Il più grande operatore di scale mobili della Germania abbraccia l'innovazione

Innovazione interna

Considerando le esigenze rigorose in termini di sicurezza e disponibilità e molte centinaia di sistemi da controllare, qualsiasi cambiamento tecnico può portare con sé costi o risparmi significativi. Di conseguenza, gli esperti di scale mobili sono meticolosi nel valutare le nuove opportunità di ottimizzazione. Il risultato è un processo continuo di modernizzazione in un ambiente altamente resistente alla standardizzazione. Dopo tutto, la vita utile di una scala mobile è di circa 30 anni. Nella rete sono contemporaneamente in uso modelli di più generazioni e di diversi produttori, posizionati in spazi altrettanto diversi. In poche parole, “ogni sistema è unico”, come riassume Daniel Mayer, responsabile dell'elettrotecnica delle scale mobili.

MVG affronta questa enorme sfida attingendo alle proprie capacità di innovazione. Un esempio recente è il sistema di controllo delle scale mobili sviluppato dalla stessa azienda ed indipendente dal produttore. Ciò significa che la manutenzione può essere svolta da personale interno e che i guasti possono essere risolti più rapidamente. Anche i costi per i pezzi di ricambio e le conversioni sono ridotti al minimo. “Queste innovazioni provengono spesso da Monaco e noi ci siamo già fatti un nome in questo settore”, dichiara Princip.

MVG utilizza inverter già da prima dello sviluppo del nuovo sistema di controllo, con numerosi vantaggi: la maggior parte delle scale mobili funziona solo quando è necessario e viene attivata da una fotocellula. Il controllo dell'inverter permette avvio ed arresto graduali, facilitando non solo gli utenti, ma anche la protezione dei meccanismi. 

Tuttavia, i responsabili di MVG, pur impressionati dai vantaggi ottenuti durante l’attività dei motori, hanno cercato a lungo una soluzione adatta per le scale mobili in discesa. Molti sistemi funzionano con resistenze di frenatura convenzionali. Il calore di scarto risultante deve essere dissipato in modo sicuro, cosa che richiede un processo piuttosto elaborato, non da ultimo per motivi di sicurezza antincendio. Gli avvolgimenti del motore possono anche fungere da ‘resistenze di frenatura’ e convertire l'energia in calore, ma solo in misura limitata e non in modo continuo. Inoltre, lo spazio limitato nei quadri elettrici delle scale mobili non permetteva nemmeno l’integrazione di un inverter con un'unità rigenerativa aggiuntiva.

Alla fine, però, si è trovata una soluzione: un convertitore a matrice in grado di unire in un unico dispositivo l'inverter e l'unità rigenerativa, una tecnologia che ancora raramente utilizzata nelle applicazioni a bassa tensione. Nella primavera del 2016, Mario Princip e i suoi colleghi hanno testato la capacità dei pochi modelli disponibili e pronti per il mercato utilizzando il proprio simulatore.  

Un requisito chiave, specifico per le scale mobili, era una funzione di riavvio volante per garantire un avvio sincronizzato dopo la disattivazione automatica. Inoltre, tutti i componenti elettrici dovevano essere utilizzabili tutto l'anno a temperature esterne. Il nuovo U1000 di Yaskawa è stato uno dei componenti testati.

Convertitore a matrice U1000

Introdotto per la prima volta nel 2014, il convertitore a matrice U1000 di Yaskawa è un inverter rigenerativo diretto altamente efficiente per alimentare macchine a induzione e a magneti permanenti con o senza sensori di velocità. I numerosi modelli disponibili coprono un'ampia gamma di potenza - da 2,2 a 500 kW - e la particolare tecnologia non richiede alcun passaggio al DC bus, garantendo una capacità di piena rigenerazione della potenza senza la necessità di spazio per un'unità di rigenerazione aggiuntiva. Come tutti gli azionamenti Yaskawa della serie 1000, anche U1000 è progettato per garantire dieci anni di funzionamento continuo senza manutenzione.

L'energia rigenerativa che viene reimmessa nel sistema è disponibile per altre utenze dell'edificio, come l'illuminazione, il che significa che non deve essere prelevata dalla rete elettrica. Tuttavia, questo non è stato l'argomento principale che ha spinto MVG a sottoporre il convertitore a matrice U1000 ai rigorosi test in condizioni reali dell'installazione pilota.

Specifiche per l'applicazione

Di maggiore importanza è stato il fatto che U1000 rendeva superflue le resistenze rigenerative, semplificando di conseguenza notevolmente il raffreddamento e la ventilazione del sistema o eliminandone del tutto la necessità. Un altro vantaggio del sistema Yaskawa era il mantenimento della qualità della rete durante la rigenerazione: le correnti di linea durante il funzionamento dell'U1000 sono quasi sinusoidali, sia in modalità azionamento sia in modalità rigenerativa, e le armoniche sono ridotte al minimo. Da un lato, questo riduce le perdite nei componenti di rete, come trasformatori o cavi e linee, aumentando così l'efficienza del sistema nel suo complesso. D'altra parte, la potenziale interferenza con altri componenti del sistema è ridotta significativamente. Questo a sua volta previene i guasti e, di conseguenza, le complicate procedure e gli inevitabili tempi di fermo necessari all'identificazione della causa.

U1000 dispone già di un filtro EMC integrato, eliminando così la necessità di componenti esterni che sarebbero altrimenti necessari, come reattori DC o filtri LC. Tuttavia, l'ingombro è ancora fino al 50% inferiore rispetto alle soluzioni convenzionali integrate con ingresso e rigenerazione sinusoidali. Il convertitore a matrice dispone anche di un ingresso SIL3 STO integrato, permettendo così di soddisfare facilmente e con componenti minimi gli elevati requisiti di sicurezza della macchina. Sono disponibili schede opzionali per tutti i comuni bus di campo semplificando notevolmente il collegamento a EtherCAT, Powerlink, Profinet, Profibus, Ethernet IP e altri sistemi.

Prime esperienze pratiche e prospettive

Dopo i risultati positivi sul simulatore, MVG ha iniziato a provare U1000 sul campo dalla primavera del 2016, in particolare su una scala mobile della stazione della metropolitana Fraunhoferstrasse. Questa posizione è stata scelta per gli spazi molto ridotti nel quadro elettrico. U1000 è stato quindi montato sulla parete laterale del quadro elettrico in modo che il modulo di raffreddamento si trovasse all'esterno. Il dispositivo è stato collegato al sistema di controllo MVG per monitorare lo stato di funzionamento corrente in tempo reale. Inoltre, sono disponibili in ogni momento i dati di test.

Sulla base dei primi risultati empirici, Mario Princip è molto soddisfatto della soluzione: “Abbiamo risolto i problemi principali e l'U1000 funziona proprio come dovrebbe!”. Di conseguenza, è in corso un processo graduale di adozione dei convertitori a matrice Yaskawa tutte le scale mobili adatte e il modello è ora incluso in tutte le gare di appalto.