ΠΑΠΑΪΩΑΚΕΙΜ ΠΑΝΤΕΛΕΗΜΩΝ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΠΑΠΑΪΩΑΚΕΙΜ ΠΑΝΤΕΛΕΗΜΩΝ Επιβλέπων: Μαδεμλής Χρήστος, Επίκουρος Καθηγητής ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΙΟΥΛΙΟΣ 2012

Ευχαριστίες Καταρχήν θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα της διπλωματικής κ. Χρήστο Μαδεμλή, επίκουρο καθηγητή του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχ. Υπολογιστών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης για την εμπιστοσύνη του στην ανάθεση της παρούσας διπλωματικής. Επίσης ευχαριστώ τον υποψήφιο διδάκτορα του τμήματος Αθανάσιο Μεσεμανώλη για την πολύτιμη βοήθεια του στον χειρισμό του λογισμικού Matlab που χρησιμοποιήθηκε για το προγραμματιστικό μέρος της εργασίας. Για το τέλος άφησα δυο πολύ μεγάλα κομμάτια της ζωής μου χωρίς την βοήθεια των οπόιων δεν θα ήμουν αυτήν την στιγμή σε θέση να γράφω αυτό το κείμενο... Τους γονείς μου που όλα αυτά τα χρόνια δεν σταμάτησαν ποτέ να πιστεύουν σε εμένα και να με στηρίζουν σε οτιδήποτε έκανα, και την σύζυγο μου Χριστίνα για την ανεξάντλητη υπομονή της και την αμέριστη συμπαράσταση στην τεράστια αυτή προσπάθειά μου...

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα διπλωματική αποτελεί μια οικονομοτεχνική μελέτη για την εκμετάλλευση της ισχύος πέδησης σε ηλεκτροκινητήρες ανελκυστήρων. Θα εστιάσουμε στις εφαρμογές όπου συναντάμε σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη, οδηγούμενους από μετατροπείς ισχύος. Τα συστήματα αυτά ονομάζονται Gearless συστήματα ανελκυστήρων και το χαρακτηριστικό τους είναι ότι η μετάδοση της κίνησης από τον κινητήρα προς τον θάλαμο και ο έλεγχος της ταχύτητάς του γίνεται μέσω του μετατροπέα ισχύος, και όχι μέσω κιβωτίου ταχυτήτων και κάποιας σχέσης μετάδοσης. Το πρώτο μέρος είναι μία σύντομη εισαγωγή για το αντικείμενο και τον σκοπό της διπλωματικής εργασίας. Στο δεύτερο μέρος γίνεται μια γενική θεωρητική περιγραφή της αρχής λειτουργίας των ανελκυστήρων και των διαφόρων τεχνολογιών τους, μαζί με όλα τα παρελκόμενα. Το ίδιο γίνεται και για τους κινητήρες Μόνιμου Μαγνήτη και τον τρόπο ελέγχου της ταχύτητας τους. Στο τρίτο μέρος εισάγονται κάποια βασικά μεγέθη και παράμετροι που θα συναντήσουμε στην την μελέτη μας. Στο τέταρτο μέρος ξεκινάει η ανάλυση της μεθοδολογίας που ακολουθήθηκε, με την μελέτη ενός κύκλου λειτουργίας του ανελκυστήρα. Σκοπός είναι να προσδιοριστεί η ισχύς πέδησης και να εξαχθούν συμπεράσματα για την δυνατότητα ανάκτησης ενέργειας σε μια τέτοια εγκατάσταση. Στο πέμπτο μέρος, αφού προσδιοριστούν οι συντελεστές που επηρεάζουν μια τέτοια αλλαγή, τα αποτελέσματα του ενός κύκλου θα διορθωθούν με σκοπό να γίνει η προσαρμογή τους σε ετήσια βάση λειτουργίας ολόκληρης της εγκατάστασης του ανελκυστήρα, ώστε να υπάρχει μια εικόνα ετήσιας πλέον δυνατότητας ανάκτησης ενέργειας. Στο έκτο μέρος γίνεται μια σύντομη παρουσίαση του υπολογιστικού εργαλείου που δημιουργήθηκε σε matlab-gui στα πλαίσια της εργασίας, και των παραμέτρων που το χαρακτηρίζουν. Στην συνέχεια θα γίνει μια μελέτη διαφόρων σεναρίων μεταβολής των παραμέτρων μιας εγκατάστασής ανελκυστήρα. Η μελέτη αυτή θα γίνει με γνώμονα μια οικονομοτεχνική κυρίως προσέγγιση, και κοινός παρονομαστής είναι η εξαγωγή συμπερασμάτων για το ποιες είναι οι περιπτώσεις όπου η δυνατότητα είναι τέτοια, ώστε ένα σύστημα ανάκτησης της ισχύος πέδησης θα μας εξασφαλίσει σημαντικά και υπολογίσιμα ποσά εξοικονομούμενης ενέργειας. Στο έβδομο και τελευταίο μέρος θα γίνει ένας συνολικός σχολιασμός των συμπερασμάτων και θα προταθούν κάποιοι τρόποι εκμετάλλευσης της ανακτώμενης ενέργειας.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 3 2. ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΝΕΛΚΥΣΤΗΡΩΝ... 6 2.1 Τεχνολογίες ανελκυστήρων... 6 2.1.1 Μηχανικοί ανελκυστήρες έλξης... 7 2.1.2 Υδραυλικοί ανελκυστήρες... 9 2.1.3 Κυλιόμενες σκάλες-διάδρομοι... 11 2.2 Είδη κινητήρων Τεχνολογίες υψηλής ενεργειακής απόδοσης... 13 2.2.1 Επαγωγικοί κινητήρες υψηλής απόδοσης... 14 2.2.2 Σύγχρονοι κινητήρες Μόνιμου Μαγνήτη... 15 2.3 Συστήματα οδήγησης κινητήρων - Τεχνικές... 18 2.3.1 Μετατροπέας ισχύος... 18 2.3.2 Τεχνικές υλοποίησης αντιστροφέων - ελέγχου κινητήρων... 20 2.4 Ανακεφαλαίωση... 23 3. ΚΙΝΗΣΗ ΑΝΕΛΚΥΣΤΗΡΑ - ΒΑΣΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ... 24 3.1 Ανάλυση κίνησης ανελκυστήρων... 24 3.1.1 Αρχή Λειτουργίας... 24 3.1.2 Σύστημα τροχαλίας συρματόσχοινων... 26 3.2 Ανάλυση βασικών μεγεθών... 28 3.2.1 Βασικά μεγέθη... 28 3.2.2 Ισχύς κινητήρα... 34 3.3 Ανακεφαλαίωση... 35 4. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΕΝΑΝ ΚΥΚΛΟ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙΑΣ... 37 4.1 Μελέτη πλήρους κύκλου λειτουργίας... 37 4.1.1 Προφίλ κίνησης... 37 4.1.2 Υπολογισμός ροπής κινητήρα την Άνοδο... 41 4.1.3 Υπολογισμός ροπής κινητήρα στην Κάθοδο... 43 4.1.4 Υπολογισμός ισχύος που καταναλώνεται σε έναν κύκλο... 45 4.1.5 Υπολογισμός ισχύος πέδησης... 45 4.1.6 Ενέργεια στον πλήρη κύκλο... 51 4.2 Ανακεφαλαίωση... 51 5. ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΣΕ ΕΤΗΣΙΑ ΒΑΣΗ... 52 5.1 Εκτίμηση ετήσιας ενέργειας... 52 1

