一种节能环保的高效发电系统及发电方法与流程

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种节能环保的高效发电系统及方法。

背景技术：

能源是自然界中能为人类提供能量的物质资源，是一种呈多种形式，且可以相互转换的能量源泉。在全球经济高速发展的今天，国际能源安全已上升到了国家高度，各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。能源是国民经济的重要物质基础，能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志。在我国的今天促进能源的合理利用，对我国经济发展和环境保护具有深远的战略意义，积极开发和应用节能技术是缓解能源供应紧张的重要课题和措施。

电能作为一种清洁能源，已经走进千家万户，在生活和工业上得到广泛的应用。电能的产生方式有多种，主要通过火力发电、风力发电、水力发电以及地热发电等方式实现大规模的电能产生和存储，并提供给周边区域甚至大区域内的用户使用，实现定点式供电。而随着社会环境的发展进步，科技水平不断更新换代，用电设备种类繁多且几乎均以电能为能源。如今移动电器的供电主要通过电池实现，电池能够携带一定量的电能，为用电设备提供一定时间内的续航，当电池内存储的电能不足后，必须回到固定的地点进行充电才能继续使用。

这种用电现状导致的结果是，增加了人们用电的负担，需要经常进行充电操作，且充电过程漫长，需要花时间等待；由于电池的续航能力有限，限制了人们野外作业的时间和地理范围，在开展外业的过程中面临诸多考虑，给实际工作造成较大困扰。

因此，针对现有技术中存在的技术问题，需要提出更为合理的技术方案，对技术问题进行解决。

技术实现要素：

本发明提供了一种节能环保的高效发电系统，旨在提供移动或固定式的工作系统，可对固定电气设备以及移动电气设备进行供电，提供更持久的电能供给，使用电设备具备更持久的续航能力。

为了实现上述效果，发明所采用的技术方案为：

一种节能环保的高效发电系统，包括电动机和发电机，电动机带动发电机运行发电。具体地说，所述发电机的输出端连接多个不同电压等级和频率的电源输出端口；所述的发电系统还包括蓄电池组和检测控制组件，检测控制组件包括电源切换模块，电源切换模块用于调用电压达到工作阈值的蓄电池为电动机供电，并通过发电机的一个电源输出端口为电压低于工作阈值的蓄电池充电。

上述公开的技术方案，能够使用一个蓄电池对电动机进行驱动，在该蓄电池电能不足时及时切换至其他蓄电池继续供电驱动，使得电动机能够不间断地运行，带动发电机发电；同时，发电机产生的电能可一定程度上为蓄电池充供电。

进一步的，蓄电池在使用过程中电能损耗，导致电压下降，以此作为检测控制模块切换蓄电池的依据，为了提高监测控制器切换蓄电池的准确性，对上述技术方案进行优化，所述的检测控制组件包括控制器模块，控制器模块连接电压检测模块，电压检测模块分别检测多个蓄电池的电压并将检测值发送至控制器。控制器在接收到电压检测模块发送的检测值时，将该检测值与蓄电池的电压工作阈值进行对比，并判断该蓄电池是否需要被切换。

进一步的，电动机运行和发电机运行均需要消耗能量，减少能量的在途损失可提高蓄电池组的能量利用率，因此对上述技术方案进行优化，所述的发电机为负磁阻发电机。

所述负磁阻发电机，也称超低磁阻发电机，其与常规发电机相比有很大不同。常规发电机主要由定子和转子(电枢与磁极)构成，而超低磁阻发电机的主要部件有内定子、斩磁器、外定子；其附属部件主要有滞后补偿电感器、脉冲备增器、滞后补偿自调电磁铁及启动电路等。超低磁阻发电机感应电流的磁场不对转子的转动产生阻力或阻力极小，这意味着该发电机运行时消耗的能源极少，甚至可自旋发电，也意味着此种发电机发出的电能将比任何一种能源都要经济、安全高效与环保。

进一步的，电动机带动发电机所克服的扭矩越小，发电机运行越容易，故对上述技术方案进行优化，所述的电动机与发电机之间设有减速器，减速器的输入轴与电动机的输出轴连接，减速器的输出轴与发电机的输入轴连接；电动机启动后，减速器输出轴的转速小于其输入轴的转速。通常情况下，减速器采用齿轮减速器或者皮带减速器，从减速器的输入轴到减速器的输出轴，输出轴的转速减小但扭矩增大，便于带动发动机启动运转。

进一步的，对上述技术方案进行优化，所述的检测控制组件与电动机之间的连接电路上设置有第一电路开关。第一电路开关用于控制电动机供电电路的通断，可控制电动机启动或关闭。

进一步的，对上述技术方案进行优化，所述的发电机的输出端与电源输出端口之间的连接电路上设置有第二电路开关。第二电路开关用于控制发电机输出端供电电路的通断，可控制电源输出端口的工作情况。

