पुनर्योजी ब्रेकिंग क्या है और हम इसका उपयोग क्यों नहीं करते हैं?

Question

मुझे पता है कि कई इलेक्ट्रिक कारें पुनर्योजी ब्रेकिंग का उपयोग करती हैं ताकि कार को अधिक कुशल बनाने में सक्षम हो सके, अन्यथा ऊर्जा के अधिक उपयोगी, पुन: उपयोग योग्य रूप में गर्मी ऊर्जा खो जाएगी।

निश्चित रूप से, इंजीनियरिंग का एक नया तरीका होना चाहिए, एक नया ब्रेक डिज़ाइन जो एक सामान्य आंतरिक दहन इंजन द्वारा संचालित एक अधिक पारंपरिक कार पर इस तकनीक के उपयोग की अनुमति देगा।

मुझे समझ में नहीं आता है:

• वास्तव में पुनर्योजी ब्रेकिंग क्या है?
• हम केवल इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड कारों पर पुनर्योजी ब्रेकिंग का उपयोग क्यों कर सकते हैं?
• क्या कोई कारण है कि हम क्रैंकशाफ्ट को बिजली बढ़ाने या ईंधन की खपत को कम करने के लिए इस चतुर ब्रेकिंग तकनीक का उपयोग नहीं कर सकते हैं?

चित्र स्रोत: http://sjam4uphysics.pbworks.com/w/page/38936885/Regenerative%20Braking

Comments

इंजन के साथ पहले से ही बैटरी को अधिक से अधिक चार्ज करने के साथ, आप ब्रेक से निकाली गई ऊर्जा के साथ क्या करेंगे? केवल आंतरिक दहन इंजन द्वारा संचालित एक विशिष्ट ऑटोमोबाइल पर पुनर्योजी ब्रेकिंग के साथ आप किस समस्या का समाधान कर रहे हैं?

— 20

ब्रेक से अतिरिक्त ऊर्जा का उपयोग करके इंजन से ईंधन की खपत को कम करना और / या बिजली उत्पादन में वृद्धि करना है।

— मैक्स गुडरिज

सही। बिना इलेक्ट्रिक मोटर और अधिक मजबूत बैटरी सिस्टम के आप ऐसा कैसे करते हैं?

— एलेसेडिल

अगर कोई मुझे इसके लिए नहीं हराता है, तो मैं एक जवाब दे दूंगा कि मुझे लगता है कि यह संभव नहीं है जब मुझे अपने कंप्यूटर पर बैठने का मौका मिलता है। 5 इंच की स्क्रीन पर लिखना थोड़ा लंबा है। मैं एक मोटर वाहन इंजीनियर नहीं हूं, लेकिन आप जो सुझाव दे रहे हैं, उसे करने के लिए मुझे कुछ बाधाएं दिखाई दे रही हैं।

— एलेसेडिल

यह अर्थव्यवस्था की बात है। इलेक्ट्रिक या हाइब्रिड कार के साथ, आपके पास पहले से ही बैटरी और इलेक्ट्रो-मोटर है, इसलिए पुनर्योजी ब्रेक लगाना केवल ब्रेक को ट्विक करने की बात है। यह अभी भी जटिल है (उदाहरण के लिए, पुनर्योजी ब्रेकिंग में अलग-अलग गति पर बहुत अलग शक्ति है - यह धीमी गति से मिलने पर बिल्कुल ही ब्रेक लगाता है, इसलिए आपको अभी भी इसे नियमित ब्रेक के साथ पूरक करना होगा), लेकिन बहुत भारी नहीं। एक "सामान्य" कार में एक ही चीज़ जोड़ने के लिए, आपको अतिरिक्त मोटर, बैटरी, एक बेहतर ट्रांसमिशन जोड़ने की आवश्यकता होगी ... यह बहुत संभव है कि यह वजन और पूंजीगत लागत के कारण शुद्ध नुकसान होगा।

— लुअन

Answer 1

tl; dr: हम करते हैं। यह सिर्फ महंगा है।

इलेक्ट्रिक और रासायनिक ऊर्जा मोटर्स के बीच एक अंतर यह है कि इलेक्ट्रिक सिस्टम ऊर्जा को पकड़ने और बनाए रखने के लिए इसे और अधिक सुविधाजनक बनाता है (जैसे, एक बैटरी)। ब्रेकिंग करते समय आपको व्हील पर इलेक्ट्रिक करंट बनाने के लिए इंडक्शन का उपयोग करना होगा। उस बैटरी पर वर्तमान को इंगित करें और आपने ऊर्जा को बनाए रखा है जो अन्यथा बर्बाद हो जाएगी।

