邵紫薇 孫麗君

東芝電梯（中國）有限公司 遼寧沈陽 110000

自動(dòng)扶梯的應(yīng)用范圍很廣，包括像地鐵、商場、車站和賓館等各種公共場所，以往傳統(tǒng)的自動(dòng)扶梯往往會(huì)有超過20%-40%的能量會(huì)流失于四處空間，以熱量的方式白白浪費(fèi)掉。而自動(dòng)扶梯運(yùn)行的時(shí)間每天也可以達(dá)到14個(gè)小時(shí)往上，但是其處于額定負(fù)載下的運(yùn)行時(shí)間卻很短，相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析表明，即便是在人流蜂擁的地鐵站內(nèi)，自動(dòng)扶梯運(yùn)行的持續(xù)率也僅僅占比25%-30%，所以自動(dòng)扶梯實(shí)際上又比較普遍地存在長期低載以及空載運(yùn)行的情況，致使電力資源嚴(yán)重浪費(fèi)，所以，這樣一來，對于自動(dòng)扶梯節(jié)能控制技術(shù)的研究工作的開展又顯得極其有必要。

1 自動(dòng)扶梯電機(jī)能耗分析

絕大多數(shù)自動(dòng)扶梯的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)其核心都是一個(gè)交流（AC）感應(yīng)電機(jī)。即便交流感應(yīng)機(jī)屬于是比較可靠的動(dòng)力源，但很多終端用戶卻不知道交流電機(jī)的效率在載荷比較輕時(shí)都會(huì)很低。介于多數(shù)交流電機(jī)固有的設(shè)計(jì)，交流電機(jī)有超過20%-40%都是做的屬于無用功，此部分能量又時(shí)常會(huì)以熱量的形式白白浪費(fèi)掉。

電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行狀態(tài)下功率損耗主要包括三個(gè)主要部分：即定子銅耗定子鐵耗以及轉(zhuǎn)子銅耗。又介于轉(zhuǎn)子中的電流頻率很低，所以轉(zhuǎn)子的鐵耗會(huì)相對來說小一些，此一點(diǎn)可以完全忽略不計(jì)，此外機(jī)械損耗以及附加損耗也比較小，同樣可以將其忽略。但是定子損耗和轉(zhuǎn)子銅損耗其分別和定子以及轉(zhuǎn)子中的電流損耗平方成正比，所以，電流較小的往往又會(huì)使得這兩種損耗明顯降低。而關(guān)于定子中的鐵耗，包含有磁滯損耗以及渦流損耗，此二者均與電源頻率成正比，同時(shí)也和鐵芯中磁感應(yīng)強(qiáng)度的平方成正比，基于此，有效減少頻率并且有效降低鐵芯磁通密度都會(huì)使得定子鐵耗有所降低[1]。

根據(jù)電機(jī)學(xué)原理可知：

輸入功率=定子銅耗+鐵耗+轉(zhuǎn)子銅耗+機(jī)械損耗+附加損耗+輸出功率=（定子銅耗+轉(zhuǎn)子銅耗）+（鐵耗+機(jī)械損耗+附加損耗）+輸出功率=可變損耗+損耗+輸出=損耗+輸出功率。

結(jié)合上面的內(nèi)容進(jìn)行分析我們得出：想要使自動(dòng)扶梯實(shí)現(xiàn)電機(jī)節(jié)能，就一定要結(jié)合減少電機(jī)損耗以及減少輸出功率此兩個(gè)方面展開進(jìn)行。

1.1 減少損耗

減少損耗實(shí)際上也是有效提高電機(jī)工作效率。一般電機(jī)的工作效率都會(huì)控制在75%-80%，額定負(fù)載的時(shí)候其效率屬于最高。而在輕載時(shí)則可調(diào)整其輸入電壓來有效減少損耗，當(dāng)可變損耗與不變損耗相等時(shí)，異步電機(jī)的功率將會(huì)達(dá)到最大值。

1.2 減少輸出功率

電機(jī)的輸出功率與其轉(zhuǎn)速是成正比例的，而采用變頻調(diào)速則就可以線性減少自動(dòng)扶梯的輸出功率，從而有效達(dá)到節(jié)能的目的。微機(jī)的變頻調(diào)速是以電源的調(diào)節(jié)頻率來有效改變異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速的，那么在自動(dòng)扶梯沒有人而空載狀態(tài)下的時(shí)候往往能夠使得扶梯的轉(zhuǎn)速降低（比如20%或者50%的額定轉(zhuǎn)速），進(jìn)行節(jié)能，而在扶梯被檢測到需要載人的時(shí)候需要事前將其恢復(fù)到正常狀態(tài)或正常速度。那么變頻器在輕載的時(shí)候，就可以自行將其調(diào)整到輸入電壓并以此來有效地降低其損耗[2]。

