المصاعد الكهربائية

مقدمة

في القرن الثامن عشر ومع ازدهار الصناعات الصلبة واستخدامها في البناء توقع المهندسون والمعماريون في تلك الفترة ان يتم انشاء المئات من الابراج
والمباني العالية( ناطحات السحاب ) بسهولة نظرا لتوفر المواد والخبرات اللازمة لذلك

لكن ومن الناحية العملية والتطبيقية لن تكون هذه الابراج صالحة للاستخدام دون وجود العنصر الاساسي في تلك الفترة
الا وهو المصعد ، هذا العنصر الاساسي والحاسم في هذه العملية

ورغم تاخر اختراع المصاعد عن تلك الفترة الا انها اصبحت العنصر الاساسي في هذه المباني في وقتنا الحاضر
فكيف لنا ان نتصور ناطحات السحاب و والمستشفيات والمكاتب المرتفعة و المباني العالية دون هذه المصاعد

سنتعرف في هذا الموضوع السريع على اهم مكونات المصاعد من

الية عملها
انظمة التحكم الخاصة بها
انظمة الامان الخاصة بالمصاعد



المصاعد الهيدروليكية

يعتبر هذا النوع من ابسط انواع المصاعد المستخدمة حاليا ، و يمتاز ببساطة تصميمه ومبدأ عمله الذي يتكون من نظام رفع هيدروليكي يرتبط بعربة الركاب يتم التحكم به بواسطة اشارة كهربائية لفتح او اغلاق صمام مسار الزيت في نظام الهيدروليك

من المعروف ان النظام الهيدروليكي يتكون من ثلاث عناصر اساسية

1. خزان الزيت
2. مضخة الهيدروليك
3. الزيت



ان العنصر الاساسي في هذا النظام هو الصمام(5) الذي يتم التحكم به كهربائيا

تقوم المضخة بإجبار السائل على التدفق من الخزان إلى الأنبوب الذي يؤدي إلى الإسطوانة فعندما يكون الصمام مفتوحا سيقوم السائل المضغوط بأخذ طريق ذو المقاومة الأقل ويعود إلى خزان السائل .
ولكن عندما يغلق الصمام عندها لا يوجد أي مكان ليذهب إليه السائل المضغوط ما عدا الإسطوانة وبذلك سيتجمع السائل فيها مما يؤدي الى رفع المكبس إلى الأعلى وبالتالي دفع عربة المصعد
وعند اقتراب العربة من الأرضية المطلوبة يقوم نظام التحكم بإرسال إشارة إلى المحرك الكهربائي لإغلاق المضخة بشكل تدريجي وعندها لا يمكن للسائل الموجود داخل الاسطوانة ان يتدفق الى اي مسار اخر بل يبقى ثابتا داخل الاسطوانة (أي انه لا يستطيع الرجوع إلى الخزان خلال المضخة في حال اغلاق الصمام) ويبقى المكبس فوق السائل وعربة المصعد في مكانها.

لإنزال العربة يقوم نظام التحكم بإرسال بإرسال إشارة إلى الصمام الذي يعمل بشكل كهربائي عندها سيتدفق السائل الذي كان متجمعاً في الإسطوانة خارجاً إلى خزان السائل وتقوم وزن العربة والحمولة التي عليها بالضغط على المكبس وبالتالي دفع السائل إلى الخزان وتهبط بعدها العربة تدريجياً لتتوقف عند الطابق السفلي ويقوم بعدها نظام التحكم بإغلاق الصمام مرة ثانية.

في المثال الاتي


بالامكان الضغط على سهم الرفع والتنزيل في ملف الفلاش التالي لتوضيح الية عمل النظام الهيدروليكي
اضغط على الرابط
http://static.howstuffworks.com/flas...-hydraulic.swf

إن هذا النظام بسيط وفعال جداً ولكن لديه بعض العوائق.
ومما لا شك فيه ان نظام المصاعد الهيدروليكية الحديثة تحتوي على انظمة اخرى للتحكم برفع وتنزيل المقصورة اضاافة الى انظمة الامان والتحكم الميكانيكية والكهربائية ولوحة التحكم وازرار الاوامر الموجودة داخل المقصورة

مساويء هذا النظام

لا يعتبر هذا النظام نظاما شائعا في ايامنا هذه بسبب عدم جدوى تطبيقه في البنايات ويعود ذلك لعدة أسباب

أولا : كلما زاد ارتفاع البناية كاما احتجنا الى مضخة اكبر لمقاومة الحمل الكبير نتيجة الرفع والتنزيل

ثانيا : ان وجود هذه المصاعد يتطلب وجود اسطوانة تكون نهايتها في الطابق الارضي للبناية
على ان يكون طولها مساو لطول البناية وهذا يعني اننا بحاجة الى حفرة اسفل البناية لوضع الاسطوانة والمكبس تكون مساوية لطول 10 طوابق لاستخدامها في بناية بهذا الحجم مثلا وهذا غير ممكن اطلاقا