एक रासायनिक ऊर्जा मोटर के साथ, अतिरिक्त ऊर्जा को स्टोर करना बहुत कठिन है। हम उदाहरण के लिए, अधिक गैसोलीन उत्पन्न करने के लिए ब्रेक का उपयोग नहीं कर सकते। हालाँकि, KERS जैसी किसी चीज़ में गतिज ऊर्जा को बनाए रखना संभव है । यह एक चक्का को स्पिन करने के लिए ब्रेकिंग में ऊर्जा का उपयोग करेगा। उस फ्लाईव्हील को तब जरूरत पड़ने पर अतिरिक्त मकसद के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

दुर्भाग्य से, KERS इकाइयाँ महंगी हैं और अतिरिक्त इंजीनियरिंग के एक समूह की आवश्यकता है (कैसे, वास्तव में, क्या आप वास्तव में कार को आगे बढ़ाने के लिए उस कताई फ्लाईव्हील को प्राप्त करने जा रहे हैं?)। वे भी आम नहीं हैं, इसलिए वे पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं से लाभ नहीं उठाते हैं।

सभी ने कहा, वे काम करते हैं। फॉर्मूला वन ने उन्हें एक बढ़ावा देने वाली प्रणाली के रूप में महान प्रभाव के लिए उपयोग किया है। मैं सड़क पर उस तरह की क्षमता का उपयोग नहीं करूंगा, लेकिन मुझे ऐसी किसी भी चीज के साथ प्रयोग करने में खुशी होगी जो मुझे गैस के एक गैलन से अधिक ओम्फ प्राप्त करने में मदद करती है।

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फ्लाइव्हील के अन्य दुष्प्रभाव भी हैं, जैसे कि जीरोस्कोप प्रभाव।

— njzk2

+1 के लिए "अधिक गैसोलीन उत्पन्न करने के लिए ब्रेक का उपयोग नहीं किया जा सकता है"। बिल्कुल सही किया।

— हार्पर - मोनिका

Answer 2

प्रश्न के उत्तर में "पुनर्योजी ब्रेकिंग क्या है और हम इसका उपयोग क्यों नहीं करते हैं?", हम करते हैं। सामान्य ब्रेकिंग के साथ, कार की आगे की गति को ब्रेक डिस्क में गर्मी में स्क्रब से बंद करके स्क्रब किया जाता है और बाद में विघटित हो जाता है और खो जाता है। पुनर्योजी ब्रेकिंग के साथ, कार के आंदोलन को गर्मी के रूप में वातावरण में खो जाने के बजाय, इसे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है और वाहनों की बैटरी में संग्रहीत किया जाता है।

कारों के वोक्सवैगन ब्लूमोशन रेंज (और मैं काफी आश्वस्त हूं कि अन्य निर्माता ऐसा करते हैं लेकिन मुझे यकीन है कि वोक्सवैगन डो) के पास एक बहुत ही परिष्कृत अल्टरनेटर है। जब कार का पता लगाता है, तो इसे ब्रेक पर लागू होने वाले दबाव से धीमा किया जा रहा है और कार अभी भी गियर में है और क्लच ऊपर है, अल्टरनेटर एक मोड में कदम रखता है जहां यह ड्राइव से काफी अधिक शक्ति खींचता है। यह ड्राइव सामान्य रूप से इंजन से आएगी, लेकिन ब्रेकिंग स्थिति में, यह पूरी तरह से ट्रांसमिशन के माध्यम से प्रदान की जाती है और प्रभावी रूप से ड्राइवट्रेन के खिलाफ चल रही है।

यह प्रणाली पेट्रोल और डीजल संचालित ब्लूमोशन से लैस वोक्सवैगन दोनों पर फिट है। अधिक जानकारी यहाँ और यहाँ उपलब्ध है

मैं सराहना करता हूं कि यह एफ 1 कारों के उपयोग के समान पैमाने पर नहीं है, लेकिन यह पुनर्योजी ब्रेकिंग का एक रूप है और यह आज सार्वजनिक सड़कों पर उपयोग में है।

