الرافعة ذات العارضتين بسعة 20 طنًا هي خمسة محركات و24.1 kW على قضيب تجميع واحد، وليست حمل رافعة واحدة. وحتى مع مفاعل 5 بالمئة على كل محرك، يصل قضيب التجميع إلى نحو 18 بالمئة من إجمالي تشويه الطلب مقابل حد 8 بالمئة. هذا ما يتجمع فعليًا، وأي إصلاح ينتمي إلى أي رافعة.
الرافعة ذات العارضتين بسعة 20 طنًا ليست حملًا كهربائيًا يعادل رافعة واحدة. مدخل نموذجي في الكتالوج يسرد رفعًا رئيسيًا بقدرة 16 kW، ورفعًا مساعدًا بقدرة 2.6 kW، ومحركي عربة بقدرة 0.55 kW لكل منهما، وأربعة محركات سير طولي بقدرة 1.1 kW لكل منها. أي 24.1 kW موزعة على خمسة محركات معلقة على قضيب تجميع واحد. وعندما تعمل معًا، تتجمع التيارات التوافقية قبل أن تصل أصلًا إلى محولك، ولا يوجد حساب لمحرك منفرد يتنبأ بما سيقرأه عدّادك.
عملت هذا العام في ثلاثة مواقع انطلقت فيها رافعة جديدة ذات عارضتين فأوقعت مصنعًا يعمل برافعات ذات عارضة واحدة منذ عقد. في المواقع الثلاثة جرى الجدال وكأن الرافعة معيبة. اثنان منها كانا مشكلتَي قضيب تجميع، وواحد كان مشكلة تبريد لوحة، ولم يكن أي منها الرافعة نفسها.
سبب اختلاف سلوك الرافعات ذات العارضتين يعود إلى أمرين لم يكن على مقال العارضة الواحدة في هذا الموقع أن يتعامل معهما. هناك محركات أكثر، وفوق 16 طنًا هناك رافعان. رافعان يعني مقومين، ومجموعتي تحكم فرامل، وفرصتين ليسقط كونتاكتور في اللحظة الخطأ. والحساب الذي يلي يدور حول ما تفعله تلك المحركات ببعضها.
كل ما يلي إما رقم منشور مع ذكر مصدره، أو بند من معيار، أو رقم حسبناه. الأرقام المحسوبة موسومة كأرقام تخطيطية. لا أحد نشر مسحًا للتشويه التوافقي في رافعة ذات عارضتين بسعة 20 طنًا داخل مصنع صلب فيتنامي، ولن أتظاهر بغير ذلك.
أكثر مما يحسبه المشترون. الرافعة ذات العارضة الواحدة بسعة 10 أطنان لها رفع واحد ومجموعة عربة واحدة ومحركا سير طولي. أما الرافعة ذات العارضتين بنفس الحمولة فلديها أربعة محركات سير طولي لأن كل عربة طرفية تحمل اثنين، ومن 16 طنًا فما فوق لديها أيضًا رفع ثانٍ للأحمال الخفيفة. التوزيع المنشور للمحركات أدناه مأخوذ من كتالوج قياسي للرافعات ذات العارضتين يغطي 5 إلى 40 طنًا، والإجماليات كما هي مطبوعة.
| السعة | محرك الرفع | محركات العربة | محركات السير الطولي | قدرة الرافعة | المحركات على القضيب | التيار عند 400 V |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 t | 6.1 / 1 kW | 2 x 0.31 kW | 2 x 0.55 kW | 8.82 kW | 3 | 16.6 A |
| 10 t | 9.5 / 1.5 kW | 2 x 0.44 kW | 2 x 1.1 kW | 14.08 kW | 4 | 26.6 A |
| 20 t | 16 / 2.6 kW | 2 x 0.55 kW | 4 x 1.1 kW | 24.1 kW | 5 to 7 | 45.5 A |
| 32 t | 20 / 5.0 kW | 2 x 1.1 kW | 4 x 1.5 kW | 33.2 kW | 5 to 7 | 62.6 A |
| 40 t | 38 kW | 2 x 1.5 kW | 4 x 2.2 kW | 47.0 kW | 5 to 7 | 88.7 A |
| 50 t (الأوروبية الخفيفة) | 4 / 0.67 m/min، سرعتان | 20 / 5 m/min | 40 / 10 m/min، تغيير أقطاب | 44.4 kW | 4 | 83.8 A |
التيارات هي حسابنا عند 400 V، بمعامل قدرة 0.85 وكفاءة محرك 0.90، باستخدام الكيلوواط من الكتالوج. وعدد المحركات هو عدد المحركات الموصولة بمفاتيح منفصلة، وهذا هو ما يهم في التوافقيات: كل محرك بعاكسه الخاص يحقن تشويه تياره الخاص عند نقطته الخاصة على قضيب التجميع. وقوائم الرافعة ذات العارضتين الخاصة بنا تنشر نفس التوزيع لكل سعة، وهو أول ما يستحق المقارنة بين عرضَي سعر.
سطر الـ 50 طنًا يستحق التوقف عنده. إنها رافعة حقيقية منشورة، بباع 13.5 m، ورفع 6 m، وجسر 8,950 kg، ووزن إجمالي 12,810 kg، وحمل عجلة ساكن أقصى 134.5 kN، وتصنيف U4/Q2 حسب EN 13001-1، و44.4 kW من المعدات الكهربائية. ولا يوجد فيها أي عاكس على الإطلاق. الرفع 4/0.67 m/min على محرك تغيير أقطاب بسرعتين، والسير الطولي 40/10 m/min بالطريقة نفسها. احتفظ بهذا في ذهنك، لأنه يغيّر ما ينبغي أن تقلق منه.
وجود رافعين على جسر واحد ليس ميزة احتياطية. إنه ميزة إنتاجية: الخطاف المساعد يتحرك بسرعة تعادل ضعفين إلى خمسة أضعاف سرعة الخطاف الرئيسي، ويتولى كل شيء دون نحو ربع السعة المقدرة. في رافعة تقضي معظم يومها في رفع 2 طن، يكون الرفع الرئيسي وزنًا ميتًا.
