Azionamenti per ascensori ad alta potenza

Azionamenti rigenerativi tra quelli discussi per l'uso in requisiti di corrente di picco elevata

Con una velocità più elevata si ottiene intrinsecamente una potenza maggiore, in termini sia di energia immessa nei sistemi di ascensori che di energia potenziale restituita. Con l'aumentare del numero di applicazioni per edifici alti e super alti e le velocità più elevate diventano più frequenti e spingono nuovi limiti, ci sarà la necessità per gli OEM di fornire apparecchiature in queste gamme di potenza corrispondentemente elevate che servono il mercato degli ascensori.

In qualità di produttore di azionamenti industriali, KEB America, Inc. non è solo attiva nel mercato degli ascensori, ma fornisce anche inverter per applicazioni come macchinari per la plastica, compressori e soffianti ad alta velocità e trituratori. Queste applicazioni richiedono tipicamente azionamenti con potenza elevata, compresa tra 200 e 800 kW. Tuttavia, la semplice sovrapposizione di hardware di alimentazione con altri settori non costituisce necessariamente una soluzione adatta per le applicazioni degli ascensori, poiché i requisiti sono diversi.

Spesso, altre applicazioni di azionamento ad alta potenza non richiedono correnti di picco elevate, poiché sono applicazioni a funzionamento costante a frequenze di commutazione di uscita basse, ma udibili (ad es. 2 kHz) adatte per apparecchiature installate in un ambiente remoto o industriale. Inoltre, le basse frequenze di commutazione riducono al minimo la dissipazione del calore e, quindi, le dimensioni dell'azionamento e del suo involucro. Al contrario, gli azionamenti necessari per le applicazioni degli ascensori richiedono un'elevata corrente di picco rispetto alla corrente nominale del motore ed è generalmente accettabile una frequenza di commutazione prossima al limite dello spettro udibile (ad es. 8-10 kHz).

I requisiti di corrente di picco relativamente elevati delle applicazioni per ascensori si basano su tassi di accelerazione e decelerazione tipici. I requisiti di sovraccarico vengono spinti ancora più in alto quando i tempi da pavimento a pavimento specificati richiedono profili di velocità più aggressivi.

Ciò che differenzia le applicazioni per ascensori a piani alti e ad alta velocità in termini di maggiore richiesta di potenza nominale e di picco può essere esemplificato dalle equazioni per l'energia cinetica, la potenza e la coppia. L'equazione dell'energia cinetica lineare è KELINEAR = ½ mv2, dove m = massa e v = velocità. Ciò indica che esiste una relazione lineare tra la massa e l'energia necessaria per accelerarla. Oltre una data capacità di carico di un ascensore, c'è anche una massa aggiuntiva da funi, cavi mobili, ecc., proporzionale alla salita. Pertanto, indipendentemente dalla capacità di carico dell'ascensore, all'aumentare della salita, aumenterà la massa del sistema e, quindi, l'energia e la potenza richieste aumenteranno. In termini di velocità elevate, se ciò si ottiene aumentando la velocità del motore, l'equazione Potenza ≈ (coppia x RPM)/5,252 indica che per un dato diametro della puleggia in base alla velocità e un dato requisito di coppia in base al carico, poiché il motore aumenta la velocità, aumenta anche la potenza del motore richiesta. D'altra parte, se si ottengono alte velocità aumentando il diametro della puleggia, l'equazione Coppia = Forza X Raggio indica che aumenterà anche la potenza richiesta dalla coppia più alta richiesta.

Mentre un convertitore potrebbe essere semplicemente sovradimensionato per soddisfare i requisiti di picco del motore, una soluzione migliore sarebbe un valore nominale del convertitore in linea con il valore nominale del motore per ridurre al minimo le dimensioni fisiche e il costo che ha anche un'elevata corrente di picco in base ai requisiti dell'applicazione .

Dalla varietà esistente di hardware ad alta potenza sviluppato da altre applicazioni industriali e prendendo in considerazione le esigenze del mercato degli ascensori, KEB ha iniziato a offrire una soluzione di progettazione che soddisfa le esigenze di elevata potenza delle applicazioni per ascensori ad alta velocità e per piani alti. La soluzione risultante è un azionamento per ascensori modello F5 da 250 CV con una corrente nominale di 332 A (alimentazione di rete 480 V) o 370 A (alimentazione di rete 400 V), a 30-s. corrente di picco nominale di 740 A e una frequenza di commutazione di uscita fino a 8 kHz. Inoltre, le varianti di design sono ottimizzate in termini di costi eliminando i raddrizzatori di ingresso ridondanti e i transistor di frenatura quando la rigenerazione della linea o le unità front-end attive alimentano l'azionamento tramite una connessione DC-bus.

Sistemi di rigenerazione della linea ad alta potenza

Con un'elevata potenza immessa nel sistema, ci sarà una potenza corrispondentemente elevata rigenerata in condizioni di revisione. Dato che le applicazioni per grattacieli saranno quasi sicuramente gearless, il sistema è molto efficiente in termini di cattura dell'energia rigenerata. Un sistema può rigenerare questa energia sulla linea principale per essere consumata da altri carichi (riducendo così i costi di esercizio totali del sistema).

Quando si considera la rigenerazione della linea per le applicazioni degli ascensori, ci sono tre opzioni:

1. Un'unità di rigenerazione di linea con un'induttanza di commutazione (<50% THDi)
2. Un'unità di rigenerazione di linea con filtro armonico passivo (<8% THDi)
3. Un sistema front-end attivo (<5% THDi)

Ogni opzione di rigenerazione della linea ha prestazioni crescenti in termini di mitigazione della distorsione della corrente armonica e correzione del fattore di potenza, anche se a prezzi crescenti. Il tipo di sistema necessario può dipendere dalla necessità di soddisfare specifici limiti di distorsione armonica Standard 519 dell'Istituto degli ingegneri elettrici ed elettronici, ridurre il consumo energetico dell'edificio come parte del rispetto della certificazione ecologica di un edificio o considerazioni sul ritorno sull'investimento a lungo termine.

Come le applicazioni per inverter, KEB ha già sviluppato soluzioni rigenerative ad alta potenza rilevanti per le applicazioni degli ascensori basate su altre applicazioni globali, come applicazioni su gru e sistemi di stoccaggio e recupero. Le soluzioni ad alta potenza corrispondenti per ogni tipo di tecnologia di rigenerazione della linea includono:

• Dimensioni del modello R6 modulare, incluse unità da 150 CV classificate per 184 A a 480 V o 221 A a 400 V e 331 A di picco, che possono anche essere messe in parallelo per capacità additiva
• Filtri armonici fino a 400 HP classificati per 400 A a 480 V e includono design in custodie NEMA dedicate
• Front-end attivo modello H6 fino a 250 CV.

Sistemi in applicazione

KEB ha avuto l'opportunità di mettere alla prova una di queste soluzioni ad alta potenza su un ascensore da 8 mps (quasi 1,600 fpm). I componenti forniti da KEB consistevano in un F250 Elevator Drive da 5 CV, un Active Front End H250 da 6 CV e un filtro antirumore ad alta frequenza EMC. Inoltre, ci è stata data l'opportunità di visitare il cantiere. Sebbene il tuo autore non avesse mai lavorato con apparecchiature così potenti in passato, quando si è trattato di avviare e regolare l'ascensore, si trattava della stessa interfaccia utente, parametri e prestazioni di controllo con cui aveva familiarità in Nord America, solo su un molto più potente e scala più veloce.