手提式电动工具的节能助力解决方法

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 手提式电动工具的节能助力解决方 法 （河北化工医药职业技术学院.机 械系 河北石家庄 050026） 中国论文网 /8/view-12937870.htm 摘 要：根据手提式电动工具有 启动频繁的特点，直流电机在正向发电 制动模式下发电，利用能量回馈装置， 通过升压模块，向电容充电，实现能量 回收。制动电阻阻值不同，输出电量也 不相同。每次通电时间越短，输出电流 越小，节能效果越明显。 关键词：手提式电动工具；能量 回收；超级电容；节能 手提式电动工具指用手握持或悬 挂进行操作的电动工具。比如施工中常 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 用的电钻，电镐、电动抛光机等。 现有手提式电动工具有启动频繁 的特点，工作后关断电源时，在惯性作 用下，电机旋转一段时间方能停止，造 成了这部分能源的浪费。考虑到手提式 电动工具启停频繁的工作模式，这部分 能源是相当可观的。回收制动时的能量， 使之回馈到电源中，可以提高电源的续 航能力，从而达到节能的目的。制动能 量回收是指回收电动工具掉电时的惯性 动能，通过能量转化将其转化为电能。 这部分能量有两种处理方法：一种是串 联电阻，以热量形式散发掉；另一种是 用能量回馈装置，将其产生的电能经过 回馈装置处理返还给电源或电网，这样 就避免了能耗。对于手提式电动工具这 种频繁启停的工作模式，采用制动能量 回收技术节能效果将会非常可观。利用 超级电容瞬时充、放电电流大的特点， 制定了超级电容与蓄电池并联，启动时 超级电容提供助力，断电时超级电容回 收电量的二元电源系统。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 能量回收方法是：当电机断电时， 利用直流电机四象限运行时第二象限正 向发电制动模式进行发电。电动工具断 电后，在惯性作用下电机转子继续正向 旋转。这时将电机正负极与充电电路正 负极相连，可以进入发电制动模式，促 进电机停转。同时电机转速逐渐降低， 输出的电压也逐渐降低，为了保证向超 级电容充电的电压稳定，可以通过 DC/DC 升压模块将电压升到 12V，然后 再向电容充电，电容充不M 部分可由 蓄电池续充。 使用该方法回收电量时，制动电 阻阻值不同，输出电量也不相同。采用 不同的电阻值，计算输出电量，得到最 优值，这也是可回收的总电量。 设回收能量与消耗能量之比为节 能比例，节能比例的变化与电动工具每 次持续通电时间、输出电流大小有关， 假设其回收效率为 100%，得到其节能 比例变化与通电时间、输出电流大小的 关系如图所示： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 由图示计算结果可知，每次通电 时间越短，输出电流越小，节能效果越 明显。例如额定输出情况下，通电时间 为 1s 时，节能比例为 36%，2s 通电时 间情况下，0.5A 电流输出时，节能比例 高达 50%。便携式电动工具的单次持续 通电时间一般在 15s 之间，输出电流 变化也较大，以常规 2-3s 的单次通电时 间计，综合考虑，回收能量 20%以上是 可以达到的。 由于蓄电池的充电电路较为复杂， 对充电电压、电流要求较高。用 12V 直 流稳压电源对超级电容组充电，随着时 间的延长，电容电压逐渐升高，电压变 化波形呈指数变化。对电容充满电的时 间约为 8 秒钟，与蓄电池充电速度相比， 超级电容的充电速度非常快，这个充电 时间相比于能量回收时电机几秒钟的制 动时间是吻合的。同时超级电容充电电 路简单，充电电流大，制动能量回收充 分，因此在能量回收场合应用广泛。能 量回收电路可采用超级电容回收能量。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 而且电动工具启动时需要较大电 流，将使用超级电容组和蓄电池组成二 元电源为电机供电，可以提供大扭矩输 出，避免铅酸电池的过放电，提高铅酸 电池寿命，同时也能为电动工具提供强 劲动力；而且还可以回收电机制动时的 能量，使之回馈到电源中，提高电源的 续航能力，从而达到节能的目的，具有 较强的经