矿料传送带重力势能回收发电系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种矿料传送带重力势能回收发电系统，旨在提供一种可靠性高、安全性高的矿料传送带重力势能回收发电系统。它包括传送带、驱动滚筒、传动箱、制动器、三相交流发电机、控制电路和电控单元等。本发明可实现矿料在自上而下运送过程中，将矿料的重力势能转化为发电机的电能，从而实现矿料重力势能的回收利用，达到节能减排的目的。
【专利说明】矿料传送带重力势能回收发电系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发电系统，更确切的说是一种矿料传送带重力势能回收发电系统。
【背景技术】
[0002]在矿山开采、矿料的选用和加工时，矿料在自上而下的输送过程中，随着传送带上矿料的增多，矿料本身的重力沿传送带方向上的分力逐渐增大，使传送带拉动滚筒加速旋转，这样就可以将矿料的重力势能通过滚筒驱动发电机进行回收发电，具有节能减排的重要意义和良好的实用价值。
[0003]中国专利CN103161693A公开了一种重力势能发电的装置，利用交叉路口行驶车辆的自身重力，使铺在地面上的水袋中的水按一定方向流动，来冲击道路中间的发电机叶轮使其转动而发电。这种重力势能发电的装置，在水流冲击叶轮时叶轮所能达到的速度受路口车流方向的变化速度的限制，而且当路口车流量变化时，水流冲击叶轮的速度和强度都会变化，易导致发电机转速和输出电压不稳定。
[0004]中国专利CN103032281A公开了一种高原高山与低地平原之间的轨道载重滑车自体发电方法及装置，利用高原高山上的重物，通过载重滑车产生的重力势能转化为机械能，带动装于滑车上或运动轨道上的发电机组发电。这种重力势能发电的装置，适用场合为高原高山与低地平原之间，存在距离远、造价高、安全性低的缺点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种在矿料传送速度和传送载荷变化时既能满足矿料传送运输要求又具发电功能、可靠性高、安全性高的矿料传送带重力势能回收发电系统。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的矿料传送带重力势能回收发电系统，包括驱动滚筒、自由滚筒、传送带、支承滚柱、支撑底座、传动箱、制动器，其特征还包括三相交流发电机、控制电路、三相并网逆变器、电控单元、系统开关、转速传感器、电压传感器、第一继电器电磁线圈、第二继电器电磁线圈、第三继电器电磁线圈、第四继电器电磁线圈和制动器线圈。
[0007]传动箱输入轴与驱动滚筒轴通过联轴器连接，传动箱输出轴与制动器输入轴通过联轴器连接；制动器输出轴与三相交流发电机的传动轴连接。
[0008]所述控制电路的作用是:与电控单元配合控制三相交流发电机在特定工况下发挥三相交流电动机的作用，带动驱动滚筒运转。
[0009]控制电路第一出线端与三相交流发电机的定子绕组的接线端子连接；控制电路第七出线端与三相交流发电机的转子绕组的接线端子连接；控制电路第二出线端接入电网；控制电路第五出线端先后通过第一继电器触点和三相并网逆变器接入电网；控制电路第三出线端、控制电路第四出线端和控制电路第六出线端均与电控单元连接。[0010]第二继电器触点分别连接控制电路第二出线端和第三继电器触点常闭端；所述第二继电器电磁线圈与控制电路第三出线端连接；第三继电器触点常开端与整流器的输入端连接；第三继电器触点与控制电路第一出线端连接；所述第二继电器电磁线圈与控制电路第四出线端连接；所述整流器的输出端与控制电路第五出线端连接；第四继电器触点与控制电路第七出线端连接；第四继电器触点常闭端与蓄电池的正极性端连接，第四继电器触点常开端与蓄电池的负极性端连接；所述第四继电器电磁线圈与控制电路第六出线端连接。
[0011]所述电控单元的各信号输入端分别连接有系统开关、转速传感器和电压传感器；所述电控单元的各信号输出端分别连接有第一继电器电磁线圈、第二继电器电磁线圈、第三继电器电磁线圈、第四继电器电磁线圈和制动器线圈；所述转速传感器安装在传动箱输出轴上，用于检测传动箱的输出端转速；所述电压传感器的输入端子与控制电路第五出线端连接，用于检测整流器的输出电压。
[0012]所述三相交流发电机在电控单元和控制电路的控制下有两种状态，分别是发电状态和电动状态；当传动箱的输出端转速大于停止势能回收的最低转速时，电控单元提供第二继电器电磁线圈低电平，使第二继电器触点断开，同时，电控单元提供第三继电器电磁线圈和第四继电器电磁线圈高电平，三相交流发电机的定子绕组通过第三继电器触点与整流器连接，转子绕组通过电刷与蓄电池连接，于是三相交流发电机处于发电状态；当传动箱的输出端转速小于停止势能回收的最低转速时，电控单元提供第二继电器电磁线圈高电平，使第二继电器触点接通，同时，电控单元提供第三继电器电磁线圈和第四继电器电磁线圈低电平，三相交流发电机的定子绕组通过第二继电器触点与三相电网连接，转子绕组短路，于是三相交流发电机处于电动状态。
