Regenerativer antrieb

Arten von regenerativen Antrieben

Ein regenerativer Antrieb ist eine Art Motorantrieb, der die Regeneration ermöglicht. Er erlaubt es, Energie an die Stromquelle zurückzuführen, wenn ein Motor betrieben wird. Dies geschieht durch ein motorgetriebenes System. Ein regeneratives Antriebssystem wird in Elektrofahrzeugen, Industrieanlagen und Zügen verwendet. Die Regeneration erlaubt die Umwandlung von elektrischer Energie in kinetische Energie. Dieser Prozess kann die Motoren eines Systems antreiben. Der regenerative Antrieb ist für verschiedene Anwendungen konzipiert. Dazu gehören:

• Gleichstromantriebe

  Diese Antriebe verwenden Gleichströme. Sie zeichnen sich durch Armatursteuerung und Feldsteuerung aus. Die Armatursteuerungsmethode wird in Antrieben verwendet, die eine getrennte Erregung haben. Sie ermöglicht die Regelung der Geschwindigkeit durch Variation der Armaturspannung. Die Armatursteuerung wird häufig in in Reihe geschalteten Motoren eingesetzt. Sie bietet Geschwindigkeitsregelung durch Änderung der Feldstärke. Die Feldsteuerungstechnik wird in parallel geschalteten Motoren verwendet. Sie variiert den Feldstrom, um die Armaturspannung zu steuern.

• Wechselstromantriebe

  Diese Antriebe verwenden Wechselströme. Sie umfassen Induktionsmotorantriebe und Synchronmotorantriebe. Die Induktionsmotorantriebe nutzen Käfigläufer und gewickelte Rotoren. Der Käfigläufer wird in den meisten Anwendungen wegen seiner niedrigen Kosten und hohen Zuverlässigkeit eingesetzt. Das Design mit gewickeltem Rotor ermöglicht den Einsatz von externem Widerstand zur Geschwindigkeitsregelung. Das regenerative Antriebssystem kann auch in Drehstrom- und Drehstrom-Induktionsmotoren verwendet werden. Es bietet effizientes Bremsen und Geschwindigkeitsregelung.

• Servoantriebe

  Servoantriebe sind für Anwendungen konzipiert, die hohe Präzision und Kontrolle erfordern. Sie enthalten Sensoren und Rückkopplungsschleifen. Dies ermöglicht die Überwachung von Parametern und die Steuerung der Motoren. Sie können mit Gleichstrom- oder Wechselstrommotoren verwendet werden. Die Wechselstrommotoren umfassen lineare und drehbare Servomotoren. Die linearen Motoren treiben Bewegungen entlang eines geraden Pfades an. Die drehbaren Motoren wandeln elektrische Energie in Drehbewegung um.

• Eisenbahn-Antriebe

  Diese Arten von Antrieben werden in elektrischen Zügen und Lokomotiven eingesetzt. Sie verwenden Zugmotoren. Diese Antriebsmotoren werden durch regenerative Bremsung betrieben. Es ermöglicht die Umwandlung von kinetischer Energie zurück in elektrische Energie, wenn der Zug langsamer wird. Diese Energie kann an die Gleise zurückgeleitet werden, um von anderen Zügen genutzt zu werden, oder zur Speicherung im Bordbatteriesystem umgewandelt werden.

• Aufzugsantriebe

  Diese Antriebe sind speziell für Aufzüge konzipiert. Sie verwenden Zug- oder hydraulische Systeme. Das regenerative Bremssystem der Zugaufzüge recycelt Energie in das Stromnetz des Gebäudes. Dies geschieht, wenn die Aufzugskabine sich bewegt. Die hydraulischen Aufzüge verwenden ein pumpenbetriebenes System. Sie sind weniger verbreitet und nutzen normalerweise keine regenerativen Antriebe.

