Accionamiento y control del motor

Una introducción a los principales impulsores de ascensores, incluida la historia, los fundamentos y el futuro.

Este artículo está extraído del próximo libro de su autor, El elevador: de lo básico al cálculo, que analiza los elementos clave de los sistemas de ascensores, centrándose en los temas de accionamientos y control de motores, análisis de tráfico y cuerdas y tracción. Está destinado a proporcionar una referencia rápida para profesionales experimentados y un conocimiento básico de los sistemas de ascensores para aquellos que son nuevos en la industria. Editor

Este artículo está extraído del próximo libro de su autor, El elevador: de lo básico al cálculo, que analiza los elementos clave de los sistemas de ascensores, centrándose en los temas de accionamientos y control de motores, análisis de tráfico y cuerdas y tracción. Está destinado a proporcionar una referencia rápida para profesionales experimentados y un conocimiento básico de los sistemas de ascensores para aquellos que son nuevos en la industria. Editor seguridad (es decir, cuerdas rotas), cuya solución sólo estuvo disponible unos 2,100 años después. En 1852, Elisha Graves Otis inventó el primitivo equipo de seguridad, que podía bloquear la cabina del ascensor en su lugar cuando se rompían los cables de elevación. Lo demostró públicamente un año después en el Crystal Palace de Nueva York en la ciudad de Nueva York, la ciudad en la que se instaló el primer ascensor seguro del mundo en 1857.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Después de leer este artículo, debería:
♦ Conocer la historia del desarrollo de ascensores y la estructura básica de un elevador eléctrico o de tracción.
♦ Comprender los fundamentos de un variador AC-2 tradicional
♦ Comprender los fundamentos de un variador de CC (tipos MG y TL)
♦ Comprender los fundamentos de un variador ACVV y el variador ACVVVF actual
♦ Se han introducido en otros accionamientos, incluidos accionamientos hidráulicos, PMSM, motores de reluctancia y motores de inducción lineal.

La estructura básica de un ascensor consiste en una cabina o cabina con puertas de cabina asociadas con la cabina y con puertas de rellano en los rellanos. Cuando el automóvil llega a un piso, las puertas del piso se abren y cierran mediante las puertas del automóvil, que son accionadas por operadores de puertas (básicamente, motores con enlaces mecánicos). Los pasajeros viajan entre pisos subiendo y bajando de las cabinas que se mueven hacia arriba y hacia abajo mediante cables de elevación, émbolos hidráulicos, instalaciones especiales como transmisiones de piñón y cremallera o las máquinas lineales más avanzadas del futuro.

La mayoría de los ascensores se mueven levantando cables que se colocan en las ranuras de las poleas de transmisión accionadas mecánicamente por motores a través de un freno y / o una caja de engranajes helicoidales (Figura 1). Esto se denomina elevador de tracción: un extremo del cable de elevación se fija a la cabina, mientras que el otro extremo se fija al contrapeso. Convencionalmente, existen, en general, tres tipos de motores utilizados en los sistemas de ascensores: CA, CC y un híbrido entre los dos.

Motor AC-2

El motor AC-2 es un motor impulsor primitivo popular hace al menos medio siglo para los ascensores de baja velocidad. Por lo general, se combina con un engranaje helicoidal para reducir la velocidad y aumentar el par motor. Un motor de inducción trifásico estándar lleva un juego de tres devanados colocados geométricamente a 60 ° uno al lado del otro en el estator (Figura 2). Las corrientes trifásicas fluyen a través de los tres conjuntos de devanados (Figura 2: “1” - “2”, “3” - “4” y “5” - “6”). Durante la etapa "a)", una corriente en el conductor "1" fluye fuera del papel (representado por un punto), y en el conductor "2" fluye hacia el papel (representado por una cruz). La magnitud de la corriente a lo largo del devanado "1" - "2" es máxima, como lo indica un punto negro sólido y una gran cruz.

