EXAMENSARBETE Alternativ kraftöverföring hissar Christopher Tuolja 2015 Högskoleingenjörsexamen Elkraftteknik Luleå tekniska universitet Institutionen för teknikvetenskap och matematik
Christopher Tuolja, Luleå tekniska universitet juni 2015 Alternativ kraftöverföring hissar
Christopher Tuolja, Luleå tekniska universitet juni 2015 Arbetet utfördes på Alimak Hek AB i Skellefteå, våren 2015 Handledare på Alimak Hek AB: Mathias Lindgren Examinator: Math Bollen
Figur 1 Foto på Alimak Hek AB:s hiss. [10]
Förord eller Tacktal Detta examensarbete har utförs åt Alimak Hek under 10 veckor för att erhålla en högskoleexamen vid Luleå tekniska universitet. Jag vill speciellt tacka min handledare Mathias Lindgren på Alimak Hek AB för all hjälp kring examensarbetet, men även de andra på företaget som har visat mig hur verksamheten fungerar. Jag vill även tacka min familj som har funnits och stöttat mig så att jag har kunnat göra klart mina studier.
Sammanfattning Alimak Hek AB tillverkar och levererar bygg- och industrihissar till 87 länder runt om i hela världen. Hissarna tillverkas i Skellefteå men det finns även tillverkning i Shanghai. Alimak Hek AB driver sina hissar idag med kabel hängande från tunna (basket) och med en trolleyvagn som ansluts efter halva lyfthöjden. Spänningsfallet är en avgörande faktor för hur högt man kan komma. Idag kan Alimak Hek AB nå höjder på ungefär 400 meter med kabel i trolleyvagn. Företaget har sedan tidigare gjort en förstudie på strömavtagare men eftersom tekniken har gått framåt så är det intressant att undersöka alternativa kraftöverföringar igen. I detta projekt har två alternativa kraftöverföringar behandlats: Kraftöverföring med induktion Kraftöverföring med strömskenor Projektets syfte är att jämföra dagens kraftöverföring med de alternativa kraftöverföringarna både tekniskt och ekonomiskt. Tre olika bygghissar valdes med olika lyfthöjd, vikt och lastkapacitet. Utifrån det datat så beräknades användbar information som sedan skickades vidare till intressanta leverantörer. Kontakten med leverantörerna skedde via mail och telefon. Induktionslösningen med en basenhet på 35 kw och 200 meter lyfthöjd kostar ungefär 1,1 miljoner kronor (I priset ingår material och idrifttagning). Effekten som hissarna krävde beräknades och det var i maxkant av vad största systemet klarade av. På grund av både teknikens och den ekonomiska begränsningen så har denna lösning lagts åt sidan. Denna lösning kan vara av intresse för framtiden då tekniken troligen kommer att gå framåt ytterligare och priset därmed blir mer ekonomiskt konkurrenskraftigt. Kraftöverföring med strömskenor kan ske både med AC och DC spänning. Materialen i skenorna är av antingen koppar eller aluminium (rostfri stål yta). Spänningsfallet blir ungefär lika stort för en kabel som för en skena i koppar förutsatt att de har samma area. Genom att byta till en skenlösning så försvinner vikten av kabel hängande i tunna (basket) och trolleyvagn. Genom att använda aluminium skenor istället för koppar skenor så blir priset för en 4-pols skenlösning ungefär hälften så dyr. Spänningsfallet sjunker ytterligare om man byter till en skenlösning med DC matning. Priset blir också lägre i jämförelse med en skenlösning med AC matning, det beror dels på antalet skenor men även på val av material. Den bästa motsvariga alternativa kraftöverföringen till vad som används idag både tekniskt och ekonomiskt som har belysts i detta projekt är DC matning via aluminium skena. Denna förstudie är bara början till en djupare undersökning av alternativa kraftöverföringar för att tillgodose Alimak Hek AB:s behov för framtiden.
