هل يمكن لمحرك محرك أن يضر بالمصعد أو نظام السلالم المتحركة؟

تم إجراء اختبار لتقليل التيارات عالية التردد التي تنتجها VFDs ووحدات تحكم التيار المستمر.

تعمل معظم محركات المصاعد الكهربائية الحديثة عبر محرك متغير التردد (VFD) لمحركات التيار المتناوب ووحدة تحكم بالتيار المستمر (عادةً ما يعتمد على مقوم السليكون المتحكم فيه [SCR] ، ولكن مؤخرًا بالنسبة لمحركات التيار المستمر ، يتم عزل البوابة المعزولة بترانزستور ثنائي القطب [IGBT ] على أساس) للتحكم في سرعة المحرك / المصعد. توفر أجهزة التحكم في المحركات ما يصل إلى 55٪ من تكاليف الطاقة ، ولكنها يمكن أيضًا أن تخلق الكثير من الضوضاء الكهربائية والمسموعة. تتجلى هذه الضوضاء الكهربائية على أنها "طفرات الجهد" (وهي حقًا "تيار الوضع الشائع" [CMC]) التي يمكن أن تسبب قدرًا كبيرًا من التكسير والتجميد وانهيار التزييت وأضرار أخرى للمحامل.

أردنا في Renown Electric Motors & Repair البحث عن حل لهذه المشكلة واختباره في محركات المصاعد والسلالم المتحركة. لقد بحثنا في استخدام ممتصات CoolBLUE الحثية ، وهو نوع من خنق الوضع الشائع الذي نوفره ، لمعرفة كيف يمكن أن تقلل من التيارات عالية التردد VFDs ووحدات التحكم في التيار المستمر التي تنتجها في محاولة لتقليل أو القضاء على تلف محمل المحرك.

نبذة عامة

أنظمة التحكم المستندة إلى VFD و SCR ليست جيبية ، ولكنها عبارة عن جيل مستمر من الإشارات أو النبضات المصححة (تعديل عرض النبضة). النبضات لها جهد ثابت وزمن صعود وهبوط dV / dt للنبض. كانت أنظمة VFD الأصلية مبنية على ترانزستورات تقاطع ثنائية القطب. الاتجاه الآن ، من Mitsubishi و On Semi و Infineon و ST Micro وشركات أخرى ، هو نحو أنظمة IGBT ، التي توفر تبديلًا أسرع للدي في / دي تي ، مع خسائر تحويل أقل ومحرك أكثر كفاءة.

تخلق أنظمة IGBT مشاكل مرتبطة بأداء النظام. يقدم IGBT التيارات الطفيلية في شكل خاصيتين مدمرتين محتملتين: الجهد العابر / التشويه التوافقي / الموجات العاكسة والمقادير الأعلى لتيار الضوضاء الأرضية الكهربائية. تنتج أنظمة محرك التيار المتردد التي تستخدم ضوابط متغيرة التردد ضوضاء كهربائية عالية التردد. يتم فرض الضوضاء على خطوط محرك الطاقة للمحركات في شكل ضوضاء الوضع الشائع. تخلق ضوضاء الوضع الشائع جهدًا (dV / dt) عبر الدوار / الجزء الثابت للمحرك ، مما ينتج عنه تيار تفريغ من خلال التزييت ومحامل المحرك إلى مسار سباق السيارات.

ينتج عن هذا التفريغ الحالي تأثير تصنيع التفريغ الكهربائي الذي يتسبب في حدوث تنقر مدمر وتلف في مجرى السباق بالمحرك وانهيار التشحيم المبكر. والنتيجة هي عطل سابق لأوانه للمحرك ، مما يؤدي إلى إصلاحات باهظة الثمن وتعطل النظام.

العاصمة المحركات

لاختبار نظريتنا ، استخدمنا ملف Rogowski ، وهو ملف حلقي تم ضبطه خصيصًا لقياس نبضات التيار عالية التردد المتراكبة على إشارة التحكم ، على خرج محرك قائم على IGBT ومحرك قائم على SCR. تم توصيل محركات الأقراص بمحرك رافعة من نوع Bull و Otis بدون تروس ، على التوالي. يقع كلاهما في مجمعات تجارية ومجمعات تجارية منفصلة مزدحمة في وسط مدينة تورونتو.     

تم قياس CMC بين محرك IGBT ومحرك Bull بدون تروس DC. عادةً ، تلقت الوحدات طفرات تبلغ حوالي 10 أ (الشكل 5 ، يسار). ومع ذلك ، بينما كان المبنى قيد التجديد ، تعرضت الوحدات لارتفاعات عشوائية تجاوزت 115 ألفًا. يمكن أن يؤدي انقطاع التيار الكهربائي ، والارتخاء ، والارتفاعات المفاجئة في التيار الكهربائي ، إلى تلف وحدة التحكم والقيادة ، خاصة أثناء اختبار المولد. يمكن أن يؤدي نشاط البناء العالي بشكل غير عادي (كما هو الحال في التجديدات) إلى تيارات مدمرة لنظام المصعد.

