Dalga Formları, Küçük Bir Trig ve Asansör Tasarımı ve Onarımı

Asansör çalışmasına uygulanabilir dalga formlarını takdir etmek ve anlamak

Değer: 1 temas saati (0.1 CEU)

Bu makale, NAEC tarafından CET® ve CAT® için Sürekli Eğitim için onaylanmıştır.

EW Sürekli Eğitim şu anda aşağıdaki eyaletlerde onaylanmıştır: AL, AR CO, FL, GA, IL, IN, KY, MD, MO, MS, MT, NJ, OK, PA, UT, VA, VT, WA, WI ve Batı Dünyası | Kanada Eyaleti BC & ON. Lütfen onayın belirli kurs doğrulamasını şu adresten kontrol edin: Asansör Kitapları.

Çoğu asansör tasarımcısı ve teknisyeni bir dalga biçiminin tam olarak ne olduğunu bilir, ancak kaç tanesi bir trigonometrik işlevi tanımlayabilir? Aslında, onlar aynı. Matematikçi trigonometrik fonksiyon derken dalga formu elektronik mühendisinin dilindedir. Bunun trig kısmına çok derinlemesine girmeyeceğiz, ancak genel bir bakış, asansör çalışmasına uygulanabilir dalga formlarını takdir etmek ve anlamak için bazı bağlamlar sağlayacaktır.

İlk olarak, bir dalga formu nedir? Kesinlikle, bir ses dalgası için hava basıncındaki yoğunluktaki değişikliklerden veya bir elektromanyetik dalga için uzaydaki kutup konfigürasyonundaki değişikliklerden oluşan, salınan bir sesin veya elektromanyetik enerji dalgasının gerçekçi bir resmi değildir. Bir dalga biçimi, aksine, mucidi Rene Descartes'ın Latince adı Cartesius altında yazdığı için Kartezyen koordinatlarda gösterilen anlık genliğin bir grafiğidir. Zaman alanı olarak bilinen en bilinen versiyonda, bağımsız değişken olan zaman, yatay X eksenine karşı saniye birimleri veya bunun kesirleri cinsinden çizilirken, bağımlı değişken olan genlik, dikey Y eksenine karşı volt olarak çizilir. eksen. (Bağımlı değişken her zaman bağımsız değişkene bağlıdır. Zamanın genliğe bağlı olması garip bir dünya olurdu.)

Aynı sinüs dalga formunun daha az bilinen ancak aynı derecede gerçekçi bir versiyonu, Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) özelliğine sahip bir spektrum analizörü veya osiloskopta frekans alanında gösterilir.

Burada frekans bağımsız değişkendir. Yatay X eksenine karşı Hertz cinsinden (eskiden saniyede döngü) çizilir. Zaman alanında olduğu gibi, genlik artık volt yerine güç veya desibel cinsinden dikey Y eksenine göre çizilir. Bu durağan fotoğrafta hızlı dalgalanmaların görünmediği alttaki düzensiz çizgi, gürültü tabanıdır. Altında herhangi bir bilgiye ulaşılamaz. Bu saf sinüs dalgası, aksi takdirde temel olarak bilinen ilk harmonik dışında harmonik üretmez.

Bu grafik temsiller, havadaki veya spektral yoğunluktaki değişikliklerin neye benzediği değildir, ancak göreceğimiz gibi, görüntüler asansör mühendisleri için işlerinin gidişatında çok faydalıdır. 

İlk olarak, biraz daha arka plan: Trigonometrik fonksiyonlarla ilgili tüm bu şeyler nedir? Yukarıda belirtildiği gibi, bu matematikçinin dilindedir. Trigonometri, esasen üçgenlerin, özellikle de dik üçgenlerin ölçümünün incelenmesidir. Eski zaman mühendisleri, trigonometrik oranları (sinüs, kosinüs, teğet, sekant, kosekant, kotanjant) içeren cep boyutunda kitaplar taşırlardı. Herhangi bir θ açısıyla (Yunanca harf teta) ilişkili trigonometrik orana bakarlardı. Bundan, karşılıklı veya bitişik herhangi iki kenar verildiğinde, hipotenüsün uzunluğunu hesaplayabilirler veya hipotenüsün ve bir kenarın uzunluğu verildiğinde, diğer kenarı hesaplayabilirler. Bu hesaplamalarda genellikle bir hesap cetveli kullanılırdı. Günümüzde elde tutulan bilimsel hesap makinesi çağında, trigonometrik tablolara gerek yoktur ve tüm hesaplamalar anlıktır.

