موتور آسانسور چه کاری انجام می دهد و چرا انتخاب مهم است

موتور آسانسور قلب هر سیستم آسانسوری است - این ماشینی است که انرژی الکتریکی را به گشتاور مکانیکی مورد نیاز برای حرکت کابین آسانسور، سرنشینان آن و وزنه تعادل آن در بالا و پایین بالابر تبدیل می کند. هر پارامتر کیفیت سواری که مسافران متوجه آن می شوند - نرمی شتاب، دقت تراز، راحتی توقف و سطح صدا - مستقیماً توسط عملکرد موتور محرک آسانسور و سیستم کنترل مرتبط با آن تعیین می شود. یک موتور نامناسب یا فرسوده استارت‌های ناگهانی، تسطیح نادقیق کف و سر و صدای مکانیکی ایجاد می‌کند که اعتماد کاربر به نصب را از بین می‌برد و سایش طناب‌ها، راهنماها و اجزای ترمز را تسریع می‌کند.

برای مالکان ساختمان، مدیران تأسیسات و مهندسان آسانسور، تصمیم انتخاب موتور پیامدهایی دارد که فراتر از هزینه نصب اولیه است. موتور بالابر آسانسور بزرگترین مصرف کننده انرژی الکتریکی در سیستم آسانسور معمولی ساختمان های متوسط ​​است و تفاوت های بهره وری انرژی بین فن آوری های موتور می تواند به هزاران دلار در سال در هزینه های عملیاتی در نصب چند آسانسور تبدیل شود. نوع موتور همچنین الزامات اتاق ماشین را تعیین می کند - یا اینکه آیا اصلاً به اتاق ماشین نیاز است یا خیر - فواصل تعمیر و نگهداری، سطوح سر و صدا و ارتعاش منتقل شده به ساختار ساختمان، و سهولت مدرن سازی آینده با تکامل فناوری درایو.

صنعت آسانسور طی سه دهه گذشته دستخوش تغییر تکنولوژی قابل توجهی شده است و از درایوهای موتور القایی عمدتاً دنده‌ای به سیستم‌های موتور سنکرون آهنربای دائم بدون چرخ دنده (PMSM) با درایوهای فرکانس متغیر (VFD) تغییر کرده است. درک طیف گسترده ای از فناوری های موجود موتور آسانسور - اصول عملکرد، ویژگی های عملکرد، نقاط قوت و محدودیت ها - برای تصمیم گیری آگاهانه در مورد تاسیسات جدید، پروژه های نوسازی، و استراتژی های تعمیر و نگهداری ضروری است.

موتورهای آسانسور Geared در مقابل Gearless: The Fundamental Split

اساسی ترین طبقه بندی در موتور آسانسور فن آوری سیستم های درایو را به پیکربندی های دنده ای و بدون دنده تقسیم می کند. این تمایز تقریباً بر همه جنبه های نصب تأثیر می گذارد: اندازه اتاق ماشین، سطح سر و صدا، مصرف انرژی، سرعت چرخش طناب، و نیازهای تعمیر و نگهداری.

سیستم های محرک آسانسور دنده ای

در یک آسانسور دنده ای، شفت موتور یک چرخ دنده حلزونی یا واحد کاهنده چرخ دنده مارپیچی را به حرکت در می آورد که سرعت چرخش بالای موتور (معمولاً 900 تا 1500 دور در دقیقه برای یک موتور القایی استاندارد) را تا سرعت نوار پایین (معمولاً 30 تا 100 دور در دقیقه) که برای راندن سرعت طناب بالابر لازم است کاهش می دهد. نسبت کاهش دنده معمولاً 15:1 تا 40:1 برای ماشین‌های چرخ دنده حلزونی و 5:1 تا 12:1 برای واحدهای چرخ دنده مارپیچ است. این پیکربندی به یک موتور القایی با سرعت نسبتاً کوچک اجازه می‌دهد تا از طریق مزیت مکانیکی نسبت دنده، گشتاور کافی را در نوار طناب ایجاد کند. موتورهای آسانسور دنده ای عمدتاً موتورهای القایی AC یا DC هستند که از 5 کیلووات برای آسانسورهای کوچک مسکونی تا 75 کیلووات برای آسانسورهای تجاری متوسط ​​با سرعت طناب تا 2.5 متر بر ثانیه متغیر است. مزایای اصلی درایوهای دنده ای، هزینه اولیه کمتر، استفاده از قطعات موتور استاندارد در دسترس گسترده، و سازگاری با منبع تغذیه استاندارد سه فاز ساختمان بدون نیاز به درایوهای اینورتر تخصصی در تاسیسات دو سرعته AC قدیمی است.

معایب ماشین های چرخ دنده قابل توجه است و توضیح می دهد که چرا این فناوری در تاسیسات جدید رو به کاهش است. واحد چرخ دنده حلزونی تلفات مکانیکی 30 تا 50 درصد را وارد می کند (دنده های حلزونی ذاتاً ناکارآمد هستند)، به این معنی که یک موتور آسانسور دنده ای باید به طور قابل توجهی بزرگتر از معادل بدون دنده خود باشد تا همان قدرت حرکت اتومبیل را ارائه دهد. روغن دنده نیاز به نظارت و تعویض دوره ای دارد (معمولاً هر 3 تا 5 سال)، و سطح سایش چرخ دنده حلزونی گرما و نویز تولید می کند که به مرور زمان با تحلیل رفتن توری دنده افزایش می یابد. ماشین‌های چرخ‌دنده همچنین دارای سرعت طناب محدودی هستند - بیشتر آنها بیشتر از 2.5 متر بر ثانیه مقرون به صرفه نیستند - و معمولاً برای گیربکس، موتور و کابینت کنترل به یک اتاق ماشین اختصاصی در بالای چاه آسانسور نیاز دارند.

