Harmônicos em sistemas de elevadores e escadas rolantes

Harmónicos do acionamento do elevador são correntes de entrada distorcidas produzidas pelo conversor de potência do acionamento, e não simplesmente pelo motor do elevador. A sua importância depende do projeto do conversor, carga de viagem, impedância da alimentação e operação combinada de outras cargas. Comece por medir o alimentador do elevador e a rede do edifício durante viagens representativas, regeneração e modo de espera. Depois, diferencie a distorção harmónica de quedas de tensão, interferências de controlo e falhas mecânicas antes de selecionar a mitigação. Os acionamentos de escadas rolantes necessitam de uma investigação elétrica semelhante, mas os seus períodos de funcionamento mais longos e a carga dependente dos passageiros requerem um registo de operação diferente.

Identifique o conversor antes de escolher uma solução

Um acionamento de elevador possui uma fase de entrada, um enlace DC e um inversor do lado do motor. Diferentes configurações de entrada desenham formas de onda de corrente distintas. Um retificador de diodos, um conversor regenerativo e uma interface controlada ativamente não podem ser tratados como fontes harmónicas intercambiáveis. Obtenha a documentação real do acionamento e as opções instaladas; um nome de família de modelo sozinho não estabelece o seu circuito de entrada.

Liste o acionamento, o reator de entrada existente, o transformador de alimentação, a ligação ao gerador e qualquer filtro harmónico instalado. Inclua o controlador e as fontes auxiliares separadamente. Um banco de elevadores pode partilhar um quadro de distribuição enquanto a iluminação, ventilação ou outro equipamento utiliza o mesmo transformador a montante. Isto importa porque um dispositivo de correção instalado num alimentador não resolve automaticamente todas as fontes de distorção na ligação ao edifício.

Projetos de modernização merecem atenção especial. Substituir um motor ou controlador mais antigo pode alterar a carga elétrica mesmo quando a capacidade do elevador permanece a mesma. Preserve o esquema unifilar anterior como prova histórica, mas utilize a configuração atual verificada para cálculos e aquisição. Não assuma que um filtro antigo permanece compatível com um novo acionamento regenerativo.

Registe viagens, regeneração e modo de espera como estados separados

Os elevadores operam de forma intermitente. A aceleração, o percurso constante, a desaceleração, a operação das portas e a espera podem produzir diferentes condições de corrente de entrada. Registe a direção da viagem, carga de passageiros ou de teste, a distância aproximada de percurso e quais os outros carros em operação. Use informações do controlador apenas através de um método de acesso aprovado; a investigação harmónica não deve contornar bloqueios ou interferir nas funções de serviço.

A regeneração depende do arranjo do acionamento e da carga mecânica. Um sistema regenerativo pode devolver energia à rede em algumas condições de percurso, enquanto um sistema diferente pode dissipar a energia de travagem noutro local. A inversão da direção da potência ativa não constitui por si só uma falha harmónica. Mantenha o sinal de potência no registo e obtenha a explicação do fabricante do acionamento sobre os modos do conversor.

As escadas rolantes frequentemente funcionam por períodos mais longos, com cargas variáveis e possível redução de velocidade durante tráfego leve. Registe o funcionamento normal, operação carregada e qualquer modo de espera aprovado. Uma amostra curta sem carga não consegue estabelecer o desempenho térmico ou de distorção de um alimentador de escadas rolantes ocupado. Por outro lado, uma condição extrema breve não deve ser apresentada como o perfil de operação normal.

Esta é uma lista de verificação para uma investigação qualitativa, não um conjunto de limites de conformidade. Selecione os intervalos de registo, o método de instrumentação e os critérios de aceitação adequados ao projeto. As orientações relativas aos métodos de medição incluem IEC 61000-4-7, enquanto o plano de qualidade de energia do projeto deve especificar quais as grandezas e condições de funcionamento que serão avaliadas.

Meça tanto o alimentador do elevador como a interface de alimentação

A medição do alimentador ajuda a localizar a origem do problema. A medição a montante mostra a forma como a fonte interage com a instalação. Antes de aplicar qualquer requisito relativo à interface de alimentação, determine o ponto de acoplamento comum previsto com o engenheiro responsável ou com a entidade fornecedora de eletricidade. Um terminal interno do variador não corresponde automaticamente a esse ponto.

Utilize ligações de tensão e sensores de corrente adequados, instalados por pessoal qualificado e em conformidade com os procedimentos de segurança elétrica do local. Confirme a relação de transformação do sensor, a orientação, a associação das fases e a configuração do instrumento antes de considerar os resultados fiáveis. Uma instalação incorreta dos transformadores de corrente pode fazer com que um erro de medição seja confundido com um problema aparente de desempenho do filtro. O Guia de colocação do AHF CT aborda esta tarefa de medição complementar.

