エレベーターインフラの老朽化により、施設管理者や請負業者は、最新化予算と厳格な性能および安全基準のバランスをとる必要があります。適切なドライブ テクノロジを選択することが、最新化プロジェクトの成功を左右します。不必要な場合に閉ループ システムを指定すると、予算が膨らみ、設置が複雑になります。逆に、開ループ システムの仕様が不十分だと、乗り心地の低下、エレベーターのロールバック、および規格準拠の失敗が発生する可能性があります。ドライブの機能を既存の昇降路の機械的現実に適合させる必要があります。当社は、オープンループ アーキテクチャが、安全性、機器の寿命、ユーザー エクスペリエンスを損なうことなく、建物の近代化プロジェクトの特定の負荷、速度、レベリング要件を満たせるかどうかを評価するための技術フレームワークを確立します。
アプリケーションの制限: オープンループ システムは、信頼性とコスト効率の高い動作よりもミリ単位の完璧な停止精度が重要となる、低速、低層、および貨物用途に非常に有効です。
技術的なトレードオフ: エンコーダのフィードバックがないため、ハードウェアの複雑さと設置時間が軽減されますが、エレベーターのロールバックなどの負荷変動の問題を軽減するには、正確な初期調整が必要です。
機器の安全対策: 最新のオープンループドライブには、老朽化した従来のモーターを電力異常から積極的に保護する堅牢な保護機能が装備されています。
コストとパフォーマンス: オープン ループ エレベータ ドライブを選択すると、初期のコンポーネント コストと人件費が大幅に削減され、予算に制約のある従来のギア付き牽引機械の改修には戦略的な選択肢となります。
リスクの軽減: 導入を成功させるには、インバータと堅牢な外部レベリング センサーを組み合わせ、既存のレガシー コントローラーとの互換性を確保する必要があります。
老朽化した牽引エレベーターを最新化する場合、既存のモーターによって電気的なアップグレードが必要になることがよくあります。コンタクタ間のライン始動用に設計された従来の AC モータは、大量の突入電流にさらされます。これにより、数十年の使用により巻線の絶縁が劣化します。統合する オープン ループ エレベーター インバータは、 過酷な機械式コンタクタ ロジックを正確なソリッドステート制御に置き換えます。このドライブは、入力交流電流を直流バス電圧に変換し、絶縁ゲート バイポーラ トランジスタを使用して新しい AC 波形をパルス幅変調します。これにより、モーターのステーターに適用される正確な周波数と電圧を指定できます。
センサーレスベクトル制御は複雑なモーターモデリングに依存しています。ドライブマイクロプロセッサは出力電流と電圧を継続的に監視します。モーターから戻ってくる逆起電力を測定することで、ドライブはローターの滑りを計算し、ローターの物理的な位置を推定します。モーターシャフトに物理的なエンコーダーを取り付ける必要はありません。この数学的モデリングにより、ドライブは負荷条件が変化しても指令された速度を維持するために出力を動的に調整できます。
制御方法 |
フィードバックの仕組み |
低速時のトルク制御 |
代表的な用途 |
|---|---|---|---|
ヘルツあたりのボルト (V/f) |
なし(固定比率) |
貧しい |
基本的なマテリアルのリフト |
センサーレスベクトル |
逆起電力の計算 |
良い |
旅客と貨物の近代化 |
閉ループベクトル |
物理エンコーダ |
素晴らしい |
高速ギアレスシステム |
エンコーダの要件がなくなると、昇降路の配線が根本的に簡素化されます。エンコーダには、高周波パルス信号をコントローラに送り返すために、シールドされたツイストペア配線が必要です。最新化では、エンコーダの配線に対応するためだけに新しい走行ケーブルを引くと、数日の労力と多額の材料費が追加されます。また、エンコーダ取り付けブラケットを受け入れるために古いモーター シャフトを加工するという機械的なストレスも解消されます。この物理コンポーネントの削減により、設置プロセス全体が合理化されます。
従来のモーターは電力異常の影響を非常に受けやすくなっています。最新のドライブには、入力電力の品質を監視する電気安全装置が組み込まれています。過電圧、過電流、欠相に対する即時保護を提供します。建物で電圧低下または位相低下が発生した場合、インバータは安全に故障し、機械ブレーキが作動します。これにより、モーター巻線が電気的障害を吸収して焼損するのを防ぎます。
特定の近代化プロジェクトでは、建物の電力に関する厳しい制約に直面しています。古い住宅用建物や小規模な商業用建物では、機械室で三相電力にアクセスできないことがよくあります。建物の電気サービスをアップグレードするには、通常、法外な費用がかかります。これらのシナリオでは、 単相エレベーター駆動は インフラの問題を解決します。これらの特殊なドライブは標準の単相入力を受け入れ、内部 DC バスを利用して真の三相出力を生成します。これにより、建物の主電源を再配線することなく、標準の三相エレベーター モーターを稼働させることができます。
