الأشكال الموجية ، تصميم وإصلاح المصعد الصغير

تقدير وفهم أشكال الموجة كما ينطبق على أعمال المصاعد

---

يعرف معظم مصممي وفنيي المصاعد بالضبط ما هو شكل الموجة ، ولكن كم منهم يمكنه تحديد دالة مثلثية؟ في الواقع ، هم نفس الشيء. الشكل الموجي بلغة المهندس الإلكتروني ، بينما يقول عالم الرياضيات الوظيفة المثلثية. لن نتعمق كثيرًا في جزء المثلث منه ، ولكن النظرة العامة ستوفر بعض السياق لتقدير وفهم أشكال الموجة كما تنطبق على أعمال المصعد.

أولا ، ما هو شكل الموجة؟ بشكل قاطع ، إنها ليست صورة واقعية لصوت متذبذب أو موجة طاقة كهرومغناطيسية ، والتي تتكون بدلاً من ذلك من تغيرات في كثافة ضغط الهواء لموجة صوتية ، أو تغييرات في التكوين القطبي في الفضاء لموجة كهرومغناطيسية. على النقيض من ذلك ، فإن الشكل الموجي هو رسم بياني للسعة اللحظية الموضحة في الإحداثيات الديكارتية ، وهذا ما يسمى لأن مخترعه ، رينيه ديكارت ، كتب تحت اسمه اللاتيني ، كارتيسيوس. في النسخة الأكثر شيوعًا ، والمعروفة باسم المجال الزمني ، يتم رسم المتغير المستقل ، الوقت ، مقابل المحور X الأفقي بوحدات من الثواني أو كسور منه ، في حين يتم رسم السعة ، المتغير التابع ، بالفولت مقابل المحور Y- الرأسي محور. (يعتمد المتغير التابع دائمًا على المتغير المستقل. سيكون عالمًا غريبًا إذا كان الوقت يعتمد على السعة.)

يتم عرض نسخة أقل شيوعًا ولكنها واقعية بنفس الشكل الموجي الجيبي في مجال التردد في محلل الطيف أو راسم الذبذبات بقدرة تحويل فورييه السريع (FFT).

هنا التردد هو المتغير المستقل. تم رسمه بالهرتز (الدورات في الثانية سابقًا) مقابل المحور السيني الأفقي. كما هو الحال في المجال الزمني ، يتم رسم السعة مقابل المحور Y العمودي ، الآن بوحدات الطاقة أو الديسيبل بدلاً من الفولت. الخط غير المنتظم في الأسفل ، والذي لا تظهر فيه التقلبات السريعة في هذه الصورة الثابتة ، هو ضوضاء الأرضية. تحته ، لا يمكن الوصول إلى أي معلومات. هذه الموجة الجيبية النقية لا تولد توافقيات ، باستثناء الموجة التوافقية الأولى ، والمعروفة باسم الموجة الأساسية.

هذه التمثيلات الرسومية ليست ما تبدو عليه التغييرات في الهواء أو كثافة الطيف ، لكن الصور مفيدة جدًا لمهندسي المصاعد أثناء عملهم ، كما سنرى. 

أولاً ، بعض المعلومات الأساسية الإضافية: ما كل هذه الأشياء حول الدوال المثلثية؟ كما هو مذكور أعلاه ، هذا بلغة عالم الرياضيات. علم المثلثات هو في الأساس دراسة قياس المثلثات ، وتحديداً المثلثات القائمة. سيحمل المهندسون القدامى كتبًا بحجم الجيب تحتوي على نسب مثلثية (جيب ، جيب التمام ، ظل الزاوية ، قاطع ، قاطع التمام ، ظل التمام). سيبحثون عن النسبة المثلثية المرتبطة بأي زاوية θ (الحرف اليوناني ثيتا). من ذلك ، بالنظر إلى أي ضلعين ، متقابلين أو متجاورين ، يمكنهم حساب طول الوتر ، أو بالنظر إلى طول الوتر وأحد الضلع ، يمكنهم حساب الضلع الآخر. تم استخدام قاعدة الشريحة عادةً في هذه الحسابات. اليوم ، في عصر الآلة الحاسبة العلمية المحمولة ، ليست هناك حاجة للجداول المثلثية وجميع الحسابات لحظية.

