專利名稱：自動式重力動力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
重力動力發(fā)電系統(tǒng)，專利號93107042.2，公開號CN1114796A，
公開日1996年1月10日。
重力發(fā)電系統(tǒng)(簡稱“FGS”發(fā)電系統(tǒng))是在外力F外作用下，系統(tǒng)產(chǎn)生運動。F外指電動機、內(nèi)燃機、蒸氣機、水輪機、核動力機等；電動機使用電能為外電能。
使用自身發(fā)電力作為保持系統(tǒng)額定運動(轉(zhuǎn)速)的電動機電能的重力發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)稱為自動式重力發(fā)電系統(tǒng)[簡稱為“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)]。
一、啟動方法自動式重力動力發(fā)電系統(tǒng)進行初始運動的動力機構(gòu)稱為啟動機構(gòu)，它有以下幾種技術(shù)方法1蓄電器、電動機(啟)、變速器組成的啟動機構(gòu)。說明書附

圖1蓄電池(19)電作用于電動機(啟)(13)，通過變速器(11)，產(chǎn)生起動力。
2蓄電器、電動機(啟)、變速器(啟)組成的啟動機構(gòu)。
說明書附圖5蓄電池(19)電作用于電動機(啟)(13)，通過變速器(啟)(14)，產(chǎn)生起動力。
區(qū)別方法1啟動機構(gòu)與動力(主)機構(gòu)共用一個變速器；方法2的啟動機構(gòu)獨立使用一個變速器(啟)。
電動機(啟)為直流型。
3啟動-動力(主)同機構(gòu)。
系統(tǒng)采用直流電動機，用蓄電池作為啟動電力。適用范圍系統(tǒng)發(fā)電為直流電；系統(tǒng)發(fā)電為交流電，動力機構(gòu)采用整流器改變?yōu)橹绷骰蛘呦到y(tǒng)動力為交、直流電動機。
蓄電器為啟動電力，只適用于中小型“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)。
蓄電器指干電池、電池組、蓄電池、蓄電池組，可以使用串聯(lián)或并聯(lián)法增加功率。
4外電力啟動。
外電力直接起動系統(tǒng)運動。[如說明書附圖6(5)外電力線路]外電力(包括直流電或交流電)作用于電動機(啟動--動力(主)同機構(gòu)，電動機包括直流型或交流型)。
啟動電力(包括蓄電器、外電力)，電動機(啟)與系統(tǒng)啟動電功、電功率公式W(啟)＞W(wǎng)電機(啟)＞W(wǎng)系(啟)P(啟)＞P電機(啟)＞P系(啟)5外力作為起動力外力指重力、人力、風(fēng)力、水力和其它機械力，如內(nèi)燃機、蒸汽機、核動力機等。外力與系統(tǒng)啟動運動的功、功率公式A外＞A系(啟)N外＞N系(啟)6機組式啟動即以一個帶有啟動機構(gòu)的“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)作為其它不帶啟動機構(gòu)的“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)的啟動動力。
此方法適用于“FGS”發(fā)電系統(tǒng)機組，即以“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)電力作為其它“FGS”發(fā)電系統(tǒng)動力。
啟動系統(tǒng)與被啟動系統(tǒng)機組的電功、電功率公式W啟機＞∑W被啟機組P啟機＞∑P被啟機組技術(shù)要求啟動電力要求其相、電壓、電流、頻率以及電路必須與電動機(啟)的相、額定電壓、額定電流以及頻率相匹配。
二、傳動方法動力、運動可以通過不同的傳動方法在“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)各機構(gòu)間傳遞。
帶傳動方法帶傳動是利用張緊在各機構(gòu)軸上的帶，借助它們間的摩擦和嚙合，傳遞運動或動力。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、造價低廉，不需潤滑以及緩沖吸振等特點。
“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)適用帶傳動包括摩擦型和嚙合型；平帶傳動、V帶傳動和同步帶傳動。
適用機構(gòu)有(如說明書附圖2)，電動機(啟)(1)與變速器(3)軸與軸之間；主動機(主)(2)與變速器(3)軸與軸之間；變速器(3)與系統(tǒng)主軸(4)軸與軸之間；重力G增速貯能器(5)與發(fā)電機(6)軸與軸之間。
在重力G增速貯能器(5)與發(fā)電機(6)之間運用，能使發(fā)電機下置，降低系統(tǒng)總質(zhì)量重心，減小轉(zhuǎn)動慣量，節(jié)約能耗。
技術(shù)要求V帶傳動尺寸規(guī)格，設(shè)計(包括主要失效形式、設(shè)計計算)，帶輪(包括設(shè)計要求、帶輪材料、帶輪結(jié)構(gòu)、帶輪的技術(shù)要求)必須與所傳動機構(gòu)相匹配。
窄V帶、聯(lián)組V帶傳動尺寸規(guī)格、設(shè)計計算、帶輪必須與所傳動機構(gòu)相匹配。
平帶傳動膠帆布平帶的規(guī)格、設(shè)計計算；錦綸片復(fù)合平帶的規(guī)格、設(shè)計計算、高速帶傳動的規(guī)格、設(shè)計計算以及帶輪必須與所傳動機構(gòu)相匹配。
同步帶多楔帶傳動規(guī)格、設(shè)計計算、帶輪必須與所傳動機構(gòu)相匹配。
以上“設(shè)計計算”中，均包括計算公式和參數(shù)選定，額定功率計算等。
說明書附圖1電動機(啟)(13)與變速器(11)之間是采用聯(lián)組V帶(12)傳動。
說明書附圖3重力G增速貯能器(2)與發(fā)電機(4)之間是采用聯(lián)組V帶(3)傳動。
鏈傳動方法鏈傳動是屬于在系統(tǒng)各機構(gòu)間具有撓性件的嚙合傳動，它兼有齒輪傳動和帶傳動的一些特點。與齒輪傳動相比較，鏈傳動的制造和安裝精度要求較低，鏈輪齒受力情況較好，承載能力較大，有一定的緩沖和減振性能；中心距可大而結(jié)構(gòu)輕便。并且具有平均傳動比準(zhǔn)確，傳動效率高，鏈條對軸拉力較小，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊等優(yōu)點。
“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)適用的傳動鏈包括滾子鏈、齒形鏈(外側(cè)嚙合傳動、內(nèi)側(cè)嚙合傳動)。
適用機構(gòu)有(如說明書附圖2所示)電動機(啟)(1)與變速器(3)軸與軸之間；電動機(主)(2)與變速器(3)軸與軸之間；變速器(3)與系統(tǒng)主軸(4)軸與軸之間；重力G增速貯能器(5)與發(fā)電機((6)軸與軸之間。
在重力G增速貯能器(5)與發(fā)電機(6)之間運用，能使發(fā)電機下置，降低系統(tǒng)總質(zhì)量重心，減小轉(zhuǎn)動慣量，節(jié)約能耗。
技術(shù)要求滾子鏈傳動基本參數(shù)和尺寸，設(shè)計計算(包括主要失效形式、額定功率、靜強度計算、使用壽命計算，耐磨損工作能力計算)鏈輪(包括基本參數(shù)和主要尺寸、齒槽形狀、軸向齒廓、鏈輪公差、鏈輪材料及熱處理、鏈輪結(jié)構(gòu)等)必須與所傳動機構(gòu)相匹配。
齒形鏈傳動基本參數(shù)和尺寸、設(shè)計計算、鏈輪(包括齒形與基本參數(shù)、軸向齒廓、鏈輪公差)必須與所傳動機構(gòu)相匹配。
齒輪傳動方法特點瞬時傳動比恒定；傳動比范圍大，可用于增速或減速；速度和傳遞功率的范圍大，可用于高速、中速和低速傳動；傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，適用于近軸傳動。
在“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)機構(gòu)間傳動主要指平行軸齒輪傳動。