Innehåll Förord eller Tacktal... 4 1 Introduktionen... 8 1.1 Bakgrund... 8 1.2 Mål och omfattning... 8 1.3 Metod... 8 1.4 Resultat... 9 2 Teori... 10 2.1 Elektromagnetisk induktion... 10 2.2 Ledning... 10 2.3 Spänningsfall kabel... 10 2.4 Spänningsfall skena AC... 11 2.5 Spänningsfall skena DC... 11 2.5.1 Resistans kabel... 11 2.5.2 Resistans skena... 11 2.5.3 Spänningsfall kabel... 11 2.6 Effektförlust... 12 2.7 Trefaseffekt... 12 3 Genomgång av lösningar... 13 3.1 Nuvarande tekniklösningar... 13 3.2 Hiss specfikationer... 13 3.3 Undersökning av alternativa tekniklösningar... 14 3.3.1 Kraftöverföring med induktion... 14 3.3.2 Kraftöverföring med skena... 14 3.4 Leverantörer... 15 4 Beräkningar... 16 4.1 Allmänt om beräkningar... 16
4.2 Nuläges beräkningar... 16 4.2.1 Beräkning spänningsfall kabel... 16 4.3 Spänningsfallsberäkningar skenlösningar... 17 4.3.1 Skenlösning AC... 17 4.3.2 Skenlösning DC... 17 4.3.3 Jämförelse av spänningsfall... 18 5 Ekonomiska beräkningar... 19 5.1 Allmän beskrivning... 19 5.2 Kraftöverföring med kabel... 19 5.3 Kraftöverföring med induktion... 20 5.4 Kraftöverföring med skena... 20 5.4.1 Strömskena AC... 20 5.4.2 Strömskena DC... 20 5.5 Ekonomiska jämförelser... 21 6 Diskussion och slutsatser... 22 7 Referenser... 23 8 Bilagor... 24 8.1 Bilaga A Hissmodeller... 24 8.2 Bilaga B Data för beräkningar... 25 8.3 Bilaga C Beräkningar strömskenor Leverantör A... 26 8.4 Bilaga D Beräkningar strömskenor Leverantör B... 28 8.5 Bilaga E strömskenor Leverantör C... 31 8.6 Bilaga F Sammanställning Totalt spänningsfall% strömskenor... 32 8.7 Bilaga G Spänningsfallsberäkning kabellösning... 33 8.8 Bilaga H Ekonomiska beräkningar... 34
1 Introduktionen 1.1 Bakgrund Alimak Hek AB tillverkar och levererar kuggstångsdrivna hissar som främst används inom byggindustrin men också som permanent installerade hissar till 87 länder runt om i världen. Hissarna drivs av en transmission bestående av en elmotordriven kuggväxel, som driver ett kugghjul som klättrar efter en kuggstång utefter en fackverksmast. Hissarna är av olika storlek beroende på användnings område och för lyftkapaciteten fodras olika effekter på de drivpaket som används. Hissarna idag har kraftkablarna hängande från hiss till korg (basket) och med en trolley vagn som följer med upp till halva lyfthöjden. Bra kraftöverföring med minimalt spänningsfall är nyckeln till en säker drift. Alimak Hek AB har tidigare gjort en förstudie på strömavtagare men eftersom tekniken har gått framåt så är det intressant att kolla på alternativa lösningar igen. Två av dessa lösningar är kraftöverföring med induktion och med ledningsbunden skenlösning. 1.2 Mål och omfattning Målet med arbetet är att i en förstudie undersöka om det är tekniskt och ekonomiskt genomförbart med en alternativ kraftöverföring till Alimak Hek AB:s hissar. De tekniker som kommer att undersökas är kraftöverföring med induktion och skena. Projektet är avgränsat till tre olika hisstorlekar och tre höjder som är specificerade enligt Bilaga A. Alimak Hek AB har många olika varianter och storlekar på sina hissar och att gå igenom alla dessa under denna period skulle inte vara möjligt. 1.3 Metod Undersöka hur företaget driver hissarna i dagsläget. Undersöka alternativa lösningar och leverantörer. Ställa frågor om de aktuella lösningarna till de valda leverantörerna. Göra tekniska och ekonomiska beräkningar på dagsläget för att sedan jämföras med de alternativa lösningarna.
1.4 Resultat Kraftöverföring med induktion är en relativt ny teknik och den begränsas av kapaciteten i att överföra effekt. Den begränsas också av den kostar ca: 1,1 miljoner kronor vilket är betydligt högre kostnad i jämförelse med dagens kabellösningar. Strömskenor gjorda i aluminium med rostfri stål yta ger lika högt spänningsfall som för kopparskenor men är ungefär hälften så dyra. Strömskenor gjorda i aluminium och överförda med DC är den mest tekniska och ekonomiska motsvariga lösningen till kraftöverföringen som används till hissarna idag.