للمساعدة في فهم الدوال المثلثية من حيث صلتها بأشكال الموجة ، فإن هذا الرسم البياني مفيد:

الأضلاع الثلاثة للمثلث القائم الزاوية هي:

• Hypotenuse - الضلع الذي ينتقل من الزاوية θ إلى الدائرة ، ويشكل نصف قطرها

• المقابل - الضلع المقابل للزاوية θ

• الضلع المجاور - الضلع المجاور للزاوية θ وليس الوتر

أهم الدوال المثلثية هي جيب الزاوية θ ، وهي نسبة طول الضلع المقابل على الوتر ، وجيب تمام الزاوية θ ، وهو طول الضلع المجاور على الوتر.

الدائرة هي طريقة أخرى لتمثيل شكل موجة. عندما يدور الوتر في اتجاه عكس عقارب الساعة ، تزداد الزاوية. يصبح الضلع المقابل أطول ويصبح الضلع المجاور أقصر. يستمر هذا حتى يصبح الضلع المقابل والوتر عموديًا ، وعند هذه النقطة يكون الضلع المقابل هو الأقصى. (الوتر لا يتغير أبدًا ، ما لم يتغير اتساع الإشارة). 

عند هذه النقطة ، يكون معدل التغير في طول الضلع المقابل عند الحد الأدنى ، حتى يتطابق الوتر مع الخط الأفقي ، عندما يكون الحد الأقصى.

الآن ، ارجع إلى الشكل 1 ، الذي يوضح الموجة الجيبية في المجال الزمني. لاحظ مرة أخرى أن معدل التغيير هو الحد الأدنى عندما يصل المنحنى إلى القمم الموجبة والسالبة من السعة اللحظية للإشارة ، ويكون معدل التغيير أكبر عندما يكون السعة اللحظية أقل ، أي عندما يعبر المحور X. هذه هي الخاصية الأساسية للموجة الجيبية بالإضافة إلى العديد من الظواهر الطبيعية والاصطناعية التي تتوافق مع الموجة الجيبية. مثال على ذلك هو البندول. إنه يتوقف تمامًا عند أعلى نقطة له ، ثم يبدأ في التسارع مرة أخرى.

يتم تحديد السلوك المميز للموجة الجيبية في بعض المعادلات ذات الصلة: الطول الموجي هو مقلوب التردد ، كما في هذه المعادلة: f = 1 /T; أين f = التردد بالهرتز (الدورات في الثانية سابقًا) ، T = الفترة ، وهي الفترة الزمنية اللازمة لإكمال الإشارة لدورة واحدة.

التردد الزاوي ، المشار إليه بـ ω (أوميغا اليونانية) ، هو معدل تغير الإزاحة الزاوية θ كما في هذه المعادلات:

Y (t) = sinθt = sin (ωt) = الخطيئة (2πft) و د / دt = ω = 2π و

التردد الزاوي = راديان / ثانية ، أي 2π X هيرتز.

أيضا، f = ت / λ ؛ حيث v = سرعة الطور و λ = الطول الموجي.

بالنسبة للموجة الكهرومغناطيسية التي تتحرك عبر الفراغ:

f =  C/ λ ؛ أين C هي سرعة الضوء في الفراغ.

(الضوء لا يسافر في الواقع في C. إنها تقترب من تلك السرعة في الفراغ. في أي وسيط شفاف آخر ، يسافر في جزء من C، وهو المسؤول عن ظاهرة الانكسار).

يتم تشغيل المصاعد الحديثة بشكل حصري تقريبًا بواسطة المحركات الكهربائية ، ولكن هذا كان بطيئًا ليصبح حقيقة واقعة. ربما كانت المصاعد الأولى عبارة عن حبال وسلة ، كانت تصعد خارج المباني وتعمل بالحيوانات على جهاز المشي. شهد القرن التاسع عشر نموًا صناعيًا متسارعًا باستمرار ، وخاصة في المدن التي كانت فيها المساحة مرتفعة ، وارتفعت المباني أعلى. سعى المهندسون إلى إيجاد طرق لرفع العمال والمواد فوق الطوابق الثلاثة التقليدية. كان التطور المهم هو الطاقة البخارية وأحيانًا الهيدروليكية ، والتي كانت تعني الماء في ذلك الوقت.