如說明書附圖2所示電動機(啟)(1)與變速器(3)軸與軸之間；電動機(主)(2)與變速器(3)軸與軸之間；變速器(3)與系統(tǒng)主軸(4)軸與軸之間；重力G增速貯能器(5)與發(fā)電機(6)軸與軸之間。
在重力G增速貯能器(5)與發(fā)電機之間傳動，能使發(fā)電機下置，降低系統(tǒng)總質(zhì)量重心，減轉(zhuǎn)動慣量，節(jié)約能耗。
技術(shù)要求漸開線圓柱齒輪傳動設(shè)計計算、作用力計算、主要參數(shù)的選擇、主要的尺寸的確定、齒面接觸疲勞強度與齒根彎曲疲勞強度校核計算、膠合承載能力校核計算、齒輪的材料、結(jié)構(gòu)、精度都必須與所傳動機構(gòu)相匹配。
圓弧齒輪傳動(包括單圓弧齒輪傳動、雙圓弧弧齒輪傳動)齒合特性、基準(zhǔn)齒形及模數(shù)系列、幾何尺寸計算、傳動的基本參數(shù)的選擇(包括齒數(shù)Z和模數(shù)mn、重合度εβ、螺旋角β、齒寬系數(shù)φd、φa)、強度計算、精度都必須與所傳動機構(gòu)相匹配。
錐齒輪傳動輪齒受力分析、齒面接觸疲勞強度校核、齒根彎曲疲勞強度校核、結(jié)構(gòu)及精度都必須與所傳動機構(gòu)相匹配。
軸傳動方法軸傳動是通過扭矩力在系統(tǒng)各機構(gòu)間傳遞動力；傳動軸有光軸、階梯軸、實心軸、空心軸等。適用于“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)各機構(gòu)的軸傳動(如說明書附圖1所示)電動機(主)(15)與變速器(11)之間、變速器(11)與系統(tǒng)主軸(10)之間，重力G增速貯能器(2)與發(fā)電機(4)之間均采用聯(lián)軸傳動。
在重力G增速貯能器與發(fā)電機之間采用斜軸傳動，能使發(fā)電機下置，降低系統(tǒng)總質(zhì)量重心，減小轉(zhuǎn)動慣量，節(jié)約能耗。
(說明書附圖4)1重力G、2增速貯能器、3增速貯能器傳動斜軸、4聯(lián)軸器、5發(fā)電機轉(zhuǎn)軸、6發(fā)電機。
傳動斜軸的斜角必須在發(fā)電機允許傾斜范圍內(nèi)。
技術(shù)要求傳動軸的強度(包括扭矩估算、彎矩合成力近似計算、疲勞強度安全系數(shù)計算、靜強度安全系數(shù)計算)、剛度(包括扭矩變形計算、彎曲變形計算)都必須與所傳動機構(gòu)相匹配。
聯(lián)軸器必須與傳動軸匹配。
帶傳動方法、鏈傳動方法、齒輪傳動方法、軸傳動方法，也適用于電動機(啟)與變速器(啟)軸與軸之間傳遞動力和運動。
以上傳動方法都適用于重力動力發(fā)電系統(tǒng)(“FGS”發(fā)電系統(tǒng))各機構(gòu)間傳遞動力和運動。
三、機架、機器基礎(chǔ)“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)機架有單機架、雙機架。說明書附圖1(20)單機架式。說明書附圖3(6)雙機架式。
特點單機架結(jié)構(gòu)簡單，造價低；雙機架結(jié)構(gòu)堅固，平衡穩(wěn)定。
適用范圍單機架適用于質(zhì)量較小的“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)。
雙機架適用于質(zhì)量大的“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)。
單雙機架都應(yīng)保證剛度、強度及穩(wěn)定性。
機架的常用材料鑄造機架包括鑄鐵、鑄造碳鋼、鑄造鋁合金；焊接機架包括鋼板、型鋼或鑄鋼件；混泥土機架包括鋼筋、水泥、砂、石等。
技術(shù)要求單機架支承點設(shè)計在主軸機構(gòu)與機座機構(gòu)重力平衡點上；雙機架重力支承點在主軸兩端。
鑄造機架的熱處理、時效處理、壁厚及肋的尺寸、聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝性都必須與機架載機構(gòu)相匹配。
焊接機架座注意材料可焊性，合理布置焊縫、提高抗振能力，合理選擇截面形狀及合理布肋，提高焊接接頭抗疲勞能力和抗脆斷能力等。結(jié)構(gòu)形式包括型鋼結(jié)構(gòu)、板焊結(jié)構(gòu)、雙層壁結(jié)構(gòu)、管形結(jié)構(gòu)。
混泥土機架合理選擇床身截面面積；正確地布置鋼筋；陰土后進行噴砂或涂塑處理，以防老化和酸性物質(zhì)的鋟蝕。
機器基礎(chǔ)要求垂直振動、扭轉(zhuǎn)振動、水平回轉(zhuǎn)耦合振動、基礎(chǔ)頂面振幅、塊狀基礎(chǔ)的構(gòu)造要求都必須與系統(tǒng)和地基條件相匹配。
機組共場，必須對各個系統(tǒng)機器基礎(chǔ)采取隔振，不使振波影響機組機器工作的正常運轉(zhuǎn)。
以上機架方法，均適用于重力動力發(fā)電系統(tǒng)(“FGS”發(fā)電系統(tǒng))。
四、主軸、軸承、軸系機構(gòu)固定、制動器“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)主軸(MO軸)，即支承著重力G、增速貯能器、發(fā)電機、支撐架等部件旋轉(zhuǎn)并向其傳遞轉(zhuǎn)矩和運動，同時又通過軸承和機架相聯(lián)接。所有軸上部件都繞軸心線作旋轉(zhuǎn)運動，其中重力G繞其軸心線作兩重性運動，因此形成了以主軸為基準(zhǔn)的組合體-軸系機構(gòu)。
主軸的常用材料35、45、50優(yōu)質(zhì)碳素鋼，以及合金鋼；軸體為鑄件時，可以用球墨鑄鐵，稀土-鎂球墨鑄鐵等材料，軸體可以制成空心和實心兩種，形狀為圓柱體、長方體、菱形體等。
主軸可以正轉(zhuǎn)，也可以反轉(zhuǎn)；確定系統(tǒng)運動方向時，增速貯能器的輸出軸轉(zhuǎn)運方向必須與發(fā)電機規(guī)定方向一致。
技術(shù)要求主軸軸系機構(gòu)必須正、負力矩平衡，即正力矩＝負力矩；軸心線為軸系機構(gòu)總質(zhì)量的質(zhì)心線；系統(tǒng)是雙支架，聯(lián)接軸承在主軸兩端；系統(tǒng)是單支架，聯(lián)接軸承應(yīng)設(shè)計在軸系機構(gòu)與機座機構(gòu)質(zhì)量重力的平衡點上。
軸的強度(包括按扭矩計算，按彎扭合成力矩近似計算，安全系數(shù)校核計算-軸的疲勞強度安全系數(shù)校核、軸靜強度的安全系數(shù)校核)，軸的剛度(包括軸的扭轉(zhuǎn)變形計算、軸的彎曲變形計算-當(dāng)量直徑法、能量法)必須與軸系機構(gòu)、運動轉(zhuǎn)速、作用力等相匹配。
主軸與機架聯(lián)接軸承滑動軸承、滾動軸承。
技術(shù)要求滑動軸承液體動壓徑向軸承、不完全油膜徑向軸承、液體動壓多楔徑向軸承、液體動壓止推軸承、液體靜壓軸承，其性能計算(包括承載能力、摩擦功耗、工作溫度)參數(shù)選擇、供油設(shè)計等以及軸承座必須與機架主軸、軸系機構(gòu)、機械轉(zhuǎn)速、作用力等相匹配。
無潤滑滑動軸承，其材料、設(shè)計參數(shù)、摩擦與磨損、壓力和速度計算以及軸承座必須與機架主軸、軸系機構(gòu)、機械轉(zhuǎn)速、作用力等相匹配。
滾動軸承球軸承和滾子軸承，其工作特性(包括負荷能力、速度特性、摩擦特性、調(diào)心性、運轉(zhuǎn)精度、振動噪聲特性)類型選擇、精度選擇、游隙選擇、潤滑以及軸承都必須與機架、主軸、軸系機構(gòu)、機械轉(zhuǎn)速、作用力等相匹配。
滑動軸承、滾動軸承靜摩擦系數(shù)、動摩擦系數(shù)選擇最佳值。
μ靜0.05＞μ動主軸與軸系機構(gòu)固定主軸為鑄件時，支撐架與主軸同體鑄造。重力G可以采用雙支撐架(如說明書附圖3(7)所示)；發(fā)電機與重力G增貯能器聯(lián)軸傳動，支撐架采用雙臂支撐或者橫支架加固(如說明書附圖1(5)所示)；發(fā)電機下置，橫支架應(yīng)與主軸相接(焊接或螺栓固定)。支撐架采用型鋼結(jié)構(gòu)，管型結(jié)構(gòu)等，支撐架和機件均可采用焊接和螺栓固定。
軸系機構(gòu)中，增速貯能器(增速器，無級變速器)，發(fā)電機是隨主軸運動，因此設(shè)計制造時，要求其性能必須具有適應(yīng)旋轉(zhuǎn)運動工作的特點。