Usando la famosa "regla de agarre de la mano derecha" (el pulgar apuntando a la dirección del campo magnético con otros dedos mostrando la dirección del flujo de la corriente) muestra el campo magnético resultante apuntando hacia la derecha. El campo magnético producido por los puntos "3" - "4" va hacia arriba a la derecha, mientras que el producido por los puntos "5" - "6" apunta hacia abajo a la derecha. Entonces, el campo magnético resultante todavía apunta hacia la derecha. A medida que pasa el tiempo, durante la etapa “b)”, el campo magnético resultante apunta hacia abajo, a la derecha y así sucesivamente. Eso muestra la generación de un campo magnético giratorio con una amplitud constante por un suministro eléctrico trifásico. De acuerdo con la ley de inducción de Faraday, cuando el campo magnético giratorio corta el rotor del motor, se induce una fuerza electromagnética y, por lo tanto, una corriente. Este campo magnético inducido va en contra del campo del estator. Los dos campos magnéticos que interactúan dan como resultado un par de rotación. Esto se debe a que el producido por el estator está girando y el rotor se empuja para girar, porque el estator está estacionario.

Se puede demostrar que la velocidad de rotación, también llamada velocidad síncrona, Ns (en rpm), del campo magnético del estator es directamente proporcional a la frecuencia, f (en Hz), del suministro eléctrico e inversamente proporcional al número de polos, p, de los devanados:

El estator simplificado que se muestra en la Figura 2 es una máquina de dos polos, es decir, p = 2. Entonces, si f = 60 Hz, N_s = 3,600 rpm = 60 revoluciones por segundo. La Figura 2 muestra que en un ciclo de 1/60 s., El campo gira un círculo alrededor del estator. En otras palabras, en 1 s., El campo magnético puede girar 60 círculos. En un motor práctico, el valor mínimo de p es generalmente igual a 4 o 6. La corriente es inducida en el rotor por inducción electromagnética para producir un campo magnético para contrarrestar el campo magnético del estator (como se explicó anteriormente). Entonces, la velocidad de rotación del rotor debe ser menor que la del campo magnético del estator. Las dos velocidades de rotación son idénticas entre sí solo bajo la condición de que no haya un par de resistencia cero en el lado del rotor, que es solo un caso ideal. Por lo tanto, N_s También se denomina velocidad síncrona del motor, que es el límite teórico.

En el motor de inducción de un ascensor AC-2, hay dos conjuntos diferentes de devanados trifásicos: por ejemplo, uno con p = 6 y uno con p = 24. La velocidad de rotación del rotor cuando se energizan los devanados de polo bajo es, por lo tanto, cuatro veces mayor que cuando se energizan los devanados de polo alto. Durante el funcionamiento normal, los devanados de polo bajo se utilizan normalmente para la operación de aceleración y velocidad nominal, mientras que los devanados de polo alto se utilizan principalmente para desacelerar y durante el mantenimiento cuando alguien está en la parte superior del automóvil. Para invertir el sentido de rotación, dos de las tres fases de la tensión de alimentación se intercambian entre sí y el motor gira en sentido opuesto.

Motores DC

Los motores AC-2 se usaban en los viejos tiempos para ascensores de baja velocidad con la ayuda de una caja de engranajes helicoidales. Para los ascensores de alta velocidad, sin embargo, se utilizaron motores de CC. Esto se debe a que los motores de CC suelen tener un par de arranque más alto que los motores de CA. En la Figura 3 se muestra una sección transversal del motor de CC. La CC pasa a través de los respectivos devanados de campo en los polos del estator para producir un flujo magnético alrededor del polo. Φf. Hay conductores en la superficie del rotor por donde pasa otra corriente continua a través de ellos, produciendo así un flujo magnético de armadura, ΦA alrededor del poste. Φf y ΦA están dispuestos de tal manera que nunca coinciden entre sí, es decir, siempre hay un ángulo de separación entre ellos. Estos dos flujos magnéticos interactúan entre sí, generalmente por repulsión, para producir un par que depende de la fuerza de cada flujo y del ángulo de separación entre ellos.

