Premiers contrôleurs d'ascenseurs électriques, première partie

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Figure 5 : Contrôleur 7110 : élévations avant et latérales, Cutler-Hammer Bulletin 7110, « Contrôleurs à aimant complet réversibles à deux vitesses et à courant continu pour les ascenseurs de passagers à grande vitesse »

Le premier d'une série de deux articles sur les bulletins de catalogue de Cutler-Hammer de 1913 qui offrent un aperçu unique du monde des premiers contrôleurs d'ascenseurs électriques

Les inventeurs de l'ascenseur électrique ont été confrontés à l'un des problèmes fondamentaux auxquels les inventeurs précédents avaient été confrontés dans leur conception de systèmes à vapeur et hydrauliques : comment contrôler le moteur ou le moteur qui actionnait la machine de l'ascenseur. Un moyen de contrôle efficace nécessaire pour assurer un démarrage en douceur, une accélération constante (et rapide) jusqu'à la vitesse de fonctionnement optimale de l'ascenseur, ainsi qu'une décélération et un arrêt tout aussi doux à la fin de la course.

Au début, presque tous les fabricants d'ascenseurs électriques ont construit des contrôleurs spécifiques pour leurs machines uniques ; Cependant, les progrès des moteurs électriques ont finalement limité une grande partie de la R&D dans la conception des contrôleurs aux plus grandes sociétés d'ascenseurs ou aux entreprises spécialisées dans les composants et accessoires de moteurs électriques. Ce dernier groupe comprenait Cutler-Hammer Manufacturing Co. de Milwaukee, qui est devenu un leader dans le développement de contrôleurs d'ascenseurs électriques au début du 20e siècle. Ces contrôleurs sont devenus des caractéristiques standard des machines fabriquées par de nombreuses sociétés d'ascenseurs régionales. En 1913, Cutler-Hammer a produit un vaste catalogue de ses produits - divisé en bulletins individuels - qui offre un aperçu unique du monde des premiers contrôleurs d'ascenseurs électriques.

Le catalogue de 1913 comportait 25 bulletins sur les contrôleurs pour moteurs à courant continu, 15 bulletins sur les contrôleurs pour moteurs à courant alternatif et 29 bulletins sur les accessoires pour les systèmes d'ascenseurs électriques. Les ensembles de bulletins pour les contrôleurs CC et CA comportaient des indices décrivant les caractéristiques critiques de chaque type de contrôleur. Le Bulletin 7099, « Index et description générale : contrôleurs d'ascenseurs à courant continu », comprenait également une brève justification de l'utilisation des ascenseurs électriques, qui rappelle qu'à cette époque, les ascenseurs hydrauliques dominaient le marché, et l'ascenseur électrique relativement nouveau était toujours un rival prometteur. Cutler-Hammer a promu l'utilisation des ascenseurs électriques (et de leurs contrôleurs) en soulignant les avantages des moteurs électriques :

« Le développement de moteurs électriques adaptés au travail d'exploitation des monte-charges et des monte-charges, et de systèmes de commande également conçus avec une référence particulière à ces classes de service, permettent aujourd'hui d'utiliser la motorisation avec tous les types d'ascenseurs et de sécuriser des résultats tout à fait égaux aux meilleurs résultats de tout autre système d'exploitation. L'entraînement par moteur possède un certain nombre d'avantages inhérents, parmi lesquels un faible coût initial, une économie d'entretien, une simplicité d'équipement et de fonctionnement, une compacité et une grande flexibilité de commande. Ajoutez à cela le fait que, grâce à la possibilité d'installer des dispositifs de sécurité en tout point, la motorisation est incomparablement le système le plus sûr, et il n'est pas difficile de comprendre pourquoi les ascenseurs électriques sont généralement préférés à tous les autres.

Cependant, la capacité d'un fabricant d'utiliser des moteurs électriques « avec tous les types d'ascenseurs » ne signifiait pas que l'application d'un moteur électrique au service d'ascenseur était une tâche simple.

La complexité de cette tâche a été soulignée par Cutler-Hammer dans une section intitulée « Informations que nous devrions avoir », qui faisait référence aux informations qui devraient accompagner les commandes des contrôleurs. La section consistait en une liste de 21 questions, divisées en deux sections qui traitaient séparément de l'ascenseur et du moteur (tableau 1). Les clients potentiels ont été invités à « répondre à autant de questions que possible » pour les aider à sélectionner le contrôleur le mieux adapté à leurs besoins.

