夏維鋼

電梯的能耗隨著世界節(jié)能思潮的發(fā)展和技術的進步也在不斷降低。經歷了由直流電機調壓調速、異步電機交流雙速、星三角轉換、晶體管變頻、能量反饋變頻等。一個半世紀的風風雨雨，翻天覆地的是歷史的變遷，永恒不變的是電梯提升現代人生活質量的承諾。

2010年由于變頻器技術發(fā)展，通力等各大廠商開始在中國市場大量推出應用型能量反饋系統(tǒng)的變頻電梯，綜合節(jié)約能耗30%左右，應用于2M/S速度及以上的住宅電梯上。

電梯自從出現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。

（1）直流驅動在人類剛剛掌握電力的時代就出現了電梯，當時交流電因不便調速還沒有大規(guī)模應用，直流電是當時的主流，直流電機運用電流產生磁場，與固定磁場產生作用力把電能換成機械能

通過手動控制正反轉，線圈勵磁調壓調速，

但其缺點也很明顯，電動機龐大重量大，調壓設施和勵磁線圈占據較大空間，機房面積大，電機有碳刷換向故障率高，換向產生電火花導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，對可靠性和經濟性提出更高要求，直流電機驅動漸漸顯現其劣勢。這時隨著交流電的應用，異步鼠龍電機普及，其低故障率、體積小重量輕，方便運輸的優(yōu)勢被用于電梯驅動，大大方便了運輸和安裝。替代了笨重的直流電機成為電梯的驅動動力。

（2）交流單速驅動方式：交流電機其結構簡單，維修方便，重量輕故障率低，啟動力矩大。易變壓輸電等優(yōu)點但受技術限制，固定頻率下不易調速，首先出現的是單速驅動。

（3）直流驅動：受到其結構限制，啟動啟動電流大、力矩大，轉速高有沖擊，對電網有影響，也有一定的無功功率， 且只能做成交流單速運行，相比直流電機調壓調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

異步電機的效率隨著負荷增加而增加，電機效率在80%到95%之間。

（4）交流雙速在異步電機普及后，很快出現了三項之間不同接法引起的不同功率模式，即星三角模式，其相互轉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，也在啟動和運行時采用高低功率切換模式，雙速相對于單速是在電機上加了一個星三角轉換接口，增加了一路控制回路。

星三角轉換的驅動方式簡單可靠性好，故障率低，負荷大，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，適當降低了能耗

（5）交流永磁同步變頻調速：永磁同步電機天生有結構優(yōu)勢，其簡單，銅耗鐵耗更低，永磁體替代了轉子的電磁鐵和異步電機的大感應電流環(huán)，還可以在重載時延緩墜落速度，是電梯驅動的最優(yōu)動力。

大功率永磁同步電機的出現要在稀土的提煉運用后，摻雜了稀土的永磁體磁強度大幅提高，耐熱耐沖擊，磁性穩(wěn)定持久，很適合作為轉子。同時永磁同步不存在轉差率，同步電機轉子速度可以精確控制，變頻器的技術大量普及可以精確控制電機頻率，一切為無齒輪電梯曳引機提供了條件。

90年代芬蘭通力推出蝶式永磁同步馬達，將轉子做成曳引輪，省去了蝸輪蝸桿的傳動磨損，將驅動方式變得更加簡潔低碳，大的截面利于散熱，馬達的扁平化讓空間利用率大大提高，96 年推出了無機房和小機房電梯，馬達的重量減輕了50%，，節(jié)約了高層建筑的結構和頂層設計。

在此之前出現的晶體管可控硅技術（變頻器）為交流變壓變頻提供足夠的技術支持。變頻器一出現就很快從輸變電普及到工控領域。使得普通的交流電機的工況范圍加大，不僅可以擁有直流電機一樣的調節(jié)啟動停止速度和加速度，還可以超頻或者低頻工作，電動機功率密度得到提高，電機小型化。對電網的污染也可以得到控制。

（6）交流永磁同步變頻調速為高層住宅提供了簡單可靠價格低廉的解決方案，異步電機逐步向高速電梯發(fā)展。有相關統(tǒng)計，相比傳統(tǒng)的驅動方式，永磁同步變頻變壓電梯驅動對整棟建筑節(jié)約了20～30%的總體能耗。

交流永磁同步變頻調速：隨著技術發(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營費用，同時永磁同步電機在重載下行時的特性能夠產生電能，在以前這部分電能被白白消耗掉，增加了散熱成本。所以就催生了新一種變頻器的運用，能量反饋變頻器。

其結構就是在普通變頻器的基礎之上增加了一組工頻逆變器，把永磁同步電機產生的電能反饋到電網，以供給整棟建筑的使用，據統(tǒng)計能量反饋變頻驅動最大可節(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在的能量反饋電梯，技術的進步、對低能耗的追求一直貫徹始終。

展望下一代電梯，出現了一些新理念，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計，使得建筑變得如同巨型圖書館的三維交通運輸系統(tǒng)，中國福建出現的電梯中高層之間的同井道內轉乘，增加了電梯的利用率。等等。

從世界第一臺蒸汽動力提升機（還不能叫做電梯）到現在變頻反饋驅動經過了一百多年，三次工業(yè)革命也不短應用到電梯的技術，電梯也越來越輕便化小型化智能化，但是對能源的需求并未本質變化，未來可預見的時間也不會有革命性變化。其發(fā)展方向也會跟隨時代向人工智能，物聯網，聲音人機交互，多元化的轎廂內部環(huán)境。當然其在節(jié)能化的方式也會繼續(xù)發(fā)展，符合時代潮流。