בלימה רגנרטיבית – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
1 |
2 |
||
שורה 3:
בלימה רנגרטיבית נמצאת בשימוש רחב [[מכונית|במכוניות]] ו[[רכבת|רכבות חשמליות]].
בניגוד ל[[בלם (מכשיר)|בלמים קונבנציונליים]] מבוססי חיכוך, בהם נוצרת [[אנרגיה תרמית|אנרגית חום]] מבוזבזת ולא רצויה על ידי חיכוך הבלם ברכיב הנע, בלימה רגנרטיבית מאפשרת לנצל אנרגיה מהבלימה וגם להאריך משמעותית את חיי הבלמים עקב שימוש מופחת.
בנוסף למערכת הבלימה הרגנרטיבית, נעשה שימוש גם בבלמים רגילים על מנת לסייע לעצירה מוחלטת. נוסף על כך, בלמים רגילים הכרחיים לשם נעילת הגלגלים בעת חנייה.
שורה 14:
לחיצה על דוושת הבלמים מנתקת את זרימת הזרם החשמלי מכיוון ה[[סוללה חשמלית|מצבר]] אל המנוע החשמלי, והמנוע מתחיל לעבוד בכיוון ההפוך, כגנרטור, כלומר הגלגלים מניעים את הרוטור שלו והוא מפיק חשמל שטוען את המצבר או מועבר חזרה לרשת במקרה של רכבת חשמלית. לפי [[חוק לנץ|חוק לֶנץ]], המהווה ביטוי לחוק שימור האנרגיה, הזרם שמתפתח בגנרטור יוצר שדה מגנטי בכיוון הפוך לשדה המגנטי שיצר אותו, ובכך מאט את הרוטור, כלומר בולם את הרכב.
==== טרמודינמיקה ====
כאשר מדובר במכונית חשמלית המחזירה את אנרגיית הבלימה למצבר, תהליך הבלימה הרגנרטיבית כולל שני שלבים: המנוע/גנרטור והמצבר.
האנרגיה הקינטית ההתחלתית (לפני הבלימה) מומרת תחילה לאנרגיה חשמלית על ידי הגנרטור ולאחר מכן מומרת ל[[אנרגיה כימית]] על ידי המצבר.
ניתן לבטא את נצילות הגנרטור כך:
<math>\eta_{gen}=\frac{W_{out}}{W_{in}}</math>
כאשר
* <math>W_{in}</math> היא העבודה בגנרטור, דהיינו עבודת הרוטור.
* <math>W_{out}</math> היא העבודה המיוצרת על ידי הגנרטור.
העבודה היחידה שמבוצעת בגנרטור מקורה באנרגיה הקינטית של כלי הרכב ואילו העבודה היחידה שמבצע הגנרטור היא אנרגיה חשמלית. כדי לבדוק כמה כוח מיוצר על ידי הגנרטור, נסדר את המשוואה:
<math>P_{gen}=\frac{\eta_{gen}m\upsilon^2}{2\Delta t}</math>
כאשר
* <math>\Delta t</math> זמן הבלימה.
* <math>m</math> מסת הרכב.
* <math>\upsilon</math> המהירות ההתחלתית, לפני הבלימה.
ניתן לתאר את נצילות המצבר כך:
<math>\eta_{batt}=\frac{P_{out}}{P_{in}}</math>
כאשר
* <math>P_{in}=P_{gen}</math>
* <math>P_{out}=\frac{W_{out}}{\Delta t}</math>
עבודת הסוללה מייצגת את סך האנרגיה שנוצרה על ידי תהליך הבלימה הרגנרטיבית. אפשר לייצג זאת כך:
<math>W_{out}=\frac{\eta_{batt}\eta_{gen}m \upsilon^2}{2}</math>
<br />
=== המרה לאנרגיה מכנית ===
בשיטה זו, בעת בלימה, אנרגית התנועה של כלי הרכב או האובייקט הנע מועברת בצורה מכנית ל[[גלגל תנופה]] (Flywheel) לשימוש עתידי בעת האצה.
