CN110422734A - 一种电梯下行能量收集系统 - Google Patents

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张强
付子彧
田莹
冯辉
李宏
王翰琦
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    • B66B11/04—Driving gear ; Details thereof, e.g. seals
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

本发明公开了一种电梯下行能量收集系统，包括电梯轿厢、曳引机、能量收集电路和外部电网；所述能量收集电路与所述曳引机相连，所述电梯轿厢下行过程中带动所述曳引机反转激发出的电流通过电路传送到能量收集电路的电容器中；所述外部电网与所述曳引机和能量收集电路相连，在所述曳引机发电产生的电能超过所述能量收集电路中电容器的最大容量时，所述能量收集电路向外部电网进行供电。本发明保证了电梯及部分重要设备平稳过渡，解决原有技术中无能量收集装置在电网供电电压不足时不能保证电压，同时，也避免由于电网出现故障等问题无法供电导致的人员安全问题与数据丢失问题。

Description

一种电梯下行能量收集系统
技术领域
本发明属于能量回馈的技术领域，尤其涉及一种电梯下行能量收集系统。
背景技术
目前，电梯运行中普遍仅有供电系统，导致电梯整个运行只消耗电能不能储存电能，另一方面，随着城市化进程的加快，高层建筑越来越多，电梯的应用也越来越广泛，电梯在现代城市带来的能源消耗问题已经成为必须解决的问题。电梯运行过程中下行属于发电状态，但是，由于当今技术的局限，未能设计合理的电路对电梯发电部分进行合理的储存，导致下行状态的能量白白浪费。同时，电网一旦出现故障停止供电，电梯等设备也会停止工作，缺乏平稳的过渡过程，不仅会影响工作效率，还存在很大的安全隐患。
因此，有必要设计一种电梯下行能量收集系统，以解决上述问题。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种电梯下行能量收集系统，储存电梯下行过程中所激发的电能，最大限度的保证建筑物中电梯及部分用电设备的正常运行与平稳过渡，节约能源的同时又可避免由于电网出现问题无法供电而造成的不良影响。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种电梯下行能量收集系统，包括电梯轿厢、曳引机、能量收集电路和外部电网；
所述能量收集电路与所述曳引机相连，所述电梯轿厢下行过程中带动所述曳引机反转激发出的电流通过电路传送到能量收集电路的电容器中；
所述外部电网与所述曳引机和能量收集电路相连，在所述曳引机发电产生的电能超过所述能量收集电路中电容器的最大容量时，所述能量收集电路向外部电网进行供电；外部电网供给电压不足，所述能量收集电路中的电容器与外部电网的电势差使电流从电容器流至电梯及用电器。
可选的，所述曳引机包括电动机、定子铁心、转子和定子绕组，所述电动机与所述能量收集电路相连，曳引机反转时，利用转子气隙间的磁场，电流通入定子绕组后形成一个旋转磁场，转子切割旋转磁场的磁感线，产生感应电动势，转子中产生感应电流，电梯下行运动时，转子的转速会超过同步转速，该状态电动机的电磁转矩作用方向与转子的转动方向相反，电动机工作在发电状态。
进一步的，所述曳引机在电流的作用下通过曳引绳与惰轮和控制配重使电梯轿厢完成运动。
可选的，所述曳引机中其电动机部分在上行过程处于电动状态，下行过程处于发电状态，下行过程中激发的电能向能量收集电路中传递，上行过程中如果出现电压不足现象，所述能量收集电路向其供电。
由上，本发明提供的电梯下行能量收集系统对电梯下行运动过程中所激发的电能进行收集，可以将电梯下行时带动曳引机的电动机反转产生的电能进行合理利用，克服原有方式无法对电梯下行运动过程中产生的能量进行采集的缺陷。该方案会在一定程度上缓解当今日趋严重的能源问题，原有的电梯仅与电网相连，只能接收电能的供给却无法进行电能输出，而电梯下行运动所激发的电能已经足够供给部分用电器进行工作，在原有技术中这部分电能只能白白浪费，本发明在曳引机的电动机上加装能量收集电路，将电梯下行带动电机反转而激发的电能进行收集，并利用电容器器进行储能，当外部电网输出电压不足时，能量收集电路中电容器向外放电，弥补电网供电的电压不足，另外，当外部电网出现问题无法供电时能量收集电路可充当电源，保证电梯及部分重要设备平稳过渡，解决原有技术中无能量收集装置在电网供电电压不足时不能保证电压，同时，也避免由于电网出现故障等问题无法供电导致的人员安全问题与数据丢失问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明中的电梯工作原理示意图；