ثالثا : هذا النظام غير حافظ للطاقة بمعنى اننا لانسنطيع الاستفداة من طاقة النظام بشكل فعال
فعلى سبيل المثال عند رفع المصعد الى الطابق الاخير ثم تنزيله الى الطابق الاول
فاننا نكون بحاجة الى بدء العملية من جديد بنفس الطاقة اللازمة لذلك للوصول الى الطوابق العلوية مرة اخرى دون اي استفادة تذكر من الحركات السابقة

لذا فان هذه المصاعد غير مستخدمة في البنايات وتم الاستعاضة عنها بنظام المصاعد التي تعمل بالحبال المشدودة


نظام المصاعد الحديث ( الحبال)

يعتبر هذا النوع من المصاعد هو الاكثر شيوعا في ايامنا هذه ، وتعتمد الالية الاساسية في الحركة على حبال مشدودة مصنوعة من الحديد تقوم برفع وتنزيل المصعد من اعلى بعكس المصاعد الهيدروليكية التي تدفع من الاسفل

يتم في هذه المصاعد وضع العناصر الخاصة بالتحكم في المصعد في غرفة تحكم توضع عادة اعلى البناية فوق مجرى حركة المصعد مباشرة

يتم وصل حبال الرفع بعربة حمل الركاب بالحبال المشدودة والتي تكون مربوطة في نظام شد الحبال(3) ويقوم هذا النظام برفع وتنزيل المصعد كما يتضح في الشكل الاتي



اضغط على الرابط للمزيد من التوضيح

http://static.howstuffworks.com/flas...ator-cable.swf

يتم تدوير البكرة باستخدام محرك كهربائي(2) والذي يتم تشغيله من لوحة التحكم (1) الموجودة ايضا في غرفة المصعد
وتاخذ هذه الغرفة اوامر التشغيل من الازار الموجدة في المقصورة والتي يتم التحكم بها من قبل راكب المصعد

ان من اهم ميزات هذا النظام هو حفظ الطاقة ، فكما يظهر فان هناك حمل موازن (4) وظيفته احداث التوازن وحفظ الطاقة في النظام الميكانيكي للمصعد

ويكون هذا الحمل عادة مساو لوزن مقصورة الركاب بحمولة(40%) من الحمولة القصوى (ما يعادل 3-4 ركاب)

في هذه الحالة فان وزن المقصورة بركابها سيكون مساو لوزن حمل التوازن ما يعني عدم الحاجة الى طاقة كبيرة لسحب حبال المصعد بواسطة المحرك الخاص بنظام سحب الحبال وانما طاقة بسيطة جدا لاتمام ذلك وهذه هي الميزة الاهم في هذا النظام مقارنة بالنظام الهيدروليكي وهي ( حفظ الطاقة)

اي ان نظام حزم الحبال في حالة عدم وجود ركاب او وجود (3-4) ركاب في مثالنا سيقتصر على تحريك الحبال فثط (اي سيكون بمثاابة بكرة تحريك فقط ) وسيقوم الحمل الموازن بدوره برفع المصعد مما يعني توفيرا في الطاقة اللازمة لذللك وهو ما اشبه بلعبة التوازن المعروفة seasaw

تستخدم السكك أو المسارات الحديدة (5) للمحافظة على مسار المصعد في الصعود والنزول اضافة الى دورها الرئيس في نظام الحماية والامان الخاص بنظام المصعد

نظام الحماية في المصاعد:

ان معامل الامان في المصاعد يعد من اهم الامور التي يتم دراستها في تصميم المصاعد
فعادة ما يتم تصميم الحبال الخاصة في المصاعد لتحمل اوزانا كبيرة جدا اضافة الى أن احتمال انزلاق العربة والركاب في داخلها إلى الأسفل إحتمال ضعيف جداً

الجزء الأول من الحماية هو نظام الحبال حيث أن كل حبل للمصعد مصنوع من عدة أطوال ومن مواد فولاذية ملفوفة حول بعضها وبهذا التركيب القوي فإن حبل واحد يستطيع دعم وزن عربة المصعد والثقل الموازي،
ولكن المصاعد تبنى بحبال متعددة (بين الأربعة إلى الثمانية) وإذا تآكل أحد الحبال في حدث غير متوقع فستقوم بقية الحبال بحمل المصعد وحتى إذا انكسرت كل الحبال أو قام نظام البكرة المسننة بإفلات الحبال فمن غير المحتمل سقوط عربة المصعد لأن عربات المصعد المشدودة لها أنظمة كبح أو سلامة داخلية.