进一步的，发电机在运行并输出电能时，其不同的运行状态将输出不同的电压，为确定发电机的输出电压，便于进行选择控制，对上述技术方案进行优化，所述发电机的输出端连接有输出电压表，输出电压表用于检测发电机的输出电压值。当发电机输出的电压不符合用电设备的需求时，可对电动机的运行进行控制，将发电机的输出电压调控至合适的范围内。

进一步的，蓄电池在为电动机供电后损失电能，其自身需要通过外部进行充电方能再次工作，而进行野外作业或充电不便时，无法找到合适的充电场所，因此对上述技术方案进行优化，所述发电系统还包括充电装置，所述充电装置的输入端连接至发电机的一个电源输出端口，所述充电装置的输出端连接至检测控制组件，检测控制组件控制蓄电池充电电路的通断。充电装置的作用是为蓄电池进行临时充电，可一定程度上为蓄电池提供电能的补给，适当延长蓄电池的续航能力，作为应急使用。

再进一步，对上述技术方案继续优化，所述的发电机输入轴上还设有外力传动摇柄，外力传动摇柄转动带动发电机的输入轴转动。这样设置的意义在于，当蓄电池无法带动电动机启动时，通过外力传动摇柄带动发电机运转，以此实现发电，可用于供电和对蓄电池进行充电，作为应急使用。

本发明还提供了一种节能环保的高效发电方法，旨在利用简单且容易实现的技术方案，方便移动式发电，十分高效，减轻了人们用电的困扰；且减少了电能的浪费，实现节能环保的目的。

为了实现上述效果，发明所采用的技术方案为：

一种节能环保的高效发电方法，包括以下步骤：

将蓄电池组与检测控制组件连接，确保蓄电池组拥有启动电动机的电能，以其中一个蓄电池作为工作电源，其余蓄电池作为备用电源；

闭合第一电路开关，启动电动机，电动机转动并带动发电机运行，发电机开始发电；闭合第二电路开关后，发电机通过电源输出端口对用电设备供电；

电压检测模块持续对工作蓄电池的电压进行检测，当工作蓄电池的电压低于工作阈值时，电源切换模块将一个备用蓄电池接入电动机的供电电路，并将原工作蓄电池与电动机的供电电路切断；

控制器模块将原工作蓄电池的充电电路接通，利用发电机的一个电源输出端口对原工作蓄电池进行充电，当原工作蓄电池的电压达到工作阈值后，控制器模块切断其充电电路。

与现有技术相比，发明的有益效果为：

1.本发明提供的发电系统，使用多个可切换的蓄电池为电动机提供电能，从而带动发电机运行发电，可为用电设备提供有保障的长时间续航。

2.本发明提供的发电方法，可利用发电机产生的电能适当为蓄电池供电，极大地延长了整个系统的运行时间和供电能力。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1是本发明的原理示意图。

上图中，各标号的含义是：1-蓄电池组；2-检测控制组件；3-第一电路开关；4-电动机；5-减速器；6-发电机；7-输出电压表；8-第二电路开关；9-电源输出端口；10-充电装置。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对发明做进一步阐释。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种节能环保的高效发电系统，包括电动机4和发电机6，电动机4带动发电机6运行发电。本发电系统可应用于工业生产领域，具体地说，所述发电机6的输出端连接多个电源输出端口9，多个电源输出端口9包括不同电压等级和不同频率的电源；所述的发电系统还包括蓄电池组1和检测控制组件2，检测控制组件2包括电源切换模块，电源切换模块用于调用电压达到工作阈值的蓄电池为电动机4供电，并通过发电机6的一个电源输出端口9为电压低于工作阈值的蓄电池充电。

上述公开的技术方案，能够使用一个蓄电池对电动机4进行驱动，在该蓄电池电能不足时及时切换至其他蓄电池继续供电驱动，使得电动机4能够不间断地运行，带动发电机6发电；同时，发电机6产生的电能可一定程度上为蓄电池供电。

所述的电动机4可采用48v1500rad/min直流电动机，所述的发电机6可采用220v300rad/min交流同步发电机。所述蓄电池组1采用多个48v可充电电池，任何一个蓄电池均可单独为电动机4供电。

蓄电池在使用过程中电能损耗，导致电压下降，以此作为检测控制模块切换蓄电池的依据，为了提高监测控制器切换蓄电池的准确性，对上述技术方案进行优化，所述的检测控制组件2包括控制器模块，控制器模块连接电压检测模块，电压检测模块分别检测多个蓄电池的电压并将检测值发送至控制器。控制器在接收到电压检测模块发送的检测值时，将该检测值与蓄电池的电压工作阈值进行对比，并判断该蓄电池是否需要被切换。