Funktion und Merkmale des regenerativen Antriebs

Es gibt verschiedene Merkmale von regenerativen Antrieben, darunter:

• Energieeinsparung

  Regenerative Antriebe sind ein Merkmal von VFDs, das es ihnen ermöglicht, Energie zurückzugewinnen und in die Stromversorgung zurückzuführen. Diese Energie würde sonst als Wärme bei der dynamischen Bremsung verschwendet werden. Die regenerative Funktion kann genutzt werden, um Energie zu sparen, wenn Lasten betrieben werden, die häufig verzögert oder gestoppt werden müssen, wie Aufzüge, Krane und Elektrofahrzeuge. Es wird geschätzt, dass bis zu 96 % der Energie, die während einer Fahrt zum Antrieb des Motors verwendet wird, zurückgewonnen und zurückgeführt werden kann.

• Dynamische Bremsung

  Ein weiteres Merkmal regenerativer Antriebe ist die dynamische Bremsung. Während der Verzögerung oder der Abwärtsbewegung wird die kinetische Energie des Motors durch regenerative Bremsung in elektrische Energie umgewandelt. Anstatt als Wärme in Widerständen dissipiert zu werden, wird diese Energie an die Versorgungsleitung zurückgeführt. Dies ist nützlich für Anwendungen wie elektrische Züge und Hybridfahrzeuge, wo die Energie von anderen Fahrzeugen im System genutzt oder für späteren Gebrauch gespeichert werden kann.

• Verbesserte Effizienz

  Durch die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Energie verbessern regenerative Antriebe die Systemeffizienz. Die Einsparungen bei der Energie können im Laufe der Zeit erheblich sein, insbesondere bei kontinuierlich betriebenen Maschinen mit häufigen Stop- und Startzyklen. Dies senkt nicht nur die Betriebskosten für Unternehmen, sondern reduziert auch den gesamten CO2-Fußabdruck ihrer Betriebe.

• Spannungsunterstützung

  Regenerative Antriebe bieten auch Spannungsunterstützung für die Stromversorgung. Wenn große Motoren plötzlich verlangsamt werden, speisen regenerative Antriebe Energie in die Leitung zurück, was hilft, die Spannungsniveaus zu stabilisieren und Leitungsverluste zu reduzieren. Dies ist insbesondere vorteilhaft für große industrielle Einrichtungen mit mehreren leistungsstarken VFDs, die gleichzeitig betrieben werden.

• Hohe Leistung

  Regenerative Antriebe verfügen über Regelalgorithmen, die eine präzise Regelung des Drehmoments und der Geschwindigkeit ermöglichen. Dies führt zu sanften Stopps mit minimalen Positionsvariationen der Last. Funktionen wie Antikrabbeln und Kriechgeschwindigkeitsregelung ermöglichen hochpräzise Positionierungsaufgaben. Die Fähigkeit zur Rückgewinnung und Wiederverwendung von Energie macht regenerative VFDs zur effizientesten Wahl für Hochleistungsanwendungen, die häufige Brems- und Beschleunigungszyklen erfordern.

Szenarien des regenerativen Antriebs

Regenerative Antriebe werden in verschiedenen Branchen und Anwendungen eingesetzt, in denen Energieeffizienz, Leistung und präzise Kontrolle wichtig sind. Hier sind einige häufige Anwendungsszenarien:

• Elektrische Fahrzeuge (EVs)

  EVs nutzen regenerative Antriebe, um ihre Batterien während der Verzögerung und beim Bremsen aufzuladen. Dieser Prozess verbessert die Energieeffizienz, indem kinetische Energie zurückgewonnen wird, die sonst als Wärme in herkömmlichen Bremssystemen verschwendet worden wäre. Bemerkenswerte Beispiele für regenerative Antriebe in EVs sind das Tesla Model S und der Nissan Leaf.

• Eisenbahnsysteme

  Züge und Straßenbahnen verwenden regenerative Bremssysteme, die zurückgewonnene Energie in das Stromnetz einspeisen oder sie anderen Zügen auf demselben Gleis zur Verfügung stellen. Dies spart nicht nur Energie, sondern reduziert auch die gesamte Stromnachfrage aus dem Netz. Ein Beispiel ist die San Francisco Municipal Railway (Muni), die elektrische Busse und Züge mit regenerativer Bremsung betreibt.

