Sistem energetic -motor DC legat cu unul AC și un volant

 funcționalitatea cu eficiență ridicată a unui motor DC legat cu unul AC și un volant astfel:

Funcționare generală:

Sistemul descris pare a fi un sistem hibrid de acționare, unde motorul AC este principalul motor de tracțiune, iar motorul DC are rol auxiliar. Volantul are rolul de a stoca energie cinetică și de a o elibera la nevoie, contribuind la eficiența sistemului.

Iată cum ar putea funcționa:

1. Motorul AC: Acesta este motorul principal, alimentat de la rețeaua de curent alternativ. El asigură puterea principală pentru sistem.
2. Volantul: Cuplat la arborele motorului AC, volantul acumulează energie cinetică atunci când motorul funcționează la o turație mai mare decât cea necesară. Când sistemul are nevoie de un surplus de putere (de exemplu, la accelerare sau la urcarea unei pante), volantul eliberează energia stocată, ajutând motorul AC.
3. Motorul DC: Acesta poate funcționa în două moduri:
   • Generator: Când motorul AC produce mai multă putere decât este necesară, motorul DC poate funcționa ca generator, transformând energia mecanică în energie electrică. Această energie poate fi stocată în baterii sau utilizată pentru a alimenta alte componente ale sistemului.
   • Motor: Când este nevoie de un surplus de putere, motorul DC poate funcționa ca motor, adăugând cuplu la arborele principal.

Eficiență ridicată:

• Reducerea pierderilor: Volantul ajută la reducerea pierderilor de energie prin stocarea energiei cinetice în perioadele de cerere redusă și eliberarea ei la nevoie.
• Optimizarea funcționării motorului AC: Prin utilizarea volantului, motorul AC poate funcționa mai mult timp la o turație optimă, ceea ce duce la o eficiență mai mare.
• Recuperarea energiei: Motorul DC, funcționând ca generator, permite recuperarea energiei care altfel s-ar pierde, de exemplu, la frânare.

Rolul volantului în gestionarea vârfurilor de tensiune:

Volantul nu are un rol direct în gestionarea vârfurilor de tensiune pentru curentul alternativ. Această funcție este realizată de alte componente ale sistemului, cum ar fi filtrele și convertoarele de putere. Volantul are rolul principal de a uniformiza fluxul de putere mecanică, reducând fluctuațiile de turație și contribuind la o funcționare mai lină a sistemului.

Concluzie:

Sistemul descris este un exemplu de soluție inginerească inteligentă care combină avantajele motoarelor AC și DC cu proprietățile volantului pentru a obține o eficiență ridicată. Utilizarea volantului și a motorului DC ca generator permite recuperarea energiei și optimizarea funcționării motorului AC, contribuind la un consum redus de energie și la o performanță îmbunătățită.

Pentru a transforma sistemul motor AC - volant - motor DC într-un sistem închis cu stocare și eliberare de energie, putem implementa următoarele modificări:

1. Încapsularea sistemului:

• Pentru a crea un sistem închis, toate componentele (motor AC, volant, motor DC, condensator, baterie) ar trebui încapsulate într-o carcasă etanșă.
• Această carcasă ar trebui să minimizeze pierderile de energie prin frecare cu aerul sau prin disiparea căldurii.

2. Integrarea unui condensator de putere:

• Un condensator de putere de capacitate mare ar fi conectat la bornele motorului DC.
• Rolul condensatorului este de a absorbi rapid vârfurile de energie generate de motorul DC (când funcționează ca generator) sau de a furniza rapid energie motorului DC (când funcționează ca motor).

3. Conectarea unei baterii:

• Bateria ar fi conectată la condensatorul de putere printr-un convertor DC-DC.
• Convertorul DC-DC ar gestiona fluxul de energie între condensator și baterie, asigurând încărcarea bateriei și menținerea acesteia la un nivel optim de încărcare.

4. Adăugarea unei prize de eliberare a energiei:

• O priză de curent alternativ ar fi conectată la sistem printr-un invertor.
• Invertorul ar transforma curentul continuu de la baterie în curent alternativ, permițând alimentarea unor consumatori externi atunci când există un surplus de energie în sistem.

Funcționarea sistemului:

1. Acumularea energiei:

   • Motorul AC acționează volantul, acumulând energie cinetică.
   • Când motorul AC produce mai multă energie decât este necesară, motorul DC funcționează ca generator, încărcând condensatorul de putere.
   • Condensatorul transferă energia către baterie prin convertorul DC-DC.

2. Eliberarea energiei:

   • Când sistemul are nevoie de un surplus de putere, volantul eliberează energie cinetică.
   • Condensatorul de putere furnizează rapid energie motorului DC, care funcționează ca motor, suplimentând cuplul motorului AC.
   • Dacă bateria este încărcată și există un surplus de energie, invertorul o transformă în curent alternativ și o furnizează prin priză către consumatorii externi.

Schema sistemului:

Se deschide într-o fereastră nouă 

www.researchgate.net

Schema sistem inchis motor AC volant motor DC

Avantaje:

• Eficiență energetică sporită prin recuperarea și stocarea energiei.
• Funcționare autonomă a sistemului, independent de rețeaua electrică.
• Posibilitatea de a alimenta consumatori externi.

Aplicații:

• Sisteme de propulsie pentru vehicule electrice sau hibride.
• Sisteme de stocare a energiei pentru aplicații rezidențiale sau industriale.
• Surse de alimentare de rezervă.

Considerații suplimentare:

• Este important să se dimensioneze corect componentele sistemului (motor AC, motor DC, volant, condensator, baterie, convertor DC-DC, invertor) în funcție de cerințele specifice ale aplicației.
• Sistemul de control trebuie să gestioneze eficient fluxul de energie între diferitele componente, asigurând o funcționare optimă și sigură.
• Se recomandă utilizarea unor componente de înaltă calitate pentru a asigura fiabilitatea și durabilitatea sistemului.