制動器。
主軸上安裝制動器(說明書附圖1(9))，能夠用于系統(tǒng)運動的減速，調(diào)速和停止，保證系統(tǒng)安全正常工作。
系統(tǒng)制動器包括電力制動和機械制動。
常用制動器外抱塊式制動器，內(nèi)漲蹄式制動器、帶式制動器，盤式制動器，磁粉制動器，磁渦流制動器等。
技術(shù)要求外抱塊式制動器結(jié)構(gòu)型式，設(shè)計計算，性能參數(shù)及主要尺寸必須與系統(tǒng)的主軸、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動慣量、力矩力相匹配。
內(nèi)漲蹄式制動器主要參數(shù)選擇、制動轉(zhuǎn)矩計算、摩擦襯片(襯塊)磨損特性的計算都必須與主軸、轉(zhuǎn)矩等相匹配。
帶式制動器、盤式制動器、磁粉制動器、磁渦流制動器的結(jié)構(gòu)型式、設(shè)計計算(包括制動轉(zhuǎn)矩計算、尺寸等)都必須與主軸、轉(zhuǎn)矩等相匹配。
說明書附圖3(5)制動器。適用外抱塊式制動器、內(nèi)漲蹄式制動器、帶式制動器、盤式制器、磁粉制動器、磁渦流制動器的安裝。
主軸安裝制動器的方法同樣適用于重力動力發(fā)電系統(tǒng)。以上方法均適用于重力動力發(fā)電系統(tǒng)(“FGS”發(fā)電系統(tǒng))五、變速器、增速器以及系統(tǒng)調(diào)速方法變速器。
“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)變速器(見說明書附圖1(11))是電動機(主)和系統(tǒng)主軸、軸系機構(gòu)之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足系統(tǒng)運動以及重力G發(fā)電需要。
適用于系統(tǒng)的變速器有減速器、變速器、無級變速器。
技術(shù)要求選用標(biāo)準(zhǔn)減速器、ZDY、ZLY、ZSY漸開線圓柱齒輪減速器，NGW型行星齒輪減速器、NGW-L型行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、圓弧圓柱蝸桿減速器、圓柱蝸桿減速器作為變速器時，其主要參數(shù)(包括中心距、傳動比、齒寬及齒面齒輪的規(guī)定)承載能力、外型及安裝尺寸、裝配型式必須與系統(tǒng)動力及傳動要求相匹配。
選用變速器作為系統(tǒng)動力變速裝置時，其變速方式、運動設(shè)計(包括標(biāo)準(zhǔn)公比和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列、基型變速系統(tǒng)、齒輪齒數(shù)確定、承載能力、結(jié)構(gòu)設(shè)計(包括齒輪變速機構(gòu)、結(jié)構(gòu)分析)等必須與系統(tǒng)動力及傳動要求相匹配。
選用(KOPP-B型)、(KOPP-K型)、(FU型)無級變速器、錐盤環(huán)盤無級變速器、鋼環(huán)分離錐無級變速器、內(nèi)錐輪輸出式行星無級變速器、轉(zhuǎn)臂輸出式行星無級變速器作為系統(tǒng)動力傳動變速裝置時，其結(jié)構(gòu)及傳動原理、設(shè)計計算(包括自動加壓裝置的設(shè)計計算、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)速、傳動比、變速范圍等)必須與系統(tǒng)動力及傳動變速要求相匹配。
啟動機構(gòu)獨立使用的變速器，用變速器(啟)表示。變速器、變速器(啟)中必須有一空檔，作用時防止帶動無作用的電動機空耗。
增速貯能器增速貯能器(見說明書附圖1(2)是重力G(1)與發(fā)電機(3)之間的獨立的閉式傳動裝置，用來增加轉(zhuǎn)速和減小轉(zhuǎn)矩，以滿足發(fā)電機發(fā)電所需的額定動力和額定轉(zhuǎn)速。
重力動力發(fā)電系統(tǒng)公開說明書及說明書附圖3對其已做樣細說明，在這里為了與系統(tǒng)變速器進行區(qū)分，將“變速貯能箱”改為增速貯能器進行說明。
增速器(減速器反用)，無級變速器也可作為增速貯能器使用，方法是將貯能重力飛設(shè)計在箱體外(見說明書附圖4下圖)1重力G，2增速器(減速器反用或無級變速器)，3貯能重力飛輪，4傳動裝置，5發(fā)電機。
如果取消貯能重力飛輪，只使用增速器，則要求系統(tǒng)運動平滑、持恒、連續(xù)、無滯頓，軸跳等現(xiàn)象，以滿足發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性。技術(shù)要求選用各種型號的減速器反用，作為增速器時，其承載能力，主要參數(shù)(包括中心距、傳動比、齒寬及齒面齒輪規(guī)定)外型及安裝尺寸，裝置型式必須與重力G和發(fā)電機額定規(guī)定相匹配。
選用各類型無級變速器作為增速器時，基結(jié)構(gòu)及傳動原理，設(shè)計計算(包括自動加壓裝置的設(shè)計計算，輸入功率，輸入轉(zhuǎn)速，輸出轉(zhuǎn)速，傳動比，變速范圍等)必須與重力G和發(fā)電機額定規(guī)定機匹配。
系統(tǒng)調(diào)整速原理電動機(啟)→變速器(啟)→系統(tǒng)轉(zhuǎn)速(啟)→重力G(啟)→增速貯能器→發(fā)電機→電動機(主)→變速器→系統(tǒng)額定轉(zhuǎn)速→重力G→增速貯能器→發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速。
系統(tǒng)調(diào)速
系統(tǒng)以單速電動機(主)作為動力驅(qū)動，其變速器為基型變速，即由若干變速傳動組串聯(lián)組成的變速方式，其特點是輸出軸的轉(zhuǎn)速是個即不重復(fù)又排列均勻的等比數(shù)列，其齒輪變速機構(gòu)有滑移齒輪變速機構(gòu)；交換齒輪變速機構(gòu)；離合器接通的齒輪變速機構(gòu)。
調(diào)速過程空擋；啟動級(第一級)；增速級(第二級)；額定轉(zhuǎn)速級(第三級)。
運動特點線速度V啟＜V增＜V額；角速度ω啟＜ω增＜ω額；轉(zhuǎn)速n啟＜n增＜n額。
計算公式nM×f1＝nMG1nM×f2＝nMG2nM×f3＝nMG3式中nM為單速電動機(主)的額定轉(zhuǎn)速，f1f2f3為變速器三級傳動比，nMG1、nMG2、nMG3為系統(tǒng)運動的三級轉(zhuǎn)速，其中nMG3為額定轉(zhuǎn)速。
機械無級調(diào)速采用機械無級變速器能簡化機械變速系統(tǒng)，可在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中變速，操作簡單，易于實現(xiàn)自動化。
特點具有恒功率特性好，可升速、降速、結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，成本較低，適應(yīng)性強，變速范圍可達10～40；但不宜滿足嚴格傳動比的要求。
調(diào)速方式用可調(diào)速電動機(主)直接與無級變速器軸連接，運用電動機轉(zhuǎn)速的可調(diào)性，逐步達到系統(tǒng)額定轉(zhuǎn)速。
單速電動機(主)與無級變速器結(jié)合，其調(diào)速利用系統(tǒng)MO主軸磨擦系數(shù)K靜＞K動，利用系統(tǒng)磨擦阻力減小，轉(zhuǎn)矩增大的特點，增加速度，達到額定轉(zhuǎn)速。
由于機械無級變速范圍并不很寬，在變速范圍要求較寬的系統(tǒng)里，可以把機械無級變速與其他變速傳動裝置(如變速齒輪傳動裝置，變速傳動裝置，變速傳動裝置)串聯(lián)使用。
電動機(主)調(diào)速。
電動機(主)(見說明書附圖1(15))為三相感應(yīng)電動機時的調(diào)速方法。
變極調(diào)速將籠型感應(yīng)電動機的定子分成多組，通過不同的聯(lián)接使極對數(shù)改變，從而改變電動機的轉(zhuǎn)速。變極調(diào)速電動機又稱多速電動機，有J、JQ、JDQ2等型號，有二速、三速、四速，電動機容量3.5～40KW，采用Δ-YY接線法，可以得到恒功率調(diào)速，Y-YY接線法，可以得到恒轉(zhuǎn)矩性的調(diào)速。
