新设计不断涌现——关于电梯的工作原理

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电梯安装是一个成熟的行业,但随着办公空间和能源价格的上涨,变革正在进行中。大多数高于四层的建筑物都使用曳引电梯。井道顶部的电机转动一个滑轮——本质上是一个滑轮——升降连接到轿厢和配重的钢缆。在速度较慢的系统中,齿轮连接电机和滑轮。速度更快的电梯是无齿轮的;滑轮直接耦合。

无论哪种方式,机械设备通常都占据井道顶部或侧面上方的整个房间,占据了可能是黄金阁楼空间的地方。但创新正在使建筑商能够将设备挤压到井道顶部本身或靠墙的一侧。“我们正在稳步转向无齿轮、无机房设计,”纽约市迅达电梯公司高级项目经理杰夫·布莱恩说。一些公司正在使用永磁无齿轮电机,这种电机比传统设计更小,但功率却同样强大。康涅狄格州法明顿市的奥的斯电梯公司已将缠绕钢缆改用扁平钢带,从而缩小了滑轮和电机的尺寸。

与此同时,制造商正在利用重力来节省能源。选择一个重量约为满载 40% 至 45% 的轿厢的配重,可以减少所需的电机输出。但是,当空电梯必须上升时,较重的配重下降会提供过多的能量;巨大的电阻器将多余的能量以热量的形式耗散掉。当满载轿厢(比配重重)下降时,也需要同样的电阻。然而,新的再生驱动器可以将浪费的能量转化为电能。“我们将能量反馈到建筑物的电网中以供重复使用,”奥的斯电梯系统工程和开发副总裁莱安德·阿迪芬说。


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改进的调度技术正在提高多井道建筑物的人员效率。办公楼正在将更多的人挤入现有楼层,但人口的增加可能会降低电梯服务速度。为了弥补这一点,安装人员正在用编号的显示屏或触摸板替换门厅中的“向上”和“向下”按钮。想要乘电梯的乘客按下他们想要去的楼层号,计算机会告诉他们乘坐哪部电梯,将去往相同或相邻楼层的人们分组。计算机调度电梯,使每部电梯都只去往一小部分附近的楼层,而不是随机地上下楼层。该方案减少了等待时间和能源消耗。

您知道吗... 速览: 东芝电梯声称拥有最快的乘客电梯,安装在台湾 101 大厦,这座 101 层的建筑中。最高爬升速度为每分钟 3,314 英尺(1,010 米),或大约 26 秒内 100 层楼。鼓风机系统调节轿厢内的气压,以尽量减少耳鸣。
压力。

安全第一: 电梯钢缆的额定载重量为最大满载重量的 125%,大多数轿厢都由五根或更多根钢缆悬挂。钢丝绳已经变得非常坚固,以至于二分之一英寸或五分之八英寸的直径就足以承受 3,500 磅的载荷,这在中层建筑中很常见。新型扁平高强度钢带的强度相似,但厚度可能小于四分之一英寸。

如此倾斜: 奥的斯制造的某些电梯在上升时会横向移动,以跟随不寻常结构的轮廓。倾斜的钢缆将轿厢沿着倾斜 39 度(相对于水平面)的轨道拉动,例如拉斯维加斯金字塔酒店和巴黎埃菲尔铁塔的轨道倾斜 30 度。

注意:本文最初以标题“新设计不断涌现”印刷。

马克·费斯切蒂 已在《大众科学》担任高级编辑 17 年,负责报道可持续发展问题,包括气候、天气、环境、能源、食品、水、生物多样性、人口等等。他负责委派和编辑记者和科学家的专题文章、评论和新闻,并以这些形式进行写作。他编辑“历史”栏目,该杂志的部门关注整个时代的科学进步。他是两本衍生杂志的创始执行编辑:《大众科学·思想》《大众科学·地球 3.0》。他 2001 年为该杂志撰写的自由撰稿文章“淹没新奥尔良”预测了像卡特里娜飓风这样的风暴将给该市带来的广泛灾难。他的视频你死后身体会发生什么?在 YouTube 上的观看次数超过 1200 万次。费斯切蒂曾为《纽约时报》、《体育画报》、《史密森尼》、《技术评论》、《快公司》和许多其他刊物撰写自由撰稿文章。他与万维网的发明者蒂姆·伯纳斯-李合著了《编织网络》一书,讲述了万维网是如何创建的真实故事。他还与微生物学家埃莉诺·列维合著了《新型杀手疾病》。费斯切蒂曾任《IEEE 频谱杂志》《家族企业杂志》的执行编辑。他拥有物理学学位,并两次担任路易斯安那州百年学院公民文化阿塔韦研究员,该学院授予他荣誉博士学位。2021 年,他获得了美国地球物理联合会的罗伯特·C·考恩持续科学新闻成就奖,该奖项旨在表彰他在地球和空间科学领域的杰出报道生涯。他曾出现在 NBC 的“与媒体见面”、CNN、历史频道、NPR 新闻和许多新闻广播电台中。在 X(原 Twitter)上关注费斯切蒂 @markfischetti

更多作者:马克·费斯切蒂
大众科学杂志第 300 卷第 1 期本文最初以“电梯是如何工作的?”为标题发表于《大众科学》杂志第 300 卷第 1 期(
doi:10.1038/scientificamerican012009-40WCFjVShGsivkSfPAh2Pp
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