройства вентиляции — приточно-вытяжное оборудование, установка которого помогает создать в помещениях необходимые для людей условия. Особенно полезна такая схема в зданиях, отделочные материалы которых не обладают паропроницаемостью, что сегодня не является редкостью.

Приточно-вытяжное оборудование

Вентиляция приточно-вытяжными устройствами

Вентиляционная система

В работе приточно-вытяжной вентиляции есть один существенный недостаток — наружу выводится нагретый воздух, а поступают воздушные массы, имеющие температуру внешней среды. Для подогрева расходуется большое количество электроэнергии (особенно это ощутимо в холодный период). Чтобы сократить неоправданные расходы, применяются рекуператоры.

Рекуперация (применительно к вентиляции) —возврат части тепловой энергии выводимого воздуха в помещении для использования в технологическом процессе. Она может использоваться в централизованных и локальных системах.

Схема вентиляции

Процесс рекуперации осуществляется в специальных теплообменниках (рекуператорах), к которым подведены приточные и вытяжные каналы. Воздушные массы, выводимые из помещения, проходя по рекуператору, отдают часть тепла поступающему с улицы воздуху, но с ним не смешиваются. Подобная схема позволяет существенно снизить затраты на подогрев приточного воздушного потока.

Устанавливаться рекуператоры могут на различных участках здания: потолках, стенах, полу или на крыше. Их можно монтировать и снаружи здания. Оборудование представляет собой или моноблок, или отдельные модули.

При проектировании вентиляционной системы учитываются многие факторы:

  • габариты и количество помещений;
  • назначение строения;
  • расход воздуха.

От этого и от типа выбранного рекуператора зависит эффективность устанавливаемой системы. КПД при использовании рекуперации тепловой энергии может варьироваться в пределах 30…90%. Но даже установка оборудования, характеризующегося минимальной эффективностью, приносит ощутимую выгоду.

Как устроена циркуляция воздушных масс при установке приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором:

  • при помощи воздухозаборников воздух забирается из помещения и по воздуховодам утилизируется наружу;
  • до выхода из здания воздушный поток проходит через рекуператор (теплообменник), оставляя там часть тепловой энергии;
  • через тот же рекуператор направляется холодный воздух, поступающий из вне, который нагревается теплом и подается в помещение.

Рекуператор

Что такое рекуперативное торможение

Движущиеся объекты обладают кинетической энергией, а когда применяется тормоз для замедления, всей этой мощи необходимо куда-то идти.

Вернемся немного в прошлое, давние времена эры неандертальцев или просто машин с ДВС. В таких автомобилях тормоза основаны исключительно на трении, поэтому при замедлении вся энергия превращается в тепло, а значит уходит в никуда, просто теряется в окружающей среде.

Но мы все же эволюционировали и нашли пути получше. Регенеративное торможение использует мотор электромобиля в качестве генератора для преобразования основной доли кинетической энергии, теряемой при замедлении, назад в батарею. В следующий раз, когда машина ускоряется, она расходует часть энергии, ранее сохраненную от рекуперативного торможения.

(Регенеративная система bmw i3)

Важно понять, что регенеративное торможение не является магическим увеличителем диапазона пробега электромобилей. Оно не делает машины более эффективными как таковые, а просто делает их менее неэффективными

В принципе, самым лучшим вариантом езды будет разгон до постоянной скорости, а затем никогда не касаться педали тормоза. Поскольку чтобы замедлиться, а потом снова вернуться к прежней скорости, потребуются лишние затраты сил, то вы получите куда больший диапазон хода, в первую очередь просто не замедляясь.

Но, очевидно, что это не реалистично. Так как нам приходится снижать скорость многократно, рекуперация — это следующий лучший вариант, так как она делает этот процесс менее бесполезным.


С этим читают