ПОТЕНЦИАЛ РЕКУПЕРАЦИИ ЭНЕРГИИ ТОРМОЖЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

Проблема пиковой мощности в железнодорожных системах, электрифицированных постоянным током, в основном вызвана потребностью в электроэнергии поездов во время разгона. Если эта мощность будет уменьшена, пиковая мощность подстанции будет значительно уменьшена. Однако, в настоящее время недостаточно в научных публикациях представлена эффективность именно рекуперации как меры снижения расходов энергии на электротранспорте. Вопрос оценки потребляемой и рекуперируемой электроэнергии без установки емкостного накопителя, а также при его установке на выходе тяговой подстанции или на борту электрифицированного городского транспорта является актуальным и недостаточно изученным.

В данной статье рассмотрен потенциал оптимизации процессов энергосбережения на электрифицированной железной дороге постоянного тока с использованием энергии рекуперации.

Ключевые слова: рекуперация, торможение, энергоэффективность, методика оценки.

В последнее время спрос на общественный транспорт стремительно возрос во всем мире. Энергоэффективность и управление, несомненно, являются большими проблемами в железнодорожных системах. В системах электрической тяги рекуперация энергии торможения значительно повышает энергоэффективность [2, с.309-311]. А.А. Сулим отмечает, что «применение рекуперативного торможения и емкостных накопителей электроэнергии позволит значительно сократить количество потребляемой электроэнергии на электрифицированном городском транспорте» [3, с.105-112].

Специалисты неоднократно в своих публикациях обращались к теме энергосбережения в подразделениях железной дороги. В. О. Колмаков в своем диссертационном исследовании ввел схемотехнику обеспечения качества электрической энергии в сетях с нелинейными массовыми электроприемниками [5]. Специалист обращает внимание на значительные инвестиционные проблемы, с которыми сталкиваются специалисты при модернизации энергооборудования. Другим проблемным вопросом специалисты называют вопрос качества электроэнергии [6, с.47-49].

Рекуперативное торможение, также известное как торможение с обратной связью, преобразует кинетическую энергию в тепло в форме трения. Рекуперативное торможение преобразует кинетическую энергию в тепло во время торможения и сохраняет ее вместо того, чтобы превращать в бесполезное тепло.

Рекуперативное торможение относится к преобразованию кинетической энергии транспортного средства в другие формы накопления энергии с помощью различных устройств преобразования энергии, таких как инверторы, подключенные к ведущему колесу или ведущему валу, при условии обеспечения эффективности торможения транспортного средства. Затем энергия высвобождается при запуске или ускорении автомобиля, чтобы увеличить движущую силу на ведущих колесах или валах или, таким образом, увеличить дальность движения. В настоящее время накопителем энергии, обычно используемым в гибридных электромобилях, обычно является аккумулятор, поэтому общая система рекуперативного торможения заключается в преобразовании механической энергии на ведущем колесе (валу) в электрическую энергию через устройство преобразования энергии и хранении ее в аккумуляторе.

В настоящее время существует два вида системы рекуперативного торможения:

• первый заключается в добавлении электромагнитного клапана в традиционную тормозную систему для реализации функции рекуперативного торможения. В настоящее время многие энергосберегающие и новые энергетические транспортные средства модифицируются на основе традиционных транспортных средств. Преимущество этого метода заключается в том, что рекуперативное торможение может быть реализовано только путем модификации традиционной тормозной системы. Однако из-за структурных ограничений традиционной тормозной системы этот метод модификации имеет определенные ограничения на технологию рекуперативного торможения, которая не может полностью координировать усилие электрического механизма и механическое тормозное усилие и не может достичь оптимального эффекта энергосбережения;
• второй метод заключается в применении нового типа электронной управляющей тормозной системы, основанной на электронной управляющей тормозной системе для достижения рекуперативного торможения.

Специалисты, рассматривая возможности экономии электроэнергии на железнодорожном транспорте предлагают процессы моделирования режимов рекуперации энергии торможения. Так, Е.А. Спиридонов в своей публикации предлагает результаты проведенной оценки эффективности рекуперативного торможения и эффективности рекуперации [2, с.309-311].

Специалисты, обращаясь к этой теме, предлагают методический инструментарий, связанный с оценкой эффективности использования энергии рекуперации [4, с.60-70]. В.Т. Черемисин предлагает методы оценки энергетической эффективности рекуперации. На основе проведенных им экспериментальных исследований автору удалось обосновать использование метода имитационного моделирования как способа оценки потенциала рекуперативного торможения. Методика Черемисина В.Т. является поэтапной.

В зависимости от цикла вождения и стратегии управления экономия энергии может быть достигнута примерно от 8% до 25% от общей энергии, потребляемой транспортным средством [1, с.21-25].

Система эксплуатации железнодорожного транспорта характеризуется частым ускорением и торможением поездов, что увеличивает потенциал рекуперации энергии торможения. Целями управления энергией рекуперативного торможения являются:

• повышение энергоэффективности,
• снижение пиковой мощности подстанций,
• стабилизация напряжения сети.

Современная система энергосбережения предполагает использование согласованного алгоритма управления рекуперативным торможением с использованием систем автоматизации. Система автоматического управления рекуперативным торможением (САУРТ) рассматривается специалистами.

В заключение отметим, что технология электронного управления торможением полностью контролируется реальным тормозным усилием электрического сигнала, она может быть непосредственно применена к технологии рекуперативного торможения. В настоящее время требуются экспериментальные исследования структуры интегрированного алгоритма рекуперативного торможения и контроля устойчивости.

Список литературы:

1. Саблин О.И. Повышение эффективности рекуперации энергии в системе электротранспорта при ограниченном тяговом электропотреблении / О.И. Саблин // Энергетика и энергосбережение. - 2014. - № 6/1 (20). - С. 21-25
2. Спиридонов, Е. А. Оценка эффективности рекуперативного торможения на электрическом транспорте / Е. А. Спиридонов, Е. Г. Порсев // Инфраструктурные отрасли экономики : проблемы и перспективы развития : сборник материалов XVIII Всероссийской научно-практической конференции, Новосибирск, 12 мая – 06 2017 года. – Новосибирск: Общество с ограниченной ответственностью "Центр развития научного сотрудничества", 2017. – С. 309-311
3. Сулим, А. А. Программное обеспечение для автоматизации расчетов электроэнергии рекуперации электрифицированного городского транспорта / А. А. Сулим, А. С. Сиора, П. А. Хозя // Електромеханiчнi I енергозберiгаючi системи. – 2014. – № 4(28). – С. 105-112
4. Черемисин, В. Т. Методология оценки энергетической эффективности применения рекуперативного торможения и использования энергии рекуперации / В. Т. Черемисин, М. М. Никифоров, А. С. Вильгельм // Известия Транссиба. – 2016. – № 1(25). – С. 60-70
5. Электромагнитная совместимость и энергосберегающее оборудование. Колмаков В.О., Пантелеев В.И.Энергетик. 2012. №11. С. 47-49 - 7
6. Энергосберегающее оборудование и электромагнитная совместимость. Колмаков В.О., Колмакова Н.Р. В сборнике: Инновационные технологии на железнодорожном транспорте. Труды XXII Межвузовской научно-практической конференции КрИЖТИрГУПС. Ответственный редактор В.С. Ратушняк. 2018. С. 46-53 - 8