BÁO CÁO BÀI tập lớn THIẾT kế hệ TRUYỀN ĐỘNG TRONG THANG MÁY

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Giảng viên hướng dẫn: BÙI Q́C KHÁNH Nhóm sinh viên thực hiện: Họ tên Mã số sinh viên Quế Anh Tùng 20174351 Nguyễn Hữu Trường 20174301 Bùi Quang Huy 20173960 Đỗ Ngọc Sơn 20174164 Nguyễn Đăng Linh 20174015 Trần Đức Mạnh 20174041 Đàm Đức Hịa 20173884 Ngơ Huy Khang 20173975 Nguyễn Xn Tuấn 20174323 Hà Nội, 2020 THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG TRONG THANG MÁY Số liệu cho trước thang máy: + Số tầng: 27 + Chiều cao tầng nhà: m + Tốc độ thang máy: v = 1,5 m/s + Gia tốc cực đại: amax = 1,5 m/s2 + Khối lượng cabin: G0 = 700 kg + Tải cực đại: Gđm = 600 kg + Đường kính puli: D = 0,4 m + Tỷ số truyền: i = 30 + Hiệu suất: η = 0,75 + Gdt khối lượng đối trọng + Hệ số cân bằng: α = 0,4 + Hệ số ma sát dẫn hướng đối trọng: k = 1,2 + g = 9,81 Xác định phụ tải tĩnh - Khối lượng đối trọng: Gdt = G0 + α.Gđm = 700 + 0,4.600 = 940 (kg) - Lực kéo đặt lên puli nâng đầy tải: Fn = (Gđm + G0 – Gdt).k.g = (600 + 700 – 940).1,2.9,81 = 4237,92 (N) - Lực kéo đặt lên puli hạ đầy tải: Fh = (– Gđm – G0 + Gdt).k.g = (– 600 – 700 + 940).1,2.9,81 = – 4237,92 (N) - Công suất tĩnh động nâng đầy tải là: (nâng đầy tải Fn = (1 – α).Gđm.g) P1n = Fn v k ( 1−α ) G đm v g k ( 1−0,4 ) 600 1,5 9,81.1,2 = = = 8,47 (kW) 1000.0,75 1000 η 1000 η - Công suất tĩnh động hạ đầy tải là: (nâng đầy tải Fh = (α – 1).Gđm.g) P1h = F h v η ( α −1 ) Gđm v g η ( 0,4−1 ) 600 1,5 9,81.0,75 = = = -3,31 (kW) 1000.1,2 1000.k 1000 k - Công suất tĩnh động nâng không tải là: (nâng đầy tải Fh = - α.Gđm.g) P0n = F h v η −α Gđm v g η −0,4.600 1,5.9,81 0,75 = = = -2,2 (kW) 1000.1,2 1000.k 1000 k - Công suất tĩnh động hạ không tải là: (nâng đầy tải Fh = α.Gđm.g) P0h = Fh v k α Gđm v g k 0,4.600.1,5 9,81 1,2 = = = 5,65 (kW) 1000.0,75 1000 η 1000 η - Mô men tĩnh động nâng đầy tải: M1n = Fn D 4237,92.0,4 = 2.30 0,75 = 37,67 (Nm) i η - Mô men tĩnh động nâng đầy tải: M1h = F h D η −4237,92.0,4 0,75 = = -21,19 (Nm) 2.30 2.i Xây dựng đồ thị phụ tải - Trước tiên dựa vào đường cong tối ưu tính toán sơ bộ thời gian thang máy chuyển động ở một tầng - Độ giật ρ(m/s3) - Với gia tốc a=1.5m/s2≤2m/s2 thì độ giật không được vượt quá 20m/s3 Do đó ta chọn độ giật ρ=15m/s3 - Theo đồ thị - Xét đoạn cabin chạy với gia tốc không đổi thì ta có vận tốc: - Mặt khác ta cũng có: - Đồng thời ta lại có - Với vận tốc chạy ổn định v3=1,5(m/s) - Từ phương trình (2) suy ra: - Từ phương trình (1) ta có: - Ta có hệ phương trình : - Mà t1=0,1(s) suy ra : t2=1(s) t3=1,1(s) - Vì đồ thị đối xứng qua quãng đường chuyển động ổn định nên thời gian mở máy với thời gian hãm được nhân đôi : t=2.t3=2.1,1=2,2(s) - Từ đó ta tính được quãng đường : đó a’=ρ.t - Suy ra : - Ta lại có : đó a’3=m.t + n - Xét a’3=0 và a’3=a ta có : = m.t3 + n a = m.t2 + n => m.