5.1.1 Ανάλυση παραμέτρων και συντελεστών... 53 5.1.2 Υπολογισμός ανακτώμενης ενέργειας λόγω εκμετάλλευσης της ισχύος πέδησης 55 5.1.3 Εκτίμηση ετήσιας κατανάλωσης ενάργειας... 56 5.1.4 Συντελεστής ανάκτησης ενέργειας... 59 5.2 Ανακεφαλαίωση... 60 6. ΜΕΛΕΤΗ ΣΕΝΑΡΙΩΝ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΤΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΣΕ ΜΙΑ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ... 61 6.1 Παρουσίαση του προγράμματος... 61 6.2 Μελέτη σεναρίων μεταβολής των παραμέτρων... 64 7. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΤΡΟΠΟΙ ΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΣΗΣ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ... 84 7.1 Συγκεντρωτικά συμπεράσματα... 84 7.2 Τρόποι εκμετάλλευσης της ανακτώμενης ενέργειας... 86 2

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Από την αρχαιότητα υπήρχαν οι ανάγκες και για μεταφορά ανθρώπων ή φορτίων από χαμηλότερα σε ψηλότερα σημεία. Στις πρώτες κοινωνίες οι τεχνικές που χρησιμοποιούσαν για να σηκώνουν φορτία βασίζονταν κυρίως στη φυσική δύναμη των ανθρώπων και των ζώων και στη δύναμη του νερού. Αναφορές για τέτοιου είδους μηχανισμούς έχουν βρεθεί στην Αρχαία Ελλάδα 1. Η βιομηχανική επανάσταση και η πληθώρα τεχνολογικών καινοτομιών που την ακολούθησαν, έφεραν ραγδαίες εξελίξεις στον τομέα αυτό και εισήγαγαν τη χρήση των μηχανών και των συστημάτων ασφαλείας. Το 1889 χρησιμοποιήθηκε ο πρώτος ηλεκτρικός κινητήρας σε ανελκυστήρα 2. Λόγω του ότι οι ανάγκες στην βιομηχανία αυξάνονταν συνεχώς, και τα κτίρια μεγάλωναν και ψήλωναν όλο και περισσότερο, η αναγκαιότητα για μετακίνηση δομικών και γενικότερα κατασκευαστικών υλικών σε υψηλότερα σημεία και σε μεγαλύτερες ποσότητες ήταν όλο και μεγαλύτερη. Αυτό έκανε την τεχνολογία των ανελκυστήρων να εξελίσσεται ταχύτατα. Όμως, σε όλη αυτήν τη διαδικασία, η εξοικονόμηση της ενέργειας δεν ήταν ποτέ το κυρίαρχο ζητούμενο. Άλλοι παράγοντες, όπως η ασφάλεια, η άνεση, η αξιοπιστία και η ενδεχόμενη ανεπάρκεια χώρου, αποτελούσαν τις βασικές προτεραιότητες στα μυαλά των κατασκευαστών. Τα τελευταία χρόνια ο έντονος ανταγωνισμός μεταξύ των κατασκευαστών έχει στρέψει το ενδιαφέρον τους στην αναζήτηση τεχνικών εξοικονόμησης ενέργειας, θέλοντας να εξασφαλίσουν για λογαριασμό των πελατών τους χαμηλότερες καταναλώσεις, άρα και εξοικονόμηση χρημάτων. Στις ανεπτυγμένες χώρες, όσο αυξάνεται ο αστικός πληθυσμός και οι ανάγκες για άνεση, αυξάνονται ανάλογα και οι ανάγκες για ευκολότερη πρόσβαση οπουδήποτε αυτό είναι εφικτό. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την ανάγκη για περαιτέρω εξέλιξη της τεχνολογίας στον τομέα των ανελκυστήρων. Αύτη τη στιγμή υπάρχουν εγκατεστημένοι περίπου 8,5 εκατομμύρια ανελκυστήρες παγκοσμίως, ενώ περίπου 450.000 νέες εγκαταστάσεις γίνονται κάθε χρόνο 3. Η κατανάλωση τους σε ενέργεια ανέρχεται σε 3-8% της συνολικής κατανάλωσης του κτιρίου 3. Περίπου το ένα τρίτο συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης στην Ευρώπη 1 εμφανίζεται στα κτίρια όπου κυριαρχεί η κυκλοφορία και η επισκεψιμότητα ανθρώπων (όλα εκτός των βιομηχανικών κτιρίων), όπως για παράδειγμα εμπορικά καταστήματα, κτίρια γραφείων και Δημόσιες Υπηρεσίες, ξενοδοχεία, νοσοκομεία και κτίρια του οικιακού τομέα. Λόγω των αυξημένων απαιτήσεων για άνεση, πρόσφατα παρατηρήθηκε μια σημαντική αύξηση στην ενεργειακή κατανάλωση των κτιρίων. Αυτό ως γνωστόν αποτελεί μία από τις βασικές αιτίες της αύξησης των ρύπων του διοξειδίου του άνθρακα που εκλύονται στην ατμόσφαιρα. Ζούμε σε μέρες όπου προς όλες τις κατευθύνσεις γίνεται προσπάθεια μείωσης αυτού του φαινομένου. Έτσι λοιπόν, στην βιομηχανία αρχίζουν να γίνονται τεράστιες επενδύσεις προς την κατεύθυνση της εκμετάλλευσης οποιονδήποτε δυνατοτήτων εξοικονόμησης, και αύξησης της ενεργειακής 1 Πηγή : ISR - University of Coimbra 2 Πηγή : OTIS 3 Πηγή : ELA (European lift association) 3

