Hissien energiapalautteen mittausratkaisu

Hissit ovat tyypillisiä potentiaalisia energiakutaimia. Seuraavissa kolmessa erityisessä työolosuhteessa hissin vetokone (moottori) muuttuu energiaa kuluttavasta tilasta generaattoritilaan tuottaen regeneratiivista sähköenergiaa.

• Raskas kuorma alaspäin: Auton paino ylittää vastapainon, painovoima vetää autoa alaspäin ja moottoria käytetään pyörimään ja tuottamaan voimaa.
• Kevyt/tyhjäkuormainen liike ylöspäin: Vastapaino on autoa raskaampi, vetää autoa ylöspäin, ja moottoria ajetaan samalla tavalla peruuttamalla tehon tuottamiseksi.
• Hidastusjarrutus: Hissi hidastaa vauhtiaan, kunnes se pysähtyy ennen kuin se saavuttaa tavoitekerroksen ja vapauttaa valtavaa mekaanista liike-energiaa.

Kuva 1: Kaaviokaavio hissin syntyolosuhteista

Hissin käyttötiheyteen perustuen energian takaisinkytkentälaitteen lisääminen johtaa keskimäärin 30 % virransäästöön hissiä kohden, huippujen ollessa yli 40 %, mikä on merkittävää energiatehokkuuden kannalta nykyaikaisissa rakennuksissa, joissa on suuri hissitilavuus.

I. Energian talteenoton periaate

Perinteisissä hisseissä ilman muutoksia syntyvä sähköenergia saa taajuusmuuttajan tasavirtaväylän jännitteen nousemaan. Järjestelmä pystyy hajaamaan tämän energian lämpönä vain jarruvastuksen kautta, joka ei ainoastaan kuluta energiaa, vaan myös nostaa konehuoneen lämpötilaa vaikuttaen laitteen toimintaan, kuten kuvassa 2 näkyy.

Energian takaisinkytkentälaitteen lisäämisen jälkeen energian talteenotto koostuu pääasiassa seuraavista vaiheista:

• Energian talteenotto: Hissin tuottama vaihtovirta tasasuuntaa ensin DC-tehoksi taajuusmuuttajan toimesta ja tallennetaan tasavirtapiirin kondensaattoriin.
• Älykäs inversio: Kun DC-väylän jännite ylittää asetetun kynnyksen, energian takaisinkytkentälaite (ydinkomponentit sisältävät IGBT-täyssiltainvertterin ja DSP-mikroprosessorin) aktivoituu ennen jarruvastusta ja muuntaa tasavirran kolmivaiheiseksi vaihtovirraksi samalla taajuudella, vaiheella ja jännitteellä kuin pienjänniteverkossa.
• Puhdistus ja palaute: Käänteinen lähtövirta puhdistetaan komponenttien, kuten suodatusreaktorien, kautta harmonisen saastumisen poistamiseksi ennen kuin se lähetetään turvallisesti takaisin rakennuksen vaihtovirtaverkkoon.

Kuva 2: Kaaviokaavio hissin energian talteenotosta

II. Asiaankuuluvat vakiovaatimukset

Hissien energian palauteteknologialle omistettu kansallinen standardi pyrkii säätelemään teknisiä vaatimuksia, testausmenetelmiä ja turvallisuutta. Se koskee säädettävän taajuusohjattuja hissejä, joissa on ohjaamaton tasasuuntaus ja jotka on kytketty TN-S-järjestelmiin, joiden nimellisjännite on AC 400 V tai vähemmän. Standardi määrittelee tiukat suoritusindikaattorit:

• Tehokkuusluokitus: Jaettu kolmeen tasoon kuormituksen perusteella; hyötysuhde ≥85 % 25 % kuormalla, ≥90 % 50 % kuormalla ja ≥95 % 100 % kuormalla.
• Virran laatu (harmoniset rajat): Takaisinkytkentävirran kokonaisharmoninen särö (THDi) ei saa ylittää 5 %, ja parittomille ja parillisille harmonisille sisällöille on nimenomaiset rajat.
• Tehokerroin: Vähintään 0,90, kun lähtöteho on 50 % nimellistehosta.
• Turvallisuus ja suojaus: Laitteessa on oltava kattava suojaus, mukaan lukien eristys-, ylijännite-, alijännite-, oikosulku-, avoimen piirin ja verkon taajuuden poikkeamien suojaus.

Standardi määrittelee testialustan rakenteen, testausolosuhteet ja mittausmenetelmät, kuten erittäin tarkkojen kaksisuuntaisten energiamittareiden käyttämisen synkroniseen mittaukseen DC-puolella (tulo) ja AC-puolella (lähtö) muunnostehokkuuden laskemiseksi.

III. Hissin energiapalautteen mittauksen valintakaavio

Varsinaisissa muutosprojekteissa mittareita on käytettävä sekä AC- että DC-puolella tehokkuuden ja virranlaadun tarkistamiseksi.

AC-verkkoon kytketty puoli (tilastollinen energiankulutus ja takaisinkytkennän määrä)

• Sovellus: Hissin sähkönjakelukaappi 3-vaiheinen 380V tulo- tai takaisinkytkentäpiste.
• Tarkoitus: Laske verkon kokonaiskulutus ja verkkoon syötetty regeneratiivinen energia, jotta voit arvioida kokonaisvaltaisia energiansäästöhyötyjä.

Langallinen verkkojärjestelmä (tekniikan standardi):

Suositeltu malli: DTSD1352 Kolmivaiheinen energiamittari .

