يُذكركم موردو معدات توفير الطاقة في المصاعد بأنه مع تطور الاقتصاد، يزداد الطلب على الطاقة، وأصبح نقصها أحد العوامل الرئيسية التي تُعيق تطور مختلف المجالات. وبصفتها من معدات النقل المهمة والفعالة في المباني الشاهقة، أصبحت المصاعد تدريجيًا ثاني أكبر جهاز استهلاكًا للطاقة في هذه المباني، بعد تكييف الهواء، وأعلى من الإضاءة وإمدادات المياه وغيرها من مصادر الطاقة. ويمثل استهلاك الطاقة في تشغيل المصاعد ما بين 20% و50% من إجمالي استهلاك الطاقة التشغيلي للمباني، ولا يُمكن الاستهانة بأهمية هذه القضية.
يتكون استهلاك الطاقة في تشغيل المصعد بشكل رئيسي من جزأين: الأول هو استهلاك آلة الجر التي تسحب عربة المصعد والحمولة؛ والثاني هو استهلاك نظام المصعد نفسه، والذي يشمل بشكل رئيسي استهلاك نظام آلة الباب، ونظام التحكم في المصعد، ونظام التحكم الكهربائي، ونظام الإضاءة والتهوية في المصعد، بالإضافة إلى استهلاك الطاقة الفعال لنظام النقل الميكانيكي، وزوج حركة العربة وقضيب التوجيه. وقد أظهرت الأبحاث أن الطاقة الكهربائية التي تستهلكها آلة الجر التي تسحب حمولة تمثل أكثر من 70% من إجمالي استهلاك الكهرباء. ويُعد استخدام تقنيات توفير الطاقة المناسبة لمعالجة المصاعد الموفرة للطاقة اتجاهًا حتميًا في تطوير صناعة المصاعد.
عملية تطوير وحالة البحث في تكنولوجيا توفير الطاقة في المصاعد
لقد أدى تطبيق المصاعد إلى زيادة الطلب على الطاقة من قبل الناس بشكل كبير، لذلك منذ اختراعها إلى استخدامها على نطاق واسع اليوم، كانت متطلبات تكنولوجيا توفير الطاقة تمر بها، والتي تنعكس بشكل رئيسي في ثلاثة جوانب:
(1) توفير الطاقة لتكنولوجيا محرك آلة الجر للمصاعد
هناك خمسة أنواع من تقنيات تشغيل آلات جر المصاعد، بما في ذلك محرك التيار المتردد غير المتزامن مع ناقل حركة علبة التروس، ومحرك التيار المتردد غير المتزامن بدون ناقل حركة علبة التروس، ومحرك المغناطيس الدائم غير المتزامن مع ناقل حركة علبة التروس، ومحرك المغناطيس الدائم المتزامن مع ناقل حركة علبة التروس، ومحرك المغناطيس الدائم المتزامن بدون ناقل حركة علبة التروس. تُعد آلة الجر PM حاليًا طريقة نقل مثالية ومتطورة، بمزايا تشمل محرك المغناطيس الدائم المتزامن، وعدم الحاجة إلى إضافة زيت تشحيم لعلبة التروس، ومعامل قدرة مرتفع، وكفاءة تشغيل عالية. بفضل عدم وجود خسائر أثناء عملية النقل، توفر محركات التروس حوالي 30% من الطاقة مقارنةً بمحركات التيار المتردد غير المتزامنة. ميزتها البارزة هي أنها المحرك المغناطيسي الدائم الوحيد الذي يمكنه منع الحوادث التي تسبب إصابات شخصية للركاب بسبب فقدان المصعد السيطرة عليه وانزلاقه أثناء التشغيل، وقد حظيت بإشادة من الصناعة والمستخدمين.