απόδοσης των συσκευών γενικότερα. Στο ίδιο μονοπάτι βρίσκονται και οι εταιρίες που δραστηριοποιούνται στον τομέα της κατασκευής ανελκυστήρων. Ωστόσο παραμένουν σημαντικά ερωτήματα που πρέπει να απαντηθούν, ώστε να διαπιστωθεί αν και κατά πόσο υπάρχει δυνατότητα εξοικονόμησης ενέργειας στους ανελκυστήρες. Πόση είναι η ενέργεια που χάνεται στο σύστημα κίνησης του ανελκυστήρα; Σε ποιο σημείο της εγκατάστασης χάνεται; Ένας από τους τρόπους εξοικονόμησης ενέργειας, που δεν έχει εφαρμογή μόνο στον τομέα των ανελκυστήρων, αλλά στα περισσότερα συστήματα ηλεκτροκίνησης, είναι η οδήγηση των κινητήρων με συστήματα ανάκτησης ενέργειας, τα οποία είναι διεθνώς γνωστά ως Regenerative drives. Η τεχνολογία που έχουν αυτά τα συστήματα, σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα οδήγησης των κινητήρων (Non Regenerative Drives), προσθέτει ένα αρχικό κόστος στην εγκατάσταση που θέτει κάποια ερωτήματα Είναι η χρήση τους οικονομικά βιώσιμη; Πότε γίνεται η απόσβεση του αρχικού κόστους απόκτησης; Σε ποια κτίρια υπάρχει πραγματικό και ουσιαστικό όφελος; Είναι η Ελλάδα μια αγορά ελκυστική για τους κατασκευαστές τέτοιων συστημάτων; Μήπως πρέπει να εστιάσουν το ενδιαφέρον τους σε χώρες με πολυώροφα κτίρια τύπου ουρανοξύστη; Η παρούσα διπλωματική έχει ως στόχο να μελετήσει την ενεργειακή συμπεριφορά των ανελκυστήρων, oι οποίοι κινούνται με σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη (Permanent Magnet Synchronous Motors - PMSM), σε κτίρια διαφορετικών κατηγοριών και χρήσης. Στην συνέχεια θα εξεταστεί από οικονομοτεχνική σκοπιά η βιωσιμότητα και η αναγκαιότητα ενός τέτοιου συστήματος, σε σχέση με τον συμβατικό τρόπο οδήγησης των συγκεκριμένων κινητήρων με non-regenerative drives. Τα βασικά σημεία της μελέτης ξεκινούν από την ανάλυση της κίνησης του ανελκυστήρα σε επίπεδο ενός πλήρους κύκλου 4, όπου λαμβάνονται υπόψη παράγοντες όπως η τεχνολογία που χρησιμοποιείται, το βάρος του φορτίου που πρέπει να μεταφερθεί, η ταχύτητα του ανελκυστήρα, το πλήθος στάσεων του ανελκυστήρα, η μηχανική ισχύς του κινητήρα που τον κινεί και διάφορες άλλες παράμετροι που θα αναλυθούν στην πορεία της εργασίας. Στην συνέχεια γίνεται μια προσπάθεια να μεταφερθούν τα αποτελέσματα της μελέτης του ενός κύκλου σε ετήσια βάση, με σκοπό να γίνει μία εκτίμηση της ενεργειακής κατανάλωσης του ανελκυστήρα. Εδώ υπεισέρχονται παράγοντες όπως ο τύπος του κτιρίου και μία σειρά από παραμέτρους που εξαρτώνται από στατιστικές μελέτες σχετικές με την ανάλυση κυκλοφορίας του ανελκυστήρα (Elevator Traffic Analysis). Στόχος αυτού του 4 Ένας πλήρης κύκλος προσδιορίζεται από μία διαδρομή του θαλάμου από την χαμηλότερη μέχρι την υψηλότερη στάση του ανελκυστήρα και το αντίστροφο, συν τις αντίστοιχες περιόδους του ανοίγματος και κλεισίματος της πόρτας του. 4

τμήματος της εργασίας είναι ο υπολογισμός της ενέργειας που μπορεί να ανακτηθεί σε έναν ανελκυστήρα σε ετήσια βάση. Βασικό τμήμα της εργασίας μας είναι η διαχείριση όλων αυτών των παραμέτρων που θα συναντήσουμε, ο συσχετισμός τους, η επεξεργασία και η παρουσίαση των αποτελεσμάτων. Επιστέγασμα όλων αυτών θα είναι μία παρουσίαση σε γραφικό περιβάλλον χρήστη, η οποία θα γίνει σε matlab-gui. Αυτό θα αποτελέσει ένα υπολογιστικό εργαλείο, όπου θα μπορεί κάποιος να συσχετίσει τα δεδομένα συγκεκριμένης εγκατάστασης που μελετάει, παίρνοντας έτσι συγκεκριμένα αποτελέσματα για το μέγεθος της εξοικονόμησης ενέργειας που θα έχει χρησιμοποιώντας ένα σύστημα οδήγησης με ανάκτηση ενέργειας. Τέλος, αφού προσδιοριστεί το μέγεθος της ενέργειας που μπορεί να εξοικονομηθεί ανάλογα με τα εκάστοτε δεδομένα του κτιρίου, θα αναλυθούν τα συμπεράσματα, και θα γίνουν κάποιες προτάσεις εκμετάλλευσης αυτής της ενέργειας. 5

2. ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΑΝΕΛΚΥΣΤΗΡΩΝ 2.1 Τεχνολογίες ανελκυστήρων Σκοπός αυτής της ενότητας είναι δώσει στον αναγνώστη μια γενική εικόνα της κατηγοριοποίησης των ανελκυστήρων σύμφωνα με τεχνολογία της κατασκευής τους. Σε γενικές γραμμές τα συστήματα ανελκυστήρων κατασκευάζονται μεμονωμένα, και ξεχωριστά για την κάθε εφαρμογή. Υπάρχουν κάποια μέρη που είναι κοινά σε όλους τους ανελκυστήρες. Αυτά είναι ο θάλαμος, ο οποίος κινείται μέσα στο φρεάτιο, οι πόρτες, ο φωτισμός, ο εξαερισμός, το σύστημα ελέγχου και ο κινητήρας. Κάθε στοιχείο από τα παραπάνω συνεισφέρει με διαφορετικό τρόπο στην αποτελεσματικότητα του ανελκυστήρα. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι ανελκυστήρων: οι μηχανικοί ανελκυστήρες με τροχαλία έλξης (Traction lifts) και οι υδραυλικοί (Hydraulic lifts). Περαιτέρω υποκατηγοριοποίηση των μηχανικών αποτελούν οι ανελκυστήρες με κιβώτιο ταχυτήτων (Geared) και οι αντίστοιχοι χωρίς κιβώτιο (Gearless). Σχήμα 2.1.1:Τυπική εγκατάσταση μηχανικού ανελκυστήρα με τροχαλία (Φώτο: Space Elevators International) 6

2.1.1 Μηχανικοί ανελκυστήρες έλξης Αν και κατά κανόνα μεγαλύτερη εφαρμογή σε χαμηλά κτίρια έχουν οι υδραυλικοί, ενώ σε υψηλότερα κτίρια οι μηχανικοί, εντούτοις τα τελευταία χρόνια, οι μηχανικοί ανελκυστήρες που κινούνται από ηλεκτρικούς κινητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σχεδόν σε όλες τις εφαρμογές ανεξαρτήτου ύψους κτιρίου, ταχύτητας ή φορτίου. Υπάρχει μία πολύ μεγάλη γκάμα ταχυτήτων που είναι διαθέσιμες, από 0,25 m/sec έως 17 m/sec 5, όσο για τα φορτία που μπορούν να μεταφέρουν, αυτά μπορούν να φτάσουν μέχρι και 10.000 kg [5] σε πολύ χαμηλές, βέβαια, ταχύτητες. Ο θάλαμος είναι αναρτημένος με συρματόσχοινα (ropes), ή καλώδια (cables) τυλιγμένα γύρω από μία τροχαλία (rope pulley), η οποία οδηγείται από τον κινητήρα (motor). Το βάρος του θαλάμου εξισορροπείται από ένα αντίβαρο (counterweight) με βάση την παρακάτω σχέση: Όπου: F Βάρος αντίβαρου Q Ωφέλιμο βάρος F = P + 0,5 Q 2.1 P Βάρος άδειου θαλάμου μαζί με συρματόσχοινα και τροχαλία Ουσιαστικά το αντίβαρο θα πρέπει να είναι ίσο με το βάρος του θαλάμου (P) συν το 50% του ωφέλιμου φορτίου (Q), τα οποία δίνονται από τις παρακάτω σχέσεις: Q = 75 N 2.2 Όπου: N = Αριθμός ατόμων που μεταφέρει ο ανελκυστήρας Θεωρείται το βάρος ενός ατόμου ίσο με 75 κιλά. P = 100 + 50 N 2.3 Όλες οι παραπάνω σχέσεις είναι βασισμένες στο πρότυπο EN 81.1 και το πιο πρόσφατο ΕΝ 81.2 για εγκαταστάσεις ανελκυστήρων τα οποία είναι εναρμονισμένα και κατά ΕΛΟΤ. Σκοπός του αντίβαρου είναι να διατηρήσει μια ικανοποιητική τάση στα συρματόσχοινα, ώστε να αναπτύσσεται επαρκής πρόσφυση σε όλο το σύστημα ανάρτησης τροχαλίας-θαλάμου. Ο λόγος που διαστασιολογείται με αυτόν τον τρόπο, έχει να κάνει με τις συνθήκες της λειτουργίας του ανελκυστήρα και την ανάλυση της κυκλοφορίας του (elevator traffic analysis). Σύμφωνα με μελέτες, φορτίο γύρω στο 50% του ωφέλιμου εμφανίζεται σε πολύ μεγάλη συχνότητα. Έτσι η ονομαστική ισχύς του κινητήρα είναι 5 Πηγή : ISR - University of Coimbra 7

χαμηλότερη γιατί, λόγω της γεωμετρίας, το μέγιστο φορτίο που πρέπει να σηκώσει, είναι το μισό του ονομαστικού. Αυτό προκύπτει ως εξής: F = (Θαλαμος + ωφέλιμο) αντίβαρο F = (P + Q) F = (P + Q) (P + 0,5 Q) = Q 2 2.4 Σήμερα, λόγω της εξέλιξης των συστημάτων οδήγησης κινητήρων μεταβλητής συχνότητας (variable frequency drives), συναντάμε επαγωγικούς AC κινητήρες ή Σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη σχεδόν στο σύνολο των εγκαταστάσεων ανελκυστήρων. Αυτά τα συστήματα είναι σε θέση να εξασφαλίσουν ιδανικές συνθήκες κίνησης με ομαλή επιτάχυνση και επιβράδυνση και υψηλά επίπεδα ακρίβειας σε σύγκριση με τα κλασσικά κιβώτια ταχυτήτων. Τα τελευταία μπαίνουν ανάμεσα στην τροχαλία και τον κινητήρα και λειτουργούν μειώνοντας την περιστροφική ταχύτητα της τροχαλίας, άρα και την γραμμική ταχύτητα του θαλάμου. Τα κιβώτια ταχυτήτων χρησιμοποιούνται σε τυπικά κτίρια μεσαίου μεγέθους (7-20 ορόφων) όπου δεν υπάρχουν απαιτήσεις για πολύ υψηλή ταχύτητα (τυπικό πεδίο ταχυτήτων 0,1 m/sec έως 2,5 m/sec). H μείωση της ταχύτητας του κινητήρα μέσω του κιβωτίου, επιτρέπει την χρήση μικρότερων και φθηνότερων κινητήρων, οι οποίοι μπορούν και παράγουν την απαιτούμενη ροπή αφού λειτουργούν σε υψηλότερες ταχύτητες. Σε συστήματα κινητήρα-κιβωτίου-τροχαλίας τέτοιου τύπου (σχήμα 2.1.1.2α), το πιο συνηθισμένο κιβώτιο είναι το κιβώτιο τύπου ατέρμονα (worm gear box), το οποίο κατά κανόνα έχει χαμηλό βαθμό απόδοσης, ενώ σε μερικές περιπτώσεις, σε πιο καινούριες εγκαταστάσεις, έχει αντικατασταθεί από το αντίστοιχο τύπου έλικα (helical gear box) [1]. Σχήμα 2.1.1.1α: κιβώτιο τύπου ατέρμονα Σχήμα2.1.1.1β: κιβώτιο τύπου έλικα Φώτο ISR-UC Στα Gearless συστήματα ανελκυστήρων (σχήμα 2.1.1.2β), η τροχαλία οδηγείται απ ευθείας από τον κινητήρα μέσω του drive, οπότε οι απώλειες του συστήματος κινητήραdrive-τροχαλίας περιορίζονται αισθητά λόγω της έλλειψης του κιβωτίου. Κινητήρας και τροχαλία περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα, πράγμα που σημαίνει ότι ο κινητήρας πρέπει να περιστρέφεται με πολύ χαμηλή ταχύτητα. Επομένως η ταχύτητα του θαλάμου, εκτός από τον αριθμό των πόλων του κινητήρα, εξαρτάται και από την διάμετρο της 8

