Закон возвращения энергии
Применение рекуперативного торможения существенно экономит электрическую энергию. Наиболее эффективно оно используется не только на железной дороге, но и в трамваях, троллейбусах, электромобилях и гибридных автомобилях. Об особенностях и вариантах использования электроэнергии, полученной в результате рекуперативного торможения, рассказывает заведующий кафедрой «Электроснабжение транспорта» электромеханического факультета Уральского государственного университета путей сообщения Юрий Неугодников.
– Юрий Павлович, что такое рекуперативное торможение?
– Это вид электрического торможения, при котором электроэнергия, вырабатываемая тяговыми электродвигателями, работающими в генераторном режиме, возвращается в тяговую сеть. Допустим, электровоз проходит участок со сложным горным профилем. На подъёмах он идёт в режиме тяги, а на спусках переключается в режим электрического, или рекуперативного, торможения. При рекуперативном тяговый двигатель работает в генераторном режиме, тем самым задерживая вращение колёсных пар и обеспечивая торможение электровоза. Механическая энергия с помощью генератора преобразуется в электрическую и возвращается в контактную сеть. Чем больше тормозное усилие, тем больше электроэнергии вырабатывает генератор.
– А когда оно было применено впервые?
– В 1932 году на первом советском электровозе постоянного тока Сс-11. Эффективно этот вид торможения используется и на электровозах переменного тока. Также рекуперативное торможение применяется на электропоездах пригородного сообщения, современных трамваях, троллейбусах. Такой принцип используется и на электромобилях, гибридных автомобилях, где вырабатываемая при торможении электроэнергия используется для подзарядки аккумуляторов. Некоторые контроллеры двигателей электровелосипедов также применяют рекуперативное торможение. За рубежом рекуперативное торможение активно используется на железных дорогах и в метрополитене, например, в Германии и Японии.
– Как может быть использована возвращённая электроэнергия?
– Вариантов несколько. Лучший – когда электроэнергия, полученная в режиме рекуперативного торможения, поступает на соседний электровоз, который в данный момент проходит этот участок в режиме тяги. При этом неважно, на каком пути он находится. Электроэнергия с минимальными потерями по контактной
сети передаётся локомотиву.
– А что делать, если на участке нет соседнего электровоза, работающего в режиме тяги?
– В таком случае электроэнергия, полученная в результате рекуперации, поступает на ближайшую тяговую подстанцию. Если на ней установлен инвертор, то она преобразуется в переменный ток и идёт через преобразовательный трансформатор в распределительные устройства переменного напряжения подстанции. Оттуда она поступает на сборные шины подстанции, а далее по фидерам к потребителям. Оставшаяся энергия может быть направлена в специальные накопители, которые ещё предстоит разработать.
– Каков экономический эффект от использования рекуперативного торможения и образующейся в результате этого электроэнергии?
– Значительный. Так, на участках со сложным горным профилем, например на Чусовском, использование рекуперативной энергии на электровозах возвращает в контактную сеть до 56 процентов электроэнергии. Таким образом, компенсируется больше половины электроэнергии, потребляемой локомотивом на тягу.
