Yürüyen Merdivenler için VFD'lerin ve Hat Yenileyici Birimlerin Faydaları

KEB çözümleri performansı iyileştirebilir, güç tüketimini azaltabilir.

Tyler Pecha ve Lindsey Guajardo tarafından

Hat rejeneratif ünitelerle eşleştirilmiş değişken frekanslı sürücüler (VFD'ler), yürüyen merdiven uygulamaları için mükemmel bir seçimdir. Hat beslemeli yürüyen merdivenlerle karşılaştırıldığında, VFD'ler, kullanıcı trafiğine dayalı olarak yumuşak hız profili rampaları, ayarlanabilir tork limitleri ve sürüş modları gibi maksimum uygulama performansı faydaları sağlar. Güç faktörü (PF) iyileştirmesi sayesinde bir VFD, büyük ani akımları ve güç tüketimini de azaltacaktır. Fren dirençleriyle karşılaştırıldığında, bir hat rejeneratif ünite, bakım uygulamalarında (yani aşağı doğru hareket eden yürüyen merdivenlerde) enerji tasarrufu sağlayabilir ve hem ısı üretiminde hem de kontrolör kabini boyutunda bir azalma sağlayabilir.

VFD, kolay kurulum ve ayarlama için yürüyen merdiven uygulamasına uyarlanabilen parametrelere sahiptir. Düzgün rampa yukarı ve rampa aşağı hız profilleri sağlamak için ayarlanabilir S-eğrileri mevcuttur. Pürüzsüz profiller, açılışta ani akımı sınırlar, mekanik bileşenlerde aşırı aşınma ve yıpranmayı önler ve yolcular için konforlu bir sürüş sağlar. Mekanik bileşenlerin sıkışma veya diğer kritik güvenlik olayları nedeniyle gerilmesini önlemeye yardımcı olmak için ayarlanabilir tork sınırları da ayarlanabilir.

Kuruluma bağlı olarak, bazı yürüyen merdivenler çok az yük ile veya hiç yük olmadan uzun süre gidebilir. Bu dönemlerde enerji tasarrufu için yürüyen merdiven motorunun hızını azaltmak mümkündür. Azaltılmış Hız Modu, tanımlanmış bir süre sonra yürüyen merdiven motorunun hızını düşürmek için ayarlanabilir. Örneğin, bir yürüyen merdiven 10-15 dakika yüksüz çalıştırıldığında, VFD yürüyen merdiven motorunun hızını nominal hızın %20-50'sine düşürebilir. VFD, bir ışık perdesi veya basınç matı tarafından yaklaşan bir yolcu algılanıncaya kadar düşük hız modunda çalışmaya devam eder. VFD daha sonra motoru sorunsuz bir şekilde nominal hıza yükseltir. Şekil 1, çeşitli kontrol modlarında 15kW'lık bir asenkron motora sahip bir yürüyen merdiven uygulamasında düşük hız modu kullanmanın enerji tasarrufu avantajlarını göstermektedir. En büyük artımlı tasarruflar, hareketsizlik dönemlerinde motoru düşük hızda çalıştırmak için bir VFD kullanmaktan kaynaklanır.

Bir VFD kullanırken hem açık hem de kapalı döngü kontrol modları mevcuttur. KEB, açık çevrim çalıştırmak isteyen ancak kapalı çevrim uygulamalara benzer performans özellikleri isteyen uygulamalar için gelişmiş bir kontrol modu olan Asenkron Sensörsüz Kapalı Çevrim (ASCL) sunar. ASCL, enkoder geri beslemesi olmadan motor özelliklerini otomatik olarak ölçmek ve modellemek için motor verilerine dayalı bir kontrol algoritması kullanır. Bu, bir kodlayıcının ek maliyeti ve karmaşıklığı olmadan hem kararlı hem de dinamik motor çalışmasında mükemmel kontrol, doğru hız kontrolü ve yüksek hız kararlılığı sağlar. Ayrıca, hem kapalı döngü hem de ASCL kontrol modları, hat beslemeli veya açık döngü kontrollü yürüyen merdiven uygulamalarına kıyasla PF iyileştirmesi sunar.

PF, faydalı iş için harcanan güç (watt olarak ölçülür) ile aktarılan toplam elektrik gücü (volt-amp olarak ölçülür) arasındaki oranı temsil eden birimsiz bir sayıdır. 1'lik bir birlik PF idealdir ve iletilen tüm gücün yürüyen merdiven motoru tarafından faydalı bir şekilde tüketildiğini gösterir. Şekil 2, hattan beslemeli bir endüksiyon motoruna kıyasla VFD kullanmanın faydalarını göstermektedir. En göze çarpan faydalar, VFD'nin kapalı döngü veya ASCL işletiminde olduğu ve motor kısmen yüklendiği zaman olacaktır - birçok yürüyen merdiven uygulamasında yaygın olan bir senaryo. Bununla birlikte, motor tam yükteyken bile, VFD kullanıldığında PF %10 oranında iyileşir.

