一种新能源张力机及其控制方法
阅读说明：本技术 一种新能源张力机及其控制方法 (New energy tensioner and control method thereof ) 是由 贾云 贾博涵 周俊华 于 2021-05-27 设计创作，主要内容包括：一种新能源张力机及其控制方法,包括张力机本体和连接电路,张力机本体由储能模块、第一驱动单元、第二驱动单元、辅助结构单元和能源回收模块组成,第一驱动单元包括变频器、与变频器通过电线电性连接的电动机、与电动机连接的减速机、与减速机连接的张力轮,能源回收模块包括第一发电动机、第二发电动机和变压器,变压器通过电线与储能模块电性连接,第一发电动机和第二发电动机均通过电线与变压器电性连接,第一发电动机和第二发电动机均在张力轮被动转动下将外部能量转化为可利用的能量。因为张力机大部分时间处于张力工况,因为发电动机利用的是利用张力机的张力工况发电的,所以经试验数据表明本发明相对于传统的张力机可以节约30%-80%的能量。(A new energy tensioner and a control method thereof comprise a tensioner body and a connecting circuit, wherein the tensioner body comprises an energy storage module, a first driving unit, a second driving unit, an auxiliary structure unit and an energy recovery module, the first driving unit comprises a frequency converter, a motor electrically connected with the frequency converter through an electric wire, a speed reducer connected with the motor and a tension pulley connected with the speed reducer, the energy recovery module comprises a first motor, a second motor and a transformer, the transformer is electrically connected with the energy storage module through an electric wire, the first motor and the second motor are electrically connected with the transformer through an electric wire, and the first motor and the second motor convert external energy into usable energy under the passive rotation of the tension pulley. Because the tension machine is in a tension working condition most of the time, and the generator utilizes the tension working condition of the tension machine to generate electricity, the experimental data show that the tension machine can save 30-80% of energy compared with the traditional tension machine.)
技术领域
本发明涉及张力机领域，特别涉及一种新能源张力机及其控制方法。
背景技术
电线路工程张力架线施工中皆需使用张力机，而目前的张力机皆采用柴油发动机提供动力，不仅设备噪声大，污染环境，发动机相对维修成本高且经济性差，同时，在现场加注柴油也容易造成污染。常规张力机主要由张力轮、减速机构、液压系统、发动机等组成，其工作状态一般为：在张力机就位时，由发动机带动相应液压泵为支腿油缸提供油缸伸缩的压力油；在张力工况下，由发动机带动相应的液压泵提供风扇马达、尾车马达运转的压力油，带动补油泵提供相关的制动器压力油，同时上述压力油或部分压力油经运转后作为主液压回路的补油用压力油；在张力机向前、向后主动传动时，发动机带动相应的液压泵提供风扇马达、尾车马达运转的压力油，提供相关的制动器压力油，同时发动机带动主液压泵提供主液压回路张力轮主动传动的压力油。