عندما ظهر Edison و Tesla و Westinghouse على الساحة ، أصبحت الطاقة الكهربائية للمصاعد حقيقة واقعة. استثمرت Westinghouse بكثافة في تقنية Tesla الجديدة متعددة الأطوار ، بمحركات قابلة للعكس بسهولة ، ولكن محرك Edison's DC هو الوحيد المناسب حقًا. كان أيضًا قابلاً للانعكاس بسهولة ، بمجرد تبديل القطبية ، لكن محرك التيار المستمر كان أفضل بكثير في تطبيقات المصاعد لأنه يمكن التحكم في السرعة دون ارتفاع درجة حرارة محرك التيار المتردد ، وذلك ببساطة عن طريق تقليل الجهد. يعد التحكم السلس في السرعة في المصعد أمرًا ضروريًا للغاية. يجب أن تبطئ السيارة تدريجيًا قبل التوقف عند كل هبوط لتجنب اهتزاز الركاب. أيضًا ، يجب أن تتحرك السيارة بسرعة منخفضة أثناء وجودها في وضع الفحص أثناء الإصلاحات وأحيانًا لعمليات مكافحة الحرائق. لم يستطع محرك تسلا الحثي متعدد الأطوار القيام بأي من هذا ، ولهذا السبب ، تم استخدام محركات التيار المستمر حصريًا في تطبيقات المصاعد حتى الستينيات ، مع إدخال محرك التردد المتغير (VFD) ، والذي سمح بالتحكم في السرعة وعزم الدوران لثلاث مراحل المحركات التعريفي.

ربما يعتقد الشخص الموجود في الشارع أن تشغيل محرك التيار المستمر من مصدر التيار المتردد سيتطلب معدات مساعدة متقنة ، ولكن في الواقع المعدل البسيط ليس مشكلة كبيرة ، نظرًا لحقيقة أن الثنائيات والمكثفات قد تحتاج في النهاية إلى الاستبدال. هناك أيضًا مسألة استبدال الفرشاة وعمل المبدل المحتمل في محرك التيار المستمر ، ولكن بشكل عام ، فهي تدوم طويلاً وتعمل بسلاسة. في الواقع ، أثناء إصلاح المصعد ، غالبًا ما يتم الاحتفاظ بمحرك DC مع المعدل إذا كان يعمل بشكل جيد.

ومع ذلك ، يتمتع محرك التيار المتردد المزود بخاصية VFD بالعديد من المزايا ، ويستخدم في جميع الإنشاءات الجديدة ، سواء في أنظمة الجر أو المصاعد الهيدروليكية.

عادةً ما يتم تقديم محركات VFD و AC كحزمة واحدة ، ولكن من المتصور أنه يمكن استخدام محرك تحريضي يعمل بالتيار المتردد جاهز للاستخدام. ومع ذلك ، يجب مراعاة المحامل المحسنة والتبريد للتشغيل بخلاف السرعة المقدرة.

عندما يفشل نظام المصعد في العمل على النحو المنشود ، فغالبًا ما يكون المحرك أو نظام التحكم معيبًا. عادةً ما تكون تقنيات التشخيص القياسية كافية لتحديد ما إذا كان الخطأ في أي من هذه المناطق. غالبًا ما يكون في المحرك لأن هذا هو المكان الذي توجد فيه الأجزاء المتحركة ، وهو المكان الذي يتم فيه توليد أكبر قدر من الحرارة.

إذا كان المحرك لا يزال قادرًا على العمل تحت الحمل ، فإن الطريقة الجيدة للبدء هي استخدام كاميرا التصوير الحراري Fluke أو ما يكافئها لفحص المحرك ونظام القيادة ، بما في ذلك نقاط إمداد الطاقة للسخونة الزائدة.

