Modellino di ascensore tesina

Ascensore

Cenni storici

Dopo l'invenzione del paracadute, dispositivo di sicurezza contro le cadute

accidentali della cabina, messo a punto nel 1853 da Elisha Otis, cominciò il

vero sviluppo dell'ascensore moderno. Nel 1857 a New York fu presentato il

primo ascensore a vapore. Successivamente in Germania, nel 1880, Werner

Von Siemens, presentò il primo ascensore elettrico con l'adozione di circuiti

idraulici che, nel 1889, in occasione dell'inaugurazione della torre Eiffel a

Parigi, lo installò utilizzando una nuova figura professionale, il manovratore.

Il 1924 fu l'anno dell'ascensore con controllo automatico. I comandi sono dati

da pulsanti posti in cabina e ai piani e prendono il nome di bottoniera o

pulsantiera. Questa tecnologia sostituisce definitivamente la figura del

manovratore.

Attualmente in Europa ci sono circa 3.500.000 ascensori, di cui 900.000 solo

in Italia che detiene il record mondiale.

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Tipologie

Generalmente gli ascensori vengono definiti in base: al sistema di trazione;

alla capacità di carico (capienza e portata) e al tipo di manovra. Inoltre

possono essere elettrici o oleodinamici.

Ascensori elettrici

Gli ascensori elettrici (o a fune) si distinguono:

- ad argano agganciato, quando la macchina ha un tamburo su cui viene

avvolto il cavo di trazione;

- ad argano a frizione, quando ha una puleggia di trazione e la fune

appoggiata ha da una parte la cabina e dall'altra il contrappeso.

Inoltre possono essere a una o due velocità, a seconda del motore.

Generalmente gli ascensori elettrici vengono impiegati negli edifici con corse

superiori a venti metri, dove l'utilizzo dell'impianto oleodinamico diventa

antieconomico. Ci sono varie soluzioni per gli impianti a fune: con argano alto

e trazione 1:1; con argano in basso e pulegge di rinvio in alto (come

modellino); con argano in alto con riduzione a puleggia 1:2.

I motori possono essere:

- a corrente alternata ad una velocità di concezione semplice e a basse

prestazioni, oppure a due velocità con motore a doppio avvolgimento (4/16

poli) che permette il rallentamento della cabina in arrivo al piano;

- a corrente continua utilizzati normalmente per grossi impianti ad alta

velocità grazie al controllo accurato di accelerazioni e decelerazioni della

cabina.

Da considerare che lo spunto di corrente rispetto a quella nominale negli

ascensori elettrici è molto superiore a quello oleodinamico (circa 7 volte

7

contro 3) in quanto il motore parte con tutti i carichi collegati. Tuttavia la

potenza del motore in un impianto ad argano risulta essere meno potente, in

quanto il carico della cabina è controbilanciato dal contrappeso.

Ascensori oleodinamici

Gli impianti oleodinamici sono costituiti da un gruppo motore-pompa che

spinge il fluido (olio minerale) in un pistone, trasmettendo così il moto in salita

alla cabina. In discesa la cabina scende per gravità tramite l'apertura della

valvola della centralina. L'impianto oleodinamico ha un vantaggio rispetto a

quello elettrico, dato che tutto il carico scarica direttamente sul cilindro e

quindi sul fondo fossa, non necessita di un vano portante a tutto vantaggio

per le case di vecchia costruzione.

Altri vantaggi sono:

- il collegamento tra pompa e pistone avviene tramite tubi ad alta pressione e

quindi i due locali possono essere distanti anche alcuni metri;

- tutto il peso scarica a terra non sollecitando le pareti della casa.

Grazie a questi vantaggi il 60% degli ascensori in Italia adotta questa

tecnologia.

Manovre

I quadri di manovra possono essere a relè (logica cablata) per impianti

semplici, oppure con controllo a logica programmata (plc), che comanda

circuiti di potenza, come teleruttori (o contattori) e relè.

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Le manovre più usate sono : manovra automatica universale e manovra a

prenotazione collettiva.