因张力机主要工作状态为张力工况，即被动工况所以我们可以利用其张力工况下的张力轮自动转动转态为储能系统进行充能，节约能源。
发明内容
本发明的目的是提供一种新能源张力机及其控制方法，以解决上述现有技术存在的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种新能源张力机，包括张力机本体和连接电路，所述张力机本体由储能模块、第一驱动单元、第二驱动单元、辅助结构单元和能源回收模块组成，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元的结构一致，所述第一驱动单元包括变频器、与变频器通过电线电性连接的电动机、与电动机连接的减速机、与减速机连接的齿轮组和齿轮组驱动的张力轮，其特征在于：所述能源回收模块包括变压器和稳流器，所述变压器通过电线与所述储能模块电性连接，所述电动机在张力轮被动转动下将外部能量转化为可利用的能量。
在进一步的实施例中，所述张力轮包括转轴和套设在转轴上的套筒，所述套筒的外壁沿所述套筒的轴线方向依次连续设置有多个弧形槽。
在进一步的实施例中，所述电动机包括动力输入轴和电动机本体，所述动力输入轴的一端通过连接装置与所述减速机连接，动力输入轴的另一端通过联轴器与所述电动机本体的转子固定连接。
在进一步的实施例中，所述连接装置包括保护壳和联轴器，所述保护壳与所述张力轮固定连接，所述联轴器与所述动力输入轴固定连接，且所述联轴器完全位于所述保护壳的内部，所述保护壳与所述联轴器同轴。
在进一步的实施例中，所述动力输入轴插接在所述联轴器的中间位置，且动力输入轴与所述张力轮同轴。
在进一步的实施例中，所述辅助结构单元包括为电动机散热的风扇、用于放置线盘的扩展支架和停止张力轮转动的刹车系统和为刹车系统提供液压油的小型液压系统。
在进一步的实施例中，所述储能模块由多组动力电池组组成，所述第一驱动单元、第二驱动单元和辅助结构单元并联在所述连接电路上，所述储能模块通过整流器并联在所述连接电路上。
在进一步的实施例中，所述扩展支架包括固定架、伺服电动机和滚轮，所述伺服电动机固定安装在所述固定架的顶端，所述滚轮套设在所述伺服电动机上。
发明的另一个目的是提供一种新能源张力机的工作方法，其包括以下步骤：
A)在张力工况下，张力轮在张力状态下，张力轮被导线拖着被动转动，且电动机为张力轮提供反向力矩，且所述电动机为张力轮提供的力矩为额定力矩，保持张力；
B)在反牵工况下，电动机主动工作，通过减速器，齿轮箱，联轴器等部件带动张力轮相对于张力轮一侧顺时针旋转并反向牵引导线，此时电动机处于耗能状态；
C)当张力机需要实现送线工况时，电动机主动工作，通过减速器，齿轮箱，联轴器等部件带动张力轮相对于张力轮一侧逆时针旋转，此时电动机处于耗能状态。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过电动机的转子与张力轮轴连接且张力轮大部分时间下处于被动做工的状态，使电动机在张力机本体处于张力工况的时候利用张力轮的被动转动做工发电，且电动机为张力轮的被动转动提供阻力，由于张力机大部分时间处于张力工况，及张力轮大部分时间处于被动转动，所以电动机大部分时间平缓发电为储能模块充能，经试验数据表明本发明相对于传统的张力机可以节约30%-80%的能量，并且在较好的工况下，张力机每日所需的能量将完全由被动工作状态下所产生的能量提供，即张力机本身不耗电，甚至可以有电量盈余。
2.本发明的张力机本体因为取消了液压驱动系统，所以解决了传统的张力机切换工况时候存在的吸空导致的安全隐患的问题。
3.本发明的张力机本体全部由能量驱动，能量相对于液压驱动系统具有反应速度快反应灵活可以随时扭转张力轮的转动方向的优点。
4.本发明的张力机具有无污染，现场无碳排放的特点，积极响应国家“双碳”目标。
5.本张力机具有噪音小的特点，有利于保障现场操作人员的听力健康。且因为张力机的噪音较小，现场的步话机的通话质量更高，基本杜绝了因为噪音太大而导致误操作的情况。
6.本发明所述的张力机对于传统张力机有较强的技术代差优势，而传统的张力机存量较大，本发明所述的张力机市场前景广阔。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的连接电路示意图；
图3是本发明的连接装置的立体结构示意图;
图4是本发明的张力轮的结构图；
图5是本发明的扩展支架的结构示意图。