2 扶梯變頻節(jié)能控制系統(tǒng)運(yùn)行特性

2.1 變頻運(yùn)行工作方式

這種方式屬于是正常的工作方式，其可以根據(jù)客流狀況來自動(dòng)變換調(diào)整其運(yùn)行的速度，從而達(dá)到有效的減少磨損和損耗的效果。當(dāng)處于扶梯兩端的傳感器檢測到有乘客乘梯或者是有人進(jìn)入時(shí)，其會(huì)自動(dòng)調(diào)整至平穩(wěn)狀態(tài)下的額定功率運(yùn)行速度（0.5m/s），并以此快速的完成客運(yùn)功能。而此期間如果再有乘客進(jìn)入，那么扶梯則會(huì)自動(dòng)計(jì)時(shí)以此來延長運(yùn)行時(shí)間，最終保證能夠把所有乘客安全輸送至終點(diǎn)。如果扶梯運(yùn)行過一段時(shí)間以后（結(jié)合實(shí)際語言設(shè)定為30-180s），此兩端一直都未能夠檢測到有乘客進(jìn)入，此時(shí)自動(dòng)平穩(wěn)地降速閑置運(yùn)行，其速度可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定在0.05-0.25s/m范圍以內(nèi)。假如扶梯閑置時(shí)間長達(dá)5min之久，這時(shí)候可以停止運(yùn)行使其進(jìn)入到待客狀態(tài)，而如果有乘客進(jìn)入，那么就能夠自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，如此也可以自動(dòng)地達(dá)到最佳的運(yùn)行節(jié)能方式。（此功能能夠以微處理器板上的開關(guān)來進(jìn)行選定）。在客流量不大的情況下，我們?yōu)榱丝梢赃_(dá)到最佳的節(jié)能，同樣可以設(shè)定，如果扶梯在沒有檢測到有乘客進(jìn)入扶梯時(shí)，即可停止運(yùn)行，在扶梯上下入口處設(shè)置的指示燈用于指示乘客的運(yùn)行方向，假如乘客此時(shí)由正向入梯，則此時(shí)扶梯能夠安全平穩(wěn)地將速度提高至額定值（0.5m/s），并以此快速地完成客運(yùn)功能。但如果是由反向入梯，那么此時(shí)扶梯正向啟動(dòng)并且此時(shí)蜂鳴器鳴叫，同時(shí)警告乘客不能乘梯[3]。

2.2 備用工作方式

可以試圖用轉(zhuǎn)換開關(guān)來選擇備用工作方式，也就是單速運(yùn)行方式。此項(xiàng)功能可以當(dāng)作是應(yīng)急來使用，致使當(dāng)變頻器或是傳感器有故障出現(xiàn)以及客流量短期內(nèi)增加時(shí)需要連續(xù)快速的運(yùn)行則能夠很好的保證扶梯運(yùn)客的功能。

2.3 無級變速曲線

變頻驅(qū)動(dòng)方式的采用使得速度的轉(zhuǎn)換從無級平滑緩慢的效果得以完成，其過度時(shí)長則可長達(dá)5s，即便是扶梯上面有乘客站立，也不會(huì)因?yàn)槠渌俣扔凶兓a(chǎn)生任何危險(xiǎn)或者不適。

3 結(jié)語

從理論意義上來講，對于自動(dòng)扶梯節(jié)能控制技術(shù)的研究，提出了其最佳的控制方案，并且采用瞬時(shí)檢測技術(shù)以及自適應(yīng)模糊算法和單片機(jī)控制，調(diào)速調(diào)壓變頻智能控制系統(tǒng)，把扶梯的運(yùn)行狀態(tài)從單速形式逐漸升級為變頻無級調(diào)速形式，如此來有效實(shí)現(xiàn)沒有乘客的時(shí)候自動(dòng)進(jìn)入到慢速或者是停止?fàn)顟B(tài)，而有乘客的時(shí)候自動(dòng)平穩(wěn)地進(jìn)入正常的快速狀態(tài)。實(shí)踐證明，系統(tǒng)的節(jié)能效果比較明顯，而此將會(huì)在產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)又有良好的社會(huì)效益。