قائمة التكوين المنشورة لمجموعة ثقيلة من الرافعات ذات العارضتين تجعل النمط واضحًا. من 16 طنًا فما فوق تُكتب كل سعة كزوج.
| السعة المدرجة | الرئيسي / المساعد | نسبة المساعد من الرئيسي |
|---|---|---|
| 5 t | خطاف واحد | لا يوجد |
| 10 t | خطاف واحد | لا يوجد |
| 16 t | 16 / 3.2 t | 20 بالمئة |
| 20 t | 20 / 5 t | 25 بالمئة |
| 32 t | 32 / 5 t | 16 بالمئة |
| 50 t | 50 / 10 t | 20 بالمئة |
| 75 t | 75 / 20 t | 27 بالمئة |
| 100 t | 100 / 20 t | 20 بالمئة |
| 125 t وأكثر | 125 / 32 t فما فوق | 25 إلى 30 بالمئة |
هنا تبتعد القصة الكهربائية عن العارضة الواحدة. الرفع المساعد هو مقوم ثانٍ، ودائرة تحكم فرامل ثانية، وكابل محرك ثانٍ، وهو مصمم صغيرًا عن قصد. المحركات الصغيرة هي التي لديها أسوأ تشويه تيار نسبةً إلى حملها، لأن سعة ناقل التيار المستمر والمفاعل، إن وُجد، يُختاران على أساس حجم هيكل صغير لا على أساس التوافقيات. والمنطق نفسه ينطبق على جانب الرفع والملحقات في الطلب: الوحدة الصغيرة ليست البسيطة.
مقومان سداسيا النبضات على قضيب تجميع واحد لا يتعادلان. أظهر عرض مختبري منشور على محركين من ناقل تيار متردد مشترك قياس 10.9 A من التوافقي الخامس من المحرك الأول، وتقريبًا ضعف ذلك مع تشغيل المحرك الثاني. واحد زائد واحد يساوي اثنين، كما تعبّر مذكرة تطبيق Eaton. الأشكال الموجية متشابهة، وزوايا الطور متشابهة، والزوايا المتشابهة تتجمع.
بين الحدّين، والفجوة هي كل النقاش. الافتراض المريح هو الجمع الحسابي: خمسة محركات، خمسة أضعاف التيار التوافقي. الافتراض المتفائل هو الجذر التربيعي لمجموع المربعات: خمسة محركات، 2.24 ضعف التيار التوافقي. الواقع يقع بينهما ويعتمد على مدى تشابه المحركات وعلى ما إذا كانت مقوماتها مزاحة الطور.
تقيس الصناعة ذلك بأس تجميع، يُكتب غالبًا ألفا. الأس 1 هو جمع حسابي بلا إلغاء. والأس 2 هو الجذر التربيعي لمجموع المربعات، وهو ما تحصل عليه عندما تكون زوايا الطور موزعة عشوائيًا. ورقة IEEE لعام 2013 بقلم Cuk وCobben وRibeiro وKling قاست محركات حث متوازية في موقعين لمدة أسبوع بدقة ثانية واحدة، وغطت واجهات سداسية واثني عشرية النبضات، واستخرجت معاملات لجمع مبسط تحديدًا لأن أيًا من الحدّين ليس صحيحًا.
المهم عمليًا هو إجمالي تشويه الطلب عند قضيب التجميع، لا إجمالي التشويه التوافقي لمحرك واحد. هذان رقمان مختلفان ويخلط المشترون بينهما باستمرار. هذا ما تنتجه قاعدتا الجمع لمجموعة من المحركات المتطابقة.
| المحركات على قضيب التجميع | TDD بالجمع الحسابي، بلا مفاعل (THDi 100 بالمئة) | TDD بالجذر التربيعي لمجموع المربعات، بلا مفاعل | TDD بالجمع الحسابي، مفاعل 5 بالمئة (THDi 40 بالمئة) | TDD بالجذر التربيعي لمجموع المربعات، مفاعل 5 بالمئة |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 100 بالمئة | 100 بالمئة | 40 بالمئة | 40 بالمئة |
| 2 | 100 بالمئة | 71 بالمئة | 40 بالمئة | 28 بالمئة |
| 3 | 100 بالمئة | 58 بالمئة | 40 بالمئة | 23 بالمئة |
| 5 | 100 بالمئة | 45 بالمئة | 40 بالمئة | 18 بالمئة |
| 7 | 100 بالمئة | 38 بالمئة | 40 بالمئة | 15 بالمئة |
| حد IEEE 519-2022، Isc/IL من 20 إلى 50 | 8 بالمئة | 8 بالمئة | 8 بالمئة | 8 بالمئة |
حسابنا، باستخدام نطاقات THDi لكل محرك المنشورة من ABB لمحركات HVAC وقواعد الجمع القياسية. الجدول يقول شيئًا غير مريح. حتى لو كان لكل محرك مفاعل 5 بالمئة وحتى لو توزعت زوايا الطور توزيعًا مثاليًا، فإن رافعة ذات عارضتين بخمسة محركات تصل إلى 18 بالمئة TDD مقابل حد 8 بالمئة. إضافة المفاعلات تساعد المحرك المنفرد هائلًا، وتبقي قضيب التجميع مع ذلك خارج المطابقة.
هذا ليس سببًا لتخطي المفاعل. إنه سبب للتوقف عن الاعتقاد بأن المفاعل هو الجواب الكامل. على محرك منفرد يظهر الجدول نفسه انخفاضًا من 40 بالمئة إلى 18 بالمئة، ولهذا يستحق المفاعل مئتي دولار. وعلى رافعة بخمسة محركات يشتري لك المفاعل نفسه الانتقال من 100 إلى 18، وهو رقم من نوع مختلف لكنه لا يزال بعيدًا عن 8.
إزاحة الطور هي أرخص إصلاح توافقي حقيقي لمجموعة من المحركات، وهي لا تُحدَّد تقريبًا أبدًا في الرافعات. الفكرة بسيطة: مقومان سداسيا النبضات يُغذَّيان من ملفين يفصل بينهما 30 درجة كهربائية ينتجان توافقيات خامسة وسابعة يفصل بينها 180 درجة، فتلغي إحداها الأخرى عند قضيب التجميع المشترك بدل أن تتجمع. ومقوم سداسي النبضات واحد مع آخر سداسي النبضات مزاح الطور يتصرف كأنه مقوم اثني عشر نبضة عند النقطة التي يلتقيان فيها.