τροχαλίας. Τέτοιου είδους συστήματα κανονικά χρησιμοποιούνται σε πολύ υψηλά κτίρια και ουρανοξύστες με πολύ υψηλές ταχύτητες μεταξύ 2,5 m/sec και 10 m/sec. Τα τελευταία χρόνια όμως η εξέλιξη αυτών των συστημάτων έχει καταστήσει δυνατή την χρήση τους σε μέσου ύψους κτίρια και χαμηλότερες ταχύτητες, κάτω από 2,5 m/sec, άρα από τη στιγμή που το πεδίο εφαρμογών τους είναι πλέον μεγαλύτερο, αυξήθηκαν και οι προοπτικές τους για μεγαλύτερο μερίδιο στην αγορά των ανελκυστήρων. Ένα ακόμα σημείο που ενίσχυσε αυτήν την τάση είναι το ότι η εξέλιξη των gearless συστημάτων, ειδικά σε συνδυασμό με κινητήρες μόνιμου μαγνήτη (PMSM), επέτρεψε σιγά σιγά τη δραστική μείωση του μεγέθους και του σχήματός τους με αποτέλεσμα να είναι πλέον πιθανή η τοποθέτησή τους απ ευθείας μέσα στο φρεάτιο, χωρίς τη ύπαρξη μηχανοστασίου. Αυτό συνέβαλε στην εξοικονόμηση χώρου, πράγμα που πάντα ήταν μια από τις βασικές επιδιώξεις των κατασκευαστών. Η μελέτη αυτών των συστημάτων αποτελεί το κύριο αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής και όλα όσα αναφέρθηκαν παραπάνω θα αναλυθούν στην συνέχεια με περισσότερες λεπτομέρειες. Σχήμα 2.1.1.2 : Κινητήρας ανελκυστήρα α) με κιβώτιο ταχυτήτων β )χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων (Φώτο Ziehl Abegg) 2.1.2 Υδραυλικοί ανελκυστήρες 6 Οι υδραυλικοί ανελκυστήρες (Σχήμα 2.1.2.1) είναι μία πολύ συνηθισμένη τεχνολογία εγκαταστάσεων σε κτίρια χαμηλού ή μεσαίου ύψους (μέχρι 6-7 ορόφους). Ο κύριος λόγος για αυτήν την ευρεία αποδοχή στις περισσότερες Ευρωπαϊκές χώρες είναι το σχετικά χαμηλότερο αρχικό κόστος εγκατάστασης. Η τεχνολογία τους βασίζεται σε έναν υδραυλικό κύλινδρο ο οποίος κινεί τον θάλαμο. Ένας ηλεκτρικός κινητήρας κινεί μια αντλία η οποία ωθεί το υγρό, συνήθως λάδι, μέσα στον κύλινδρο. Βαλβίδες ελέγχουν την ροή του υγρού μέσα στον κύλινδρο και εξασφαλίζουν ομαλή και άνετη κάθοδο, αφήνοντας τα υδραυλικά υγρά να κυλίσουν πάλι μέσα στο δοχείο. Σε μερικές περιπτώσεις ο κύλινδρος βρίσκεται μέσα στο έδαφος σε μία τρύπα κάτω από την εγκατάσταση, ενώ υπάρχουν και κάποιες περιπτώσεις εφαρμογών σε 6 Πηγή : ISR - University of Coimbra 9

χαμηλά κυρίως κτίρια όπου δεν υπάρχει τρύπα (Hole less Hydraulic Lifts). Αυτό μειώνει σημαντικά τον κίνδυνο μόλυνσης των υπογείων υδάτων λόγω του ότι σε όλο αυτό το σύστημα υπάρχουν απώλειες στεγανοποίησης κυρίως στην περιοχή του κυλίνδρου. Οι υδραυλικοί ανελκυστήρες λειτουργούν με μια ταχύτητα κάτω από 1 m/sec και η μέγιστη απόσταση που μπορούν να ταξιδέψουν είναι περίπου 20m. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όσο αυξάνεται το ύψος απαιτούνται μεγαλύτερα έμβολα για να αντισταθούν στις δυνάμεις που δημιουργούνται, με αποτέλεσμα να αυξάνεται το κόστος σε τέτοιο βαθμό που κάνει αυτήν την τεχνολογία λιγότερο ελκυστική, όσο υπάρχουν άλλες εναλλακτικές λύσεις. Επίσης, το γεγονός ότι δεν υπάρχει αντίβαρο, αυξάνει την κατανάλωσή σε ενέργεια της εγκατάστασης συγκριτικά με τους μηχανικούς. Σχήμα 2.1.2.1:Τυπική εγκατάσταση υδραυλικού ανελκυστήρα. Τα πλεονεκτήματα των υδραυλικών ανελκυστήρων σε σχέση με τους μηχανικούς εκτός από το αρχικό χαμηλότερο κόστος εγκατάστασης είναι: η πιο γρήγορη και απλούστερη εγκατάσταση. ο χώρος που καταλαμβάνει ο εξοπλισμός (αντλίες, συστήματα ελέγχου, κινητήρας) είναι μικρότερος, και εγκαθίσταται σε χαμηλότερης αξίας σημεία του κτιρίου όπως είναι τα υπόγεια, ή χώροι κάτω από τα κλιμακοστάσια. 10