2 Teori Detta avsnitt handlar om teorin kring kraftöverföring med induktion och med skena. Teorin för kraftöverföring med induktion är endast en generell beskrivning och behövs inte för någon beräkning. Däremot beräknas spänningsfall för kraftöverföring med skena för både AC och DC. 2.1 Elektromagnetisk induktion När en ledare rör sig vinkelrätt mot ett homogent magnetiskt flöde så induceras en spänning (emk, eller elektromotorisk kraft) i ledaren. Då ledaren inte är i rörelse i det magnetiska fältet så slutar den att inducera en ström. Det som händer när ledaren rör sig mot respektive från ett magnetiskt flöde är att det induceras en positiv och en motriktad emk, det kallas för växelspänning (AC). [1] 2.2 Ledare En ledare har en resistans, area, resistivitet och en viss längd. Resistansen för en ledare/fas kan beräknas enligt följande formel. 2.3 Spänningsfall kabel Trefasigt spänningsfall för en kabel kan beräknas enligt nedanstående formel.
2.4 Spänningsfall skena AC Det komplexa spänningsfallet för 3 fas kraftöverföring via skena beräknas enligt följande formel. 2.5 Spänningsfall skena DC 2.5.1 Resistans kabel 2.5.2 Resistans skena 2.5.3 Spänningsfall kabel Formeln för spänningsfallet gäller endast för en resistiv last annars måste även den induktiva delen tas hänsyn till.
2.6 Effektförlust Aktiva och reaktiva effektförluster avges i form av värme i en ledning. Den kan beräknas enligt följande formel för en trefasig effektförlust. 2.7 Trefaseffekt Trefaseffekten i en ledning beräknas enligt nedanstående formel.
3 Genomgång av lösningar 3.1 Nuvarande tekniklösningar Alimak Hek AB:s hissar drivs idag med två olika kabellösningar, kabel i tunna och kabel upphängd med trolleyvagn. Kraftöverföring med kabel i tunna används upp till 100 meter och med trolleyvagn så kan man idag nå höjder på ungefär 400 meter. Vid kraftmatning med trolleyvagn så behövs det först en kabelmatning till masten och därefter en fast installation upp till halva lyfthöjden. Därifrån går det en kraftkabel till trolleyvagn som följer med hissen. 3.2 Hiss specifikationer Hissarna som valdes var bygghissar av tre olika storlekar och lyfthöjder och de finns dokumenterade i Bilaga A. Parametrarna är beräknade i Alimaks utvecklade program Power. [2] Figur 2 Undersidan av en Alimak hiss. Fotot visar även trolleyvagn med kraftkabel och signalkabel. [6]
3.3 Undersökning av alternativa tekniklösningar Figur 3 De två vänstra figurerna visar de nuvarande lösningarna med kabel. Den högra visar den alternativa lösningen med skena. Kraftmatning med induktion kräver en basenhet, men liknar för övrigt skenlösningen. 3.3.1 Kraftöverföring med induktion Induktiv kraftmatning är en relativt ny teknik och mycket är på utvecklings stadiet. Systemet har en basenhet som kan överföra en viss effekt med växelspänning. Denna effekt skickas via en Litzkabel, som sedan överförs till en "Pickup" och därefter vidare till en frekvensomriktare som i sin tur driver en motor. Basenheter och Pickups går att kombinera för att kunna överföra högre effekter. Kapacitanser sätts in efter en viss sträcka för att kompensera mot spänningsfall. Frekvensen i dessa system är 20 khz och det gör det möjligt att överföra effekt över stora luftgap, det ger dessutom högre överförings förmåga. Det finns ingen gräns på färdhastighet för den mobila användaren och systemet är underhållsfritt vilket ger en hög pålitlighet. Kraftöverföringen genererar inget buller då det inte finns någon fysisk kontakt mellan litzkabel och pickup. Det finns inga distributions begränsningar på grund av is, damm m.m. Dataöverföring kan även den ske via Litzkabeln men det behövs en enhet för det. Induktionslösningen slopades då effekten som Alimak Hek AB:s hissar krävde var i maxkant av hur mycket som basenheten kan skicka ut och därmed blir det en dyr lösning. [3] [4] [5] 3.3.2 Kraftöverföring med skena. Kraftöverföring med skena kan ske med både AC och DC spänning. Skenorna som används är främst gjorda i koppar men det finns också i aluminium(med kontaktyta i rostfritt stål). Till skillnad från kraftöverföring med induktion så blir det ett mekaniskt slitage då effekten ska överföras och det sker med kolborstar.