Hat beslemeli yürüyen merdivenler, bazen motor nominal akımının %500-700'ü kadar yüksek başlangıç ​​akımları yaşar. Şekil 3'te gösterildiği gibi, düşük bir PF, motor şaftındaki belirli bir güç çıkışı miktarı için daha yüksek bir giriş akımına da katkıda bulunacaktır. Yine en büyük fayda kısmi yük altında gerçekleşir. Bu durumda, VFD'li yüksüz RMS akımı, hattan beslemeli motorunkinden %50'den daha düşüktür. Bu daha yüksek giriş akımından kaçınılmalıdır, çünkü kullanılmayan reaktif gücün transferine uyum sağlamak için elektrikli bileşenlerin aşırı boyutlandırılmasını gerektirir. Ayrıca, ilave reaktif gücün aktarılması nedeniyle daha dirençli iletken kayıpları olacaktır. Son olarak, düşük bir PF, elektrikli bileşenlerde daha yüksek ısınmaya neden olur ve bu da çalışma ömrünün azalmasına neden olabilir.

Rejeneratif sürücüler, asenkron motorun bir jeneratör görevi gördüğü yürüyen merdiven uygulamalarının elden geçirilmesi için mükemmel adaylardır. Geleneksel olarak, yenilenen enerjiyi ısı olarak dağıtmak için VFD'lerle birlikte fren dirençleri kullanıldı. Fren direncinin konumuna bağlı olarak, üretilen ekstra ısı, ek soğutma veya daha büyük bir kontrol panosu gerektirebilir. Bu, alan minimumdaysa, yürüyen merdiven kontrol paneli tasarlanırken sorunlara neden olabilir. Fren dirençlerine alternatif olarak, DC bus bağlantısı aracılığıyla VFD'ye hat rejeneratif bir sürücü (Şekil 4) bağlanabilir. Rejeneratif ünite, hat voltajını ve frekansını ölçerek çalışır. DC bara voltajı önceden belirlenmiş bir eşiği aştığında, sürücü modüle olur ve akımın diğer elektrik yükleri tarafından tüketildiği (örneğin binada veya kurulumda) hatta geri akmasına izin verir. Uygulamaya bağlı olarak, bir rejeneratif sürücünün kendi masraflarını karşılaması, toplam güç tüketimini azaltması ve çalışma ömrü boyunca net maliyet tasarrufu sağlaması beklenebilir.

Yüksek yerçekimi potansiyel enerjisine sahip yürüyen merdiven uygulamaları (örneğin, aşağı doğru uzun seyahat mesafeleri olan birçok insanı hareket ettiren yüksek kapasiteli yürüyen merdivenler), hat yenileme için harika adaylardır. Yerçekimi potansiyel enerjisi şu denklemle tanımlanabilir:

Tipik olarak, bu daha büyük yürüyen merdivenler 20 hp-plus aralığında olacaktır. Hat rejeneratif geri ödemeyi etkileyecek diğer faktörler, yürüyen merdiven aktarma organları verimliliği ve kullanım profilidir. Yüksek verimli (%90'dan fazla) helisel veya konik dişliler idealdir. Düşük verimli (%60'tan az) sonsuz dişli, güç aktarımında önemli miktarda enerji kaybı nedeniyle önemli ölçüde daha az tasarruf sağlar. Yürüyen merdiven üzerindeki trafik miktarı ve yürüyen merdivenin görevi de geri dönen enerji tasarruflarını etkileyecektir. Çok sayıda yolcu taşıyan ve 24/7 çalışan metro istasyonları ve havaalanları idealdir ve en iyi geri ödemeyi sağlar.

VFD'ler, düşük başlangıç ​​akımı, motor PF iyileştirmesi ve azaltılmış enerji tüketimi yoluyla yürüyen merdivenlere performans avantajı sağlar. Ayrıca sürüş kalitesi ve güvenlik avantajları için yumuşak S-eğrileri ve ayarlanabilir tork sınırları sağlarlar. Hat yenileme üniteleri, yürüyen merdivenlerin elden geçirilmesinde enerji tasarrufuna yardımcı olur ve kontrol kabini alanını azaltırken, fren dirençlerinin neden olduğu ek ısı üretimini de azaltır. Birlikte kullanıldığında VFD'ler ve hat yenileme üniteleri yürüyen merdiven uygulamalarına önemli değer katabilir.