图2为本发明的能量收集电路的电路图；
图3为本发明的曳引机的结构示意图；
图4为本发明的曳引机的电动机的原理简图。
图中：1-轴承，2-前端盖，3-转轴，4-接线盒，5-吊环，6-定子铁心，7-转子，8-定子绕组，9-机座，10-后端盖，11-风罩，12-风扇，13-电梯轿厢，14-曳引机，15-惰轮，16-配重，17-曳引绳。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
如图1至图4所示，本发明的电梯下行能量收集系统主要应用于城市中对于电梯在发电条件下运行的能量进行收集，避免电梯发电运行状态下造成的能源浪费，提高了能量的利用率，包括能量收集电路、电梯轿厢13、曳引机14、惰轮15和外部电网，所述能量收集电路与曳引机14相连，电梯轿厢13下行时，曳引机14处于发电状态，此时的曳引机14属于发电机，曳引机14将下行过程中激发出的电能通过电路传送到能量收集电路的电容器中，另一方面，曳引机14、能量收集电路都与外部电网相连，在曳引机14发电产生的电能超过能量收集电路中电容器的最大容量时，能量收集电路会向外部电网进行供电，将电梯下行过程中产生的电能合理利用；同时，如果处于用电高峰时期，外部电网供给电压不足，能量收集电路中的电容器与外部电网的电势差会导致电流从电容器流至电梯及其他用电器，补充供电，保证了用电高峰时期各个设备的电压稳定，保证其处于正常工作状态。另外，当外部电网出现故障或其他问题导致外部电网不能正常供电时，能量收集电路中的电容器起到电源的作用，向外放电，保证建筑中的电梯以及其他设备实现平稳过渡，避免由于电网突然断电导致的人员安全问题与重要设备突然停止工作而带来的数据丢失问题。
另外，本发明的能量收集电路中的电容器具备较强的储存电能能力，其内部储存的电能能够供给其他用电器与电梯进行短暂工作。曳引机14中的电动机部分在上行过程处于电动状态，下行过程处于发电状态，下行过程中激发的电能向能量收集电路中传递，上行过程中如果出现电压不足现象，能量收集电路向其供电。
本发明的电梯下行能量收集系统的曳引机中的电动机在电梯下行过程中向能量收集电路供电，用电高峰时段电网输出电压不足，能量收集电路向电网供电；电网由于出现故障等原因出现无法供电现象，能量收集电路可保证电梯及部分重要设备完成平稳过渡，避免人员伤亡与数据丢失的发生。
本发明提供的电梯下行能量收集系统对电梯下行运动过程中带动曳引机的电动机运动激发的电能进行收集，曳引机14的电动机直接与能量收集电路相连，通过电梯轿厢13下行运动驱动曳引机14的电动机运动为能量收集电路供电，能量收集电路内部设有电容器，电容器储存电能，另一方面，能量收集电路与外部电网相连，不仅能够储存电能还能够为曳引机14供电，曳引机14在电流的作用下通过曳引绳17与惰轮15控制配重16进而使电梯轿厢13完成运动。该过程利用电动机的转子气隙间的磁场，电流通入定子绕组8后形成一个旋转磁场，转子7会切割旋转磁场的磁感线，产生感应电动势，由于转子绕组是闭合的，因此转子7中会产生感应电流，当电梯下行运动时，转子7的转速会超过同步转速，该状态下电动机的电磁转矩作用方向与转子7的转动方向相反，此刻电动机工作在发电状态。为保证电梯正常运行，当外部电网停止供电，能量收集电路自身相当于电源，向外释放电流，利用能量收集电路的电能保证电梯及其他重要设备的正常工作。
在实际应用中，每部电梯均配备有这样的能量收集电路，确保曳引机14的电动机在电梯轿厢13向下运动过程中激发的电流都传输到能量收集电路中，能量收集电路通过电容器储存能量，当外界电压不足的情况下，能量收集电路可起到稳压作用，向外供电保证电梯与其他设备的工作正常，当外部电网出现无法供电现象时，能量收集电路又能够起到平稳过渡作用，利用自身储存的电能向外供电，可以使电梯与其他用电设备平稳过渡后再进行关闭，能够避免突然断电带来的一系列危害。