• Aufzüge und Rolltreppen

  Moderne Aufzüge und Rolltreppen nutzen regenerative Antriebe, um Energie während des Absteigens oder bei langsamerer Bewegung zurückzugewinnen. Diese Energie kann im Gebäude wiederverwendet oder in das elektrische System zurückgeführt werden. Unternehmen wie Otis und Kone haben regenerative Aufzugsysteme entwickelt, die die Energieeffizienz, insbesondere in Hochhäusern, verbessern.

• Industriemaschinen

  Viele industrielle Anwendungen, wie CNC-Maschinen, Robotik und Fördersysteme, verwenden regenerative Antriebe, um präzise Bewegungssteuerung und Energiegewinnung zu erreichen. Dies ist besonders vorteilhaft in Anwendungen mit häufigen Beschleunigungs- und Verzögerungszyklen. Siemens und Yaskawa sind namhafte Hersteller regenerativer Antriebe für die industrielle Automatisierung.

• HVAC-Systeme

  Regenerative Antriebe werden in frequenzgesteuerten Antrieben (VSDs) für Motoren eingesetzt, die Ventilatoren und Pumpen in Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HVAC) steuern. Diese Antriebe gewinnen Energie zurück, wenn die Motordrehzahl reduziert oder während des Bremsens die Energie zurückgehalten wird und tragen zur Gesamtenergieeffizienz des Systems bei. Unternehmen wie Honeywell und Johnson Controls integrieren regenerative VSDs in kommerzielle und industrielle HVAC-Systeme.

• Marine Gefäße

  Einige Schiffe und Boote, insbesondere hybride und elektrisch betriebene, nutzen regenerative Antriebe, um Energie aus Meeresströmungen, Wellen oder beim Segeln bergab zurückzugewinnen. Dies kann die Kraftstoffeffizienz erhöhen und die Emissionen reduzieren. Ein Beispiel ist das norwegische hybride Elektro-Frachtschiff Yara Birkeland, das für den Betrieb mit Batteriestrom und zur Rückgewinnung von Energie während verschiedener Betriebsphasen ausgelegt ist.

• Intelligente Netze und Integration erneuerbarer Energien

  Regenerative Antriebe tragen zur Entwicklung intelligenter Netze bei, indem sie Lösungen zur Energiespeicherung und -rückgewinnung ermöglichen. Sie können erneuerbare Energiequellen wie Wind und Solar effizienter integrieren, indem sie überschüssige Energie während der Produktionsspitzen speichern und bei Bedarf wieder verteilen. Diese Anwendung hat einen systemischen Charakter und beeinflusst gesamte Energieökosysteme statt einzelner Geräte oder Fahrzeuge.

Wie man regenerative Antriebe auswählt

Bei der Auswahl eines regenerativen Antriebs für verschiedene Anwendungen ist es wichtig, verschiedene Aspekte zu berücksichtigen, um eine optimale Leistung sicherzustellen. Hier sind einige der Schlüsselfunktionen, auf die Unternehmensinhaber achten sollten:

• Leistungsbewertung

  Es ist wichtig, die Nennleistung des regenerativen Antriebs zu berücksichtigen. Dies liegt daran, dass verschiedene Anwendungen unterschiedliche Leistungsanforderungen haben. Es ist entscheidend, einen Antrieb mit einer Leistungsbewertung auszuwählen, die mit der Motorleistungsbewertung der Anwendung übereinstimmt.

• Spannungs-Kompatibilität

  Unternehmensinhaber sollten nach regenerativen Antrieben suchen, die mit der Betriebsspannung des angetriebenen Motors kompatibel sind. Motoren gibt es in verschiedenen Standardspannungsbewertungen. Daher ist es wichtig, die Kompatibilität vor dem Kauf zu überprüfen.

• Effizienz

  Käufer sollten nach regenerativen Antrieben mit hoher Energie-Rückgewinnungseffizienz suchen. Dies stellt sicher, dass maximale Energieeinsparungen und Reduzierung der Betriebskosten erzielt werden. Hohe Effizienz ist besonders wichtig, insbesondere in großangelegten Anwendungen.

