Solução de medição de feedback de energia para elevadores

Os elevadoues são cargas típicas de energia potencial. Sob as três condições de trabalho específicas a seguir, a máquina de tração do elevador (motor) passa de um estado de consumo de energia para um estado de gerador, produzindo energia elétrica regenerativa.

• Deslocamento descendente com carga pesada: O peso do carro excede o contrapeso, a gravidade puxa o carro para baixo e o motor é acionado para girar e gerar energia.
• Curso ascendente com carga leve/carga vazia: O contrapeso é mais pesado que o carro, puxando-o para cima, e o motor é acionado de forma semelhante em sentido inverso para gerar energia.
• Frenagem por desaceleração: O elevador desacelera até parar antes de chegar ao andar alvo, liberando enorme energia cinética mecânica.

Figura 1: Diagrama esquemático das condições de geração do elevador

Com base na frequência de utilização do elevador, a adição de um dispositivo de feedback de energia resulta numa taxa média de poupança de energia de 30% por elevador, com picos que chegam a mais de 40%, o que é de importância significativa para a eficiência energética em edifícios modernos com elevados volumes de elevadores.

I. Princípio da Recuperação Energética

Em elevadores convencionais sem modificação, a energia elétrica gerada faz com que a tensão do barramento CC do conversor de frequência aumente. O sistema só consegue dissipar essa energia na forma de calor através de um resistor de frenagem, o que além de consumir energia, eleva a temperatura da sala de máquinas, impactando no funcionamento do equipamento, conforme mostra a Figura 2.

Depois de adicionar um dispositivo de feedback de energia, a recuperação de energia consiste principalmente nas seguintes etapas:

• Captura de Energia: A energia CA gerada pelo elevador é primeiro retificada em energia CC pelo conversor de frequência e armazenada no capacitor do circuito CC.
• Inversão Inteligente: Quando a tensão do barramento CC excede o limite definido, o dispositivo de feedback de energia (os componentes principais incluem o inversor de ponte completa IGBT e o microprocessador DSP) é ativado antes do resistor de frenagem, convertendo CC em energia CA trifásica com a mesma frequência, fase e tensão da rede de baixa tensão.
• Purificação e Feedback: A corrente de saída invertida é purificada através de componentes como reatores de filtragem para eliminar a poluição harmônica antes de ser enviada com segurança de volta à rede elétrica CA do edifício.

Figura 2: Diagrama esquemático da recuperação de energia do elevador

II. Requisitos padrão relevantes

Um padrão nacional dedicado à tecnologia de feedback de energia de elevadores visa regular requisitos técnicos, métodos de teste e desempenho de segurança. Aplica-se a elevadores controlados por velocidade de frequência variável com retificação incontrolável conectados a sistemas TN-S com tensões nominais de AC 400V e inferiores. A norma especifica indicadores de desempenho rigorosos:

• Classificação de eficiência: Dividido em três níveis com base na carga; eficiência ≥85% a 25% de carga, ≥90% a 50% de carga e ≥95% a 100% de carga.
• Qualidade de Energia (Limites Harmônicos): A Distorção Harmônica Total (THDi) da corrente de realimentação não deve exceder 5%, com limites explícitos para conteúdo harmônico par e ímpar.
• Fator de Potência: Não inferior a 0,90 quando a potência de saída for igual a 50% da potência nominal.
• Segurança e Proteção: O dispositivo deve apresentar proteção abrangente, incluindo proteção anti-ilhamento, sobretensão, subtensão, curto-circuito, circuito aberto e anomalia de frequência da rede.

A norma especifica a construção da plataforma de teste, condições de teste e métodos de medição, como o uso de medidores de energia bidirecionais de alta precisão para medição síncrona no lado CC (entrada) e no lado CA (saída) para calcular a eficiência de conversão.

III. Esquema de seleção de medição de feedback de energia do elevador

Em projetos de modificação reais, os medidores devem ser implantados nos lados CA e CC para verificar a eficiência e a qualidade da energia.

Lado conectado à rede CA (consumo estatístico de energia e volume de feedback)

• Aplicação: Gabinete de distribuição de energia do elevador Entrada trifásica de 380V ou ponto de conexão à rede de feedback.
• Objetivo: Calcule o consumo total da rede e a energia regenerativa realimentada na rede para avaliar ganhos abrangentes de economia de energia.

Esquema de rede com fio (padrão de engenharia):

Modeloo recomendado: DTSD1352 Medidor de energia ferroviária trifásica .