أرقام تشويه التيار المنشورة للواجهات المتاحة، من ABB ومن بيانات توافقيات Siemens للمحركات عند الحمل الكامل، تشرح لماذا يهم هذا.
| الواجهة الأمامية | THDi النموذجي للتيار عند الحمل الكامل | ما تفعله بقضيب تجميع بخمسة محركات | الاستخدام الواقعي في الرافعات |
|---|---|---|---|
| سداسي النبضات، بلا مفاعل | 90 إلى 120 بالمئة | أسوأ حالة تسيطر | شائع جدًا في لوحات التحكم منخفضة التكلفة |
| سداسي النبضات، مفاعل 2 إلى 3 بالمئة | 43 إلى 44 بالمئة | يساعد، لكنه لا يزال فوق 8 | تحديث شائع |
| سداسي النبضات، مفاعل 5 بالمئة | 34 إلى 45 بالمئة | 15 إلى 18 بالمئة إذا توزعت الزوايا | قياسي في HVAC، غير شائع في الرافعات |
| اثنا عشر نبضة | 8.8 بالمئة | قريب من الحد، يحتاج محولًا بملفين | نادر في الرافعات، شائع في مصانع الصلب |
| ثمانية عشر نبضة | 3.9 بالمئة | دون الحد | أحيانًا، للرفعات الكبيرة |
| واجهة أمامية نشطة، ربعان | 1.3 إلى 5 بالمئة | دون الحد، معامل قدرة واحد | تُحدَّد أكثر فأكثر للرفعات عالية الخدمة |
| واجهة أمامية نشطة، أربعة أرباع | 1.2 بالمئة، إضافة إلى التوليد المرتد | دون الحد وتستعيد طاقة الكبح | فئة عليا، مبررة فوق نحو 50 طنًا |
عرض تجريبي منشور واحد يساوي أكثر من الجدول. محركان متطابقان سداسيا النبضات على ناقل مشترك، ومحول إزاحة طور واحد: التوافقي الخامس من 10.9 A لكل محرك إلى نحو 21.8 A مجتمعين بلا إزاحة، وإلى ما يقارب الصفر معها. المحول لم يرشح شيئًا. لقد حوّل شكلين موجيين متطابقي الطور إلى شكلين متعاكسي الطور.
في الرافعة ذات العارضتين هذا عملي فعلًا، لأن الرفعين محركان منفصلان لا يلزم أن يكونا متطابقين. رافعة 20 طنًا برفع رئيسي 16 kW ومساعد 2.6 kW يمكن أن تضع المساعد على تغذية مزاحة الطور، أو ببساطة على محول صغير منفصل بمجموعة اتجاه مختلفة. وهذا يلغي الخامس والسابع بين أكبر مصدرين بثمن ملف لا بثمن واجهة أمامية نشطة.
ما لا تفعله هو إلغاء محركات السير الطولي الأربعة، وهي متطابقة وتُغذّى من زوج عاكسات واحد في وضع رئيسي/تابع، ومن ثم فهي متطابقة الطور تمامًا مع بعضها. المحركات المتطابقة المغذاة من عاكس واحد ليست أربعة مصادر توافقية. إنها مصدر واحد بأربعة أحمال، ولهذا يكون السير الطولي عادةً أقل المشاكل، والرفعان عادةً أكثرها.
لا، وهنا يقلب معظم المشترين التشخيص رأسًا على عقب. الرافعة بسعة 50 طنًا الموصوفة سابقًا لديها 44.4 kW من المعدات الكهربائية وبلا أي عاكس على الإطلاق. الرفع بتغيير أقطاب بسرعتين عند 4 و0.67 m/min. والسير الطولي بتغيير أقطاب بسرعتين عند 40 و10 m/min. والعربة عند 20 و5 m/min. كل حركة تُشغَّل بكو نتاكتور.
تلك الرافعة لا تنتج تيارًا توافقيًا ذا شأن، لأن محرك الحث بتغيير الأقطاب حمل خطي. لكنها تنتج شيئًا آخر: تيار بدء من ستة إلى ثمانية أضعاف تيار الحمل الكامل يستمر حتى يصل المحرك إلى سرعة السحب، مع ذروة في الدورة الأولى قد تبلغ عشرة إلى اثني عشر ضعفًا وفق وثائق محركات ABB. في رافعة 44 kW هذا حدث بقيمة 500 إلى 800 A عند كل بدء، ويحدث بضع مئات من المرات في الساعة عند خدمة M6.
لذلك يحتاج التصميمان إلى تخفيفين متعاكسين.
| العَرَض | رافعة بتغيير الأقطاب | رافعة بعاكس VFD | الجواب الخاطئ |
|---|---|---|---|
| الإضاءة ترمش عند كل رفع | نعم، تيار البدء | أقل، إلا إذا كان ناقل التيار المستمر عند حده | شراء محول أكبر |
| المولد يفصل عند البدء | محتمل جدًا | ممكن إذا كان أصغر من اللازم | إضافة مرشح توافقيات |
| تيار محايد أو أرضي دافئ | لا | نعم، التوافقيات الثلاثية | استبدال الكابل |
| بنك المكثفات يحرق المصاهر | غير محتمل | رنين توافقي كلاسيكي | تركيب مكثف أكبر |
| تنقّر تلامسات الكونتاكتور | مرتفع، بسبب تيار البدء | أقل | تغيير ماركة الكونتاكتور |
| التخفيف الصحيح | بادئ تشغيل ناعم أو تحويل إلى VFD | مفاعل، ثم AFE أو 12 نبضة | كلاهما موجود، وهما غير متبادلين |
أرقامنا التخطيطية، مبنية على نسب تيار البدء المنشورة من ABB وسرعات الحركة من ورقة بيانات الـ 50 طنًا المنشورة. الخلاصة أن السؤال الأول في أي مشكلة قدرة في رافعة ذات عارضتين ليس ما هو التشويه. بل هل يوجد عاكس أصلًا. رأيت مرشح توافقيات يُعرض على رافعة تُشغَّل بكو نتاكتور، وهذا طريقة مهذبة لبيع محول لا يحتاجه أحد.
لأن قضيب التجميع مقاومة مع محاثة، والرافعة تسحب التيار من النقطة التي يوجد فيها الجسر. الرافعة الواقفة عند طرف التغذية لا ترى تقريبًا أي هبوط. والرافعة نفسها عند الطرف البعيد ترى كامل طول الموصل، وفي باي طويل تتوقف الأرقام عن أن تكون نظرية.