Kolborstarnas livslängd är begränsad men det går att utrusta dessa med slitagevarnare. En uppskattad livslängd för ett horisontellt system är 50 000 km, en leverantör antar att det är detsamma för vertikal led. Styrdel av kolborsten antas ha en livslängd på ca: 5 år. Omgivande miljö såsom damm, snö m.m. där skenorna är placerade kan ha en negativ inverkan på kraftöverföringen. För att minska damm påverkan så kan man använda isolerade skenor. Uppkomsten av is och snö kan man motverka genom att installera en skenvärmare. Dataöverföring kräver ytterligare utrustning, dessa skiljer sig mellan leverantörerna. [5] [6] [7] 3.4 Leverantörer Kontakten med leverantörer har varit en viktig del i projektet för att få en förståelse av tekniken och dess begränsningar. Eftersom detta projekt är en förstudie för att se vilka lösningar det finns så kommer varken leverantörernas namn eller företag att nämnas.
4 Beräkningar 4.1 Allmänt om beräkningar Beräkningarna utförs från tre leverantörers data kring deras lösningar. En jämförelse av spänningsfall mellan skenlösning och kabel visas i Figur 5. Siffrorna på beräkningarna hänvisas till Bilagorna C-E. En sammanställning av spänningsfallet redovisas i procentuell form i Bilaga F. 4.2 Nuläges beräkningar Beräkningar har genomförts för de tre olika hissmodellerna och höjderna i Alimak Hek AB:s program Power. Parametrar som togs från Power och beräkningar finns i Bilaga A. Från dessa parametrar beräknades effekten på kabelmatningen till hissen. Dessa uppgifter skickades till leverantörer för att se om det var tekniskt möjligt att genomföra med de alternativa lösningarna. Nedanstående formel användes vid beräkning av den trefasiga effekt som krävdes för att lyfta hissarna. 4.2.1 Beräkning spänningsfall kabel Spänningsfallet beräknas först i kabeln till masten(se Figur 4 för förtydligande). Sedan användes Alimak Hek AB:s egenutvecklade beräkningsprogram Power för att få ut spänningsfallet från kabeln i mast och trolleykabel.. Siffervärden på beräkningarna hänvisas till Bilaga G. Figur 4 Principskiss över hur spänningsfallet beräknas
4.3 Spänningsfallsberäkningar skenlösningar Från produktblad fanns det teknisk data som DC resistans och impedans/1000m, maximala strömmen för skenan vid 35 C och arean. Totala spänningsfallet från kabelmatning till skena beräknades. Startströmmen som krävs för att lyfta hissmodellerna beräknades i programmet Power, men då uteslöts trolleykabeln (R3 i Figur 4). 4.3.1 Skenlösning AC 4.3.2 Skenlösning DC I stort sett blir det samma effekt som vid AC, samma formel som tidigare används.
Spänningsfall(%) 4.3.3 Jämförelse av spänningsfall Spänningsfall vid start 14,00 12,00 10,00 8,00 Aluminiumskena DC(500A)273mm^2 Kopparskena DC(500A)165mm^2 6,00 Aluminiumskena AC(500A)170mm^2 Kopparskena AC(500A)107mm^2 4,00 Kopparskena AC(200A)50mm^2 2,00 Spänningsfall kopparkabel 25mm^2 0,00 300m 500m Lyfthöjd(m) Figur 5 Jämförelse av spänningsfall mellan strömskenor och kabel. Det syns ett tydligt samband i figuren, en lägre lyfthöjd och en större area ger ett lägre spänningsfall.