电动机4运行和发电机6运行均需要消耗能量，减少能量的在途损失可提高蓄电池组1的能量利用率，因此对上述技术方案进行优化，本实施例中所述的发电机6为负磁阻发电机。

所述负磁阻发电机，也称超低磁阻发电机，其与常规发电机相比有很大不同。常规发电机主要由定子和转子(电枢与磁极)构成，而超低磁阻发电机的主要部件有内定子、斩磁器、外定子；其附属部件主要有滞后补偿电感器、脉冲备增器、滞后补偿自调电磁铁及启动电路等。超低磁阻发电机感应电流的磁场不对转子的转动产生阻力或阻力极小，这意味着该发电机运行时消耗的能源极少，甚至可自旋发电，也意味着此种发电机发出的电能将比任何一种能源都要经济、安全高效与环保。

电动机4带动发电机6所克服的扭矩越小，发电机6运行越容易，故对上述技术方案进行优化，所述的电动机4与发电机6之间设有减速器5，减速器5的输入轴与电动机4的输出轴连接，减速器5的输出轴与发电机6的输入轴连接，连接处均设置有联轴器；电动机4启动后，减速器5输出轴的转速小于其输入轴的转速。通常情况下，减速器5采用齿轮减速器5或者皮带减速器5，从减速器5的输入轴到减速器5的输出轴，输出轴的转速减小但扭矩增大，便于带动发动机启动运转。本实施例中，减速器5的减速比为5；但在实际应用中，减速器的减速比还可根据实际需要进行调整或设定。

对上述技术方案进行优化，所述的检测控制组件2与电动机4之间的连接电路上设置有第一电路开关3。第一电路开关3用于控制电动机4供电电路的通断，可控制电动机4启动或关闭。

对上述技术方案进行优化，所述的发电机6的输出端与电源输出端口9之间的连接电路上设置有第二电路开关8。第二电路开关8用于控制发电机6输出端供电电路的通断，可控制器电源输出端口9的工作情况。

在本实施例中，第一电路开关3和第二电路开关8可采用延时开关或者轻触开关。

发电机6在运行并输出电能时，其不同的运行状态将输出不同的电压，为确定发电机6的输出电压，便于进行选择控制，对上述技术方案进行优化，所述发电机6的输出端连接有输出电压表7，输出电压表用于检测发电机6的输出电压值。当发电机6输出的电压不符合用电设备的需求时，可对电动机4的运行进行控制，将发电机6的输出电压调控至合适的范围内。

蓄电池在为电动机4供电后损失电能，其自身需要通过外部进行充电方能再次工作，而进行野外作业或充电不便时，无法找到合适的充电设施，因此对上述技术方案进行优化，所述发电系统还包括充电装置10，所述充电装置10的输入端连接至发电机6的一个电源输出端口9，所述充电装置10的输出端连接至检测控制组件2，检测控制组件2控制蓄电池充电电路的通断。充电装置10的作用是为蓄电池进行临时充电，可一定程度上为蓄电池提供电能的补给，适当延长蓄电池的续航能力，作为应急使用。本实施例中，所述的充电装置10为直充装置，包括变压器和充电线。

实施例2：

本实施例提供了一种节能环保的高效发电系统，包括电动机4和发电机6，电动机4带动发电机6运行发电。本发电系统可应用于工业生产领域，具体地说，所述发电机6的输出端连接多个电源输出端口9；所述的发电系统还包括蓄电池组1和检测控制组件2，检测控制组件2包括电源切换模块，电源切换模块用于调用电压达到工作阈值的蓄电池为电动机4供电，并通过发电机6的一个电源输出端口9为电压低于工作阈值的蓄电池充电。

本实施例与实施例1采用了不同的技术方案，具体不同之处在于：

本实施例中，所述的发电机6输入轴上还设有外力传动摇柄，外力传动摇柄转动带动发电机6的输入轴转动。这样设置的意义在于，当蓄电池无法带动电动机4启动时，通过外力传动摇柄带动发电机6运转，以此实现发电，可用于供电和对蓄电池进行充电，作为应急使用。

本实施例中其他部分的结构和连接方式与实施例1中相同，此处就不再赘述。

实施例3：

本实施例提供一种节能环保的高效发电方法，包括以下步骤：

s01：将蓄电池组1与检测控制组件2连接，确保蓄电池组1拥有启动电动机4的电能，以其中一个蓄电池作为工作电源，其余蓄电池作为备用电源；

s02：闭合第一电路开关3，启动电动机4，电动机4转动并带动发电机6运行，发电机6开始发电；闭合第二电路开关8后，发电机6通过电源输出端口9对用电设备供电；

s03：电压检测模块持续对工作蓄电池的电压进行检测，当工作蓄电池的电压低于工作阈值时，电源切换模块将一个备用蓄电池接入电动机4的供电电路，并将原工作蓄电池与电动机4的供电电路切断；

s04：控制器模块将原工作蓄电池的充电电路接通，利用发电机6的一个电源输出端口9对原工作蓄电池进行充电，当原工作蓄电池的电压达到工作阈值后，控制器模块切断其充电电路。

通过上述方式进行充电，能够极大地延长蓄电池的供电能力，为用电设备提供长久的供电保障。

以上即为发明列举的几种实施方式，但发明不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在发明的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对发明的保护范围的限制，发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。