أرقام الممانعة المنشورة لأنظمة الموصلات المغلقة المستخدمة في مسارات الرافعات، عند 35 درجة مئوية، لكل متر.
| الموصل | التصنيف | الممانعة، ohm لكل متر | مقاومة التيار المستمر، ohm لكل متر |
|---|---|---|---|
| ألمنيوم، وجه تلامس من الفولاذ المقاوم للصدأ | 500 A | 0.000158 | 0.000098 |
| ألمنيوم | 800 A | 0.000145 | 0.000075 |
| ألمنيوم | 1000 A | 0.000138 | 0.000052 |
| نحاس | 500 A | 0.000162 | 0.000105 |
| نحاس | 800 A | 0.000138 | 0.000058 |
| نحاس | 1000 A | 0.000128 | 0.000035 |
الأمثلة المحسوبة التي تقدمها الشركة المصنعة في الورقة نفسها هي الجزء المفيد، لأنها تُظهر ما يحدث عندما يكون الباي مشتركًا. رافعتان تسحبان 900 A إجمالًا على قضيب ألمنيوم 1000 A، بطول باي 245 m، وتغذية من الطرف: هبوط 52.6 V. ونفس الباي بالنحاس: 48.8 V. ورافعة واحدة تسحب 1000 A على قضيب ألمنيوم 1000 A بطول 250 m: 59.7 V. على نظام 400 V هذا يعني 13.2 بالمئة و14.9 بالمئة.
هذا بعيد جدًا عن أي حد معقول، وليس سببه الرافعة. سببه تغذية باي طويل من طرف واحد بقيمة قريبة من تصنيف القضيب. وما يوضحه المثال حقًا هو أن المسار المشترك مشكلة تصميم كهربائي قبل أن يكون مشكلة رافعة، وأن موضع التغذية أهم من مادة الموصل.
الملحق G من IEC 60364-5-52 إرشادي لا إلزامي، لكنه الرقم الذي يصمم الجميع مقابله: حتى 3 بالمئة لدوائر الإضاءة وحتى 5 بالمئة لدوائر نهائية أخرى، مقيسة من نقطة التغذية. ويقول الملحق نفسه صراحةً إن هبوط بدء المحرك يجب فحصه بشكل منفصل، لأن الوفاء بحد الحالة المستقرة لا يضمن هبوطًا محتملًا أثناء البدء.
إذن السؤال في الرافعة ذات العارضتين هو كم من هذه الـ 5 بالمئة يأكلها قضيب التجميع. حسابنا أدناه يستخدم الممانعات المنشورة أعلاه، وتغذية من الطرف، و400 V، وتيارات الرافعة من الجدول الأول.
| الرافعة | التيار | طول المسار | قضيب التجميع | هبوط الجهد | النسبة من 400 V |
|---|---|---|---|---|---|
| 20 t | 45.5 A | 150 m | 1000 A Al | 1.63 V | 0.41 بالمئة |
| 20 t | 45.5 A | 300 m | 1000 A Al | 3.26 V | 0.82 بالمئة |
| 50 t | 83.8 A | 200 m | 1000 A Al | 4.01 V | 1.00 بالمئة |
| 50 t | 83.8 A | 400 m | 1000 A Al | 8.01 V | 2.00 بالمئة |
| 100 t | 170 A | 300 m | 1000 A Al | 12.2 V | 3.05 بالمئة |
| 100 t | 170 A | 400 m | 500 A Al | 18.6 V | 4.65 بالمئة |
| 2 x 50 t معًا | 167.6 A | 400 m | 1000 A Al | 16.0 V | 4.01 بالمئة |
| المثال المنشور، رافعتان | 900 A | 245 m | 1000 A Al | 52.6 V | 13.2 بالمئة |
حسابنا من الممانعة المنشورة لكل متر، باستخدام علاقة الثلاثة أطوار القياسية مع طول موصل يساوي نصف الباي للتغذية الوسطية وكامل الباي للتغذية من الطرف. جميع الصفوف مغذاة من الطرف حتى تكون المقارنة متماثلة.
النتائج مطمئنة للرافعة وغير مريحة للمسار. رافعة واحدة ذات عارضتين بسحب 45 إلى 84 A تستهلك 0.4 إلى 2 بالمئة من الميزانية، وهذا مقبول. ورافعتان تتقاسمان قضيبًا بطول 400 m تستهلكان 4 بالمئة، وهذا لا يترك شيئًا تقريبًا لمغذيات المصنع نفسها. وثلاث رافعات بسحب 900 A تستهلك 13.2 بالمئة، وهذا هو المثال المنشور، وهو سبب فشل باي مشترك بينما تبدو كل رافعة منفردة صحيحة على الورق.
شيء آخر يفعله الهبوط لا يُظهره العدّاد. إنه يحدث في الوصلة المتحركة، عند أحذية المجمّع، لا في صندوق أطراف. التلامس المتقطع للمجمّع على قضيب طويل مصدر كلاسيكي لما تسميه الصناعة الحركة الضعيفة عند الطرف البعيد: الكونتاكتور يثبت، والمحرك يدور، ومع ذلك لا يرفع الحمل. إذا ظهر عَرَضك فقط عندما يكون الجسر عند أحد طرفي الباي، فقِس الجهد عند الرافعة لا عند اللوحة.
يشويانها. فواقد العاكس منشورة عند 40 إلى 50 W لكل kVA من التصنيف، أو 3 إلى 5 بالمئة من القدرة المقدرة. محرك رفع 45 kW بمعامل قدرة 0.85 يبدو نحو 53 kVA، لذا تقع فواقده عند الحمل الكامل بين 2.1 و2.7 kW من الحرارة داخل صندوق فولاذي.
مثال حسابي منشور من مصمم لوحات رافعات يجعل هذا ملموسًا. لوحة رفع رئيسي معدنية من نوع QDY تجمع نحو 1.68 kW من الفواقد: 1.5 kW في العاكس، و0.07 kW في قضيب التجميع، و0.04 kW في الكونتاكتورات، و0.02 kW في مصدر التغذية، و0.05 kW في بنود صغيرة. الحاوية 2,000 في 800 في 600 mm، مثبتة قائمة بذاتها، ما يعطي مساحة انتقال حرارة فعالة 5.712 متر مربع وفق علاقة IEC TR 60890. والفولاذ المطلي ينقل نحو 5.5 W لكل متر مربع لكل كلفن. عند ارتفاع 15 K يصرف الصندوق 471 W.