變頻調(diào)速當(dāng)轉(zhuǎn)差率變化不大時，電動機的轉(zhuǎn)速n基本上正比于系統(tǒng)電樞電源頻率f1。采用改變供電電源頻率f1的調(diào)速方法，可以得到很大的調(diào)速范圍，很好的調(diào)速平滑性和有足夠硬度的機械特性。
適用于籠型感應(yīng)電動機，也適用于系統(tǒng)主動力為同步電動機的調(diào)速，變頻時，V1按不同規(guī)律變化可以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩式恒功率調(diào)速。
變頻器分為直接式變頻器和間接式變頻器，間接式變頻器又分為電壓型逆變器、電流型逆變器。
改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速有轉(zhuǎn)子電路串接電阻調(diào)速，改變定子電壓、調(diào)速電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速，串級調(diào)速。
調(diào)速電動機(主)可以與減速器或者無級變速器串聯(lián)構(gòu)成調(diào)速機構(gòu)。
計算公式nm1～h×f＝nmG1～h或公式nm1～h×f1～n＝nmG1～h式中nm1～h為電動機調(diào)速范圍，f為減速器傳動比，f1 ～n為無級變速器傳動比，nmG1～h為系統(tǒng)調(diào)速運動范圍。
重力G、增速貯能器(或增速器、無級變速器)、發(fā)電機機構(gòu)的調(diào)速，是由重力G在系統(tǒng)中兩重性運動轉(zhuǎn)速所決定，由于重力G運動與系統(tǒng)運動具有β→=β←ω→=ω←θ→=θ←]]>性質(zhì)，因此nMG1～n＝nGG1～nnGG1～n×f＝n額或nGG1～n×f1～n＝n額。
式中nGG1～n為重力G的調(diào)速運動范圍，f為增速貯能器(或增速器)的傳動比f1～n為無級變速傳動比范圍，n額為發(fā)電機的額定轉(zhuǎn)速。
選擇減速器、變速器、無級變速器作為系統(tǒng)變速器的方法，以及系統(tǒng)調(diào)速方法也適用于用電動機作為系統(tǒng)運動動力的的重力動力發(fā)電系統(tǒng)(“FGS”發(fā)電系統(tǒng))。
六、“一G二機”方法“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)采用一個重力G通過兩個相同型號的增速貯能器(增速器、無級變速器)帶動兩個相同型號、功率(或者型號不同，功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以及重量相同)的發(fā)電機工作，稱“一G二機”方法(見說明書附圖5、附圖6“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)“一G二機”原型機)。
方法1、在軸系機構(gòu)重力G兩邊，對稱設(shè)置由兩組相同型號的增速貯能器(或增速器、無級變速器)，采用相同的傳動方法，帶動相同型號功率的發(fā)電機，組合成兩組同類型發(fā)電機構(gòu)，其質(zhì)量相等，轉(zhuǎn)速相同；此種機型系統(tǒng)，其電力為同相，適用于大功率三相(或單相)交流發(fā)電，也可用于大功率直流發(fā)電。
方法2、在軸系機構(gòu)重力G兩邊，對稱設(shè)置兩組相同型號的增速貯能器(或增速器、無級變速器)，采用相同的(或不同的)傳動方法，帶動相同功率、轉(zhuǎn)矩，但不同類型的發(fā)電機，組合成兩組不同性質(zhì)的發(fā)電機構(gòu)，其質(zhì)量要求相等，轉(zhuǎn)速要求相同；此種機型系統(tǒng)其電力為功率相同，電相不同(或三相交流電或單相交流電、或直流電)，適用于使用綜合電流的工廠礦區(qū)。重力G與兩組發(fā)電機的電功、電功率計算公式。[(sina×mG×9.80665N)×rG2]β額×θ額≥2W發(fā)(額)[(sina×mG×9.80665N)×rG2]ω額×θ額≥2P發(fā)(額)“一G二機”方法也適用于重力動力發(fā)電系統(tǒng)。
七、自動方法“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)所謂自動方法是指“使用自身發(fā)電作為保持系統(tǒng)額定運動電力”的方法。必須具備以下條件一、系統(tǒng)啟動運動(轉(zhuǎn)速)時，總發(fā)電電力必須能夠滿足電動機(主)作為系統(tǒng)增速運動動力的需要。
啟動運動中，發(fā)電機產(chǎn)生電功、電功率必須遵守公式∑W發(fā)(啟)＞W(wǎng)電動機(主)(增)；即{[(sina×mG×9.80665N)rG2]β啟。θ啟]h＞W(wǎng)電動機(主)∑P發(fā)(啟)＞P電動機(主)(增)；即{[(sina×mG×9.80665N)rG2]ω啟。θ啟]h＞P電動機(主)式中h為發(fā)電機(同功率)在系統(tǒng)中的總數(shù)量，其電路為串聯(lián)方法。
二、系統(tǒng)額定運動(轉(zhuǎn)速)時，總發(fā)電電力必須大于電動機(主)額定功率保持其運動需要。
∑W發(fā)(額)＞W(wǎng)電動機(主)(額)，即{[(sina×mG×9.80665N)rG2]β額。θ額]h＞W(wǎng)電動機(主)∑P發(fā)(額)＞P電動機(主)(額)，即{[(sina×mG×9.80665N)rG2]ω額。θ額]h＞P電動機(主)三、系統(tǒng)發(fā)電電力能夠補充蓄電器的耗能。
∑W發(fā)(額)＞W(wǎng)電動機(主)(額)＋W(蓄)(額)∑P發(fā)(額)＞P電動機(主)(額)＋P(蓄)(額)(此條件適用于以蓄電器為啟動電力的系統(tǒng))。
四、系統(tǒng)總發(fā)電除保證電動機(主)工作需要外，還必須有充足電力向外輸送。
其電功、電功率輸送計算公式為W輸(額)＝∑W發(fā)(額)－W電動機(主)(額)＋W(蓄)(額)即W輸(額)＝{[(sina×mG×9.80665N)rG2]β額。θ額)h－W電動機(主)(額)＋W(蓄)(額)P輸(額)＝∑P發(fā)(額)－P電動機(主)(額)＋P(蓄)(額)即P輸(額)＝{[(sina×mG×9.80665N)rG2]ω額。θ額}h－P電動機(主)(額)＋P蓄(額)“有充足電能向外輸送”是系統(tǒng)必須具有實用性的原則要求。
注“向外輸送”指向外電網(wǎng)，或外工作機等供電。不帶充電機向蓄電器充電的系統(tǒng)，計算時取消“W蓄(額)”。
系統(tǒng)發(fā)電機電流輸出電路，為串聯(lián)電路，如三相交流發(fā)電機A相線路與A相線路相聯(lián)接，B相線路與B相線路相聯(lián)接，C相線路與C相線路相聯(lián)接；(如說明書附圖1(7)所示)。單相交流發(fā)電機、直流發(fā)電機也為串聯(lián)輸出電路。
系統(tǒng)電流輸出方法采用電流轉(zhuǎn)換圓盤輸出(如說明書附圖1(5)所示)。
電動機(主)(見說明書附圖1(15))的選擇。
電動機(主)包括采用交流電動機或直流電動機，以及交、直流兩用電動機。
交流型包括籠型轉(zhuǎn)子電動機，繞線轉(zhuǎn)子電動機、單相串勵電動機、推斥式電動機、永磁同步電動機、勵磁同步電動機。
直流型包括串勵電動機、他勵(并勵)電動機、復(fù)勵電動機。
系統(tǒng)發(fā)電為交流電，變速器為基型變速(有級變速)，電動機(主)一般選擇籠型電動機，或者繞線轉(zhuǎn)子電動機。
系統(tǒng)發(fā)電為交流電，變速器為減速器或機械無級變速器，電動機(主)一般選擇籠型變極數(shù)多速電動機。
系統(tǒng)為特大型“一G二機”式，變速器為基型變速(或機械無級變速)，系統(tǒng)發(fā)電為交流電，電動機(主)一般選擇同步電動機。
系統(tǒng)發(fā)電為直流電，變速器為減速器或機械無級變速器，電動機(主)一般選擇調(diào)速性能好，范圍寬的他勵電動機。
