油壓式升降機

現代升降機驅動技術



百多年前的升降機，驅動方式可以來自柴油、蒸氣機或人力。
現代的升降機已全數使用電力。大多數升降機，均會在頂部設置機房，放置電動機及控制系統，牽引對重裝置(鉈)和機箱。
因應其設計及驅動方式，大致可分為5類
直流電動機(DC)、交流電動機(AC/2)、電腦控制無齒輪變速(VVVF)、無機房(Machine-Room-Less)、油壓(Hydraulic)
除了無機房之外，全部也需要機房。非油壓升降機的機房在機槽的頂部。技術上機房可設在其它地方，但受效率和成本影響，因此，甚少有這種升降機。





類型

省電程度

維修

舒適

直流電動機(DC)
差
容易但較麻煩
佳

交流電動機(AC/2)
較好
簡單
差

電腦控制無齒輪變速(VVVF)
佳
容易但需較高技術
極佳

無機房(Machine-Room-Less)
佳
需很高技術
佳

油壓(Hydraulic)
極差
簡單
差





直流電動機 (DC)



直流電動機升降機很早就出現，多出現在較舊的樓宇或要求升降機高速、舒適的較新樓宇。

圖片參考：http://www.hkelev.com/picture/dc.jpg

圖片由三菱電梯@Chicken製作及提供，特此致謝！
一般大廈是用三相交流供電，要供應給此類升降機，必須轉成直流電。
舊款機：大廈供電透過三相電動機連接直流發電動機轉換。
新款機：透過整流器電把三相交流電轉成為直流電。
不管使用哪一種方法，轉換過程中也會有能量損耗，而且轉換器的價格亦不便宜，引致機器價格較高。
至於驅動系統，當然就是用直流電動機。
早期要控制直流電動機的速度頗為容易，只需透過電阻調節電壓就可以，因此加減速均很暢順。但交流電動機就只能作分級式的調校，形成交流電動機(AC/2)升降機，但這種升降機舒適感不足，故不能取代直流電動機升降機。
直流電動機和交流電動機在構造上最大的分別，在於要使用碳擦供電至換向器。由於碳擦是和換向器作磨擦，會損耗及形成碳屎，故保養上較麻煩，此構造亦不利大量供電到電動機。而交流電動機則較少有這問題。
因保養麻煩、耗電較多、成本較高，在工廠大廈及其它地方，早已被交流電動機(AC/2)所取代，而電腦控制無齒輪變速(VVVF)升降機的出現，更把這種升降機淘汰。






交流電動機(AC/2)



交流電動機升降機出現在50 - 60年代
交流電動機是透過電流的頻率控制轉動速度，每一週期的電流方向轉換正負一次，形成電波，因此不用換向器，後來更發展出使用電磁感應把電力傳入線圈，傳電時沒有接觸，故不用碳擦，減少了維修的麻煩。
要控制速度只有改變電波，早期只能做到分級式的控制。在兩梯上使用的有兩種：
1. 同時使用兩部不同速度的電動機，需要高速時開動高速機，低速時改用低速機。
2. 改變電電動機的輸入電極數目，以達到不同速。
上述方法均不能做到無級調節，因此不能做到直流電動機的暢順加減速效果。
這類升降機的運作方法是：關門後，選用高速，開動升降機，到接近停站樓層時，就轉用慢速，待對準樓層時，使用「Brake皮」把升降機停下(平層)。
「brake皮」停機一刻的舒適度和平層準確度則取決於升降機的設計及維修質素，故此同一牌子不同年代產品亦會有不同質素。
由於停層是由「brake皮」控制，客量的多少及「brake皮」的損耗程度會影響平層準確度，可能有數厘米的距離，而部份升降機平層不準時，會於開門後自動修正，也有一些設有手動修正按鈕，由使用者修正。
註：
部份慢速交流電動機升降機只有一種速度(AC/1)
部份交流電動升降機分開3種以上速度(AC/3)





電腦控制無齒輪變速(VVVF)