Answer 3

पुनर्योजी ब्रेकिंग एक ऐसी प्रणाली है जो ऊर्जा को संग्रहीत करती है जो इसके बजाय ब्रेक में गर्मी के लिए खो जाएगी। हालांकि ये प्रणालियां बहुत अच्छी लगती हैं, लेकिन वे अपनी समस्याओं की पूरी मेजबानी के साथ आती हैं।

1. ऊर्जा भंडारण और पीढ़ी में आने से पहले वास्तविक सेवा ब्रेक बहुत जटिल हो जाते हैं। पुनर्योजी ब्रेक लगाने के लिए ठीक से काम करने के लिए ब्रेक नहीं आ सकते हैं जबकि पुनर्योजी ब्रेक अपनी बात कर रहे हैं। इसके अलावा पुनर्योजी ब्रेक केवल उच्च गति पर काम करते हैं और उनकी प्रभावशीलता को धीमा कर देते हैं। यह एक संक्रमण की आवश्यकता है जहां उच्च गति पर पुनर्योजी ब्रेक आपको धीमा कर देते हैं और नियमित ब्रेक नहीं करते हैं और जैसा कि आप धीमा करते हैं पुनर्योजी ब्रेक कम और कम करते हैं और नियमित ब्रेक अंत में आपको रोक देंगे। ब्रेक पेडल बनाने वाली प्रणाली सामान्य महसूस करती है जबकि नियमित ब्रेक कुछ नहीं करते हैं और फिर आपको नियमित ब्रेकिंग में आसानी से संक्रमण करते हैं और आपको सूचित करते हैं कि एक स्विच हुआ जो बहुत जटिल है और सही होने के लिए बहुत मुश्किल है।
2. ऊर्जा भंडारण एक बहुत बड़ी समस्या है। हाइब्रिड में सब कुछ बहुत अच्छा लगता है, बस बैटरी चार्ज करें, जहां वास्तव में एक स्टॉप के दौरान कार द्वारा उत्पन्न होने वाली ऊर्जा की मात्रा बैटरी की तुलना में वास्तव में अवशोषित हो सकती है। यदि स्टॉप तीव्र है, तो समस्या आगे बढ़ाई गई है। एक प्रणाली जिसका @ जिक्र किया गया है वह है KERS। एक मोटर / जनरेटर को फ्लाईव्हील के साथ जोड़कर अतिरिक्त पुनर्योजी ऊर्जा जो बैटरी में सीधे नहीं जा सकती है का उपयोग फ्लाईव्हील को स्पिन करने के लिए किया जाता है। फिर समय के साथ ऊर्जा तब बैटरी को चार्ज करने के लिए बिजली में परिवर्तित हो जाती है। ये सिस्टम बहुत भारी और महंगे हैं। एक और सिस्टम सुपर कैपेसिटर का उपयोग कर रहा है। अतिरिक्त ऊर्जा को सुपर कैप में डंप किया जाता है। समस्या यह है कि जब ऊर्जा कैपेसिटर में संग्रहीत होती है तो यह कंडीशनिंग के बिना सुपर उपयोगी नहीं होती है। कैपेसिटर में वोल्टेज बहुत तेज़ी से गिरता है। यदि उच्च वोल्टेज का भंडारण किया जाता है, तो वोल्टेज को कुछ उपयोगी बनाने के लिए एक सिस्टम की आवश्यकता होती है। यदि बैटरी से अधिक वोल्टेज का भंडारण नहीं किया जाता है, तो वोल्टेज को कुछ उपयोगी बनाने के लिए एक सिस्टम की आवश्यकता होती है। सुपर कैपेसिटर भी महंगे हैं।

पुनर्योजी ब्रेकिंग का लाभ उठाने के लिए इलेक्ट्रिक सिस्टम में हाइब्रिड और इलेक्ट्रिक कारों का निर्माण किया गया है। इन सभी समस्याओं को सीधे गैसोलीन इंजन के साथ बढ़ाया गया है। एक नई प्रणाली को स्थापित करने की आवश्यकता है, जो मौजूदा कुछ का लाभ नहीं उठा सकती है, ताकि खर्च में पुनर्योजी ब्रेकिंग प्रदान की जा सके। किसी ऐसे सिस्टम पर किसी को बेचना मुश्किल हो जाता है, जो शहर में बेहतर ईंधन अर्थव्यवस्था पाने वाली कार की कीमत में $ 5k जोड़ता है, लेकिन राजमार्ग पर पीड़ित होता है।

