電梯驅(qū)動方式及節(jié)能發(fā)展

1、    電梯驅(qū)動方式及節(jié)能發(fā)展    夏維鋼電梯的能耗隨著世界節(jié)能思潮的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步也在不斷降低。經(jīng)歷了由直流電機(jī)調(diào)壓調(diào)速、異步電機(jī)交流雙速、星三角轉(zhuǎn)換、晶體管變頻、能量反饋變頻等。一個半世紀(jì)的風(fēng)風(fēng)雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升現(xiàn)代人生活質(zhì)量的承諾。2010年由于變頻器技術(shù)發(fā)展，通力等各大廠商開始在中國市場大量推出應(yīng)用型能量反饋系統(tǒng)的變頻電梯，綜合節(jié)約能耗30%左右，應(yīng)用于2m/s速度及以上的住宅電梯上。電梯自從出現(xiàn)一拉改變著人類的生活，為人類住房向樓房發(fā)展提供方便，也為樓層刷新新高度提供保障，電梯的效率也不斷提高，能耗不斷降低。

2、（1）直流驅(qū)動在人類剛剛掌握電力的時代就出現(xiàn)了電梯，當(dāng)時交流電因不便調(diào)速還沒有大規(guī)模應(yīng)用，直流電是當(dāng)時的主流，直流電機(jī)運(yùn)用電流產(chǎn)生磁場，與固定磁場產(chǎn)生作用力把電能換成機(jī)械能通過手動控制正反轉(zhuǎn)，線圈勵磁調(diào)壓調(diào)速，但其缺點(diǎn)也很明顯，電動機(jī)龐大重量大，調(diào)壓設(shè)施和勵磁線圈占據(jù)較大空間，機(jī)房面積大，電機(jī)有碳刷換向故障率高，換向產(chǎn)生電火花導(dǎo)致燒蝕效率下降等等。其銅耗鐵耗大略如下圖曲線，隨功率增加升高發(fā)熱量增大。隨著樓層增加，居民用電梯的需求量加大，對可靠性和經(jīng)濟(jì)性提出更高要求，直流電機(jī)驅(qū)動漸漸顯現(xiàn)其劣勢。這時隨著交流電的應(yīng)用，異步鼠龍電機(jī)普及，其低故障率、體積小重量輕，方便運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢被用于電梯驅(qū)動，大大方

3、便了運(yùn)輸和安裝。替代了笨重的直流電機(jī)成為電梯的驅(qū)動動力。（2）交流單速驅(qū)動方式：交流電機(jī)其結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，重量輕故障率低，啟動力矩大。易變壓輸電等優(yōu)點(diǎn)但受技術(shù)限制，固定頻率下不易調(diào)速，首先出現(xiàn)的是單速驅(qū)動。（3）直流驅(qū)動：受到其結(jié)構(gòu)限制，啟動啟動電流大、力矩大，轉(zhuǎn)速高有沖擊，對電網(wǎng)有影響，也有一定的無功功率， 且只能做成交流單速運(yùn)行，相比直流電機(jī)調(diào)壓調(diào)速對舒適感有一定差距，但早期電梯，且普遍采用蝸輪蝸桿傳動減速比大，電梯速度小則劣勢不明顯。去控制電路如圖異步電機(jī)的效率隨著負(fù)荷增加而增加，電機(jī)效率在80%到95%之間。（4）交流雙速在異步電機(jī)普及后，很快出現(xiàn)了三項之間不同接法引起的不同功率模

4、式，即星三角模式，其相互轉(zhuǎn)換就促成了最早的交流雙速電梯，速度的變換讓舒適感更好，也在啟動和運(yùn)行時采用高低功率切換模式，雙速相對于單速是在電機(jī)上加了一個星三角轉(zhuǎn)換接口，增加了一路控制回路。星三角轉(zhuǎn)換的驅(qū)動方式簡單可靠性好，故障率低，負(fù)荷大，適用于低速電梯，在很多要求不高的載貨電梯中目前任然有使用。在不同工況下用不同的功率，適當(dāng)降低了能耗（5）交流永磁同步變頻調(diào)速：永磁同步電機(jī)天生有結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，其簡單，銅耗鐵耗更低，永磁體替代了轉(zhuǎn)子的電磁鐵和異步電機(jī)的大感應(yīng)電流環(huán)，還可以在重載時延緩墜落速度，是電梯驅(qū)動的最優(yōu)動力。大功率永磁同步電機(jī)的出現(xiàn)要在稀土的提煉運(yùn)用后，摻雜了稀土的永磁體磁強(qiáng)度大幅提高，耐熱耐

