Solución de medición de retroalimentación de energía para ascensores

Los ascensoes son cargas de energía potencial típicas. Bajo las siguientes tres condiciones de trabajo específicas, la máquina de tracción del ascensor (motor) se transforma de un estado de consumo de energía a un estado de generador, produciendo energía eléctrica regenerativa.

• Desplazamiento descendente de carga pesada: El peso del automóvil excede el contrapeso, la gravedad empuja el automóvil hacia abajo y el motor gira y genera energía.
• Viaje ascendente con carga ligera/carga vacía: El contrapeso es más pesado que el automóvil, lo empuja hacia arriba, y el motor se acciona de manera similar en reversa para generar energía.
• Frenado por desaceleración: El ascensor desacelera hasta detenerse antes de llegar al piso objetivo, liberando una enorme energía cinética mecánica.

Figura 1: Diagrama esquemático de las condiciones de generación del ascensor.

Según la frecuencia de uso de los ascensores, agregar un dispositivo de retroalimentación de energía da como resultado una tasa de ahorro de energía promedio del 30 % por ascensor, con picos que alcanzan más del 40 %, lo cual es de gran importancia para la eficiencia energética en edificios modernos con un gran volumen de ascensores.

I. Principio de recuperación de energía

En los ascensores convencionales sin modificaciones, la energía eléctrica generada hace que aumente la tensión del bus de CC del convertidor de frecuencia. El sistema solo puede disipar esta energía en forma de calor a través de una resistencia de frenado, que no solo consume energía sino que también eleva la temperatura de la sala de máquinas, lo que afecta el funcionamiento del equipo, como se muestra en la Figura 2.

Después de agregar un dispositivo de retroalimentación de energía, la recuperación de energía consta principalmente de los siguientes pasos:

• Captura de energía: La energía de CA generada por el ascensor primero se rectifica en energía de CC mediante el convertidor de frecuencia y se almacena en el condensador del circuito de CC.
• Inversión inteligente: Cuando el voltaje del bus de CC excede el umbral establecido, el dispositivo de retroalimentación de energía (los componentes principales incluyen un inversor de puente completo IGBT y un microprocesador DSP) se activa antes que la resistencia de frenado, convirtiendo la CC en energía CA trifásica con la misma frecuencia, fase y voltaje que la red de bajo voltaje.
• Purificación y retroalimentación: La corriente de salida invertida se purifica a través de componentes como reactores de filtrado para eliminar la contaminación armónica antes de enviarse de regreso de manera segura a la red eléctrica de CA del edificio.

Figura 2: Diagrama esquemático de recuperación de energía de un ascensor.

II. Requisitos estándar relevantes

Una norma nacional dedicada a la tecnología de retroalimentación de energía de los ascensores tiene como objetivo regular los requisitos técnicos, los métodos de prueba y el desempeño de seguridad. Se aplica a ascensores con control de velocidad de frecuencia variable y rectificación incontrolable conectados a sistemas TN-S con tensiones nominales de 400 V CA e inferiores. La norma especifica estrictos indicadores de desempeño:

• Calificación de eficiencia: Dividido en tres niveles según la carga; eficiencia ≥85% con una carga del 25%, ≥90% con una carga del 50% y ≥95% con una carga del 100%.
• Calidad de energía (límites armónicos): La distorsión armónica total (THDi) de la corriente de retroalimentación no debe exceder el 5%, con límites explícitos para el contenido de armónicos pares e impares.
• Factor de potencia: No inferior a 0,90 cuando la potencia de salida sea igual al 50% de la potencia nominal.
• Seguridad y Protección: El dispositivo debe contar con una protección integral, que incluya protección contra aislamiento, sobretensión, subtensión, cortocircuito, circuito abierto y anomalía de frecuencia de la red.

El estándar especifica la construcción de la plataforma de prueba, las condiciones de prueba y los métodos de medición, como el uso de medidores de energía bidireccionales de alta precisión para medición sincrónica en el lado de CC (entrada) y el lado de CA (salida) para calcular la eficiencia de conversión.

III. Esquema de selección de medición de retroalimentación de energía del ascensor

En proyectos de modificación reales, se deben implementar medidores tanto en el lado de CA como en el de CC para verificar la eficiencia y la calidad de la energía.

Lado conectado a la red de CA (consumo de energía estadístico y volumen de retroalimentación)

• Aplicación: Armario de distribución de energía para ascensor Punto de conexión a red de entrada o retroalimentación trifásica de 380V.
• Propósito: Calcule el consumo total de la red y la energía regenerativa retroalimentada a la red para evaluar las ganancias integrales en ahorro de energía.

Esquema de redes cableadas (estándar de ingeniería):

modeloo recomendado: DTSD1352 Contador de energía de carril trifásico .