ハードウェアを注文する前に、建物のライフサイクルに基づいて明確な成功基準を確立する必要があります。施設の耐用年数を 10 ～ 15 年の短期的な延長が必要か、それとも 30 年に及ぶ完全な建築上のオーバーホールが必要かを評価します。短期的な耐用年数の延長は、オープンループの近代化に大きく有利になります。既存のギア付きマシンを維持し、コントロール パネルとドライブをアップグレードするだけです。 30 年に及ぶ大規模なオーバーホールは、閉ループ制御を必要とするギアレス永久磁石モーターに移行することで、機械全体を交換する労力と費用を正当化する可能性があります。
乗客は、機械室に隠された駆動技術に関係なく、特定の快適性レベルを期待します。近代化に関して交渉の余地のない結果を定義する必要があります。主要な指標には、ジャーク レート、加速プロファイル、音響ノイズの低減が含まれます。システムはフロアからフロアまで安定した制御性能を発揮する必要があります。オープンループの設置が成功すると、従来の 2 速リレー システムまたはラインスタート リレー システムに典型的な、過酷で耳障りな始動と停止が完全に排除されます。
エレベーターの安全規定は、近代化プロジェクトを厳密に管理します。通常は ASME A17.1 または CSA B44 に基づく、現地の管轄区域の基準に従う必要があります。これらの規定は、車両の意図しない動きの保護に関する特定の要件を規定しています。インバータは、エレベータ コントローラの安全ストリングおよび非常ブレーキ システムと直接接続する必要があります。ドアが開いた状態で車両が床から離れた場合、システムはその動きを検出し、接触器を降ろし、すぐにブレーキをかける必要があります。
選択したインバータは、従来のコンポーネントの機械的磨耗に直接影響します。モーターが過酷になると、トラクションロープが劣化し、シーブの溝が摩耗し、ウォームギアボックスにストレスがかかります。制御された S 字カーブのトルク ランプを実装することにより、開ループ ドライブはこれらの高価な機械部品の動作寿命を延ばします。ロープの短縮や交換の頻度が減ります。また、機械のベッドプレートやディフレクターシーブにかかる構造疲労も制限できます。
トルク応答時間は、開ループ システムと閉ループ システムでは根本的に異なります。閉ループドライブは、直接エンコーダフィードバックを使用してミリ秒単位でトルクを調整し、ゼロ速度での絶対制御を提供します。開ループ システムはセンサーレス ベクトル制御に依存していますが、電気フィードバックに基づいてローターの位置を計算する必要があるため、トルク応答時間がわずかに遅くなります。ただし、最新のマイクロプロセッサはこれらの計算を十分に高速に処理するため、ほとんどの標準アプリケーションでこのパフォーマンス ギャップを埋めることができます。
センサーレスベクトル制御は、主に始動段階と停止段階で乗客の快適性に影響を与えます。エンコーダがない場合、ドライブはブレーキを解除するよう命令する前に、モーターのステーター内に磁束を構築する必要があります。始動パラメータを誤って調整すると、この磁束の蓄積により車両にわずかな振動が発生する可能性があります。開始プロファイルを適切に調整すると、移行はスムーズになります。通常、毎秒 1.5 メートル未満の速度閾値では、平均的な乗客にとって、開ループのパフォーマンスは閉ループと区別がつかなくなります。
エレベーターのロールバックは、ブレーキが解除されたときにかごが意図した方向に反してわずかに移動したときに発生します。これは、車両とカウンターウェイトの間の荷重の不均衡により発生します。ブレーキが完全に開く前にモーターが十分な保持トルクを生成しない場合、重力によって重い側が下に引っ張られます。これは、調整が不十分なモダナイゼーションでよくある失敗点です。
アン オープン ループ リフト インバータは、 高度なソフトウェア アルゴリズムを利用することで、直接位置フィードバックを行わずにプレトルク要件を処理します。正確なモーターシャフトの動きを読み取ることができないため、直流噴射ブレーキに依存します。ドライブはモーター巻線に直流電流を注入し、機械式ブレーキが上昇している間ローターを所定の位置に磁気的にロックします。ブレーキが完全に解除されると、ドライブは標準 AC 周波数出力に移行して車を動かします。
既存の機械に基づいて現実的なパフォーマンスの期待値を設定する必要があります。オープンループドライブのソフトウェアレベルの軽減機能は、ギア付き牽引機械に対して非常に効果的です。ウォーム ギアは、機械的摩擦により本質的にロールバックに抵抗します。ギア減速は自然な保持力として機能します。これは、機械的摩擦がほとんどなく、ゼロ速度でモーターを完全に静止させるために閉ループ システムのハードウェア ベースの精度を必要とするギアレス マシンとは対照的です。