في تشخيص نظام المحرك / المحرك ، ابدأ بمصدر الطاقة. عادة ، يقع المحرك في غرفة آلة المصعد المجاورة للجزء السفلي من العمود والحفرة. سيكون للتركيب المتوافق فصل كهربائي في حاوية معدنية تقع على مرأى من المحرك. يجب وضع علامة على هذا الفصل ، ويمكن تحديده أيضًا من خلال موصلات إمداد الطاقة الكبيرة التي تعمل (في القناة) من خارج غرفة الماكينة. من الفصل ، تمر موصلات الإخراج ، أيضًا في القناة ، من خلال وحدة التحكم في الحركة و VFD إلى المحرك. يجب فحص كل هذه النهايات للارتفاع غير العادي في درجة الحرارة باستخدام جهاز التصوير الحراري.

يمكن قطع طاقة المحرك عند القاطع في حاوية الفصل. ستظل العروات العلوية (الإدخال) حية ، ويمكن التحقق منها للتأكد من سلامة شكل الموجة والجهد والتيار ، بما في ذلك توازن الطور. يمكن فحص التيار فقط مع تشغيل المحرك عند التحميل الكامل. قد تكون المتطلبات الكهربائية للمحرك (غالبًا حوالي 30 حصانًا) ثلاثية الطور ، 480 فولت أو أعلى ، لذا يلزم توخي الحذر الشديد عند إجراء القياسات الكهربائية. تتمثل المخاطر في حدوث صدمة كهربائية من الجهد العالي والانفجار القوسي من دائرة قصر طور إلى طور أو طور إلى أرض.

حتى الأرضية الأسمنتية الجافة يمكن أن يكون لها إمكانات أرضية قوية ، خاصةً إذا كانت تحتوي على حديد التسليح المرتبط. من الأفضل وضع بساط مطاطي سميك وجاف حيث ستقف. تعتبر الأحذية الجافة المعزولة حكيمة ، لكن لا يمكن الاعتماد عليها لأنها قد تحتوي على شق أو ثقب غير مرئي يحبس الرطوبة والذي من شأنه أن يخلق مسارًا موصلًا للتيار إلى الأرض. تعتبر القفازات عالية الجهد (المتوفرة من أمازون) حماية جيدة أيضًا.

خطأ القوس هو نوع مختلف من المخاطر. هنا ، لا يتعرض الإنسان لصدمة ، ولكن عوضًا عن ذلك هو مقاومة منخفضة قصيرة ، ناتجة ، على سبيل المثال ، من أداة معدنية سقطت أو مفك براغي منزلق من عروات سد في إمكانات مختلفة وتسبب في تبخر الأداة بقوة متفجرة ، مما يؤدي إلى رش العامل التعساء مع المعدن المنصهر. لذلك يجب أن تشتمل الاحتياطات الإضافية على خوذة ودرع للوجه. يجب أن تكون المجسات متعددة المقاييس من النوع عالي الجهد مع حواجز مرتفعة لمنع الأصابع من الاتصال بالنهايات الحية. يجب أن تكون هذه الاحتياطات في مكانها دائمًا عند إجراء قياسات الطاقة من مدخلات الفصل إلى أطراف المحرك.

في كثير من الحالات ، يكون VFD مزودًا بقراءة تعرض رموز الخطأ. سيتم سردها في وثائق الشركة المصنعة جنبًا إلى جنب مع العلاجات المقترحة. رمز الخطأ F4 ، على سبيل المثال ، قد يعني أن محرك الأقراص يشهد حالة انخفاض الجهد ، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيله. يمكن أن يكون العطل في محرك الأقراص أو المحرك أو جهد الإمداد.

في جميع الحالات ، يجب استخدام مقياس رقمي متعدد ضمن جهده المقنن. للقراءات الحالية ، يعتبر مقياس التيار الكهربائي غير المتصل هو الأداة المفضلة. من الممكن أن يقرأ الجهد والتيار بشكل طبيعي ، لكن الأنواع الأخرى من تشوه شكل الموجة يمكن أن تسبب مشكلة.