إذن 1.68 kW من الفواقد في صندوق يصرف طبيعيًا 471 W يستقر عند ارتفاع 1,680 مقسومًا على حاصل ضرب 5.5 في 5.712، أي 53.5 K. وفي ورشة بحرارة 42 C يعمل داخل تلك اللوحة عند نحو 95 C.
أضف الآن الرفع الثاني. الرافعة ذات العارضتين فوق 16 طنًا تضع مجموعتَي عاكس في الحاوية نفسها، والمساعد ليس مهملًا لأن اللوحة مشتركة.
| الرافعة | قدرة المحركات المركبة | الحرارة عند 3.5 بالمئة | الصرف الطبيعي عند 15 K | الارتفاع المستقر، بلا مروحة | الداخل عند محيط 40 C |
|---|---|---|---|---|---|
| 10 t عارضة واحدة | 14.1 kW | 0.49 kW | 471 W | 16 K | 56 C |
| 20 t عارضتان | 24.1 kW | 0.84 kW | 471 W | 27 K | 67 C |
| 32 t عارضتان | 33.2 kW | 1.16 kW | 471 W | 37 K | 77 C |
| 50 t عارضتان | 44.4 kW | 1.55 kW | 471 W | 49 K | 89 C |
| 50 t مع طقم مروحة واحد | 44.4 kW | 1.55 kW | 1,200 W مع 250 m3/h من الهواء المرشح | نحو 15 K | نحو 55 C |
حسابنا، باستخدام معدل الفواقد المنشور وعلاقة الحاوية المنشورة ومنحنى التخفيض المنشور. الصف الأخير يستخدم طقم مروحة مرشحة نموذجيًا 250 متر مكعب في الساعة وهو إرشادي فقط؛ ومنحنى مورد المروحة هو المرجع.
ولماذا يهم هذا في التشويه تحديدًا. التخفيض المنشور للعاكس هو 1.5 بالمئة من تيار الخرج المقدر لكل درجة فوق محيط 40 C. عند 55 C داخل الحاوية يتبقى للعاكس 77.5 بالمئة من تصنيفه، لذا يتصرف عاكس 45 kW كأنه عاكس 35 kW. والعاكس الذي يعمل عند 78 بالمئة من لوحة اسمه مع محرك مختار للحمل الكامل إما يفصل بفعل فرط التيار، أو الأسوأ، يعمل عند نقطة تشغيل مشوهة يحمل فيها الشكل الموجي للتيار محتوى توافقيًا أكبر من رقم ورقة البيانات الذي حُدِّد مقابله. تبريد اللوحة ليس بند رفاهية في الرافعة ذات العارضتين. إنه جزء من حجة المطابقة التوافقية.
عادتان مرتبطتان من المصدر نفسه تستحقان النسخ. ضع مقاومة الفرامل خارج الحاوية، لأن سطحها يبلغ أكثر من 300 C أثناء دورة التوليد المرتد. ولا تركب لوحة على حائط أبدًا دون إعادة حساب الحرارة، لأن حاوية منفردة مثبتة على الحائط تفقد نحو 11 بالمئة من مساحتها الفعلية مقارنة بحاوية قائمة بذاتها.
أحيانًا، والهامش أضيق مما يفترضه معظم المشترين. لملف الكونتاكتور نطاق جذب ونطاق إفلات، ونطاق الإفلات واسع. ورقة بيانات منشورة لكونتاكتور مصغر تعطي الجذب عند 85 إلى 110 بالمئة من جهد الملف المقدر، والإفلات في أي مكان من 20 إلى 75 بالمئة. إذا كان وحدتك بالذات تفصل عند أعلى هذا النطاق، فإن انخفاضًا بنسبة 25 بالمئة يُسقطها.
في الرافعة ذات العارضتين هذا يهم أكثر من العارضة الواحدة لأن الكونتاكتورات أكثر والحركات التي يمكن فقدها أكثر. وفقدان أحد كونتاكتورات السير الطولي الأربعة يترك ثلاثة محركات تدفع طرفًا واحدًا ومحركًا واحدًا يعمل بحرية، فيحاول التحكم الرئيسي/التابع تصحيح ذلك بدفع الثلاثة الأخرى بقوة أكبر. وهكذا يتسلق السكة.
| المصدر | الرقم | ماذا يعني في الموقع |
|---|---|---|
| ورقة بيانات كونتاكتور منشورة | جذب 85 إلى 110 بالمئة، إفلات 20 إلى 75 بالمئة من تصنيف الملف | انخفاض 25 بالمئة يمكن أن يُفلت ملفًا في أسوأ حالة |
| IEC 60034-1، المنطقة A | جهد زائد أو ناقص 5 بالمئة، تردد زائد أو ناقص 2 بالمئة | المحرك آمن، والكونتاكتور قد لا يكون |
| IEC 60034-1، المنطقة B | جهد زائد أو ناقص 10 بالمئة، تردد زائد 3 إلى ناقص 5 بالمئة | العزم المقدر متاح لكن أسخن، لوقت قصير فقط |
| NEMA MG 1 | جهد زائد أو ناقص 10 بالمئة، تردد زائد أو ناقص 5 بالمئة، والمجموع لا يتجاوز 10 | المكافئ الأميركي الشمالي، أوسع قليلًا |
| دراسة EPRI للصمود | معظم الانخفاضات تدوم 5 إلى 15 دورة، أي 83 إلى 250 ms | مدة كافية ليُفلت الملف ويُعيد الإغلاق |
| ممارسة تحجيم المولدات | المحركات تتحمل 30 إلى 35 بالمئة، والمحددون يقصرونها على 20 بالمئة | الـ 20 بالمئة تخص الكونتاكتورات لا المحركات |
الإصلاح العملي لا يكلف تقريبًا شيئًا ولا يفعله تقريبًا أحد: غذِّ دائرة التحكم من محول صغير ثابت الجهد أو من مصدر تيار مستمر مع مكثف، حتى لا يتبع جهد الملف قضيب التغذية الرئيسي. والإصلاح الآخر هو إصدار أوامر الحركة تتابعيًا بدل التزامن، وهذا يمكن لوحدة PLC فعله مجانًا.