開ループ システムは、フロア レベリングを外部の昇降路センサーに完全に依存しています。シャフトに取り付けられた磁気スイッチ、光学センサー、または物理的な羽根が、いつ減速を開始し、いつブレーキをかけるかをコントローラーに伝えます。ドライブ自体は昇降路内のかごの正確な位置を知りません。センサー入力に基づいてコントローラーから送信された速度コマンドのみを実行します。
パフォーマンス指標 |
オープンループアーキテクチャ |
クローズドループアーキテクチャ |
|---|---|---|
停止許容差 |
±10mm～±15mm |
±1mm～±3mm |
位置フィードバック |
昇降路ベーン・電磁開閉器 |
モーターシャフトエンコーダー |
ゼロ速度保持 |
直流噴射ブレーキ |
絶対トルク制御 |
理想的なマシンタイプ |
ギア付きトラクション |
ギアレス永久磁石 |
推奨最大速度 |
1.5m/秒 |
無制限 |
さまざまな建物タイプに応じて、許容可能な停止制限を決定する必要があります。 ±10mmの停止公差は、標準的な住宅、集合住宅、または倉庫に完全に許容されます。わずかな変化は歩行者には気づかれません。ただし、車輪付き担架を移動する病院や精密機器を輸送する研究室では、しきい値でのつまずきの危険を防ぐために、閉ループ システムのみが保証できる±3 mm の精度が必要です。
エレベータ速度が 1.5 m/s 未満の 7 階建て以下の建物では、オープン ループ ドライブを自信を持って指定できます。これらのアプリケーションには、高層超高層ビルに必要な超高速制御ループは必要ありません。移動距離は短く、加速プロファイルは比較的単純です。システムに対する機械的要求は、センサーレスベクトル制御の機能の範囲内に完全に収まります。
これらの低層構造物は、通常、古いギア付き牽引機械を利用しています。ギアボックスの機械的な減速により、固有の安定性が得られます。アン オープンループ エレベーター ドライブは、 これらのギア付き機械と完全に組み合わせられます。このドライブは電気制御を最新化し、過酷なコンタクタ ロジックを排除し、既存のウォーム ギアの機械的利点を活用して、スムーズで信頼性の高い乗り心地を提供します。
貨物用途では、絶対的な乗り心地の滑らかさは、高い始動トルクと耐久性ほど重要ではありません。貨物用エレベーターは、重い静的な荷物を輸送します。主な目標は、極端な重量変動下でも信頼性の高い垂直輸送を行うことです。オープンループドライブは、重量物を移動させるための生のトルクを提供することに優れています。満載の貨車を故障することなく持ち上げるのに必要な大電流の需要に対応します。
繊細なエンコーダを取り除くことは、過酷な産業環境において大きな利点となります。工場や倉庫内の塵埃、破片、極度の振動により、光学式エンコーダの故障が頻繁に発生します。フォークリフトがプラットフォームに乗り込むとサスペンションが大きく跳ね上がり、衝撃波が昇降路ロープを伝ってモーターシャフトに直接伝わります。この衝撃によりエンコーダのガラスディスクが破壊されます。エンコーダを廃止することで安定した制御性能を確保し、メンテナンス工数を大幅に削減します。
多くの建物所有者は、機械の完全な交換やクローズドループの近代化が経済的に実行不可能であるというシナリオに直面しています。マンション管理委員会や小規模商業不動産所有者は、多くの場合、厳しい資本制限を設けて運営しています。閉ループ システムにアップグレードするには、新しいモーターを購入するか、機械工場にお金を払って古いモーター シャフトに穴を開けてエンコーダーを取り付ける必要があります。これにより、プロジェクトに数千ドルと数週間の遅れが追加されます。
オープンループ システムは、最小限の電気的オーバーホールで既存の機械のライフサイクルを延長します。老朽化したリレー ロジック コントローラーとライン スターターを、最新のマイクロプロセッサ コントローラーとオープン ループ ドライブに置き換えます。これにより、エレベーターの安全性と信頼性が向上し、床のレベリングが向上し、プロジェクトを限られた予算内に抑えることができます。機械室にある既存の重鉄の価値を最大化します。
空車の車両と満載の車両では、エンコーダのフィードバックがないと減速の仕方が異なります。重力は重い車が下降するのを助け、ブレーキが下がった後に車をわずかにさらに滑らせます。空車の車両が下向きに移動すると、重い釣り合いおもりが車両に向かって引っ張られるため、より急に停止します。ドライブが正しく調整されていない場合、この負荷の変動によりフロア レベリングが不安定になる可能性があります。
これを軽減するには、ドライブ パラメータ内に複数速度の減速プロファイルを実装する必要があります。また、昇降路レベリング スイッチの正確な校正を確実に行う必要があります。
全荷重試験を実施し、下方向への最大滑り距離を測定します。
ドライブの減速距離パラメータを調整して、より早く減速を開始します。