Cutler-Hammer a également fourni des informations détaillées sur les spécifications des moteurs électriques, qui étaient liées aux numéros de bulletin de contrôleurs spécifiques (Figure 1). Un outil supplémentaire fourni aux clients était un « tableau de référence prêt » conçu « pour déterminer la puissance requise dans toute installation d'ascenseur » (Figure 2). Le tableau, qui supposait un rendement global du système de 50 %, était accompagné des instructions suivantes : « Pour déterminer la bonne taille de moteur à utiliser dans tous les cas, suivez la diagonale correspondant à la charge déséquilibrée jusqu'au point ligne verticale correspondant à la vitesse souhaitée.

Le Bulletin 7099 se terminait par trois « tableaux d'informations utiles » qui fournissaient des données (basées sur la puissance fournie) sur la puissance nominale du moteur ; pleine charge de courant ; taille du fusible dans le circuit principal ; et les tailles des fils de cuivre dans la ligne principale, l'induit, le champ série, le champ de dérivation (frein de dérivation) et le circuit de commande (Figure 3).

En 1913, Cutler-Hammer a fabriqué 24 contrôleurs différents pour moteurs à courant continu, qui ont été divisés en quatre catégories : contrôleurs à aimant complet (pour ascenseurs de passagers à vitesse lente, modérée et élevée et monte-charges à vitesse lente et modérée), semi- -contrôleurs magnétiques (pour les ascenseurs de passagers ou de fret à basse vitesse), contrôleurs semi-magnétiques (pour les ascenseurs de fret ou de trottoir à entraînement par courroie) et les contrôleurs à bouton-poussoir (pour les ascenseurs de passagers et les monte-plats). Au sein de chaque catégorie, les types de contrôleurs ont été différenciés en fonction de la vitesse ; type de démarreur ; et des fonctionnalités optionnelles, telles que les systèmes de freinage dynamiques et les commutateurs de marche arrière. Le Bulletin 7110, « Contrôleurs à aimant complet réversibles à deux vitesses et à courant continu pour les ascenseurs de passagers à grande vitesse », était le plus long bulletin de cet ensemble (12 pages) et comprenait une description globale complète des contrôleurs CC et de leurs options et accessoires connexes. La couverture du bulletin comportait une illustration du contrôleur et une liste de prix détaillée. Il comprenait un dessin au trait des élévations avant et latérales du contrôleur qui comprenait des dimensions approximatives (figures 4 et 5). Le contrôleur se composait d'un «cadre à angle de fer», qui supportait une série de panneaux d'ardoise noir terne qui portaient les commutateurs solénoïdes, les fusibles, etc. requis. Le contrôleur a été conçu :

  1. "Pour déconnecter en position d'arrêt les deux côtés de la ligne de l'induit, du champ série, de la résistance et de l'aimant de frein
  2. Pour accélérer le moteur automatiquement en supprimant pas à pas la résistance de démarrage de l'induit, ainsi que le champ série avec la dernière étape de la résistance d'induit (ceci au moyen d'un contrôle de relais série individuel), donnant une accélération en douceur dans toutes les conditions de charge
  3. Pour contrôler la vitesse de l'ascenseur en coupant la résistance dans ou hors du circuit de champ de dérivation du moteur, permettant un contrôle de vitesse positif sous des charges très variables
  4. Pour amener l'ascenseur rapidement, mais en douceur, des vitesses élevées aux basses, quelle que soit la charge, ce qui facilite les arrêts précis aux paliers
  5. Pour ouvrir le circuit vers le moteur si un courant de surcharge circule
  6. Pour appliquer le frein dynamique en position off
  7. Pour faire fonctionner l'ascenseur à vitesse normale depuis le standard à des fins de test
  8. Pour ouvrir le circuit de champ de dérivation en position d'arrêt du contrôleur"

Sans surprise, Cutler-Hammer a déclaré que la sécurité était sa « considération principale ». La société a affirmé que ses contrôleurs étaient conçus de telle sorte qu'à "l'instant" où un problème se produisait "dans le mécanisme d'ascenseur, le moteur ou le contrôleur", ce dernier "déconnecterait le moteur de la ligne, appliquerait le frein et amènerait la voiture en toute sécurité et en douceur. se reposer."

