أجهزة التحكم في المصاعد الكهربائية المبكرة ، الجزء الأول

أول سلسلة من مقالتين في نشرات كتالوج Cutler-Hammer لعام 1913 والتي تقدم لمحة فريدة عن عالم أجهزة التحكم في المصاعد الكهربائية المبكرة

واجه مخترعو المصعد الكهربائي إحدى المشكلات الأساسية التي واجهها المخترعون في وقت سابق في تصميمهم للأنظمة التي تعمل بالبخار والهيدروليكي: كيفية التحكم في المحرك أو المحرك الذي يقود آلة المصعد. وسيلة تحكم فعالة ضرورية لضمان بداية سلسة ، وتسارع ثابت (وسريع) لسرعة تشغيل المصعد المثلى ، وتباطؤ سلس وتوقف عند نهاية الجري.

في البداية، كان معظم مصنعي المصاعد الكهربائية يصممون وحدات تحكم خاصة بأجهزتهم الفريدة؛ إلا أن التطورات في المحركات الكهربائية حدّت في نهاية المطاف من نطاق البحث والتطوير في تصميم وحدات التحكم، ليقتصر على شركات المصاعد الكبرى أو الشركات المتخصصة في مكونات وملحقات المحركات الكهربائية. ومن بين هذه الشركات الأخيرة شركة كتلر-هامر للتصنيع في ميلووكي، التي برزت كشركة رائدة في تطوير وحدات تحكم المصاعد الكهربائية في أوائل القرن العشرين. وأصبحت هذه الوحدات من الميزات القياسية في الأجهزة التي تصنعها العديد من شركات المصاعد الإقليمية. وفي عام ١٩١٣، أصدرت كتلر-هامر كتالوجًا شاملاً لمنتجاتها - مقسمًا إلى نشرات منفصلة - يقدم لمحة فريدة عن عالم وحدات تحكم المصاعد الكهربائية في بداياتها.

تضمن كتالوج عام 1913 25 نشرة عن وحدات التحكم لمحركات التيار المستمر ، و 15 نشرة عن وحدات التحكم لمحركات التيار المتردد و 29 نشرة عن ملحقات أنظمة المصاعد الكهربائية. تضمنت مجموعات النشرات الخاصة بوحدات التحكم في التيار المستمر والتيار المتردد مؤشرات تصف الميزات الهامة لكل نوع من أنواع وحدات التحكم. نشرة 7099 ، "الفهرس والوصف العام: أجهزة التحكم في المصاعد ذات التيار المباشر" ، تضمنت أيضًا شرحًا موجزًا ​​لاستخدام المصاعد الكهربائية ، والذي يعد بمثابة تذكير بأنه في هذا الوقت ، هيمنت المصاعد الهيدروليكية على السوق ، والمصعد الكهربائي الجديد نسبيًا كان لا يزال منافسًا قادمًا. شجع Cutler-Hammer استخدام المصاعد الكهربائية (وأجهزة التحكم الخاصة بها) من خلال إبراز مزايا المحركات الكهربائية:

"إن تطوير المحركات الكهربائية المناسبة لعمل مصاعد الركاب والشحن ، وأنظمة التحكم المصممة أيضًا مع إشارة خاصة إلى فئات الخدمة هذه ، تجعل من الممكن استخدام محرك المحرك اليوم مع جميع أنواع المصاعد وتأمين النتائج تساوي تمامًا أفضل النتائج من خلال أي نظام تشغيل آخر. يمتلك محرك المحرك عددًا من المزايا المتأصلة ، من بينها التكلفة الأولى المنخفضة ، واقتصاد الصيانة ، وبساطة المعدات والتشغيل ، والاكتناز ، ومرونة كبيرة في التحكم. أضف إلى ذلك حقيقة أنه نظرًا لإمكانية تركيب أجهزة أمان في جميع النقاط ، فإن محرك المحرك هو النظام الأكثر أمانًا بشكل لا يضاهى ، وليس من الصعب فهم سبب تفضيل المصاعد الكهربائية عمومًا على جميع المصاعد الأخرى ".

ومع ذلك ، فإن قدرة الشركة المصنعة على استخدام المحركات الكهربائية "مع جميع أنواع المصاعد" لا تعني أن تطبيق محرك كهربائي على خدمة المصعد كان مهمة بسيطة.

