ITBO20080427A1 - Gruppo di alimentazione per ascensori, elevatori, montacarichi e simili. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

Forma oggetto del presente trovato un gruppo di alimentazione per ascensori, elevatori, montacarichi e simili, idoneo ad essere installato anche in stabili non provvisti di impiantistica dedicata. Attualmente gli ascensori sono azionati da motori elettrici di varia tipologia che necessitano di una rete di alimentazione trifase. Solo nel caso di piccoli impianti con portata e velocità ridotte à ̈ possibile utilizzare dei motori con avvolgimenti adatti ad essere alimentati direttamente da una rete monofase (normalmente il servizio elettrico disponibile in qualsiasi impianto elettrico civile).

Ciò comporta la necessità di disporre di una fornitura di energia elettrica trifase di potenza adeguata, spesso necessaria per il solo funzionamento dell'ascensore. Nelle case private e nei piccoli condomini questo problema à ̈ particolarmente sentito, perché costringe ad un nuovo allacciamento elettrico solo per l'ascensore. Non esiste la possibilità quindi di collegarlo all'impianto di casa o a quello condominiale (illuminazione delle scale ecc.) con una notevole diminuzione di costi di installazione e di esercizio.

Per sopperire alla carenza, evitando quindi di richiedere all'ente fornitore l'allacciamento di un impianto trifase, sarebbe possibile interporre un azionamento opportuno tra la rete di alimentazione monofase ed il motore di sollevamento trifase, ma la potenza richiesta alla rete monofase sarebbe così elevata da non giustificare il tipo di impianto.

Esistono ascensori mossi da motori a corrente continua che utilizzano l'energia accumulata in batterie di accumulatori con un funzionamento simile a quello dei carrelli elevatori, ma presentano l'inconveniente di dover disporre di batterie speciali per assicurarne una ragionevole durata e comunque con un rendimento che non supera il 70%.

Compito tecnico del presente trovato à ̈ quello di ovviare alle citate carenze e di soddisfare le accennate necessità, ossia di mettere a punto un gruppo di alimentazione per ascensori, elevatori, montacarichi e simili allacciabile anche ad una rete monofase e, più in generale, ad una qualsiasi rete di alimentazione non dedicata, avente una potenza erogata anche inferiore alla potenza massima necessaria all'ascensore nelle fasi di massimo consumo energetico.

Nell'ambito di tale compito tecnico, altro scopo del presente trovato à ̈ quello di permettere il regolare funzionamento dell'ascensore, elevatore, montacarichi e simili, anche nel caso in cui la fornitura di energia elettrica delle rete sia impegnata su altri carichi e quindi l'impianto non riceva alcuna potenza dalla rete elettrica stessa.

Altro scopo del presente trovato à ̈ quello di assolvere il compito precedente con una struttura semplice, di relativamente facile attuazione pratica, di sicuro impiego ed efficace funzionamento, nonché di costo relativamente contenuto.

Questo compito e questi scopi vengono raggiunti dal presente gruppo di alimentazione per ascensori, elevatori, montacarichi e simili del tipo idoneo all'interposizione tra la rete di alimentazione elettrica ed il motore elettrico che à ̈ preposto alla movimentazione della cabina di ascensore, elevatore, montacarichi, detta rete elettrica alimentando anche un carico privilegiato posto in parallelo al gruppo stesso, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un regolatore di tensione, asservito all'uscita di segnale di un trasduttore di corrente posto lungo un ramo del circuito di alimentazione del detto carico privilegiato, regolatore per la parzializzazione dell'onda di corrente a definire una potenza erogata a valle dello stesso inversamente proporzionale alla potenza impegnata dal carico privilegiato, almeno una batteria di accumulatori a tampone ed almeno un'unità di conversione con uscita trifase per l'alimentazione del detto motore elettrico, detta batteria di accumulatori essendo alimentata da una rispettiva sorgente ed avendo le uscite collegate ad un inverter della detta unità di conversione .