[0013]所述系统开关用于控制整个系统的状态，当系统开关接通时，电控单元进入运行状态；当系统开关断开时，电控单元进入关机状态，即第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器的电磁线圈断电，同时制动器动作，使驱动滚筒停止运转。
[0014]本发明与现有技术相比，其优点是:
(1)本发明的矿料传送带重力势能回收发电系统，既能够满足矿料传送的正常工作需要，又能够充分利用矿料势能，安全高效的发电；
(2)本发明的矿料传送带重力势能回收发电系统的三相交流发电机兼有电动机的功能，既能简化系统，又能缩减系统成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例矿料传送带重力势能回收发电系统的结构示意图。
[0016]图2是本发明实施例三相交流发电机控制电路的结构示意图。
[0017]图中:1.自由滚筒2.传送带3.支承滚柱4.驱动滚筒5.矿料卸载口 6.矿料
7.矿料仓8.支撑底座9.传动箱9a.传动箱输入轴9b.传动箱输出轴10.制动器IOa.制动器输入轴IOb.制动器输出轴24.制动器线圈11.三相交流发电机111.定子112.定子绕组113.转子114.转子绕组115.电刷12.控制电路12a.控制电路第一出线端12b.控制电路第二出线端12c.控制电路第三出线端12d.控制电路第四出线端12e.控制电路第五出线端12f.控制电路第六出线端12g.控制电路第七出线端121.第二继电器触点124.第三继电器触点124a.第三继电器触点常闭端124b.第三继电器触点常开端125.整流器126.第四继电器触点126a.第四继电器触点常闭端126b.第四继电器触点常开端127.蓄电池13.第一继电器触点14.三相并网逆变器20.电控单元21.系统开关23.转速传感器25.第二继电器电磁线圈26.第三继电器电磁线圈27.第四继电器电磁线圈28.电压传感器29.第一继电器电磁线圈。
【具体实施方式】
[0018]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本发明保护的范围。
[0019]如图1所示，本发明的矿料传送带重力势能回收发电系统，包括驱动滚筒4、自由滚筒1、传送带2、支承滚柱3、支撑底座8、传动箱9、制动器10，其特征还包括三相交流发电机11、控制电路12、三相并网逆变器14、电控单元20、系统开关21、转速传感器23、电压传感器28、第一继电器电磁线圈29、第二继电器电磁线圈25、第三继电器电磁线圈26、第四继电器电磁线圈27和制动器线圈24。
[0020]矿料6通过传送带2从矿料卸载口 5运送到矿料仓7中；所述传送带2在驱动滚筒4的驱动下运转；所述自由滚筒I在传送带2的驱动下运转；所述支承滚柱3用于支撑传送带2 ;所述支撑底座8用于支撑驱动滚筒4和自由滚筒I。
[0021]传动箱输入轴9a与驱动滚筒4的轴通过联轴器连接,传动箱输出轴9b与制动器输入轴IOa通过联轴器连接；制动器输出轴IOb与三相交流发电机11的传动轴连接。
[0022]所述电控单元20的各信号输入端分别连接有系统开关21、转速传感器23和电压传感器28 ;所述电控单元20的各信号输出端分别连接有第一继电器电磁线圈29、第二继电器电磁线圈25、第三继电器电磁线圈26、第四继电器电磁线圈27和制动器线圈24 ;所述转速传感器23安装在传动箱输出轴9b上,用于检测传动箱9的输出端转速；所述电压传感器28的输入端子与控制电路第五出线端12e连接，用于检测整流器125的输出电压。
[0023]如图2所示，本发明实施例的三相交流发电机控制电路12的作用是:与电控单元20配合控制三相交流发电机11在特定工况下发挥三相交流电动机的作用，带动驱动滚筒4运转。
[0024]控制电路第一出线端12a与三相交流发电机11的定子绕组112的接线端子连接；控制电路第七出线端12g与三相交流发电机11的转子绕组114的接线端子连接；控制电路第二出线端12b接入电网；控制电路第五出线端12e先后通过第一继电器触点13和三相并网逆变器14接入电网；控制电路第三出线端12c、控制电路第四出线端12d和控制电路第六出线端12f均与电控单元20连接。
[0025]第二继电器触点121分别连接控制电路第二出线端12b和第三继电器触点常闭端124a ;所述第二继电器电磁线圈25与控制电路第三出线端12c连接；第三继电器触点常开端124b与整流器125的输入端连接；第三继电器触点124与控制电路第一出线端12a连接；所述第二继电器电磁线圈26与控制电路第四出线端12d连接；所述整流器125的输出端与控制电路第五出线端12e连接；第四继电器触点126与控制电路第七出线端12g连接；第四继电器触点常闭端126a与蓄电池127的正极性端连接，第四继电器触点常开端126b与蓄电池127的负极性端连接；所述第四继电器电磁线圈27与控制电路第六出线端12f连接。