Ominaisuudet: Tukee kolmivaiheista nelijohtimista, 0,5S-luokan neljän neljänneksen kaksisuuntaista mittausta, yhdistettynä ulkoisiin split-core virtamuuntajiin (CT), joka on ihanteellinen erä jälkiasennukseen uusissa asuin- tai kaupallisissa hisseissä.

Kuva 3: DTSD1352 Kolmivaiheinen vaihtovirtakiskon energiamittari

Langaton IoT-järjestelmä (vaikeaa kaapelointia varten):

Suositeltu malli: ADW300 sarjan langaton IoT-energiamittari .

Ominaisuudet: Valinnaiset 4G/WiFi-moduulit, natiivi tuki TCP-kaksisuuntaiselle läpinäkyvälle lähetykselle. Tietojen lataus suoraan alustalle, sopii vanhoille asuinalueille tai hajallaan oleville hisseille.

Kuva 4: Kolmivaiheinen ADW300 AC IoT -energiamittari

DC-palauteväylän puoli (tarkka regeneratiivinen DC-mittaus)

• Sovellus: DC-väylän puoli energian takaisinkytkentälaitteen sisällä (esim. DC540V/750V-väylä).
• Tarkoitus: Mittaa muuntimen tehokkuutta itsenäisesti tai, kun se on yhdistetty hissien energian varastointijärjestelmiin (superkondensaattorit/litiumparistot), mittaa tarkasti DC regeneratiivinen lataus-/purkausprosessi.

Suositeltu malli: DJSF1352-RN Kaksisuuntainen tasavirtakiskon energiamittari .

Ominaisuudet: Jännitepeitto DC 0-1000V, tukee 75mV shuntteja tai 0-20mA/0-5V/0-10V Hall-antureita, pystyy kahteen DC-tuloon, tarkkuus 0,5 tai 1 luokka.

Kuva 5: DJSF1352-RN DC-energiamittari ja Hall-anturi

Tiedonhankintajärjestelmä

Suositellut mallit: ANet-1E2SM-4G or AWT100-4G .

Ominaisuudet: Alavirran kenttälaitteiden hankinta RS485:n kautta käyttäen standardiprotokollia (esim. Modbus-RTU), ylävirran langaton viestintä 4G/WiFi:n tai Ethernetin kautta, kiskoasennus.

Kuva 6: ANet-1E2SM-4G ja AWT100-4G tiedonkeruukaavio

IV. Hissien energiapalautteen hallintajärjestelmäratkaisu

IoT-energia-alusta on itsenäisesti kehitetty SaaS-pilvialusta, joka tukee usean protokollan pääsyä ja usean päätelaitteen pääsyä, tarjoaa energian seurantaa, tehokkuusanalyysiä, virranlaadun analysointia, hälytysten hallintaa ja raporttien generointia sekä visuaalisen etähallinnan ja hissien energiapalautteen älykkään analysoinnin. Käyttäjät voivat suorittaa tietojen virheenkorjauksen skannaamalla QR-koodin sovelluksen kautta asennuksen jälkeen käyttämällä mobiili- tai PC-WEB-päätelaitteita tarvittavien datapalvelujen hankkimiseen. Lisätietoja on saatavilla osoitteessa Energia IoT Cloud Platform .

Kuva 7: IoT Energy Cloud Platform

Hissien energiapalautelaitteiden valintataulukko

Tuotekuva	Nimi	Malli	Toiminto	Sovellus
	Kolmivaiheinen AC energiamittari	DTSD352	Kolmivaiheinen current, voltage, time-of-use energy, positive/negative energy statistics, multi-rate settings, precision 0.5S, RS485 interface.	Hissin jakelutulo tai takaisinkytkentäpiste
	Monitoimimittari	ADW300	Kolmivaiheinen electrical parameters, time-of-use energy, split-core CT, hot-swappable, RS485, 4G wireless. Precision 0.5S class.	Hissin jakelutulo tai takaisinkytkentäpiste
	DC-energiamittari	DJSF1352-RN	Tasajännite, virta, teho, positiivinen/negatiivinen energia, Hall-anturin tuki.	Hissimuuntimen DC-lähtö
	Hall anturi	AHKC-EKA	DC 0-(5-500)A virranmittaus, DC 4-20mA lähtö.	Yhteensopiva DC-energiamittari
	Smart Gateway	ANet-2E4SM	Sulautettu Linux, verkkopistorasian tuki, tietojen pakkaus, AES/MD5-suojaus, protokollatuki: Modbus, ModbusTCP, DL/T645, 101, 103, 104.	Mukautuva Acrel-EIOT- tai kolmannen osapuolen alustoihin
	Langaton reititin	AWT100-4G	Tiedonkeruu ja 4G uplink, läpinäkyvä siirto.	Mukautuva Acrel-EIOT- tai kolmannen osapuolen alustoihin
	Energia IoT Cloud Platform	Acrel-EIOT	Siinä on toimintoja, kuten tiedonkeruu, data-analyysi, vikavaroitus, dataraportointi ja laiteomaisuuden hallinta. Se tukee APP-pohjaista QR-koodin skannausta käyttöönottoa varten, jolla voidaan periaatteessa saavuttaa käyttöönottovapaa toiminta.	Käyttöönottovaihtoehtoja ovat yksityinen pilvikäyttöönotto, julkinen pilvikäyttöönotto ja datan isännöintipalvelut.