بعد قياس الجهد والتيار عند الفصل ، يمكن فحصهما في نقاط مختلفة في جميع أنحاء VFD. استشر وثائق الشركة المصنعة للقيم العادية.

الشيء التالي الذي يجب أن ننظر إليه هو حافلة DC. يجب أن يقرأ في الواقع أعلى من إمداد التيار المتردد من الذروة إلى الذروة. كيف يكون هذا ممكنا؟ الجواب هو أن جهد ناقل التيار المستمر هو ناتج مقوم الموجة الكاملة. إذا كان جهد ناقل التيار المستمر أقل من المثالي ، فراجع الثنائيات والمكثفات في قسم المعدل. الشذوذ الآخر في ناقل التيار المستمر هو تموج التيار المتردد المفرط. يجب أن يكشف جهاز القياس المتعدد عن تموج عندما يتم ضبط الجهاز على جهد التيار المتردد. يتم توفير إشارة أكثر تحديدًا بواسطة مرسمة الذبذبات. في هذا الوقت ، من المناسب العودة إلى قطع الاتصال واتباع المسار ثلاثي الطور إلى المحرك ، والنظر إلى كل نقطة اختبار باستخدام مرسمة الذبذبات.

قبل البدء في قياسات الذبذبات ، من المهم إدراك أنه لا ينبغي استخدام راسم الذبذبات القياسي من نوع المقعد للنظر في الإمداد ثلاثي الطور أو ناقل التيار المستمر أو النهايات في المحرك. إذا تم استخدام هذا النوع من راسم الذبذبات في هذه القياسات وتم توصيل سلك الرجوع الأرضي بسلك أو طرف مدعوم بجهد يُشار إليه ويطفو فوق إمكانات الأرض ، فسيكون هناك مقاومة منخفضة قصيرة للخلف عبر دائرة فرع المنشأة إلى أرضية النظام في الخدمة. إذا كنت محظوظًا ، فسيعمل سلك الرجوع الأرضي الخفيف بمثابة فتيل ، يحترق ويقطع تيار العطل. ولكن بخلاف ذلك ، هناك احتمال لإتلاف راسم الذبذبات و / أو VFD.

الحل هو استخدام مجموعة من المجسات التفاضلية ، لكنها باهظة الثمن وقد لا تكون متاحة. الإجابة الأكثر قابلية للتطبيق هي استخدام راسم الذبذبات المحمول باليد الذي يعمل بالبطارية والذي يتم تشغيله ضمن تصنيفها مع عزل جميع القنوات عن الأرض ومعزولة عن بعضها البعض. تحقق من هذه التفاصيل في دليل المشغل.

للتحقق من مصدر طاقة أو دائرة ثلاثية الطور ، قم بتوصيل سلك الرجوع الأرضي بالطرف المحايد وقياس موصلات الطور الثلاثة الفردية ، مع وبدون حمل. يجب أن تكون هذه المراحل من نفس الجهد إلى حد كبير ، في غضون 3 ٪ بدون تحميل. إذا كانت إحدى المراحل أقل من المرحلتين الأخريين ، فمن الممكن أن يقوم شخص ما في مكان آخر بالمبنى بالتنصت على حمل أحادي الطور. مع توصيل المحرك ، ليس من الغريب أن تكون ساق واحدة أقل بنسبة 5٪ من الأخرى. يمكن أن يكون الخلل الحالي أعلى قليلاً. أحيانًا يكون عدم توازن الجهد هو النتيجة التراكمية لاختلال توازن المحرك والخط - وهما قياسان منخفضان يؤثران على نفس المرحلة. في هذه الحالة ، قد يؤدي لف الوصلات عند الإدخال أو الإخراج دون عكس الدوران (الانتقال من A إلى B و B إلى C و C إلى A) إلى التخفيف من عدم التوازن. باستخدام هذه التقنيات وما شابهها ، يجب أن يكون من الممكن تحديد موقع خط أو خطأ VFD ، أو عزله عن المحرك ، وفي هذه الحالة قد تتم الإشارة إلى إعادة بناء المحرك أو استبداله. كل هذا على افتراض أن المحرك لا يزال قيد التشغيل وقادرًا على سحب الحمل ، كما هو الحال عندما كانت الشكوى الأصلية عبارة عن كمية محدودة من التدفئة في المحرك.

