专利名称：索道发电方法
技术领域：
本发明涉及一种用索道发电的方法。
矿山生产的矿石有很大一部分是利用索道来运输的，由于索道运矿大多是下放重物运行，矿石本身具有很大的推动索道系统运转的能量，而索道的驱动电机采用交流异步绕线式电动机，因此，电动机长期处于再生发电制动状态，不仅矿石的势能被白白浪费，而且电机还得消耗掉很多用于反拖索道，阻止其过快运转的电能。
本发明的目的就是提出一种利用被运矿石的势能来发电，既可给供电系统提供电能，又不消耗反拖索道，即再生发电制动状态时的能量的索道发电方法，以克服现有技术的缺点。
本发明提出的这种索道发电方法，其主要特征是用同步电动机来代替异步电动机。同步机励磁电流采用自动控制。
励磁电流的自动控制采用相位测量电路及单片机进行，以便让它们和可控硅励磁电源相配合，起到自动调节同步电动机励磁电流，使同步电动机能稳定，顺利地工作于电动/发电状态的作用。
为叙述方便，结合国防工业出版社1984年1月出版的《线性集成电路实用电路手册》第362页的相位测量电路及武汉大学出版社1991年5月出版的《单片机原理及制作》书末的原理接线图叙述如下用三相同步电动机代替三相异步电动机作为索道驱动电动机的条件下，运矿时，在重力作用下三相同步电动机就变为三相同步发电机运行并网发电，矿石势能变为电能返回电网。
同步机处于电动状态，正常励磁时，电枢电流与电网电压同相，欠励磁，电枢电流滞后电压相位且随励磁电流减小，滞后相位从0度开始增加。反之，过励磁时，电枢电流相位超前电压相位且随励磁电流增加，超前相位从0度开始增加。当同步机处于发电状态，正常励磁时，电枢电流与电网电压反相，欠励磁，电枢电流相位滞后电压相位从180度开始，随励磁电流减少而减少，过励磁时，电枢电流超前电压相位从180度开始，随励磁电流增加而减少。
用相位测量电路测量同步电动机的电压与电流的相位，两个线性运算放大器构成过零检波器，当输入为正时，输出为高电平，当输入为负时，输出为0伏。三个异或门构成电子开关，当二个输入端信号相同时，输出为0伏；当二个输入端信号为相异时，输出为高电平。模拟开关，当其控制端信号为正时，开关接通，D触发器鉴别电流信号是否比电压信号相位超前，超前时，输出端为“0”。当运算放大器构成二级有源低通滤波器，电流与电压相位相差180度时，输出电压为5伏，电流与电压同相时，输出为0伏，电流与电压相位每相差1度，输出电压变化约为27.8毫伏。因此，单片机将根据低通滤波器输出电压的大小来判断同步机处于发电还是电动状态，根据D触发器输出端为“1”还是为“0”判断是过励磁还是欠励磁，从而使单片机能自动控制可控硅励磁装置，使同步机能实现电动和发电的平稳转换。
本发明与现有技术相比具有的优点是能使现有索道被运物的势能转换成电能返回电网，降低能耗，增加效益，而且投资小，简单易行。对原索道的功能无任何影响。
图1是同步电动机矢量图。
图2是同步发电机矢量图。
图3是系统原理框图。
图4是同步电动机正常励磁时的矢量图。
图5是同步发电机正常励磁时的矢量图。
图1-5中，-电网电压，
-电枢电流，
主电动势，
-合成电动势，
-感应电动势，
-合成磁通。A、B、C、N-代表三相四线电源，M-同步电动机。
实施例以老-官索道为例，索道全长11KM，垂直高差681M，分为四级站，驱动电机为JR-116-6异步电动机，功率为95KW。在构成系统时，用同步电动机来代替，可控硅励磁装置的移相插件拔去不用，用SCB-1型单片机代替，单片机的的D/A输出接到72，73号线上(参见沈阳市整流器厂生产的可控硅励磁装置的产品说明书电气原理图，下同)，作为移相给定信号，把75，76号线经过稳压处理接到8255的A0口作为投励命令信号输入单片机，把相位测量电路D触发器输出接到8255的A1口输入作为同步机欠励或过励信号。把低通滤波器的输出接到0809A/D转换器的模拟量输入口作为同步机处于电动状态或是发电状态的信号输入单片机，单片机通过改变0832D/A输出值，以调节励磁电流，保证同步机处于电动时，电流超前电压相位20度，处于发电状态时，电流超前电压相位160度，以保证同步电动机处于微过励状态。
老厂锡矿每月出矿6万吨至官家山选厂，则矿石势能共计有11.123万KWH，实施本发明，以80％的能量返回电网计，则每月可并网发电8.9万KWH，以0.3元/KWH计算，每年可获经济效益32万元。实施该方案共需投入购买四个同功率的同步电动机和少量辅助设备资金共计25万元，一年即收回全部投资，对索道运输功能毫无影响。
权利要求
1，一种索道发电方法，其主要特征是用同步电动机来代替异步电动机。
2，根据权利要求1所述的索道发电方法，其特征在于同步电动机励磁电流采用自动控制。
3，根据权利要求1或2所述的索道发电万法，其特征在于励磁电流的自动控制采用相位测量电路及单片机进行，以便让它们和可控硅励磁电源相配合，起到自动调节同步电动机励磁电流，使同步电动机能稳定，顺利地工作于电动/发电状态的作用。
全文摘要
本发明是一种利用索道运输中的被运物自重在从高处往低处运动时所产生的势能来发电的方法,其主要步骤是用同步电动机代替异步电动机,同步电动机的励磁电流采用自动控制。当电机驱动索道运行时,电网向电机提供电能,当矿石以自重驱动索道运行时,电机处于发电状态,向电网输送电能。本发明不仅克服了防止索道过快而多消耗的电能的缺点,而且利用被运物自重势能发电向电网提供能量找到了一条新途径。
文档编号H02P9/00GK1189717SQ9710136
公开日1998年8月5日 申请日期1997年1月29日 优先权日1997年1月29日
发明者沈绍荣 申请人:沈绍荣