Dalga biçimleriyle ilgili oldukları için trigonometrik işlevlerin anlaşılmasına yardımcı olmak için bu şema yararlıdır:

Bir dik üçgenin üç kenarı şunlardır:

• Hipotenüs - θ açısından daireye giden ve yarıçapını oluşturan taraf

• Zıt – θ açısının karşısındaki taraf

• Bitişik - θ açısına bitişik, ancak hipotenüse bitişik olmayan taraf

En önemli trigonometrik fonksiyonlar, karşı kenarın uzunluğunun hipotenüse oranı olan θ açısının sinüsü ve hipotenüse bitişik kenarın uzunluğu olan θ açısının kosinüsüdür.

Daire, bir dalga biçimini temsil etmenin başka bir yoludur. Hipotenüs saat yönünün tersine döndükçe açı artar. Karşı taraf uzar ve bitişik taraf kısalır. Bu, karşı taraf ve hipotenüs dikey hale gelene kadar devam eder, bu noktada karşı taraf maksimumdur. (Sinyalin genliği değişmediği sürece hipotenüs asla değişmez). 

Bu noktada karşı kenarın uzunluğundaki değişim hızı minimum, hipotenüs yatay çizgiyle çakışana kadar maksimumdur.

Şimdi, zaman alanında sinüs dalgasını gösteren şekil 1'e geri dönün. Eğri, sinyalin anlık genliğinin pozitif ve negatif tepe noktalarına ulaştığında değişim hızının minimum olduğuna ve anlık genlik en az olduğunda, yani X eksenini geçtiğinde değişim oranının en yüksek olduğuna tekrar dikkat edin. Bu, sinüs dalgasının yanı sıra sinüs dalgasına uyan birçok doğal ve insan yapımı fenomenin temel özelliğidir. Bir örnek sarkaçtır. En yüksek noktasında tamamen durur, sonra tekrar hızlanmaya başlar.

Sinüs dalgasının karakteristik davranışı, bazı ilgili denklemlerde ölçülür: Dalga boyu, bu denklemde olduğu gibi, frekansın tersidir: f = 1 /T; nerede f = Hertz cinsinden frekans (eskiden saniyede döngü), T = sinyalin bir çevrimi tamamlaması için gereken süre olan periyot.

ω (Yunanca omega) ile gösterilen açısal frekans, şu denklemlerde olduğu gibi θ açısal yer değiştirmenin değişim oranıdır:

Y (t) = sinθt = sin(ωt) = günah(2πft) ve dθ/dt = ω = 2πf

Açısal frekans = radyan/s, yani 2π X Hertz.

Ayrıca, f = v/λ; v = faz hızı ve λ = dalga boyu.

Boşlukta hareket eden bir elektromanyetik dalga için:

f =  C/λ; nerede C ışığın boşluktaki hızıdır.

(Işık aslında C. Bu hıza bir boşlukta yaklaşır. Başka herhangi bir saydam ortamda, C, kırılma olgusundan sorumludur.)

Modern asansörler neredeyse tamamen elektrik motorları tarafından çalıştırılır, ancak bu yavaş yavaş gerçek oldu. İlk asansörler muhtemelen halat ve sepet işleriydi, binaların dışına çıkıyor ve bir koşu bandında hayvanlar tarafından çalıştırılıyordu. 19. yüzyıl, sürekli hızlanan endüstriyel büyümeye tanık oldu ve özellikle alanın önemli olduğu şehirlerde binalar yükseldi. Mühendisler, işçileri ve malzemeleri geleneksel üç katın üzerine çıkarmanın yollarını aradılar. Önemli bir gelişme buhar gücü ve bazen de o zamanlar su anlamına gelen hidrolikti.