يعتمد كليًا على ما إذا كانت الرافعة تحدد ذروتك الشهرية. حيث تحددها، تُظهر تعريفة صناعية منشورة حجم الضرر. ورقة أسعار تعاونية كهربائية ريفية تتقاضى USD 11.56 لكل kW من طلب الطاقة المشتراة زائد USD 11.81 لكل kW من طلب التوزيع، أي نحو USD 23.37 لكل kW شهريًا. والورقة نفسها تعدّل طلب الفوترة صعودًا عندما يكون معامل القدرة عند الطلب الأقصى أقل من 97 بالمئة، بضرب الطلب المسجل في 97 مقسومًا على معامل القدرة الفعلي. وتتقاضى أيضًا USD 0.01009 لكل kVARh زائدة عندما ينخفض المتوسط الشهري دون 95 بالمئة.
المحرك سداسي النبضات بلا مفاعل له معامل قدرة حقيقي قريب من 0.69 حتى إن كان معامل الإزاحة للعاكس 0.98، لأن حد التشويه يجرّ الإجمالي إلى الأسفل. هذا ما يفعله ذلك برافعة 24.1 kW.
| معامل القدرة | الطلب الظاهري | الطلب المفوتر | الغرامة شهريًا | الغرامة سنويًا | السبب المرجح |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.98 | 24.6 kVA | 24.1 kW | لا شيء | لا شيء | واجهة أمامية نشطة |
| 0.93 | 25.9 kVA | 25.1 kW | USD 23 | USD 281 | مفاعل 5 بالمئة |
| 0.85 | 28.4 kVA | 27.5 kW | USD 79 | USD 953 | مفاعل 2 إلى 3 بالمئة |
| 0.69 | 34.9 kVA | 33.9 kW | USD 229 | USD 2,748 | سداسي النبضات، بلا مفاعل |
| 0.69، رافعتان تبلغان الذروة معًا | 69.8 kVA | 67.8 kW | USD 458 | USD 5,496 | الشيء نفسه، مضاعفًا |
حسابنا مطبقًا على التعريفة المنشورة وعلى 24.1 kW للرافعة، عند USD 23.37 لكل kW شهريًا. تحفظان صادقان. هذا لا يؤثر إلا حيث تتزامن الرافعة مع ذروة الفوترة، وهو نمطي في مسبك أو ساحة خرسانة مسبقة الصب وغير نمطي في مستودع تعمل فيه الرافعة من حين لآخر. وهو يفترض أن المرفق يطبّق نص تلك التعريفة بالذات، وهذا يختلف بحسب المنطقة.
وحيث يؤثر، فإن مفاعلًا يكلف بضع مئات من الدولارات يعيد أربعة أرقام سنويًا. هذه هي الحجة التجارية الكاملة لتحديد المفاعلات في الرافعة ذات العارضتين، ولا علاقة لها بأن تكون مواطنًا صالحًا.
الرافعات الجسرية الثقيلة تشغّل حتى أربعة محركات سير متزامنة، مع توفير التزامن عبر عاكس رافعة واحد في وضع رئيسي/تابع. بيانات المحركات المنشورة لخدمة الرافعات تضع محركات السير عند 1.8 ضعف العزم المقدر للبدء، وخدمة S4 بمعامل مدة دورية 40 بالمئة، وحتى 360 بدءًا في الساعة، وعزل NEMA MG 1 الجزء 31 لتوافق العاكس.
نمطا فشل كهربائي ينتميان إلى هذا الترتيب ولا شيء آخر في الرافعة. الأول انحراف العزم: إذا تأخر أحد التابعين، يزيد الرئيسي العزم على الأربعة، فتنزلق العربة الطرفية المتقدمة أو تتسلق السكة، وتنحرف الرافعة في المسار. والثاني التيار الدوّار بين المحركات الموصولة على ناقل التيار المستمر نفسه عندما تختلف أطوال كابلاتها اختلافًا كبيرًا، ويظهر ذلك كسخونة غير متكافئة في المحركات تكتشفها الكاميرا الحرارية قبل أن يكتشفها رمز عطل بوقت طويل.
لا هذا ولا ذاك مشكلة توافقيات، وكلاهما يُلام على التوافقيات كثيرًا لأن العَرَض فصل. إذا كانت فصولاتك تحدث أثناء السير الطولي ولا تحدث أبدًا أثناء الرفع، فأنت تنظر إلى مشكلة تنسيق محركات لا مشكلة جودة قدرة.
تقريبًا كليًا. حدود التصميم المنشورة للرفعات، والمتقاطعة بين تصنيفات ISO وFEM وCMAA وAS، تضع سقفًا صارمًا لساعات التشغيل وعدد البدءات في الساعة لكل درجة.
| الدرجة | ISO / AS | FEM | CMAA | ساعات التشغيل يوميًا | البدءات في الساعة |
|---|---|---|---|---|---|
| 4 | M4 | 1Am | B | 2 | 180 |
| 5 | M5 | 2m | C | 4 | 240 |
| 6 | M6 | 3m | D | 8 | 300 |
| 7 | M7 | 4m | E | 16 | 360 |
| 8 | M8 | 5m | F | 16 وأكثر | 360 |
رافعة عند M5 تجمع نحو 8 ملايين بدءة على مدى عمرها بأربع ساعات يوميًا. ورافعة عند M7 تجمع نحو أربعة أضعاف ذلك، لأن سقف الدرجة أعلى بأربعة أضعاف. التوافقيات لكل بدءة لا تتغير. الذي يتغير هو عدد البدءات التي تتزامن فيها التوافقيات وتيار البدء مع كل شيء آخر في المصنع.