שיטה זו נפוצה לרוב במכוניות מרוץ ובעיקר במכוניות [[פורמולה 1]], שם הוצגה לראשונה בשנת 2006.<ref>{{קישור כללי|כתובת=https://www.racecar-engineering.com/articles/f1/f1-kers-flybrid/|הכותב=|כותרת=F1 KERS: Flybird|אתר=Racecar engineering|תאריך=2007}}</ref> עם זאת, שימוש בשיטה זו מתרחב גם לשוק הפרטי ואף לתחבורה הציבורית. בלונדון פועלים כ-500 אוטובוסים עם מערכת גלגל תנופה, המראים שיפור של כ-20% בצריכת הדלק.<ref>{{קישור כללי|כתובת=https://www.just-auto.com/news/gkn-in-deal-to-supply-kers-flywheel-tech-on-london-buses_id148538.aspx|הכותב=|כותרת=UK: GKN in deal to supply KERS flywheel tech on London buses|אתר=Just auto|תאריך=יולי 2014}}</ref>
גם רוכבי אופניים יכולים לנצל שיטה זו - במקום שימוש בבלם, אפשר להעביר הילוך לגלגל תנופה ולהחזיר את המומנט מגלגל התנופה במהלך האצה מחדש.<ref>{{קישור כללי|כתובת=http://ec2-23-21-117-9.compute-1.amazonaws.com/video/08/12/2011/boost-your-bike.html|הכותב=|כותרת=Boost Your Bike|אתר=Science Friday|תאריך=}}</ref>
==== טרמודינמיקה ====
המתואר להלן מתייחס למערכת איחזור אנרגיה קינטית באמצעות גלגל תנופה - KERS ([[:en:Kinetic_energy_recovery_system|אנ']]).
האנרגיה של גלגל התנופה ניתנת לתיאור על ידי משוואת אנרגיה כללית זו, בהנחה שגלגל התנופה הוא המערכת:
<math>E_{in}-E_{out}=\Delta E_{system}</math>
כאשר
* <math>E_{in}</math> האנרגיה המועברת לגלגל התנופה.
* <math>E_{out}</math> האנרגיה המועברת מגלגל התנופה.
* <math>\Delta E_{system}</math> השינוי באנרגיה של גלגל התנופה.
בהנחה שלא נעשה שינוי במהלך הבלימה ב[[אנתלפיה]], לחץ או נפח של גלגל התנופה, רק האנרגיה הקינטית מובאת בחשבון. במהלך הבלימה, אנרגיה לא משתחררת מגלגל התנופה ואילו האנרגיה היחידה שמועברת אליו היא האנרגיה הקינטית ההתחלתית של כלי הרכב. ניתן לפשט משוואה זו כך:
<math>\frac{m \upsilon^2}{2}=\Delta E_{fly}</math>
כאשר
* <math>m</math> מסת הרכב.
* <math>\upsilon</math> המהירות ההתחלתית, לפני הבלימה.
* <math>\Delta E_{fly}</math> השינוי באנרגיית גלגל התנופה.
גלגל התנופה אוצר אחוז מסוים מהאנרגיה הקינטית של כלי הרכב. אפשר לבטא חלק זה כנצילות, נסמנו - <math>\eta_{fly}</math>.
גלגל התנופה משמר את האנרגיה בצורה של אנרגיה קינטית סיבובית, ובניגוד לשיטות אחרות, אינו ממיר את האנרגיה הקינטית של הרכב לאנרגיה מצורה שונה, לכן שיטה זו יעילה יותר. עם זאת, כאשר כלי הרכב אינו בתנועה, אנרגית גלגל התנופה אובדת לאיטה. עקב כך, האנרגיה הסופית שיכול לתת גלגל תנופה הינה:
<math>K E_{fly}=\frac{\eta_{fly}m \upsilon^2}{2}</math>
== הערות שוליים ==
| |||