फोर्ड एक ऐसी प्रणाली विकसित कर रहा है जहां एक सकारात्मक विस्थापन पंप एक हाइड्रोलिक संचयक को चार्ज करता है जैसे ही आप एक स्टॉप पर आते हैं। जब फिर से उतारना द्रव दबाव भेजा जाता है तो पंप के माध्यम से इसे एक स्टॉप से ​​शुरू करने में सहायता के लिए मोटर में बदल दिया जाता है। प्रणाली बड़े ट्रकों के लिए होती है जहां सिस्टम का आकार बहुत अधिक बोझ नहीं होता है। साथ ही सिस्टम लाउड है और लीक होने का खतरा है।

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क्या आप किसी भी मॉडल के बारे में जानते हैं जो आपके सिर के शीर्ष का उपयोग करते हैं? अगर मुझे ठीक से याद है कि विलियम्स एफ 1 ने ब्रिटेन में बड़ी स्थानीय शिपिंग कंपनियों के एक जोड़े के साथ एक केर्एस प्रकार की प्रणाली स्थापित करने के लिए एक अनुबंध जीता था जो एफ 1 में पिछले नियम में इस्तेमाल किया गया था जब किर्स था और एमजीयू-के / एच नहीं था।

— डुकाटीकिलर

@DucatiKiller Fisker कर्म KERS प्रणाली का उपयोग करता है जैसा कि मैंने पोस्ट में वर्णित किया है।

— vini_i

संदर्भ के लिए अच्छा, TY। क्या आपने विलियम्स KERS ट्रक ऐड-ऑन के बारे में सुना है?

— डुकाटीकिलर

@DucatiKiller मैंने नहीं किया है।

— vini_i

मैं गलत था, यह बस है। एक नज़र देख लो। wired.com/2014/07/f1-kers-london-buse

— DucatiKiller

Answer 4

डीजल-इलेक्ट्रिक रेल इंजनों में पुनर्योजी ब्रेकिंग का उपयोग किया जाता है, लेकिन वे इसे "डायनेमिक ब्रेकिंग" कहते हैं। इसके अलावा, वे ऊर्जा को संग्रहीत नहीं करते हैं, वे इसे छत के स्तर पर प्रतिरोधी ग्रिड और प्रशंसकों के माध्यम से उड़ा देते हैं।

पूर्ण इलेक्ट्रिक इंजन और कुछ स्ट्रीटकार आमतौर पर पुनर्निर्मित शक्ति को तार या तीसरे रेल में वापस फीड कर सकते हैं; डीसी सिस्टम में यह बहुत सरल है।

लेकिन कर्षण मोटर (आमतौर पर एक प्रति एक्सल) ट्रेन की गति से संचालित होते हैं और इसलिए जनरेटर के रूप में चलते हैं।

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अफसोस की बात है कि विद्युत रेल प्रणाली के विशाल बहुमत पुनर्योजी ब्रेकिंग को समायोजित करने में पूरी तरह असमर्थ हैं। यदि किसी विशेष स्थान पर मोटरिंग की तुलना में अधिक कारें ब्रेकिंग कर रही हैं, तो यह ट्रॉली वोल्टेज को काफी अधिक बढ़ा देगी क्योंकि यह सिस्टम के दूर के कोनों में उपयोगी वर्तमान को धक्का देने की कोशिश करती है जहां अन्य कारें मोटरिंग कर रही हैं। इससे सामान टूट सकता है। यदि कुल ब्रेकिंग कुल मोटरिंग से अधिक है, ??? - या तो सबस्टेशन ग्रिड में वापस आ जाना चाहिए, या कार के स्मार्ट को बंद करना होगा। कठिन समस्या।

— हार्पर - मोनिका

Answer 5

पुनर्योजी ब्रेकिंग केवल साधारण कारण के लिए इलेक्ट्रिक या हाइब्रिड कारों पर वास्तव में उपयोगी है कि उनके पास संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करने का एक तरीका है। एक बार जब आपके पास ड्राइव ट्रेन के भाग के रूप में एक इलेक्ट्रिक मोटर होता है तो पुनर्योजी ब्रेक लगाना बहुत कम (हार्डवेयर के संदर्भ में) निर्मित होता है क्योंकि आप मौजूदा मोटर (एस) का उपयोग करते हैं और जनरेटर को बाद में बैटरी के लिए उत्पन्न शक्ति को डायवर्ट करते हैं। उपयोग।

