Luận Văn: Thiết kế hệ thống truyền động cho thang máy chở hàng
Các yêu cầu về công nghệ và truyền động
Khái niệm chung về thang máy
Thang máy là thiết bị vận tải quan trọng, được sử dụng để chở người và hàng hóa theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng nhẹ Chúng đóng vai trò thiết yếu trong nhiều ngành công nghiệp như khai thác hầm mỏ, xây dựng, luyện kim và công nghiệp nhẹ, giúp nâng cao năng suất lao động bằng cách thay thế sức lực con người Ưu điểm nổi bật của thang máy là thời gian chu kỳ vận chuyển ngắn và tần suất vận chuyển lớn Nhiều quốc gia yêu cầu các tòa nhà cao từ 6 tầng trở lên phải được trang bị thang máy để đảm bảo sự thuận tiện và tiết kiệm thời gian cho người sử dụng Chi phí lắp đặt thang máy chiếm khoảng 6-7% tổng giá thành công trình, được coi là hợp lý Đối với các công trình đặc biệt như bệnh viện hay khách sạn, mặc dù có thể ít tầng hơn, nhưng vẫn cần trang bị thang máy để đáp ứng nhu cầu phục vụ Việc lắp đặt thang máy là cần thiết cho các tòa nhà cao tầng, nếu không sẽ cản trở sự phát triển của các dự án xây dựng này.
Thang máy là thiết bị vận chuyển cần đảm bảo an toàn tuyệt đối, liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người Do đó, mọi giai đoạn từ thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành đến sửa chữa thang máy đều phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn và quy trình kỹ thuật an toàn đã được quy định.
Thang máy không chỉ cần có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng và êm dịu mà còn phải được trang bị đầy đủ các thiết bị an toàn như điện chiếu sáng dự phòng, điện thoại nội bộ, chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin, khoá an toàn cửa tầng và bộ cứu hộ khi mất điện Tại Việt Nam, thang máy trước đây chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp để vận chuyển hàng hóa, nhưng hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, nhu cầu sử dụng thang máy trong mọi lĩnh vực đang ngày càng gia tăng.
Thang máy hiện nay có thiết kế và chế tạo đa dạng, với nhiều kiểu dáng và loại khác nhau, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng của từng công trình Có thể phân
Theo công dụng: thang máy đợc phân thành 5 loại:
- Thang máy chuyên chở ngời: trong khách sạn, chung c, công sở
- Thang máy chuyển chở ngời có tính đến hàng đi kèm: siêu thị, khu triển lãm
- Thang máy chuyên chở bệnh nhân: bệnh viện, khu điều dỡng
- Thang máy chuyên chở hàng có ngời đi kèm: nhà máy, công xỡng, kho
- Thang máy chuyên chở hàng không có ngời đi kèm.
Theo hệ thống dẫn động cabin:
- Thang máy dẫn động điện: loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp.
Thang máy thuỷ lực sử dụng hệ thống pittong-xilanh để nâng cabin từ dưới lên trên, với hành trình thường bị giới hạn tối đa là 18m.
Theo vị trí đặt bộ tời kéo: Đối với thang máy điện:
- Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang.
Thang máy có bộ tời kéo được lắp đặt phía dưới giếng thang, trong khi thang máy dẫn động cabin di chuyển bằng bánh răng thanh răng có bộ tời kéo đặt ngay trên nóc cabin Đối với thang máy thủy lực, buồng máy được bố trí tại tầng trệt.
Theo hệ thống vận hành:
- Theo mức độ tự động: + loại tự động
- Theo tổ hợp điều khiển: + điều khiển đơn.
- Theo vị trí điều khiển: + điều khiển trong cabin
+ điều khiển cả trong và ngoài cabin.
Theo thông số cơ bản:
- Theo tốc độ di chuyển của cabin:
+ loại tốc độ trung bình: v = 1 -> 2,5m/s
+ loại tốc độ rất cao: v > 4m/s
- Theo khối lợng vận chuyển của cabin:
Theo kết cấu các cụm cơ bản:
- Theo kết cấu của bộ tời kéo:
+ bộ tời kéo có hộp giảm tốc
+ bộ tời kéo không có hộp giảm tốc
+ bộ tời kéo có sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh vô cấp, động cơ cảm ứng tuyến tính.
+ bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên xuống.