Ulteriori particolarità risulteranno maggiormente chiare ed evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un gruppo di alimentazione per ascensori, elevatori, montacarichi e simili, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni, in cui:

la fig.1 rappresenta, in vista schematica, una prima possibile soluzione realizzativa di un gruppo di alimentazione per ascensori, elevatori, montacarichi e simili;

la fig.2 rappresenta, in vista schematica, una seconda possibile soluzione realizzativa di un gruppo di alimentazione per ascensori, elevatori, montacarichi e simili;

la fig.3 rappresenta, in vista schematica, una terza possibile soluzione realizzativa di un gruppo di alimentazione per ascensori, elevatori, montacarichi e simili;

la fig.4 rappresenta, in vista schematica, un primo possibile contributo energetico fornito dalla rete attraverso un regolatore di tensione e quello fornito dagli accumulatori, durante l'utilizzo di un gruppo di alimentazione secondo il trovato nella zona B del circuito delle figure 1, 2 e 3;

la fig.5 rappresenta, in vista schematica, un secondo possibile contributo energetico fornito dalla rete attraverso un regolatore di tensione e quello fornito dagli accumulatori, durante l'utilizzo di un gruppo di alimentazione secondo il trovato nella zona B del circuito delle figure 1, 2 e 3.

Con particolare riferimento a tali figure à ̈ indicato globalmente con 1 un gruppo di alimentazione per ascensori, elevatori, montacarichi e simili.

Tutti gli apparati asservibili a questo gruppo 1, cioà ̈ ascensori, elevatori, montacarichi e simili, comprendono una cabina entro la quale viaggiano i carichi che devono essere trasferiti di quota (persone e/o oggetti). La movimentazione della cabina à ̈ ottenuta generalmente per mezzo di un motore elettrico 2: questo può agire direttamente su rispettivi cavi che collegano la cabina ed un opportuno contrappeso, oppure, nel caso di ascensori di tipo idraulico, costituire l'organo di trascinamento della pompa preposta all'alimentazione dei cilindri.

I motori elettrici 2 richiedono una potenza di alimentazione sostanzialmente proporzionale al carico cui saranno sottoposti, con picchi di potenza assorbita in corrispondenza dei primi istanti della movimentazione (energia necessaria allo spunto).

Il gruppo di alimentazione 1à ̈ del tipo idoneo all'interposizione tra la rete 3 di alimentazione elettrica ed il motore elettrico 2 che à ̈ preposto alla movimentazione della cabina di ascensore, elevatore, montacarichi.

La rete elettrica 3 alimenta anche un carico privilegiato A posto in parallelo al gruppo 1 stesso.

In pratica il carico privilegiato A può essere un carico elettrico normalmente in uso in un condominio o in una abitazione: luce scale, alimentazione di servizi di varia natura e simili. In ogni caso questo carico A à ̈ da considerarsi associato a servizi elettrici principali e quindi non à ̈ prevista la possibilità di sottrarre potenza al carico privilegiato A per fornirla ad altre utenze. Normalmente il carico A potrà impegnare una potenza variabile da un valore minimo (sostanzialmente anche nullo) ad un valore pari al valore massimo di potenza prelevabile dalla rete 3 e dipendente dal tipo di contratto stipulato con la compagnia fornitrice.

Il gruppo 1 comprende almeno un regolatore di tensione 4, asservito all'uscita di segnale 5 di un trasduttore di corrente 6 posto lungo un ramo del circuito di alimentazione del carico privilegiato A.

La funzione del regolatore 4 Ã ̈ quella di parzializzare dell'onda di corrente per definire una potenza erogata a valle dello stesso inversamente proporzionale alla potenza impegnata dal carico privilegiato A.

In pratica il regolatore 4 realizzerà una forma d'onda in uscita corrispondente ad una serie di impulsi consecutivi ed alternati: in pratica à ̈ come se fosse permessa la conduzione del regolatore 4 solo durante una fase centrale del semi-periodo della sinusoide, tale fase avrà durata variabile (maggiore o minore ampiezza della zona di conduzione) in funzione del segnale fornito dal trasduttore di corrente 6.

Il gruppo 1 comprende inoltre almeno una batteria di accumulatori 7 a tampone ed almeno un'unità di conversione 8 con uscita trifase per l'alimentazione del motore elettrico 2.

La batteria di accumulatori 7 à ̈ alimentata da una rispettiva sorgente 9 ed ha le uscite 10 collegate ad un inverter 11 presente all'interno dell'unità di conversione 8.

Il regolatore di tensione 4 à ̈ preferibilmente costituito da un ponte di tipo controllato idoneo alla conversione della corrente elettrica da sinusoidale, cioà ̈ la normale corrente alternata fornita dalla rete 3 (A.C.), a sostanzialmente pulsata alternata. Il treno di impulsi sarà costituito da una serie di impulsi alternati di ampiezza variabile: l'ampiezza di ogni singolo impulso à ̈ determinata dal valore di corrente assorbito dal carico privilegiato A in ogni singolo istante. Quanto maggiore sarà la potenza impegnata dal carico A (corrente assorbita elevata) quanto minore sarà l'ampiezza degli impulsi: tale proporzionalità inversa à ̈ ottenuta gestendo il regolatore 4 attraverso al segnale 5 emesso dal trasduttore 6.

