变频器在自动扶梯节能中的应用

变频器在自动扶梯节能中的应用

刘小宁

通力电梯有限公司江苏昆山215300

摘要：在节能发展的号召下，我国逐渐开始了产业结构的转型。在自动扶梯方面，节能发展同样重要。通过对变频器在自动扶梯中的应用进行探讨，可以达到良好的节能降耗的效果。本文通过分析自动扶梯原电路技术存在的缺陷及其运用变频器后的变频节能运行原理，研究变频器系统的性能及其特点，进而提出硬件的选择与系统设计的措施，响应国家节能发展的号召。

关键词：变频器；自动扶梯；节能发展

随着人们物质生活的丰富，生活条件发生了巨大的转变，自动扶梯已经应用于人们的生活的各种场合，尤其是在商场、机场等方面被广泛的应用。但是，目前我国的自动扶梯存在一定程度的缺陷，一般采用的是电源供电的方式，由于我国的技术有限以及缺乏资金的劣势，自动扶梯在应用时直接启动，在一定时间中，以既定的速度运行。这样会使得电梯的耗能较大，使用率降低。为此，有必要开展变频器在自动扶梯中的应用研究，促进节能的发展，满足社会需求。

1自动扶梯原电路技术缺陷

1.1耗能大

自动扶梯源电路技术中，耗能大是最为主要的缺陷之一，严重限制了其进一步发展。目前，自动扶梯在商场等地的运用当中，一般采用直接启动的方式，从上班到下班都在运转。甚至，有些场合中的自动扶梯在乘客稀少的情况下，每天都保持恒定速度进行运转，这会消耗大量的资源，造成资源浪费。除此之外，在电力资源重要的今天，这也造成了一种浪费。尤其是在商场、机场等方面表现得尤为明显。

1.2机械磨损大，使用寿命较短

自动扶梯在应用中直接启动，工作时间较长，一般情况下工作时间内全程运转，会持续到十个小时以上，这样会使自动扶梯中的附件产生不必要的磨损。过度的使用自动扶梯会使自动扶梯中的梳齿板，梯级、链条等受到不同程度的损害，磨损程度较高，增加其运行中出现故障的可能性，进而导致使用寿命较短。

1.3故障率较高，使用成本高

自动扶梯的高速运转，不可避免的会使其零件磨损增大，进而使自动扶梯出现故障的频率增多。尤其是自动扶梯中的容易损坏的零件，必须由专业技术人员进行更换，进而产生大量的使用成本。而自动扶梯的磨损会产生发热的状况。这种情况下，一般需要专业的技术人员对自动扶梯进行维修，大大加大了使用成本。

2自动扶梯的变频节能运行原理

自动扶梯的变频节能运行，主要是通过自动检测自动扶梯的运行状态，达到控制运行速度来实现的。当检测到自动扶梯处于无人搭乘的情况时，一段时间之后，可以指令自动扶梯的全速运转状态发生转变，降低运转的速度。或者，在一些人员进出较少的地方，或自动扶梯运用效率不高的场所，可以在一段时间之后，改变自动扶梯运转状态，从全速慢慢减速甚至拿达到停止运转的状态。而在检测到有人乘坐时，可以自动感应到并使自动扶梯开始全速运转，达到节约电能的效果。

3变频器系统的性能及其特点

3.1维护方便

在自动扶梯中设置变频调速的控制系统，可以实现变频运行以及工频运行两种方式之间的自由切换，可以使自动扶梯在发生故障状态时仍然可以使用，不影响商场，机场等地方的正常运行。在自动扶梯的运行中，假使发生故障。可以立即将自动扶梯切换到原有的控制系统上，保证机器的正常运行。当自动扶梯处于检修运行的状态时，其运行的速度会根据实际情况，适度降低，便于相关工作人员检修和观察。弥补了原系统中的一些缺陷，为自动扶梯的维修工作提供了便利。

3.2节约能源，性能可靠

当自动扶梯没有人乘坐，处于空载情况时，可以适当调整扶梯的运行速度，减缓运行。当有乘客到达扶梯入口时，则将进入全速的运行状态。通过变频器调节速度，可以实现自动扶梯的软启动，软停止，使得自动扶梯可以在启动、停止或者转变速度的时候，更加平稳顺畅，实现运行状态的转变，为人们提供舒适的乘坐体验。当扶梯处于下行状态时，电动机将进入发电状态可以有效地回收能源，节能降耗。由于在该系统当中，不改变原有的控制功能，自动扶梯可以在两种控制方式中自由的切换。因此，当发生安全故障时，变频器将停止向发动机供电，确保运行的安全。

