ALPHA 變頻器在自動(dòng)扶梯上的應(yīng)用

自動(dòng)扶梯是商場﹑車站﹑機(jī)場普遍使用的一種載人提升設(shè)備。新世紀(jì)商場有兩臺自動(dòng)上下扶梯，使用11kW（四極）交流電機(jī)傳動(dòng)，經(jīng)減速箱減速后拖動(dòng)自動(dòng)扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)。兩臺扶梯一臺作為上行，另一臺作為下行，運(yùn)行一段時(shí)間后就人為地進(jìn)行交換，即上行的交換為下行，下行的交換為上行運(yùn)轉(zhuǎn)。在運(yùn)行過程中，顧客的流量在不同時(shí)段有較大的差別，有時(shí)乘自動(dòng)扶梯可能一個(gè)人也沒有，由于顧客到來具有隨機(jī)性，也不可能在無人乘坐時(shí)將自動(dòng)扶梯停止運(yùn)轉(zhuǎn)，未進(jìn)行調(diào)速控制的自動(dòng)扶梯只能以額定速度空轉(zhuǎn)，這樣運(yùn)行很不經(jīng)濟(jì)，浪費(fèi)大量的電能，而且，鏈條、皮帶磨損大、維修周期短，給正常使用帶來了不少麻煩。因此對自動(dòng)扶梯進(jìn)行變頻調(diào)速改造，在無人乘坐時(shí)降低速度運(yùn)轉(zhuǎn)，有人乘坐時(shí)再平穩(wěn)地加速到額定速度運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣，可減低鏈條、皮帶的磨損；轉(zhuǎn)速降低后，電機(jī)的輸出功率大幅度減少，帶來了一定的節(jié)能效果。無人乘坐的時(shí)間越長，節(jié)能的效果越顯著。

一﹑改造方案

用兩臺ALPHA3300 通用型變頻器控制自動(dòng)扶梯的電機(jī)，載客運(yùn)行時(shí)變頻器設(shè)置為外端子控制，速度控制設(shè)置為多段方式，即設(shè)置正常運(yùn)行頻率（50Hz）﹑減速運(yùn)行頻率（15Hz）。檢修(爬行)時(shí)，運(yùn)行頻率較低，大約在25Hz 左右。

1﹑傳感器

傳感器為紅外線傳感器，安裝在自動(dòng)扶梯的入口處離地面2.5m 高的位置上，聚焦鏡頭對準(zhǔn)來客的方向上，并略向下傾斜。由于上﹑下扶梯的運(yùn)行方式要定時(shí)交換，因此，每一臺自動(dòng)扶梯的入口﹑出口都要安裝紅外傳感器。將這兩個(gè)傳感器的輸出接到變頻器內(nèi)定時(shí)器的輸入端上。自動(dòng)扶梯運(yùn)行時(shí)，斷開出口傳感器的信號。

2﹑無人乘坐時(shí)電梯的減速運(yùn)行

假定，傳感器監(jiān)測到有人走向扶梯，一般傳感器的監(jiān)測距離為6m，地面距離大約為4.2m，人走過這段距離約需要t0=5s 左右，這段時(shí)間內(nèi)，變頻器從15Hz 運(yùn)轉(zhuǎn)加速到50Hz，為安全考慮，必須在人踏上扶梯之前應(yīng)完成加速，加速時(shí)間為2s。人踏上到走下扶梯的時(shí)間為t1。當(dāng)有人走進(jìn)入口時(shí)，傳感器信號送到定時(shí)器，定時(shí)器常開觸點(diǎn)閉合，變頻器開始加速至正常速度運(yùn)行，同時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，在（t0+t1+t2）秒內(nèi)有人走進(jìn)入口，傳感器輸入的信號對計(jì)時(shí)器復(fù)位并重新開始計(jì)時(shí)，扶梯就一直以正常速度運(yùn)行。 在（t0+t1+t2）秒內(nèi)，無人走進(jìn)入口時(shí)，經(jīng)過（t0+t1+t2）秒變頻器降速到15Hz 運(yùn)行，扶梯自動(dòng)轉(zhuǎn)換到怠速運(yùn)行。

3﹑再生能量的處理

自動(dòng)扶梯在做下行運(yùn)行時(shí)，電機(jī)會進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)，載客量越多，產(chǎn)生的再生能量越大。如果不對再生能量進(jìn)行處理，將導(dǎo)致變頻器頻繁“過壓”停機(jī)，有可能對乘客造成傷害。考慮到兩臺扶梯的變頻安裝在同一個(gè)控制室內(nèi)，并且上行運(yùn)行的扶梯永遠(yuǎn)是電動(dòng)做功。于是將兩臺變頻器的直流母線經(jīng)交流接觸器連接起來構(gòu)成直流母線式，下行扶梯產(chǎn)生的再生能量送到直流母線上全部被上行扶梯利用，沒有能量浪費(fèi)。但考慮到有時(shí)可能以一臺扶梯單獨(dú)做下行運(yùn)行，這時(shí)就采用能耗制動(dòng)的方式處理再生能量。ALPHA 變頻器有內(nèi)置制動(dòng)單元，只需在+﹑B 端子上接入50 Ω 、1kW 制動(dòng)電阻即可。

4﹑電磁抱閘

當(dāng)某種原因發(fā)生緊急停車時(shí)，不必考慮重新起動(dòng)為帶載起動(dòng)（即人站在扶梯上起動(dòng)），為安全起見，扶梯在靜止時(shí)必須有制動(dòng)裝置，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)又不起制動(dòng)作用。

二、改造后的功能

1﹑保持原有電梯的“長期運(yùn)行”模式和增加的“自動(dòng)載客運(yùn)行”模式并存，用戶可隨時(shí)選擇采用其中一種模式運(yùn)行，當(dāng)選擇原有電梯“長期運(yùn)行”模式時(shí)，變頻器控制線路完全撤出。這樣可使用戶需要選擇原有模式或變頻器控制線路需要維護(hù)時(shí)，都可方便切換，保證了電梯正常運(yùn)行。

2﹑ 線路改造后，保證在任何工作模式下都能符合國家GB—16899 關(guān)于扶手電梯安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3﹑“自動(dòng)載客運(yùn)行”模式運(yùn)行時(shí)，起動(dòng)、停止或速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)順暢，無跳動(dòng)感覺，舒適感較好。

4﹑延長設(shè)備的使用壽命，減少材料的自損耗。如：電機(jī)壽命、鏈條的損耗、皮帶磨損等。

5﹑無乘客時(shí)，電梯低速運(yùn)行，當(dāng)有乘客到達(dá)入口時(shí)，電梯自動(dòng)轉(zhuǎn)入全速運(yùn)行。乘客離開電梯后若再無乘客，經(jīng)延時(shí)后電梯自動(dòng)轉(zhuǎn)回到怠速運(yùn)行。

三、控制原理框圖

　　注：UP、DN 選用歐姆龍光電傳感器