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        ALPHA 變頻器在自動扶梯上的應(yīng)用

        發(fā)布時間:2013-03-27 08:39:19瀏覽次數(shù):2984
         

        自動扶梯是商場﹑車站﹑機場普遍使用的一種載人提升設(shè)備。新世紀商場有兩臺自動上下扶梯,使用11kW(四極)交流電機傳動,經(jīng)減速箱減速后拖動自動扶梯運轉(zhuǎn)。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轉(zhuǎn)。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(zhuǎn),未進行調(diào)速控制的自動扶梯只能以額定速度空轉(zhuǎn),這樣運行很不經(jīng)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。因此對自動扶梯進行變頻調(diào)速改造,在無人乘坐時降低速度運轉(zhuǎn),有人乘坐時再平穩(wěn)地加速到額定速度運轉(zhuǎn)。這樣,可減低鏈條、皮帶的磨損;轉(zhuǎn)速降低后,電機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扶梯的電機,載客運行時變頻器設(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(nèi)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。

        2﹑無人乘坐時電梯的減速運行

        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,這段時間內(nèi),變頻器從15Hz 運轉(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,加速時間為2s。人踏上到走下扶梯的時間為t1。當(dāng)有人走進入口時,傳感器信號送到定時器,定時器常開觸點閉合,變頻器開始加速至正常速度運行,同時計時器開始計時,在(t0+t1+t2)秒內(nèi)有人走進入口,傳感器輸入的信號對計時器復(fù)位并重新開始計時,扶梯就一直以正常速度運行。 在(t0+t1+t2)秒內(nèi),無人走進入口時,經(jīng)過(t0+t1+t2)秒變頻器降速到15Hz 運行,扶梯自動轉(zhuǎn)換到怠速運行。

        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(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行處理,將導(dǎo)致變頻器頻繁“過壓”停機,有可能對乘客造成傷害??紤]到兩臺扶梯的變頻安裝在同一個控制室內(nèi),并且上行運行的扶梯永遠是電動做功。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。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。ALPHA 變頻器有內(nèi)置制動單元,只需在+B 端子上接入50 Ω 、1kW 制動電阻即可。

        4﹑電磁抱閘

        當(dāng)某種原因發(fā)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(zhuǎn)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增加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(dāng)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(guān)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(zhuǎn)換平穩(wěn)順暢,無跳動感覺,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:電機壽命、鏈條的損耗、皮帶磨損等。

        5﹑無乘客時,電梯低速運行,當(dāng)有乘客到達入口時,電梯自動轉(zhuǎn)入全速運行。乘客離開電梯后若再無乘客,經(jīng)延時后電梯自動轉(zhuǎn)回到怠速運行。

        三、控制原理框圖


          注:UPDN 選用歐姆龍光電傳感器


          圖 1 示出了自動扶梯基本的功能連線,將自動扶梯上、下兩端的光敏接收信號并聯(lián)接到時間繼電器,再利用時間繼電器定時器延時,將接收到的光敏信號下降沿延時,延時時間為(t0+t1+t2),通過將 X2 端子接為有效狀態(tài),實現(xiàn)低速運行。X4 端子有效時,可以使扶梯運行于檢修
          頻率,一般為額定運行速度的 50%X5為急停按鈕,應(yīng)對于故障狀態(tài)或一些突發(fā)事件的停機控制。
          變頻器的起停及方向控制,采用兩線式運轉(zhuǎn)模式
          變頻器的故障輸出可以用于報警等指示,采用變頻器的運行中信號輸出作抱閘信號,這
          兩者都是通過繼電器輸出,觸點常開或常閉形式可根據(jù)實際需要進行更改。

         

        四、節(jié)能與優(yōu)點
          

        1﹑節(jié)電
          設(shè)備安裝調(diào)試一次開車成功,運行平穩(wěn)、節(jié)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?yōu)橛腥藭r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(jié)電率為65%。
        2
        ﹑投資回報期
          自動扶梯的運轉(zhuǎn)時間長,空載率高,變頻調(diào)速改造后,節(jié)電非常顯著,而商業(yè)用電的電價又比較高,因此投資回報期短,本項目可在 8 個月內(nèi)收回投資。

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