موتورهای آسانسور گیرلس

در یک درایو آسانسور بدون دنده، شفت موتور مستقیماً به طناب جفت می شود - گیربکس میانی وجود ندارد. بنابراین موتور باید دقیقاً با سرعت کم مورد نیاز شیو (معمولاً 30 تا 100 دور در دقیقه) کار کند در حالی که گشتاور بسیار بالایی را مستقیماً در شفت ایجاد می کند. این پیکربندی مستقیم درایو تمام تلفات مکانیکی، نویز و تعمیر و نگهداری مربوط به دنده را حذف می‌کند، و به همین دلیل است که موتورهای آسانسور بدون دنده مدرن، بازده کلی سیستم را بین 75 تا 90 درصد در مقایسه با 45 تا 60 درصد برای معادل‌های دنده‌ای، به دست می‌آورند. ماشین‌های گیرلس برای سرعت طناب بالاتر از 1.0 متر بر ثانیه در کاربردهای متوسط ​​و بلند استفاده می‌شوند و هم‌اکنون به‌طور گسترده در آسانسورهای کم‌مرتبه و متوسط ​​بدون ماشین (MRL) که بسته موتور فشرده مستقیماً در بالابر یا روی دیوار شفت نصب می‌شود، استفاده می‌شوند و اتاق ماشین را کاملاً حذف می‌کنند. طراحی بدون دنده یا به یک موتور با سرعت پایین و گشتاور بالا (معمولاً یک ماشین سنکرون آهنربای دائم) یا یک موتور القایی با سرعت کم طراحی شده نیاز دارد - موتورهای کاتالوگ استاندارد را نمی توان بدون گیربکس استفاده کرد زیرا آنها با سرعت اشتباه می چرخند.

انواع موتورهای آسانسور: یک تفکیک تفصیلی

در دسته‌های دنده‌ای و بدون دنده، چندین فناوری موتور متمایز در کاربردهای آسانسور استفاده می‌شود که هر کدام دارای ویژگی‌های عملکردی، پروفایل‌های کارایی و مناسب بودن کاربرد هستند.

موتور سنکرون مغناطیس دائمی (PMSM) - استاندارد مدرن

موتور سنکرون آهنربای دائم به فناوری غالب برای نصب آسانسورهای جدید در سراسر جهان تبدیل شده است که در اکثریت قریب به اتفاق موتورهای آسانسور بدون دنده MRL و اتاق ماشین استفاده می شود. در یک PMSM، روتور دارای آهنرباهای دائمی (معمولاً نئودیمیم-آهن-بور، NdFeB) است که یک میدان مغناطیسی ثابت بدون نیاز به جریان سیم پیچ روتور ایجاد می کند، تلفات مس روتور را حذف می کند و راندمان را به طور چشمگیری بهبود می بخشد. استاتور با فرکانس متغیر و برق متناوب ولتاژ متغیر از یک اینورتر درایو آسانسور اختصاصی (VFD) تامین می‌شود که دقیقاً سرعت و موقعیت روتور را با استفاده از بازخورد رمزگذار کنترل می‌کند. موتورهای آسانسور PMSM به بازده انرژی 92 تا 96 درصد در بار نامی دست می یابند - به طور قابل توجهی بیشتر از هر جایگزین موتور القایی. آنها به دلیل گشتاور خروجی خود جمع و جور و سبک هستند (چگالی توان 2 تا 4× بیشتر از موتورهای القایی معادل)، بی صدا کار می کنند و امکان کنترل سرعت و موقعیت بسیار دقیق را برای شروع صاف، توقف، و تسطیح دقیق کف تا 1-2 ± میلی متر فراهم می کنند. محدودیت اولیه موتورهای آسانسور PMSM وابستگی آنها به آهنرباهای خاکی کمیاب است که هزینه را افزایش می دهد و ملاحظات زنجیره تامین را ایجاد می کند و نیاز آنها به یک درایو اینورتر سازگار است - آنها را نمی توان مستقیماً از منبع تغذیه بدون VFD راه اندازی کرد.

موتور القایی AC با درایو فرکانس متغیر (VFD)

موتورهای القایی AC سه فاز که توسط درایوهای فرکانس متغیر کنترل می شوند، جایگزین ارتقا یافته مدرن برای درایوهای موتور القایی با سرعت ثابت قدیمی در کاربردهای آسانسور دنده ای هستند و همچنین در برخی از تنظیمات بدون دنده استفاده می شوند. VFD فرکانس و ولتاژ عرضه شده به موتور را تنظیم می کند تا سرعت آن را به طور مداوم کنترل کند، و اجازه می دهد تا پروفیل های شتاب صاف و کنترل دقیق سرعت را بدون سیستم های رئوستاتیک اتلاف انرژی یا کنترل سرعت موتور ژنراتور مورد استفاده در تاسیسات قدیمی تر، فراهم کند. موتورهای آسانسور القایی AC با VFD به راندمان کل سیستم 65 تا 80 درصد در تاسیسات دنده ای و تا 85 درصد در تنظیمات گیربکس بهینه دست می یابند - به طور قابل توجهی بهتر از سیستم های دو سرعته AC یا Ward-Leonard DC که جایگزین کردند. مزایای اصلی آنها نسبت به PMSM هزینه موتور پایین تر، عدم وابستگی به آهنرباهای خاکی کمیاب، و توانایی مقاوم سازی آسان تر تاسیسات موجود است، زیرا قاب های موتور استاندارد و پیکربندی های سیم پیچی بدون نیاز به زنجیره تامین آهنربای تخصصی PMSM در دسترس هستند.