(t3 - t2)= -a - Vậy quãng đường chuyển động ổn định là Scđ = h - 2.S3 = - 2.0,9 = 2,2 (m) (h là chiều cao của tầng) - Thời gian thang máy chuyển động ổn định là : 2,2 Tôd = 1,5 =1,47(s) - Suy thời gian thang máy di chuyển qua tầng là: t1t = 1,47 + 2,2 = 3,67(s) - Để vẽ được phụ tải tĩnh ta tính hệ số đóng điện tương đối, xác định được khoảng thời gian làm việc chu kỳ - Vì tòa nhà có 27 tầng nên số quãng đường giữa các tầng thang máy phải chạy chu kỳ là: 2.26 = 52 suy ra: - Tổng thời gian làm việc tlv = 52.3,67 = 190,84(s) Ta giả định rằng: - Xét thang máy làm việc với tải cực đại Gmax=600 kg tương đương với 10 người, giả sử người và người vào, lên đến tầng 27 và xuống tầng thì cả 10 người cùng và sẽ có 10 người khác cùng vào - Thời gian mở cửa cabin: 1s - Thời gian đóng cửa cabin: 1s - Thời gian cho người vào/ra cabin: 1s/người - Thời gian nghỉ của thang hành trình là: tnghỉ = 2.(20 + 2) + 25.4.2 = 244(s) đó: ở tầng và tầng 27 mất (20+2).2 (s) và các tầng còn lại đều mất 4(s) - Thời gian cho chu kỳ là: Tck = tlv + tnghỉ = 190,84 + 244 = 434,84(s) - Ta có hệ số đóng điện tương đối ε% là: Ta có đồ thị phụ tải tĩnh: Cơng suất, mơ men 3.1 Tính cơng suất đẳng trị trục động - Công suất đẳng trị trục động cơ: Pdt = √ n ∑ Pi t v = i=1 t ck √ ( P1 n ¿¿ 2+ P 1h ) t v ¿ = √ ¿ ¿ ¿ = 6,02 (kW) t ck - Như phụ tải thang máy có Pdt = 6,02 kW εdd = 43,89% - Chọn hệ số đóng điện tiêu chuẩn εdd_tc = 25% √ Pđm_chon = Pdt √ ε dd = 6,02 43,89 % = 7,97 (kW) ε dd 25 % tc 3.2 Mô men tương ứng với lực kéo đặt lên puli cáp D = 0,4 m => R = 0,2 m - Tốc độ góc v 1,5 ω = R = 0,2 = 7,5 (rad/s) - Tốc độ góc động cơ: ωdc = ω.i = 30.7,5 = 225 (rad/s) - Tốc độ động cơ: ndc = ωdc 225 60 = π 60 = 2149 (vòng/phút) 2π - Mô men cực đại quy đổi trục động là: Mcđ = M max ( G0 +Gđm−Gdt ) g D ( 600+700−940 ) 9,81 0,4 = = = 31,39 (Nm) 2.30 0,75 i η i η Chọn động 4.1 Phương án chọn động Động truyền động cho thang máy đề tài động có cơng suất nhỏ, sử dụng loại động cơ: * Động chiều kích từ độc lập:  Ưu điểm: Điều chỉnh tốc độ đơn giản, tuyến tính Đặc tính khởi động tốt  Nhược điểm: Giá thành đắt, cấu tạo phức tạp, tốn chi phí bảo trì bảo dưỡng * Động xoay chiều pha không đồng roto lồng sóc:  Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, chắn, vận hành an toàn Sử dụng nguồn cung cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều pha Giá thành thấp động chiều, phổ biến, luật điều khiển phong phú  Nhược điểm: Điều chỉnh tốc độ khống chế trình độ khó khăn Chỉ tiêu khởi động xấu nhiều so với động chiều * Động không đồng kích từ nam châm vĩnh cửu:  Ưu điểm: Hiệu suất cao, phù hợp với dải công suất nhỏ, thường dùng cho cấu truyền động có vùng điều chỉnh rộng, độ xác cao Có kích thước nhỏ so với động không đồng công suất Sử dụng vật liệu từ, có mật độ từ cao, tổn thất từ độ nhụt từ nhỏ, khả tái nạp từ tốt, chịu nhiệt cao  Nhược điểm: Giá thành cao Ta lựa chọn động không đồng roto lồng sóc cho thang máy 4.2 Thơng số động 4.3 Kiểm nghiệm động - Ta có: Mđm = - Ta thấy: P đm 9,55 11000.9,55 = = 35,73 (Nm) 2940 n Mcđ = 31,39 < Mđm nên động chọn thỏa mãn điều kiện tải mô men - Tốc độ quay động n = 2940 vòng/phút > 2149 vòng/phút => Động đạt yêu cầu mô men làm việc tốc độ Chọn biến tần Hiện có nhiều kiểu thiết bị hỗ trợ tải truyền điện để bạn có thể lựa chọn máy biến tần phù hợp Một thiết bị hỗ trợ cách tốt để đem lại ổn định khả tiết kiệm điện Với công nghệ cấu tạo dựa ngun lý chuyển đổi dịng điện loại biến tần trực tiếp gián tiếp sẽ hỗ trợ tốt cho thiết bị đầu vào đầu muốn tải nạp điện Biến tần phân loại dựa nguyên lý hoạt động chuyển đổi công suất điện vào Các tần số lưới chyển thành công suất điện để cho tần số phù hợp theo yêu cầu cấp cho tải thiết bị 5.1 Biến