Registe a distorção da tensão, o espectro da corrente, a corrente fundamental, os valores relevantes de corrente harmónica e a potência ativa e reativa, juntamente com o registo de funcionamento. Inclua a localização do instrumento e a configuração da fonte em todos os ficheiros exportados. Se os instrumentos forem deslocados durante o levantamento, identifique explicitamente essa alteração, em vez de combinar localizações diferentes numa tendência sem explicação.

No caso de instrumentos utilizados em simultâneo, sincronize os carimbos temporais e confirme que os respetivos métodos de registo são comparáveis. A ausência de um intervalo de aceleração pode fazer com que duas leituras pareçam contraditórias. O mais abrangente Guia de posicionamento do medidor ajuda a definir os pontos de observação a montante e nos alimentadores. Se o local dispuser de apenas um analisador adequado, planeie testes de funcionamento repetíveis e explique a incerteza introduzida pelos registos não simultâneos.

Interprete os amperes harmónicos antes de reagir às percentagens

A distorção harmónica total da corrente, THDi, relaciona o conteúdo harmónico com a corrente fundamental. Assim, um variador com carga reduzida pode apresentar uma percentagem elevada sem transportar os valores mais elevados de corrente harmónica observados durante o dia. Registe sempre ambas as grandezas. Isto é particularmente importante ao comparar o modo de espera com percursos completos ou quando vários elevadores partilham o mesmo alimentador.

A distorção total da procura, TDD, utiliza uma referência de corrente de procura em vez do fundamental instantâneo usado no THDi. Estas quantidades servem para comparações diferentes. Não rotule uma leitura de THDi como TDD nem escolha uma referência de procura apenas para melhorar um resultado reportado. Estabeleça a definição de procura adequada e os registos de suporte no plano de aceitação.

Apenas para ilustração, suponha que um total de harmónicos RMS registado seja de 4 A e a corrente fundamental seja de 20 A. A sua proporção dá um THDi de 20%. Em outro estado de funcionamento, 1 A de corrente harmónica e 2 A de corrente fundamental dão um THDi de 50%. A segunda percentagem é maior, mas os amperes harmónicos são menores. Estes valores de ensino inventados não são dados de desempenho CNBYG, uma especificação de elevador ou um limiar de aprovação/aprovação.

IEEE 519-2022 aborda o controlo de harmónicos na interface de alimentação e distingue o seu âmbito de estado estacionário de eventos transitórios. Aplique os critérios relevantes do projeto usando a localização e definições corretas. Não utilize uma percentagem universal de distorção de corrente para aprovar todos os acionamentos, alimentadores e edifícios sem considerar as condições aplicáveis.

Separe harmónicos de quedas de tensão e interferências

Uma paragem do acionamento não prova que os harmónicos a causaram. Obtenha o código de falha, o carimbo de data/hora e as conclusões do engenheiro de serviço. Uma queda de tensão na alimentação, perda de fase, problema no link DC, interrupção na alimentação de controlo ou problema mecânico podem ter um resultado visível semelhante. Correlacione o evento com os registos de tensão e corrente antes de selecionar um filtro.

Comutação de alta frequência do lado do motor e interferências relacionadas com cabos também diferem dos harmónicos de corrente de entrada de ordem baixa. Um filtro harmónico de entrada não é um substituto geral para práticas corretas de cabos de motor, blindagem, aterramento ou as instruções de EMC do fabricante do acionamento. Mantenha claro o intervalo de frequência da investigação e o método de medição. Não prometa resolver falhas de comunicação ou codificador apenas porque a percentagem de corrente de entrada melhora.

Quando perturbações afetam várias cargas não relacionadas simultaneamente, investigue a alimentação partilhada. Se apenas um carro apresentar falhas numa condição de viagem específica, examine os seus registos de acionamento e controlo juntamente com os dados elétricos. Qualquer padrão pode requerer vários especialistas. Evite alterar os controlos relacionados com a segurança do elevador como parte de um teste exploratório de qualidade de energia.

Corresponda a mitigação ao problema medido

Um reator de linha pode fazer parte da configuração de entrada recomendada pelo fabricante do acionamento, mas o seu efeito depende do conversor e da alimentação. Verifique a compatibilidade e as consequências operacionais em vez de prescrever um reator apenas com base na potência do acionamento. Os equipamentos existentes devem ser incluídos na configuração final para que novos componentes não os duplicem ou entrem em conflito com eles.

Uma solução passiva de harmónicos necessita de revisão de engenharia quanto à gama de carga, impedância da alimentação, interação com capacitores e ressonância. Um dispositivo adequado numa condição de funcionamento pode comportar-se de forma diferente durante modo de espera ou operação com gerador. Documente o ponto de conexão pretendido e teste as configurações permitidas. Capacitores de fator de potência comuns não removem automaticamente os harmónicos do acionamento e podem introduzir uma interação adicional que requer avaliação.

