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Entraînements d'ascenseur haute puissance

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Entraînements régénératifs parmi ceux discutés pour une utilisation dans des exigences de courant de crête élevées

Une vitesse plus élevée s'accompagne intrinsèquement d'une puissance plus élevée, en termes à la fois d'énergie mise dans les systèmes d'ascenseur et d'énergie potentielle renvoyée. À mesure que le nombre d'applications dans les immeubles de grande hauteur et de grande hauteur augmente et que les vitesses plus élevées deviennent plus fréquentes et repoussent de nouvelles limites, les équipementiers devront fournir des équipements dans ces gammes de puissance correspondantes qui desservent le marché des ascenseurs.

En tant que fabricant d'entraînements industriels, KEB America, Inc. n'est pas seulement actif sur le marché des ascenseurs, mais fournit également des onduleurs pour des applications telles que les machines pour plastiques, les compresseurs et soufflantes à grande vitesse et les broyeurs. Ces applications nécessitent généralement des variateurs de puissance élevée, allant de 200 à 800 kW. Mais, le simple fait d'avoir un chevauchement de matériel d'alimentation avec d'autres industries ne constitue pas nécessairement une solution adaptée aux applications d'ascenseur, car les exigences sont différentes.

Souvent, d'autres applications d'entraînement haute puissance ne nécessitent pas de courants de crête élevés, car ce sont des applications à fonctionnement constant à des fréquences de commutation de sortie faibles mais audibles (par exemple, 2 kHz) adaptées aux équipements installés dans un environnement distant ou industriel. De plus, les basses fréquences de commutation minimisent la dissipation de chaleur et, par conséquent, la taille du variateur et de son boîtier. Inversement, les variateurs nécessaires pour les applications d'ascenseur nécessitent un courant de crête élevé par rapport au courant nominal du moteur et une fréquence de commutation proche de la limite du spectre audible (par exemple, 8-10 kHz) est généralement acceptable.

Les exigences de courant de crête relativement élevées des applications d'ascenseurs sont basées sur des taux d'accélération et de décélération typiques. Les exigences de surcharge sont encore plus élevées lorsque les temps spécifiés d'étage à étage nécessitent des profils de vitesse plus agressifs.

Ce qui différencie les applications d'ascenseurs de grande hauteur et à grande vitesse en termes de demande de puissance nominale et de pointe plus élevée peut être illustré par les équations de l'énergie cinétique, de la puissance et du couple. L'équation de l'énergie cinétique linéaire est KELINEAR = ½ mv2, où m = masse et v = vitesse. Cela indique qu'il existe une relation linéaire entre la masse et l'énergie nécessaire pour l'accélérer. Au-delà d'une capacité de charge donnée d'un ascenseur, il existe également une masse supplémentaire provenant des câbles, des câbles roulants, etc., proportionnelle à la montée. Par conséquent, indépendamment de la capacité de charge de l'ascenseur, à mesure que la montée augmente, la masse du système augmente et, par conséquent, l'énergie et la puissance requises augmentent. En termes de vitesses élevées, si cela est obtenu en augmentant la vitesse du moteur, alors l'équation Puissance (Couple x RPM)/5,252 XNUMX indique que pour un diamètre de poulie donné basé sur la vitesse et une exigence de couple donnée basée sur la charge, comme le moteur la vitesse augmente, la puissance nécessaire du moteur augmentera également. D'autre part, si des vitesses élevées sont atteintes en augmentant le diamètre de la poulie, l'équation Couple = Force X Rayon indique que la puissance requise à partir du couple requis plus élevé augmentera également.

Alors qu'un variateur pourrait simplement être surdimensionné pour répondre aux exigences de pointe du moteur, une meilleure solution serait une puissance nominale du variateur conforme à la puissance nominale du moteur afin de minimiser la taille physique et le coût qui a également un courant de pointe élevé en fonction des exigences de l'application .

À partir de la variété existante de matériel haute puissance développé à partir d'autres applications de l'industrie et en tenant compte des besoins du marché des ascenseurs, KEB a commencé à offrir une solution de conception qui répond aux demandes de puissance élevée des applications d'ascenseurs à grande vitesse et de grande hauteur. La solution résultante est un variateur d'ascenseur modèle F5 conçu pour 250 hp avec un courant nominal de 332 A (alimentation secteur 480 V) ou 370 A (alimentation secteur 400 V), une durée de 30 s. courant nominal de crête de 740 A et fréquence de commutation de sortie jusqu'à 8 kHz. En outre, les variantes de conception sont optimisées en termes de coûts en éliminant les redresseurs d'entrée et les transistors de freinage redondants lorsque la régénération de ligne ou les unités frontales actives alimentent le variateur via une connexion de bus CC.

Systèmes de régénération de ligne à haute puissance

Avec une puissance élevée injectée dans le système, il y aura une puissance correspondante élevée régénérée dans des conditions de révision. Étant donné que les applications de grande hauteur seront presque certainement sans engrenage, le système est très efficace en termes de capture d'énergie régénérée. Un système peut régénérer cette énergie vers la ligne principale pour être consommée par d'autres charges (en réduisant ainsi les coûts d'exploitation totaux du système).

Lors de l'examen de la régénération de ligne pour les applications d'ascenseur, il existe trois options :

  1. Une unité de régénération de ligne avec self de commutation (<50% THDi)
  2. Une unité de régénération de ligne avec un filtre harmonique passif (<8% THDi)
  3. Un système frontal actif (<5% THDi)

Chaque option de régénération de ligne a des performances croissantes en termes d'atténuation de la distorsion du courant harmonique et de correction du facteur de puissance, bien qu'à des prix de plus en plus élevés. Le type de système nécessaire peut dépendre de la nécessité de respecter les limites de distorsion harmonique de la norme 519 de l'Institute of Electrical and Electronics Engineers, de réduire la consommation d'énergie du bâtiment dans le cadre de la certification verte d'un bâtiment ou de considérations de retour sur investissement à long terme.

À l'instar des applications d'onduleurs, KEB a déjà développé des solutions régénératives haute puissance pertinentes pour les applications d'ascenseurs basées sur d'autres applications mondiales, telles que les applications de grue et les systèmes de stockage et de récupération. Les solutions haute puissance correspondantes pour chaque type de technologie de régénération de ligne comprennent :

  • Tailles modulaires du modèle R6, y compris les unités de 150 ch pour 184 A à 480 V ou 221 A à 400 V et 331 A en crête, qui peuvent également être mises en parallèle pour une capacité supplémentaire
  • Filtres harmoniques jusqu'à 400 HP évalués pour 400 A à 480 V et incluent des conceptions dans des boîtiers NEMA dédiés
  • Unités frontales actives modèle H6 jusqu'à 250 ch.

Systèmes en application

KEB a eu l'occasion de tester l'une de ces solutions haute puissance sur un ascenseur de 8 mps (près de 1,600 250 pi/min). Les composants fournis par KEB se composaient d'un entraînement d'ascenseur F5 de 250 ch, d'un frontal actif H6 de XNUMX ch et d'un filtre antiparasite haute fréquence EMC. De plus, nous avons eu l'occasion de visiter le chantier. Bien que votre auteur n'ait pas travaillé avec un équipement aussi puissant dans le passé, lorsqu'il s'agissait de démarrer et de régler l'ascenseur, il s'agissait de la même interface utilisateur, des mêmes paramètres et des mêmes performances de contrôle qu'il connaissait en Amérique du Nord, juste sur un une puissance beaucoup plus élevée et une échelle plus rapide.

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