系統(tǒng)發(fā)電為直流電，變速器為機械有級變速，電動機(主)一般可選擇串勵電動機或者復(fù)勵電動機。
系統(tǒng)發(fā)電為交流電，變速器為機械有級機械變速，系統(tǒng)起動轉(zhuǎn)矩、過載能力要求大，電動機(主)可選擇串勵電動機或者復(fù)勵電動機，技術(shù)上交流電采用整流方法轉(zhuǎn)換為直流電供給電動機(主)。
電動機(主)要求在型式、容量、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速等方面與系統(tǒng)載荷運動要求相匹配。
配電方式1、配電器—蓄電器—電動機(啟)—∑發(fā)電—電動機(主)—充電器——電流輸出——2、配電器—外電力—電動機—∑發(fā)電—電動機—電流輸出—3、配電器—外力—∑發(fā)電—電動機—電流輸出——4、配電器—∑發(fā)電(啟)—機組—∑電流輸出—4為機組配電方式，∑發(fā)電(啟)代表有啟動機構(gòu)的系統(tǒng)。
主要電器元件熔斷器、電阻器(可調(diào)式或自動式)、電力穩(wěn)壓器(可調(diào)式或自動式)、電流表、電頻表、電能表、控制按鈕或自動開關(guān)、調(diào)速器、控制繼電器(電磁式、時間式、速度式、極化式、熱繼電式)接觸器(中頻真空)起動器(電磁、電磁綜合、星三角、自耦減壓)整流器、電閘等。
電器元件的功能必須與系統(tǒng)配電要求相匹配。
系統(tǒng)各機構(gòu)主電路、控制電路以及輸出電路必須相互匹配。
控制方法系統(tǒng)電器控制線路分為有觸點控制線路與無觸點(邏輯)控制線路。
有觸點控制線路分為主電路和控制電路，主電路是開斷、接通和控制電動機(啟)、電動機(主)運轉(zhuǎn)狀態(tài)的電路，以及系統(tǒng)與∑發(fā)電的電流電路，電路核心為電樞、控制電路是根據(jù)給定的指令和依據(jù)自動控制的規(guī)律和具體的運動要求(如啟動、額定運動要求)對以上主電路進行控制。電動機(啟)、電動機(主)各種常用線路和標(biāo)準(zhǔn)控制屏可參見產(chǎn)品樣本，通用控制屏有TPS型、TPL型、TPG型、TPZ型等，均可按系統(tǒng)電流、控制回路、電壓、運動要求等條件選用。對有觸點控制線路的基本要求1、滿足系統(tǒng)運動的基本要求；2、電器元件動作準(zhǔn)確可靠，不受外界干擾，當(dāng)個別電器損壞時，線路工作順序不致破壞；3、有過載、超速、誤操作等保護。有合閘、斷開、事故等的聲、光信號指示；4、線路簡單、經(jīng)濟、操作和維修方便。
無觸點(邏輯)控制邏輯門電路是以傳輸“0”與“1”兩種不同運動狀態(tài)信息并做邏輯運算的電路；由二極管或三極管門電路組成，有三種基本邏輯功能“與”、“或”、“非”。電器控制線路也都由“與”、“或”、“非”三基本邏輯電路組成，可用半導(dǎo)體邏輯電路代替。其設(shè)計要求與有觸點控制線路一樣，首先按系統(tǒng)運動的規(guī)律條件，確定控制線路及技術(shù)參數(shù)，并與此選定邏輯元件。
順序控制器。
順序控制器是一種按預(yù)先編制的程序進行開關(guān)量自動控制的通用化裝置，也適用于這個發(fā)電系統(tǒng)的控制方式中。矩陣式順序控制器由輸入、輸出、程序存儲器等部份組成，信息變換依靠二極管矩陣陣列完成，在矩陣中插二級管來實現(xiàn)程序控制設(shè)計，它有五種類型基本邏輯型、條件步進型、時間步進型、多功能組合型和集中控制型。
可編程序式順序控制器，采用電子計算機原理，可將系統(tǒng)運動及工作的各個程序編貯于程序貯存內(nèi)進行控制，以邏輯運算為主，并有運算功能。
電動機(主)自動調(diào)速的控制方法——閉環(huán)控制原理由比較環(huán)節(jié)、調(diào)節(jié)器、觸發(fā)器和晶閘管整流器，電動機(主)及反饋環(huán)節(jié)等組成，為VTH—M系統(tǒng)。其控制回路是由晶閘管整流器、電抗器及整流變壓器等組成?？刂茊卧杏|發(fā)器、調(diào)節(jié)器；分為主值控制、程序控制、隨動三類。
晶閘管直流調(diào)速有不可逆直流調(diào)速、帶勵磁控制調(diào)速、可逆直流調(diào)速。
晶閘管交流調(diào)速有串級調(diào)速、變頻調(diào)速。
采用的自動調(diào)速方法必須與電動機(主)相匹配。
數(shù)控“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)。
數(shù)控“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)是由專用或通用計算機控制的自動化系統(tǒng)。
其自動控制主要包括三方面對啟動機構(gòu)的功能控制，對動力機構(gòu)(包括轉(zhuǎn)速、充電)等功能控制；外輸電力等功能控制。
控制方法1、順序控制及反饋控制。
順序控制時間順序控制，如系統(tǒng)啟動時間為t1額定運動時間為t2，充電時間為t3，輸電時間為t4，控制順序t1-t2-t3-t4……邏輯順序控制，如啟動為程序1，額定運動為程序2，充電為程序3，輸電為程序4，控制程序程序1—程序2—程序3—程序4……。
條件順序控制，如啟動的額定條件為順序1，額定運動的額定條件為順序2，充電的額定條件為順序3，輸電的額定條件為順序4，控制順序順序1—順序2—順序3—順序4……。順序控制為開環(huán)控制。
反饋控制則是隨時檢測這個發(fā)電系統(tǒng)的被控物理量并與給定值比較，得出損差誤號，并且將這一誤差信號來控制物理變化，以達到減小甚至消除誤差的目的，使系統(tǒng)內(nèi)被控物理量盡可能與給定值保持一致。
反饋控制為閉環(huán)控制。
2、線性控制及非線性控制。
線性控制的基本特征齊次性，設(shè)x(t)為這個發(fā)電系統(tǒng)的輸入信號，y(l)為輸出信號 即輸入信號加大a倍，則輸出信號也加大a倍。 線性采樣控制方法根據(jù)時間離散變量，也就是按一定時間間隔的脈沖序列形式的變量進行采樣，時間離散的脈沖序列信號是由采樣開關(guān)每隔一定時間T閉合一次產(chǎn)生，采樣間隔時間T為周期，而ω＝2π為采樣頻率，采樣周期恒定的，稱為定期采樣，根據(jù)計算結(jié)果隨時調(diào)正采樣周期的，稱為變周期采樣。
采樣控制主要應(yīng)用于含有數(shù)字計算機控制式帶有數(shù)字計算機數(shù)據(jù)檢測與處理系統(tǒng)；主要用于帶有測控的“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(全自動式)為增強信息抗干擾能力。
技術(shù)要求采樣過程及采樣信號、采樣定理、采樣信號的復(fù)現(xiàn)—保持器、Z.變換、脈沖傳遞函數(shù)、線性采樣的穩(wěn)定性、線性采樣控制的暫態(tài)分析。
數(shù)字校正裝置D(Z)的設(shè)計及實現(xiàn)都必須符合線性采樣控制的技術(shù)規(guī)定要求。
非線性控制方法非線性環(huán)節(jié)和非線性系統(tǒng)，非線性環(huán)節(jié)是指輸入、輸出間具有非線性效應(yīng)的環(huán)節(jié)。非線性控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)中含有一個或一個以上非線性環(huán)節(jié)的系統(tǒng)。
非線性控制的特征疊加原理不適用于非線性控制；非線性控制的穩(wěn)定性和初始條件有關(guān)，非線性控制輸入正弦函數(shù)時，其輸出不再是正弦函數(shù)，但卻是與輸入同頻的同期信號。
技術(shù)要求非線性控制中采用的描述函數(shù)法(包括描述函數(shù)、典型非線性的描述涵數(shù)、非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析)相平面法(包括相軌跡特征點、奇點、極限環(huán)、非線性系統(tǒng)相平面分析，具有變增益控制系統(tǒng)的相平面分析、具有繼電器特征的非線性系統(tǒng))等必須與“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)相匹配。