Il regolatore di tensione 4 Ã ̈ un ponte di tipo controllato quindi costituito da un certo numero di tiristori. Questi ultimi rappresentano una famiglia di semiconduttori piuttosto particolari, caratterizzati dal funzionamento tipo "switch" (ovvero "interruttore"), e formati dalla sovrapposizione di quattro strati p-n-p-n disposti a sandwich. I tiristori sono utilizzati nei circuiti di commutazione e controllo della potenza, sia con tensioni continue che con tensioni alternate.

In particolare, una possibile soluzione realizzativa prevede l'utilizzo di comprendente almeno due dispositivi del tipo degli SCR collegati in anti-parallelo.

Il tiristore o SCR (Silicon Controlled Rectifier) à ̈ dal punto di vista elettrico pressoché equivalente al diodo con la sola differenza che la conduzione diretta avviene solamente in seguito all'applicazione di un opportuno segnale di innesco su un terzo terminale denominato gate (segnale in questo caso ricevuto dal trasduttore 6 attraverso la sua uscita 5). Perché il segnale di innesco sia valido deve superare un valore di corrente minimo che dipende dal tiristore e dalla tensione anodo-catodo presente in interdizione. La conduzione permane anche alla cessazione del segnale e fino a che la corrente diretta non scende sotto un valore minimo di mantenimento, anche in seguito all'inversione della polarità della tensione.

La conduzione si può instaurare anche se la tensione inversa supera un valore pari all'incirca al limite di rottura in polarizzazione inversa.

L'impiego tipico si ha nei raddrizzatori di tensione controllabili, in grado di fornire tensioni continue regolabili da una tensione alternata fissa. Altri impieghi si hanno negli inverter e nei convertitori di tensione alternata. Il circuito di innesco degli SCR fa si che questo si trova in ritardo rispetto alla tensione anodocatodo; questo provoca un frazionamento della tensione raddrizzata (il cosiddetto Controllo di fase).

Come indicato in precedenza, qualora si debbano gestire potenze molto elevate, si impiega una combinazione di due tiristori in antiparallelo piuttosto che un singolo TRIAC, ottenendo una più efficace dissipazione del calore e migliori caratteristiche elettriche.

Tali dispositivi del tipo degli SCR saranno in conduzione per un intervallo di tempo determinato dal segnale di comando fornito dall'uscita di segnale 5 del trasduttore 6 al terminale di comando dei dispositivi del tipo degli SCR stessi.

Secondo una ulteriore soluzione realizzativa, il regolatore di tensione 4 Ã ̈ un ponte di tipo controllato comprendente almeno un dispositivo del tipo di un TRIAC.

Anche in questo caso il dispositivo del tipo di un TRIAC sarà in conduzione per un intervallo di tempo determinato dal segnale di comando fornito dall'uscita di segnale 5 del trasduttore 6 al terminale di comando del dispositivo del tipo del TRIAC stesso.

L'andamento delle grandezze elettriche a valle del regolatore 4, lungo una opportuna linea elettrica 12, Ã ̈ costituito da una serie di impulsi di durata variabile, modulati secondo una sinusoide ed aventi valore efficace inferiore al valore efficace delle grandezze della rete elettrica 3 e identico valore di picco delle grandezze della rete elettrica 3.

L'unità di conversione 8 comprende un ponte raddrizzatore 13, un BUS DC 14 (cioà ̈ una linea elettrica di collegamento interessata esclusivamente da corrente continua) ed il citato inverter 11.

Il ponte raddrizzatore 13 comprende rispettivi condensatori con azione di filtro, oltre che al ponte di diodi (o componenti ad essi equivalenti) preposto al raddrizzamento vero e proprio delle grandezze elettriche.

I condensatori, durante il funzionamento, saranno caricati ad un valore di tensione corrispondente al valore di picco della tensione lungo una linea elettrica 12 a valle del raddrizzatore 4, analogo al valore di picco della tensione di rete 3. Ciò garantirà di ottenere, a valle del ponte raddrizzatore 13, sul BUS DC 14, una serie di picchi consecutivi di valore minore o uguale al valore di picco della tensione di rete 3.

