מערכות בלימה למתקני הרמה מערכות Regenerative Systems
במאמר זה אתייחס לנושא הבלימה הגנרטיבית במערכות הרמה (lifting application) והשיקולים בבחירת יחידות הבלימה באם כדאי להשתמש בנגדי בלימה ויחידות בלימה או באמצעים של החזרת אנרגיה למקור.
במערכות הרמה מבוקרות על ידי ווסתי מהירות אלקטרוניים (servo & inverter יש לראות בעומס כגורם משמעותי בשיקולים ולכן יש לקחת בחשבון שהעומס שואף לנוע בכיוון מטה, הנעתו בשני הכיוונים מעלה ומטה עלולים להפוך את המנוע לגנרטור המחזיר אנרגיה לווסת המהירות, regenerative action לעיתים, כמות האנרגיה מכיוון העומס לווסת המהירות עשויה להיות בערך גדול יותר מקיבולת האנרגיה שווסת המהירות יכול לספוג.
כאשר העומס יורד כלפי מטה זרימת אנרגיה מתרחשת בו זמנית לווסת המהירות משתי המקורות (מקור המתח הראשי – חברת החשמל מצד אחד והמנוע שהפך לגנרטור מצד שני) – כאמור, כמות אנרגיה הזו גורמת לעליית המתח בווסת מעל הערכים המותרים לו במגבלות רכיבי ההספק והגנות הפנימיות, לכן עלית מתח כזו תגרום מיד לתקלה של over voltage protection .תקלה כזו בזמן עבודה מסוכנת למערכת ויותר מכך מסוכנת לסביבה – מאחר והעומס עלול להידרדר ללא שליטה כלפי מטה.
ברבים מהמתקנים הוורטיקליים בין אם זה מעליות נוסעים, מעליות משא, עגורנים במפעלים, עגורני צריח באתרי בניה, מתקני הרמה למכוניות בחניונים אוטומטיים, תפאורות בתיאטרונים, מחסנים אוטומטיים ובכל מקום בו יש מתקן הרמה – המנועים יצוידו בבלמים אלקטרו מכניים safety brake לצורך בלימה ואחזקת העומס במצבים השונים של פעולתם, זאת על מנת ליצור אחיזת ציר ומניעת הדרדרות העומס כלפי מטה. לכן השליטה במהירות ההנעה של העומס ובחירת המערכות הינן קריטיות ביותר ויש לעשות הכל על מנת למנוע קריסה של עומס בהרמה או בהורדה, יש לפעול במניעת התקלות over voltage תוך הקפדה כללי התכנון והבטיחות.
מושגי יסוד:
- מומנט – torque (Nm)
- מהירות קווית – Velocity M/min) )
- מהירות סיבובית – סל"ד( RPM) או ברדיאן לשנייה ((Rad/Sec
- קבוע גרביטציה : Gravity =9.8m/sec^2
- נצילות ή – Efficiency %
- יחס הפחתה של המערכת המכנית , ממסרות -גלגלי העברה i=N
- הספק – קילוו"ט P(kw)
על מנת להבין את הקשרים הפיזיקליים בין מרכיבי המערכת עלינו לחשב את מאזן האנרגיה .
לכן כצעד ראשון נגדיר את הפרמטרים הידועים לנו ואת אלו שעלינו לחשב על פי הנוסחאות שלהלן:
המרת מהירות המנוע בסיבובים לדקה למהירות בראדיאן לשנייה :
ω(rad/sec)=V(rpm)*2π/60
משקל בק"ג יהיה שווה למסה כפול קבוע הגרביטציה:
W(Kg)=M(n)*g
ולכן ,באם ידוע משקלו של העומס עלינו להמיר אותו לניוטון
M(n)=W/g
Τ(Nm)=Μ(n)*r(m)
הקשר בין מהירות קווית ומהירות סיבובית הוא :
VL(m/s)=ω*r
ולכן , ניקח בחשבון גם את יחס ההפחתה של הממסרה בין המנוע לבין העומס:
i=N
בחישוב הכולל ניקח בחשבון את נצילות הממסרה – לנצילות השפעה מכרעת על נתוני העברת הכוח מצד המנוע לעומס ולהיפך ,מכאן נקבל את הקשר שבין מהירות סיבובית של המנוע דרך הממסרה וקוטר התוף.
כעת נתייחס למערכת בשלמותה כאשר צד המנוע וצד העומס מחוברים כיחידה אחת
כאשר המנוע מניע כלפי מעלה את העומס הוא צורך אנרגיה מהרשת , כאשר המנוע מוריד את העומס בתוספת של המסה השואפת למשוך אותו כלפי מטה האנרגיה החוזרת היא בסימן מינוס :
צד המנוע:
T2*ω2=-(T1*ω1*η%)
צד העומס:
T1=M(Kg)*9.8*r
מכאן שמאזן האנרגיה בין העומס והמנוע דרך הממסרה :
T2=-(T1*ω1*η%)/ω2
ולכן ההספק הרגנרטיבי יהיה שווה:
P(Kw)=-(T2*N/9550)
דוגמא:
עגורן בעל יכולת הרמה של 10 טון מופעל על ידי מנוע של 37.5 קילווט במהירות סיבוב נומינלית 980 סל"ד ודרך ממסרה 1:100 ונצילות של 85% ,תוף ההרמה הוא בקוטר 60 ס"מ
מהו הערך האנרגטי במצב של הורדת העומס במהירות המרבית של המנוע
Τ2=Τ1*ω1*η/ω2
נציב את המספרים ונקבל את המומנט בצידו של המנוע בזמן החזרת האנרגיה ונקבל :
Τ2=(10000*9.8*0.3)*(980*(2π/60)/100)*η/102=251Nm
P(Kw)=-(T2*N/9550)=-25KW
מכאן שההספק החוזר יהיה כ-25 קילוו"ט.
לכן עלינו לבחור בין אם להשתמש ביחידות בלימה הכוללות יחידת בלימה ונגדי הספק או ביחידה היודעת להחזיר אנרגיה לרשת. השיקולים בבחירת השיטה הנכונה מורכבים מקצב העבודה, תנאי סביבה, עלויות חשמל ותקציב.
חברת שרף טכנולוגיות מספקת טכנולוגיות שונות למערכות הרמה מתוצרת Mitsubishi Electric ותשמח לתת מענה ללקוחותיה.