5 Ekonomiska beräkningar 5.1 Allmän beskrivning Ekonomiska beräkningar utfördes för att jämföra dagens kabellösning med trolleyvagn mot de alternativa lösningarna. Kostnaderna är endast utförda för kraftöverföringen, det har inte gjorts någon beräkning av kostnad för dataöverföring. Tabell 1 Beräkningsparametrar Kabelarea Lyfthöjd skena Lyfthöjd induktion Fastkabel i mark 25 300 meter 200 meter 20 meter 35 500 meter 5.2 Kraftöverföring med kabel Kabelupphängning sker enligt Figur 1 med trolleyvagn. (Se även Figur 4) Tabell 2 Kabeltyper och pris/meter Kabeltyp Fastkabel i mast och mark FKKJ 3*25/16 FKKJ 3*35/16 Trailing power cable Hybrid REVE 4G25 3*2,5 Hybrid REVE 4G35 3*2,5 REVE 4G25(Trolley) Pris/m 90kr/m 117kr/m 294kr/m 328kr/m 174kr/m Summerar ihop alla tre delpriser för 25 och 35 för både 300 och 500 meters lyfthöjd. Totalsumman (25, 300 meter) = (Fastkabellängd i mark*pris/m)+(fastkabel i mast(halva lyfthöjden)*pris/m)+(trolley kabel(halva lyfthöjden)*pris/m) Beräkningarna med siffervärdena finns i Bilaga H.
5.3 Kraftöverföring med induktion Enligt en leverantör skulle kostnaden för induktionslösning med 35 kw primärenhet och 200 meters lyfthöjd hamna på ungefär 1,1 miljoner kronor. (I priset ingår material och idrifttagning) På grund av detta och att tekniken inte riktigt räcker till utan en dyr lösning så kommer denna lösning inte gås vidare med. Vid högre höjder så kommer inte priset att öka särskilt mycket på grund av att kabelslingans pris är lägre än själva primärenheten, men för exakta prisuppgifter behövs en offert. [8] 5.4 Kraftöverföring med skena Priserna nedan har en leverantör uppskattat för ett 4-poligt skensystem som Alimak använder sig av. [8] Tabell 3 Kostnad för skena i kr/m Material på skena kr/m (Inklusive fästen m.m.) Aluminium (stål kontakt yta) 520 Koppar 1125 5.4.1 Strömskena AC Totalpris_skena=(kostnad för fastkabel i mark*längd)+(skenkostnad/m*lyfthöjd) Dessa beräkningar med siffror presenteras i Bilaga G. 5.4.2 Strömskena DC Totalpris_skena=( kostnad för fastkabel i mark*längd)+(((skenkostnad/m)/4)*2)*lyfthöjd Beräkningarna med siffror presenteras i Bilaga G.
Kostnad 1 200 000,00 kr 5.5 Ekonomiska jämförelser 1 000 000,00 kr 800 000,00 kr 600 000,00 kr Induktion Ac_skena kopp25 AC_skena alu 25 DC_skena Kopp 25 400 000,00 kr 200 000,00 kr DC_skena alu 25 Trolley_kabel 25 Hybrid_kabel 25 0,00 kr 0 100 200 300 400 500 600 Lyfthöjd Figur 6 Ekonomiska jämförelser av kabellösning mot de alternativa lösningarna. Betckningen 25 är arean på den fasta kabeln till masten. Hybrid och Trolley är kablar som används idag. I Figur 6 ser man att kostnaden för kraftöverföring med induktion är betydligt större än för dagens lösning med kabel. Man ser också att DC kraftöverföring med aluminium skena är den som ligger närmast dagens kostnader med kabellösning. Eftersom priserna för skenorna endast har ett uppskattat pris/meter så är det svårt att göra en jämförelse därför att olika areor ger andra priser. Det ger iallafall en indikation om att kostnaderna för DC kraftöverföring är ekonomiskt hållbart då lyfthöjden är högre än ungefär 150 meter.
