Les régulateurs shunt peuvent jouer un rôle essentiel dans les systèmes de frein, fréquemment utilisés pour ralentir les véhicules électriques.
Le régulateur shunt est un type de régulateur linéaire, un système utilisé pour maintenir une tension stable dans un circuit électrique. Dans un régulateur linéaire, le niveau de résistance change pour s'adapter à l'entrée, produisant ainsi une tension de sortie constante. Le régulateur dissipe la différence entre les tensions d'entrée et de sortie sous forme de surplus de chaleur.
Les régulateurs linéaires sont parfois placés entre la source et les charges régulées. Ils sont appelés régulateurs série. En revanche, les régulateurs shunt sont placés parallèlement à la charge.
Les régulateurs shunt peuvent avoir une conception très simple, avec une seule diode de référence pour certains. Ils sont fréquemment utilisés dans les circuits de référence de tension et les alimentations électriques CC.
Grâce aux régulateurs shunt, les concepteurs peuvent contrôler les tensions sur leurs systèmes pour empêcher les coupures et les surchauffes de composants.
Compréhension des régulateurs shunt
Les fournisseurs de régulateurs shunt incluent Microchip Technology Inc., Texas Instruments, Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor, NXP Semiconductors, etc.
Au-delà du freinage dynamique, il existe de nombreuses applications pour les régulateurs shunt dont :
- Amplificateurs d'erreur
- Circuits source indépendants
- Limiteurs de courant de précision
- Références de tension de précision
- Alimentations électriques de commutation
- Supervision et contrôle de la tension
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Pied sur le frein
Le freinage dynamique se définit par l'utilisation du moteur de traction électrique d'un véhicule comme générateur afin de ralentir. Dans un tel système, le moteur électrique fonctionne à l'envers pour ralentir le véhicule.
Cela met en évidence une vérité fondamentale sur la génération d'électricité ;lorsque les moteurs fonctionnent normalement, ils produisent du mouvement ; lorsqu'ils fonctionnent à l'envers, ils deviennent des générateurs et fabriquent de l'électricité. Par conséquent, le freinage dynamique transforme l'énergie utilisée pour ralentir un véhicule en électricité.
Ce système offre plusieurs avantages, dont la réduction de l'usure pour les composants de freinage basés sur la friction.
Excès d'électricité
Cependant, le freinage dynamique soulève une question importante. Que faire de l'électricité produite par le moteur ou générateur ?
L'une des approches du freinage dynamique est connue sous le nom de rhéostatique. Pour les systèmes de freinage rhéostatique utilisés dans les locomotives, l'énergie générée par le fonctionnement du moteur à l'envers est dissipée sous forme de chaleur par une résistance. Les gros moteurs diesel de train utilisent des baies de résistances et de gros ventilateurs de refroidissement pour empêcher toute surchauffe.
Il s'agit d'une approche relativement peu onéreuse du freinage dynamique, bien qu'elle gaspille l'énergie produite par le système.
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En parlant’ ‘de régénération
L'une des autres approches consiste à utiliser le freinage régénératif, un système utilisé sur certains véhicules hybrides comme la Toyota Prius. Dans les systèmes régénératifs, l'électricité est renvoyée dans le système afin de charger les batteries.
Il s'agit de l'approche la plus efficace du freinage dynamique, car elle veille à ce que davantage d'électricité produite soit utilisée pour propulser le véhicule. Sur le plan négatif, le freinage régénératif est une manière plus onéreuse d'implémenter du freinage comparé à l'approche rhéostatique. Néanmoins, malgré les coûts supplémentaires, les véhicules hybrides utilisent principalement le freinage régénératif pour ralentir.
Certaines voitures avec moteurs à combustion interne traditionnels utilisent des systèmes régénératifs pour alimenter leurs composants électriques. Par exemple, le système i-ELOOP de Mazda utilise le freinage régénératif pour charger des supercondensateurs qui, à leur tour, fournissent l'électricité pour les équipements électroniques.
Ressentir l'effort
Pour chaque approche, l'électricité générée par le moteur ou le générateur doit aller quelque part. Dans le cas des systèmes régénératifs, cette électricité alimente les batteries.
Pour l'approche rhéostatique, à mesure que le moteur fonctionne à envers, la tension du bus CC de la commande de moteur commence à augmenter. Cela pourrait entraîner une panne ou une surchauffe des composants connectés au bus du moteur. Pour protéger leurs circuits, les concepteurs doivent trouver un moyen de s'adapter à cette tension.
Une solution consiste à utiliser un régulateur shunt doté d'une résistance et d'un transistor à commutation à tension régulée. Ce type de régulateur shunt dissipe la tension sous forme de chaleur.
Freinage accéléré
Avec l'apparition des moteurs électriques dans bon nombre de systèmes, le freinage dynamique utilisant des régulateurs shunt risque de devenir fréquent.