I primi controllori per ascensori elettrici, prima parte

Il primo di una serie di due articoli sui bollettini del catalogo di Cutler-Hammer del 1913 che offrono uno sguardo unico sul mondo dei primi controller per ascensori elettrici

Gli inventori dell'ascensore elettrico hanno affrontato uno dei problemi fondamentali che i primi inventori avevano dovuto affrontare nella progettazione di sistemi a vapore e idraulici: come controllare il motore o il motore che azionava la macchina dell'ascensore. Un mezzo di controllo efficace necessario per garantire un avvio graduale, un'accelerazione costante (e rapida) alla velocità operativa ottimale dell'ascensore e una decelerazione e un arresto altrettanto regolari alla fine della corsa.

Inizialmente, quasi tutti i produttori di ascensori elettrici realizzavano controllori specifici per le proprie macchine; tuttavia, i progressi nei motori elettrici finirono per limitare gran parte della ricerca e sviluppo nella progettazione dei controllori alle grandi aziende produttrici di ascensori o alle imprese specializzate in componenti e accessori per motori elettrici. Tra queste ultime figurava la Cutler-Hammer Manufacturing Co. di Milwaukee, che divenne leader nello sviluppo di controllori per ascensori elettrici all'inizio del XX secolo. Questi controllori divennero una dotazione standard per le macchine prodotte da numerose aziende regionali del settore. Nel 1913, la Cutler-Hammer pubblicò un ampio catalogo dei suoi prodotti, suddiviso in singoli bollettini, che offre uno sguardo unico sul mondo dei primi controllori per ascensori elettrici.

Il catalogo del 1913 conteneva 25 bollettini sui controllori per motori DC, 15 bollettini sui controllori per motori AC e 29 bollettini sugli accessori per sistemi di ascensori elettrici. I set di bollettini per i controller CC e CA presentavano indici che descrivevano le caratteristiche critiche di ciascun tipo di controller. Il bollettino 7099, "Indice e descrizione generale: controllori per ascensori a corrente continua", includeva anche una breve motivazione per l'uso di ascensori elettrici, che serve a ricordare che, in quel momento, gli ascensori idraulici dominavano il mercato e il relativamente nuovo ascensore elettrico era ancora un rivale emergente. Cutler-Hammer ha promosso l'uso degli ascensori elettrici (e dei loro controller) evidenziando i vantaggi dei motori elettrici:

“Lo sviluppo di motori elettrici adatti al lavoro di manovra di montacarichi e montacarichi, e di sistemi di comando progettati anche con particolare riferimento a queste classi di servizio, consentono oggi di impiegare la motorizzazione con tutti i tipi di ascensori e di mettere in sicurezza risultati del tutto uguali ai migliori risultati di qualsiasi altro sistema operativo. L'azionamento a motore possiede una serie di vantaggi intrinseci, tra cui basso costo iniziale, economia di manutenzione, semplicità di attrezzatura e funzionamento, compattezza e grande flessibilità di controllo. A questi si aggiunge il fatto che, grazie alla possibilità di installare dispositivi di sicurezza in tutti i punti, la motorizzazione è incomparabilmente il sistema più sicuro, e non è difficile capire perché gli ascensori elettrici siano generalmente preferiti a tutti gli altri”.

Tuttavia, la capacità di un produttore di impiegare motori elettrici "con tutti i tipi di ascensori" non significava che l'applicazione di un motore elettrico al servizio degli ascensori fosse un compito semplice.

