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1、 编号：题目：浅谈自动扶梯的节能作者姓名： 刘智锋 单 位： 中山市启航技工学校联系电话： 13702387398 手 机： 13702387398 电子邮箱： 浅谈自动扶梯的节能 摘要：本文简要介绍了自动扶梯的节能，自动扶梯的变频节能运行特点及有源能量回馈器等关键词：节能、扶梯、能源回馈器、光电 节约能源度危机，共创经济新契机。据有关统计数据表明，电动机拖动负载的消耗电能占总耗电量的70以上。因此，电动机及其所拖动负载的节能具有特别重要的社会意义和经济效益。电动机及其负载节能的途径主要有两大类：一是提高电机或负载的运行效率，如风机，水泵调速是以提高负载运行效率为目标的节能措施。二是将电机已
2、转换到负载上的机械能反变换成电能回馈再生利用，使电机和负载在单位时间内消耗的电能下降，从而达到节电的目的。因此，我们设想，如果能让自动扶梯自动检测到空载状态一段时间后，指令扶梯由全速运转至半速运转。在人员进出相对不频繁的场所，基于上述思想，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30%50%左右。当乘客踏上自动扶梯床盖板时，扶梯可通过设置在底坑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。 另一方面，电机旋转运动即具备了机械动能，如果电机拽引上，下运动的负载（如电梯）又具备了位能。当电动机拖动负载减速运动时，其机械动能将释放出来，当位
3、能负载下降运动时（位能减少），其机械位能也将释放出来，如果能有效地将这两部分机械能转换成电能并回馈再生利用，就可达到节约电能的目的。1、 PLC变频器控制自动扶梯1、常见节能方法及控制系统。对于自动扶梯，有“自动重新启动”节能法，“一Y切换”节能法等。前一种方法是在无人乘梯时停止自动扶梯的运行, 有人乘梯时启动扶梯, 从而达到省电的目的, 由于是采用了完全停电的方法,一般能达到50%的电能节约。但是这种方法存在一些缺陷,当无人乘梯时, 自动扶梯处于停机状态,大多乘客会认为扶梯停开或正在维修而转向附近的楼梯上楼, 从而失去自动扶梯的作用。后一种方法是采用经典的星形与三角形接法转换起动, 但折中方
4、法有些不足之处，星形接法由于转矩只有三角形接法的1/3, 所以星形接法转速较慢, 而且两者之间有23s 的转换时间, 如果光电探测头位置距离扶梯入口处太近时, 在乘客上梯后由于星形与三角形接法的转换会产生一个冲击, 使扶梯的乘用舒适感恶化; 如果光电探测头距离扶梯入口处太远, 则可避免乘客上梯后产生冲击, 但容易造成误动作,同时如果客流间断造成扶梯的频繁起动，也会产生不利影响。自动扶梯控制系统有3种：继电器控制系统、PLC控制系统和微单片机控制系统。目前市场上所使用的扶梯还有继电器控制的，由于继电器控制系统噪声大、维修不便等，已不适应现代人的需求，逐渐被淘汰。微单片机控制系统虽然在智能化方面有
5、很大的发展，但由于微单片机控制系统开发时间长，程序改动困难等问题而限制了其应用。而PLC控制系统有着可靠性高、稳定性好、维护检修方便等显著优点， PLC控制的扶梯正好迎合了人们的心态，其开发前景已被大大看好。2、 PLC变频器控制自动扶梯系统是在现有自动扶梯电气控制系统基础上，加入变频控制技术，与可编程控制技术一起构成自动、节能型自动扶梯控制系统。整套控制系统采用闭环控制方式，通过光电测量装置检测人流量信号，根据接收到的人流量信号对拖动电动机进行变频调速控制，实现自动扶梯在无人搭乘时转入低速运行，如时间更长则转入待运行的停梯状态，使处于低能耗状态；当检测到有人进入自动扶梯范围时，自动扶梯立即启
6、动并加速转入高速运行状态。具体功能包括：、低速起动运行、省电运行模式、延时安全保护功能、速度检测系统。3、自动扶梯的变频节能运行特点 根据多个厂家、品牌变频节能的使用，验证了该技术具有如下特点：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，电流仅为空载时额定速度运行电流的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动情况,避免了原系统额定速度点动停止不及时的不足等。 4、改造问题 ：近期社会上出现了众多扶