Nel BUS DC 14, in particolare in corrispondenza della zona denominata B nelle figure 1, 2 e 3, Ã ̈ riscontrabile un andamento delle grandezze elettriche rappresentato nelle figure 4 e 5.

In tali figure 4 e 5 si nota come l'andamento delle grandezze elettriche nella zona B sia costituito da una sequenza di impulsi 18 aventi valore di picco minore o uguale al valore di picco 19 delle grandezze della rete elettrica 3, impulsi 18 che si dipartono da un livello costante 19a corrispondente al livello di carica della batteria di accumulatori 7.

L'energia fornita al motore 2 (attraverso l'inverter 11) à ̈ costituita dala somma di due diverse quote: una quota 20 di energia proveniente dalla rete 3 a cui sommare una quota 21 di energia fornita dalla batteria di accumulatori 7. Quanto minore à ̈ l'ampiezza degli impulsi 18 quando maggiore sarà l'energia 21 fornita dalla batteria di accumulatori 7 (ad esempio figura 4). Viceversa, quando il carico privilegiato 9 non assorbe potenza (o ne assorbe poca), gli impulsi 18 avranno ampiezza maggiore e forniranno una quota 20 di energia più cospicua (ad esempio figura 5).

Il trasduttore di corrente 6 à ̈ un apparato idoneo ad emettere un segnale dalla sua uscita 5 sostanzialmente proporzionale all'intensità di corrente elettrica circolante su almeno un cavo 15 che intercetta (il trasduttore 6 può essere tranquillamente disposto su tutte e tre le fasi del carico privilegiato A nel caso in cui sia un carico trifase).

Il trasduttore di corrente 6 à ̈ scelto tra trasformatori amperometrici, trasduttori ad effetto Hall e simili: l'importante à ̈ che tale dispositivo possa fornire un segnale proporzionale all'intensità di corrente circolante sul carico privilegiato A in modo che sia possibile pilotare il regolatore 4 in maniera da determinare, sulla linea elettrica 12, un'onda di valore efficace inversamente proporzionale a tale corrente rilevata ma di valore di picco analogo al valore di picco delle grandezze fornite dalla rete elettrica 3.

La batteria di accumulatori 7 Ã ̈ costituita da un dispositivo di ricarica 16 alimentato da una rispettiva sorgente 9 e da un insieme di accumulatori 17 alimentati dal dispositivo 16 stesso.

La sorgente di alimentazione 9 del dispositivo 16 può essere direttamente la rete elettrica 3.

In alternativa la sorgente di alimentazione 9 del dispositivo 16 può essere costituita da una linea afferente da un generatore dedicato: ad esempio à ̈ possibile prevedere l'adozione di gruppi elettrogeni specifici preposti al mantenimento del livello di carica degli accumulatori 17, oppure à ̈ possibile sfruttare fonti di energia alternative quali pannelli solari, generatori eolici e simili.

L'insieme di accumulatori 13 Ã ̈ idoneo ad immagazzinare energia sufficiente alla movimentazione della cabina (di ascensore, elevatori, montacarichi e/o impianto di sollevamento) anche in assenza di alimentazione dalla rete elettrica 3 attraverso il regolatore 4, quando tutta la potenza fornita dalla rete 3 Ã ̈ impegnata dal carico privilegiato A.

Si à ̈ così visto come il trovato raggiunge gli scopi proposti.

Il trovato così concepito à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.

Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri tecnicamente equivalenti.

Negli esempi di realizzazione illustrati le singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno essere in realtà intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione.

Inoltre à ̈ da notare che tutto quello che nel corso della procedura di ottenimento del brevetto si rivelasse essere già noto, si intende non essere rivendicato ed oggetto di stralcio ( disclaimer) dalle rivendicazioni.

L'attuazione del presente trovato sarà effettuata con la più scrupolosa osservanza delle disposizioni legislative e regolamentari dei prodotti oggetto dell'invenzione o correlati ad essa e previa autorizzazione, se necessaria, delle relative autorità competenti con particolare riferimento alle norme connesse alla sicurezza, all'inquinamento ambientale ed alla salute .