Características: Admite medición bidireccional trifásica de cuatro hilos, clase 0.5S y cuatro cuadrantes, combinada con transformadores de corriente (CT) de núcleo dividido externos, ideal para modernización por lotes en nuevos ascensores residenciales o comerciales.

Figura 3: Medidor de energía de riel de CA trifásico DTSD1352

Esquema de IoT inalámbrico (para cableado difícil):

modeloo recomendado: ADW300 medidor de energía inalámbrico IoT serie .

Características: Módulos 4G/WiFi opcionales, soporte nativo para transmisión transparente bidireccional TCP. Carga de datos directamente a la plataforma, adecuada para zonas residenciales antiguas o ascensores dispersos.

Figura 4: Medidor de energía IoT de CA trifásico ADW300

Lado del bus de retroalimentación de CC (medición de CC regenerativa precisa)

• Aplicación: Lado del bus de CC dentro del dispositivo de retroalimentación de energía (por ejemplo, bus de CC de 540 V/750 V).
• Propósito: Mida la eficiencia del convertidor de forma independiente o, cuando se combine con sistemas de almacenamiento de energía de ascensores (supercondensadores/baterías de litio), mida con precisión el proceso de carga/descarga regenerativa de CC.

modeloo recomendado: DJSF1352-RN Medidor de energía de carril CC bidireccional .

Características: Cobertura de voltaje CC 0-1000 V, admite derivaciones de 75 mV o sensores Hall de 0-20 mA/0-5 V/0-10 V, con capacidad de entrada CC dual, precisión de clase 0,5 o 1.

Figura 5: Medidor de energía CC y sensor Hall DJSF1352-RN

Esquema de adquisición de datos

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

Características: Adquisición descendente de dispositivos de campo a través de RS485 usando protocolos estándar (p. ej., Modbus-RTU), comunicación inalámbrica ascendente a través de 4G/WiFi o Ethernet, montaje en riel.

Figura 6: Esquema de adquisición de datos ANet-1E2SM-4G y AWT100-4G

IV. Solución de sistema de gestión de retroalimentación de energía de ascensor

Una plataforma de energía IoT es una plataforma en la nube SaaS desarrollada de forma independiente que admite acceso multiprotocolo y acceso multiterminal, brinda monitoreo de energía, análisis de eficiencia, análisis de calidad de energía, gestión de alarmas y generación de informes, logrando gestión visual remota y análisis inteligente de la retroalimentación de energía del ascensor. Los usuarios pueden completar la depuración de datos escaneando un código QR a través de una aplicación después de la instalación, utilizando terminales WEB móviles o de PC para obtener los servicios de datos requeridos. Más información está disponible en Plataforma en la nube de IoT de energía .

Figura 7: Plataforma en la nube de energía IoT

Tabla de selección de equipos de retroalimentación de energía del ascensor

Imagen del producto	Nombre	Model	Función	Solicitud
	trifásico Medidor de energía CA	DTSD352	trifásico current, voltage, time-of-use energy, positive/negative energy statistics, multi-rate settings, precision 0.5S, RS485 interface.	Entrada de distribución del ascensor o punto de retroalimentación
	Medidor multifunción	ADW300	trifásico electrical parameters, time-of-use energy, split-core CT, hot-swappable, RS485, 4G wireless. Precision 0.5S class.	Entrada de distribución del ascensor o punto de retroalimentación
	Medidor de energía CC	DJSF1352-RN	Voltaje CC, corriente, potencia, energía positiva/negativa, soporte de sensor Hall.	Salida CC del convertidor de ascensor
	Sensor de pasillo	AHKC-EKA	Medición de corriente CC 0-(5-500)A, salida CC 4-20mA.	Contador de energía CC adecuado
	Puerta de enlace inteligente	ANet-2E4SM	Linux integrado, soporte de sockets de red, compresión de datos, seguridad AES/MD5, soporte de protocolos: Modbus, ModbusTCP, DL/T645, 101, 103, 104.	Adaptable a Acrel-EIOT o plataformas de terceros
	Enrutador inalámbrico	AWT100-4G	Adquisición de datos y enlace ascendente 4G, transmisión transparente.	Adaptable a Acrel-EIOT o plataformas de terceros
	Plataforma en la nube de IoT de energía	Acrel-EIOT	Cuenta con funciones como adquisición de datos, análisis de datos, advertencia de fallas, informes de datos y gestión de activos de equipos. Admite el escaneo de códigos QR basado en una aplicación para la puesta en servicio, lo que básicamente puede lograr un funcionamiento sin puesta en servicio.	Las opciones de implementación incluyen implementación de nube privada, implementación de nube pública y servicios de alojamiento de datos.