图中，1、张力机本体；2、连接电路；3、连接装置；31、保护壳；32、联轴器；4、整流器；5、齿轮组；11、储能模块；12、第一驱动单元；121、变频器；122、电动机；123、减速机;124、张力轮;124A、转轴；124B、套筒；13、第二驱动单元；14、辅助结构单元；141、风扇；142、扩展支架；142A、固定架；142B、伺服电动机；142C、滚轮；143、刹车系统；15、能源回收模块；151、第一电动机；151A、动力输入轴；151B、电动机本体；153、变压器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图1中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定中心的方向。
实施例一：
如图1-5所示，一种新能源张力机，包括张力机本体1和连接电路2，张力机本体1由储能模块11、第一驱动单元12、第二驱动单元13、辅助结构单元14和能源回收模块15组成，第一驱动单元12和第二驱动单元13的结构一致，第一驱动单元12包括变频器121、与变频器121通过电线电性连接的电动机122、与电动机122连接的减速机123、与减速机123连接的齿轮组5和齿轮组5驱动的张力轮124，能源回收模块包括变压器153和稳流器，变压器153通过电线与储能模块11电性连接，电动机122在张力轮124被动转动下将外部能量转化为可利用的能量。
如图1和图3所示，张力轮124包括转轴124A和套设在转轴124A上的套筒124B，套筒124B的外壁沿套筒124B的轴线方向依次连续设置有多个弧形槽，电动机122包括动力输入轴122A和电动机本体122B，动力输入轴122A的一端通过连接装置3与减速机123连接，动力输入轴122A的另一端通过联轴器与电动机本体122B的转子固定连接，连接装置3包括保护壳31和联轴器32，保护壳31与张力轮124固定连接，联轴器32与动力输入轴122A固定连接，且联轴器32完全位于保护壳31的内部，保护壳31与联轴器32同轴，动力输入轴122A插接在联轴器32的中间位置，且动力输入轴122A与张力轮124同轴。
如图1-3所示，辅助结构单元14包括为电动机122散热的风扇141、增加张力机本体1的稳定性的扩展支架142和停止张力轮124转动的刹车系统143，储能模块11由多组540V的电池组组成，第一驱动单元12、第二驱动单元13和辅助结构单元14并联在连接电路2上，储能模块11通过整流器4并联在连接电路2上，扩展支架142包括支架142A、伺服电动机142B和滚轮142C，伺服电动机142B固定安装在支架的顶端，滚轮142C套设在伺服电动机142B上，扩展支架142用于放线，其中电线绕过滚轮142，伺服电动机142B通过滚轮为放线提供张力，避免放线速度过快，导致的在放线时电线在中间长度的位置下坠。
一种新能源张力机的控制方法，包括以下步骤：
A)在张力工况下，张力轮124在张力状态下，处于卸载状态，张力轮124被导线拖着被动转动，且电动机122为张力轮124提供反向力矩，且所述电动机122为张力轮124提供的力矩为额定力矩，保持张力，此时电动机122处于发电状态，在张力工况下，张力的大小由电动机122驱动器控制电动机22调整来电动机122反向扭矩的大小实现，其范围根据电科院有关张力机的要求条款制定；
B)在反牵工况下，电动机122主动工作带动张力轮124相对于张力轮124侧顺时针旋转并反向牵引导线，此时电动机122处于耗能状态，在反牵工况下，反牵力的大小由电动机122驱动器控制来调整电动机122扭矩的大小实现，其范围根据电科院有关张力机的要求条款制定；
C)当张力机需要实现送线工况时，电动机122主动工作，带动张力轮124相对于张力轮124一侧逆时针旋转，此时电动机122处于耗能状态，在反牵工况下，张力的大小由电动机122驱动器控制电动机122来调整电动机122的扭矩大小实现，其范围根据电科院有关张力机的要求条款制定。
具体实施过程：通过电动机122的转子与张力轮124轴连接且张力轮124大部分时间下处于被动做工的状态，使电动机122在张力机本体1处于张力工况的时候利用张力轮124的被动转动做工发电，且电动机122为张力轮124的被动转动提供阻力，由于张力机大部分时间处于张力工况，及张力轮124大部分时间处于被动转动，所以电动机122大部分时间平缓发电为储能模块充能，经试验数据表明本发明相对于传统的张力机可以节约30%-80%的能量，并且在较好的工况下，张力机每日所需的能量将完全由被动工作状态下所产生的能量提供，即张力机本身不耗电，甚至可以有电量盈余。
在本发明公开的实施例中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明公开的实施例中的具体含义。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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