Un problème courant associé à l'utilisation de moteurs électriques au début du 20e siècle était la surcharge de courant due aux fluctuations de l'alimentation électrique. Alors que des disjoncteurs étaient utilisés pour s'assurer que les moteurs n'étaient pas endommagés, un disjoncteur déclenché sur un moteur d'ascenseur et le temps requis pour réinitialiser le disjoncteur signifiaient qu'un ascenseur pouvait être hors service pendant une période prolongée. La solution de Cutler-Hammer à ce problème potentiel était de relier le « relais du disjoncteur. . . avec l'interrupteur de la voiture de telle sorte que, si le moteur est arrêté par l'action du relais du disjoncteur, le relais peut être réinitialisé depuis la voiture en déplaçant simplement le levier de l'interrupteur de la voiture en position arrêt.

La capacité de l'opérateur à réinitialiser rapidement le disjoncteur a assuré une interruption de service minimale et, selon Cutler-Hammer, a assuré « le maximum de protection, car il est possible de maintenir ce relais réglé très près de la charge maximale de sécurité du moteur." Cette caractéristique était également considérée comme éliminant un problème associé aux disjoncteurs à commande manuelle, qui obligeaient « l'opérateur à quitter sa voiture. . . ou pour signaler à l'ingénieur de réinitialiser le disjoncteur. Le retard de service et la gêne occasionnée à la réinitialisation du disjoncteur ont été perçus comme une « gêne suffisante » pour inciter l'opérateur ou l'ingénieur à « réajuster le relais du disjoncteur afin qu'il ne se déclenche pas si facilement ». Cette déclaration est intéressante, car elle implique que l'opérateur a joué un rôle dans le fonctionnement de l'ascenseur au-delà du simple « conduite » de la cabine.

Les responsabilités de l'opérateur étaient également un facteur dans une autre caractéristique du contrôleur. Le contrôleur 7110 a été conçu pour fournir trois vitesses de fonctionnement : vitesses « lente », « normale » et « élevée ». Le premier a été conçu pour faciliter des atterrissages plus précis. En 1913, seuls les ascenseurs à bouton-poussoir utilisés dans les milieux résidentiels (homes ou petits immeubles d'habitation) utilisaient des dispositifs de nivellement automatique du sol. Dans la plupart des bâtiments, l'opérateur a nivelé manuellement la cabine d'ascenseur avec le palier, ce qui a été caractérisé par Cutler-Hammer comme une activité nécessitant une habileté considérable :

"Même avec les anciennes formes de contrôleurs d'ascenseur à deux vitesses et à aimant plein, la vitesse normale de la cabine est assez élevée, atteignant souvent 150 pi/min, et la roue libre lorsqu'on essaie de s'arrêter à partir de cette vitesse est considérable, malgré l'influence retardatrice. des freins mécaniques et dynamiques. Effectuer un atterrissage précis dans ces conditions nécessite un calcul minutieux de la part de l'opérateur. S'il met le levier de l'interrupteur de la voiture en position arrêt un instant trop tôt ou trop tard, la voiture rate l'atterrissage, et il devient alors nécessaire de la monter ou de descendre progressivement, entraînant une perte de temps et d'énergie.

La solution de Cutler-Hammer à ce problème était sa vitesse de « ralentissement », qui était égale à environ 30 % de la vitesse de fonctionnement « normale ». À cette vitesse plus lente, il était perçu comme « très facile d'effectuer un atterrissage précis », avec « la tendance de la voiture à rouler en roue libre. . . pratiquement éliminé. La vitesse de « ralentissement » a également été utilisée en conjonction avec le « frein mécanique et. . . interrupteurs de fin de course pour que la voiture s'arrête complètement au dernier atterrissage, au lieu de dépasser les limites. . . et heurter les pare-chocs en haut ou en bas de l'écoutille. La deuxième partie de cet article conclura l'examen des contrôleurs d'ascenseur de Cutler-Hammer de 1913. La conclusion abordera les fonctionnalités supplémentaires des contrôleurs, l'équipement de la cabine, le rôle de l'opérateur et l'application de ces contrôleurs aux ascenseurs construits par diverses entreprises régionales.

Le Dr Lee Gray, professeur d'histoire de l'architecture et doyen associé principal du College of Arts + Architecture de l'Université de Caroline du Nord à Charlotte, a écrit plus de 200 articles mensuels sur l'histoire du transport vertical (VT) pour ELEVATOR WORLD depuis 2003. Il est également l'auteur de From Ascending Rooms to Express Elevators: A History of the Passenger Elevator in the 19th Century. Il est également conservateur de theelevatormuseum.org, créé par Elevator World, Inc

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