Dado que la corriente debe fluir hacia el rotor giratorio, se necesitan un mecanismo, un conmutador y un cepillo para facilitar eso. El cepillo, generalmente de carbono, está fijo con el estator, mientras que el conmutador gira con el rotor. Entonces, la corriente puede pasar de la fuente de alimentación a la escobilla, al conmutador y, finalmente, al devanado del rotor. La dirección de la fuerza en el conductor del rotor puede ser determinada por la famosa "regla del motor de la mano izquierda" de Fleming: el primer dedo de la mano izquierda apunta a la dirección del flujo de campo producido por el estator, el dedo medio apunta a la dirección del flujo de corriente a lo largo del conductor del rotor, el pulgar apunta en la dirección de la fuerza resultante producida. Esto muestra fácilmente que el par final de la Figura 3 está en el sentido contrario a las agujas del reloj, en línea con la fuerza repulsiva entre ΦA y Φf. Cabe señalar que, con la ayuda del conmutador giratorio, tanto el flujo de campo del estator como el flujo de inducido del rotor permanecen generalmente sin cambios. Por tanto, el par es continuo.

Si bien existen básicamente dos formas de producir una fuente de alimentación para los devanados del estator de un motor de CC, el flujo del rotor se suministra mediante el mismo principio general. El método más primitivo se llamó Ward-Leonard o conjunto de motor-generador (MG) (Figura 4) en el que un motor inductor trifásico está acoplado mecánicamente con un generador de CC. La velocidad de rotación del motor de inducción es bastante constante. El voltaje de suministro de CC del generador es variable (cambiando su corriente de campo). El modelo matemático de un motor de CC se discutirá en un próximo artículo. La tensión de alimentación ajustable se aplica al motor de CC del convertidor. Un voltaje más alto da como resultado una rotación más rápida y viceversa. Con un par de arranque alto, este tipo de accionamiento es apropiado para aplicaciones de elevadores de alta velocidad.

Teniendo en cuenta las alternativas modernas, es demasiado voluminoso instalar equipos MG y demasiado trabajo para mantenerlos; Un enfoque relativamente moderno desarrollado a principios de la década de 1970 consiste en reemplazar el conjunto MG por dos convertidores electrónicos de potencia. Llamado “conjunto de tiristores Leonard (TL)”, cada convertidor consta de seis tiristores (rectificadores controlados por silicio [SCR]) (Figura 5). Nuevamente, se puede generar un suministro de CC variable activando correctamente los seis SCR para convertir el suministro de CA trifásico en CC, que se aplica además al motor de CC ("M" en la Figura 5) a través de un estrangulador para suavizar la pulsación. efecto. Un tiristor, o SCR, es como una válvula direccional para corriente eléctrica. Tiene tres terminales: el ánodo ("A" en la Figura 5), ​​el cátodo ("C en la Figura 5) y la puerta (" G "en la Figura 5).

En condiciones normales, la válvula, o el SCR, está cerrado y no puede pasar corriente a través de él. Cuando se aplica una señal eléctrica a la puerta "G" del SCR, se enciende y presenta una resistencia muy baja al flujo de corriente. Esto es a lo largo de la dirección del símbolo de la flecha, de "A" a "C", pero nunca de "C" a "A". Cuando una corriente pasa a través de un SCR, hay un voltaje positivo bajo a través de él, con voltaje en "A" ligeramente más alto que en "C". Para apagar la válvula, primero se debe apagar la señal a la compuerta, luego reducir la corriente a través del SCR a cero por otros medios y, finalmente, aplicar un pequeño voltaje negativo, llamado "polarización inversa", a través del SCR . Este proceso hace que el voltaje en "C" sea un poco más alto que en "A" y se denomina "conmutación". Por lo tanto, es ideal usar SCR para rectificar CA a CC, porque cuando la CA cambia del ciclo positivo a negativo o viceversa, el SCR relevante se corta automáticamente.

AC Variable VOLTIOS (ACVV) Unidad

Hasta ahora, parece que los motores de CC podrían funcionar bien en ascensores de alta y baja velocidad. Sin embargo, los motores de CC tienen requisitos de mantenimiento intensivos, ya que la configuración del conmutador / escobilla debe recibir mantenimiento de vez en cuando. Además, el costo de los motores de CC es mucho más alto que el de los motores de CA de la misma clasificación. El rotor de un motor de CA es solo una jaula de ardilla o con algunos devanados en cortocircuito sin ninguna conexión con el entorno externo estacionario. Pero, el AC-2 ciertamente no es la solución, ya que la velocidad no se puede ajustar libremente.