هنا تنقسم مجموعة من 5 إلى 100 طن، وتنقسم في مكان غير مريح. حدود الانبعاث التوافقي للمعدات الموصولة بأنظمة الجهد المنخفض العام عند 16 إلى 75 A لكل طور يضعها IEC 61000-3-12. رافعة ذات عارضتين بسعة 20 طنًا عند 45.5 A تقع داخل ذلك النطاق. ورافعة 50 طنًا عند 83.8 A تقع خارجه، وتُقيَّم عائلة المنتج نفسها بعد ذلك مقابل حد التشويه الخاص بمرافق الكهرباء لا المعيار الخاص بالمعدات.
| الوثيقة | النطاق | أين تقع الرافعة ذات العارضتين |
|---|---|---|
| IEC 61000-3-2 | تيار دخل حتى 16 A لكل طور | أصغر الرافعات فقط، فرافعة 5 t عند 16.6 A خارج النطاق أصلًا |
| IEC 61000-3-12 | 16 إلى 75 A لكل طور، حتى 690 V، و50 أو 60 Hz، جهد منخفض عام | من 5 إلى 32 t داخل النطاق؛ و40 t و50 t خارجه |
| IEEE 519-2022 | تشويه التيار والجهد عند نقطة التوصيل المشترك، والحدود تتناسب مع نسبة قصر الدائرة | الحد المطبق في معظم عقود التصدير، TDD من 5 إلى 20 بالمئة حسب النسبة |
| IEC 60204-32:2023 | المعدات الكهربائية لآلات الرفع من مفتاح تغذية الرافعة فصاعدًا، بما في ذلك قضبان الموصلات والكابلات المعلقة خارج الآلة، حتى 1000 V تيار متردد | يغطي تغذية المسار، وهي الجزء الذي يُترك غالبًا خارج عقد الرافعة |
| IEC 60364-5-52 الملحق G | هبوط الجهد الموصى به، 3 بالمئة للإضاءة و5 بالمئة للدوائر النهائية الأخرى، مع فحص هبوط البدء منفصلًا | الميزانية التي يأكل المسار منها |
| IEC 61800-5-1 | السلامة الكهربائية لأنظمة محركات القدرة، بما في ذلك الحماية من تسرب الأرضي | المحركات يمكن أن تنتج تيارًا متبقيًا مستمرًا أملس، لذا يلزم جهاز من النوع B أو B+ |
جدول الجهد في IEEE 519-2022 يستحق أن يُحمل معك، لأنه الجدول الذي يقتبسه المشترون دون القيد. عند نقطة التوصيل المشترك دون 1 kV يكون الحد 5.0 بالمئة لأي توافقي منفرد و8.0 بالمئة للإجمالي. ومن 1 إلى 69 kV يضيق إلى 3.0 و5.0. وجدول التيار الذي ينساه الجميع يتناسب مع نسبة قصر الدائرة: 4.0 بالمئة للتوافقي الخامس و5.0 بالمئة TDD عندما تكون النسبة دون 20، ويرتفع إلى 15.0 و20.0 عندما تتجاوز 1,000. رافعة في مصنع بتغذية صلبة لديها هامش أكبر من الرافعة نفسها عند نهاية مغذٍ ريفي طويل، والمعدات متطابقة.
في تسرب الأرضي، النقطة الخاصة بالرافعات هي أن جهازًا من النوع AC أو A يمكن أن يُعمى بالمكوّن المستمر الأملس الذي ينتجه المحرك عند عطل. وأدبيات الأجهزة المنشورة لتركيبات الرافعات توصي بالنوع B أو B+ مع تحصين ضد الفصل الكاذب على الكابلات الطويلة، وتلاحظ أن المرشح المدمج للتوافق الكهرومغناطيسي لا يُعلَن فعّالًا إلا ضمن نحو 5 إلى 10 m من كابل محرك محمي. وفي رافعة ذات عارضتين بلوحة عند طرف ورفع عند الطرف الآخر، تُتجاوز تلك المسافة routinely، وهذه بالضبط الحالة التي وُجدت الأجهزة المحصّنة من أجلها.
عشرة بنود، كلها يمكن لأي مورد كفء الإجابة عليها في صفحة واحدة. أفضل أن تكون لدي هذه من شهادة مطابقة بلا أرقام خلفها.
1. عدد المحركات الموصولة بمفاتيح منفصلة، ولكل منها هل الواجهة الأمامية سداسية النبضات أم اثنتا عشرة نبضة أم نشطة. 2. المفاعل أو المرشح المركب، ونسبة الممانعة، وعلى جانب التيار المتردد أم في وصلة التيار المستمر. 3. مادة قضيب التجميع، وتصنيف التيار، وعدد نقاط التغذية ومواضعها، والهبوط المحسوب عند تيار الرافعة على طول الباي الفعلي. 4. كم رافعة تتقاسم القضيب وما التزامن الذي يفترضه التصميم. 5. الحمل الحراري للوحة بالكيلوواط، وطريقة التبريد، ودرجة حرارة المحيط في موضع اللوحة صيفًا. 6. جهد الملف وتفاوت الثبات، وهل لدائرة التحكم محول خاص بها. 7. عزل المحرك وفق NEMA MG 1 الجزء 31 إذا رُكِّبت عاكسات. 8. نوع جهاز تسرب الأرضي وضبطه، وهل هو محصّن ضد التيار المتبقي متعدد الترددات. 9. درجة الخدمة وفق ISO 4301 أو FEM أو CMAA، مع عدد البدءات في الساعة. 10. أي حد توافقي يصمم المورد مقابله، وعند أي نقطة قياس.
إذا حصلت على عرض سعر يقول فقط إن الرافعة تحمل علامة CE، فلم يُجب عن أي من تلك العشرة. هذا ليس انتقادًا لعلامة CE. إنه ملاحظة أن علامة CE لا تقول شيئًا عن الرافعة العاشرة في بايك.
للرافعات العاملة بالفعل، ترتيب العمل أدناه هو ما سأفعله فعلًا، مرتبًا بحسب العائد لا بحسب الأناقة.
