一种基于塔吊的供电系统技术方案

本发明专利技术适用于建筑工地施工设备技术领域，提供了一种基于塔吊的供电系统，包括塔架、第一供电机构和第二供电机构；第一供电机构包括起升电机、起重绳、能量回收单元和储能单元；起升电机或起重绳与能量回收单元传动连接；能量回收单元与储能单元连接，储能单元与塔吊上用电设备的供电线路连接；第二供电机构包括设于地表上的整流单元，以及设于塔架上的第一逆变单元；整流单元的输入端与交流电源端相连；第一逆变单元的输出端与塔吊上用电设备的供电线路相连；第一逆变单元输入端通过正、负直流母线与整流单元输出端连接；本塔吊需要的电缆成本低，能够收集重物的下落势能并作为储备能源。源。源。

【技术实现步骤摘要】
一种基于塔吊的供电系统


[0001]本专利技术涉及建筑工地施工设备
，具体涉及一种基于塔吊的供电系统。

技术介绍

[0002]塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，又名“塔式起重机”，用来吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管等施工的原材料，属于建筑工地上必不可少的施工设备。
[0003]为适应施工需求，塔吊的高度一般在百米以上，因此通常被塔吊吊起悬空的重物具有很大的重力势能，如此大的重力势能一方面使如何控制钢丝绳(用于起吊重物用)落下多少米变得困难，另一方面也导致重物难以保持一个平稳缓慢的速度降落；而且还浪费了重物所具有的重力势能。
[0004]变频器是利用电力半导体器件的通断作用将恒压恒频的电能变换为变压变频电能的电能控制装置。目前，通用变频器大多采用二极管整流单元和PWM逆变器构成交
‑
直
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交电压型变压变频器；依次包括：滤波单元、连接滤波单元的整流单元、以及连接整流单元正、负直流母线的PWM逆变器。
[0005]但在一些特殊的应用场景中，使用通用变频器会额外增加生产成本；例如在塔吊施工过程中，用电设备在塔吊上方，电网或者发电机在地表。由于塔吊的高度比较高，将变频器设于地表，变频器与塔吊上的用电设备之间就需要连接U、V、W、零线，PE线五根电缆，由于塔吊的高度比较高，这五根电缆也会比较长，导致使用电缆的成本增加。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种基于塔吊的供电系统，旨在提供一种电缆成本低，能够收集重物的下落势能并作为储备能源，且使重物下落过程更加平稳缓慢的塔吊。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0008]一种基于塔吊的供电系统，包括塔架、第一供电机构和第二供电机构；
[0009]第一供电机构包括起升电机、起重绳、能量回收单元和储能单元；
[0010]所述塔架上部通过转盘连接有吊臂；
[0011]所述吊臂上设有沿其长度方向铺设的轨道；载重小车滑动安装在轨道上；
[0012]所述起升电机的转轴缠绕连接起重绳首端，起重绳通常为钢丝绳，所述起重绳末端设有用于钩挂重物的吊钩，所述能量回收单元连接起升电机；吊臂绕转盘旋转，载重小车沿轨道移动，使吊钩处于重物上方，以便吊钩起升重物；在重物下落过程中，所述能量回收单元能够将重物的下放势能转换成电能；所述能量回收单元与储能单元连接，所述储能单元与塔吊上用电设备的供电线路连接；储能单元为蓄电池或者超级电容；
[0013]本塔吊可以在放下重物的过程中，将重物的下落势能转换成电能，并将电能存储在储能单元中；一方面收集了能源，另一方面使重物下落更加平稳(因为一部分重力势能转换成了电能)，也便于控制起重绳放线。
[0014]所述第二供电机构包括设于地表上的整流单元，以及设于塔架上的第一逆变单
元；所述整流单元的输入端与交流电源端相连；整流单元用于接收交流电源端输出的交流电，并将所述交流电整流后输出直流电；整流单元可以为三相整流模块或单相整流模块；整流单元的整流部分可选用三相桥式不可控整流器，也可以选用三相桥式PWM整流器；所述交流电源端为三相交流电源端，具体可以为电网或者三相交流发电机；
[0015]所述第一逆变单元的输出端与塔吊上用电设备的供电线路相连；第一逆变单元输入端通过正、负直流母线与整流单元输出端连接。第一逆变单元用于将直流电逆变向负载输出交流电，第一逆变单元可采用输出为PWM波形的IGBT或IPM三相桥式逆变器的电路结构等；集合整流单元与第一逆变单元并将两者电连接在一起属于现有技术。