संक्षेप में, हाइब्रिड कार के अलावा किसी अन्य में पुनर्योजी ब्रेकिंग का उपयोग करने का कोई मतलब नहीं है, वास्तव में पुनर्योजी ब्रेक लगाना हाइब्रिड कार की एक अच्छी परिभाषा है।

हालांकि कोई कारण नहीं है कि आप एक रीजेनरेटिव ब्रेकिंग सिस्टम के साथ एक कन्वेंशन आईसी इंजन कार को फिट नहीं कर सकते हैं, जब तक कि आप कार को चलाने के लिए उस शक्ति का उपयोग नहीं करने जा रहे हैं तब आपने वास्तव में बहुत कुछ हासिल नहीं किया है क्योंकि आप बहुत अधिक अतिरिक्त जोड़ रहे हैं वजन और जटिलता आप उपयोग नहीं कर सकते हैं कि विद्युत ऊर्जा को स्टोर करने के लिए।

यह भी मुद्दा है कि लंबे समय तक राजमार्ग / मोटरवे की यात्रा पर आप सहायक विद्युत प्रणालियों (रोशनी, इग्निशन, रेडियो, शुरू करने के लिए बैटरी चार्ज करना) की छोटी जरूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त ब्रेकिंग नहीं कर सकते हैं, इसलिए आपको भी नहीं मिल सकता है अल्टरनेटर की जरूरत नहीं है।

Answer 6

हम अगली सबसे अच्छी बात कर सकते हैं।

1/2 मील (800 मी) आगे, मुझे एक हल्का पीला दिखाई देता है; 60 मील प्रति घंटे (100kph) कि 30 सेकंड है। और मुझे पता है कि प्रकाश के पास 35 सेकंड का चक्र है, और चलती कारों के ढेर के लिए 10 सेकंड का समय है।

मैं गति बनाए रखने के लिए निरंतर शक्ति लगा रहा हूं। मैं एक और 25 सेकंड के लिए ऐसा करना जारी रखूंगा, फिर 5 सेकंड की फर्म ब्रेकिंग और स्टॉप। 15 सेकंड मेरे फोन के साथ खेल रहे हैं, तो मैं अपने रास्ते पर हूँ।

या ... मैं तुरंत निष्क्रिय शक्ति पर जाता हूं। मेरी कार में विस्फोट हुआ। अभी भी गियर में इंजन के साथ, मेरी गति इंजन को धक्का दे रही है, हल्के ब्रेकिंग प्रभाव के लिए, इसलिए ईंधन इंजेक्टर पूरी तरह से बंद हो जाते हैं। मेरी गति धीरे-धीरे धीमी हो जाती है ... 55 ... 50 ... 45 ... शक्ति का थोड़ा सा ... 40 (65kph) ... फ्लिप प्रकाश हरा हो जाता है जबकि मैं अभी भी 1/8 मील (200 मीटर) हूं वापस। रोकी गई कारों को अनपैक किया जाता है और पावर लगाने के लिए मैं बिल्कुल गेज करता हूं। और मैंने कभी ब्रेक नहीं लगाया।

पहले परिदृश्य में, दो ऊर्जा एक्सचेंज हैं। पहले ईंधन ने उस 3/8 मील (600 मीटर) के लिए क्रूज में रहने के लिए आवेदन किया। दूसरा, आखिरी 1/8 मील में ब्रेकिंग एनर्जी शेड। न केवल ये लगभग समान हैं, वे समान ऊर्जा हैं । यदि हम उचित रीज़न कर रहे थे, तो हम उन्हें एमीटर से पढ़ सकते थे और वास्तविक जूल को बाहर निकाल सकते थे।

दूसरे परिदृश्य में, कोई भी नहीं हैं। ईंधन खर्च नहीं किया जाता है और ब्रेक ऊर्जा को बहाया नहीं जाता है। पुनर्योजी ब्रेकिंग का प्रभाव प्राप्त होता है, लेकिन बिना किसी रूपांतरण के नुकसान।

दी, यह एक प्रौद्योगिकी दृष्टिकोण के बजाय एक शिक्षा दृष्टिकोण है, लेकिन यह काम करता है। एक ईवी रीजन के लिए सक्षम होने पर भी, यह अभी भी रीजन से बेहतर काम करता है - वास्तव में यह ईवी पर भी बेहतर काम करेगा क्योंकि आपको बेहतर "तट" मिलता है - ब्रेक और स्टीयर की सहायता प्रदान करने के लिए इंजन को स्पिन करने के लिए ड्रैग का उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं है ।