Manovra automatica universale (o normale)

E' il più usato e semplice controllo del movimento della cabina e deve

funzionare nel seguente modo:

la persona preme il pulsante al piano, l'ascensore diventa occupato e viene

segnalato su tutti i piani. Arrivato al piano, e nessuno preme il pulsante in

cabina, dopo dieci secondi l'ascensore risulterà nuovamente libero. Se invece

l'utente all'interno della cabina preme il pulsante, l'ascensore comincerà a

muoversi verso il piano desiderato e non potrà essere richiamato dall'esterno.

Manovra a prenotazione collettiva

Memorizza tutti i comandi indifferentemente sia dalla cabina sia dai piani.

Permette quindi di raccogliere le prenotazioni sia salita che in discesa;

memorizza e muove la cabina secondo una logica di direzione. Ai piani le

bottoniere hanno due pulsanti, uno per scendere e l'altro per salire, tranne

ovviamente ai livelli estremi che ne hanno solo uno. I pulsanti, sia in cabina

che ai piani, si illuminano per indicare l'avvenuta prenotazione. Una volta

soddisfatta la richiesta, la spia si spegne e quindi il pulsante è pronto per una

nuova prenotazione. 9

Normativa

Regolamenti in vigore nel campo degli ascensori

La direttiva ascensori 95/16/CE stabilisce a livello europeo un criterio comune

tra i Paesi membri per quanto riguarda la legislazione sugli ascensori.

Definisce cosa si intende per ascensore, la sua manutenzione, i criteri di

immissione sul mercato e le responsabilità del produttore, ma non stabilisce i

criteri tecnico-costruttivi eccetto per quanto riguarda i requisiti essenziali di

base sviluppati dalle normative di riferimento. Maggiori dettagli tecnici sono

contenuti nella normativa EN/81/1-2 /2010. Esse sono dette appunto norme

di riferimento, visto che contengono dei criteri di buona tecnica di riferimento.

La normativa UNI 10411/2003 stabilisce le regole di buona tecnica nel campo

delle ristrutturazioni e modifiche degli ascensori costruiti secondo i criteri

dettati da normative precedenti.

Altri principali riferimenti normativi sono:

-D.P.R. 214 del 5 Ottobre 2010;

-D.M. 11 Gennaio 2010 (norme relative all'esercizio degli ascensori in servizio

pubblico destinati al trasporto di persone);

-direttiva 2006/42/CE, relativa alle macchine, che modifica la direttiva

95/16/CE;

-D.P.R. 162/1999;

-EN 294 (distanze di sicurezza);

-EN 12015 e 12016 (compatibilità elettromagnetica);

-D.M. 587/87. 10

Motore asincrono trifase (M.A.T.)

Fondamentalmente ha il compito di convertire l'energia elettrica in energia

meccanica. Come tutte le macchine elettriche il m.a.t. è reversibile, in quanto

può funzionare anche da generatore. Si distinguono dai motori sincroni in

quanto la velocità del rotore è minore a quella del campo magnetico rotante

generato dallo statore. La differenza di velocità, detta anche di scorrimento,

provoca sul rotore un campo magnetico che ruota ad una velocità ns – nr

(ns= velocità di sincronismo, nr= velocità rotore), sviluppando in esso forze

elettromotrici e quindi correnti indotte. Questa è la causa per la quale il

motore asincrono viene anche chiamato motore ad induzione.

Strutturalmente un m.a.t. è costituito da uno statore (parte fissa) che contiene

gli avvolgimenti primari, normalmente due per ogni fase collegati in serie e

disposti fisicamente l'uno di fronte all'altro. Generalmente in un motore trifase

ci sono sei avvolgimenti, ovvero tre coppie polari disposti di 120 gradi, che, al

passaggio di correnti sfasate di 120 gradi elettrici, producono un campo

magnetico che ruota in uno spazio tra statore e rotore, detto traferro.

Il rotore (parte mobile), è dotato di un certo numero di fasi chiuse in corto

circuito, ed è sospeso ai due estremi da due cuscinetti. Ad una estremità

viene applicata la ventola di raffreddamento, all'altra estremità si trova l'albero

dove si applica il carico. Generalmente ci sono due tipi di rotore: a gabbia di

scoiattolo e a rotore avvolto. Il rotore a gabbia di scoiattolo (o rotore in corto

circuito) è il più usato nell'industria in quanto affidabile ed economico. E'

realizzato da tanti canali ciascuno dei quali viene completamente riempito da

una barra di alluminio. Le testate delle barre che sporgono vengono collegate

tra loro mediante un anello di rame o alluminio. Si hanno inoltre diverse

tipologie di gabbie:

- a coppa, più leggera ma con meno resistenza meccanica e rigidezza;

- rotore a doppia gabbia, capace di sopportare avvii ripetitivi di carichi

elevati, ma con passaggio da bassi ad alti regimi non lineare;

- rotore a barre profonde, permette di avere un passaggio più fluido dai

bassi agli alti regimi.