3.3减小磨损，延长使用寿命

没有人乘坐自动扶梯时，可以改变自动扶梯的节能运行模式，使自动扶梯运行的速度降低，甚至达到休眠的效果，有效地减小机器各零部件的磨损，增加零部件的使用时间，从而整体上延长自动扶梯的使用寿命。采用变频调速可以在很大程度上降低自动扶梯在启动是对于电网的冲击，达到节约能源效果的同时，使乘客在乘坐自动扶梯时更加的舒适，达到良好的体验。

4硬件的选择与系统设计

4.1硬件的选择

（1）变频器的作用

变频器的作用主要是来控制自动扶梯的运行状态，通过对自动扶梯运行速度的调整，实现扶梯在启动、升速、降速和停止运行之间的平稳过渡。当自动扶梯在开始运行时，通过变频器的启动，使扶梯达到一定速度，如果此时没有乘客上扶梯，那么扶梯将自动进行减速，由一定速度降为原来的1/4。当过一段时间之后，仍然没有乘客进入扶梯，那么可以将扶梯的运行状态改为停止。在自动扶梯的入口处安装传感器，检测乘客的上自动扶梯的状况。当有乘客进入自动扶梯时，那么扶梯的速度将立即调整，全速运行。如果后续乘客持续进入的话，则自动扶梯将保持既定的速度继续运行。通过变频器在自动扶梯中的运用，可以很好的达到节能的效果，为我国的节能发展贡献一份力量。

（2）变频器的选型

随着自动扶梯使用量的增加，变频器在自动扶梯上的使用量也变得越来越多。然而，在自动扶梯使用的变频器上，国外的品牌占的比重较多。究其主要原因，国产的变频器主要是以通用型VVVS控制方式为主的，对于高性能的矢量变频器的研究成果却比较少。而自动扶梯对于变频器的速度响应的要求比较高。西门子MM440的变频器，就是一种高性能的矢量控制的变频器，拥有更加广泛的功能，以及更高动态的响应特点。在运行过程当中，具有较高的可靠性以及功能的多样性，被广泛应用于多种场合。

（3）传感器的选择

在自动扶梯传感器的选择上，一般采用的是红外线传感器。因为红外线传感器的特性而被广泛应用于无接触温度测量之上，而人的体温会发出不同波长的红外线，能够被红外线传感器所感应到。将传感器安装到自动扶梯的入口处，并且保证合适的角度与高度，聚焦镜头，将镜头对准乘客即将到来的方向。然后，传感器的输出连接到变频器中定时器的输入端。通过将每个自动扶梯的入口以及出口处安装红外线传感器，可以得知乘客上下自动扶梯的情况，进而调整自动扶梯的运行速度。

4.2系统设计

（1）系统硬件设计

系统硬件由传感器、控制器以及变频器三个部分组成，其硬件具备功能强大且改造工作量较小的优点。在硬件的设计当中，包含了定义的变量比如，电机的正转、反转，固定的频率正向变动，反向点动等等。

（2）系统软件设计

在系统的硬件设备总线连接完成之后，要对变频器的参数进行设计，也就是对系统的软件进行设计。一般情况之下，要对变频器的地址、电机的识别等进行设计。为了保证自动扶梯的正常运行，达到节约能源的目的，还要设置一定的定值，比如斜坡的上升的时间、输出的上限、输出的下限等等。

5结束语

我国始终坚持可持续的发展观念，为了响应国家的号召，保护我们赖以生存的生态环境，我们要从方方面面入手，节约能源。将变频器运用于自动扶梯当中，可以通过改变自动扶梯的运行状态，调整其运行速度，实现自动扶梯的软启动、软停止。为乘客提供舒适的乘坐体验的同时，减小自动扶梯中各个部件的磨损程度，延长其使用寿命，降低维护成本，实现节约能源的目标，促进我国经济的稳定长远发展。

参考文献

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[2]马向华.赵付田.叶银忠.基于共直流母线供电的自动扶梯节能传动系统设计.2012.

[3]杨学昭.宋百平.韩建勋.自动扶梯节能控制中变频器红外检测技术.2003.