Asansör Sempozyumu 25-27 Eylül 2014 // İzmir
17
ASANSÖR MAKİNA HESAPLAMALARININ ÖNEMİ VE
ZARURETİ
Mustafa Mıhçılar
RST Elektronik
[email protected]
ÖZET
Geçtiğimiz yıllar içerisinde, makina dairesiz asansör uygulamalarının artmasıyla beraber
dişlisiz makina kullanımında kayda değer bir artış yaşanmış, mevcut uygulamaların
modernizasyon çalışmalarına paralel artarak değer kazanmıştır. Küçültülmüş makina
boyutları ve verimlilik performansına paralel enerji tasarrufu ile dişlisiz makinalar, on yıl
öncesine kadar çok yaygın olmayan bir motor konseptidir. Ancak bu motor teknolojisinin
kullanım deneyiminin henüz uzun yıllara yayılmamış olması ve makinanın önemli bir
bileşeni olan daimi mıknatıslar için gerekli hammaddelerin doğada ender bulunuyor olması,
makina kullanımında ve tercihinde çok sorgulanan konulardır.
1.GİRİŞ
Hammaddelere büyük miktarda sahip konumda olan Çin Halk Cumhuriyeti neredeyse tekel
pozisyondadır. Yüksek taleplere karşılık ülkenin ihracat kısıtlamalarından dolayı bu ürünün
fiyatı yükseklere çekilmektedir. Elektrik ile çalışan otomobil üretiminin de kayda değer bir
aşamaya gelmesi, bu hammaddeyi iyice kıymetlendirecektir.
Bu faktörlere dayanarak, indüksiyon motorları daha uzun bir sure kullanılacakmış gibi
gözüküyor. Alternatif devir tekniklerine dayanan yeni makina konsepti arayışları da, asenkron
sistemlerini avantajlı hale getiriyor. Asenkron motorlar, bu günlerde halatlı asansör alanında bir
yeniden uyanış yaşamaktadır.
Bu alternatif çözümün temsilcisi ise OK-EM'in ürettiği LDS-Serisi'dir. Söz konusu çözüm "V"
kayışlı şanzımanlar ile yüksek verimli standart asenkron motordan oluşmaktadır. Sistem çok az
bileşenden oluşmaktadır, böylece yıllar içinde bakımları hep problemsiz olarak yapılabilecektir.
Bilinen senkron-dişlisiz motorlarla karşılaştırıldığında bu motorun kullanımının daha avantajlı
olduğu aşağıdaki örnek statik yük hesaplamalarıyla gösterilmiştir. Halat ve asma kablo yükleri
bu hesaplamalarda dikkate alınmamıştır.
2. MOTOR SEÇİMİNDE KULLANILAN HESAPLAMA YÖNTEMİ
Aşağıda açıklanmaya çalışılan hesaplamalarda kayışlı motor gücü hesabı ile dişlisiz motor gücü
hesabı karşılaştırılmıştır.
Motor seçiminde karşılaştırmalı hesaplamaya esas bilgiler aşağıda çıkarılmıştır:
-
Taşıma Kapasitesi (Q)
Beyan Hızı ()
Yük Dengesi
Askı Tipi (r)
: 630 kg – 8 Kişi
: 1.0 m/s = 60 m/dk
: %50
: 2:1
-
Kabin etki derecesi ( s )
: % 85
-
Sıkma momenti (M)
: [Nm]
Asansör Sempozyumu 25-27 Eylül 2014 // İzmir
-
Motor Devri (N)
Performans (P)
Yer çekimi ivmesi (g)
Π (pi sayısı)
18
: [1/min]
: [W]
: 9,81 m/s2
≈ 3,14
2.1. LDS Serisi Asansör Motor Gücü Hesaplamaları
Resim 1. OK-EM tarafından üretilen LDS- Serisi Görseli
Seçilen Motora İlişkin Bilgiler:
Motor Modeli
: LDS 240
Kasnak Çapı (D)
: 0,24 m
Devir Oranı (iasync)
: 5,71:1
Motor Etki Derecesi (ηG, async)
: % 97,5
Motor Verimliliği (ηMot, async)
: % 85
İnventör Verimliliği (ηVVVF)
: 0,96
2.1.1. Gerekli Motor Devrinin Hesaplaması
nasync 
 * iasync * r * 60
 *D
s
m
s
1,0 * 5,71 * 2 * 60
dk 
s
dk  909 1
3,14 * 0,24 m
dk
[1.1]
2.1.2. Gerekli Devir Momentinin Hesaplanması
630
m 0,24
Q
D
kg * 9,81 2 *
m
*g*
s
2
2
2
2
M async 