モーターがゼロ速度に達したときに機械ブレーキが正確に適用されるように、ブレーキ低下のタイミングを最適化します。
DC インジェクション ブレーキ電圧を微調整して、ブレーキ移行中に車両を安定に保ちます。
オープンループドライブは、非常に低い周波数で高トルクを維持するのが難しい場合があります。最終的なレベリングアプローチ中に負荷を保持するのに十分なトルクを生成するには、ドライブはより高い電流をモーターのステーターに押し込む必要があります。この低速時の電流増加により、かなりの熱が発生します。従来のモーターは、冷却のためにローターに取り付けられた内部ファンに依存しています。低速では、この内部ファンがほとんど空気を移動しないため、時間の経過とともにモーターの絶縁が低下する可能性があります。
インバータの適切なサイジングと外部冷却により、このリスクを軽減できます。ドライブの内部コンポーネントにストレスを与えずに、より高い電流要求に対応できるように、ドライブのサイズを 1 フレーム サイズ分大きくすることを検討してください。また、従来のモーター ハウジングに外部の定速ブロワー ファンを取り付けて、強制空冷によるモーター冷却を利用する必要があります。最後に、巻線に過度の電流飽和を引き起こすことなく適切なトルクブーストを提供するために、ドライブ設定の V/f カーブを最適化します。
古いリレー ロジックまたは初期のソリッド ステート コントローラーには、最新のドライブ ハンドシェイクに必要なデジタル通信プロトコルがありません。コントローラーは、実行コマンド、速度の選択、方向、および障害ステータスをドライブに伝達する必要があります。互換性のない信号により、システムの安全な動作が妨げられたり、断続的なシャットダウンが発生したりする可能性があります。
仕様の前に徹底的な電気監査を実施する必要があります。既存のコントローラーの入出力機能を計画します。通信ギャップを埋めるには、インバータのプログラム可能なリレー出力を利用します。これらのリレーをプログラムして、古いコントローラで期待されるコンタクタ ロジックを模倣することができます。これにより、ドライブとコントローラーの同期が確実に維持され、コントローラーが安全ストリングを途中で外すことを防ぎます。
ドライブを指定する前に、既存のモーターの銘板データを監査し、メガー テストを実行して固定子巻線の状態を評価します。
既存の昇降路レベリング スイッチの精度と物理的状態をテストして、交換が必要かどうかを判断します。
従来のコントローラーの入出力機能をマッピングして、最新のドライブ リレー信号との互換性を確保します。
包括的な荷重計量評価を実行して、正確な減速プロファイルを構成し、ロールバックを防ぎます。
A: 主な機能は、入力電力を正確に制御された可変周波数と電圧に変換することです。これにより、エレベーター モーターの速度とトルクが調整され、スムーズな加速が実現し、老朽化したコンポーネントの機械的摩耗が軽減され、従来のライン始動システムと比較して全体的な乗り心地が向上します。
A: 主な違いは位置フィードバックです。閉ループドライブは、モーターシャフトに取り付けられた物理エンコーダーを使用して、正確な速度と位置を追跡します。開ループドライブはエンコーダなしで動作し、内部の数学モデルと電気フィードバックに依存してモーターの性能を推定および制御します。
A: はい。絶対速度ゼロを保持するためのエンコーダはありませんが、最新のオープンループドライブはアンチロールバックソフトウェアと DC インジェクションブレーキを使用しています。これらの機能は、機械式ブレーキが上昇している間、数分の1秒間モーターを磁気的にロックし、車が意図した方向に逆らって転がるのを防ぎます。
A: はい。単相オープンループドライブは、三相電力が不足している建物に利用できます。これらは単相入力を受け入れ、それを内部で変換して標準エレベーターモーターの動作に必要な三相電力を出力するため、小規模住宅や小規模商業施設の改造に最適です。
A: 通常、エレベータ速度が 1.5 メートル/秒までの場合は、オープンループ インバータが推奨されます。この速度を超えると、動的制御要件と厳格な停止許容差により、直接エンコーダ フィードバックを備えた閉ループ システムの精度が必要になります。
A: 磁気スイッチや光学ベーンなどの外部昇降路センサーに完全に依存しています。車がセンサーを通過すると、コントローラーはドライブに減速するように命令し、最終的にはブレーキを緩めます。ドライブは、内部位置追跡ではなく物理センサー トリガーに基づいてこれらの速度コマンドを実行します。
A: はい。適切に設置され、準拠したエレベータ コントローラと統合された場合、オープン ループ ドライブは ASME A17.1 や CSA B44 などの最新の安全基準を満たします。これらは、緊急ブレーキ システムや車両の意図しない動きを防止する装置と安全に接続します。