數(shù)控機構(gòu)數(shù)控機構(gòu)是數(shù)控“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)的控制核心。它是由計算機、伺服裝置和其他執(zhí)行裝置構(gòu)成，其功能是由計算機讀入控制介質(zhì)上的指令和數(shù)據(jù)，進行運算和處理結(jié)果去控制機械伺服裝置和其他執(zhí)行裝置完成預(yù)定的動作。其程序輸入是通過數(shù)據(jù)處理程序接受輸入的各個邏輯程序，用標(biāo)準(zhǔn)代碼表示的各項指令和數(shù)據(jù)整理成便于解釋執(zhí)行的格式段存放。其插補功能分為軟件插補(或粗插補)是計算機軟件把系統(tǒng)主軸轉(zhuǎn)動軌跡分割成若干段。硬件插補(或精插補)是由硬件電路在每段的起點和終點(啟動轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)速)之間進行數(shù)據(jù)密化，使主軸軌跡在允許的誤差范圍內(nèi)。硬件插補有數(shù)字積分法組成的插補器，逐點比較法組成的插補器。軟件插補有擴展數(shù)字積分法(EDDA)。
可編程控制器(PC)PC是一種功能介于計算機和簡易順序控制器之間的自動控制裝置，也適用于這個發(fā)電系統(tǒng)。其工作原理是利用邏輯運算以實現(xiàn)各種開關(guān)量的控制。首先掃描輸入量(如繼電器觸點、轉(zhuǎn)速計、按鈕等)，然后把輸入量與程序規(guī)定的條件相比較，從而使輸出接通或斷開。其執(zhí)行過程就是順序程序的執(zhí)行過程，程序存貯在EPROM中，由編程器寫入，并進行程序的輸入、測試或修改以及寫入EPROM中。PC的指令分為基本指令和功能指令系統(tǒng)順序控制或執(zhí)行1位邏輯操作時要求基本指令，而功能指令(略)提供系統(tǒng)控制所必須的某種功能，如定時，譯碼、計算等。
數(shù)控機構(gòu)常用檢測和執(zhí)行元器件。
檢測元件傳感器(包括位移式、速度式、加速度式、力式、應(yīng)變式、電壓式、電容式、差動變壓器式、渦流式等)。
執(zhí)行元件電阻器、電容器、電感器、半導(dǎo)體管、電抗器、變流器(包括整流器)、蓄電器、開關(guān)、控制和保護裝置、信號器件以及配電器的各種元器件、電機等。
伺服裝置元件步進電機、直流伺服電機、步進電機電源、直流電機調(diào)速系統(tǒng)(包括晶閘管控置和晶體管脈寬控制)。
測量元件旋轉(zhuǎn)型測速發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)變壓器(分解器)，脈沖編碼器、主軸位置編碼器、手控脈沖發(fā)生器。
直線型感應(yīng)同步器、磁尺、光柵。
技術(shù)要求數(shù)控“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)的程序編制(包括程序編制的內(nèi)容和步驟、數(shù)控程序紙帶編碼、主軸轉(zhuǎn)速和運動方向、程序段格式、手工編程、自動編程)數(shù)控機構(gòu)(包括程序輸入、插補功能、接口、可編程控制器PC)伺服裝置(包括伺服元件、伺服系統(tǒng))應(yīng)用測量元件(包括旋轉(zhuǎn)型測量元件、直線型測量元件)結(jié)構(gòu)特點(包括結(jié)構(gòu)要求、傳動方式)發(fā)電機構(gòu)技術(shù)性能(包括發(fā)電機性能、位置、輸電方式)等，必須與所使用的自動控制方法相匹配。
無人直接參與情況下，利用數(shù)控控制使系統(tǒng)的物理量能自行按預(yù)定的規(guī)律運動并且發(fā)電的數(shù)控系統(tǒng)，稱為全自動重力動力發(fā)電系統(tǒng)(簡稱“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(全自動)。
數(shù)控“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)結(jié)構(gòu)特點系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須保持足夠的靜態(tài)剛度，在寬廣的負載范圍內(nèi)有較好的剛度質(zhì)量比，設(shè)計制造時要求把磨擦、傳動間隙減小到最低限度。
以上數(shù)控方法也適用于以外電力為動力的重力動力發(fā)電系統(tǒng)(“FGS”發(fā)電系統(tǒng))。
例原型機(說明書附圖1)發(fā)電機額定功率為12KW，額定電壓230/400伏，額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分，頻率50赫，自重160Kg，三相交流電；重力G700Kg，γG＝1.2m，n＝4，軸系機構(gòu)正、負力矩平衡，m總＝4000Kg，γm＝1.5m系統(tǒng)額定轉(zhuǎn)速30轉(zhuǎn)/分，主軸靜摩擦系數(shù)0.027，動摩擦系數(shù)為0.02，啟動轉(zhuǎn)速為10/分，電動機(啟)功率2.8KW，額定轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)/分。
電動機(主)額定功率6KW，額定轉(zhuǎn)速1460轉(zhuǎn)/分，額定電壓380伏，系統(tǒng)發(fā)電總功率∑P＝12KW×4＝48KW，48KW＞6KW，滿足實用性。
設(shè)說明書附圖7配電板與說明書附圖1“原型機”相匹配。
工作原理
說明書附圖7，按下啟動按鈕(2)，電動機(啟)(附圖1(13))起動，通過調(diào)速器(附圖7(1))調(diào)速，使系統(tǒng)進入運動(附圖1)，重力G(1)通過增速貯能器(2)帶動發(fā)電機(4)發(fā)電，配電板上電壓表(4)、電流表(5)(附圖7)對蓄電器、電動機(啟)電壓、電流顯示監(jiān)控；系統(tǒng)發(fā)電∑W發(fā)＞W(wǎng)電動機(主)，按下按鈕(14)(附圖7)起動電動機(主)(15)(附圖1)，通過調(diào)速器(18)(附圖7)調(diào)速，使系統(tǒng)進入增速運動額定運動；按下停止按鈕(3)(附圖7)停止電動機(啟)(13)(附圖1)，降低升降螺栓(14)(附圖1)，電動機(啟)松開帶輪(12)(附圖1)脫離運動；系統(tǒng)發(fā)電W輸＝∑W發(fā)－W電動機(主)＋W蓄，合閘(22)(附圖7)向外電網(wǎng)輸電。按下按鈕(20)(附圖7)，通過充電機向蓄電器(19)(附圖1)充電。
說明書附圖7，可調(diào)式電阻器(7)調(diào)節(jié)電樞與電動機(主)電流量，使二者匹配；電壓表(6)、電流表(8)顯示電樞總電壓、總電流；電壓表(9)、電流表(10)、頻率表(16)、電功率表(17)主要監(jiān)控電動機(主)電壓、電流、頻率、功率的匹配情況；電壓換相開關(guān)(12)、電流換相開關(guān)(13)主要檢查電動機(主)各線路電壓、電流情況；電力穩(wěn)壓器(11)可以調(diào)節(jié)電動機(主)電壓；電流表(19)是對充電器向蓄電器充電監(jiān)控；可調(diào)式電阻器(23)調(diào)節(jié)向外輸電；電流表(24)、電壓表(25)、電能表(26)是對外輸出電壓、電流、電能的監(jiān)控；接線柱(27)與外電路相接，進行電流輸出；停止按鈕(15)、電動機(主)的停機鍵；開啟按鈕(28)、停止按鈕(29)、制動器的控制鍵。轉(zhuǎn)速表(30)監(jiān)控主軸轉(zhuǎn)速。
“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)必須遵守(sina×mG×γG2)n＞KM.m總.γM2原則。