• Fähigkeit zur regenerativen Bremsung

  Unternehmensinhaber sollten regenerativen Antriebe mit fortschrittlicher Fähigkeit zur regenerativen Bremsung auswählen. Damit kann das System kinetische Energie während der Verzögerung oder der Abwärtsbewegung in elektrische Energie umwandeln. Diese Energie kann dann wiederverwendet werden, was den gesamten Energieverbrauch verringert.

• Steuermerkmale

  Käufer sollten nach regenerativen Antrieben mit fortschrittlichen Steuermerkmalen suchen, wie z. B. feldorientierter Kontrolle oder Vektorkontrolle. Diese Merkmale gewährleisten eine präzise Geschwindigkeits- und Drehmomentsteuerung in verschiedenen Anwendungen. Zudem verbessern Funktionen wie geschlossene Schleifensteuerung und adaptive Steuerung die Leistung unter variablen Betriebsbedingungen.

• Kompatibilität

  Es ist wichtig, regenerative Antriebe auszuwählen, die mit den bestehenden Systemkomponenten kompatibel sind, wie z. B. programmierbare Steuerungen (PLCs), Motoren und anderen Steuerungssystemen. Kompatibilität stellt eine nahtlose Integration und optimale Leistung sicher.

• Benutzerfreundlichkeit

  Käufer sollten nach regenerativen Antrieben mit benutzerfreundlichen Schnittstellen und einfachen Programmieroptionen suchen. Dies verbessert die Benutzerfreundlichkeit und reduziert die Einarbeitungszeit für Betreiber und Ingenieure. Darüber hinaus sollten geeignete technische Unterstützung und Dokumentation bereitgestellt werden, um die Implementierung und Fehlersuche zu erleichtern.

• Anpassungsoptionen

  In einigen Fällen ist es wichtig, mit dem Antriebshersteller über Anpassungsoptionen zu sprechen. Dazu zählen anwendungsspezifische Funktionen und Konfigurationen. Solche Anpassungen können die Leistung des Antriebs in speziellen Anwendungen optimieren.

Regenerativer Antrieb Q & A

F1: Welche Branchen nutzen regenerative Antriebe?

A1: Viele Branchen nutzen regenerative Antriebe, darunter die Fertigungsindustrie, die Automobilindustrie, den Öl- und Gassektor, die Textilindustrie, die Bergbauindustrie, die Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie die chemische Industrie.

F2: Was ist der Unterschied zwischen einem VFD und einem regenerativen Antrieb?

A2: Ein VFD wird verwendet, um die Geschwindigkeit eines elektrischen Motors zu steuern, indem die Frequenz und die Spannung der elektrischen Versorgung zum Motor variiert werden. Im Gegensatz dazu ist ein regenerativer Antrieb eine Art von VFD, der Energie erfassen und in die Stromversorgung zurückführen kann, wenn der Motor im regenerativen Bremsmodus arbeitet.

F3: Was sind die Nachteile eines regenerativen Antriebs?

A3: Der Hauptnachteil regenerativer Antriebe ist, dass sie teurer sind als nicht regenerative Antriebe. Sie benötigen auch eine Drehstromversorgung und möglicherweise zusätzliche Komponenten, wie z. B. einen Bremswiderstand, um effizient zu arbeiten.

F4: Können regenerative Antriebe mit jedem Motor verwendet werden?

A4: Regenerative Antriebe können mit jedem Motor verwendet werden, vorausgesetzt, der Motor ist in der Lage zur regenerativen Bremsung. AC-Induktionsmotoren und Permanentmagnetmotoren sind Beispiele für solche Motoren.

F5: Was sind regenerative Antriebe?

A5: Regenerative Antriebe sind Systeme, die verwendet werden, um die Geschwindigkeit und das Drehmoment elektrischer Motoren zu steuern. Sie sind speziell dafür konzipiert, überschüssige kinetische Energie, die von Motoren während der Verzögerung oder beim Abfahren erzeugt wird, zu erfassen und in elektrische Energie umzuwandeln. Diese Energie wird dann zurück in die Stromversorgung gespeist, was die Gesamtenergieeffizienz verbessert.