制動電阻和變頻器在自動扶梯中的應用(上)

      一、引言
      隨著近年來房地產行業的高速發展以及城市地鐵、高鐵建設快速推進，自動扶梯的使用率越來越高。因此如何采用高效節能的電梯控制技術，成為自動扶梯商家及其用戶十分關注的話題。

      國家質檢總局統計顯示，截至2010年底，中國在用電梯總數達到162.8萬臺，并以每年20%左右的速度高速增長。每年新增的電梯數在30萬臺以上，占全球每年新增電梯總量的一半以上。目前，國內安裝的自動扶梯多采用單速交流電機作為主機，梯級額定速度大多為0.5m/s。這種扶梯即使在無乘客使用時 仍以額定速度運行，具有耗能大、機械磨損嚴重、使用壽命短等缺點，對其進行改造勢在必行。

      二、自動扶梯節能改造的常用控制方式
      在不影響扶梯正常使用的前提下，我們對扶梯進行節能改造。自動扶梯節能改造后，控制器根據制動電阻產生的信號來控制自動扶梯的運行速度。在有人乘坐 時，扶梯以工頻速率運行;當無人時，扶梯減至低速率或停止運行。同時，改造后自動扶梯應具備以下功能，當節電器出現故障時，扶梯能自動切換到工頻模式運 行，確保扶梯正常運行。自動扶梯的電路改造外觀如圖1所示。

      目前，對自動扶梯進行節能改造，常見有如下兩種控制方式：
      一種方式為高速-低速運行方式。設置主頻率(低速)、多段速頻率(高速)兩種運行頻率;在電梯首尾處各安裝一對制動電阻開關，乘客通過電梯時，制動電阻開關被觸發并輸出開關信號至變頻器; 有客流時，紅外傳感開關被觸發，變頻器立即加速到多段速頻率，并使電梯高速運行;電梯高速運行時，變頻器內置計時器開始計時，若在設定的時間段內再無乘客 通過電梯，計時結束后變頻器將自動切換到主頻率，扶梯低速運行;若在計時器計時期間，有乘客重新觸發制動電阻開關，計時器將重新計時。對電梯上行和下 行，外圍控制采用開關互鎖，保證扶梯系統的正常工作。為消耗扶梯下行或者制動過程產生的多余能量，需在變頻器上加裝制動電阻。

      另一種方 式為工頻-停止運行方式。設置主頻率(50hz)運行、停止兩種狀態。同樣在電梯首尾處各安裝一對制動電阻開關，乘客通過電梯時，制動電阻開關被觸發 并輸出開關信號至變頻器;有客流時，制動電阻開關被觸發，變頻器立即加速到主頻率，并使電梯以工頻運行;電梯工頻運行時，變頻控制器內置計時器開始計 時，若在給定的時間段內再無乘客通過電梯，計時結束后變頻器將自動停止，電梯不再運行，直到再一次檢測到紅外觸發信號;若在計時器計時期間，有乘客重新觸 發制動電阻開關，計時器將重新計時。為消耗扶梯下行或者制動過程產生的多余能量，需在變頻控制器上加裝制動電阻。另外在扶梯上下兩端應加裝上下行標識， 必要時，還應安裝語音提示系統。這種工頻-停止的控制方式節能效果十分顯著，因為在無人時扶梯已完全停止，基本不耗電。

      三、自動扶梯改造方案
      1、扶梯的外部改造
      這里以三菱自動扶梯和四方變頻器為例進行改造說明。客戶要求對扶梯進行改造后，不改變扶梯原有的安全檢測系統，保留扶梯原有的啟停控制方式，盡可能的保持原線路的完整性。針對客戶的要求，我們采用以下改造方案：

      在扶梯上下兩端各裝一對立桿，此桿用來安裝固定制動電阻開關和扶梯上下行指示標識。另外在扶梯上端對桿上還要安裝一對鑰匙開關，一個是節電和市 電模式切換開關，另一個是上行、停止、下行模式選擇開關(曳引機安裝在扶梯上端電井內，故開關就近選擇安裝)。當節電/市電切換開關選擇市電時，自動扶梯 開、停、上下行方式與未改造前一致。當節電/市電開關選擇節電時，扶梯自帶啟動開關、上下行開關無效，此時扶梯運行方向由安裝在立桿上的上行/停止/下行 開關來選擇控制。扶梯由紅處感應開關啟動。當有人走上扶梯時，首先會觸發制動電阻開關。當系統檢測到制動電阻開關信號時，電梯就會被啟動，并開始計 時。在計時期間，如果有第二個人走上扶梯，系統會重新計時，直到設定時間結束，電梯便會自動停機。這樣實現了“人來自啟，人去自停”的運行模式，使扶梯顯 得更加人性化。

      還有很重要的一點必須指出，在安裝對桿時，電梯無論是上行還是下行，上下兩端都必須安裝制動電阻開關。因為當有一端沒 有安裝對桿時，客人走上扶梯，扶梯也不會啟動;如果客人選擇錯誤方向時，扶梯因沒有檢測到制動電阻開關信號而不會啟動，此時如果有人從相反方向走上扶 梯，扶梯就會被觸發啟動，導致讓錯誤方向先行的客人摔跤。當兩端都安裝對桿時，即使客人走錯了方向，扶梯會反向運行，提醒客人逆行了，很大程度上保證客人 的安全。如果此時安裝了語音提示系統，在制動電阻開關被觸發的同時語音會提醒客人行錯了方向。