變頻器在自動扶梯上的應用設計
導讀：變頻器在自動扶梯上的應用設計
本文介紹了基于變頻器與PLC設計的自動扶梯節能控制系統,設計了該系統的電氣主電路,控制電路,控制程序。系統具有調速性能好、節能效果顯著、運行安全可靠等優點。
自動扶梯是商場﹑車站﹑機場普遍使用的一種載人提升設備，在商場兩臺扶梯一臺作為上行，另一臺作為下行，運行一段時間后就人為地進行交換，即上行的交換為下行，下行的交換為上行運SAJ變頻器在自動扶梯上的應用。在運行過程中，顧客的流量在不同時段有較大的差別，有時乘自動扶梯可能一個人也沒有，由于顧客到來具有隨機性，也不可能在無人乘坐時將自動扶梯停止運轉，未進行調速控制的自動扶梯只能以額定速度空轉， 這樣運行很不經濟，浪費大量的電能，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。這樣，可減低鏈條、皮帶的磨損;轉速降低后，電機的輸出功率大幅度減少，帶來了一定的節能效果。無人乘坐的時間越長，節能的效果越顯著。
一﹑改造方案
SAJ8000通用矢量型變頻器控制自動扶梯的電機，載客運行時變頻器設置為外端子控制，速度控制設置為多段方式，即設置正常運行頻率(50Hz)﹑減速運行頻率(15Hz)。檢修(爬行)時，運行頻率較低，大約在 25Hz 左右。
1﹑傳感器
傳感器為紅外線傳感器，安裝在自動扶梯的入口處離地面 2.5m ,高的位置上，聚焦鏡頭對準來客的方向上，并略向下傾斜。由于上﹑下扶梯的運行方式要定時交換，因此，每一臺自動扶梯的入口﹑出口都要安裝紅外傳感器。將這兩個傳感器的輸出接到變頻器內定時器的輸入端上。自動扶梯運行時，斷開出口傳感器的信號。
利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。任何物質，只要它本身具有一定的溫度 (高于絕對零度)，都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，反應快等優點。
紅外線傳感器包括光學系統、檢測元件和轉換電路。光學系統按結構不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發生變化，通過轉換電路變成電信號輸出。光電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。
紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫學、軍事、空間技術和環境工程等領域得到廣泛應用。例如采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發現溫度異常的部位，及時對疾病進行診斷治療;利用人造衛星上的紅外線傳感器對地球云層進行監視，可實現大范圍的天氣預報;采用紅外線傳感器可檢測飛機上正在運行的發動機 的過熱情況等。
2﹑無人乘坐時電梯的減速運行
假定，傳感器監測到有人走向扶梯，一般傳感器的監測距離為 6m,地面距離大約為4.2m,人走過這段距離約需要 t0=5s 左右，這段時間內，變頻器從 15Hz 運轉加速到50HzCONTROL ,為安全考慮，必須在人踏上扶梯之前應完成加速，加速時間為 2s.人踏上到走下扶梯的時間為 t1.如果在時段內無人到來，經過 t2=5s 延時后，變頻器降速到 15Hz 運行。
SAJ8000 系列變頻器是一款矢量控制型高性能變頻器， 非常適合類似于電梯類的恒轉矩位能負載， 另外，無需用 PLC,而利用變頻器內置的計時單元，設置計時單元的計時時間為(t0+t1+t2)，有人走進入口時，傳感器信號送到計時器，計時器開始計時，在 (t0+t1+t2)秒內，無人走進入口時，經過(t0+t1+t2) 秒扶梯自動轉換到低速運行;如在(t0+t1+t2)秒內有人走進入口，傳感器輸入的信號對計時器復位并重新開始計時，扶梯就一直以正常速度運行。
3﹑再生能量的處理
自動扶梯在做下行運行時，電機會進入再生發電狀態，載客量越多，產生的再生能量越大。如果不對再生能量進行處理，將導致變頻器頻繁過壓停機，有可能對乘客造成傷害。但考慮到有時可能以一臺扶梯單獨做下行運行，這時就采用能耗制動的方式處理再生能量。SAJ 變頻器有內置制動單元，只需在 P、PB 端子上接入制動電阻即可。
4﹑電磁抱閘
當某種原因發生緊急停車時，不必考慮重新起動為帶載起動(即人站在扶梯上起動)，為安全起見，扶梯在靜止時必須有制動裝置，在運轉時又不起制動作用。
二、改造后的功能
1﹑保持原有電梯的長期運行模式和的自動載客運行模式并存，用戶可隨時選擇采用其中一種模式運行，當選擇原有電梯長期運行模式時，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時，都可方便切換，保證了電梯正常運行。
2﹑線路改造后，保證在任何工作模式下都能符合國家 GB-16899 關于扶手電梯安全標準的要求。
3﹑自動載客運行模式運行時，起動、停止或速度轉換平穩順暢，無跳動感覺，舒適感較好。
4﹑延長設備的使用壽命，減少材料的自損耗。如：電機壽命、鏈條的損耗、皮帶磨損等。
5、無乘客時，電梯低速運行，當有乘客到達入口時，電梯自動轉入全速運行。乘客離開電梯后若再無乘客，經延時后電梯自動轉回到低速運行。
三、節能與優點
1﹑節電
設備安裝調試一次開車成功，運行平穩、節能效果明顯。改造前工頻運行時每部扶梯每天耗電高達 80 度左右，變頻改造后由原來的全速運行變為有人時全速運行，運行頻率 50Hz ,無人時低速爬行，運行頻率 15Hz,其每天用電 28 度左右度，大大降低了能耗，其節電率為65%.
2﹑投資回報期
自動扶梯的運轉時間長，空載率高，變頻調速改造后節電非常顯著，而商業用電的電價又比較高，因此效益比較好。
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