[实用新型]一种杆塔宽频谐振取能装置

说明书

本实用新型公开了一种杆塔宽频谐振取能装置，所述装置包括安装在杆塔上的全封闭外壳，设置在全封闭外壳中的振动收集装置和电机发电装置，振动收集装置和电机发电装置随杆塔同步振动，电机发电装置与振动收集装置相连，利用振动收集装置收集的能量进行发电。所述装置简易、便携、适用广，能够通过调节质量块的质量、形状以及变截距弹簧组的线径、直径、截距函数，来使得该装置能够实现宽频谐振取能，应用于频谱连续的宽频振动复杂环境中，为杆塔状态监测设备稳定地供电。

技术领域

本实用新型涉及输电杆塔在线监测领域和振动取能领域，具体涉及一种应用于输电杆塔状态监测设备的谐振取能装置。

背景技术

随着社会经济的发展，电力行业逐渐成为大多数经济的活动支柱，电力系统在运行中的稳定性也显得日益重要。输电杆塔位于复杂的野外环境中，其面临的复杂因素如振动、地势环境、气候因素等都会给输电线路的稳定运行带来威胁，因此保证输电杆塔在线监测装置的稳定运行显得十分重要。同时随着人工智能的发展以及大数据时代的到来，电网功能日趋复杂，解决输电杆塔在线监测装置稳定运行的问题更加迫切。但是现阶段高压杆塔监测装置供电方面的问题一直得不到有效的解决。目前杆塔监测装置多采用化学电池、光伏电池等。其存在两个严重问题：一是由于杆塔高度问题使更换化学电池的过程复杂且危险，二是上述电池对环境温度适应性差，低温会引起蓄电池效率低下甚至会完全损坏；而阴雨天光伏电池也无法工作。因而研发一种新型的电源，尤其是能自行产生电能的装置，显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种杆塔宽频谐振取能装置，所述装置利用变截距弹簧组对于外界振动频率的自适应性，把相当宽范围的杆塔扭转振动能量收集起来发电，并提供给一般功耗的杆塔状态检测装置使用，能够自动调整谐振中心频率，实现杆塔振动能量的提取利用。

具体原理为：输电杆塔作为一种高耸的空间结构，在导线负载、风负载等各类激励源的动力荷载激励下，无时无刻不存在着强度不同的振动，这使杆塔本身成为一个巨大的能量源，本装置基于高压杆塔的实际情况，选择了谐振取能的方式，利用宽频耦合摆对杆塔振动能量进行提取，以解决监测装置的供电问题，在杆塔的多个振动维度中，我们创造性地选取了能量最大的扭振维度进行能量提取，同时针对目前社会上谐振取能应用效率低、普适性差的缺点，通过特殊设计扩大了谐振频率的范围，使能量提取效率大大提高。总体而言，本实用新型利用杆塔自身振动能量发明了一种稳定有效解决杆塔监测装置供电问题的基于耦合摆的宽频自动调谐杆塔取能装置，起到了很好的节能减排效果。

本实用新型的目的可以通过如下技术方案实现：

一种杆塔宽频谐振取能装置，包括安装在杆塔上的全封闭外壳，设置在全封闭外壳中的振动收集装置和电机发电装置，振动收集装置和电机发电装置随杆塔同步振动，电机发电装置与振动收集装置相连，利用振动收集装置收集的能量进行发电。

所述振动收集装置包括一个质量块、与质量块一端通过连接机构Ⅲ连接的普通弹簧以及与质量块另一端通过连接机构Ⅰ连接的变截距弹簧，其中普通弹簧的另一端通过连接机构Ⅳ与全封闭外壳相连，变截距弹簧的另一端通过连接机构Ⅱ与全封闭外壳相连，所述连接机构使得质量块能够在一定范围内往复振动。

所述变截距弹簧弹簧较密的一端与全封闭外壳通过连接机构Ⅱ相连，弹簧较疏的一端与质量块通过连接机构Ⅰ相连。

进一步地，当杆塔宽频谐振取能装置静止时，普通弹簧和变截距弹簧均处于拉伸状态，使得装置静止时质量块在振动收集装置的中间。

所述质量块为圆柱形。