موتورهای آسانسور DC (کنترل وارد-لئونارد و تریستور)

موتورهای DC که توسط مجموعه‌های موتور ژنراتور Ward-Leonard یا بعداً توسط درایوهای یکسو کننده تریستور (SCR) کنترل می‌شوند، از دهه 1930 تا 1990 بر تاسیسات آسانسور با کارایی بالا غالب بودند. موتورهای آسانسور سری DC یا با پیچ مرکب، گشتاور بسیار عالی در سرعت پایین، کنترل سرعت صاف، و ویژگی‌های ترمز دینامیکی مورد نیاز برای بالابرهای با سرعت بالا و ارتفاع بالا را قبل از بلوغ فناوری AC VFD برای مطابقت با عملکرد آنها فراهم می‌کردند. بسیاری از تاسیسات آسانسور تجاری قدیمی‌تر و ممتاز هنوز از سیستم‌های درایو DC استفاده می‌کنند که در دهه‌های 1970 تا 1990 نصب شده‌اند و به عملکرد قابل اعتماد ادامه می‌دهند. موتورهای آسانسور DC دیگر برای نصب‌های جدید مشخص نمی‌شوند زیرا سیستم‌های AC VFD و PMSM با هزینه کمتر، راندمان بالاتر و با نیازهای تعمیر و نگهداری به میزان قابل‌توجهی با عملکرد خود مطابقت دارند یا از آنها فراتر رفته‌اند (موتورهای DC به نگهداری دوره‌ای برس و کموتاتور نیاز دارند که موتورهای AC کاملاً حذف می‌کنند). پایه نصب شده موتورهای آسانسور DC یک فرصت مدرن سازی بزرگ برای صاحبان ساختمان هایی است که به دنبال صرفه جویی در انرژی و کاهش تعمیر و نگهداری هستند.

درایوهای آسانسور موتور القایی خطی (LIM).

سیستم های آسانسور موتور القایی خطی با استفاده از یک استاتور مسطح نصب شده در بالابر و یک ریل واکنش متصل به کابین آسانسور برای تولید نیروی رانش مستقیم خطی بدون هیچ گونه اجزای چرخشی، طناب و شیار را به طور کامل حذف می کنند. آسانسورهای LIM در کاربردهای خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند - به ویژه برخی از برج‌های مشاهده، سواری در شهربازی، و سیستم‌های حمل و نقل عمودی آزمایشی - که در آن فقدان طناب و وزنه تعادل ساختار بالابر را ساده می‌کند. با این حال، آسانسورهای LIM به دلیل راندمان کمتر در مقایسه با سیستم‌های کشش طناب و پیچیدگی نصب اتوبوس برق در بالابر، به پذیرش تجاری گسترده در کاربردهای استاندارد آسانسور ساختمان دست نیافته‌اند. آنها همچنان یک فناوری خاص با مزایای خاص در زمینه های معماری خاص هستند.

واحدهای برق آسانسور هیدرولیک

آسانسورهای هیدرولیک از یک موتور الکتریکی برای به حرکت درآوردن یک پمپ هیدرولیک استفاده می کنند که سیال را تحت فشار قرار می دهد تا پیستون را کشیده یا جمع کند و کابین آسانسور را حرکت دهد. موتور در واحد برق آسانسور هیدرولیک معمولاً یک موتور القایی AC سه فاز است که با سرعت ثابت (1450 یا 1500 RPM در 50 هرتز) کار می کند و یک پمپ هیدرولیک با جابجایی ثابت یا متغیر را هدایت می کند. اندازه موتور از 5 کیلو وات برای آسانسورهای خانگی کوچک تا 45 کیلووات برای آسانسورهای هیدرولیک تجاری سنگین متغیر است. درایوهای آسانسور هیدرولیک به ارتفاع کم (معمولاً 2 تا 6 طبقه)، سرعت های پایین (تا 0.63 متر بر ثانیه) محدود می شوند و در مقایسه با سیستم های آسانسور کششی بسیار کم مصرف هستند - موتور حتی در هنگام فرود با سرعت کامل کار می کند و انرژی به جای بازیابی به عنوان گرما در سیال هیدرولیک تلف می شود. واحدهای برق هیدرولیک با سرعت متغیر مدرن با جابجایی پمپ کنترل شده الکترونیکی، راندمان و کیفیت سواری را نسبت به سیستم‌های با سرعت ثابت قدیمی‌تر بهبود بخشیده‌اند، اما آسانسورهای هیدرولیک اساساً کارایی کمتری نسبت به جایگزین‌های کششی دارند و در نصب‌های جدید رو به کاهش هستند، به جز برای کاربردهای خاص کم ارتفاع که در آن قرارگیری اتاق ماشین در زیر آسانسور از نظر معماری مزیت دارد.

مشخصات فنی کلیدی موتور بالابر آسانسور

هنگام تعیین یا ارزیابی یک موتور آسانسور، مجموعه ای از پارامترهای فنی کلیدی مناسب بودن آن را برای یک کاربرد معین مشخص می کند. درک این مشخصات برای مقایسه دقیق بین محصولات و حصول اطمینان از اینکه موتور انتخابی هم خواسته های کاربردی و هم الزامات نظارتی را برآورده می کند، ضروری است.