بالنسبة لقراءات الذبذبات ، فإن الشيء الرئيسي الذي يجب البحث عنه هو القمم المسطحة في واحدة أو أكثر من المراحل. يشير هذا إلى أن جهازك لا يعالج ذروة الجهد ويقطعه في كل دورة قبل بلوغ الحد الأقصى. تُعرف هذه الحالة أيضًا باسم القطع. قد تكون الأسطح المسطحة إما ناعمة أو غير منتظمة (صاخبة) وهذا قد يخبرك بشيء عن طبيعة الخطأ. هناك صعوبة أخرى تظهر في عرض الذبذبات في مرحلة واحدة أو أكثر وتتكون من موجات جيبية صغيرة أو ما يبدو أنه ضوضاء ممتدة على شكل (أشكال) الموجة الرئيسية. هذه علامة على دخول التوافقيات في تدفق الطاقة الخالي من التوافقيات. قد يكون من أعراض الحمل الذي يسبب التشويه.

القسم الأخير من VFD هو العاكس. وهو يتألف من ستة مقومات SCR (مقومات يتحكم فيها السيليكون) تقوم بتحويل التيار المستمر النقي الخالي من التموج من ناقل التيار المستمر إلى الموجات المربعة المعدلة بالنبض والتي تغذي المحرك ، مما يسمح له بالعمل بشكل أسرع أو أبطأ من المعدل دون ارتفاع درجة الحرارة ( كما لو أن الإمداد بالموجات الجيبية سيتم تعزيزه أو تقليله).

هذه الموجات المربعة ذات عرض النبضة لها دورات عمل متفاوتة. يعني الوقت الطويل الأطول زيادة عدد دورات المحرك في الدقيقة. يتم تنظيم دورة العمل المتغيرة من خلال مدخلات بيانات الجهد المنخفض في SCR. يتم إنشاء المدخلات في وحدة تحكم الحركة. فهي قادرة على التعامل مع الفولتية العالية والتيار المطلوب لتشغيل المحرك.

ما يمكن أن تذهب الخطأ؟

مهمتنا الأساسية هنا هي استكشاف أخطاء الانعكاسات العابرة التي تظهر في الكبل من VFD إلى المحرك. قد تنتج هذه العبور من الحواف السريعة الارتفاع التي يتم نقلها أحيانًا على مسافة كبيرة من VFD إلى المحرك. تؤثر عوامل مختلفة على أحجام الموجات المنعكسة ، بما في ذلك طول الكابل وحمل المحرك ومقاومة الارتفاع للكابل والمحرك والتباعد ووقت الصعود وسعة النبضات. في النهاية ، يمكن للجهود المنعكسة الضغط على الكابل وعزل المحرك ، مما يتسبب في فشل أحدهما أو كليهما.

للتشخيص ، استخدم جهاز القياس المتعدد للتحقق من الجهد الزائد في أطراف المحرك. بسبب عرض النطاق الترددي المحدود ، قد لا يكشف المتر المتعدد عن المدى الكامل للانعكاسات ، لذلك من الضروري مرة أخرى إخراج راسم الذبذبات.

يمكن تجنب هذا النوع من المشاكل من خلال التخطيط الدقيق في التثبيت الأولي. يجب أن يكون VFD ، في التثبيت الأولي ، قريبًا من المحرك قدر الإمكان ، بحيث يمكن تشغيل الكبل مباشرة بدون انحناءات. حتى الضغط الطفيف من أحد الأسلاك الأساسية ، وهو شيء لا يزعج الأسلاك الكهربائية العادية ، يمكن أن يؤدي إلى تعطيل كبلات البيانات تمامًا ، خاصةً إذا تم استخدام الموجات المربعة ذات أوقات الارتفاع السريع لنقل طاقة عالية التردد وعالية التيار. ضع في اعتبارك وضع تغذية المحرك في قناة مؤرضة لحمايتها من التلف المادي والتداخل.