Um filtro harmónico ativo pode ser considerado onde o perfil de corrente harmónica medido e as condições da rede o suportem. Dimensione a partir da tarefa de correção em operação representativa, considerando as funções, a desclassificação e a resposta verificadas para o modelo selecionado. A corrente nominal do motor por si só não é a corrente de correção necessária. A Página do produto AHF CNBYG fornece a ligação do produto para uma consulta; confirme a capacidade detalhada e a adequação do projeto com documentação de engenharia.

A ilustração de referência mostra o exterior do produto desconectado para discussão sobre caixa e instalação. Não demonstra uma conexão de elevador aprovada, redução harmônica medida ou adequação para um acionamento específico. É necessária uma planta específica do local e documentação do equipamento antes da instalação.

Planeje um teste de aceitação que possa ser repetido

Concorde os critérios do teste antes da instalação: viagens representativas, operação simultânea permitida, condições regenerativas, carga do escada rolante e qualquer configuração autorizada do gerador. Preserve as mesmas posições de medição e configurações dos instrumentos entre o teste de referência e o final. Inclua informações operacionais suficientes para mostrar se a comparação é justa.

Compare os amperes harmônicos e as quantidades de distorção relevantes com o comportamento da tensão e o desempenho operacional. Uma porcentagem menor durante um estado de carga diferente não é uma melhoria confiável antes e depois. Registre o status do dispositivo de correção, alarmes e condições ambientais relevantes. Se o filtro estiver indisponível durante um teste, rotule esse intervalo claramente.

Verifique as funções de serviço normal com a organização de serviço do elevador após alterações elétricas. A aceitação harmônica não substitui a inspeção estatutária, segurança funcional ou comissionamento do acionamento. Qualquer comportamento inesperado deve desencadear uma revisão controlada, ao invés de ajustes repetidos das configurações de compensação sem uma razão documentada.

O Guia de verificação de desempenho do AHF apoia a comparação elétrica. Para edifícios contendo vários tipos de carga interagentes, o guia de qualidade de energia do centro comercial fornece o contexto mais amplo do sistema de distribuição sem substituir o registro operacional específico do elevador.

Prepare um pacote de consulta útil

Envie os detalhes do conversor de entrada real, quantidade de acionamento, tensão de alimentação, informações do transformador, desenho unifilar verificado e equipamento de correção existente. Adicione arquivos de medição com suas localizações, base de demanda, estados operacionais representativos e marcas de tempo de falhas. Separe fatos medidos de causas suspeitas para que o equipamento proposto resolva o problema documentado.

Inclua espaço de montagem disponível, condições do invólucro, restrições de acesso, janelas de desligamento e responsabilidades de coordenação. Peça ao fornecedor que informe o ponto de conexão proposto, arranjo do sensor, funções de correção, limites de operação e método de aceitação. Obtenha informações específicas do modelo ao invés de confiar em uma imagem genérica ou uma alegação de que qualquer filtro serve para qualquer acionamento.

Se a pesquisa não capturou um estado crítico, identifique as evidências ausentes e planeje a medição adicional. Uma pesquisa incompleta e honesta é mais útil do que uma especificação baseada em corrente harmônica adivinhada. O produto final deve permitir que outro engenheiro reproduza a medição e entenda por que a solução escolhida foi considerada.

Aprendizado adicional: fundamentos da corrente harmônica

A seguinte palestra do NPTEL IIT Delhi, Qualidade de Energia: Normas e Monitoramento, apoia a discussão sobre medição e aceitação. Ela fornece uma educação geral sobre qualidade de energia, ao invés de um tutorial de instalação de elevador ou uma recomendação de produto.

Assista ao vídeo "Qualidade da Energia: Normas e Monitoramento"

Perguntas frequentes

Todos os acionamentos de elevador produzem as mesmas harmônicas?

Não. O conversor de entrada, opções instaladas, impedância de alimentação e estado de funcionamento afetam a forma de onda da corrente. Identifique o equipamento real e meça as viagens representativas antes de comparar ou selecionar equipamentos de correção.

Um THDi elevado durante o modo de espera é suficiente para justificar um filtro?

Não. Mantenha a corrente fundamental e os amperes harmônicos juntamente com o THDi. Uma corrente fundamental pequena pode aumentar a percentagem mesmo quando a corrente harmônica absoluta for menor do que durante a operação com carga.

Um filtro harmónico ativo pode impedir todas as paragens do elevador?

Não. As paragens podem envolver quedas de alimentação, fontes de controlo, falhas no acionamento ou condições mecânicas. Um filtro aborda apenas as funções de correção verificadas para o seu modelo e instalação; utilize registos de eventos para estabelecer a causa primeiro.

Deve a aceitação do elevador e da escada rolante usar o mesmo cronograma de testes?

Não automaticamente. As viagens do elevador são intermitentes e podem incluir regeneração, enquanto as escadas rolantes podem funcionar continuamente com cargas variáveis. Use uma estrutura de medição comum, mas registe os estados de funcionamento apropriados a cada sistema.