تم توضيح تعقيد هذه المهمة بواسطة Cutler-Hammer في قسم بعنوان "المعلومات التي يجب أن نحصل عليها" ، والذي يشير إلى المعلومات التي يجب أن تصاحب أوامر وحدات التحكم. يتكون القسم من قائمة من 21 سؤالًا ، مقسمة إلى قسمين تناول المصعد والمحرك بشكل منفصل (الجدول 1). طُلب من العملاء المحتملين "الإجابة على أكبر عدد ممكن من الأسئلة" للمساعدة في اختيار وحدة التحكم الأنسب لاحتياجاتهم

قدم Cutler-Hammer أيضًا معلومات مفصلة عن مواصفات المحرك الكهربائي ، والتي تم ربطها بأرقام نشرة وحدات التحكم المحددة (الشكل 1). من الأدوات الإضافية التي تم توفيرها للعملاء "مخطط مرجعي جاهز" تم تصميمه "لتحديد الطاقة المطلوبة في أي تركيب للمصعد" (الشكل 2). المخطط ، الذي افترض كفاءة النظام الإجمالية بنسبة 50٪ ، كان مصحوبًا بالتعليمات التالية: "لتحديد محرك الحجم المناسب لاستخدامه في أي حال ، اتبع الخط القطري المقابل للحمل غير المتوازن حتى النقطة التي يعبر فيها خط عمودي يتوافق مع السرعة المطلوبة. "

اختتمت النشرة 7099 بثلاثة "جداول معلومات مفيدة" توفر بيانات (بناءً على الطاقة المزودة) عن تصنيف القدرة الحصانية للمحرك ؛ الحمل الحالي الكامل حجم الصمامات في الدائرة الرئيسية ؛ وأحجام الأسلاك النحاسية في الخط الرئيسي ، والحديد ، وحقل السلسلة ، وحقل التحويل (فرامل التحويل) ودائرة التحكم (الشكل 3).

في عام 1913 ، صنعت شركة Cutler-Hammer 24 وحدة تحكم مختلفة لمحركات التيار المستمر ، والتي تم تقسيمها إلى أربع فئات: وحدات تحكم مغناطيسية كاملة (لمصاعد الركاب البطيئة والمتوسطة والعالية السرعة ومصاعد الشحن البطيئة والمتوسطة السرعة) ، وشبه - أجهزة التحكم المغناطيسية (لمصاعد الركاب أو مصاعد الشحن البطيئة السرعة) ، وأجهزة التحكم شبه المغناطيسية (لمصاعد الشحن التي تعمل بالحزام أو مصاعد الأرصفة) وأجهزة التحكم التي تعمل بضغط الزر (لمصاعد الركاب وصالات الأرفف). داخل كل فئة ، تم تمييز أنواع أجهزة التحكم حسب السرعة ؛ نوع المبتدئين والميزات الاختيارية ، مثل أنظمة الفرامل الديناميكية والمفاتيح العكسية. نشرة 7110 ، "أجهزة تحكم مغناطيسية كاملة السرعة قابلة للانعكاس للتيار المباشر لمصاعد الركاب عالية السرعة" ، كانت أطول نشرة في هذه المجموعة (12 صفحة) وتضمنت وصفًا شاملاً شاملًا لوحدات التحكم في التيار المستمر والخيارات والملحقات ذات الصلة. تضمن غلاف النشرة صورة توضيحية لوحدة التحكم وقائمة أسعار مفصلة. تضمنت رسمًا خطيًا للارتفاعات الأمامية والجانبية لوحدة التحكم التي تضمنت أبعادًا تقريبية (الشكلان 4 و 5). تتكون وحدة التحكم من "إطار بزاوية حديدية" ، والذي يدعم سلسلة من ألواح الأردواز السوداء الباهتة التي تحمل مفاتيح الملف اللولبي المطلوبة ، والصمامات ، وما إلى ذلك. تم تصميم وحدة التحكم:

1. "لفصل كلا جانبي الخط في وضع الإيقاف عن المحرك ، ومجال السلسلة ، والمقاومة ، ومغناطيس الفرامل
2. لتسريع المحرك تلقائيًا عن طريق قطع مقاومة بدء المحرك خطوة بخطوة ، وكذلك مجال السلسلة مع الخطوة الأخيرة لمقاومة المحرك (هذا عن طريق التحكم في مرحل السلسلة الفردية) ، مما يعطي تسارعًا سلسًا في ظل جميع ظروف الحمل
3. للتحكم في سرعة المصعد عن طريق قطع المقاومة داخل أو خارج دائرة مجال التحويل للمحرك ، مما يوفر تحكمًا إيجابيًا في السرعة تحت أحمال متفاوتة على نطاق واسع
4. لجلب المصعد بسرعة ، ولكن بسلاسة ، من السرعات العالية إلى المنخفضة ، بغض النظر عن الحمل ، مما يجعل التوقفات الدقيقة عند الهبوط أمرًا سهلاً
5. لفتح الدائرة للمحرك يجب أن يتدفق التيار الزائد
6. لتطبيق الفرامل الديناميكية في وضع الإيقاف
7. لتشغيل المصعد بالسرعة العادية من لوحة المفاتيح لأغراض الاختبار
8. لفتح دائرة مجال التحويل في وضع إيقاف تشغيل وحدة التحكم "

ليس من المستغرب أن ذكر كاتلر هامر أن السلامة هي "الاعتبار الأساسي". ادعت الشركة أن وحدات التحكم الخاصة بها قد تم تصميمها بحيث تحدث مشكلة "فورية" "في آلية المصعد أو المحرك أو وحدة التحكم" ، فإن الأخير "يفصل المحرك عن الخط ، ويضغط على المكابح ويجلب السيارة بأمان وسلاسة الى الاستراحه."

