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)的進步也在不斷降低。經(jīng)歷了由直流電機調(diào)壓調(diào)速、異步電機交流雙速、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(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(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。

（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，當時交流電因不便調(diào)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(chǎn)生磁場，與固定磁場產(chǎn)生作用力把電能換成機械能

通過手動控制正反轉(zhuǎn)，線圈勵磁調(diào)壓調(diào)速，

但其缺點也很明顯，電動機龐大重量大，調(diào)壓設施和勵磁線圈占據(jù)較大空間，機房面積大，電機有碳刷換向故障率高，換向產(chǎn)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(jīng)濟性提出更高要求，直流電機驅(qū)動漸漸顯現(xiàn)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?shù)膬?yōu)勢被用于電梯驅(qū)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(qū)動動力。

（2）交流單速驅(qū)動方式：交流電機其結(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行，相比直流電機調(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(xiàn)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(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(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(diào)速：永磁同步電機天生有結(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(qū)動的最優(yōu)動力。

大功率永磁同步電機的出現(xiàn)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(zhuǎn)子。同時永磁同步不存在轉(zhuǎn)差率，同步電機轉(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(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(jié)構(gòu)和頂層設計。

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的工況范圍加大，不僅可以擁有直流電機一樣的調(diào)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(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20～30%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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(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(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（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)革命也不短應用到電梯的技術(shù)，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(zhì)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(lián)網(wǎng)，聲音人機交互，多元化的轎廂內(nèi)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。