[0016]原本电网在地表，变频器安装在塔吊上方，从地表电网延伸到上方的变频器之间有R、S、T、零线，PE线五根电缆，以及变频器外壳接地的地线。而在本塔吊中，从地表电网延伸到上方的变频器之间只有正、负线两根电缆外加一根PE线，相比之前少了两根电缆，所以降低了两根长电缆的成本；另外原本从地面电网延伸到塔吊上方变频器之间的是交流电缆，现在从地面上整流单元连接到塔吊上逆变单元之间的是直流电缆，因为三相交流电整流转成直流电压后会升压，因此在功率相同的情况下直流电缆上通过的电流更小，直流电缆需要的线径更小，因此，之前的三相五线可以变成两相三线，使用中可以缩小电缆线径的型号，进一步降低了电缆成本，并且本系统适用于任何电压等级。
[0017]进一步地，所述正、负直流母线上设有用于控制正、负直流母线通断的第一开关，所述整流单元的三相电源输入线上设有用于控制其通断的第二开关。所述第一开关，第二开关为具有热脱扣器与磁脱扣器的断路器；所述第一开关与第二开关电连接控制器，控制器可以为计算机，使用人员通过计算机控制第一开关与第二开关，以实现正、负直流母线的通断和断路保护。
[0018]进一步地，还包括第一滤波单元，所述第一滤波单元设于整流单元与第一逆变单元之间；用于对整流单元输出的电压进行平滑滤波；所述整流单元和交流电源端之间可选的设有第二滤波单元；用于防止电磁干扰；第二滤波单元可以为由电容和电感组成的LC滤波器。第一、第二滤波单元组合使用可以提高交流电的稳定性，有效避免负载收到冲击，进而延长负载的使用寿命。
[0019]进一步地，所述能量回收单元为连接起升电机的能量回馈单元；能量回馈单元为变频器专用型能量回馈单元；当重物落下时，重物通过起重绳带动起升电机转轴转动，起升电机转轴转动产生的电能通过能量回馈单元输入储能单元；节能的同时便于制动。
[0020]进一步地，所述能量回收单元为发电机，第一供电机构还包括绳卷筒，所述起重绳主体缠绕在绳卷筒上，发电机的转子与绳卷筒或者起重绳传动连接。
[0021]具体的，发电机可以与起重绳传动，起重绳移动带动转子旋转，也可以与绳卷筒传动连接，重物落下时，绳卷筒转动带动转子旋转，此处不作具体限定；以将重物的下落势能转换成电能，并通过供电线路供用电设备使用。通常情况下，用电设备的供电线路与市电连接，储能单元作为备用能源，当停电或者用电高峰期时，使用储能单元为用电设备提供电能。
[0022]进一步地，所述绳卷筒的转轴与发电机的转子传动连接；吊钩上钩挂重物，重物落下的过程中带动绳卷筒的转轴旋转，并带动发电机的转子旋转，进行发电。
[0023]进一步地，所述绳卷筒的转轴通过变速齿轮组与发电机的转子传动连接；变速齿
轮组用于将从绳卷筒的转轴传递来的低速大力矩，通过一系列齿轮组合变为高速小力矩，传递给发电机的转子，以起到传递力矩的作用；由于绳卷筒的转轴转速可能达不到发电机转子所需要的转速，因此需要通过变速齿轮组增速。
[0024]进一步地，所述绳卷筒的转轴通过棘轮机构与发电机的转子传动连接；所述棘轮机构用于使绳卷筒的转轴仅能在重物落下时向发电机的转子传递力矩；棘轮只能向一个方向旋转，而不能倒转，当重物落下时传动棘轮使其旋转，棘轮带动发电机转子转动；当重物提起时，绳卷筒的转轴不传递力矩给发电机，以减少起升电机的能量消耗。
[0025]所述变速齿轮组包括互相啮合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于塔吊的供电系统，其特征在于，包括塔架(1)、第一供电机构和第二供电机构；第一供电机构包括起升电机、起重绳、能量回收单元和储能单元；所述起升电机的转轴缠绕连接起重绳首端，所述起重绳末端设有用于钩挂重物的吊钩(3)，所述能量回收单元连接起升电机；在重物下落过程中，所述能量回收单元能够将重物的下放势能转换成电能；所述能量回收单元与储能单元连接，所述储能单元与塔吊上用电设备的供电线路连接；所述第二供电机构包括设于地表上的整流单元(4)，以及设于塔架(1)上的第一逆变单元(5)；所述整流单元(4)的输入端与交流电源端相连；所述第一逆变单元(5)的输出端与塔吊上用电设备的供电线路相连；第一逆变单元(5)输入端通过正、负直流母线与整流单元(4)输出端连接。2.根据权利要求1所述的一种基于塔吊的供电系统，其特征在于，所述正、负直流母线上设有用于控制正、负直流母线通断的第一开关(6)，所述整流单元(4)的三相电源输入线上设有用于控制其通断的第二开关(7)。3.根据权利要求1所述的一种基于塔吊的供电系统，其特征在于，还包括第一滤波单元(8)，所述第一滤波单元(8)设于整流单元(4)与第一逆变单元(5)之间。4.根据权利要求1所述的一种基于塔吊的供电系统，其特征在于，所述能量回收单元为连接起升电机的能量回馈单元；当重物落下时，重物通过起重绳带动起升电机转轴转动，起升电机转轴转动产生的电能通过能量回馈单元输入储能单元。5.根据权利要求1所述的一种基于塔吊的供电系统，其特征在于，所述能量回收单元为发电机，第一供电机构还包括绳卷筒(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伯余，
申请(专利权)人：长沙中塔智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：