Com o rápido crescimento do setor imobiliário, o desenvolvimento da indústria de elevadores também foi impulsionado. Hoje, os elevadores se tornaram um componente essencial de edifícios altos. Além da necessidade de funções básicas, as pessoas buscam maior segurança e conforto, mas poucos se preocupam com o consumo de energia desses equipamentos, o que os torna o segundo maior consumidor de energia em edifícios altos, depois do ar-condicionado.
Ao estudarmos a história do desenvolvimento do elevador, podemos constatar que, desde o controle CC original até o controle síncrono de ímã permanente sem engrenagens dos dias atuais, cada etapa do desenvolvimento da tecnologia de elevadores foi acompanhada pela redução do consumo de energia. Dessa perspectiva, a economia de energia é a direção inevitável do desenvolvimento do elevador. No entanto, o método de frenagem utilizado pelos elevadores atuais ainda se baseia principalmente na frenagem por consumo de energia, fazendo com que a energia renovável gerada pelo elevador seja consumida pelo aquecimento da resistência de frenagem, causando grande perda de energia e aumentando a temperatura da casa de máquinas. Isso não só leva ao desperdício secundário de energia, como também afeta o funcionamento normal do elevador.
O Artigo 7 da Lei de Segurança de Equipamentos Especiais da República Popular da China estipula que as unidades de produção, operação e utilização de equipamentos especiais devem cumprir esta Lei e outras leis e regulamentos relevantes, estabelecer e aprimorar o sistema de responsabilidade pela segurança e economia de energia de equipamentos especiais, fortalecer a gestão da segurança e economia de energia de equipamentos especiais, garantir a segurança da produção, operação e utilização de equipamentos especiais e atender aos requisitos de economia de energia.
O trator de elevador é um tipo de tração mecânica com economia de energia, que utiliza um cabo de aço para conectar uma extremidade à cabina e a outra ao contrapeso, movimentando a cabina e o contrapeso para cima e para baixo. Existem tratores de elevador com ou sem engrenagens.
Tecnologia de economia de energia em elevadores
Os tratores com engrenagens geralmente são acionados por uma caixa de engrenagens que aciona a roda de tração, e essa caixa de engrenagens geralmente é acionada por uma engrenagem helicoidal, com uma relação de redução de 35:2. Já os tratores sem engrenagens não possuem caixa de engrenagens e são movidos por um motor síncrono de ímã permanente de corrente alternada, cuja relação de enrolamento geralmente é de 2:1 ou 1:1.
Do ponto de vista da análise de economia de energia em elevadores, o trator sem engrenagens é melhor do que o trator com engrenagens. No entanto, se for necessário utilizar um trator com engrenagens como fonte de energia, deve-se optar por um modelo de alta eficiência. Os tratores com engrenagens, de acordo com o tipo de mecanismo de acionamento principal, dividem-se em três tipos: engrenagem helicoidal, engrenagem cônica e engrenagem planetária. A eficiência de transmissão da engrenagem helicoidal é muito baixa, em torno de 70%. Já as transmissões por engrenagem planetária e engrenagem cônica apresentam alta eficiência, podendo ultrapassar 90%, mas, devido à necessidade de alta precisão na usinagem das engrenagens e ao alto custo, sua aplicação é limitada.
Além disso, a transmissão por engrenagens pode utilizar um motor síncrono de ímã permanente, que é pelo menos 10% mais eficiente do que o motor assíncrono CA, o que representa uma modificação para economia de energia em tratores com engrenagens.
O trator síncrono de ímã permanente possui vantagens incomparáveis em relação ao trator com engrenagens. Por não necessitar de corrente de repouso da rede elétrica, seu fator de potência é relativamente alto; além disso, dispensa o enrolamento magnético indutor, eliminando perdas por indução e, devido ao baixo aquecimento superficial, apresenta alta eficiência, que pode ser aumentada em 20% a 40%. O trator síncrono de ímã permanente adota o controle vetorial direcional do campo magnético do rotor, apresentando as mesmas excelentes características de controle de velocidade e torque de um motor CC. A corrente de partida e frenagem é significativamente menor que a de um motor de indução, reduzindo a potência necessária do motor e a capacidade do conversor de frequência.
Existem muitas maneiras de economizar energia no sistema de controle do elevador, uma delas é economizar energia com regulação de frequência variável e outra é usar dispositivos de feedback para economizar energia.
A frequência da rede elétrica utilizada na China é de 50 Hz. O chamado ajuste de frequência variável para economia de energia geralmente se refere ao ajuste de velocidade abaixo de 50 Hz, ou seja, ao ajuste de frequência abaixo da frequência base.
Na frequência base abaixo do ajuste de velocidade, ou seja, o ajuste de velocidade sob torque constante, de acordo com o princípio do motor elétrico, pode ser conhecido por T = 9,55P / n. Quando o torque T permanece inalterado, a potência P varia com a velocidade n, isto é, quando n aumenta, P também aumenta, e quando n diminui, P também diminui.
Durante o funcionamento normal do elevador, de acordo com o número de passageiros na cabine, a função correspondente pode ser acionada pelo conversor de frequência. Ou seja, quando o número de passageiros é grande, a saída do conversor de frequência é maior, e quando o número de passageiros é pequeno, a saída do conversor de frequência é menor, evitando assim o fenômeno de "cabines pequenas" e, consequentemente, atingindo o objetivo de economia de energia do elevador.
2. Utilizando o dispositivo de feedback para economia de energia, de acordo com o princípio da conservação de energia, o elevador, em subidas com carga leve e descidas com carga pesada, tem seu excesso de energia (incluindo energia cinética e potencial) convertido em eletricidade renovável através do motor elétrico e do conversor de frequência. Essa energia é consumida pela resistência de aquecimento. O uso frequente leva ao aumento da temperatura na casa de máquinas, sendo necessário o uso de ar condicionado para resfriamento. Caso contrário, a taxa de falhas do elevador aumentará.
Quanto mais alto o andar de operação, maior a frequência de funcionamento e, consequentemente, maior a economia de energia, melhorando significativamente o uso eficiente da eletricidade. Segundo as estatísticas, a energia consumida pelo resistor de frenagem do elevador representa de 25% a 35% do consumo total de eletricidade do elevador. Se essa energia pudesse ser reciclada e reutilizada, seria possível atingir o objetivo de economizar eletricidade.
Tecnologia de economia de energia em elevadores
A série IPC-PFE de dispositivos de economia de energia para elevadores, produzida pela Shenzhen Hexing Ga Energy Technology Co., Ltd., não só reduz a temperatura da sala de máquinas, como também recupera eficazmente energia renovável, seja injetada na rede elétrica ou alimentando outros equipamentos elétricos (ar condicionado, computadores, iluminação, etc.), poupando energia à rede.
A tecnologia de economia e redução de energia em elevadores certamente se tornará uma importante direção para a futura pesquisa e desenvolvimento de elevadores, e também uma das principais iniciativas da política nacional de "economia de energia e redução de emissões".