(2) نظام التحكم في المصعد الموفر للطاقة
بدأت عملية تطوير تقنية التحكم في محرك المصعد من تنظيم سرعة تغيير قطب المحرك غير المتزامن بالتيار المتردد إلى تنظيم سرعة تنظيم جهد التيار المتردد؛ ثم الانتقال إلى تنظيم سرعة الجهد المتغير والتردد المتغير. أفضل طريقة قيادة معترف بها بشكل شائع هي استخدام مزيج من تنظيم سرعة التردد المتغير والجهد المتغير للتحكم في آلة الجر المتزامنة ذات المغناطيس الدائم [3]. من خلال تغيير تردد وجهد الإدخال لمحرك المصعد، يمكن تحقيق عملية تنظيم سرعة المصعد. يتم التحكم في نسبة التردد والجهد بواسطة محول تردد للحفاظ على نسبة ثابتة، والتي يمكن أن تضبط السرعة بسلاسة. بالمقارنة مع نظامي التحكم في السرعة السابقين، يتميز VVVF بمزايا الكفاءة العالية وتنظيم السرعة السلس وتوفير الطاقة بأكثر من 30٪. علاوة على ذلك، يتميز بخصائص الأداء الجيد والحجم الصغير والكفاءة العالية والركوب المريح، مما يجعله جهاز تحكم في السرعة مثاليًا وشائعًا.
(3) توفير الطاقة لنظام تغذية الطاقة
الطريقة الحالية لتوفير الطاقة في المصاعد هي إعادة تغذية الطاقة الكهربائية المولدة من آلة الجرّ أثناء توليد الطاقة إلى شبكة الكهرباء. ويتم التعامل مع الطاقة الكهربائية المولدة من آلات الجرّ أثناء توليد الطاقة عن طريق توصيل المقاومات المستهلكة للطاقة وتحويلها إلى طاقة حرارية لتحريرها، وذلك لتجنب أعطال الجهد الزائد في المصاعد. لا يقتصر تأثير هذه الطريقة على هدر الطاقة فحسب، بل لها أيضًا آثار سلبية على البيئة المحيطة، وتزيد العبء على نظام التبريد في غرفة الآلة، وتؤثر سلبًا على نظام المصعد بأكمله.
وظيفة نظام تغذية الطاقة هي تحويل الطاقة الكهربائية على ناقل التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد من نفس الطور والتردد مثل الشبكة من خلال العاكس، وإعادتها إلى الشبكة في نطاق الجهد العالي لجهد الشبكة.
حاليًا، تستهلك مقاومات الكبح ما بين 25% و35% من إجمالي استهلاك الكهرباء في المصاعد. بناءً على كفاءة انعكاس الطاقة البالغة حوالي 85%، تُقدر كفاءة توفير الطاقة لأجهزة تغذية راجعة لطاقة المصعد بما يتراوح بين 21% و30%. تزداد هذه النسبة بشكل ملحوظ مع زيادة أرضية المصعد وسرعته. وقد حقق نظام التغذية الراجعة لطاقة المصعد المتصل بشبكة توليد الطاقة من خلال توفير الطاقة التقليدي، مما فتح آفاقًا جديدة في مجال توفير الطاقة في المصاعد.
مبدأ توفير الطاقة لجهاز تغذية الطاقة للمصعد
يُعدّ تنظيم سرعة التردد المتغير خيارًا لتوفير الطاقة في المصاعد. بعد بدء التشغيل، يُظهر المصعد أعلى طاقة ميكانيكية أثناء التشغيل السريع. بعد الوصول إلى الطابق المستهدف، يُبطئ المصعد ويتوقف تدريجيًا. في هذه العملية، يُطلق المصعد الطاقة الميكانيكية والأحمال الموجودة. تتمثل الآلية الأساسية لتغذية راجعة تحويل التردد في أن مُحوّل التردد يُمكنه تخزين الطاقة الكهربائية الموجودة على جانب التيار المستمر ثم إعادتها إلى شبكة الطاقة المترددة. في هذه الحالة، لن يستهلك مُقاوم الكبح المزيد من الطاقة الكهربائية. يُمكن لجهاز تغذية راجعة التردد المتغير التخلص من استهلاك الطاقة الطفيف وإعادتها بالكامل إلى شبكة الطاقة. من هنا، يُمكن ملاحظة أن تغذية راجعة تحويل التردد تُلبي مؤشرات توفير الطاقة وتُحسّن تشغيل المصعد بشكل عام.