說明書附圖簡要說明說明書附圖1自動式重力動力發(fā)電系統(tǒng)，以蓄電池、電動機(啟)、變速器組成啟動機構(gòu)1重力G 2增速貯能器3聯(lián)軸器 4發(fā)電機5加固塊6電流輸送圓盤 7電路 8軸及軸承9制動器10主軸 11變速器 12傳動帶13電動機(啟) 14升降螺紋 15電動機(主)16電路盒 17配電器 18輸出電路19蓄電池20支架說明書附圖2自動式重力動力發(fā)電系統(tǒng)機構(gòu)簡示圖1電動機(啟) 2電動機(主) 3變速器 4主軸5重力G增速貯能器6發(fā)電機說明書附圖3自動式重力動力發(fā)電系統(tǒng)，重力G雙支撐架、系統(tǒng)雙機架簡圖1重力G及支撐架 2增速貯能器3傳動帶4發(fā)電機5制動器6系統(tǒng)機架說明書附圖4上圖重力G增速貯能器與發(fā)電機之間采用斜軸傳動簡示圖1重力G 2增速器貯能器3增速貯能器傳動斜軸4聯(lián)軸器5發(fā)電機轉(zhuǎn)軸 6發(fā)電機下圖貯能重力飛輪設(shè)計在增速器箱體外簡圖1重力G2增速器3貯能重力飛輪4傳動裝置5發(fā)電機說明書附圖5自動式重力動力發(fā)電系統(tǒng)，以蓄電器、電動機(啟)變速器(啟)組成啟動機構(gòu)，“一G二機”原型機簡圖。
1重力G 2增速器3聯(lián)軸器 4發(fā)電機5加固塊 6電流輸送圓盤 7電路 8軸承 9制動器 10主軸 11變速器12聯(lián)軸器 13電動機(啟) 14變速器(啟) 15電動機(主)16電路盒 17配電器 18輸出電路 19蓄電池20支架說明書附圖6自動式重力動力發(fā)電系統(tǒng)，外電力啟動，“一G二機”原型機簡圖1重力G 22′增速器 33′傳動裝置 44′發(fā)電機 5外輸入電路說明書附圖7自動式重力動力發(fā)電系統(tǒng)配電板簡圖1電動機(啟)調(diào)速器2電動機(啟)啟動按扭3電動機(啟)停止按扭 4電動機(啟)電壓表 5電動機(啟)電流表 6電樞總電壓表 7電動機(主)可調(diào)式電阻器 8電樞總電流表 9電動機(主)電壓表10電動機(主)電流表 11電動機(主)電力穩(wěn)壓器12電動機(主)電壓換相開關(guān) 13電動機(主)電流換相開關(guān)14電動機(主)啟動按扭 15電動機(主)停止按扭16電動機(主)頻率表 17電動機(主)電功率表18電動機(主)調(diào)速器 19蓄電器電流表 20蓄電器充電啟動按扭 21蓄電器充電停止按扭22輸電閘23輸電可調(diào)式電阻器 24輸電電流表25輸電電壓表26輸電電能表 27輸電接線柱28制動器啟動按扭29制動器停止按扭 30主軸轉(zhuǎn)速表
權(quán)利要求
1.使用自身發(fā)電電力作為系統(tǒng)額定運動動力，從而使重力G兩重性運動，通過增速貯能器(增速器，無級變速器)，帶動發(fā)電機工作的重力動力發(fā)電系統(tǒng)，稱為《自動式重力動力發(fā)電系統(tǒng)》，〔簡稱“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)〕。
2.啟動方法“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)起動系統(tǒng)進行初始運動的方法包括用蓄電器電力作為系統(tǒng)運動起動力。其機構(gòu)包括蓄電器、電動機(啟)、變速器組成啟動機構(gòu)；蓄電器、電動機(啟)、變速器(啟)組成啟動機構(gòu)；蓄電器，直流電動機(或交、直流電動機)、變速器組成啟動—動力(主)同機構(gòu)。蓄電器包括采用于電池、電池組，蓄電池、蓄電池組，串聯(lián)或并聯(lián)增加功率的方法。用外電力作為系統(tǒng)運動起動力。外電力包括直流或交流電，與電動機構(gòu)成啟動—動力(主)同機構(gòu)(電動機包括直流型或交流型)。用外力作為系統(tǒng)運動起動力。外力包括重力、人力、風(fēng)力、水力和其他機械力(如內(nèi)燃機、水輪機、蒸汽機、核動力機等)。機組式起動。即以帶有啟動機構(gòu)的“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)的電力作為其他不帶啟動機構(gòu)的“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)的起動力。其權(quán)利還包括用“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)電力作為重力動力發(fā)電系統(tǒng)(“FGS”發(fā)電系統(tǒng))的運動動力。
3.傳動方法“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)各機構(gòu)間傳動采用的方法包括帶傳動，包括采用摩擦型和齒合型的平帶、V帶(窄V帶、聯(lián)組V帶)，同步帶、多楔帶。鏈傳動，包括采用滾子鏈、齒形鏈(外側(cè)嚙合，內(nèi)側(cè)嚙合)。齒輪傳動，包括采用光軸、階梯軸、實心軸、空心軸以及增速貯能器與發(fā)電機之間采用的斜軸傳動。以上方法，主要應(yīng)用于電動機(啟)與變速器(啟)之間，電動機(啟)與變速器之間，電動機(主)與變速器之間，變速器(啟)與主軸之間，變速器與主軸之間，重力G增速貯能器與發(fā)電機之間傳遞動力和運動。并且包括采用“發(fā)電機下置，減小轉(zhuǎn)動慣量，節(jié)約能耗”的發(fā)明方法。其權(quán)利還包括在以上機構(gòu)中，使用以上傳動方法和采用“發(fā)電機下置”方法的重力動力發(fā)電系統(tǒng)(“FGS”發(fā)電系統(tǒng))。
4.機架方法“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)有單機架或雙機架方法；包括采用鑄造機架(鑄鐵、鑄造碳鋼、鑄造鋁合金)、焊接機架(鋼板、型鋼或鑄鋼件)以及混泥土機架。其權(quán)利還包括采用以上機架方法的重力動力發(fā)電系統(tǒng)(“FGS”發(fā)電系統(tǒng))。
5.主軸、軸承、軸系機構(gòu)固定、制動器方法“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)的主軸其軸體包括實心和空心兩種，形狀為圓柱體、長方體、菱形體。軸體為鑄件時，包括采用球墨鑄鐵、稀土—鎂球墨鑄鐵并且包括采用35、45、50優(yōu)質(zhì)碳素鋼以及合金鋼作為其材料。主軸運動包括正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)?！癋GS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)主軸軸承包括采用滾動軸承、滑動軸承。滾動軸承包括球軸承和滾子軸承?；瑒虞S承包括液體動壓徑向軸承，不完全油膜徑向軸承、液體動壓多楔徑向軸承、液體動壓止推軸承，液體靜壓軸承。“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)軸系機構(gòu)固定重力G包括采用單支撐架或雙支撐架固定的方法重力G增速貯能器與發(fā)電機聯(lián)軸時，包括采用雙支撐架或橫支架加固固定的方法。支撐架、橫支架包括采用整體與主軸鑄造或者型鋼結(jié)構(gòu)、管型結(jié)構(gòu)的方法?！癋GS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)主軸制動器包括采用電力制動和機械制動；實用類型包括外抱塊式制動器。內(nèi)脹蹄式制動器、帶式制動器、盤式制動器、磁粉式制動器、磁渦流制動器等。其權(quán)利包括使用以上方法的重力動力發(fā)電系統(tǒng)(“FGS”發(fā)電系統(tǒng))。
