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【摘要】由于能源和电力资源的匮乏，自动扶梯在空载状态下的运转成为一种巨大的浪费，应让自动扶梯自动检测到空载状态一段时间后，指令扶梯由全速运行减速至低速运行或停止运行。
【关键词】变频器；自动扶梯；应用
【中图分类号】TN773【文献标识码】A【文章编号】1005-1074(2009)05-0234-01
1自动扶梯的变频节能运行原理
在人员进出相对不频繁的场所，自动扶梯检测到空载状态一段时间后，将由全速运转逐渐减速直到停止运转，这样便可实现节省电能达30％～50％左右。当有乘客踏上自动扶梯盖板时，扶梯可通过设置在床盖板入口处的光电感应装置自动感知乘客的到来，开始全速运转。而不影响乘客的使用。现在生产的自动扶梯很大部分没有调速功能,而且扶梯由三相异步电动机经变速箱带动机械部件运转。根据电机学理论,交流电动机的转速公式为:n=60×f/p(1-s)。改变定子电源频率f可达到调速目的,在恒转矩要求下，f最大不能超过电动机额定频率,调速时为了保持最大转距不变,根据转距公式:M=CmφIcosφ。式中:Cm为电机常数;I为转子电流; φ为电机气隙磁通;cosφ为转子功率因数,必须保持恒定。又根据电压公式：U=4.44fWkφ。式中:U为定子电压;f为定子电压频率;W为定子绕组匝数;k为电机常数,必须保持U/f为常数,又根据电机拖动原理,转速之比等于频率之比,等于电压之比,等于功率之比。即N0/N1=f0/f1=U0/U1=P0/P1。即变频器必须兼备变压、变频两种功能,这就是变频电机的基本控制原理。为转子功率因数,必须保持φ恒定。例如自动扶梯电机为对4极电机,根据公式：n=60×f/p(1-s)。当转差率变化不大时,n基本上正比于f。扶梯恒速时f=50Hz,电机转速：n=60×50/2=1500,即每分钟1500转。扶梯慢行时电机转速：f=15Hz, n=60×15/2=450,即每分钟450转。当电机的额定电压为380V,频率为50Hz时,经过变频器改变频率后,频率为原频率的33.3%，即15Hz时,送到电机的电压则变成: U=380V×15Hz/50Hz=127V。根据公式得出：U0/U1=P0/P1；P1=0.333P0。因而电机所耗费的电功率也为原功率的33.3%。
2全自动扶梯节能改造案例
2.1改造的总体原则在不对正常使用扶梯产生任何负面影响的前提下，可以引入无速度传感器矢量控制的变频器。即变频器根据传感器产生的信号，在有人乘坐时，扶梯按原有设计速度运行；当无人乘坐时，扶梯减速运行或停止运行。
2.2变频器的作用用来调整扶梯转速，启动和运行平稳。在无人时，经过延时，系统自动转入爬行运行或停止运行，以达到节能的目的。将扶梯入口处安装光电开光，有乘客时光电开光发出信号，扶梯经变频器调速至额定速度，当全部乘客离开扶梯后，扶梯又自动进入低速或停止运行状态待客。节省电能、减少机械磨损、延长使用寿命。另变频器的软启动功能可消除电机启动时的电流冲击；变频器为容性负载，可有效改善电机的功率因数，减少无功损耗；变频器具有过流、过压、过载、过热等多种电子保护装置，并具有丰富的故障报警输出功能，可有效保证整个系统的正常运作；无客流量时电梯运行速度很低，机械磨损大为降低。
2.3变频器的选型系统要求启动运行平稳，无抖动，要求变频器启动转矩大，过载能力强，选择带有定时功能的变频器为好。如四方E380E、科母龙KV2000型变频器等都具有计时功能。并能提供足够的输出转矩，且过载能力强，转矩调节精度高，在开环条件下速度误差能达到<0.5％,转矩响应时间只有10ms，完全能够满足扶梯系统的要求。