[0026]本实施例的矿料传送带重力势能回收发电系统的工作过程为:当系统开关21接通时，电控单元20进入运行状态。当系统开关21接通时，电控单元20进入运行状态。电控单元20提供第二继电器电磁线圈25高电位，第二继电器电磁线圈25通电，第二继电器触点121闭合，与此同时，电控单元20提供第三继电器电磁线圈26和第四继电器电磁线圈27低电平，三相交流发电机11的定子绕组112通过第二继电器触点121与三相电网连接，转子绕组114短路，于是三相交流发电机11处于电动状态，通过第一传动箱9带动驱动滚筒4运转,传送带2向下运送矿料6 ；
电控单元20通过转速传感器23提供的转速信号来判断是否达到停止势能回收的最低转速，当达到该转速时，电控单元20提供第二继电器电磁线圈25低电平，第二继电器触点121断开，与此同时，电控单元20提供第三继电器电磁线圈26和第四继电器电磁线圈27高电平，三相交流发电机11的定子绕组112通过第三继电器触点124与整流器125连接，转子绕组114通过电刷115与蓄电池127连接，从而把三相交流发电机11的电动状态转换成发电状态；
三相交流发电机11在驱动滚筒4的驱动下发电，产生的三相电压通过整流器125转换为稳定的直流电，再由第一继电器触点13连接三相并网逆变器14，将三相电压输入电网，电控单元20通过控制第一继电器电磁线圈29电流的通断来控制其触点13的开闭，进而控制三相电压是否输出；电控单元20通过电压传感器28提供的电压值来判断三相电压是否达到输出电网的要求，当满足输出电网的要求时，电控单元20提供第一继电器电磁线圈29高电位，第一继电器电磁线圈29通电，第一继电器触点13闭合，接通三相电网；
当传送带2上的矿料6数量减小，其重力势能不足以达到发电要求时，电控单元20同时提供第一继电器电磁线圈29和第二继电器电磁线圈25高电平、第三继电器电磁线圈26和第四继电器电磁线圈27低电平，此时，第一继电器触点13断开，第三继电器触点124和第四继电器触点126回到原位，将三相交流发电机11的发电状态变为电动状态，系统进入驱动状态；
当系统开关21断开时，电控单元20进入关机状态，即第一继电器电磁线圈29、第二继电器电磁线圈25、第三继电器电磁线圈26和第四继电器电磁线圈27断电，同时制动器10动作，使驱动滚筒4停止运转，完成关机任务。
[0027]上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属【技术领域】普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.在一种矿料传送带重力势能回收发电系统，它包括驱动滚筒(4)、传送带(2)、支承滚柱⑶、自由滚筒⑴、传动箱(9)、制动器(10)、三相交流发电机(11)和控制电路(12)，其特征在于: 它还包括三相并网逆变器(14)、电控单元(20)、系统开关(21)、转速传感器(23)、电压传感器(28)、第一继电器电磁线圈(29)、第二继电器电磁线圈(25)、第三继电器电磁线圈(26)、第四继电器电磁线圈(27)和制动器线圈(24)； 所述控制电路第一出线端(12a)与三相交流发电机(11)的定子绕组(112)的接线端子连接；所述控制电路第七出线端(12g)与三相交流发电机(11)的转子绕组(114)的接线端子连接；所述控制电路第二出线端(12b)接入电网；所述控制电路第五出线端(12e)先后通过第一继电器触点(13)和三相并网逆变器(14)接入电网；所述控制电路第三出线端(12c)、控制电路第四出线端(12d)和控制电路第六出线端(12f)均与电控单元(20)的信号输出端连接； 所述第二继电器触点(121)的两端分别连接控制电路第二出线端(12b)和第三继电器触点常闭端(124a);所述第二继电器电磁线圈(25)与控制电路第三出线端(12c)连接；所述第三继电器触点常开端(124b)与整流器(125)的输入端连接；所述第三继电器触点(124)与控制电路第一出线端(12a)连接；所述第二继电器电磁线圈(26)与控制电路第四出线端(12d)连接；所述整流器(125)的输出端与控制电路第五出线端(12e)连接；所述第四继电器触点(126)与控制电路第七出线端(12g)连接；所述第四继电器触点常闭端(126a)与蓄电池(127)的正极性端连接，第四继电器触点常开端(126b)与蓄电池(127)的负极性端连接；所述第四继电器电磁线圈(27)与控制电路第六出线端(12f)连接； 所述电控单元(20)的各信号输入端分别连接有系统开关(21)、转速传感器(23)和电压传感器(28);所述电控单元(20)的各信号输出端分别连接有第一继电器电磁线圈(29)、第二继电器电磁线圈(25)、第三继电器电磁线圈(26)、第四继电器电磁线圈(27)和制动器线圈(24)； 所述转速传感器(23)安装在传动箱输出轴(9b)上，用于检测传动箱(9)的输出端转速；所述电压传感器(28)的输入端子与控制电路第五出线端(12e)连接，用于检测整流器(125)的输出电压。
【文档编号】H02J3/38GK103956947SQ201410109071
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】曲金玉, 田香玉, 李旭 申请人:山东理工大学