電腦控制無齒輪變速升降機多出現在80年代，起初多用在高樓大廈的高速升降機。
比起交流電動機(AC/2)，系統使用半導體技術調整交流電的頻率，使交流電動機加減速達至無級控制，而轉換的過程中，能量損耗很少。更後期的系統，更可透過機箱負荷感應系統，預先計算電動機所需的扭力，調節電動機的電壓，以節省更多能源(亦可提供更佳舒適感)
半導體調頻時，會傳出不同的高頻聲音。
半導體雖然較貴，但保養的成本頗低，而交流電動機的保養成本亦低於直流電動機，故此，此類升降機保用成本低廉。
由於使用了電腦控制，故減少了由機房的機械性控制，可靠度大增。由於加減速受電腦的控制，平層較完美，而在上落距離較短時，升降機更可使用較慢速度，以節省能源。
由於屬電腦控制，廠商可以透過更新軟件來改善升降機運行情況。可是這種升降機的優點亦是其缺點，以半導體為主的系統，不及機械性操作系統般，容易讓維修員找出系統問題所在。而各廠商的系統均不同，因此雖然容易維修，但要維修得好，非原廠較難做到。






油壓 (Hydraulic)



油壓升降機在早期已經出現。
原理是使用電力把油缸內的油，泵至油筒，使油壓臂上升，從而帶領機箱上升，下降則使用升降機的重量把油泵回。
油壓臂與機箱不同連接方法，構成不同曳引比，如圖所示。
(曳引比：牽引機箱物與機箱行程的比例，在同一電動機及機箱下，曳引比越大，機箱運行速度越慢但載重能力越高。)
受技術限制，行車緩慢，速度不會快於1m/s，運行距離不可超過20m。由於速度緩慢，部份油壓升降機，會於機外或機內張貼告示，請乘客耐心等候。

圖片參考：http://www.hkelev.com/picture/oil2.jpg

圖片由三菱電梯@Chicken製作及提供，特此致謝！
油壓泵內的動力來源，和其它升降機一樣，都是來自電動機。由於油是經油管傳送，故此機房可離電梯較遠，亦不再局限於頂層。此技術容許製造出載重能力極高的機種，本港有油壓升降機可同時載500人，而價格亦較便宜。
惟油壓技術的缺點亦不少，如升降機閒置一段時間，機房內的油箱油會變凍，再次起動時溫度會上升，影響行車的質素(例如平層不準確)。而電能轉換成升降機上升的效率低，故十分耗電及發出高熱，因此機房又需要空調系統以冷卻以防過熱。受多種因素影響，油壓升降機的質素會較不穩定。隨著無機房升降機興起及其價格下跌，相信漸漸會被取代。






無機房(Machine-Room-Less)



無機房升降機始見於2000年，在真正出現前，已有不少小機房的升降機安裝在各個地方，例如地下鐵路將軍澳線油塘至寶琳站升降機、西九龍中心觀光升降機等。
在頂部設機房升降機，當然是最佳選擇，可是因樓宇設計關係或地區高度限制問題，不少樓宇不能在頂部設立機房。例子可見於不少頂樓沒有升降機服務的樓宇，就是因為該層設置了機房。
雖然升降機的電動機機房不一定要設置在頂樓，惟成本極高及運行欠效率，而油壓升降機表現又不足應付需求，因此便發明了無機房技術，把所有零件安裝在升降機的管道內，並設立升降機控制櫃於最高服務樓層，側面垂直放置碟型電動機以節省空間。
這類升降機結構上，除了機器的大小和位置之外，和一般電腦控制無齒輪變速(VVVF)相同。
這類升降機的速度可和有機房的機相約，但現在用到的無機房電梯爬升高度不高，所以未見有十分高速的無機房電梯。
由於技術容許運行距離和速度皆比油壓機為高，加上配合由VVVF技術控制交流電動機平層快、準確，故此漸漸取代了油壓升降機。
由於技術更複雜，故此價格高昂及未必可以由非原廠維修。唯深水(士步)深之都商場已出現首部非原廠維修的的無機房升降機。
本港此類電梯常見由通力電梯製造，因其大事宣傳及不錯的質素，另有奧的斯、三菱、迅達、星瑪都已在本港安裝了無機房升降機。





圖片參考：http://www.hkelev.com/picture/mrl/mrl2.jpg



圖片參考：http://www.hkelev.com/picture/mrl/mrl.jpg



深之都商場

迅達無機房升降機及控制櫃