6 Diskussion och slutsatser I detta arbete har det setts att det finns både fördelar och nackdelar med alternativa kraftöverföringar. Tekniskt sett så är kraftöverföring med induktion den bästa, men ekonomiskt så är det betydligt dyrare att genomföra än dagens lösningar med kabel. När det gäller kraftöverföring med skena så är det bäst att använda en stor area och i aluminium överförd med DC. Det ger det lägsta spänningsfallet och kräver minst antal skenor vilket reducerar kostnaden. Genom att använda skena istället för kabel så försvinner vikten som hissen måste bära vilket dessutom ger ett lägre spänningsfall. De ekonomiska beräkningarna av skenlösningen har sina begränsningar, priserna var uppskattade per meter men inte för olika areor. Det ger iallafall en uppskattning om var ungefär kostnaderna kommer att hamna. Nackdelar med kraftöverföring med skena är att den påverkas av den omkringliggande miljön såsom damm, snö m.m. Det går att minska uppkomsten av damm och dylikt genom att använda isolerade skenor. För att förhindra att is och snö uppkommer på skenorna så går det att installera en elvärmare. En annan nackdel med kraftöverföring med skena är att kolborstarna som ligger mot skenorna måste bytas efter en tid. Det går att montera en slitageindikator som varnar när det är dags att byta. Skenlösningen genererar buller pågrund av den mekaniska kontakten men det gör inte induktionslösningen. Men det genereras redan buller i Alimak Hek AB:s hissar genom att de drivs på kuggstång så det är inget större problem. Det som inte har tagits med i beräkningarna är signalöverföringen vilket kräver ytterligare utrustning för att genomföra. För att Alimak Hek AB:s behov av en alternativ kraftöverföring ska kunna genomföras så krävs det djupare undersökningar och diskussioner tillsammans med leverantörer. Dagens lösningar med kabel fungerar bra upp till 400 meter och därför kan det vara en bra investering med en alternativ kraftöverföring med t.ex. strömskena vid de högre lyfthöjderna. Olika miljöer kan kräva olika lösningar vilket måste undersökas ytterligare. Detta arbete har gett en överblick av några alternativa kraftöverföringar som kan bli aktuella för Alimak Hek AB.
7 Referenser [1] H. Blomqvist, Elkrafthandboken elkraftsystem 2, Stockholm: Liber, 2012. [2] A. H. AB, Beräkningar från programmet Power, 2015. [3] Leverantör(A), Mail, 2015. [4] Leverantör(B), Mail, 2015. [5] Leverantör(A), Produktblad, 2015. [6] Leverantör(B), Produktblad, 2015. [7] Leverantör(C), Produktblad, 2015. [8] Leverantör(B), Interviewee, Kraftöverföring med induktion och strömskenlösningar. [Intervju]. maj 2015. [9] Leverantör(C), Mail, 2015. [10] A. H. AB, Foto hiss. [11] A. H. AB, Foto på Trolleyvagn.
8 Bilagor 8.1 Bilaga A Hissmodeller Parametrar Hissmodell Sc650_C22 Sc650_C26 Sc650_C46 Kabel guidning Trolley Basket Trolley Trolley Höjd(m) 100 100 300 500 Last(kg) 2400 2350 2100 1800 Total vikt(kg) 1915 1915 2125 2305 Startström(A) 70 71 73 77 Driftström(A) 60 62 64 67 Spänning(VAC) 400 400 400 400 Spänning VFC mellanled(vdc) 540 540 540 540 frekvens(hz) 50 50 50 50 frekvens(hz) 60 60 60 60 Cos ρ in till VFC 0,98 0,98 0,98 0,98 Motorlast(%) 100,9 99,5 100,9 100,2 Antal motorer(11kw) 2 2 2 2 Effekt på kabel till VFC vid start(kw) 47,5 48,2 49,6 52,3 Effekt på kabel till VFC vid drift(kw) 40,7 42,1 43,5 45,5 Alimak Hek har dessa spänningar och frekvenser runt om i världen Spänning(VAC) frekvens(hz) 380 50/60 400 415 50 420 440 460 60 480