موتورهای آسانسور بدون اتاق ماشین (MRL): چگونه طراحی فشرده صنعت را تغییر داد

معرفی فناوری آسانسور بدون ماشین در اواسط دهه 1990 - که با توسعه موتورهای آسانسور PMSM بدون دنده فشرده و با گشتاور بالا امکان پذیر شد - عمل نصب آسانسور و طراحی ساختمان را به طور اساسی تغییر داد. قبل از سیستم‌های MRL، هر نصب آسانسور کششی به یک اتاق ماشین اختصاصی نیاز داشت که معمولاً مستقیماً بالای چاه آسانسور قرار می‌گرفت و شامل دستگاه کشش، پانل کنترل و گاورنر بود. این اتاق ماشین دارای املاک و مستغلات ارزشمندی بود (معمولاً 10 تا 20 متر مربع در هر آسانسور)، به پشتیبانی سازه ای نیاز داشت که بتواند وزن موتور و ماشین آلات را تحمل کند، و محدودیت های ارتفاع سقف را در طبقه بالای ساختمان اعمال می کرد.

موتورهای آسانسور MRL به طور خاص برای نصب در خود بالابر - یا در دیواره جانبی شفت در قسمت بالایی، در قسمت زیرین سقف شفت، یا در یک ساختار کم عمق بالای سر - بدون اتاق ماشین جداگانه طراحی شده اند. این امر امکان پذیر است زیرا موتورهای گیربکس مدرن PMSM دارای یک دیسک یا پروفیل پنکیک بسیار مسطح هستند (طول محوری اغلب کمتر از 300-400 میلی متر حتی برای ماشین های 15-20 کیلووات) و سرعت عملکرد پایین آنها (30-80 RPM) نیاز به گیربکس بزرگ و سنگین را که به ماشین های سنتی حجم بیشتری می دهد را بی نیاز می کند. موتور و سیستم کنترل در واحدهای جمع و جور ادغام شده اند که می توانند توسط مکانیک آسانسور استاندارد بدون تجهیزات جرثقیل تخصصی در اکثر موارد نصب شوند.

مزایای نصب آسانسور MRL قابل توجه است: حذف اتاق ماشین باعث صرفه جویی 10 تا 20 متر مربع از سطح خالص قابل استفاده در هر آسانسور می شود (بسیار ارزشمند در ساختمان های تجاری و مسکونی شهری)، هزینه ساختاری را با حذف نیاز به کف اتاق ماشین با پرتو جرثقیل کاهش می دهد، و پکیج موتور فشرده V40 می تواند مصرف انرژی و انرژی را در مقایسه با V40% کاهش دهد. به سیستم‌های قدیمی‌تر AC یا Ward-Leonard DC که در پروژه‌های نوسازی جایگزین می‌شوند. امروزه، آسانسورهای MRL که با موتورهای فشرده بدون دنده PMSM کار می‌کنند، اکثر نصب آسانسورهای جدید را در ساختمان‌هایی با ارتفاع تقریباً 10 تا 15 طبقه تشکیل می‌دهند، و فناوری آن‌ها به تدریج برای خدمت به ساختمان‌های بلندتر گسترش یافته است، زیرا چگالی توان موتور همچنان بهبود می‌یابد.

بهره وری انرژی و درایوهای احیا کننده در سیستم های موتور آسانسور

موتورهای آسانسور یکی از بزرگترین بارهای الکتریکی در ساختمان های چند طبقه هستند و مصرف انرژی در سیستم های آسانسور با سخت تر شدن قوانین انرژی ساختمان و افزایش هزینه برق تجاری مورد توجه فزاینده ای قرار گرفته است. درک عملکرد انرژی پیکربندی های مختلف موتور آسانسور و درایو به مالکان ساختمان کمک می کند تا تصمیمات آگاهانه ای در مورد تاسیسات جدید و سرمایه گذاری های نوسازی بگیرند.

موتورهای آسانسور چگونه انرژی مصرف می کنند و بازیابی می کنند

یک موتور آسانسور بسته به جهت حرکت کابین و وزن نسبی کابین به اضافه سرنشینان در مقابل وزنه تعادل، به عنوان یک موتور در برخی از مراحل عملیاتی و به عنوان یک ژنراتور در برخی مراحل دیگر عمل می کند. هنگامی که آسانسور در جهت سمت سنگین تر حرکت می کند (به عنوان مثال، یک کابین باردار بالا می رود، یا یک کابین خالی پایین می رود)، موتور محرک برق را از شبکه مصرف می کند. هنگامی که آسانسور در مقابل سمت سنگین تر حرکت می کند (کابین خالی که در برابر وزنه وزنه سنگین بالا می رود، یا کابین بارگذاری شده پایین می آید)، موتور اساساً توسط بار به حرکت در می آید - به عنوان یک ژنراتور عمل می کند و نیروی الکتریکی تولید می کند. در یک درایو غیر احیا کننده معمولی، این انرژی تولید شده به صورت گرما در مقاومت های ترمز پخش می شود. در یک درایو احیا کننده (که درایو فعال جلویی یا بازیابی انرژی نیز نامیده می شود)، این انرژی تولید شده برای استفاده توسط بارهای دیگر به سیستم توزیع الکتریکی ساختمان بازگردانده می شود - فرآیندی که ترمز احیا کننده یا بازیابی انرژی نامیده می شود.