Un sentido común es que si el voltaje de la fuente de alimentación trifásica a un motor de inducción de CA como se muestra en la Figura 2 varía, el par de accionamiento varía al mismo tiempo y, por lo tanto, hay una aceleración o desaceleración posterior. Se llama unidad de voltaje variable de CA (ACVV). Una relación simple entre el par motor, Γ_D, medido en Newtons, y el par de carga, Γ_L, para todos los tipos de motores se muestra en la Ecuación 2, donde J es el momento de inercia equivalente combinado, medido en kgm2, de todas las partes mecánicas giratorias, y ω es la velocidad de rotación instantánea del rotor, medida en radianes por segundo. Un círculo completo de 360 ​​° equivale a 2π radianes.

Cabe señalar que el momento de inercia incluye todas las partes giratorias, como el rotor, los cojinetes, el eje, la polea, etc. Sin embargo, el par de carga incluye la fricción en los cojinetes, no solo el par de contrapeso del elevador. coche y cuerdas. La Figura 6 muestra el principio de funcionamiento de un variador ACVV típico. Las curvas de par-velocidad de tres voltajes diferentes aplicados se muestran donde V_s > V_s1 > V_s2. TST es el par de arranque bajo V_s; T_st1 es el par de arranque bajo V_s1 y así sucesivamente. T_L es el par de carga. En la práctica, el par de carga de los ascensores es bastante plano, ya que es bastante independiente de la velocidad de funcionamiento. ω es la velocidad de estado estable (en radianes por segundo) bajo V_s, ω₁ bajo V_s1 y así sucesivamente. ω_s es la velocidad síncrona (en radianes por segundo), que es conceptualmente idéntica a N_s pero medido en diferentes unidades. N_m or ω_m, es la velocidad instantánea del motor. La velocidad de operación disminuye gradualmente a medida que disminuye el voltaje de la fuente; por lo tanto, el término "ACVV". Sin embargo, el rango de control de velocidad, como se muestra en la Figura 6, es bastante limitado. Además, hay un parámetro, S, que se muestra en la Figura 6. Se llama "deslizamiento", que se define como:

Por lo tanto, S = 0 a velocidad síncrona, y S = 1 cuando el rotor está parado. Cuando se analiza el modelo matemático del motor de inducción de CA, S se usa generalmente en lugar de ω or N. El valor operativo normal de S ronda el 5%.

ACVV y variador de frecuencia (ACVVVF)

Aunque un variador de CAVV puede ajustar la velocidad de funcionamiento de un ascensor y requiere menos mantenimiento que un variador de CC, existen tres problemas principales. Primero, como se discutió antes, el rango de control de velocidad es relativamente estrecho. En segundo lugar, el par de carga debe ser mucho más bajo que el par máximo bajo el suministro de voltaje nominal. En tercer lugar, no conserva la energía, ya que la pérdida de energía es bastante alta. Por lo tanto, desde hace 25 años, los convertidores de frecuencia ACVVVF han dominado el mercado, hasta el punto de que los convertidores de frecuencia AC-2, CC y ACVV ya no se pueden adquirir fácilmente.

Como su nombre lo indica, se ajustan tanto el voltaje como la frecuencia del suministro. La Figura 7 muestra las curvas de par-velocidad de un variador ACVVVF típico. Las curvas hacia el lado izquierdo pertenecen a un voltaje más bajo, Vy una frecuencia más baja, f, en el que V / f por lo general se mantiene constante, aunque con excepciones. Por ejemplo, si la calificación

El voltaje trifásico es de 480 V y la frecuencia nominal es de 60 Hz, V / f es de alrededor de 8. Como se muestra en la Figura 7, el par de carga es bastante constante para un ascensor. Cuando el V or f continúa aumentando, la velocidad continúa aumentando, también, hasta que se alcanza el valor nominal. Este es un modelo de control de velocidad muy bueno. La figura 8 muestra el diagrama de circuito del variador. El suministro trifásico regular se rectifica primero mediante un convertidor a CC en el bus de CC, que luego se convierte nuevamente en CA mediante el inversor con ajuste libre en V y f. Los componentes utilizados en el convertidor son diodos de potencia, mientras que los utilizados en el inversor suelen ser transistores bipolares de puerta aislada.