In pratica i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall'ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.Gruppo di alimentazione per ascensori, elevatori, montacarichi e simili del tipo idoneo all'interposizione tra la rete (3) di alimentazione elettrica ed il motore elettrico (2) che à ̈ preposto alla movimentazione della cabina di ascensore, elevatore, montacarichi, detta rete elettrica (3) alimentando anche un carico privilegiato (A) posto in parallelo al gruppo (1) stesso, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un regolatore di tensione (4), asservito all'uscita di segnale (5) di un trasduttore di corrente (6) posto lungo un ramo del circuito di alimentazione del detto carico privilegiato (A), regolatore (4) per la parzializzazione dell'onda di corrente a definire una potenza erogata a valle dello stesso inversamente proporzionale alla potenza impegnata dal carico privilegiato (A), almeno una batteria di accumulatori (7) a tampone ed almeno un'unità di conversione (8) con uscita trifase per l'alimentazione del detto motore elettrico (2), detta batteria di accumulatori (7) essendo alimentata da una rispettiva sorgente (9) ed avendo le uscite (10) collegate ad un inverter (11) della detta unità di conversione (8). 2.Gruppo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto regolatore di tensione (4) à ̈ di tipo controllato idoneo alla conversione della corrente elettrica da sinusoidale, A.C. della rete (3) fornitrice, a sostanzialmente pulsata alternata. 3.Gruppo, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto regolatore di tensione (4) à ̈ di tipo controllato comprendente almeno due dispositivi del tipo degli SCR collegati in antiparallelo, detti dispositivi del tipo degli SCR essendo in conduzione per un intervallo di tempo determinato dal segnale di comando fornito dall'uscita di segnale (5) del trasduttore (6) al terminale di comando dei dispositivi del tipo degli SCR stessi. 4.Gruppo, secondo la rivendicazione 2 ed in alternativa alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto regolatore di tensione (4) à ̈ un ponte di tipo controllato comprendente almeno un dispositivo del tipo di un TRIAC, detto dispositivo del tipo di un TRIAC essendo in conduzione per un intervallo di tempo determinato dal segnale di comando fornito dall'uscita di segnale (5) del trasduttore (6) al terminale di comando del dispositivo del tipo del TRIAC stesso. 5.Gruppo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'andamento delle grandezze elettriche a valle del detto regolatore (4), lungo una opportuna linea elettrica (12), à ̈ costituito da una serie di impulsi di durata variabile, modulati secondo una sinusoide ed aventi valore efficace inferiore al valore efficace delle grandezze della rete elettrica (3) e valore di picco non superiore a quello delle grandezze della rete elettrica (3). 6.Gruppo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unità di conversione (8) comprende un ponte raddrizzatore (13), un BUS DC (14) ed il detto inverter (11). 7.Gruppo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto ponte raddrizzatore (13) comprende rispettivi condensatori con azione di filtro, detti condensatori essendo caricati ad un valore di tensione corrispondente al valore di picco della tensione lungo una linea elettrica (12) a valle del raddrizzatore (4), con valore di picco non superiore a quello della tensione di rete (3). 8.Gruppo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto trasduttore di corrente (6) à ̈ un apparato idoneo ad emettere un segnale dalla sua uscita (5) sostanzialmente proporzionale all'intensità di corrente elettrica circolante su cavo (15) che intercetta. 9.Gruppo, secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto trasduttore di corrente (6) à ̈ scelto tra trasformatori amperometrici, trasduttori ad effetto Hall e simili. 10.Gruppo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta batteria di accumulatori (7) à ̈ costituita da un dispositivo di ricarica (16) alimentato da una rispettiva sorgente (9) e da un insieme di accumulatori (17) alimentati dal detto dispositivo (16). 11.Gruppo, secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la detta sorgente di alimentazione (9) del detto dispositivo (16) à ̈ la rete elettrica (3). 12.Gruppo, secondo la rivendicazione 6 ed in alternativa alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la detta sorgente di alimentazione (9) del detto dispositivo (16) à ̈ una linea afferente da un generatore dedicato. 13.Gruppo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto insieme di accumulatori (13) à ̈ idoneo ad immagazzinare energia sufficiente alla movimentazione della detta cabina anche in assenza di alimentazione dalla detta rete elettrica (3) attraverso il regolatore (4), quando tutta la potenza fornita dalla rete (3) à ̈ impegnata dal carico privilegiato (A) e quando viene a mancare l'alimentazione della rete elettrica (3). 14.Gruppo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che almeno una detta batteria di accumulatori (7) ha un uscita (7a) collegata ad un ingresso, una fase, del detto ponte (13) trifase e l'altra (7b) collegata al conduttore posto a livello di tensione basso del detto BUS DC (14).