كانت المشكلة الشائعة المرتبطة باستخدام المحرك الكهربائي في أوائل القرن العشرين هي الحمل الزائد الحالي بسبب التقلبات في مصدر الطاقة. في حين تم استخدام قواطع الدائرة لضمان عدم تلف المحركات ، فإن قاطع التعثر في محرك المصعد والوقت المرتبط به لإعادة ضبط القاطع يعني أن المصعد قد يكون خارج الخدمة لفترة طويلة. كان حل Cutler-Hammer لهذه المشكلة المحتملة هو ربط "مرحل قاطع الدائرة. . . مع مفتاح السيارة بطريقة أنه في حالة توقف المحرك عن طريق عمل مرحل قاطع الدائرة ، يمكن إعادة ضبط التتابع من السيارة بمجرد تحريك ذراع مفتاح السيارة إلى وضع الإيقاف ".

ضمنت قدرة المشغل على إعادة ضبط القاطع بسرعة حدوث حد أدنى من الانقطاع في الخدمة ، ووفقًا لـ Cutler-Hammer ، فقد ضمنت "أقصى درجات الحماية ، حيث من الممكن الحفاظ على مجموعة الترحيل هذه قريبة جدًا من الحمل الأقصى الآمن لـ محرك." كما تم النظر إلى هذه الميزة على أنها تقضي على مشكلة مرتبطة بقواطع الدائرة الكهربائية التي تعمل يدويًا ، والتي تتطلب من "المشغل ترك سيارته. . . أو للإشارة إلى المهندس لإعادة ضبط القاطع ". كان يُنظر إلى التأخير في الخدمة والإزعاج في إعادة ضبط القاطع على أنه "مصدر إزعاج كاف" لإغراء المشغل أو المهندس "بإعادة ضبط مرحل قاطع الدائرة بحيث لا ينطلق بسهولة". هذا البيان مهم لأنه يشير إلى أن المشغل لعب دورًا في تشغيل المصعد يتجاوز مجرد "قيادة" السيارة.

كانت مسؤوليات المشغل أيضًا عاملاً في ميزة أخرى لوحدة التحكم. تم تصميم وحدة التحكم 7110 لتوفير ثلاث سرعات تشغيل: "التباطؤ" و"العادية" و"العالية". تم تصميم الأولى لتسهيل عمليات الهبوط الأكثر دقة. في عام 1913، كانت المصاعد ذات الأزرار المستخدمة في الأماكن السكنية (المنازل أو المباني السكنية الصغيرة) فقط تستخدم أجهزة تسوية الأرضية الأوتوماتيكية. في معظم المباني، قام المشغل بتسوية عربة المصعد يدويًا مع الهبوط، والتي وصفها كاتلر هامر بأنها نشاط يتطلب مهارة كبيرة:

"حتى مع الأشكال الأقدم للمغناطيس الكامل ذي السرعتين ، وأجهزة التحكم في المصعد ، فإن السرعة العادية للسيارة عالية إلى حد ما ، وغالبًا ما تصل إلى 150 إطارًا في الدقيقة ، ويكون الانسياب عند محاولة التوقف عن هذه السرعة كبيرًا ، على الرغم من تأثير التثبيط المكابح الميكانيكية والديناميكية. يتطلب إجراء هبوط دقيق في ظل هذه الظروف حسابًا دقيقًا من جانب المشغل. إذا ألقى ذراع السيارة بالتبديل إلى وضع الإيقاف في وقت قريب جدًا أو متأخر جدًا ، فإن السيارة تفوت الهبوط ، ومن ثم يصبح من الضروري رفعها أو خفضها ، مما يؤدي إلى ضياع الوقت والطاقة ".

كان حل Cutler-Hammer لهذه المشكلة هو سرعتها "البطيئة" ، والتي كانت تساوي حوالي 30٪ من سرعة التشغيل "العادية". عند هذه السرعة البطيئة ، كان يُنظر إلى أنه "من السهل جدًا القيام بهبوط دقيق" ، مع "ميل السيارة إلى السقوط. . . تم القضاء عليه عمليا ". تم استخدام السرعة "البطيئة" أيضًا مع "الفرامل الميكانيكية و. . . مفاتيح الحد بحيث يتم إيقاف السيارة بالكامل عند آخر هبوط ، بدلاً من تجاوز الحدود. . . وضرب المصدات أعلى أو أسفل الفتحة. " سيختتم الجزء الثاني من هذه المقالة بفحص وحدات التحكم في المصاعد الخاصة بـ Cutler-Hammer لعام 1913. ستتناول الخاتمة ميزات وحدة التحكم الإضافية ، ومعدات السيارة ، ودور المشغل وتطبيق وحدات التحكم هذه على آلات المصاعد التي أنشأتها العديد من الشركات الإقليمية.