La complessità di questo compito è stata delineata da Cutler-Hammer in una sezione intitolata "Informazioni che dovremmo avere", che si riferiva alle informazioni che dovrebbero accompagnare gli ordini per i controllori. La sezione consisteva in un elenco di 21 domande, divise in due sezioni che affrontavano separatamente l'ascensore e il motore (Tabella 1). Ai potenziali clienti è stato chiesto di "rispondere a quante più domande possibili" per aiutare nella scelta del controller più adatto alle loro esigenze

Cutler-Hammer ha anche fornito informazioni dettagliate sulle specifiche del motore elettrico, che sono state abbinate ai numeri di bollettino di controller specifici (Figura 1). Un ulteriore strumento fornito ai clienti era una "Tabella di riferimento pronta" progettata "per determinare la potenza richiesta in qualsiasi installazione di ascensore" (Figura 2). Il grafico, che ipotizzava un rendimento complessivo dell'impianto pari al 50%, era accompagnato dalle seguenti indicazioni: “Per determinare la taglia corretta del motore da utilizzare in ogni caso, seguire la diagonale corrispondente al carico squilibrato fino al punto in cui incrocia il linea verticale corrispondente alla velocità desiderata.”

Il Bollettino 7099 si concludeva con tre “Tabelle di Informazioni Utili” che fornivano dati (in base alla potenza erogata) sulla potenza nominale del motore; pieno carico di corrente; dimensione del fusibile nel circuito della linea principale; e le dimensioni dei fili di rame nella linea principale, armatura, campo serie, campo shunt (freno shunt) e circuito di controllo (Figura 3).

Nel 1913, Cutler-Hammer produsse 24 diversi controller per motori CC, suddivisi in quattro categorie: controller a magnete intero (per ascensori passeggeri a velocità lenta, moderata e alta e montacarichi a velocità lenta e moderata), semi -controllori magnetici (per montacarichi o montacarichi a bassa velocità), controllori semimagnetici (per montacarichi a cinghia o marciapiede) e pulsanti (per ascensori passeggeri e montavivande). All'interno di ciascuna categoria, i tipi di controller sono stati differenziati per velocità; tipo di avviamento; e caratteristiche opzionali, come i sistemi di frenata dinamica e gli interruttori di retromarcia. Il bollettino 7110, "Controllori a magnete completo a due velocità reversibili a corrente continua per ascensori passeggeri ad alta velocità", era il bollettino più lungo di questo set (12 pagine) e includeva una descrizione generale completa dei controller DC e delle relative opzioni e accessori. La copertina del bollettino presentava un'illustrazione del controller e un listino prezzi dettagliato. Includeva un disegno a tratteggio delle elevazioni anteriore e laterale del controller che includeva dimensioni approssimative (Figure 4 e 5). Il controller consisteva in un "telaio ad angolo di ferro", che supportava una serie di pannelli di ardesia nero opaco che trasportavano gli interruttori a solenoide, i fusibili, ecc. necessari. Il controller è stato progettato:

1. "Per scollegare in posizione off entrambi i lati della linea dall'armatura, dal campo in serie, dalla resistenza e dal magnete del freno
2. Per accelerare il motore automaticamente tagliando passo dopo passo la resistenza di avviamento dell'indotto, e anche il campo serie con l'ultimo passo di resistenza dell'indotto (questo tramite il controllo del singolo relè di serie), dando un'accelerazione regolare in tutte le condizioni di carico
3. Per controllare la velocità dell'ascensore tagliando la resistenza all'interno o all'esterno del circuito del campo shunt del motore, consentendo un controllo positivo della velocità sotto carichi ampiamente variabili
4. Per portare l'ascensore rapidamente, ma senza intoppi, dalle alte alle basse velocità, indipendentemente dal carico, rendendo facili le fermate accurate ai piani
5. Per aprire il circuito al motore in caso di flusso di corrente di sovraccarico
6. Per applicare il freno dinamico in posizione off
7. Per azionare l'ascensore a velocità normale dal centralino a scopo di test
8. Per aprire il circuito di campo shunt in posizione off del controller”

Non sorprende che Cutler-Hammer abbia affermato che la sicurezza era la sua "considerazione primaria". La società ha affermato che i suoi controller sono stati progettati in modo tale che "l'istante" si verificasse un problema "nel meccanismo dell'ascensore, nel motore o nel controller", quest'ultimo "scollegava il motore dalla linea, applicava il freno e portava l'auto in sicurezza e senza intoppi. riposare."