| الإجراء | التكلفة | ما يصلحه | الاسترداد |
|---|---|---|---|
| نقل اللوحة خارج المنطقة الساخنة وإضافة طقم مروحة | USD 400 إلى 1,500 | 20 إلى 25 K من الارتفاع الداخلي، ويعيد كامل تصنيف المحرك | أقل من سنة حيث تكثر الفصولات |
| تغذية دائرة التحكم من مصدر ثابت الجهد | USD 200 إلى 600 | سقوط الكونتاكتور عند الانخفاضات | فوري |
| مفاعل 5 بالمئة على كل محرك بلا مفاعل | USD 200 إلى 600 لكل محرك | THDi من نحو 100 إلى نحو 40 بالمئة، ومعامل القدرة من 0.69 إلى 0.93 | 6 إلى 18 شهرًا من رسوم الطلب |
| نقطة تغذية ثانية في منتصف المسار | USD 1,500 إلى 5,000 | تنصيف الهبوط في باي طويل | العلاج الحقيقي الوحيد للحركة الضعيفة عند الطرف البعيد |
| تغذية مزاحة الطور للرفع المساعد | USD 2,000 إلى 6,000 | تلغي الخامس والسابع بين أكبر محركين | 2 إلى 6 سنوات حسب الحد |
| واجهة أمامية نشطة على الرفع الرئيسي | USD 3,000 إلى 9,000 كعلاوة | THDi دون 5 بالمئة، معامل قدرة واحد، وتوليد مرتد | 3 إلى 8 سنوات، أسرع في الخدمة العالية |
| مرشح توافقيات على قضيب المصنع بدل الرافعة | USD 4,000 إلى 12,000 | المشكلة المشتركة، إذا كانت عدة رافعات تساهم فيها | يعتمد كليًا على ما سواه على القضيب |
| تركيب مرشح توافقيات لرافعة تُشغَّل بكو نتاكتور | USD 3,000 إلى 8,000 | لا شيء، لأنه لا توجد مقومات | أبدًا. ركّب بادئ تشغيل ناعم بدلًا منه |
التكاليف هي أرقامنا التخطيطية لعام 2026، لتوريد أوروبي وشرق أوسطي. الصف الأخير موجود في الجدول عن قصد. إنه الخطأ الذي أراه أكثر من غيره، وهو الذي يُعتمد لأن كلمة مرشح تبدو كأنها هندسة.
نعم، لكن ليس للسبب الذي يفترضه الناس. محركا الرفع يضيفان تياراتهما التوافقية عند قضيب التجميع قبل أن يصل التيار إلى محولك، والمحركات المتشابهة بزوايا طور متشابهة تتجمع تجمعًا قريبًا من الجمع الحسابي. عرض مختبري منشور قاس التوافقي الخامس من محرك واحد عند 10.9 A، وتقريبًا ضعفه مع تشغيل محرك ثانٍ. والمساعد أصعب بين الاثنين لأنه صغير ويعمل عند نقطة تشغيل سيئة. ومجموعة الرافعات ذات العارضتين لدينا تسرد الرفعين منفصلين لهذا السبب بالضبط.
لا، وهذا هو الجزء الذي يفاجئ المشترين. المفاعل ينقل المحرك المنفرد من نحو 100 بالمئة من THDi إلى نحو 40 بالمئة، وهذا تحسن كبير ويستحق التكلفة. وعلى قضيب تجميع بخمسة محركات يظل إجمالي تشويه الطلب الناتج حول 15 إلى 18 بالمئة حتى لو توزعت زوايا الطور توزيعًا مثاليًا، مقابل حد 8 بالمئة في IEEE 519. المفاعل ضروري وغير كافٍ. إزاحة الطور أو واجهة أمامية نشطة هي ما يغلق بقية الفجوة.
لأن قضيب التجميع هو الدائرة، والرافعة تسحب التيار من النقطة التي وصلت إليها. ورقة موصلات منشورة تعطي 0.000138 ohm لكل متر لقضيب ألمنيوم 1000 A، وهذا يضع بايًا بطول 245 m تتقاسمه رافعات تسحب 900 A عند هبوط 52.6 V، أي 13.2 بالمئة من 400 V. الرافعة ذات العارضتين المنفردة عند 45 إلى 84 A تستهلك فقط 0.4 إلى 2 بالمئة، لذا فإن العَرَض الذي تراه هو دائمًا تقريبًا باي مشترك. أضف نقطة تغذية في منتصف الباي قبل أن تستبدل أي شيء.
نعم، وكثير منها كذلك. رافعة ذات عارضتين منشورة بسعة 50 طنًا وباع 13.5 m تسرد 44.4 kW من المعدات الكهربائية بمحركات تغيير أقطاب بسرعتين على الرفع والعربة والسير الطولي، وبلا أي محرك متغير السرعة في أي مكان. تلك الرافعة لا تنتج تقريبًا أي تيار توافقي، لأن محرك الحث بتغيير الأقطاب حمل خطي. لكنها تنتج تيار بدء من ستة إلى ثمانية أضعاف الحمل الكامل، والتخفيف الصحيح هو بادئ تشغيل ناعم لا مرشح. اسأل أي تصميم تشتري قبل أن تقبل حلًا توافقيًا.
لأن مجموعتَي عاكس تتقاسمان حاوية واحدة، وفواقد العاكس تبلغ 3 إلى 5 بالمئة من القدرة المقدرة. مثال حسابي منشور يضع لوحة رفع واحدة بقدرة 45 kW عند 1.68 kW من الفواقد الداخلية في صندوق يصرف 471 W طبيعيًا عند ارتفاع 15 K، فيستقر عند ارتفاع 53.5 K ونحو 95 C في الداخل عند ورشة بحرارة 42 C. تخفض العاكسات 1.5 بالمئة من تيار الخرج لكل درجة فوق 40 C، لذا يتصرف محرك 45 kW كأنه محرك 35 kW. ركّب طقم المروحة وضع مقاومة الفرامل خارج الخزانة.
تبريد اللوحة، ثم جهد دائرة التحكم، ثم المفاعلات، بهذا الترتيب. البند الرابع الذي يدفع ثمنه هو نقطة تغذية ثانية على المسار، لكن فقط إذا كان العَرَض حركة ضعيفة عند الطرف البعيد لا تشويهًا. وإذا كان مصنعك يطبق تعديلًا لمعامل القدرة، فإن مفاعلًا ببضع مئات من الدولارات على رافعة 24.1 kW يوفر نحو USD 2,700 سنويًا عند معامل قدرة حقيقي 0.69، استنادًا إلى تعريفة منشورة تتقاضى نحو USD 23.37 لكل kW من الطلب.
مقالات ذات صلة:
جودة قدرة الرافعات: ما تفعله الرافعة ذات العارضة الواحدة بشبكة ضعيفة
استهلاك الطاقة في الرافعة ذات العارضتين: ما تكلفه فعليًا رافعة من 5 إلى 100 طن للتشغيل
تركيب الرافعة ذات العارضتين: تجميع الجسر في الموقع
الكربون المتجسد في الرافعات: ما تحمله فعليًا رافعة ذات عارضتين بسعة 20 طنًا
استهلاك الطاقة في الرفع: إلى أين تذهب الكيلوواط ساعة فعليًا