8.2 Bilaga B Data för beräkningar AC AC spänning(vac) [2] 400 Startström(A) [2] 67 cosp in till VFC 0,98 Resistivitet koppar(ρ) 0,0172 Impedans skena/m(cu 500A, 35 C,Lev.A)(Ω) [5] 0,000161 Impedans skena/m(al 500A, 35 C,Lev.A)(Ω) [5] 0,000157 Impedans skena/m(cu 450A, 35 C,Lev.B)(Ω) [6] 0,000188 Impedans skena/m(al 320A, 35 C,Lev.B)(Ω) [6] 0,000271 Impedans skena/m(cu 200A, 35 C,Lev.B)(Ω) [6] 0,000378 Impedans skena/m(cu 200A, 35 C,Lev.C)(Ω) [7] 0,00032 DC DC spänning till VFC(VDC) 540 Resistans skena/m(cu 500A, 35 C,Lev.A)(Ω) [5] 0,000104 Resistans skena/m(al 500A, 35 C,Lev.A)(Ω) [5] 0,000097 Resistans skena/m(cu 450A, 35 C,Lev.B)(Ω) [6] 0,00014 Resistans skena/m(al 320A, 35 C,Lev.B)(Ω) [6] 0,00024 Övrig data Skenlängd_100 100 Skenlängd_300 300 Skenlängd_500 500 Kabellängd till skena(m) 20 Kabelarea( ) 25 Impedans/resistans baserad på 50Hz & ledaravstånd 50mm
8.3 Bilaga C Beräkningar strömskenor Leverantör A AC Spänningsfalls beräkningar(kopparskena 500A) Effekt på kabel till VFC vid start skena(kw) Spänningsfall skena(3 fas VAC) 45 491 1,87 Spänningsfall skena (3 fas %) 5,61 0,47 9,34 1,40 Förlust effekt kabel 3fas 2,34 185 Resistans kabel VAC(Ω) Tot Delta U% 0,01376 0,87 Spänningsfall kabel 1,81 1,63 2,74 Totalt spänningsfall 3,50 7,23 10,97 DC Spänningsfallsberäkningar(kopparskena 500A) Spänningsfall kabel(vdc) Spänningsfall skena(vdc) 2,32 1,75 Resistans skena(ω) 5,26 0,0208 8,76 0,0624 Ström till VFC vid start skena(a) 0,104 84,24 Resistans kabel VDC(Ω) Totalt Delta VDC%) 0,02752 0,75 Totalt spänningsfall(vdc) 1,40 4,07 2,05 7,58 Effekt start(kw) 11,08 45 491 AC Spänningsfalls beräkningar(aluminiumskena 500A)
Effekt på kabel till VFC vid start skena(kw) Spänningsfall skena(3 fas VAC) 45 491 1,82 Spänningsfall skena (3 fas %) 5,47 0,46 9,11 1,37 Förlust effekt kabel 3fas 2,28 185 Resistans kabel VAC(Ω) Tot Delta U% 0,01376 0,86 Spänningsfall kabel 1,77 1,63 2,68 Totalt spänningsfall 3,45 7,10 10,74 DC Spänningsfallsberäkningar(aluminiumskena 500A) Spänningsfall kabel(vdc) Spänningsfall skena(vdc) 2,32 1,63 Resistans skena(ω) 4,90 0,0194 8,17 0,0582 Ström till VFC vid start skena(a) 0,0970 84,24 Resistans kabel VDC(Ω) Tot Delta VDC%) 0,02752 0,73 Totalt spänningsfall(vdc) 1,34 3,95 1,94 7,22 Effekt start(kw) 10,49 45 491
8.4 Bilaga D Beräkningar strömskenor Leverantör B AC Spänningsfalls beräkningar(kopparskena 450A) Effekt på kabel till VFC vid start skena(kw) Spänningsfall skena(3 fas VAC) 45 491 2,18 Spänningsfall skena (3 fas %) 6,55 0,55 10,91 1,64 Förlust effekt kabel 3fas 2,73 185 Resistans kabel VAC(Ω) Spänningsfall kabel 0,01376 1,63 Totalt spänningsfall Tot Spänningsfall% 3,81 0,95 8,17 2,04 12,54 3,13 DC Spänningsfallsberäkningar(kopparskena 450A) Spänningsfall kabel(vdc) Spänningsfall skena(vdc) 2,32 2,36 7,08 11,79 Resistans skena(ω) Ström till VFC vid start skena(a) 0,028 84,24 0,084 Totalt spänningsfall(vdc) 0,14 4,68 Resistans kabel VDC(Ω) 9,39 0,02752 14,11 Effekt start(kw) Totalt spänningsfall(vdc%) 45 491 0,87 1,74 2,61