Δεν υπάρχει αντίβαρο οπότε τα φρεάτια είναι μικρότερα και η κατασκευή του κτιρίου καταπονείται λιγότερο. Το βάρος μεταφέρεται στο έδαφος και όχι στον σκελετό του κτιρίου, πράγμα που αντιστοιχεί σε χαμηλότερες κατασκευαστικές απαιτήσεις και μικρότερο κατασκευαστικό κόστος. Αντιθέτως κάποια από τα μειονεκτήματα είναι: Υψηλότερη κατανάλωση γιατί πρέπει να ανυψωθεί ολόκληρο το ωφέλιμο βάρος και όχι το μισό όπως είδαμε στους μηχανικούς. Υψηλές απαιτήσεις σε ισχύ κατά την άνοδο. Περιορισμένο ύψος, ταχύτητα και δυνατότητα εκκινήσεων ανά ώρα. Επειδή το ιξώδες του λαδιού αλλάζει ανάλογα με την θερμοκρασία, μερικές φορές απαιτείται ψύξη ή θέρμανση του λαδιού, προκειμένου να διατηρηθεί η ποιότητα των επιδόσεων. 2.1.3 Κυλιόμενες σκάλες-διάδρομοι 7. Οι κυλιόμενες σκάλες (Σχήμα 2.1.3.1) ή οι διάδρομοι είναι μονάδες που κουβαλούν βάρος και ουσιαστικά είναι σχεδιασμένες για να μεταφέρουν ανθρώπους από ένα σημείο σε κάποιο άλλο. Οδηγούνται από κινητήρες και ένα σύστημα μετάδοσης της κίνησης το οποίο κινεί τα σκαλοπάτια (ή τον διάδρομο) και τον σιδηρόδρομο σε συγχρονισμένη ταχύτητα. Η κυλιόμενη σκάλα υποστηρίζεται από ένα μεταλλικό δικτύωμα το οποίο περιέχει όλα τα μηχανικά μέρη, την μονάδα οδήγησης, τα φρένα και την αλυσίδα. Συνήθως κινούνται με μια ταχύτητα γύρω στα 0,5 m/sec, τέτοια ώστε να εξασφαλίζεται η γρήγορη κίνηση, χωρίς να θυσιάζεται η άνεση, ή η ασφάλεια. Τα μέρη όπου κυρίως συναντάμε τέτοιες εγκαταστάσεις είναι εμπορικά κτίρια και εγκαταστάσεις μέσων μαζικής μεταφοράς όπως αεροδρόμια, μετρό, ή σιδηροδρομικοί σταθμοί. Εκεί όπου χρειάζεται να μετακινηθούν καρότσια (π.χ. σούπερ μάρκετ, αεροδρόμια) μεταξύ 2 ορόφων συναντάμε τους επικλινείς κυλιόμενους διαδρόμους. Σε μεγάλα αεροδρόμια συναντάμε και οριζόντιους διαδρόμους για να γίνεται πιο γρήγορα η μετακίνηση των επιβατών στον προορισμό τους. Οι δύο τελευταίες τεχνολογίες δεν θα μας απασχολήσουν καθόλου στην συγκεκριμένη διπλωματική γι αυτό και γίνεται μια απλή αναφορά. 7 Πηγή : ISR - University of Coimbra 11

12 Σχήμα 2.1.3.1:Επικλινής κυλιόμενος διάδρομος. (Φώτο : Schindler)

2.2 Είδη κινητήρων Τεχνολογίες υψηλής ενεργειακής απόδοσης Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η τεχνολογική ανάπτυξη στην βιομηχανία των ανελκυστήρων ποτέ δεν στηρίχτηκε στην αύξηση της απόδοσης και της αποτελεσματικότητας των συστημάτων. Τα βασικά κριτήρια στην σχεδίαση ενός ανελκυστήρα, ήταν η ασφάλεια, η άνεση, η ταχύτητα, η μείωση του θορύβου και του καταλαμβανόμενου χώρου. Όμως, τα τελευταία χρόνια έχει αυξηθεί η απαίτηση για προϊόντα υψηλής ενεργειακής απόδοσης (energy efficient), κι έτσι άρχισαν να εμφανίζονται ορολογίες όπως πράσινα κτίρια. Η βιομηχανία των ανελκυστήρων δεν μπορούσε παρά να ανταποκριθεί άμεσα παρουσιάζοντας ανάλογες λύσεις. Μεγάλο ρόλο σε αυτήν την κατεύθυνση έπαιξε και η αύξηση του κόστους του ηλεκτρικού ρεύματος παγκοσμίως. Σε μερικές περιπτώσεις, όπως θα δούμε στην συνέχεια, το κόστος της κατανάλωσης είναι αρκετές φορές μεγαλύτερο σε σύγκριση με το αρχικό κόστος εγκατάστασης, οπότε το να επενδύσει κάποιος σε λύσεις ανελκυστήρων υψηλής απόδοσης, ή αντίστοιχα, χαμηλής ηλεκτρικής κατανάλωσης, κυρίως σε εφαρμογές κτιρίων με πολύ μεγάλη κυκλοφορία, είναι γρήγορα αποσβέσιμο. Η προσέγγιση αυτών των λύσεων έχει να κάνει κυρίως με την μείωση απωλειών ολόκληρου του συστήματος της κατακόρυφης κίνησης, είτε άμεσων, είτε έμμεσων. Οι άμεσες απώλειες έχουν να κάνουν κυρίως με τον εξοπλισμό και οι πιο συνηθισμένες είναι: Απώλειες τριβών Κιβωτίου ταχυτήτων Συστήματος οδήγησης Κινητήρα Συστήματος φρένων Συστήματος ελέγχου Οι έμμεσες απώλειες σχετίζονται με την συμπεριφορά του χρήστη και την διαχείριση της κυκλοφορίας. Το μεγάλο κέρδος αυτών των λύσεων, εκτός από το γεγονός ότι εμφανίζουν μεγάλους βαθμούς απόδοσης και χαμηλές απώλειες σε όλα τα στοιχεία της εγκατάστασης, είναι το γεγονός ότι δίνουν την δυνατότητα ανάκτησης χαμένης ισχύος κάτω από συγκεκριμένες προϋποθέσεις. Με αυτόν τον τρόπο μπορεί να μειωθεί η κατανάλωση της ενέργειας, γεγονός που όπως είδαμε αποτελεί πλέον βασική επιδίωξη των κατασκευαστών. Σε αυτό το κεφάλαιο θα γίνει μια περιγραφή των λύσεων υψηλής ενεργειακής απόδοσης, που εμφανίζονται σε εφαρμογές ανελκυστήρων. 13

