Rozwiązanie pomiaru energii zwrotnej w windzie

Windy są typowymi potencjalnymi odbilubnikami energii. W następujących trzech określonych warunkach pracy maszyna trakcyjna windy (silnik) przechodzi ze stanu zużywającego energię do stanu generatora, wytwarzając regeneracyjną energię elektryczną.

• Jazda w dół przy dużym obciążeniu: Masa samochodu przekracza przeciwwagę, grawitacja ciągnie samochód w dół, a silnik jest napędzany, aby się obracać i wytwarzać moc.
• Jazda w górę z lekkim/pustym ładunkiem: Przeciwwaga jest cięższa od samochodu, ciągnąc samochód do góry, a silnik jest podobnie napędzany do tyłu w celu wytworzenia mocy.
• Hamowanie zwalniające: Winda zwalnia aż do zatrzymania, zanim dotrze do docelowego piętra, uwalniając ogromną mechaniczną energię kinetyczną.

Rysunek 1: Schemat ideowy warunków wytwarzania windy

Biorąc pod uwagę częstotliwość użytkowania windy, dodanie urządzenia sprzężenia zwrotnego energii skutkuje średnim współczynnikiem oszczędności energii wynoszącym 30% na windę, przy czym wartości szczytowe sięgają ponad 40%, co ma istotne znaczenie dla efektywności energetycznej w nowoczesnych budynkach z dużą liczbą wind.

I. Zasada odzyskiwania energii

W konwencjonalnych windach bez modyfikacji wytworzona energia elektryczna powoduje wzrost napięcia szyny DC przetwornicy częstotliwości. System może jedynie rozproszyć tę energię w postaci ciepła poprzez rezystor hamowania, który nie tylko zużywa energię, ale także podnosi temperaturę w maszynowni, wpływając na działanie sprzętu, jak pokazano na rysunku 2.

Po dodaniu urządzenia sprzężenia zwrotnego energii odzyskiwanie energii składa się głównie z następujących etapów:

• Przechwytywanie energii: Energia prądu przemiennego wytwarzana przez windę jest najpierw prostowana na prąd stały przez przetwornicę częstotliwości i magazynowana w kondensatorze obwodu prądu stałego.
• Inteligentna inwersja: Kiedy napięcie szyny DC przekracza ustawiony próg, urządzenie sprzężenia zwrotnego energii (podstawowe komponenty obejmują falownik z pełnym mostkiem IGBT i mikroprocesor DSP) aktywuje się przed rezystorem hamowania, przekształcając prąd stały w trójfazową moc prądu przemiennego o tej samej częstotliwości, fazie i napięciu co sieć niskiego napięcia.
• Oczyszczanie i informacje zwrotne: Odwrócony prąd wyjściowy jest oczyszczany przez komponenty, takie jak reaktory filtrujące, w celu wyeliminowania zanieczyszczeń harmonicznych, zanim zostanie bezpiecznie odesłany z powrotem do sieci energetycznej budynku.

Rysunek 2: Schemat ideowy odzyskiwania energii windy

II. Odpowiednie wymagania standardowe

Krajowa norma poświęcona technologii sprzężenia zwrotnego energii windy ma na celu uregulowanie wymagań technicznych, metod testowania i poziomu bezpieczeństwa. Dotyczy wind o zmiennej częstotliwości z regulacją prędkości i niesterowanym prostownikiem podłączonych do sieci TN-S o napięciu znamionowym AC 400 V i niższym. Norma określa rygorystyczne wskaźniki wydajności:

• Klasyfikacja wydajności: Podzielony na trzy poziomy w zależności od obciążenia; sprawność ≥85% przy 25% obciążeniu, ≥90% przy 50% obciążeniu i ≥95% przy 100% obciążeniu.
• Jakość energii (limity harmoniczne): Całkowite zniekształcenie harmoniczne (THDi) prądu sprzężenia zwrotnego nie może przekraczać 5%, z wyraźnymi ograniczeniami dla zawartości harmonicznych nieparzystych i parzystych.
• Współczynnik mocy: Nie mniej niż 0,90, gdy moc wyjściowa jest równa 50% mocy znamionowej.
• Bezpieczeństwo i ochrona: Urządzenie musi posiadać kompleksową ochronę, w tym ochronę przed wyspą, przepięciem, zbyt niskim napięciem, zwarciem, rozwarciem i anomaliami częstotliwości sieci.

Norma określa konstrukcję platformy testowej, warunki testowania i metody pomiaru, takie jak wykorzystanie precyzyjnych dwukierunkowych liczników energii do pomiaru synchronicznego po stronie prądu stałego (wejście) i stronie prądu przemiennego (wyjście) w celu obliczenia wydajności konwersji.

III. Schemat wyboru pomiaru energii zwrotnej w windzie

W rzeczywistych projektach modyfikacji liczniki muszą być rozmieszczone zarówno po stronie prądu przemiennego, jak i stałego, aby zweryfikować wydajność i jakość energii.

Strona podłączona do sieci prądu przemiennego (statystyczne zużycie energii i głośność sprzężenia zwrotnego)

• Zastosowanie: Szafka rozdzielcza zasilania windy 3-fazowe wejście 380 V lub punkt podłączenia do sieci sprzężenia zwrotnego.
• Cel: Oblicz całkowite zużycie energii z sieci i energię regeneracyjną zwracaną do sieci, aby ocenić kompleksowe korzyści w zakresie oszczędności energii.

Schemat sieci przewodowej (standard inżynieryjny):

Polecany model: DTSD1352 Trójfazowy licznik energii kolejowej .