صرفه جویی در انرژی از درایوهای آسانسور احیا کننده

درایوهای آسانسور احیا کننده همراه با موتورهای PMSM با راندمان بالا نشان دهنده وضعیت هنر در عملکرد انرژی آسانسور است. انرژی بازیابی شده در طول مراحل ترمز احیا کننده - که می تواند 20 تا 35٪ از کل انرژی ورودی موتور را در یک چرخه کاری معمولی نشان دهد - به جای هدر رفتن به عنوان گرما، به شبکه ساختمان بازگردانده می شود. همراه با راندمان پایه بالاتر یک موتور PMSM (92-96٪) در مقابل یک موتور القایی دنده ای قدیمی (45-60٪ سیستم کل)، یک مقاوم سازی درایو احیا کننده کامل PMSM می تواند مصرف انرژی آسانسور را 60-75٪ در ساختمان هایی با سیستم های هیدرولیک یا دنده ای AC قدیمی تر کاهش دهد. برای یک ساختمان متوسط ​​معمولی با 2 تا 4 آسانسور، این می تواند به صرفه جویی سالانه 10000-30000 کیلووات ساعت در هر آسانسور باشد که نشان دهنده کاهش قابل توجه هزینه عملیاتی در تعرفه های برق تجاری فعلی است. استانداردهای تست مصرف انرژی برای آسانسورها - از جمله ISO 25745 (جهانی) و VDI 4707 (استاندارد آلمانی که بر ISO 25745 تأثیر گذاشته است) - یک چارچوب استاندارد برای اندازه‌گیری و مقایسه مصرف انرژی آسانسور در بین محصولات و انواع نصب ارائه می‌کند.

مصرف برق در حالت آماده به کار و حالت آماده به کار

یکی از جنبه‌های مصرف انرژی موتور آسانسور که اغلب نادیده گرفته می‌شود، برق آماده به کار است - برق مصرفی توسط سیستم کنترل آسانسور، روشنایی، تهویه و تجهیزات الکترونیکی درایو در زمانی که آسانسور بیکار است (در حال سفر نیست). در بسیاری از ساختمان های تجاری، آسانسور در واقع 60 تا 80 درصد از 24 ساعت شبانه روز بیکار است، به این معنی که نیروی آماده به کار می تواند بخش قابل توجهی از کل انرژی مصرفی آسانسور را نشان دهد. سیستم‌های کنترل آسانسور مدرن با حالت‌های خواب، روشنایی کابین LED، تهویه کنترل‌شده با تقاضا، و حالت‌های VFD آماده به کار کم مصرف می‌توانند مصرف برق آماده به کار را تا 50 تا 100 وات در هر آسانسور در مقایسه با 200 تا 600 وات برای سیستم‌های قدیمی‌تر کاهش دهند - تفاوتی که به طور معنی‌داری در طول عمر کار آسانسور انباشته می‌شود.

انتخاب موتور آسانسور: تطبیق درایو با برنامه

انتخاب موتور آسانسور مناسب برای یک کاربرد خاص ساختمان نیازمند یک رویکرد سیستماتیک است که چندین پارامتر وابسته به هم را ارزیابی می کند. درست کردن این امر در مرحله طراحی، هم از مشخصات نادرست (عملکرد ناکافی، گرمای بیش از حد، سایش زودرس) و هم از تعیین بیش از حد (هزینه سرمایه هدر رفته، راندمان پایین بار بخشی) جلوگیری می کند.

محاسبه توان موتور مورد نیاز

حداقل توان مورد نیاز موتور آسانسور را می توان از معادله اساسی محاسبه کرد: P = (Q × g × v) / (η_system × 1000)، که در آن Q بار خالص است (بار نامی کابین منهای وزن تعادل، بر حسب کیلوگرم)، g شتاب گرانشی (9.81 m/s))، v برابر بازده سیستم نامی است (بازده کل سیستم) تلفات اصطکاک موتور، درایو اینورتر و شیار/طناب. وزنه تعادل معمولاً روی وزن خالی خودرو به اضافه 40 تا 50 درصد بار نامی تنظیم می شود، به این معنی که موتور به جای بلند کردن وزن بار کامل، فقط باید عدم تعادل بین خودرو به اضافه بار و وزنه تعادل را ایجاد کند. برای یک آسانسور 1000 کیلوگرمی بار نامی با سرعت 1.6 متر بر ثانیه با عدم تعادل وزنه تعادل 40 درصد و راندمان کل سیستم 85 درصد، توان موتور مورد نیاز تقریباً (400 × 9.81 × 1.6) / (0.85 × 1000) ≈ 7.4 کیلو وات است. سپس یک موتور 10-11 کیلووات برای ارائه یک اندازه کاتالوگ استاندارد با حاشیه توان 30-35٪ برای شتاب، عملیات اضطراری و ذخیره حرارتی انتخاب می شود.

دسته بندی سرعت و نوع برنامه

مشخصات سرعت خودرو مهمترین پارامتر در تعیین اینکه کدام فناوری موتور مناسب است است. به عنوان یک دستورالعمل کلی: برای سرعت های تا 0.63 متر بر ثانیه (بالابرهای مسکونی و تجاری کم ارتفاع)، درایوهای هیدرولیک یا موتورهای القایی دنده ای کوچک با VFD رایج هستند. برای سرعت 0.63-2.5 متر بر ثانیه (تجاری و مسکونی متوسط)، سیستم های PMSM MRL بدون دنده بر بازار تسلط دارند. برای 2.5 تا 10 متر بر ثانیه (ساختمان های تجاری و با کاربری مختلط)، ماشین های PMSM بدون دنده بزرگتر در اتاق های ماشین معمولی یا اتاق های ماشین پنت هاوس استاندارد هستند. بیش از 10 متر بر ثانیه (ساختمانهای فوق‌العاده)، ماشین‌های بدون دنده با سرعت بالا مهندسی شده از سازندگان تخصصی (Otis، KONE، شیندلر، میتسوبیشی) مورد نیاز است، که اغلب با تنظیمات طناب سفارشی، ویژگی‌های حفاظت لرزه‌ای، و سیستم‌های میرایی نویز فعال هستند.