2.2.1 Επαγωγικοί κινητήρες υψηλής απόδοσης Στο παρελθόν, η επιλεγόμενη τεχνολογία σε εγκαταστάσεις ανελκυστήρων ήταν οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος με σύστημα συλλέκτη-ψηκτρών (Brushed DC Motors). Ο λόγος ήταν ο εύκολος έλεγχος της ταχύτητας τους και η πολύ καλής ποιότητας κίνηση που μπορούσαν να παρέχουν. Ο έλεγχος της ταχύτητας σε τέτοιους κινητήρες μπορεί να γίνει μεταβάλλοντας την τάση τροφοδοσίας με μονάδες οδήγησης χαμηλού κόστους (ελεγχόμενες ανορθωτικές γέφυρες). Το βασικότερο τους μειονέκτημα είναι το σύστημα συλλέκτη-ψηκτρών γιατί αυξάνει τις απώλειες, έχει μεγαλύτερες απαιτήσεις σε συντήρηση, άρα και μεγαλύτερο κόστος συντήρησης, αλλά και πιο ογκώδεις μηχανές. Αυτοί είναι και οι κυριότεροι λόγοι για τους οποίους η συγκεκριμένη τεχνολογία, σε εγκαταστάσεις ανελκυστήρων, έχει πλέον εγκαταλειφθεί. Τα τελευταία χρόνια, οι κανονισμοί ασφαλείας γίνονται όλο και πιο αυστηροί στον τομέα των ανελκυστήρων. Έτσι, τις προηγούμενες δεκαετίες, οι επαγωγικοί κινητήρες άρχισαν να κερδίζουν περισσότερο έδαφος και κατέληξαν να γίνουν η βασική τεχνολογία κινητήρων σε αυτόν τον τομέα. Βασική αιτία ήταν οι πολύ σημαντικές βελτιώσεις που είχαν υποστεί κατά την διάρκεια όλων αυτών των χρόνων στον τομέα της αύξησης της απόδοσης τους. Επίσης το χαμηλότερο κόστος, η μεγαλύτερη ανθεκτικότητα και κυρίως το γεγονός ότι δεν χρειάζονταν συντήρηση σε αντίθεση με τους DC κινητήρες. Σχήμα 2.2.1.1 : Παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση του κινητήρα. (Φώτο ISR-UC) Οι σχεδιαστές κινητήρων υψηλής απόδοσης έχουν ως στόχο την μείωση των απωλειών. Απώλειες εμφανίζονται στον πυρήνα, στον στάτη και στον δρομέα. Οι κύριες απώλειες στον πυρήνα είναι οι απώλειες υστέρησης και δινορρευμάτων. Και οι δύο είναι ανάλογες με το τετράγωνο της πυκνότητας της μαγνητικής ροής μέσα στον πυρήνα. Οι τεχνικές που εφαρμόζονται είναι οι παρακάτω: 14

Μεγαλύτερα μαγνητικά κυκλώματα: Η επιμήκυνση της δέσμης των δυναμοελασμάτων μειώνει την πυκνότητα της μαγνητικής ροής, άρα τις απώλειες υστέρησης. Λεπτότερα ελάσματα σιδήρου και καλύτερη μόνωση μεταξύ τους. Συνεπάγονται μικρότερες απώλειες δινορρευμάτων. Τυλίγματα με αγωγούς μεγαλύτερης διατομής στον στάτη και στον δρομέα: Εξασφαλίζουν μειωμένη αντίσταση άρα λιγότερες απώλειες, βελτιωμένο βαθμό απόδοσης και υψηλότερη αξιοπιστία του κινητήρα. Οι κινητήρες υψηλής απόδοσης έχουν περίπου 20% περισσότερο χαλκό στα τυλίγματά τους σε σχέση με τους τυπικούς κινητήρες. 2.2.2 Σύγχρονοι κινητήρες Μόνιμου Μαγνήτη Μία τεχνολογία που αναπτύσσεται ραγδαία τα τελευταία χρόνια όσον αφορά το είδος των κινητήρων που χρησιμοποιούνται στην βιομηχανία ανελκυστήρων είναι αυτή των Σύγχρονων Μηχανών Μόνιμου Μαγνήτη. Αυτοί οι κινητήρες ολοένα και αποκτούν έδαφος, σιγά σιγά τείνουν να αντικαταστήσουν τους επαγωγικούς και να γίνουν η κυρίαρχη τεχνολογία στην αγορά των ανελκυστήρων. Το χαρακτηριστικό τους είναι ότι στον δρομέα δεν υπάρχουν τυλίγματα, αλλά μόνιμοι μαγνήτες. Αυτοί είναι υπεύθυνοι για την δημιουργία του πεδίου διέγερσης της μηχανής. Η αλληλεπίδραση τους με το πεδίο του στάτη είναι η αιτία της παραγωγή της ροπής. Αυτό συνεπάγεται ότι δεν υπάρχουν ρεύματα στον δρομέα, άρα ούτε ωμικές απώλειες, επομένως υψηλότερος βαθμός απόδοσης και μεγαλύτερη πυκνότητα ροπής (λόγος ροπής/όγκο μηχανής). Αρχικά, οι μαγνήτες αυτοί ήταν από φερρίτη με όχι τόσο καλές μαγνητικές ιδιότητες, όσο όμως προχωράει η τεχνολογία και μειώνεται το κόστος, κερδίζουν συνεχώς έδαφος οι μαγνήτες σπανίων γαιών, με πολύ καλύτερες μαγνητικές ιδιότητες, οι οποίοι δίνουν στον κινητήρα καλύτερη αναλογία ισχύος/όγκο και ροπής/όγκο. Σχήμα 2.2.2.1: Σύγχρονες μηχανές μόνιμου μαγνήτη. (Φώτο : Σερβοκινητήρια Συστήματα, Χρήστος Μαδεμλής) Αυτές οι μηχανές χρησιμοποιούνται κατά κύριο λόγο σε σερβοκινητήρια συστήματα και τα κυριότερα πλεονεκτήματά τους, όπως αναφέρθηκε, είναι ο υψηλός βαθμός απόδοσης, οι μεγάλες τιμές πυκνότητας ισχύος και συντελεστή ισχύος, λόγω της 15