2.4无人乘坐时扶梯的减速运行假定，传感器监测到有人走向扶梯，一般传感器的监测距离为6m，地面距离大约为4.2m，人走过这段距离约需要 t0=5s左右，这段时间内，变频器从10Hz运转加速到50Hz，为安全考虑，必须在人踏上扶梯之前应完成加速，加速时间为3.0s。人踏上到走下扶梯的时间为t1。如果在（t0+t1）时段内无人到来，经过 t2=5s延时后，变频器降速到 10Hz运行。E380E系列变频器就是一款扶梯专用型的高性能变频器，非常适合类似于扶梯类的恒转矩位能负载，另外,无需用 PLC而利用变频器内置的计时单元，设置计时单元的计时时间为（t0+t1+t2），有人走进入口时，传感器信号送到计时器，计时器开始计时，在（t0+t1+t2）秒内，无人走进入口时，经过（t0+t1+t2）秒扶梯自动转换到低速运行；如在（t0+t1+t2）秒内有人走进入口，传感器输入的信号对计时器复位并重新开始计时，扶梯就一直以正常速度运行，见图1。
3应用实例
某酒店共有4台自动扶梯（功率5.5kw 7.5kw各两台），经实测月节能（240+410）×2=1，300kw•h，年节电为1300×12=15，600 kw•h，全年节电电费为7，800元。自动扶梯的变频节能运行特点。①无人乘梯时：保证扶梯自动平稳过渡到节能运行，以1/5额定速度运行；②有人乘梯时：保证扶梯自动以节能速度平稳过渡到额定速度运行，实际测量时得到了验证；③扶梯空载时以节能速度模式运行，功率仅为空载时额定速度运行功率的1/3；④检修运行时：扶梯系统以1/2额定速度运行，便于检修和观察扶梯机构的运行情况，避免了原系统额定速度点动停止不及时的不足；⑤由于无人乘梯时节能运行时速度很低，机械部分的磨损大大降低，相对延长了扶梯的使用寿命；⑥变频技术的采用大大降低了扶梯启动时对电网的冲击，采用变频器可有效改善设备的功率因素，降低无功损耗；⑦改造中充分考虑了变频系统与原系统的并存，便于系统故障时相互切换，不影响用户的使用；
【关键词】变频器；自动扶梯；应用
【中图分类号】TN773【文献标识码】A【文章编号】1005-1074(2009)05-0234-01
1自动扶梯的变频节能运行原理
在人员进出相对不频繁的场所，自动扶梯检测到空载状态一段时间后，将由全速运转逐渐减速直到停止运转，这样便可实现节省电能达30％～50％左右。当有乘客踏上自动扶梯盖板时，扶梯可通过设置在床盖板入口处的光电感应装置自动感知乘客的到来，开始全速运转。而不影响乘客的使用。现在生产的自动扶梯很大部分没有调速功能,而且扶梯由三相异步电动机经变速箱带动机械部件运转。根据电机学理论,交流电动机的转速公式为:n=60×f/p(1-s)。改变定子电源频率f可达到调速目的,在恒转矩要求下，f最大不能超过电动机额定频率,调速时为了保持最大转距不变,根据转距公式:M=CmφIcosφ。式中:Cm为电机常数;I为转子电流; φ为电机气隙磁通;cosφ为转子功率因数,必须保持恒定。又根据电压公式：U=4.44fWkφ。式中:U为定子电压;f为定子电压频率;W为定子绕组匝数;k为电机常数,必须保持U/f为常数,又根据电机拖动原理,转速之比等于频率之比,等于电压之比,等于功率之比。即N0/N1=f0/f1=U0/U1=P0/P1。即变频器必须兼备变压、变频两种功能,这就是变频电机的基本控制原理。为转子功率因数,必须保持φ恒定。例如自动扶梯电机为对4极电机,根据公式：n=60×f/p(1-s)。当转差率变化不大时,n基本上正比于f。扶梯恒速时f=50Hz,电机转速：n=60×50/2=1500,即每分钟1500转。扶梯慢行时电机转速：f=15Hz, n=60×15/2=450,即每分钟450转。当电机的额定电压为380V,频率为50Hz时,经过变频器改变频率后,频率为原频率的33.3%，即15Hz时,送到电机的电压则变成: U=380V×15Hz/50Hz=127V。根据公式得出：U0/U1=P0/P1；P1=0.333P0。因而电机所耗费的电功率也为原功率的33.3%。