La particolarità del rotore avvolto è quella di avere anelli coassiali con il

rotore. A questi và collegato l'avvolgimento del rotore, costruito in maniera

identica a quello di statore. Sugli anelli strisciano delle spazzole che vengono

collegati ai morsetti rotorici. Per motori di medie dimensioni (100 a 300 Kw) i

morsetti rotorici possono essere collegati ad un reostato, che variando la sua

resistenza aumenta la resistenza dei circuiti rotorici, avendo così la coppia di

spunto massima per tutto il tempo di avvio del motore.

Nel momento in cui facciamo scorrere corrente allo statore, si genera la

rotazione del campo magnetico il quale è sincronizzato con la frequenza di

rete (in Europa a 50 Hz), che viene chiamata velocità di sincronismo. Il

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campo magnetico prodotto dal rotore è sincrono con il campo magnetico

rotante generato dallo statore, quindi questo sincronismo tra i due campi

magnetici produce al motore una coppia costante. Per trovare la velocità di

sincronismo si usa la seguente formula: ns = 60.f/p, dove f è la frequenza di

rete e p il numero di coppie polari.

Un m.a.t. può variare la velocità per mezzo di un inverter elettronico il quale

varia in modo coordinato sia la frequenza che la tensione. Inoltre per limitare

il più possibile la corrente di spunto e di avviamento, i collegamenti più usati

sono:

- collegamento diretto, per motori di piccola potenza;

- avviamento stella-triangolo, per limitare le correnti di spunto a motori di

media potenza;

- tramite inverter, l'avviamento avviene tramite una rampa oppurtunamente

programmata.

Per i motori asincroni monofase inferiori a 3Kw si usa solitamente un

condensatore che alimenta la seconda fase e ne ritarda il tempo

(sfasamento) rispetto la prima fase. Maggiori informazioni, riguardo il motore

asincrono monofase, sono riportati a pagina 23.

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PLC (Programmable Logic Controller)

Introduzione

Il PLC è stato concepito per la prima volta dalla General Motors verso gli anni

'60, per risolvere principalmente i problemi di controllo e automazione che

erano molto evidenti sulla logica cablata. Quindi non più cablare l'intero

impianto, sia elettrico che pneumatico, per apportare modifiche alla logica

sequenziale ma bensì riprogrammare il microcontrollore con un appropriato

programma sfruttando il medesimo circuito.

Struttura

La struttura del PLC è così suddivisa:

- CPU;

- memoria;

- sezione di ingresso (digitale o analogico);

- sezione d'uscita (digitale o analogica);

- sezione di alimentazione.

La CPU è il cuore del PLC, gestisce e colloquia con tutte le schede connesse

sul bus del PLC, trasferendo dati e comandi da e verso il mondo esterno. Le

funzioni di controllo e comando sono determinate dal programma che viene

caricato in memoria.

In un PLC, come in qualsiasi sistema a microprocessore, ci sono due tipi di

memoria: 13

- memoria di sistema (System Memory);

- memoria applicativa (Application Memory).

La memoria di sistema contiene il sistema operativo definito dal costruttore e

non accessibile dall'utente. La memoria applicativa è destinata all'utente per

le applicazioni, e si divide in memorie dati (registri, flag) e memorie di

programma (programma utente).

Inoltre le memorie sono sudduvise in due categorie:

- volatili, in mancanza di alimentazione perdono il loro contenuto.

Fanno parte di questa categoria le memorie RAM (Random Access Memory)

e vengono utilizzate come memorie dati, cioè per la eleborazione di un

programma da parte della CPU;

- non volatili, mantengono il contenuto anche in assenza di alimentazione.

Questa categoria è riservata alle memorie ROM (Read Only Memory) e i suoi

derivati: PROM – EPROM – EEPROM. In questa memoria risiede il

programma utente.