απουσίας των τυλιγμάτων στον δρομέα, και η πολύ καλή δυναμική συμπεριφορά. Επίσης, το γεγονός ότι δεν υπάρχουν συλλέκτες και ψήκτρες κάνει το κόστος συντήρησης πολύ χαμηλό και εκμηδενίζει τα προβλήματα που αυτά προκαλούν. Τέλος, επειδή μειώνεται το συνολικό μήκος της μηχανής, αυξάνεται η αντοχή του δρομέα σε καμπτικές ροπές, επομένως μπορούμε να έχουμε μεγαλύτερες ταχύτητες περιστροφής και καλύτερη αναλογία ροπής προς αδράνεια. Προσπαθώντας να αναλύσουμε λίγο τα πλεονεκτήματα, και ξεκινώντας από την αναλογία ροπής προς αδράνεια, βγάζουμε ένα από τα πιο χρήσιμα συμπεράσματα για τους εν λόγω κινητήρες. Υπάρχει η δυνατότητα με κατάλληλο σχεδιασμό και όταν οι εφαρμογές απαιτούν γρήγορες επιταχύνσεις και επιβραδύνσεις, όπως στις περιπτώσεις των ανελκυστήρων, να γίνεται η εκμετάλλευση των χαρακτηριστικών των μαγνητών με τέτοιο τρόπο, ώστε να υπάρχει μεγάλη αναλογία ροπής προς αδράνεια. Αυτό δίνει στους κινητήρες το πλεονέκτημα της άμεσης απόκρισης και την δυνατότητα με κατάλληλα συστήματα και αισθητήρια, να ελέγχεται με απόλυτη ακρίβεια η ταχύτητα και η θέση τους. Αυτό τους καθιστά πιο αποδοτικούς σε σχέση με τους επαγωγικούς, με αυξημένη άνεση και μειωμένους θορύβους και δονήσεις. Επακόλουθο των παραπάνω είναι η εξοικονόμηση ενέργειας, την στιγμή που δεν υπάρχουν τυλίγματα στον δρομέα, άρα και οι απώλειες joule είναι μειωμένες. Το γεγονός αυτό συνηγορεί στην υψηλή απόδοση των κινητήρων μόνιμου μαγνήτη. Speed (rpm) Σχήμα 2.2.2.1: Σύγκριση βαθμού απόδοσης επαγωγικών κινητήρων με ΣΜ μόνιμου μαγνήτη σε συνάρτηση με την ταχύτητά τους. (Πηγή: Leroy-Somer) Χαρακτηριστικό των ΣΜ μόνιμου μαγνήτη είναι ότι δεν μπορούν να εκκινήσουν απευθείας από το δίκτυο, αλλά απαιτείται ηλεκτρονικά ελεγχόμενο σύστημα οδήγησης, πράγμα που σε πολλές περιπτώσεις αυξάνει το συνολικό κόστος του συστήματος. Στην περίπτωση των εφαρμογών σε ανελκυστήρες μιλάμε αποκλειστικά για Gearless συστήματα χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων, όπου και η εκκίνηση αλλά και ο έλεγχος της ταχύτητας και της θέσης γίνεται μέσω ενός drive ελέγχου. Επειδή οι εφαρμογές των ανελκυστήρων απαιτούν 16

χαμηλές ταχύτητες και υψηλές ροπές, ευνοείται η χρήση των ΣΜ μόνιμου μαγνήτη γιατί δίνουν την δυνατότητα διάταξης πολυπολικών μηχανών χωρίς να επηρεάζεται ο βαθμός απόδοσης και ο συντελεστής ισχύος. Αντιθέτως, στις συμβατικές επαγωγικές μηχανές όσο αυξάνονται οι πόλοι της μηχανής εμφανίζεται αισθητή μείωση των δύο αυτών παραγόντων. Όλα αυτά συντελούν σε μια συμπαγή κατασκευή, η οποία σε περιπτώσεις ανελκυστήρων μπορεί να οδηγήσει σε παράλειψη του μηχανοστασίου, που κατά τα άλλα απαιτείται, οπότε και σε εξοικονόμηση χώρου. Το drive ελέγχου του κινητήρα μπορεί να τοποθετηθεί επάνω στο σύστημα κινητήρας-τροχαλία, μέσα στο φρεάτιο, οπότε υπάρχει εξοικονόμηση χώρου, είτε επάνω από το φρεάτιο, είτε στο υπόγειο. Αυτό είναι πολύ σημαντικό γιατί μειώνει μέρος του κατασκευαστικού κόστους και απελευθερώνει πολύτιμο χώρο στο κτίριο. Επίσης γίνεται και κάποια εξοικονόμηση στην θέρμανση του κτιρίου, γιατί συνήθως τέτοιοι χώροι αποτελούν σημεία διαρροής αέρα και απωλειών θερμότητας. Το βασικό μειονέκτημα των ΣΜ μόνιμου μαγνήτη είναι η χαμηλή μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας τους (Σπανίων Γαιών: 150 C). Σε λειτουργία πάνω από αυτά τα όρια υπάρχει σημαντική απώλεια των ιδιοτήτων του μαγνήτη γι αυτό και σε τέτοιους κινητήρες πρέπει να διασφαλίζεται τέτοια θερμοκρασία λειτουργίας που να σέβεται τα όρια λειτουργίας του μαγνήτη. Συμπερασματικά, για τους λόγους που αναφέρθηκαν στην συγκεκριμένη ενότητα, στις μέρες μας, η πλειοψηφία των καινούριων εγκαταστάσεων ανελκυστήρων συνδυάζεται με την παρουσία Gearless συστημάτων σε συνδυασμό με σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη. Η ευρεία αυτή χρήση τους, καθιστά επιτακτική και την ανάγκη μελέτης τους. Ένα από τα αντικείμενα μελέτης είναι και το αντικείμενο της συγκεκριμένης διπλωματικής, που είναι η μελέτη της δυνατότητας ανάκτησης ενέργειας σε τέτοια συστήματα. 17