Un problema comune associato all'uso del motore elettrico all'inizio del XX secolo era il sovraccarico di corrente dovuto alle fluttuazioni dell'alimentazione. Mentre gli interruttori automatici sono stati impiegati per garantire che i motori non fossero danneggiati, un interruttore scattato su un motore dell'ascensore e il tempo associato necessario per ripristinare l'interruttore significavano che un ascensore poteva essere fuori servizio per un tempo prolungato. La soluzione di Cutler-Hammer a questo potenziale problema è stata quella di collegare il "relè dell'interruttore". . . con l'interruttore di cabina in modo tale che, qualora il motore venga arrestato dall'azione del relè dell'interruttore, il relè possa essere ripristinato dalla vettura semplicemente spostando la leva dell'interruttore di cabina in posizione di spegnimento.

La capacità dell'operatore di ripristinare rapidamente l'interruttore ha assicurato un'interruzione minima del servizio e, secondo Cutler-Hammer, ha assicurato "il massimo della protezione, poiché è possibile mantenere questo set di relè molto vicino al carico massimo di sicurezza del il motore." Questa caratteristica è stata anche vista come l'eliminazione di un problema associato agli interruttori automatici azionati manualmente, che richiedevano "l'operatore di lasciare la sua auto. . . o per segnalare al tecnico di ripristinare l'interruttore. Il ritardo nel servizio e l'inconveniente nel ripristinare l'interruttore sono stati percepiti come un "fastidio sufficiente" per indurre l'operatore o il tecnico a "regolare il relè dell'interruttore in modo che non scatterà così facilmente". Questa affermazione è interessante, perché implica che l'operatore abbia avuto un ruolo nel funzionamento dell'ascensore oltre alla semplice "guida" dell'auto.

Le responsabilità dell'operatore erano anche un fattore in un'altra caratteristica del controller. Il controller 7110 era progettato per fornire tre velocità operative: "slow down", "normal" e "high". La prima era progettata per facilitare atterraggi più precisi. Nel 1913, solo gli ascensori a pulsante utilizzati in contesti residenziali (case o piccoli condomini) impiegavano dispositivi automatici di livellamento del pavimento. Nella maggior parte degli edifici, l'operatore livellava manualmente la cabina dell'ascensore con il pianerottolo, attività che Cutler-Hammer definiva come un'attività che richiedeva una notevole abilità:

“Anche con le forme più vecchie di controllori per ascensori a due velocità e completamente a magnete, la velocità normale della cabina è piuttosto elevata, raggiungendo spesso 150 piedi al minuto, e l'inerzia quando si tenta di fermarsi da questa velocità è considerevole, nonostante l'influenza del rallentamento dei freni meccanici e dinamici. Per effettuare un atterraggio accurato in queste condizioni è necessario un attento calcolo da parte dell'operatore. Se porta la leva dell'interruttore dell'auto in posizione off un istante troppo presto o troppo tardi, l'auto manca l'atterraggio e diventa quindi necessario alzarla o abbassarla lentamente, comportando una perdita di tempo ed energia.

La soluzione di Cutler-Hammer a questo problema era la sua velocità di "rallentamento", che era pari a circa il 30% della velocità di funzionamento "normale". A questa velocità più bassa, è stato percepito come "molto facile effettuare un atterraggio accurato", con "la tendenza dell'auto a inerzia. . . praticamente eliminato». La velocità di "rallentamento" è stata utilizzata anche in combinazione con il "freno meccanico e. . . finecorsa in modo che l'auto si arresti completamente all'ultimo piano, invece di oltrepassare i limiti per inerzia. . . e colpendo i paraurti nella parte superiore o inferiore del portello”. La seconda parte di questo articolo concluderà l'esame dei controllori per ascensori di Cutler-Hammer del 1913. La conclusione riguarderà le caratteristiche aggiuntive del controller, l'equipaggiamento dell'auto, il ruolo dell'operatore e l'applicazione di questi controller alle macchine per ascensori costruite da varie aziende regionali.