Edison, Tesla ve Westinghouse sahneye çıktığında, asansörler için elektrik gücü gerçek oldu. Westinghouse, Tesla'nın kolayca tersine çevrilebilen motorlara sahip yeni çok fazlı teknolojisine büyük yatırım yaptı, ancak yalnızca Edison'un DC motoru gerçekten uygundu. Aynı zamanda, yalnızca polariteyi değiştirerek kolayca tersine çevrilebilirdi, ancak DC motor asansör uygulamalarında çok daha üstündü, çünkü hız, bir AC motoru aşırı ısıtmadan, yalnızca voltajı azaltarak kontrol edilebiliyordu. Bir asansörde sorunsuz hız kontrolü kesinlikle gereklidir. Yolcuları sarsmamak için her inişte durmadan önce araç kademeli olarak yavaşlamalıdır. Ayrıca, onarımlar sırasında ve bazen de yangınla mücadele operasyonları için inceleme modundayken araç düşük hızda hareket etmelidir. Tesla'nın çok fazlı endüksiyon motoru bunların hiçbirini yapamadı ve bu nedenle DC motorlar, üç fazlı motorların hız ve tork kontrolüne izin veren değişken frekanslı sürücünün (VFD) piyasaya sürüldüğü 1960'lara kadar yalnızca asansör uygulamalarında kullanıldı. endüksiyon motorları.

Sokaktaki kişi muhtemelen bir DC motorun bir AC kaynağından çalıştırılmasının ayrıntılı yardımcı ekipman gerektireceğine inanıyor, ancak diyotların ve kapasitörlerin sonunda değiştirilmesi gerekebileceği gerçeği göz önüne alındığında, aslında basit bir doğrultucu önemli değil. Bir de DC motorda fırça değişimi ve olası komütatör çalışması konusu var ama genel olarak uzun ömürlü ve sorunsuz çalışıyor. Aslında, asansör revizyonu sırasında doğrultuculu DC motor, iyi çalışıyorsa genellikle korunur.

Yine de, VFD'li AC motorun birçok avantajı vardır ve hem çekiş hem de hidrolik asansör sistemleri için tüm yeni yapılarda kullanılır.

VFD ve AC motorlar genellikle bir paket olarak sunulur, ancak hazır bir AC endüksiyon motorunun da kullanılabileceği düşünülebilir. Ancak, anma hızı dışında çalışma için geliştirilmiş yataklar ve soğutma dikkate alınmalıdır.

Bir asansör sistemi amaçlandığı gibi çalışmadığında, arızalı olan genellikle motor veya kontrol sistemidir. Arızanın bu alanlardan herhangi birinde olup olmadığını belirlemek için genellikle standart teşhis teknikleri yeterlidir. Hareket eden parçaların olduğu ve en fazla ısının üretildiği yer olduğu için motorda daha sık görülür.

Motor hala yük altında çalışabiliyorsa, aşırı ısınma için güç kaynağı sonlandırmaları da dahil olmak üzere motoru ve sürücü sistemini kontrol etmek için Fluke Termal Görüntüleme Kamerası veya eşdeğerini kullanmak iyi bir çalıştırma yöntemidir.

Bir motor/tahrik sistemini teşhis ederken, güç kaynağı ile başlayın. Genellikle motor, şaftın ve çukurun alt kısmına bitişik bir asansör makine dairesinde bulunur. Uyumlu bir kurulumda, motorun görüş alanı içinde bulunan metal bir mahfaza içinde bir elektrik bağlantısı kesilecektir. Bu bağlantı kesme etiketlenmelidir ve makine odasının dışından (kanal içinde) uzanan büyük güç kaynağı iletkenleri tarafından da tanımlanabilir. Bağlantı kesmeden, yine kablo kanalındaki çıkış iletkenleri hareket kontrolörü ve VFD üzerinden motora gider. Bu sonlandırmaların tümü, termal kamera kullanılarak olağan dışı sıcaklık artışı açısından kontrol edilmelidir.

Motora giden güç, bağlantı kesme muhafazasındaki kesicide kesilebilir. Üst (giriş) pabuçları hala canlı olacaktır ve faz dengesi dahil olmak üzere dalga biçimi bütünlüğü, voltaj ve akım açısından kontrol edilebilir. Akım sadece motor tam yükte çalışırken kontrol edilebilir. Motorun elektrik gereksinimleri (genellikle yaklaşık 30 HP), üç fazlı, 480 V veya daha yüksek olabilir, bu nedenle elektriksel ölçümler yapılırken çok dikkatli olunması gerekir. Tehlikeler, yüksek voltajdan kaynaklanan elektrik çarpması ve fazdan faza veya fazdan toprağa kısa devreden kaynaklanan ark patlamasıdır.

Kuru bir beton zemin bile, özellikle bağlı inşaat demiri içeriyorsa, güçlü bir zemin potansiyeline sahip olabilir. Duracağınız yere kalın, kuru bir lastik paspas sermek en iyisidir. Yalıtılmış, kuru botlar ihtiyatlıdır, ancak onlara güvenilemez çünkü akımın toprağa iletken bir yol oluşturacak nemi tutan görünmez bir yarıkları veya delikleri olabilir. Yüksek voltajlı eldivenler (Amazon'dan temin edilebilir) de iyi koruma sağlar.