شدت ترافیک و الزامات چرخه وظیفه

اندازه حرارتی موتور محرک آسانسور باید شدت ترافیک مورد انتظار را در نظر بگیرد - تعداد دفعات شروع آسانسور در ساعت و الگوی چرخه کار روشن/خاموش چگونه خواهد بود. یک آسانسور مسکونی با 15 تا 30 استارت در ساعت به موتوری با جرم حرارتی بسیار کمتر از یک آسانسور تجاری پرترافیک در یک ساختمان اداری در ساعات اوج صبح که ممکن است به 120 تا 180 استارت در ساعت برسد، نیاز دارد. طبقه‌بندی چرخه کار IEC 60034-1 - S3 (وظیفه متناوب دوره‌ای)، S4 (کار دوره‌ای متناوب با راه‌اندازی)، و S5 (وظیفه متناوب متناوب با راه‌اندازی و ترمز الکتریکی) - چارچوب استاندارد برای تعیین الزامات حرارتی موتور آسانسور است. کوچک کردن کلاس حرارتی یکی از شایع ترین علل خرابی زودرس سیم پیچ موتور آسانسور در تاسیسات پر ترافیک است.

سیستم های ایمنی یکپارچه با موتورهای آسانسور

موتور آسانسور به صورت مجزا کار نمی کند - این موتور با مجموعه ای از سیستم های ایمنی اجباری ادغام شده است که عملکرد آن را نظارت، کنترل و محدود می کند تا ایمنی مسافران را همیشه تضمین کند. درک این رابط های ایمنی هم برای پرسنل تعمیر و نگهداری و هم برای مهندسان نوسازی ضروری است.

• ترمز الکترومکانیکی: همه موتورهای آسانسور کششی مجهز به ترمز الکترومغناطیسی با فنر و آزاد شده هستند که به طور خودکار در هنگام قطع برق درگیر می شود - چه عمداً در هنگام فرود یا در نتیجه قطع برق، قطع شدن مدار ایمنی یا وضعیت خطا. ترمز باید خودروی با بار کامل را در هر شیبی بدون خزش ثابت نگه دارد و باید بتواند خودروی با سرعت زیاد را در ارتباط با گاورنر و سیستم دنده ایمنی متوقف کند. EN 81-20 (استاندارد اروپایی) و ASME A17.1 (استاندارد آمریکای شمالی) حداقل گشتاورهای نگهدارنده ترمز را مشخص می کنند و به مدارهای ترمز اضافی در تاسیسات جدید نیاز دارند. نظارت بر وضعیت ترمز - اندازه‌گیری جریان آزادسازی ترمز، زمان آزادسازی و سایش دیسک - به‌طور فزاینده‌ای در کنترل‌کننده‌های درایو مدرن به عنوان یک ابزار تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده ادغام می‌شود.
• کنترل سرعت و مانیتورینگ رمزگذار: رمزگذار موتور آسانسور بازخورد مداوم سرعت را به کنترل کننده درایو ارائه می دهد که سرعت واقعی را با پروفیل های سرعت مجاز در طول سفر مقایسه می کند. اگر از آستانه سرعت بیش از حد خودرو فراتر رود - معمولاً 115 تا 125٪ سرعت نامی - کنترل کننده درایو یک توالی توقف اضطراری را آغاز می کند. یک گاورنر گریز از مرکز مکانیکی که از طریق طناب گاورنر به خودرو متصل می شود، یک سیستم تشخیص بیش از حد سرعت ثانویه و مستقل را فراهم می کند که چرخ دنده ایمنی خودرو (نوع پیشرونده یا لحظه ای) را فعال می کند تا ریل های راهنما را ببندد و خودرو را مستقل از موتور یا سیستم محرک به حالت توقف کنترل شده برساند.
• عملکردهای Safe Turque Off (STO) و Safety Drive: درایوهای VFD آسانسور مدرن دارای عملکردهای درایو ایمنی IEC 61800-5-2 هستند که مهم‌ترین آنها Safe Torque Off (STO) است که ولتاژ تولید گشتاور را از سیم‌پیچ‌های موتور حذف می‌کند بدون اینکه کل درایو خاموش شود - خطر راه‌اندازی مجدد غیرمنتظره موتور پس از توقف اضطراری در حالی که وضعیت درایو نظارت شده در حالت ایمن باقی می‌ماند را از بین می‌برد. عملکردهای ایمنی سطح بالاتر از جمله Safe Stop 1 (SS1) و Safe Speed ​​monitoring (SMS) به طور فزاینده ای توسط EN 81-20 برای نصب های جدید مورد نیاز هستند و بدون نیاز به رله های ایمنی خارجی در پردازنده ایمنی درایو پیاده سازی می شوند.
• حفاظت حرارتی: موتورهای آسانسور مجهز به ترمیستورها (حسگرهای PTC) یا سنسورهای دمای مقاومتی PT100 هستند که در سیم پیچ های استاتور تعبیه شده اند که به طور مداوم دمای سیم پیچ را کنترل می کنند و به کنترل کننده درایو سیگنال می دهند که بار را کاهش دهد یا در صورت نزدیک شدن به حد حرارتی خاموش شود. این محافظت از آسیب عایق ناشی از اضافه بار مداوم جلوگیری می کند - برای مثال، موتوری که در یک روز پرترافیک در طول موج گرمای تابستان در یک اتاق ماشین بدون تهویه مطبوع کار می کند. برخی از موتورهای آسانسور مدرن PMSM نیز دمای آهنربا را برای محافظت در برابر مغناطیس زدایی در دماهای بالا کنترل می کنند.
• حفاظت از حرکت ناخواسته خودرو (UCM): EN 81-20 الزامات حفاظت از حرکت ناخواسته کابین را معرفی کرد - سیستمی که هرگونه حرکت کابین آسانسور را به دور از فرود با درها باز تشخیص می دهد و یک دستگاه توقف را در محدوده زمانی و مسافت تعیین شده فعال می کند. حفاظت UCM با استفاده از رمزگذار موتور برای نظارت بر موقعیت همراه با یک قفل سخت افزاری در سیستم محرک که از ایجاد نیروی کششی در هنگام سیگنال باز شدن درب جلوگیری می کند، با یک دستگاه مهار مکانیکی مستقل به عنوان پشتیبان اجرا می شود.

