基于变频器应用的自动扶梯上的设计

自动扶梯是商场﹑车站﹑机场普遍使用的一种载人提升设备，在商场两台扶梯一台作为上行，另一台作为下行，运行一段时间后就人为地进行交换，即上行的交换为下行，下行的交换为上行运SAJ变频器在自动扶梯上的应用。在运行过程中，顾客的流量在不同时段有较大的差别，有时乘自动扶梯可能一个人也没有，由于顾客到来具有随机性，也不可能在无人乘坐时将自动扶梯停止运转，未进行调速控制的自动扶梯只能以额定速度空转， 这样运行很不经济，浪费大量的电能，而且，链条、皮带磨损大、维修周期短，给正常使用带来了不少麻烦。这样，可减低链条、皮带的磨损;转速降低后，电机的输出功率大幅度减少，带来了一定的节能效果。无人乘坐的时间越长，节能的效果越显着。 
　　一﹑改造方案 

　　SAJ8000通用矢量型变频器控制自动扶梯的电机，载客运行时变频器设置为外端子控制，速度控制设置为多段方式，即设置正常运行频率(50Hz)﹑减速运行频率(15Hz)。检修(爬行)时，运行频率较低，大约在 25Hz 左右。 

　　1﹑传感器 

　　传感器为红外线传感器，安装在自动扶梯的入口处离地面 2.5m ,高的位置上，聚焦镜头对准来客的方向上，并略向下倾斜。由于上﹑下扶梯的运行方式要定时交换，因此，每一台自动扶梯的入口﹑出口都要安装红外传感器。将这两个传感器的输出接到变频器内定时器的输入端上。自动扶梯运行时，断开出口传感器的信号。 

　　利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度 (高于绝对零度)，都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，反应快等优点。 

　　红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。 

　　红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图，可以发现温度异常的部位，及时对疾病进行诊断治疗;利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视，可实现大范围的天气预报;采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机 的过热情况等。 

　　2﹑无人乘坐时电梯的减速运行。  

　　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 15Hz 运转加速到50HzCONTROL ,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 2s.人踏上到走下扶梯的时间为 t1.如果在时段内无人到来，经过 t2=5s 延时后，变频器降速到 15Hz 运行。 

　　SAJ8000 系列变频器是一款矢量控制型高性能变频器， 非常适合类似于电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。 

　　3﹑再生能量的处理 

　　自动扶梯在做下行运行时，电机会进入再生发电状态，载客量越多，产生的再生能量越大。如果不对再生能量进行处理，将导致变频器频繁‘过压‘停机，有可能对乘客造成伤害。但考虑到有时可能以一台扶梯单独做下行运行，这时就采用能耗制动的方式处理再生能量。SAJ 变频器有内置制动单元，只需在 P、PB 端子上接入制动电阻即可。 

　　4﹑电磁抱闸 

　　当某种原因发生紧急停车时，不必考虑重新起动为带载起动(即人站在扶梯上起动)，为安全起见，扶梯在静止时必须有制动装置，在运转时又不起制动作用。 

　　二、改造后的功能 

　　1﹑保持原有电梯的‘长期运行‘模式和的‘自动载客运行‘模式并存，用户可随时选择采用其中一种模式运行，当选择原有电梯‘长期运行‘模式时，变频器控制线路完全撤出。这样可使用户需要选择原有模式或变频器控制线路需要维护时，都可方便切换，保证了电梯正常运行。 
　　2﹑线路改造后，保证在任何工作模式下都能符合国家 GB-16899 关于扶手电梯安全标准的要求。 
　　3﹑‘自动载客运行‘模式运行时，起动、停止或速度转换平稳顺畅，无跳动感觉，舒适感较好。 
　　4﹑延长设备的使用寿命，减少材料的自损耗。如：电机寿命、链条的损耗、皮带磨损等。 
　　5、无乘客时，电梯低速运行，当有乘客到达入口时，电梯自动转入全速运行。乘客离开电梯后若再无乘客，经延时后电梯自动转回到低速运行。 

　　三、节能与优点 

　　1﹑节电 

　　设备安装调试一次开车成功，运行平稳、节能效果明显。改造前工频运行时每部扶梯每天耗电高达 80 度左右，变频改造后由原来的全速运行变为有人时全速运行，运行频率 50Hz ,无人时低速爬行，运行频率 15Hz,其每天用电 28 度左右度，大大降低了能耗，其节电率为65%. 

　　2﹑投资回报期 

　　自动扶梯的运转时间长，空载率高，变频调速改造后节电非常显着，而商业用电的电价又比较高，因此效益比较好。