يتكون نظام الحماية من (حاكم ) موجود بجانب نظام التدوير الخاص تتلخص وظيفته في تحسس اي حركة سريعة للحبال تنتج عن خلل معين او قطع في احد الحبال الخاصة بالرفع

مع العلم ان نظام الحبال المصمم لنظام الحاكم تختلف عن الحبال المخصصة للرفع وهي غير مصممة للرفع وانما فقط لنظام الامان وهي حبال اخرى غير التي ذكرت في نظام الرفع تتضح بالصورة التالية



يتكون نظام الحاكم الرئيسي من قطعتين معدنيتنين ترتبطاتن داخل نظام الحاكم، وتكون هذه القطع المعدنية مرتبطة بنابض زنبركي يقوم بشدها في الوضع الطبيعي

عند حدوث اي عطل في الحبال يؤدي الى سقوط المقصورة تفتح هذه القطع المعدنية وتقوم بمسك شفرات البكرة ونظام شد الحبال من الداخل كما يظهر بالشكل وسبب فتح هذه القطع هو قوة الطرد المركزي نتيجة الحركة السريعة لنظام الحزم حيث ان هذه القوة تتغلب على قوة شد الزنبرك في في حال قطع الحبال او اي عطل مشابه يؤدي الى حركة سريعة



انظر الى التوضيح المرفق

http://static.howstuffworks.com/flas...r-governor.swf

يرتبط هذا الحاكم بنظام مكابح يقوم بالضغط على السكك الحديدية التي تعد من اجزاء نظام المصعد الرئيسية

يتكون نظام المكابح من ذراع حديدية متصلة بالحبال وظيفتها هي تحريك نظام الشد الخاص بالمكابح في حال الحركة السريعة ( قطع الحبال ) مما يؤدي الى توقف الحركة ( انظر الى الجزء (2) في التوضيح المرفق )



اضغط على الرابط للمزيد من التوضيح
http://static.howstuffworks.com/flas...tor-safety.swf

حركة المصعد

معظم المصاعد الحديثة مزودة بنظام تحكم بواسطة الكمبيوتر او المتحكمات المبرمجة او الدارات الالكترونية
وجميعها تشترك في نفس الوظيفة المتلخصة بالتحكم في حركة الماتور الخاص بنظام الحبال وسرعتها ، ولكي يقوم نظام التحكم بهذه العملية يجب ان تتوفر لديه المعلومات التالية على الاقل

1.موقع كل طابق
2. الطابق الذي يريد الراكب الذهاب اليه
3.موقع المصعد الحالي ( الطابق )


عند ضغط الراكب على رقم الطابق الذي يريد الذهاب اليه يقوم نظام التحكم باجراء الحسابات اللازمة لتحديد المكان والوجهة ومن ثم اعطاء الاوامر للوحة التحكم الخاصة بتحريك المحرك الخاص بالحبال وعادة ما يتم تحديد هذا الموقع عن طريق حساس ضوئي يقوم بعدالأسنان الموجودة على مسار حديدي مثبت من اعلى البناية الى اسفلها كما يظهر في الصورة





على سبيل المثال (بداية الطابق الثاني تكون عند السن 150 ) وهكذا ...

بهذه الطريقة يتم تحديد الوجهة بشكل دقيق جدا كما يتما التحكم بسرعة المحرك وتقليل سرعتها قبل وصول الوجهة بمسافة قليلة وذلك لضمان عدم احساس راكب المصعد بالوقوف المفاجيء او الانطلاق المفاجيء

كما يتم تزويد غرف المصاعد بحساسات لحساب الاحمال تقوم هذه الحساسات بايقاف نظام التحكم في حال وجود حمولة زائدة داخل مقصورة الركاب الى حين التخلص من الحمولة الزائدة عندئذ يمكن لنظام التحكم البدء برحلة الصعود او الهبوط

ابواب المصعد

الغرض الرئيسي من ابواب المصاعد هو حماية الركاب من السقوط او الاصطدام باطراف الطوابق او الاجزاء الاخرى من نظام المصعد اثناء حركة المصعد

يتكون باب المصعد من شقين داخلي وخارجي (الجزء الايمين والايسر ) يتحركان على مسار ثابت ، اضافة الى وجود باب خارجي موجود في كل طابق
يتم التحكم بفتح الباب واغلاقه عن طريق ماتور كهربائي خاص مثبت في اعلى الباب ويكون موصولا بذراع حديدية متصلة بالباب تتحرك وفق ميكينيكية معينة في حال الفتح والاغلاق كما يظهر في الشكل التالي



اضغط على الرابط للمزيد من التوضيح

http://static.howstuffworks.com/flash/elevator-door.swf
عند الضغط على زر القتح نلاحظ حركة المحرك التي تقوم بدفع الذراع الحديدية لجانب الباب الايسر والذي يقوم بدوره بدفع الباب الايمن ايضا

عند الضغط على زر الاغلاق يقوم المحرك بسحب الذراع الحديدية والتي تقوم بدورها بسحب الجزء الايمان من الباب ومن ثم اغلاق الباب بشكل كامل

يزود باب المصعد ايضا بحساس لتحسس وجود اي شخص او جسم بين الابواب في لحظة اغلاق الباب ، وبالتالي عدم امكانية اغلاق الباب في هذه الحالة

اضافة الى ان نظام التحكم الخاص بالمصعد لا يسمح نهائيا بفتح الابواب الداخلية او الخارجية في الا عند توقف المصعد وقوفا تاما


أصبحت المصاعد في فترة زمنية قصيرة آلة أساسية وستصبح المصاعد عنصر واسع الإنتشار لدرجة أكبر في المجتمع وهي حقاً من أهم الآليات في العصر الحديث.