AC Spänningsfalls beräkningar(aluminiumskena 320A) Effekt på kabel till VFC vid start skena(kw) Spänningsfall skena(3 fas VAC) 45 491 3,14 Spänningsfall skena (3 fas %) 9,43 0,79 15,72 2,36 Förlust effekt kabel 3fas 3,93 185 Resistans kabel VAC(Ω) Totalt spänningsfall 0,01376 4,77 Spänningsfall kabel 11,06 1,63 17,35 Tot Spänningsfall% 1,19 2,77 4,34 DC Spänningsfallsberäkningar(aluminiumskena 320A) Spänningsfall kabel(vdc) Spänningsfall skena(vdc) 2,32 4,04 Resistans skena(ω) 12,13 0,0480 20,22 0,1440 Ström till VFC vid start skena(a) 0,2400 84,24 Resistans kabel VDC(Ω) Totalt spänningsfall(vdc) 0,02752 6,36 Effekt start(kw) 14,45 45 491 22,54 Totalt spänningsfall(vdc%) 1,18 2,68 4,17 AC Spänningsfallsberäkningar(kopparskena 200A)
Spänningsfall skena(koppar 200A ) Tot spänningsfall%(200a) 4,39 1,50 13,16 3,70 21,93 5,89 Totalt spänningsfall(200a ) 6,02 14,79 23,56
8.5 Bilaga E strömskenor Leverantör C Effekt på kabel till VFC vid start skena(kw) Spänningsfall skena(3 fas VAC) Spänningsfall kab AC Spänningsfalls beräkningar(kopparskena 200A) 45 491 3,71 1,63 Spänningsfall skena (3 fas %) 11,14 0,93 18,57 Totalt spänningsfa 2,79 Förlust effekt kabel 3fas 5,34 4,64 185 12,77 Resistans kabel VAC(Ω) 20,20 0,01376
8.6 Bilaga F Sammanställning Totalt spänningsfall% strömskenor Leverantör A Leverantör B Koppar(500A) Koppar(450A) Koppar(200A) Totalt spänningsfall VAC% Totalt spänningsfall VAC% Totalt spänningsfall VAC% 100m 0,87 100m 0,95 100m 1 300m 1,81 300m 2,04 300m 3, 500m 2,74 500m 3,13 500m 5, Totalt spänningsfall VDC% Totalt spänningsfall VDC% 100m 0,75 100m 0,87 300m 1,40 300m 1,74 500m 2,05 500m 2,61 Aluminium(500A) Aluminium(320A) Totalt spänningsfall VAC% Totalt spänningsfall VAC% 100m 0,86 100m 1,19 300m 1,77 300m 2,77 500m 2,68 500m 4,34 Aluminium(500A) Aluminium(320A) Totalt spänningsfall VDC% Totalt spänningsfall VDC% 100m 0,73 100m 1,18 300m 1,34 300m 2,68 500m 1,94 500m 4,17 Leverantör C Koppar(200A) Totalt spänningsfall VAC% 100m 1,335729 300m 3,192488 500m 5,049246
8.7 Bilaga G Spänningsfallsberäkning kabellösning Spänningsfall vid start är hämtat från Power. Spänningsfall vid start kabellösning med Trolleyvagn Spänningsfall Lyfthöj Spänningsfall vid Delta Kabeltyp kabel 20 m(vac) d(m) start(vac) U(VAC) Hybrid REVE 4G25 3*2,5 1,63 300 41 42,63 Hybrid REVE 4G25 3*2,5 1,63 500 62 63,63 REVE 4G25(Trolley) 1,63 300 41 42,63 Hybrid REVE 4G35 3*2,5 1,63 300 33 34,63 Hybrid REVE 4G35 3*2,5 1,63 500 49 50,63 Delta U% 10,65 735 15,90 735 10,65 735 8,657 35 12,65 735
8.8 Bilaga H Ekonomiska beräkningar Beräkning av kabellösning med trolleyvagn Kostnad(tkr) Trolley Totalkostnad kabel höjd 300m kabel Hybrid REVE Area 35 mm^2, 300 m 63 990 Area 35 mm^2, 500 m 105 090 Totalkostnad kabel höjd Area 25 mm^2, 300 m 41 400 64 500 Area 25 mm^2, 500 m 67 800 106 300 Beräkning av kostnad med skenlösning AC Räknat med kostnadskena/m Area kabel till skena Cu skenlösning AC(300 m) 500 m 35mm^2 339 840 564 840 25mm^2 339 300 564 300 Al skenlösning AC(300 m) 500 m 35mm^2 158 340 262 340 25mm^2 157 800 261 800 Beräkning av kostnad skenlösning DC Skenlösning DC Area kabel till skena Cu skena DC(300 m) 500 m Al skena DC(300 m) 500 m 35mm^2 171090 283590 80340 132340 25mm^2 170550 283050 79800 131800 Uppskattat pris för induktionslösning Induktionslösning Storlek på primärenhet Lyfthöjd Kostnad(ink.material och idrifttagning) 35 kw 200 m Ca: 1,1 miljoner kronor