北京吉九科技发展公司

自动扶梯专用节电器

GIGO自动扶梯专用节电设备，应用先进节电技术，性能优良，安全可靠，节电率可达15％-30％以上。

节能原理如下：

(一) 自动扶梯调速与节能方式

自动扶梯和电梯一样是公共场所运送乘客的最典型设备,已经在百货公司、机场、地铁、宾馆等场所广泛地运用。但是迄今为止，它们大多是由商用电源供电，并不进行调速。这样一来使得自动扶梯在无人乘座的时候仍然忙碌地奔跑，尤其是周期性很明显的场合，如机场、地铁站，在飞机或列车到来时方有乘客，其余时间都歇着；商场在中午吃饭时间及下班前一小时及早上上班的前一两小时顾客相对流量减少，自动扶梯使用率都是比较低的。这使得我们对自动扶梯节电有机可乘。

理论上来讲，自动扶梯上可采用的节能运行方式有多种，但实际应用在扶梯控制上的主要有3种方式。

（1） 自动运行方式：在扶梯上下口处安装传感器（传感器可用光电、压力等多种形式），一旦传感器检测到有乘客进入扶梯（距梳齿板1.3M左右），扶梯开始起动运行，如果乘客继续进入扶梯，扶梯将一直以额定速度正常运行。如果在预先设定的时间内没再检测到有乘客进入扶梯，或者扶梯出口侧传感器检测到最后一个乘客离开扶梯后，在预先设定的时间内也没再检测到有乘客进入扶梯时，则扶梯将自动停梯。待有乘客进入扶梯时，扶梯再投入运行。

（2） Y—△运行方式（ECO方式）：利用扶梯Y—△起动装置，在扶梯投入运行后，当扶梯处于空载或轻载时，控制系统将驱动电动机从△形运行自动切换到Y形运行来节约能耗。当扶梯负载增加后，扶梯再自动转成△形运行。

（3） 变频运行方式（VVVF方式）：在扶梯上增设变频调速装置，扶梯开始运行时通过变频器起动。当扶梯达到100%额定速度（0.5m/s）运行时，如果无乘客乘梯，扶梯由100％额定速度自动降为20%额定速度（0.1m/s）爬行（如果扶梯在20%速度下运行很长一段时间仍无人乘梯，则扶梯会自动平缓地停梯待命，该功能可自行设定）。如果安装在扶梯出入口处的传感器检测到有乘客乘梯，则扶梯速度马上平缓地升至100%额定速度，如果乘客继续进入扶梯，扶梯将一直以额定速度正常运行。如果在预先设定的时间内扶梯入口处的传感器没再检测到有乘客进入扶梯，则扶梯将自动转至爬行速度运行。

比较3种节能运行方式，自动运行方式节能效果突出，控制方式简单可靠，但会造成扶梯频繁起停，严重影响扶梯使用寿命；Y—△运行方式有节能效果（理论上可节电30%左右），但扶梯起动后，一直以额定速度连续运行，增加了扶梯的损耗；VVVF运行方式节电效果明显（理论上可节电60%左右，尖峰电流比无变频器扶梯减小可达80%左右），与自动运行方式相比没有频繁起动问题，扶梯磨损小，并且爬行速度运行时可提示乘客乘梯方向。

（二）自动扶梯的变频装备

随着自动扶梯进一步向着高科技、节能、智能化的方向发展，变频器在自动扶梯领域已被广泛地使用。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3种方式，即相控调速GPH，标准变频器GFU和变频器GFU加。

（1） 相控调速GPH；具有软起动、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5min，须停10min）.

（2） 标准变频器GFU：该装置仅在自动扶梯负载为60%额定功率下定时工作，除具有相控调速GPH功能外，还有慢速（爬行）运行速度（以20%额定速度运行）和检修运行速度功能，检修运行速度使用无限制。

（3） 变频器GFU加：自动扶梯开始运行，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，自动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，自动扶梯较多地运行于2/3额定载客量以下，如果以100%电动机功率配置变频器，则当扶梯以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%电动机额定功率来配置变频器。如果电动机额定功率为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，电动机通过变频器工作；当负载增加至100%时，控制系统就将电动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。一般公共交通型自动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。例如，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h，工作环境温度为-40~+60OC，相对湿度为95%。自动扶梯安装标准变频器GFU后的工作原理如下：

在自动扶梯开启后，自动扶梯在变频器的驱动下平缓起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，自动扶梯切入至电网直接供电，当自动扶梯负载下降至负载的60%额定功率以下时，扶梯将被切换到变频器供电。如果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，驱动电动机切入至电网直接供电，此时电动机不受变频器驱动。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，电动机进入发电状态，被连接到电网电源，此时电动机不受变频器控制。如果乘客继续进入扶梯，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。如果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时段，决定自动扶梯是否直接在电网下运行如早7：30~9：30，下午16：00~19：00（乘客十分密集），扶梯可以在电网下直接运行，以减少变频器的空载损耗；其他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，使驱动电动机直接连到电网下运行，从而保证自动扶梯继续运行使用。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，但同时就注意到变频器控制系统也有一定的负面影响，如运行时产生的噪声比直接驱动略大，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。因此应针对扶梯采用变频控制运行后的特点，采取相应的措施，以确保扶梯的正常使用。

（三）自动扶梯变频改造案例

某饭店共有4部自动扶梯，在相当长的时间段内，经常出现无人乘坐而扶梯长期运行的情况，浪费了大量能源，也造成了设备的不必要磨损。针对此情况，进行扶梯的变频改造，使设备运行更加合理和方便。

改造方案

图所示为自动扶梯改造原理

（1） 拖动主电路。在原电动机与供电电网之间增加一套变频器装置，达到有人乘坐时自动扶梯设计运行速度为0.5m/s，无人乘坐时转换为节能运行，速度为0.25~0。2m/s之间连续可调。加速时间和减速时间可根据实际情况进行调整，以达到舒适感。使用变频器后，除原电动机的保护功能外，还增加了电子热继电器功能、过电流、欠电压和断相保护等功能，进一步提高了电动机工作的可靠性。

（2） 控制电路。改造方案保留了原设备的设计原则及保护电路，降低了改造费用。

（3） 红外控制。给每台自动扶梯安装上下乘客红外检测设备，用于检测乘客的上行及下行情况。自动扶梯既可选择为上行，也可选择为下行。当红外传感器检测到有人上扶梯后，自动加速到快速状态，而后延时30s，若在30s内传感器没有检测到人上扶梯，则变频器自动减速到慢速挡。两个传感器在任一运行方向上只有一个有效，即扶梯上行时上行方向传感器有效，反之亦然。

（4） 自由停车方式。由于自动扶梯对停车没有特殊要求，为安全起见，采用自由停车方式，模仿工频停车，对整个系统的安全运行很有好处。

变频调速改造后，据1个月的实测数据表明，系统节电40%，电动机温升降低10%，整机噪声降低50%。同时，变频器的软起动功能也使得自动扶梯的起动电流大幅度降低，对系统及电网的安全运行都提供了有力保障。

降速运行后，自动扶梯机械部件的磨损大大降低，使设备维护费用成倍减少，综合效益有了显著提高。

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