本发明利用能量收集电路收集电梯下行过程中带动曳引机的电动机转子运动激发的电能，并将电能输送到电容器中进行储存，通过电容器两端电压与外部电网电压的状态来决定能量收集电路处于充电还是放电状态。当能量收集电路中电容器的电能存储量达到最大时，由于该电路外接电网，可向外放电，使电梯下行过程所产生的电流依然得到有效的利用，避免了原有技术缺乏能量收集装置而导致的电能浪费问题，同时也可以在用电高峰时段补充供电解决电压不足问题，为电梯的运行以及能源节约提出了新的方案。
采用本发明的电梯下行能量收集系统的使用方法如下：
如图1、图3、图4所示，电梯轿厢13与配重16通过曳引绳17连接，经过曳引机14和惰轮15控制电梯的运行，电梯轿厢13在向下运行的过程中驱动曳引机14反转，曳引机14中的电动机此时处于发电状态，该过程利用电动机的转子气隙间的磁场，电流通入定子绕组8后形成一个旋转磁场，转子7会切割旋转磁场的磁感线，产生感应电动势，由于转子绕组是闭合的，因此转子7中会产生感应电流，当电梯下行运动时，转子7的转速会超过同步转速，该状态下电动机的电磁转矩作用方向与转子7的转动方向相反，此刻电动机工作在发电状态。通过连接如图2所示的能量收集电路将电梯向下运行过程中所激发的电能进行合理的储存，能量储存电路内部通过电容器储存电能，电容器电压若高于外界电网电压，电容器可起到电源的作用，向外进行供电，这种现象在用电高峰时段时有发生，该方法有效的避免了用电高峰时段电压不足电梯以及其他用电器存在的工作异常问题，保证了电梯与其他设备的正常工作，另外，该方法在电网出现故障等情况无法供电时可短暂充当电源，保证设备的平稳过渡，在人员、数据等方面的保护上都具有很大的作用，并且该方法合理利用能源，有效节约电能，具有很高的经济效益，为电梯下行能量收集开创一种新思路。
本发明的电梯下行能量收集系统通过在电梯曳引机14上加装电路，电路中接入电容器储能，电梯下行过程中曳引机14处于发电状态，将曳引机14接入电路，电路中有电容器作为储能器，储存电梯下行过程中所激发的电能。同时，电路与外界电网相连通，在电网出现故障无法供电时，电容器向外放电，最大限度的保证建筑物中电梯及部分关键用电设备的正常运行与平稳过渡，即起到节约能源的作用又可避免由于电网出现问题无法供电而造成的不良影响。
本发明的电梯下行能量收集系统对电梯下行过程中激发的电能进行收集，电流通过电路流经电容器，对电容器进行充电，当电容器储能达到极限时，储能电路的电流向外界电网输出，向建筑物内其他用电设备进行供电，另外，当电路两端电压不足时，电路也会向外界输出电流，这也避免了在用电高峰时段电网无法保证供电的问题，解决了电梯下行过程中造成的能源浪费问题，同时也解决了电网电压不足以及电网出现故障时，用电器无法平稳过渡，易发生人身危险与断电导致的数据丢失等众多问题。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电梯下行能量收集系统，其特征在于，包括电梯轿厢、曳引机、能量收集电路和外部电网；
所述能量收集电路与所述曳引机相连，所述电梯轿厢下行过程中带动所述曳引机反转激发出的电流通过电路传送到能量收集电路的电容器中；
所述外部电网与所述曳引机和能量收集电路相连，在所述曳引机发电产生的电能超过所述能量收集电路中电容器的最大容量时，所述能量收集电路向外部电网进行供电；外部电网供给电压不足，所述能量收集电路中的电容器与外部电网的电势差使电流从电容器流至电梯及用电器。
2.如权利要求1所述的电梯下行能量收集系统，其特征在于，所述曳引机包括电动机、定子铁心、转子和定子绕组，所述电动机与所述能量收集电路相连，曳引机反转时，利用转子气隙间的磁场，电流通入定子绕组后形成一个旋转磁场，转子切割旋转磁场的磁感线，产生感应电动势，转子中产生感应电流，电梯下行运动时，转子的转速会超过同步转速，该状态电动机的电磁转矩作用方向与转子的转动方向相反，电动机工作在发电状态。
3.如权利要求1所述的电梯下行能量收集系统，其特征在于，所述曳引机在电流的作用下通过曳引绳与惰轮和控制配重使电梯轿厢完成运动。
4.如权利要求1所述的电梯下行能量收集系统，其特征在于，所述曳引机中其电动机部分在上行过程处于电动状态，下行过程处于发电状态，下行过程中激发的电能向能量收集电路中传递，上行过程中如果出现电压不足现象，所述能量收集电路向其供电。
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