变频技术在地铁自动扶梯上的应用(1)(2)
2013-07-02 01:11
导读：全年的耗电量(kwh)为: 1.15Kw×3.2min/6min×20hr×365day = 4477 (kwh) 可以看出VVVF运行方式与Y－Δ运行方式相比, 节能效果十分明显,一年可节能(理论上): 21180(kwh) –
全年的耗电量(kwh)为:
1.15Kw×3.2min/6min×20hr×365day = 4477 (kwh)
可以看出VVVF运行方式与Y－Δ运行方式相比, 节能效果十分明显,一年可节能(理论上):
21180(kwh) – 4477 (kwh) = 16703(kwh)
以0.52元/kwh计算,一年节约电费(元):
16703(kwh)×0.52元/(kwh) =8686 元
所以自动扶梯采用VVVF变频控制运行方式，具有良好的节能经济效益。
由此可见，变频运行方式除采用变频启动，避免了普通Y－Δ启动产生很大的启动电流问题，保证了扶梯启动的平滑、舒适。另外在无人乘梯，扶梯以爬行速度运行时，一方面节约了电能，减小了扶梯损耗；另一方面也为即将进入扶梯的乘客明确了扶梯运行方向，对地铁客流早晚高峰和低峰变化较为明显且长时间连续使用扶梯的场合较为适用。而自动运行方式由于控制方式简单，再考虑增设软启动装置，较适合于老扶梯的节能改造。
随着经济的发展，变频 调速器以其优越的性能在众多领域获得了广泛的应用，特别是节能效果越来越多的被人们认识。在电梯系统中也是如此，VVVF型变频调速电梯已开始取代继电器控制、交流调速电梯。VVVF型变频调速电梯基本控制原理如下：
根据电机学理论，交流电动机的转速公式为：n=60×f×(1-s)/p （式中：f为定子的电源频率；p为极对数；s为转差率；n 为转速）。
－改变电机极对数p可以改变电机转速，这是交流双速梯采用的调速方法。
－通过调整定子绕组电压大小来改变转差率s ，已达到调速目的，这是交流调速梯采用的调速方法。
－改变定子电源频率f 也可达到调速目的，但f 最大不能超过电机额定频率，电梯作为恒转距负载，调速时为保持最大转距不变，根据转距公式：M=CmφIcosφ（式中：Cm为电机常数；I为转子电流；φ为电机气隙磁通；cosφ为转子功率因数），必须保持φ恒定。又根据电压公式：U＝4.44 f Wkφ（式中：U 为定子电压；f为定子电压频率；W为定子绕组匝数；k为电机常数），必须保持U / f 为常数，即：变频器必须兼备变压、变频两种功能，简称为VVVF（Vary Voltage Vary Frequency）型变频器，这就是VVVF型电梯的基本控制原理。
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同样在扶梯行业中，随着扶梯进一步向着高科技、节能、智能化的方向发展，变频器在扶梯领域也被广泛地应用。以迅达公司生产的自动扶梯为例，自动扶梯自动变速驱动有三种方式，即相控调速GPH，标准变频器GFU和变频器GFU加。
—相控调速GPH: 具有软启动, 正常运行速度, 检修运行速度(以50%额定速度运行)功能。但检修运行速度使用有一定限制（每运行5分钟，须停10分钟）。
—标准变频器GFU：该装置仅在扶梯负载60%额定功率以下时工作，除具有相控调速GPH功能外，还有慢速（爬行）运行（以20%额定速度运行)，检修运行速度功能，检修运行无限制。
—变频器GFU加：扶梯开始运行，该装置一直投入工作，除具有标准变频器GFU功能外，还有附加运行速度（高峰时，扶梯以最大速度运行）功能。但需附加控制屏。
由于在大多数情况下，扶梯较多地运行于2/3额定载客量以下，如果以100%电机功率配置变频器，当扶梯以100%满负载运行时，变频器相当于在短路状态，并不起多大的作用。因此可将变频电路设计成旁路变频，即按60%电机额定功率来配置变频器。如果电机额定功率为11Kw，则变频器的功率为7.5Kw。当扶梯运行于负载的60%额定功率以下时，电机通过变频器工作；当负载增加至100%时，控制系统就将电机切换至工频电网供电。这样可大大降低变频器的初期投资成本，价格增加约为整机的9%，所以这种配置方式具有较好的性能价格比。一般公共交通型扶梯运行环境比较差，变频器又通常安装于扶梯上机房，运行环境比较恶劣，考虑到防水防尘的要求，地铁自动扶梯配置的变频器均要求采用IP54防护等级（防水防尘型），其工作寿命约为10万小时，工作环境温度为-40℃~+60℃，相对湿度95%。自动扶梯安装标准GFU变频系统后的工作原理如下：
（科教范文网 lw.AsEac.com编辑整理） 当扶梯开启后，扶梯在变频器的驱动下平缓启动并加速到额定运行速度0.5m/s。当乘客不断增加达到负载的60%额定功率时，扶梯切入至电网直接供电。
如扶梯在电网直接供电以额定速度运行的情况下，当扶梯负载下降至负载的60%额定功率以下时，则扶梯将被切换到变频器供电，如在预先设定的时间内扶梯入口处的扫描传感器未检测到有乘客进入扶梯，则扶梯将平缓地转入爬行速度0.1m/s运行。
当扶梯入口处的扫描传感器检测到有乘客进入扶梯时，扶梯将加速到0.5m/s速度运行。扶梯处于上行状态时，随着乘客不断增加，致使负载达到60%额定功率时，驱动电机切入至电网直接供电，此时电机不受变频器驱动；扶梯处于下行状态时，随着乘客不断增加，负载增加到一定程度时，电机进入发电状态被连接到电网电源，此时电机不受变频器控制。如乘客继续进入扶梯，则扶梯将以0.5m/s的速度稳定运行且始终不受变频器控制。 如在预先设定的时间段内没再检测到有乘客进入扶梯，那么扶梯将被接入到变频器驱动，减速到爬行速度运行。
在实际运行中也可以针对不同的列车间隔，决定扶梯是否在电网下直接运行。如早7：00-9：30 ，下午16：00-19：00（列车间隔为3-4分钟），扶梯可以在电网下直接运行，以减少变频器的空载损耗；其它时间扶梯采用变频器控制，起到节能作用。
另外，一旦变频器发生故障，则可以通过控制系统修改参数将变频器短接，使驱动电机直接连到电网下运行，从而保证扶梯继续运行使用。 虽然扶梯采用变频器运行控制方式后，达到了节能运行的目的，但同时应注意到变频器控制系统也有一定的负面影响，如运行时产生的噪音比直接驱动略大，需加长桁架以增加机房空间，对散热也有相应要求（18Kw变频器的散热量约为2Kw）等等。因此应针对扶梯采用变频控制运行后的特点要求，采取相应的措施，以确保扶梯的正常使用。
参考文献：
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[1]自动化博览 2000年第6期
[2]迅达扶梯有关资料
共2页: 2
论文出处(作者):顾庆宜