تعمیر و نگهداری موتور آسانسور: چه چیزی را باید بازرسی کرد و هر چند وقت یکبار

تعمیر و نگهداری پیشگیرانه مناسب موتور کششی آسانسور برای عملکرد ایمن، انطباق قانونی و دستیابی به عمر مفید طراحی موتور 25 تا 40 سال برای ماشین های مدرن PMSM ضروری است. برنامه نگهداری و محتوای بازرسی بسته به نوع موتور، شدت ترافیک و الزامات مقررات محلی آسانسور (که معمولاً بازرسی دوره ای توسط مهندس آسانسور مجاز را بدون توجه به برنامه تعمیر و نگهداری داخلی مالک الزامی می کند) متفاوت است.

چک های معمول ماهانه و فصلی

بررسی ماهانه موتورهای آسانسور PMSM بدون گیربکس باید شامل گوش دادن به صداهای غیرعادی در حین کارکرد موتور (صدا، صدای ترمز یا لرزش رزونانس) باشد، تأیید اینکه موتور و مجموعه ترمز هیچ نشانه‌ای از ورود روغن یا رطوبت را نشان نمی‌دهند، و بررسی نمایشگر دمای موتور یا ثبت کنترل از آخرین رویدادهای حرارتی. بررسی های سه ماهه باید شامل بازرسی بصری تمام انتهای کابل های الکتریکی در جعبه اتصال موتور برای سفتی و علائم گرمای بیش از حد (تغییر رنگ، ترک خوردگی عایق)، تأیید تنظیمات شکاف ترمز بر اساس مشخصات سازنده با استفاده از سنج های حسگر، و بازرسی دستی طناب در فلکه برای کاهش قطر طناب، کاهش سایش، افزایش قطر طناب و یا کاهش سایدگی سیم باشد.

وظایف نگهداری سالانه

تعمیر و نگهداری سالانه موتور آسانسور گیربکس باید شامل تست مقاومت عایق سیم پیچ موتور با استفاده از مگاهم متر 500 ولت یا 1000 ولت باشد — حداقل مقاومت عایق قابل قبول 1 مگا اهم به ازای هر کیلوولت ولتاژ نامی 1 مگا اهم است، با مقادیر کمتر از 10 مگا اهم که بررسی و روند بیشتر را تضمین می کند. وضعیت یاتاقان باید با اندازه‌گیری ارتعاش (با استفاده از یک تحلیلگر ارتعاش قابل حمل در سپرهای انتهایی موتور) و مقایسه با خوانش‌های پایه در زمان راه‌اندازی یا آخرین تعویض بلبرینگ ارزیابی شود. روغن کاری یاتاقان ها - یا گریس زدن یاتاقان های موتور بر اساس مشخصات سازنده (معمولاً 15 تا 25 گرم گریس کمپلکس لیتیوم در هر 2000 تا 4000 ساعت کارکرد) یا تأیید وضعیت بلبرینگ مادام العمر - باید انجام شود. برای ماشین‌های چرخ‌دنده، بازرسی سالانه شامل نمونه‌برداری روغن دنده برای آنالیز ذرات فلزی (آزمایش فرووگرافی برای تشخیص سایش چرخ دنده قبل از خرابی)، اندازه‌گیری واکنش برگشتی چرخ دنده حلزونی در برابر مشخصات، و بازرسی وضعیت مهر و موم محفظه دنده است.