يوضح الشكل 6 مستويات منخفضة جدًا من CMC ، وبالتالي ، ليست هناك حاجة لإجراء تغييرات على نظام محرك SCR هذا. التيار جيد ضمن القدرة الاستيعابية الحالية للمحمل.

النتائج

مع تشغيل المصعد ، استخدمنا راسم الذبذبات وملف Rogowski عند خرج محرك الأقراص وقمنا بقياس مسامير التيار عالية التردد التي تذهب إلى المحرك المتراكب على إشارة التحكم في محرك المصعد.

أظهرت الاختبارات التي أجريت بعد تركيب ماصات CoolBLUE الحثية وامتصاص خط الضوضاء NaLA انخفاض CMC عند خرج المحرك بنسبة 55-85٪ تقريبًا. أظهر الاختبار على الأرض أيضًا أنه مع تثبيت هذه المنتجات ، ينخفض ​​التيار إلى أقل من 2 أ ، أي 60٪ تخفيض. كلا القياسين ضمن النطاق الآمن لتصنيفات الكثافة الحالية للمحامل.

AC موتورز

قمنا بتركيب ملف Rogowski (يستخدم لقياس نبضات التيار المتردد وعالي التردد) على خرج VFDs على آلة مغناطيسية دائمة بدون تروس (PM) ومحرك سلم متحرك بقوة 27 حصانًا لقياس الضوضاء الكهربائية الفعلية المستوى الناجم عن تبديل IGBTs (الشكلان 8 و 9).

النتائج

تشير النتائج النموذجية للاختبار إلى أن CMC يتم تقديمه بواسطة IGBTs تتراوح من 21 إلى 30 ألف متراكب فوق إشارة التحكم. لاحظ أنه كانت هناك بالفعل اختناقات من الفريت على الأنظمة ؛ ومع ذلك ، فإنها لم تؤثر بشكل ملموس على مستوى الضوضاء.

تم تثبيت ممتصات CoolBLUE الحثية على خرج VFDs ، وتم تقليل نظام CMC (الضوضاء) بحوالي 71-82٪.

أفكار إضافية

تخضع الحقول الموجودة على جهاز DC لـ CMC ، حيث يتم التحكم فيها من خلال محرك الأقراص أيضًا. يتم إنشاء الجهد الدائم من تحكم IGBTs أو SCR. في حالة وجود عنصر تحكم SCR ، لن تتأثر الحقول بنفس الطريقة التي تتأثر بها مع IGBTs. ومع ذلك ، تُظهر تجربتنا أنه في كلتا الحالتين ، يحدث تأثير الشحن في الحقول وسيتعين تفريغها في مكان ما. بشكل عام ، هذه ليست مشكلة كبيرة ، ولكن في بعض المحركات حيث تكون الحقول بالقرب من interpoles ، تقفز الشحنة من الحقول إلى interpoles وتخلق قصيرًا. يمكن تجنب ذلك من خلال عزل أفضل في المحرك ، ولكن ، بشكل أكثر عملية ، يمكن لفرشاة تأريض العمود في كثير من الأحيان تفريغ هذا التيار منخفض التردد إلى الأرض من خلال الحبال.

في وقت كتابة هذه السطور ، كنا في Renown ننهي للتو ورقة حول استخدام فرشاة تأريض العمود مع وبدون مرشحات CoolBLUE و dV / dt. والميزة البارزة هي أنه ، في بعض التطبيقات ، سوف يتراكم تيار محمل التردد المنخفض من تأثير الشحن في اللفات ، بغض النظر عما يتم القيام به لتقليل CMC من محرك الأقراص. تظهر النتائج المبكرة أن فرشاة تأريض العمود يمكنها إعادة توجيه تيار التردد المنخفض. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يساعد مرشح dV / dt بشكل كبير مع الترددات المتوسطة وتحسين التحكم. أخيرًا ، تعمل نوى CoolBLUE على التخلص من التيارات عالية التردد المرتبطة غالبًا بفلترة المحامل.

خاتمة

بعد إجراء اختبارات الامتصاص الحثي CoolBLUE وامتصاص خط الضوضاء NaLA ، وجدت Renown أن الماصات تعمل بفعالية كبيرة لتقليل CMC جيدًا ضمن حدود التشغيل الآمنة للمحامل. نوصي بتحسين عدد ونوع أجهزة الامتصاص ، اعتمادًا على المحرك المحدد الذي سيتم تركيبها به. يمكن توقع تخفيضات CMC بحوالي 65٪. سوف تقضي أجهزة الامتصاص بشكل فعال على الضرر الذي يؤدي إلى الاهتزازات الضارة ، مما يطيل من عمر محامل المحرك ويقلل من احتياجات الصيانة.