6.變速器、增速器以及系統(tǒng)調(diào)速方法“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)中作為電動機(啟)、電動機(主)與系統(tǒng)主軸之間閉式傳動裝置包括減速器、變速器、無級變速器；作為重力G與發(fā)電機之間閉式傳動裝置包括增速貯能器、增速器(減速器反用)，無級變速器。減速器和無級變速器反用增速時，采用貯能重力飛輪設(shè)計在箱體外的方法，甚至取消貯能重力飛輪的方法。標(biāo)準(zhǔn)減速器(增速器)包括采用ZDY、ZLY、ZSY漸開線圓柱齒輪減速器、NGW型、NGW—L型行星齒輪減速器；擺線針輪減速器，圓弧圓柱蝸桿減速器，圓柱蝸桿減速器。無級變速器包括采用KOPP—B型、KOPP—K型、FU型無級變速器，錐盤環(huán)盤無級變速器，鋼環(huán)分離錐無級變速器，內(nèi)錐輪輸出式行星無級變速器。轉(zhuǎn)臂輸出式行星無級變速器。包括采用變速器做變速器(啟)或變速器(主)時，變速器設(shè)計一個空檔的方法?！癋GS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)的系統(tǒng)調(diào)速方法，包括采用單速電動機(主)與變速器結(jié)合，變速器采用基型變速進行調(diào)速的方法包括采用可調(diào)速電動機(主)與減速器(或者無級變速器)串聯(lián)結(jié)合，利用電動機(主)轉(zhuǎn)速可調(diào)性進行調(diào)速的方法；包括采用單速電動機(主)與無級變速器結(jié)合，利用系統(tǒng)摩擦力減小，轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速增加，進行調(diào)速的方法。并且包括采用機械無級變速與其他變速傳動裝置(如變速齒輪傳動裝置、變速帶傳動裝置、變速鏈傳動裝置)串聯(lián)使用的調(diào)速方法?！癋GS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)可調(diào)速電動機(主)的調(diào)速方法，包括采用變極調(diào)速，變頻調(diào)速，改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。其權(quán)力包括采用以上方法的重力動力發(fā)電系統(tǒng)(“FGS”發(fā)電系統(tǒng))。
7.“一G二機”方法“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)采用一個重力G，通過兩個相同型號的增速貯能器(增速器、無級變速器)，帶動兩個相同型號功率(或者型號不同，但功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以及質(zhì)量相同)的發(fā)電機工作的方法。其權(quán)利包括采用此種方法的重力動力發(fā)電系統(tǒng)(“FGS”發(fā)電系統(tǒng))。
8.自動方法“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)的自動方法是指“使用自身發(fā)電作為保持系統(tǒng)額定運動電力”，包括必須具備以下條件。系統(tǒng)啟動運動時，系統(tǒng)的發(fā)電功率大于電動機(主)增速功率?！芇系發(fā)電(啟)＞P電動機(主)(增)系統(tǒng)額定運動時，系統(tǒng)發(fā)電額定功率大于電動機(主)額定功率。∑P系發(fā)電(額)＞P電動機(主)(額)系統(tǒng)發(fā)電額定功率能夠即保證電動機(主)額定電功率，又能通過充電機，補充蓄電器能耗。∑P系發(fā)電(額)＞P電動機(主)(額)+P蓄(此條件適用于蓄電器為啟動電力的系統(tǒng))系統(tǒng)發(fā)電額定功率，除滿足系統(tǒng)自身運動耗能，還必須有充足電力向外輸出。P輸(額)＝∑P系發(fā)電(額)－P電動機(主)(額)＋P蓄“向外輸出”，即向外電網(wǎng)或外工作機供電?！癋GS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)，電動機(主)包括采用直流型，交流型或者交、直流兩用型。直流型包括串勵電動機、他勵(并勵)電動機、復(fù)勵電動機。交流型包括籠型轉(zhuǎn)子電動機、繞線轉(zhuǎn)子電動機、單相串勵電動機、推斥式電動機、永磁同步電動機、勵磁同步電動機。包括系統(tǒng)發(fā)電為交流電，電動機(主)為直流電動機，采用整流器把交流電轉(zhuǎn)換成直流電供給電動機(主)的方法。主要電器元件包括熔斷器、電阻器(可調(diào)式或自動式)、電力穩(wěn)壓器(可調(diào)式或自動式)、電流表、電壓表、電頻表、電能表、控制按鈕式自動開關(guān)、調(diào)速器、控制繼電器(電磁式、時間式、速度式、極化式、熱繼電器)、接觸器(中頻、真空)、起動器(電磁、電磁綜合、星三角、自耦減壓)整流器、電閘等?！癋GS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)電器控制包括采用有觸點控制與無觸點控制，順序控制器、電動機(主)的自動調(diào)速閉環(huán)控制方法。晶閘管直流調(diào)速包括采用不可逆流直流調(diào)速、帶勵磁控制調(diào)速、可逆直流調(diào)速；晶閘管交流調(diào)速包括采用串極調(diào)速、變頻調(diào)速。數(shù)控“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)。包括由專用或通用計算機控制的“FGS”發(fā)電系統(tǒng)(自動式)。包括無人直接參與、利用專用或通用計算機數(shù)控控制使系統(tǒng)的物理量能自行按預(yù)定的規(guī)律運動并且發(fā)電的“全自動重力動力發(fā)電系統(tǒng)”〔簡稱“FGS”發(fā)電系統(tǒng)、(全自動式)〕。其自動控制的技術(shù)方法包括對系統(tǒng)啟動機構(gòu)的功能，對系統(tǒng)動力機構(gòu)(包轉(zhuǎn)速、充電)等功能，外輸電力等功能的順序控制方法(包括時間順序控制、邏輯順序控制、條件順序控制)及反饋控制方法；線性控制方法(包括線性采樣控制方法)及非線性控制方法。包括在這個發(fā)電系統(tǒng)中采用由計算機、伺服裝置和執(zhí)行裝置構(gòu)成的數(shù)控裝置，其插補功能包括采用軟件插補〔(或粗插補)、擴展數(shù)字積分法(FDDA)〕和硬件插補(或精插補、數(shù)字積分法組成的插補器、逐點比較法組成的插補器)；以及采用可編程控制器(PC)作為系統(tǒng)的控制裝置。在這個發(fā)電系統(tǒng)控制裝置中采用的檢測和執(zhí)行元件包括檢測元件傳感器(包括位移式、速度式、加速度式、力式、應(yīng)變式、電壓式、電容式、差動變壓器式、渦流式等)。執(zhí)行元件電阻器、電容器、電感器、半導(dǎo)體管、電抗器、變流器(包括整流器)、蓄電器、開關(guān)、控制和保護裝置、信號器件以及配電器的各種元器件、電機等。伺服裝置元件步進電機、直流伺服電機、步進電機電源、直流電機調(diào)速系統(tǒng)(包括晶閘管控制和晶閘管脈寬控制)。測量元件。旋轉(zhuǎn)型測速發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)變壓器(分解器)、脈沖編碼器、主軸位置編碼器、手控脈沖發(fā)生器。直線型感應(yīng)同步器、磁尺、光柵。其權(quán)利包括將以上方法應(yīng)用于以外電力為動力的重力動力發(fā)電系統(tǒng)(“FGS”發(fā)電系統(tǒng))。
全文摘要
在重力動力發(fā)電系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了啟動機構(gòu)作為起動動力，用自身發(fā)電保持額定運動，重力G兩重性運動，通過增速貯能器，帶動發(fā)電機做功，這就是自動式重力動力發(fā)電系統(tǒng)的基本方法；技術(shù)上，增加了帶、鏈、齒輪、軸等傳動方法，增加了制動器，增加了減速器，無級變速器的選用，增加了“一G二機”實用新方法，增加了數(shù)控(自動控制)方法；自動式重力動力發(fā)電系統(tǒng)是一種不用外力，就能夠把地球引力，通過特殊方法轉(zhuǎn)化為電力的動力機械。
文檔編號F03G3/00GK1146532SQ9610751
公開日1997年4月2日 申請日期1996年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月10日
發(fā)明者賈元丁 申請人:賈元丁