Ark hatası farklı bir tehlike türüdür. Burada insan şoka maruz kalmaz, bunun yerine örneğin düşen bir metal alet veya kayan tornavidadan kaynaklanan ve farklı potansiyellerde kulakları köprüleyen ve aletin patlayıcı güçle buharlaşarak talihsiz işçiye püskürtülmesinden kaynaklanan düşük empedanslı bir kısa devreye maruz kalır. erimiş metal ile. Ek önlemler bu nedenle bir kask ve yüz siperliği içermelidir. Multimetre probları, parmakların canlı sonlandırmalarla temas etmesini önlemek için yükseltilmiş bariyerlere sahip yüksek voltajlı tipte olmalıdır. Bağlantı kesme girişinden motor terminallerine kadar güç ölçümleri yaparken bu önlemler her zaman yürürlükte olmalıdır.

Çoğu durumda, bir VFD, hata kodlarını görüntüleyen bir okuma ile donatılmıştır. Bunlar, önerilen çözümlerle birlikte üreticinin belgelerinde listelenecektir. Örneğin, hata kodu F4, sürücünün düşük voltaj durumu gördüğü ve onu kapattığı anlamına gelebilir. Arıza sürücüde, motorda veya besleme voltajında ​​olabilir.

Her durumda, anma gerilimi dahilinde bir dijital multimetre kullanılmalıdır. Mevcut okumalar için temassız pensli ampermetre tercih edilen araçtır. Voltaj ve akımın normal okuması mümkündür, ancak diğer dalga biçimi bozulma türleri sorun oluşturabilir.

Bağlantı kesmede voltaj ve akım ölçüldükten sonra VFD boyunca çeşitli noktalarda kontrol edilebilirler. Normal değerler için üreticinin belgelerine bakın.

Bakılacak bir sonraki şey DC veri yolu. Aslında tepeden tepeye AC kaynağından daha yüksek okumalıdır. Bu nasıl mümkün olabilir? Cevap, DC bara voltajının tam dalga doğrultucunun çıkışı olmasıdır. DC bara voltajı idealin altındaysa, doğrultucu bölümündeki diyotlara ve kapasitörlere tekrar bakın. DC barasındaki diğer bir anormallik aşırı AC dalgalanmasıdır. Alet AC volta ayarlandığında multimetre dalgalanma göstermelidir. Osiloskop tarafından daha kesin bir gösterge sağlanır. Bu noktada, osiloskop kullanarak her bir test noktasına bakarak bağlantı kesmeye geri dönmek ve motora giden üç fazlı yolu izlemek uygundur.

Osiloskop ölçümlerine başlamadan önce, standart tezgah tipi osiloskobun üç fazlı beslemeye, DC baraya veya motordaki sonlandırmalara bakmak için kullanılmaması gerektiğini anlamak önemlidir. Bu ölçümler için bu tür bir osiloskop kullanılırsa ve toprak dönüş kablosu, referans verilen ve toprak potansiyelinin üzerinde yüzen bir voltajla çalışan bir kabloya veya terminale bağlanırsa, tesis şube devresinde düşük empedanslı bir geri kısa devre olacaktır. serviste sistem zeminine. Şanslıysanız, hafif toprak dönüş kablosu bir sigorta görevi görerek yanarak arıza akımını kesecektir. Ancak aksi halde osiloskop ve/veya VFD'ye zarar verme potansiyeli vardır.

Bir çözüm, bir dizi diferansiyel prob kullanmaktır, ancak bunlar çok pahalıdır ve bulunmayabilir. Daha uygulanabilir bir cevap, tüm kanalları topraktan izole edilmiş ve birbirinden izole edilmiş, derecelendirmesi dahilinde çalıştırılan, elde tutulan, pille çalışan bir osiloskop kullanmaktır. Kullanım kılavuzunda bu ayrıntıyı doğrulayın.