Cuando el ascensor desciende con una carga de cabina más pesada que la carga de contrapeso, el sistema de control debe intentar frenar el ascensor. En este momento, la energía se realimenta desde el motor al inversor y al bus de CC. Tal energía no podía volver a la

suministro trifásico debido a las características direccionales de los diodos de potencia, y debe disiparse en algún lugar. La resistencia de frenado es esencial para consumir la energía y asegurarse de que todo el variador funcione de manera segura. Este es un problema de seguridad y ciertamente no es deseable desde el punto de vista de la conservación de energía. Por lo tanto, la idea de "frenado regenerativo" es popular para que la energía pueda retroalimentarse a la red eléctrica a través de una ruta diferente.

El principio de funcionamiento de la Figura 7 se denomina "control escalar", que es bueno para el control de velocidad en condiciones de bucle abierto, de baja velocidad y de estado estacionario. Aquí, "lazo abierto" se refiere a la inexistencia de control de retroalimentación actual, no retroalimentación de velocidad, que siempre es esencial en el funcionamiento del ascensor.

Los motores de inducción son superiores a los motores de CC en tamaño, peso, inercia, costo y velocidad, pero los motores de CC son superiores en facilidad de control. Si se necesita un control de circuito cerrado dinámico preciso que proporcione una aceleración y desaceleración cómodas y una nivelación de muy baja velocidad, etc., es necesario el control vectorial de flujo de dicho variador ACVVVF. La idea básica del “control vectorial de flujo” es una serie de transformaciones matemáticas donde los voltajes y corrientes trifásicos (eléctricamente separados a 120 °) se transforman matemáticamente en un sistema de dos fases (eléctricamente separados a 90 °). Estos se denominan vectores de eje directo y vectores de eje de cuadratura, respectivamente. Dado que las dos fases ahora son perpendiculares entre sí, no existe una influencia mutua entre ellas y se pueden controlar de forma independiente. Un vector es responsable del componente de flujo (análogo al campo producido por el estator en un motor de CC), mientras que otro es responsable del componente de par (análogo al campo de inducido producido por el rotor en un motor de CC).

En un sistema trifásico, a menos que se pueda mantener una situación totalmente equilibrada, cualquier diferencia en una fase tiene algún impacto en las otras fases. Entonces, el "modo de control escalar" requiere una operación balanceada todo el tiempo. De esta manera, se puede lograr convenientemente el control del par bajo el “control del vector de flujo” con cambios y adaptaciones rápidos. En esta categoría, hay dos ramas: control orientado al campo y control directo de par.

Motor híbrido: PMSM Drive

Cuando se utiliza un motor de inducción, incluso cuando se adopta el control vectorial de flujo, el campo magnético del rotor aún debe ser producido por el campo magnético del estator, lo que da como resultado una respuesta más lenta y más débil. Si el campo magnético del rotor se puede generar de forma autónoma, pero no a través de la escobilla / conmutador como en un motor de CC, la relación de tamaño de par a motor puede aumentar considerablemente. Esta es la tecnología del motor síncrono de imanes permanentes (PMSM). En estos motores, los devanados o barras del rotor se sustituyen por imanes permanentes, con las siguientes ventajas:

• Eliminación de pérdidas de cobre
• Mayor densidad de potencia y eficiencia.
• Baja inercia del rotor
• Posibilidad de un espacio de aire más grande debido a densidades de fuerza coercitiva más grandes

Por supuesto, también hay desventajas, como sigue:

• Pérdida de flexibilidad del control de flujo del campo del rotor
• Alto costo de los imanes permanentes con alta densidad de flujo
• Degradación de las características magnéticas a lo largo del tiempo.
• Pérdida de magnetización cuando la temperatura de funcionamiento está por encima de la temperatura de Curie.

A temperaturas por debajo del punto de Curie, los momentos magnéticos están completamente alineados dentro de los dominios magnéticos en materiales ferromagnéticos. Por encima de dicha temperatura, dicha alineación se destruye gradualmente. Con todos estos inconvenientes, siguen ganando popularidad en las aplicaciones de ascensores modernos debido a las altas relaciones de par a tamaño y de par a peso, así como a la esperanza de reducir los costos con la posibilidad de reemplazar los metales de tierras raras con artificiales. rieles. Además, los imanes permanentes pueden disponerse adecuadamente para formar motores de campo axial. En los motores convencionales, los campos magnéticos suelen ser perpendiculares al eje de rotación del rotor. En los motores de campo axial, los campos son todos paralelos al eje de rotación, lo que produce una apariencia muy delgada. Esto los hace adecuados para aplicaciones sin sala de máquinas (Figura 9).