نشانه هایی که نشان می دهد موتور آسانسور نیاز به تعویض دارد

شاخص های کلیدی که نشان می دهد یک موتور کششی آسانسور به پایان عمر مفید خود رسیده است و باید به جای تعمیر جایگزین شود، عبارتند از: مقاومت عایق به طور مداوم کمتر از 1 MΩ علیرغم پیچیدن یا درمان (که نشان دهنده آسیب رطوبت غیرقابل برگشت یا خرابی عایق است)، سایش حفره یاتاقان که بدون جایگزینی محفظه اصلاح نمی شود، PMSM ثابت شده مغناطیس روتور با مغناطیس زدایی ثابت - مغناطیس زدایی موتور روتور ثابت می شود. آزمایش، سایش شیار تراش فراتر از حد سایش سازنده (نیاز به تعویض شیار که اغلب تعویض کل ماشین را مقرون به صرفه می کند)، یا سیستم کنترلی که دیگر توسط سازنده پشتیبانی نمی شود و قطعات یدکی آن در دسترس نیست. در بسیاری از موارد، نوسازی کامل ماشین - جایگزینی موتور، درایو و سیستم کنترل به عنوان یک پکیج - در یک افق 15 تا 20 ساله اقتصادی تر از تعمیر ماشین قدیمی و به روز رسانی جداگانه سیستم کنترل است، به ویژه با توجه به صرفه جویی در انرژی موجود در درایوهای PMSM مدرن.

مقایسه فن‌آوری‌های موتور آسانسور در کنار هم

برای مهندسان، صاحبان ساختمان‌ها و تیم‌های تدارکاتی که گزینه‌های موتور آسانسور را ارزیابی می‌کنند، این جدول مقایسه عوامل کلیدی تمایز را در بین فناوری‌های موتور اصلی مورد استفاده امروز خلاصه می‌کند.

نوسازی موتور آسانسور: چه زمانی باید ارتقا یابد و چه چیزی باید انتظار داشت

تصمیم برای نوسازی سیستم موتور محرک آسانسور - به جای ادامه حفظ نصب موجود - توسط ترکیبی از عوامل انجام می شود: افزایش هزینه های تعمیر و نگهداری، کاهش کیفیت سواری، عملکرد انرژی که کمتر از الزامات فعلی گواهینامه ساختمان است، فرسودگی قطعات یدکی، و تغییرات در استانداردهای ایمنی که نیاز به ارتقاء مطابقت دارد. درک گزینه های نوسازی و نتایج احتمالی آنها به صاحبان ساختمان کمک می کند تا تصمیمات سرمایه گذاری آگاهانه ای اتخاذ کنند.

• نوسازی فقط درایو (کنترل و تعویض اینورتر): تعویض کنترلر آسانسور و اینورتر درایو با حفظ موتور و ماشین موجود، کم‌مصرف‌ترین و کم‌هزینه‌ترین گزینه مدرن‌سازی است، مناسب زمانی که موتور و ماشین از نظر مکانیکی سالم هستند اما سیستم کنترل منسوخ یا غیرقابل اعتماد است. این رویکرد می تواند کیفیت سواری را به طور قابل توجهی بهبود بخشد (با جایگزینی کنترل کنتاکتور دو سرعته با پروفیل های شتاب گیری صاف VFD) و ممکن است مصرف انرژی را 15 تا 25 درصد کاهش دهد، اما اگر موتور موجود از نوع القایی دنده ای با راندمان پایین باشد، افزایش بهره وری محدود می شود.
• نوسازی کامل ماشین و درایو: جایگزینی کل ماشین کشش (موتور، ترمز، شیو) به همراه درایو و سیستم کنترل، حداکثر عملکرد، کارایی و قابلیت اطمینان را بهبود می بخشد. برای نصب موتور القایی دنده ای موجود با یک اتاق ماشین، جایگزینی با یک ماشین PMSM و درایو احیا کننده معمولاً باعث کاهش 50 تا 70٪ انرژی، حذف تعمیر و نگهداری روغن دنده، کاهش نویز و 25 سال عمر مفید اضافی می شود. هزینه این گزینه به طور گسترده ای بر اساس اندازه ماشین و دشواری دسترسی متفاوت است، اما به طور معمول در صرفه جویی در انرژی ظرف 5 تا 8 سال برای ساختمان های تجاری با شدت ترافیک بالا بازیابی می شود.
• تبدیل بدون اتاق ماشین: برخی از پروژه‌های مدرن‌سازی، تأسیسات اتاق ماشین موجود را به پیکربندی MRL با جابجایی دستگاه جدید فشرده PMSM در بالابر تبدیل می‌کنند - که اجازه می‌دهد اتاق ماشین قبلی به عنوان فضای طبقه قابل اجاره تغییر کاربری دهد. این تبدیل از نظر معماری قابل توجه است و می تواند درآمد اجاره ای ایجاد کند که به طور قابل ملاحظه ای بازده مالی سرمایه گذاری نوسازی را تسریع می کند، اما نیاز به ارزیابی دقیق ساختاری و بالابر دارد تا تأیید شود که ساختار ریل راهنما می تواند بارهای نصب ماشین جدید را حمل کند.
• تبدیل هیدرولیک به کشش: تبدیل یک آسانسور هیدرولیک موجود به یک سیستم کششی (طناب محور) با موتور PMSM بدون چرخ دنده، یک نوسازی گسترده تر است که هم به ناکارآمدی انرژی درایو هیدرولیک (بازده سیستم معمولاً 25 تا 40٪) و هم به مسئولیت زیست محیطی روغن هیدرولیک و سیلندر می پردازد. تبدیل کشش سیلندر و سیال هیدرولیک را حذف می کند، قابلیت سرعت حرکت را افزایش می دهد و مصرف انرژی را 50 تا 70 درصد کاهش می دهد. این پروژه شامل نصب یک ماشین سقفی جدید، ریل های راهنما برای بارهای کششی، یک قاب کابین و وزنه تعادل جدید، و حذف کامل سیستم هیدرولیک و دفع مایعات است - هزینه پروژه قابل توجهی که معمولاً برای آسانسورهایی با عمر ساختمانی قابل توجه و شدت ترافیک بالا قابل توجیه است.