2全自动扶梯节能改造案例
2.1改造的总体原则在不对正常使用扶梯产生任何负面影响的前提下，可以引入无速度传感器矢量控制的变频器。即变频器根据传感器产生的信号，在有人乘坐时，扶梯按原有设计速度运行；当无人乘坐时，扶梯减速运行或停止运行。
2.2变频器的作用用来调整扶梯转速，启动和运行平稳。在无人时，经过延时，系统自动转入爬行运行或停止运行，以达到节能的目的。将扶梯入口处安装光电开光，有乘客时光电开光发出信号，扶梯经变频器调速至额定速度，当全部乘客离开扶梯后，扶梯又自动进入低速或停止运行状态待客。节省电能、减少机械磨损、延长使用寿命。另变频器的软启动功能可消除电机启动时的电流冲击；变频器为容性负载，可有效改善电机的功率因数，减少无功损耗；变频器具有过流、过压、过载、过热等多种电子保护装置，并具有丰富的故障报警输出功能，可有效保证整个系统的正常运作；无客流量时电梯运行速度很低，机械磨损大为降低。
2.3变频器的选型系统要求启动运行平稳，无抖动，要求变频器启动转矩大，过载能力强，选择带有定时功能的变频器为好。如四方E380E、科母龙KV2000型变频器等都具有计时功能。并能提供足够的输出转矩，且过载能力强，转矩调节精度高，在开环条件下速度误差能达到<0.5％,转矩响应时间只有10ms，完全能够满足扶梯系统的要求。
2.4无人乘坐时扶梯的减速运行假定，传感器监测到有人走向扶梯，一般传感器的监测距离为6m，地面距离大约为4.2m，人走过这段距离约需要 t0=5s左右，这段时间内，变频器从10Hz运转加速到50Hz，为安全考虑，必须在人踏上扶梯之前应完成加速，加速时间为3.0s。人踏上到走下扶梯的时间为t1。如果在（t0+t1）时段内无人到来，经过 t2=5s延时后，变频器降速到 10Hz运行。E380E系列变频器就是一款扶梯专用型的高性能变频器，非常适合类似于扶梯类的恒转矩位能负载，另外,无需用 PLC而利用变频器内置的计时单元，设置计时单元的计时时间为（t0+t1+t2），有人走进入口时，传感器信号送到计时器，计时器开始计时，在（t0+t1+t2）秒内，无人走进入口时，经过（t0+t1+t2）秒扶梯自动转换到低速运行；如在（t0+t1+t2）秒内有人走进入口，传感器输入的信号对计时器复位并重新开始计时，扶梯就一直以正常速度运行，见图1。
3应用实例
某酒店共有4台自动扶梯（功率5.5kw 7.5kw各两台），经实测月节能（240+410）×2=1，300kw•h，年节电为1300×12=15，600 kw•h，全年节电电费为7，800元。自动扶梯的变频节能运行特点。①无人乘梯时：保证扶梯自动平稳过渡到节能运行，以1/5额定速度运行；②有人乘梯时：保证扶梯自动以节能速度平稳过渡到额定速度运行，实际测量时得到了验证；③扶梯空载时以节能速度模式运行，功率仅为空载时额定速度运行功率的1/3；④检修运行时：扶梯系统以1/2额定速度运行，便于检修和观察扶梯机构的运行情况，避免了原系统额定速度点动停止不及时的不足；⑤由于无人乘梯时节能运行时速度很低，机械部分的磨损大大降低，相对延长了扶梯的使用寿命；⑥变频技术的采用大大降低了扶梯启动时对电网的冲击，采用变频器可有效改善设备的功率因素，降低无功损耗；⑦改造中充分考虑了变频系统与原系统的并存，便于系统故障时相互切换，不影响用户的使用；