Otro tipo de motor de imán permanente es el motor de CC sin escobillas (BLDC), pero este tipo no se usa popularmente en la industria de los ascensores. Reemplazando un motor convencional con un PMSM de la misma clasificación, se puede lograr un ahorro de energía promedio de al menos un 25-30%. Para aplicaciones con velocidades muy altas, digamos, 15 mps (3,000 fpm) o más, es imposible usar motores convencionales, y PMSM se convierte en la única opción.

La Figura 10 muestra dos tipos de PMSM: ambos son máquinas de dos pares de polos pero diferentes en su diseño de rotor. Los campos magnéticos generados por el rotor son todos de imanes permanentes adheridos a él. Un campo magnético giratorio en el estator es generado por un suministro trifásico de frecuencia variable y voltaje variable, bastante sinusoidal con la forma de onda. Esto es como la disposición de convertidor / inversor en la Figura 8. Se llama "híbrido" porque el campo magnético en el rotor es de magnitud constante, análoga a la de un motor de CC. Cuando el campo del estator está girando, el campo del rotor sigue por atracción o repulsión y, por lo tanto, el rotor físico. Para los motores BLDC, incluso el campo del estator no es puramente sinusoidal.

Elevador hidraulico

Aunque los elevadores de tracción han estado dominando el mercado, los elevadores hidráulicos todavía están instalados y su tecnología se ha modernizado durante la última década. Para ser simple, un elevador hidráulico consiste en un cilindro lleno de aceite con un émbolo / ariete / pistón encima del aceite. El émbolo sostiene la cabina del ascensor o, en algunos diseños, tira de un conjunto de cables de elevación que suspenden la cabina del ascensor. Cuando se inyecta aceite debajo del émbolo, la cabina se eleva y cuando se libera aceite, la cabina baja. La bomba de aceite con su motor suele estar sumergida en el tanque de aceite, coordinando con la válvula de aceite para el funcionamiento del ascensor. El aceite es un aislante y el motor sumergido puede funcionar normalmente. Dado que a veces son inevitables las pequeñas fugas de aceite y los cambios en la temperatura del aceite, de vez en cuando se lleva a cabo un re-nivelado automático. Por tanto, la bomba puede funcionar incluso cuando la cabina se detiene en el suelo. En general, un elevador hidráulico consume mucha más energía que un elevador de tracción. Muy a menudo, la sala de máquinas de un ascensor hidráulico debe tener aire acondicionado. Dado que el movimiento de la cabina del ascensor se basa en el llenado y la liberación de aceite hacia y desde el cilindro, un simple motor de inducción de CA que impulsa la bomba es lo suficientemente bueno.

En la última década, se han realizado investigaciones para convertir los elevadores hidráulicos en ecológicos mediante la conservación de energía. Esto se logra mediante la introducción de inversores en los accionamientos del motor, como con el accionamiento del elevador hidráulico ACVVVF. Además, cuando se libera aceite para bajar la cabina del ascensor, el motor de la bomba está dispuesto apropiadamente para extraer energía del aceite que fluye de regreso a la red eléctrica.

Motores de renuencia

La estructura del estator es casi idéntica en los tipos de motores de CA mencionados anteriormente. Sus diferencias están principalmente en el rotor. La idea básica es dejar que el rotor siga el campo magnético giratorio generado por el estator, ya sea por inducción electromagnética o por imanes permanentes. Hay un medio o enfoque más, que es diseñar el rotor de tal manera que el flujo magnético del estator pueda penetrar fácilmente en el rotor cuando el rotor esté en una posición particular con respecto al campo. En otras palabras, el rotor puede alinearse automáticamente donde hay una mínima reticencia al campo del estator. Entonces, cuando el campo magnético del estator gira, el rotor lo sigue. Este es el desarrollo de los "motores síncronos de reluctancia". Con un diseño adecuado, el rendimiento de un motor de reluctancia puede acercarse al de un motor de inducción, aunque el motor de reluctancia puede ser un poco más pesado y tiene un factor de potencia más bajo. El factor de potencia es un parámetro eléctrico que se utiliza para medir qué tan bien una carga utiliza la fuente de alimentación y varía entre 1 y 0. Un valor superior a 0.85 se considera normalmente aceptable.