5、沖擊，磁性穩(wěn)定持久，很適合作為轉(zhuǎn)子。同時永磁同步不存在轉(zhuǎn)差率，同步電機(jī)轉(zhuǎn)子速度可以精確控制，變頻器的技術(shù)大量普及可以精確控制電機(jī)頻率，一切為無齒輪電梯曳引機(jī)提供了條件。90年代芬蘭通力推出蝶式永磁同步馬達(dá)，將轉(zhuǎn)子做成曳引輪，省去了蝸輪蝸桿的傳動磨損，將驅(qū)動方式變得更加簡潔低碳，大的截面利于散熱，馬達(dá)的扁平化讓空間利用率大大提高，96 年推出了無機(jī)房和小機(jī)房電梯，馬達(dá)的重量減輕了50%，節(jié)約了高層建筑的結(jié)構(gòu)和頂層設(shè)計。在此之前出現(xiàn)的晶體管可控硅技術(shù)（變頻器）為交流變壓變頻提供足夠的技術(shù)支持。變頻器一出現(xiàn)就很快從輸變電普及到工控領(lǐng)域。使得普通的交流電機(jī)的工況范圍加大，不僅可以擁有直流電機(jī)一樣的調(diào)節(jié)

6、啟動停止速度和加速度，還可以超頻或者低頻工作，電動機(jī)功率密度得到提高，電機(jī)小型化。對電網(wǎng)的污染也可以得到控制。（6）交流永磁同步變頻調(diào)速為高層住宅提供了簡單可靠價格低廉的解決方案，異步電機(jī)逐步向高速電梯發(fā)展。有相關(guān)統(tǒng)計，相比傳統(tǒng)的驅(qū)動方式，永磁同步變頻變壓電梯驅(qū)動對整棟建筑節(jié)約了2030%的總體能耗。交流永磁同步變頻調(diào)速：隨著技術(shù)發(fā)展，低碳環(huán)保的意識在提高，用戶對節(jié)能環(huán)保提出更高的要求，進(jìn)一步降低電梯的能耗勢在必行。在一棟寫字樓，中高速電梯每年消耗的能源占整棟建筑的30%左右，巨大的能源消耗也是巨大的運(yùn)營費(fèi)用，同時永磁同步電機(jī)在重載下行時的特性能夠產(chǎn)生電能，在以前這部分電能被白白消耗掉，增加了

7、散熱成本。所以就催生了新一種變頻器的運(yùn)用，能量反饋變頻器。其結(jié)構(gòu)就是在普通變頻器的基礎(chǔ)之上增加了一組工頻逆變器，把永磁同步電機(jī)產(chǎn)生的電能反饋到電網(wǎng)，以供給整棟建筑的使用，據(jù)統(tǒng)計能量反饋變頻驅(qū)動最大可節(jié)約總耗電的30%。為客戶節(jié)約了大量電能回顧電梯的發(fā)展，經(jīng)歷了從高能耗到低碳環(huán)保的發(fā)展歷程。從第一代的直流電梯到現(xiàn)在的能量反饋電梯，技術(shù)的進(jìn)步、對低能耗的追求一直貫徹始終。展望下一代電梯，出現(xiàn)了一些新理念，比如迪拜哈利法塔的直線垂直無鋼絲提升，省去了傳動環(huán)節(jié)的摩擦損失，通力的碳纖維提升，大幅降低了傳統(tǒng)鋼絲重量降低能耗，德國的電梯無銜接到戶改變了未來大樓的設(shè)計，使得建筑變得如同巨型圖書館的三維交通運(yùn)輸系統(tǒng)，中國福建出現(xiàn)的電梯中高層之間的同井道內(nèi)轉(zhuǎn)乘，增加了電梯的利用率。等等。從世界第一臺蒸汽動力提升機(jī)（還不能叫做電梯）到現(xiàn)在變頻反饋驅(qū)動經(jīng)過了一百多年，三次工業(yè)革命也不短應(yīng)用到電梯的技術(shù)，電梯也越來越輕便化