Cechy: Obsługuje trójfazowy, czteroprzewodowy, czterokwadrantowy pomiar dwukierunkowy klasy 0,5S, w połączeniu z zewnętrznymi przekładnikami prądowymi z dzielonym rdzeniem (CT), idealny do seryjnej modernizacji nowych wind w budynkach mieszkalnych lub komercyjnych.

Rysunek 3: Trójfazowy licznik energii elektrycznej DTSD1352 na szynę AC

Schemat bezprzewodowego IoT (w przypadku trudnego okablowania):

Polecany model: ADW300 bezprzewodowy licznik energii IoT serii .

Cechy: Opcjonalne moduły 4G/WiFi, natywna obsługa dwukierunkowej przezroczystej transmisji TCP. Przesyłanie danych bezpośrednio na platformę, odpowiednią dla starych obszarów mieszkalnych lub rozproszonych wind.

Rysunek 4: Trójfazowy licznik energii AC IoT ADW300

Strona magistrali sprzężenia zwrotnego DC (precyzyjny pomiar prądu stałego z regeneracją)

• Zastosowanie: Strona szyny DC wewnątrz urządzenia sprzężenia zwrotnego energii (np. szyna DC540V/750V).
• Cel: Niezależnie mierz wydajność konwertera lub, w połączeniu z systemami magazynowania energii windy (superkondensatory/baterie litowe), precyzyjnie mierz proces ładowania/rozładowywania regeneracyjnego prądem stałym.

Polecany model: DJSF1352-RN Dwukierunkowy licznik energii na szynie DC .

Cechy: Pokrycie napięcia DC 0-1000 V, obsługuje boczniki 75 mV lub czujniki Halla 0-20 mA/0-5 V/0-10 V, możliwość podwójnego wejścia DC, dokładność 0,5 lub 1 klasa.

Rysunek 5: Miernik energii DC DJSF1352-RN i czujnik Halla

Schemat gromadzenia danych

Polecane modele: ANet-1E2SM-4G or AWT100-4G .

Cechy: Pozyskiwanie urządzeń obiektowych typu downstream poprzez RS485 przy użyciu standardowych protokołów (np. Modbus-RTU), komunikacja bezprzewodowa typu upstream poprzez 4G/WiFi lub Ethernet, montaż na szynie.

Rysunek 6: Schemat gromadzenia danych ANet-1E2SM-4G i AWT100-4G

IV. Rozwiązanie systemu zarządzania sprzężeniem zwrotnym energii windy

Platforma energetyczna IoT to niezależnie opracowana platforma chmurowa SaaS obsługująca dostęp wieloprotokołowy i dostęp do wielu terminali, zapewniająca monitorowanie energii, analizę wydajności, analizę jakości energii, zarządzanie alarmami i generowanie raportów, umożliwiając zdalne zarządzanie wizualne i inteligentną analizę informacji zwrotnych dotyczących energii windy. Użytkownicy mogą dokończyć debugowanie danych, skanując kod QR za pośrednictwem aplikacji po instalacji, korzystając z terminali internetowych na urządzeniach mobilnych lub komputerach PC w celu uzyskania wymaganych usług transmisji danych. Więcej informacji można uzyskać pod adresem Platforma chmurowa Energy IoT .

Rysunek 7: Platforma chmury energetycznej IoT

Tabela doboru sprzętu ze sprzężeniem zwrotnym energii windy

Obraz produktu	Imię	Modelka	Funkcja	Zastosowanie
	Trójfazowy Licznik energii prądu przemiennego	DTSD352	Trójfazowy current, voltage, time-of-use energy, positive/negative energy statistics, multi-rate settings, precision 0.5S, RS485 interface.	Wejście dystrybucji windy lub punkt sprzężenia zwrotnego
	Miernik wielofunkcyjny	ADW300	Trójfazowy electrical parameters, time-of-use energy, split-core CT, hot-swappable, RS485, 4G wireless. Precision 0.5S class.	Wejście dystrybucji windy lub punkt sprzężenia zwrotnego
	Licznik energii prądu stałego	DJSF1352-RN	Napięcie DC, prąd, moc, energia dodatnia/ujemna, obsługa czujnika Halla.	Wyjście DC konwertera windy
	Czujnik Halla	AHKC-EKA	Pomiar prądu DC 0-(5-500)A, wyjście DC 4-20mA.	Pasujący licznik energii prądu stałego
	Inteligentna bramka	ANet-2E4SM	Wbudowany Linux, obsługa gniazd sieciowych, kompresja danych, bezpieczeństwo AES/MD5, obsługa protokołów: Modbus, ModbusTCP, DL/T645, 101, 103, 104.	Możliwość dostosowania do platform Acrel-EIOT lub platform innych firm
	Router bezprzewodowy	AWT100-4G	Pozyskiwanie danych i łącze w górę 4G, przejrzysta transmisja.	Możliwość dostosowania do platform Acrel-EIOT lub platform innych firm
	Platforma chmurowa Energy IoT	Acrel-EIOT	Zawiera takie funkcje, jak gromadzenie danych, analiza danych, ostrzeganie o usterkach, raportowanie danych i zarządzanie zasobami sprzętu. Obsługuje skanowanie kodów QR w oparciu o aplikację w celu uruchomienia, co zasadniczo pozwala na działanie bez konieczności uruchamiania.	Opcje wdrożenia obejmują wdrożenie w chmurze prywatnej, wdrożenie w chmurze publicznej i usługi hostingu danych.