Características: Suporta medição bidirecional trifásica de quatro fios, classe 0,5S de quatro quadrantes, emparelhada com transformadores de corrente externos de núcleo dividido (CT), ideal para modernização em lote em novos elevadores residenciais ou comerciais.

Figura 3: Medidor de energia de trilho CA trifásico DTSD1352

Esquema IoT sem fio (para cabeamento difícil):

Modeloo recomendado: ADW300 medidor de energia IoT sem fio da série .

Características: Módulos 4G/WiFi opcionais, suporte nativo para transmissão transparente bidirecional TCP. Carregamento de dados diretamente na plataforma, adequado para áreas residenciais antigas ou elevadores dispersos.

Figura 4: Medidor de energia IoT CA trifásico ADW300

Lado do barramento de feedback CC (medição CC regenerativa precisa)

• Aplicação: Lado do barramento CC dentro do dispositivo de feedback de energia (por exemplo, barramento CC540V/750V).
• Objetivo: Meça a eficiência do conversor de forma independente ou, quando combinado com sistemas de armazenamento de energia de elevador (supercapacitores/baterias de lítio), meça com precisão o processo de carga/descarga regenerativa CC.

Modeloo recomendado: DJSF1352-RN Medidor bidirecional de energia em trilho DC .

Características: Cobertura de tensão DC 0-1000V, suporta shunts de 75mV ou sensores Hall 0-20mA/0-5V/0-10V, capazes de entrada DC dupla, precisão de 0,5 ou 1 classe.

Figura 5: Medidor de energia DC DJSF1352-RN e sensor Hall

Esquema de aquisição de dados

Modelos recomendados: ANet-1E2SM-4G or AWT100-4G .

Características: Aquisição downstream de dispositivos de campo via RS485 usando protocolos padrão (por exemplo, Modbus-RTU), comunicação sem fio upstream via 4G/WiFi ou Ethernet, montagem em trilho.

Figura 6: Esquema de aquisição de dados ANet-1E2SM-4G e AWT100-4G

4. Solução de sistema de gerenciamento de feedback de energia de elevador

Uma plataforma de energia IoT é uma plataforma de nuvem SaaS desenvolvida de forma independente que suporta acesso multiprotocolo e acesso multiterminal, fornecendo monitoramento de energia, análise de eficiência, análise de qualidade de energia, gerenciamento de alarmes e geração de relatórios, alcançando gerenciamento visual remoto e análise inteligente de feedback de energia do elevador. Os usuários podem concluir a depuração de dados digitalizando um código QR por meio de um aplicativo após a instalação, utilizando terminais WEB móveis ou de PC para obter os serviços de dados necessários. Mais informações estão disponíveis em Plataforma de nuvem IoT de energia .

Figura 7: Plataforma IoT Energy Cloud

Tabela de seleção de equipamentos de feedback de energia do elevador

Imagem do produto	Nome	Model	Função	Aplicação
	Trifásico Medidor de energia CA	DTSD352	Trifásico current, voltage, time-of-use energy, positive/negative energy statistics, multi-rate settings, precision 0.5S, RS485 interface.	Entrada de distribuição do elevador ou ponto de feedback
	Medidor multifuncional	ADW300	Trifásico electrical parameters, time-of-use energy, split-core CT, hot-swappable, RS485, 4G wireless. Precision 0.5S class.	Entrada de distribuição do elevador ou ponto de feedback
	Medidor de energia CC	DJSF1352-RN	Tensão DC, corrente, potência, energia positiva/negativa, suporte para sensor Hall.	Saída DC do conversor de elevador
	Sensor Hall	AHKC-EKA	Medição de corrente DC 0-(5-500)A, saída DC 4-20mA.	Medidor de energia DC correspondente
	Portal Inteligente	ANet-2E4SM	Linux embarcado, suporte a soquete de rede, compactação de dados, segurança AES/MD5, suporte a protocolos: Modbus, ModbusTCP, DL/T645, 101, 103, 104.	Adaptável à Acrel-EIOT ou plataformas de terceiros
	Roteador sem fio	AWT100-4G	Aquisição de dados e uplink 4G, transmissão transparente.	Adaptável à Acrel-EIOT ou plataformas de terceiros
	Plataforma de nuvem IoT de energia	Acrel-EIOT	Possui funções como aquisição de dados, análise de dados, aviso de falhas, relatório de dados e gerenciamento de ativos de equipamentos. Ele suporta leitura de código QR baseada em APP para comissionamento, o que basicamente pode alcançar uma operação sem comissionamento.	As opções de implantação incluem implantação em nuvem privada, implantação em nuvem pública e serviços de hospedagem de dados.