Üç fazlı bir güç kaynağını veya devreyi kontrol etmek için, toprak dönüş kablosunu nötr terminale bağlayın ve yüklü ve yüksüz üç ayrı faz iletkenini ölçün. Bu fazlar, yüksüz olarak %3 içinde büyük ölçüde aynı voltaj olmalıdır. Bir faz diğer ikisinden daha düşükse, binanın başka bir yerindeki birisinin tek fazlı bir yükü boşaltması mümkündür. Motor bağlıyken, bir bacağın diğerlerinden %5 daha alçak olması alışılmadık bir durum değildir. Akım dengesizliği biraz daha yükselebilir. Bazen voltaj dengesizliği, aynı fazı etkileyen iki düşük ölçüm olan motor ve hat dengesizliğinin kümülatif sonucudur. Bu durumda, dönüş yönünü tersine çevirmeden (A'dan B'ye, B'den C'ye ve C'den A'ya hareket) bağlantıları girişte veya çıkışta yuvarlamak dengesizliği azaltabilir. Bu ve benzeri teknikleri kullanarak, bir hattın veya VFD arızasının yerini belirlemek veya bunu motora izole etmek mümkün olmalıdır; bu durumda motorun yeniden inşası veya değiştirilmesi gösterilebilir. Tüm bunlar, orijinal şikayetin motorda sınırlı miktarda ısınma olduğu zamanki gibi, motorun hala çalıştığını ve bir yükü çekebildiğini varsayar.

Osiloskop okumalarına gelince, aranacak en önemli şey, bir veya daha fazla fazdaki düz tepelerdir. Bu, makinenizin tepe voltajı işlemediğini ve maksimum değere ulaşılmadan önce her döngüde onu kestiğini gösterir. Bu durum aynı zamanda kırpma olarak da bilinir. Düz tepeler düz veya düzensiz (gürültülü) olabilir ve bu size hatanın doğası hakkında bir şeyler söyleyebilir. Bir veya daha fazla fazda osiloskop görüntüsünde ortaya çıkan başka bir zorluk, küçük sinüs dalgalarından veya ana dalga biçim(ler)inde gürültü gibi görünen şeylerden oluşur. Bu, normalde harmonik içermeyen güç akışınıza giren harmoniklerin bir işaretidir. Bozulmaya neden olan bir yükün belirtisi olabilir.

VFD'nin son bölümü inverterdir. DC barasından gelen saf, dalgalanmasız DC'yi motoru besleyen darbe genişliği modülasyonlu kare dalgalara dönüştüren ve motorun aşırı ısınmadan nominalden daha hızlı veya daha yavaş çalışmasına izin veren altı SCR'den (silikon kontrollü doğrultucular) oluşur ( sanki sinüs dalgası kaynağı artırılacak veya azaltılacakmış gibi).

Bu darbe genişliği modülasyonlu kare dalgalar, değişen görev döngülerine sahiptir. Daha uzun bir yüksek süre, daha yüksek motor devrine eşittir. Değişken görev döngüsü, SCR'lere yapılan düşük voltajlı veri girişleri tarafından düzenlenir. Girişler hareket kontrol cihazında üretilir. Motora güç sağlamak için gereken yüksek voltajları ve akımı idare edebilirler.

Ne yanlış gidebilir?

Buradaki birincil görevimiz, VFD'den motora giden kabloda görünen geçici yansımaları gidermektir. Bu geçici olaylar, bazen VFD'den motora önemli bir mesafe taşınan hızlı yükselen kenarlardan kaynaklanabilir. Kablo uzunluğu, motor yükü, kablo ve motorun dalgalanma empedansı ve darbelerin aralığı, yükselme süresi ve genliği gibi çeşitli faktörler yansıyan dalgaların boyutlarını etkiler. Sonunda, yansıyan gerilimler kablo ve motor yalıtımını zorlayarak birinin veya her ikisinin arızalanmasına neden olabilir.

Teşhis için, motor terminallerindeki aşırı voltajı kontrol etmek için multimetreyi kullanın. Sınırlı bant genişliği nedeniyle, multimetre yansımaların tamamını ortaya çıkarmayabilir, bu nedenle yine osiloskobu çıkarmak gerekir.

Bu tür bir sorun, ilk kurulumda dikkatli bir planlama ile önlenebilir. VFD, ilk kurulumda, kablonun bükülmeden doğrudan döşenebilmesi için motora mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. Sıradan elektrik kablolarını rahatsız etmeyecek bir kablo zımbasının hafif bir sıkışması bile, özellikle yüksek frekanslı, yüksek akım enerjisini iletmek için hızlı yükselme sürelerine sahip kare dalgalar kullanılıyorsa, veri kablolamasını tamamen bozabilir. Fiziksel hasar ve parazitten korumak için motor beslemesini topraklı bir kanala yerleştirmeyi düşünün.