7、梯改造厂家，他们基本借用了原系统的安全条件，加上变频器自身的安全环节使得改造后的系统安全性比较可靠。而从扶梯节能改造的设备费用与电能节约和机械磨损的费用相比，投入不大，短期内即可收回投资，因此扶梯变频节能安全改造技术的研制使用成功，对于提高现有扶梯安全节能，具有显著的经济效益和社会效益。但是，如果变频器与原控制装置之间存在匹配问题，那么可能出现：当变频器出现故障时，而自身检测不到，那将使扶梯处于失控状态，极易出现滑梯等上任事故；另一方面，一般改造将原控制单元的测速功能屏蔽了，只有这样才可使扶梯存在慢速状态，可是这样也将无法控制扶梯的异常高低速，仍然存在缺陷。因此，建议改造时充分了解原扶梯的设计
8、原理，做到真正的匹配，这才是安全、正规的，否则会得不偿失。5、光电的选配问题：要充分考虑其检修方便，灵敏可靠等特性。光电是检测乘客使扶梯达到节能的重要部件，没有它，节能无法实现。因此，需要考虑到光电在使用环境的实用效果，例如，有人站在光电检测区而不乘梯，光电对乘客反映是否迟钝等，因此，需要选用有记忆功能或是检测移动物体功能的光电，这样才能达到最佳效果。二、有源能量回馈器 1、功能 采用变频调速的自动扶梯启动达到最高运行速度后具有最大的机械动能，当无人乘梯时要逐步减速直到扶梯停止运动为止，这一过程是自动扶梯负载释放机械动能的时段。变频调速器通过电动机可以将这一时段的机械能转变成电能存储在变频器直
9、流环节的大电容中，此时大电容好比一座储量有限的小水库，由机械动能转变的电能好比储存在小水库重的水量。如不及时排放小水库中注入的水量，则水库会发生溢出事故。目前变频器泄放大电容中电量的方法是,采用制动单元和外加大功率电阻，将大电容中电量消耗到外加大功率电阻上白白浪费掉。有源能量回馈器则可以将大电容中储存的电量无消耗地回收再利用。从而既达到节电目的，又无耗电发热大功率电阻。大大改善了系统的运行环境。自动扶梯还是一个位能性负载，自动扶梯上行时，由电动机吸收电网电能转换的机械位能增加。自动扶梯下行时，机械位能减少，这减少的机械位能释放出来通过电动机转变为变频器直流环节大电容重储存的电能，有源能量回馈器
10、再将这部分电能回馈再生利用。自动扶梯，乘梯人越多，机械传动消耗越小，则可以回馈的能量越多。 以上分析表明，采用有源能量回馈器具有明显的节能效果。此外，在电力机车，龙门刨床等频繁起制动运行的装备中，也有较明显的节能效果。 2、有源能量回馈器工作原理 有源能量回馈器的主电路由IGBT（绝缘栅双极晶体管）、智能模块IPM、隔离二极管D1、D2、滤波电感、电容等元件组成。IPM模块是主电路中的核心元件，它将直流电能逆变为与交流电网同步的三相电流回送电网。其完善的保护（过压、欠压、过流、过热等）功能，保证了有源能量回馈器的安全运行。二极管D1、D2可防止有源能量回馈器反送电能给变频器，确保系统安全运行。
11、电感L1-L3、电容C1-C3构成高次谐波滤波器，阻止IPM模块高频开关产生的高次谐波电流进入电网，提高有源能量回馈器的电磁兼容（EMC）性能。控制电路由单片微机、可编程逻辑芯片、外围信号采样器构成。配以冗余度高的软件设计，使控制电路能自动识别三相交流电网的相序、相位、电压、电流瞬时值，有序的控制IPM工作在PWM状态，保证直流电能及时的回馈再生利用。为了便于人工观察有源能量回馈器的工作状态，控制电路配有错相、过流、能量回馈等状态指示灯。外来强干扰造成误故障动作可以通过单片微机自动识别自动清除，也可以通过人工按清除故障键清除，增强了系统工作的可行性。(见下图)节能技术的采用，无论是旧梯改造还是
12、新型节能扶梯的生产，都可大大节约电能和机械损耗，从而缓解国内日益增长的电力紧张局势。如果将PLC与能量回馈器共同应用又将起到令人振奋的效果。当然，扶梯节能还有众多方法、思路和方式，如机械方面、电源方面等，还可能出现另类扶梯。但我们相信，随着每年的电梯数量、用电价格逐年增长，那么综合全国扶梯节能的巨大潜力对社会将是巨大的贡献。 参 考 文 献【1】 聂辉.变频器在自动扶梯上的应用J.变频器世界，2005年10月【2】 朱瑞华.一种自动扶梯的简易节能方法J.设计研究，2000年第9期【3】 郝晓弘，张萍.VS-616G5变频器在电梯调速控制系统中的应用J. 2006 年第1-1期：P36-38【4】李彦璋,谢龙吉;变频器在油田注水系统中的应用J;电工技术杂志;2001年11期等58