Cuando el estator es similar al de un motor de inducción de CA, no hay imán ni jaula de ardilla en el rotor (Figura 11). Se necesita un control orientado al campo para impulsar dicho motor. Las laminaciones de hierro que contiene están separadas por materiales no magnéticos, lo que aumenta el flujo de reluctancia en el eje de cuadratura. Sin embargo, el uso de tales motores en sistemas de ascensores aún está en investigación.

Accionamiento de motor lineal

Desde la invención de los ascensores a finales del siglo XIX, el diseño fundamental no ha cambiado en absoluto. Es decir, el número de ascensores en un hueco o hueco vertical ha sido normalmente uno y, en su mayoría, hasta dos. Tenemos dos pisos cuando dos cabinas están unidas con bisagras, una encima de la otra, dando servicio a dos pisos consecutivos. Esto es prácticamente equivalente a una cabina grande con doble capacidad. Este diseño convencional de uno o dos ascensores por caja de ascensor podría considerarse un desperdicio de la caja de ascensor, por ejemplo, imaginando que solo hay un tren moviéndose sobre un riel largo. Aunque el primer sistema thyssenkrupp TWIN se puso en funcionamiento en Alemania en 19, donde dos cabinas pueden moverse de forma independiente, una siempre encima de la otra, la tecnología aún limita el número de cabinas a dos. Siempre que se utilicen cuerdas o émbolos, el número de ascensores no puede superar ese límite.

Los edificios son cada vez más altos, siendo habitual una altura de 500 m (1,640 pies) o más. Sería perfecto si pudiéramos tener, digamos, cuatro o cinco cabinas circulando por el mismo hueco al mismo tiempo, dando servicio a pasajeros en diferentes zonas de un edificio alto. Para hacer realidad este sueño, las cabinas de ascensor deben poder moverse por sí mismas, como trenes sobre raíles. Por tanto, debemos prescindir de cuerdas y émbolos. El uso de motores lineales no es nuevo, ya que podemos encontrar aplicaciones en las industrias ferroviaria y de transporte. También hay motores síncronos lineales y motores de reluctancia lineal. En la industria de los ascensores, prevemos que la principal aplicación en el futuro próximo serán los PMSM lineales. La idea de emplear motores lineales en sistemas de ascensores fue propuesta por primera vez por Otis y Mitsubishi a principios de la década de 1990. [1] Desde entonces, ningún modelo práctico se había puesto en funcionamiento real debido a problemas de seguridad: nadie podía correr el riesgo de un corte de energía ya que la cabina flota en el aire sin sujeción cuando se utiliza un motor síncrono lineal. El modelo de demostración preliminar del sistema MULTI de thyssenkrupp (ELEVATOR WORLD, febrero de 2015) mostró un motor lineal dentro del equipo de guía instalado en la parte posterior de cada cabina de ascensor. Este eleva la cabina no solo hacia arriba y hacia abajo, sino también hacia la derecha y hacia la izquierda. La cabina se desplaza sobre un raíl, lo que proporciona un alto margen de seguridad.

Preguntas de refuerzo del aprendizaje

Utilice las siguientes preguntas de refuerzo del aprendizaje para estudiar para el Examen de evaluación de educación continua disponible en línea en www.elevatorbooks.com o en la p. 117 de este número.
♦ ¿Por qué se usaban motores AC-2 pero no AC-1 en los viejos tiempos?
♦ ¿Por qué no se utilizan motores de CC en las nuevas instalaciones de ascensores?
♦ ¿Cuáles son los pros y los contras de utilizar convertidores ACVV en sistemas de ascensores?
♦ ¿Cuál es la principal diferencia de un variador ACVVVF bajo control escalar y control vectorial, respectivamente?
♦ ¿Qué variador recomendaría para una instalación que sirva a un edificio de cuatro pisos (50 pies de altura) con un
velocidad de 100 fpm?

Referencias
[1] Janovsky, L. Elevator Mechanical Design, IAEE, Ellis Horwood, Nueva York, Capítulo 1 (1993), disponible en www.elevatorbooks.com.