 39,2 N .m
iasync * r *G , async * s
5,71 * 2 * 0,975 * 0,85
[2.1]
%97,5 iletim verimi nedeniyle öncelikle dişlisiz makinaya göre %2,5 bir kayıp oluşmaktadır.
Ancak standart asenkron motorlar genellikle daimi mıknatıslı senkron motorlara göre daha
yüksek verim gösterdiklerinden bu dezavantaj fazlasıyla telafi ediliyor.
Standart asenkron motorların nominal çalışma noktasında nadiren %15'ten daha fazla termik
kayıp gözlemlenirken, bu kayıp diğer motorlarda %40'a varabiliyor.
Asansör Sempozyumu 25-27 Eylül 2014 // İzmir
19
Bu uygulama için nominal momenti 39,2 Nm aşan bir motor gerekmektedir. Nominal momenti
61 Nm olarak seçilen motorun mili nominal yükü 5,5 Kw'lık bir performans gösterir. Mekanik
güç verimi ve buna bağlı olarak da elektrik tüketimi şebeke hızına bağlı olduğundan bu motor
kapasitesinin belli bir kısmını kullanır.
2.1.3. Gerekli Tahrik Gücünün Hesaplanması
1
M async * 2 *  * nasync 39,2 N .m * 2 * 3,14 * 909 dk
Pmech, async 

 3,73 kW
s
s
60
60
dk
dk
[3.1]
2.1.4. Gerekli Şebeke Yükünün Hesaplanması
Pel , async 
Pmech, async
 Mot , async *VVVF

3,73 kW
 4,57 kW
0,85 * 0,96
[4.1]
2.2. Dişlisiz Asansör Motor Gücü Hesaplamaları
Enerji ihtiyacı için önemli olan güç tüketimidir. Yani gerekli mekanik performans [3.1] veya
[3.2]'ye göre motor ve kullanılan invertör kayıpları arttırır. Dolayısıyla, düşük iletim
verimliliklerine göre iyi motor verimlilikleri, enerji dengesini belirgin bir şekilde uygun hale
getirir.
Karşılaştırılabilir dişlisiz motor için kabul edilen %75'lik motor verimi için yapılan gözlemler
aşağıdaki gibidir.
Seçilen Motora İlişkin Bilgiler:
Kasnak Çapı (D)
: 0,24 m
Devir Oranı (isync)
: 1:1
Motor Etki Derecesi (ηG, sync)
: % 100
Motor Verimliliği (ηMot, sync)
: % 75
İnventör Verimliliği (ηVVVF)
: 0,96
2.2.1. Gerekli Motor Devrinin Hesaplaması
nsync 
 * isync * r * 60
 *D
s
m
s
1,0 *1* 2 * 60
dk 
s
dk  159,2 1
3,14 * 0,24 m
dk
[1.2]
2.2.2. Gerekli Devir Momentinin Hesaplanması
m 0,24
630
Q
D
kg * 9,81 2 *
m
*g*
s
2
2
2
M sync 
 2
 218,1 N .m
isync * r *G , sync * s
1* 2 *1* 0,85
[2.2]
Asansör Sempozyumu 25-27 Eylül 2014 // İzmir
20
2.2.3. Gerekli Tahrik Gücünün Hesaplanması
1
M sync * 2 *  * nsync 218,1 N .m * 2 * 3,14 *159,2 dk
Pmech , sync 

 3,64 kW
s
s
60
60
dk
dk
[3.2]
2.2.4. Gerekli Şebeke Yükünün Hesaplanması
Pel , sync 
Pmech , sync
 Mot , sync *VVVF

3,64 kW
 5,05 kW
0,75 * 0,96
[4.1]
Görülüyor ki, dişlisiz motorların bu alandaki gerekli performans verimi daha az avantaj
sağlamaktadır. Şebeke güç tüketimi için belirleyici önem taşıyan motor verimlilik derecesi
dikkate alındığı an ise, asenkron motor üstünlüğünü gösteriyor.
Tablo 1. Asenkron motorlarda ve senkron dişlisiz motorlarda gerekli mekanik motor
performansının ve elektrikli şebeke gücünün karşılaştırılması.
5. SONUÇ
Bir asansörün enerji ihtiyaçları için, kabin verimliliği, hazır beklemedeki kayıplar ve motor
verimliliği etkin roller oynamaktadır. Sistemin verimliliği ile ilgili sadece motorun tip
tabelasında yazan bilgilerden sonuca varılamaz. Ne enerji, ne de performans verileri hiçbir
zaman ikna edici değildir. Motor millerine damgalanan mekanik verim bilgileri hiçbir zaman,
sistemin etkin enerji kullanımının emaresi değildir.
Son olarak PMSM motorlar ile asenkron motorlar arasındaki temel farklılığı oluşturan
mıknatısların, ortam koşullarına fazlasıyla bağlı olmaları nedeniyle sebep olduğu bir
sürdürülebilirlik engeli vardır. Mıknatıslar, belli bir sıcaklığa ve neme maruz kaldığında
zamanla manyetik özelliklerini kaybeder. Bu durum, asenkron motorların ömür açısından daha
avantajlı kalmasını sağlar.
Download

asansör makina hesaplamalarının önemi ve zarureti