一般采用F级绝缘、IP54外壳保护等级。各品牌对公共交通型自动扶梯的动力配置不尽相同，但一般以80%左右的制动载荷作为额定载荷计算电动机功率，通常比普通自动扶梯高20%以上。减速箱 普通自动扶梯多采用造价较低的单级蜗轮蜗杆减速箱。常采用的有全齿轮减速箱、一级齿轮一级蜗轮的减速箱。减速箱的工作寿命设计应不小于140000h。梯级链条的安全系数应不小于5。一般要求在制动载荷条件下，销轴比压不大于25N/mm2。......
2023-06-15
混合电源系统的设计与优化
【摘要】：混合电源系统一般由两部分组成，各个部分都是以互补的方式为系统提供电能。在混合电源系统中，使用超级电容器的原因就是其高功率密度与长循环寿命，作为辅助电源可以很好地满足实际应用中的高功率需求，或者平抑功率波动的需求。将超级电容器作为辅助能源的混合电源系统具有很广泛的应用。超级电容器组的总重为2.7t，体积为2.3m3。
混合电源系统一般由两部分组成，各个部分都是以互补的方式为系统提供电能。在理想情况下，各个部分都能工作于额定运行状态。
在混合电源系统中，使用超级电容器的原因就是其高功率密度与长循环寿命，作为辅助电源可以很好地满足实际应用中的高功率需求，或者平抑功率波动的需求。系统的主电源可以是主电网、蓄电池[BAR 08]、内燃机或燃料电池[DIE 03]等。这些应用案例都有一个共同点，即主电源用于满足系统的能量需求，超级电容器用于满足功率需求。
将超级电容器作为辅助能源的混合电源系统具有很广泛的应用。
在低功耗应用中，比如在照相机或摄像机中，将超级电容器与电池配合使用，以减小对电池的诸多不利影响，延长其寿命。
对于几十千瓦的应用而言，超级电容器可以替换电梯中的制动电阻。在此类应用中，超级电容器需要具备一定的储能量与功率输出能力，以减小电梯在升降过程中对电网的不利影响，而这种影响可以看成是断续的功率需求[RUF 02]。
汽车和牵引机车领域也是超级电容器比较适合的领域。对于汽车而言，超级电容器非常适合“起停”行驶模式，或者作为更高级的应用，超级电容器可以降低对内燃机的功率输出限制。
对于牵引机车，几种可能的超级电容器应用在同时开发。第一个应用就是带有悬链线的有轨电车和无轨电车，可以通过超级电容器的使用缓解机车的功率需求对电网功率分布曲线的影响，同时也可以尽可能多地回收制动能量。目前一些应用方案正在进行测试：将一组超级电容器通过悬链线端的接口接入机车的供电系统（控制悬链线电压，回收车辆的制动能量）[RUF 04b，SIT 00]，或者直接把超级电容器安装在机车上（减少了对悬链线的要求，并能回收制动能量）[DES 07，STE 04]。第二个应用就是柴-电混合的短途列车，如图9-11所示。
有一项针对图9-11a所示机车的研究。一辆由StadlerRailAG公司制造的柴-电列车[DES 04]。该列车是针对Merano-Malles线（位于意大利北部）设计的，这段路线以陡峭著称，海拔为1000～1700m。如图9-11b所示，该列车起初是由两台柴油发电机供电的，每台机组功率为380kW（共计760kW）。应该注意到，在这种配置下，柴油机必须满足列车任何的功率波动需求。因此，发动机的运行状态被迫频繁改变，使得对其效率和排放物的控制尤其困难。此外，也无法做到制动能量回收，使得柴油发电机提供的能量无法充分利用。
该项研究在列车上安装了一组超级电容器，如图9-11b所示，它们可以完成一部分或者所有列车的波动功率需求。确实，安装超级电容器的目的就是为了控制柴油发电机工作在“起停”模式。在起动阶段，柴油发电机保持在额定工作状态，可以提供最优效率并减少排放量。不仅如此，使用超级电容器储能保证了制动能量的回收，提高了系统的整体效率。
图9-11 柴-电混合列车
图9-12所示为满足以上要求所需的超级电容器储能量预估，并且给出了储能量对于柴油发电机装机容量的直接影响。
图9-12 储能量对柴油发电机组装机容量的影响
图中的参考点是无储能时的情况（储能量为零），对应了最初预测的柴油机功率（640kW）。曲线中的极值点说明了这样一种情况：列车在重量和体积允许的情况下安装了一组储能量为550MJ的超级电容器，那么它只需要配备45kW的柴油机就可以正常运行了。遗憾的是，这种情况几乎不可能发生，因为实际的列车是无法容纳体积如此大的超级电容器的。
一个有意思的方案是，如果将超级电容器组的容量配置为45MJ，那么对应的柴油发电机功率将会减半，因而可以将图9-11b所示原系统中的一个柴油发电机组换成一组超级电容器。这组超级电容器由4900只单体组成，每个单体参数为3000F/2.7V/0.29mΩ。超级电容器组的总重为2.7t，体积为2.3m3。
通过计算和仿真发现，这样做的好处就是柴油消耗降低了44%，而且在10年内可收回超级电容器储能系统相关的投资成本。还要注意到，以上计算是在汽油价格还未超过每桶100美元的时候。
最后一个例子说明一下与超级电容器充电有关的应用[RUF 04a]。由于采用了超级电容器，车辆的续航里程缩短了，需要在其行使的固定路线上，每当车辆停靠在沿途分布的站点时对车载超级电容器进行充电。由于车站与车载超级电容器储能之间的能量交换过程必须非常迅速，因此所需功率肯定是巨大的（100～1000kW）。在这段短暂的时间内（几十秒），能量可以由充电站内的超级电容器提供。而站内超级电容器可以在先后两辆车停靠的间隙进行充电，从而使充电时间放宽至几分钟，这样从电网吸收的功率就不会超过几十千瓦。
上面这个应用也说明了超级电容器在储能领域的一个主要角色，即能量缓冲器，限制负荷对主电源的功率需求。
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