tần trực tiếp Điện lưới xoay chiều trực tiếp biến đổi thành điện; dịng điện xoay chiều có tần số khác để cấp cho tải (không cần qua khâu trung gian điện chiều nên hiệu suất cao) Có khả làm việc tần số thấp chí ngya có cố Dùng cho dải cơng suất lớn đến vài chục MW Biến tần trực tiếp + Biến tần Cyclo: Với Cyclo chuyển mạch chiều làm từ thyristor điều khiển đóng mở theo góc pha Và chúng hốn đổi pha nguồn để tạo điện áp xoay chiều có tần số thấp cấp cho pha thiết bị tải + Biến tần ma trận: Điều đặc biệt chuyển mạch chiều tần số đóng cắt cao IGBT tạo nên ma trận Việc chuyển pha vào nguồn vào pha cấp cho việc tải Tần số điện áp cấp cho việc tải điều khiển qua trạng trái đóng cắt khóa chuyển mạch ma trận chuyển mạch Nhược điểm: Sử dụng nhiều van bán dẫn làm cho mạch điều khiển phức tạp Hệ số công suất thấp Trong thực tế sử dụng không sử dụng biến tần trực tiếp cho hệ điều khiển thang máy 5.2 Biến tần gián tiếp Điện lưới xoay chiều chuyển thành điện chiều qua phần chỉnh lưu chiều Sau điện chiều lại chuyển thành điện xoay chiều cấp cho tải qua nghịch lưu Bộ biến tần gián tiếp + Biến tần nguồn áp (VSI) Với biến tần nguồn áp điều chế độ rộng xung (VS-PWM-I): Điện áp chiều không đổi, điện áp xoay chiều đầu thay đổi Bằng cách thay đổi thời gian đóng/ cắt khóa chuyển mạch nghịch lưu Biến tần nguồn áp điều chế biên độ (CS-PWM-I): Thời gian đóng cắt khóa chuyển mạch nghịch lưu không đổi; việc điện áp xoay chiều đầu thay đổi Bằng cách thay đổi điện áp chiều; thông qua việc thay đổi thời gian đóng cắt khóa chuyển mạch phần chỉnh lưu Biến tần nguồn áp Khâu trung gian chiều tụ Ce, thực chức nguồn áp cho nghịch lưu Phù hợp với tải nhỏ 30kW Hệ số công suất mạch lớn Hình dạng biên độ điện áp khơng phụ thuộc tải, dịng điện cho tải quy định Có thể áp dụng kỹ thuật PWM để giảm tổn hao sóng hài bậc cao, khử đập mạch momen Nhược điểm: Không trả lượng lưới Nếu muốn trả lượng lưới phải mắc thêm khâu chỉnh lưu mắc song song ngược với khâu chỉnh lưu ban đầu dùng chỉnh lưu PWM +Biến tần nguồn dòng (CSI) Biến tần nguồn dòng (CSI): Các khóa bán dẫn phần nghịch lưu nối với dòng nguồn Việc nguồn dòng thực qua mạch vòng điều khiển dòng cuộn cảm mắc nối tiếp với cais điện áp chiều Dịng cao cho dịng điện tải khơng đổi nên điện áp đầu biến tần; khơng phụ thuộc vào biến tần mà phụ thuộc vào việc tải Biến tần nguồn dòng Khâu trung gian chiều cuộn kháng L f thực chức nguồn dịng cho nghịch lưu Có khả trẳ lượng lưới Không sợ chế độ ngắn mạch dịng điện chiều giữ khơng đổi Phù hợp cho dải công suất lớn 100kW Nhược điểm: Hiệu suất dải công suất nhỏ, cồng kềnh có cuộn kháng Hệ số cơng suất thấp phụ thuộc vào phụ tải tải nhỏ  Từ phân tích trên, ta lựa chọn biến tần nguồn áp chỉnh lưu diode có điện trở hãm ...THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG TRONG THANG MÁY Số liệu cho trước thang máy: + Số tầng: 27 + Chiều cao tầng nhà: m + Tốc độ thang máy: v = 1,5 m/s + Gia tốc cực... chuyển động ổn định là Scđ = h - 2.S3 = - 2.0,9 = 2,2 (m) (h là chiều cao của tầng) - Thời gian thang máy chuyển động ổn định là : 2,2 Tôd = 1,5 =1,47(s) - Suy thời gian thang máy. .. (1) ta có: - Ta có hệ phương trình : - Mà t1=0,1(s) suy ra : t2=1(s) t3=1,1(s) - Vì đồ thị đối xứng qua quãng đường chuyển động ổn định nên thời gian mở máy với thời gian