制动电阻和变频器在自动扶梯中的应用(上)

      一、引言
      随着近年来房地产行业的高速发展以及城市地铁、高铁建设快速推进，自动扶梯的使用率越来越高。因此如何采用高效节能的电梯控制技术，成为自动扶梯商家及其用户十分关注的话题。

      国家质检总局统计显示，截至2010年底，中国在用电梯总数达到162.8万台，并以每年20%左右的速度高速增长。每年新增的电梯数在30万台以上，占全球每年新增电梯总量的一半以上。目前，国内安装的自动扶梯多采用单速交流电机作为主机，梯级额定速度大多为0.5m/s。这种扶梯即使在无乘客使用时 仍以额定速度运行，具有耗能大、机械磨损严重、使用寿命短等缺点，对其进行改造势在必行。

      二、自动扶梯节能改造的常用控制方式
      在不影响扶梯正常使用的前提下，我们对扶梯进行节能改造。自动扶梯节能改造后，控制器根据制动电阻产生的信号来控制自动扶梯的运行速度。在有人乘坐 时，扶梯以工频速率运行;当无人时，扶梯减至低速率或停止运行。同时，改造后自动扶梯应具备以下功能，当节电器出现故障时，扶梯能自动切换到工频模式运 行，确保扶梯正常运行。自动扶梯的电路改造外观如图1所示。

      目前，对自动扶梯进行节能改造，常见有如下两种控制方式：
      一种方式为高速-低速运行方式。设置主频率(低速)、多段速频率(高速)两种运行频率;在电梯首尾处各安装一对制动电阻开关，乘客通过电梯时，制动电阻开关被触发并输出开关信号至变频器; 有客流时，红外传感开关被触发，变频器立即加速到多段速频率，并使电梯高速运行;电梯高速运行时，变频器内置计时器开始计时，若在设定的时间段内再无乘客 通过电梯，计时结束后变频器将自动切换到主频率，扶梯低速运行;若在计时器计时期间，有乘客重新触发制动电阻开关，计时器将重新计时。对电梯上行和下 行，外围控制采用开关互锁，保证扶梯系统的正常工作。为消耗扶梯下行或者制动过程产生的多余能量，需在变频器上加装制动电阻。

      另一种方 式为工频-停止运行方式。设置主频率(50hz)运行、停止两种状态。同样在电梯首尾处各安装一对制动电阻开关，乘客通过电梯时，制动电阻开关被触发 并输出开关信号至变频器;有客流时，制动电阻开关被触发，变频器立即加速到主频率，并使电梯以工频运行;电梯工频运行时，变频控制器内置计时器开始计 时，若在给定的时间段内再无乘客通过电梯，计时结束后变频器将自动停止，电梯不再运行，直到再一次检测到红外触发信号;若在计时器计时期间，有乘客重新触 发制动电阻开关，计时器将重新计时。为消耗扶梯下行或者制动过程产生的多余能量，需在变频控制器上加装制动电阻。另外在扶梯上下两端应加装上下行标识， 必要时，还应安装语音提示系统。这种工频-停止的控制方式节能效果十分显著，因为在无人时扶梯已完全停止，基本不耗电。

      三、自动扶梯改造方案
      1、扶梯的外部改造
      这里以三菱自动扶梯和四方变频器为例进行改造说明。客户要求对扶梯进行改造后，不改变扶梯原有的安全检测系统，保留扶梯原有的启停控制方式，尽可能的保持原线路的完整性。针对客户的要求，我们采用以下改造方案：

      在扶梯上下两端各装一对立杆，此杆用来安装固定制动电阻开关和扶梯上下行指示标识。另外在扶梯上端对杆上还要安装一对钥匙开关，一个是节电和市 电模式切换开关，另一个是上行、停止、下行模式选择开关(曳引机安装在扶梯上端电井内，故开关就近选择安装)。当节电/市电切换开关选择市电时，自动扶梯 开、停、上下行方式与未改造前一致。当节电/市电开关选择节电时，扶梯自带启动开关、上下行开关无效，此时扶梯运行方向由安装在立杆上的上行/停止/下行 开关来选择控制。扶梯由红处感应开关启动。当有人走上扶梯时，首先会触发制动电阻开关。当系统检测到制动电阻开关信号时，电梯就会被启动，并开始计 时。在计时期间，如果有第二个人走上扶梯，系统会重新计时，直到设定时间结束，电梯便会自动停机。这样实现了“人来自启，人去自停”的运行模式，使扶梯显 得更加人性化。

      还有很重要的一点必须指出，在安装对杆时，电梯无论是上行还是下行，上下两端都必须安装制动电阻开关。因为当有一端没 有安装对杆时，客人走上扶梯，扶梯也不会启动;如果客人选择错误方向时，扶梯因没有检测到制动电阻开关信号而不会启动，此时如果有人从相反方向走上扶 梯，扶梯就会被触发启动，导致让错误方向先行的客人摔跤。当两端都安装对杆时，即使客人走错了方向，扶梯会反向运行，提醒客人逆行了，很大程度上保证客人 的安全。如果此时安装了语音提示系统，在制动电阻开关被触发的同时语音会提醒客人行错了方向。