- Theo hệ thống cân bằng:
+ Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành tr×nh lín
+ Không có cáp hoặc xích cân bằng
+ Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin
+ Có palăng cáp (Thông qua các puly trung gian) vào dầm trên cabin + Đẩy từ dới đáy cabin lên thông qua các puly trung gian.
- Theo hệ thống cửa cabin: một cửa, hai cửa
- Theo bộ hãm bảo hiểm an toàn của cabin
Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang:
- Đối trọng bố trí phía sau.
- Đối trọng bố trí một bên.
Theo quĩ đạo di chuyển của cabin:
Thang máy có nhiều kiểu dáng khác nhau, nhưng nhìn chung, chúng bao gồm các bộ phận chính như bộ tời kéo, cabin và hệ thống treo cabin, cơ cấu đóng mở cửa cabin, hệ thống phanh bảo hiểm, cáp nâng, đối trọng và hệ thống cân bằng Ngoài ra, thang máy còn có hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng, bộ phận giảm chấn cho cabin và đối trọng đặt ở giếng thang, cùng với hệ thống hạn chế tốc độ để dừng cabin khi tốc độ vượt mức cho phép Cuối cùng, tủ điện điều khiển và các thiết bị điện tự động cùng với cửa cabin và cửa tầng có hệ thống khóa liên động cũng là những thành phần quan trọng của thang máy.
Mét sè bé phËn chÝnh: a, Cáp thép :
Cáp thép là chi tiết rất quan trọng đợc sử dụng hầu hết trong các máy nâng nói chung và thang máy nói riêng
Cáp cần đáp ứng các yêu cầu chung như an toàn trong sử dụng, độ mềm cao để dễ uốn cong, giúp đảm bảo tính nhỏ gọn cho cơ cấu và máy Ngoài ra, cáp cũng phải hoạt động êm ái, không gây tiếng ồn trong quá trình làm việc Hơn nữa, trọng lượng riêng của cáp phải nhỏ và giá thành thấp, đồng thời đảm bảo độ bền lâu dài.
Trong thang máy thì ngời ta dùng từ 3ữ5 sợi làm cáp treo, treo buồng thang b, Puly-puly ma sát:
Puly ma sát là thiết bị dẫn cáp phổ biến trong thang máy, với các rãnh riêng biệt không theo hình xoắn ốc Số lượng rãnh cáp trên Puly phụ thuộc vào số sợi cáp dẫn động và cách mắc cáp Một số Puly được phủ chất dẻo nhằm tăng cường ma sát Để giảm thiểu độ mòn cho cả cáp và rãnh Puly, độ cứng của rãnh và cáp cần phải tương đồng Hình dạng mặt cắt rãnh cáp trên Puly ảnh hưởng lớn đến khả năng kéo và tuổi thọ của thiết bị.
Tang cuốn cáp thường được sử dụng cho thang máy chở hàng không có đối trọng, với kích thước cồng kềnh và yêu cầu công suất động cơ lớn hơn so với hệ thống Puly ma sát Trong các máy nâng, người ta thường áp dụng tang cuốn cáp một lớp, nhưng nếu cần giảm dung lượng tang, có thể sử dụng tang nhiều lớp cáp Khi tang quay, nó chuyển đổi động quay thành chuyển động tịnh tiến, truyền lực dẫn động đến cáp và các bộ phận khác.
Tang ma sát là một thiết bị đặc biệt, trong đó đầu cáp không được cố định trên tang Khi tang quay, cáp sẽ được cuốn lên với lực căng tối đa F c = F max, trong khi nhánh cáp còn lại sẽ nhả ra với lực căng tối thiểu F n = F min.
Tang truyền chuyển động nhờ ma sát giữa cáp và tang Tang ma sát gồm loại hình trụ và loại có đờng kính thay đổi
Khả năng kéo cần thiết của tang ma sát U để di chuyển tải trọng được xác định từ lực cản và các điều kiện làm việc với hệ số an toàn Lực căng cáp nhỏ nhất F min trên nhánh nhả được tính từ điều kiện lực căng ban đầu hoặc từ độ võng cho phép của cáp Do đó, lực căng cáp lớn nhất F max trên nhánh cuốn cần thiết để di chuyển tải trọng cũng cần được xác định.
Phanh an toàn là thiết bị quan trọng giúp ngăn chặn ca bin thang máy rơi khi cáp bị đứt hoặc hạ với tốc độ vượt quá giới hạn cho phép, tự động dừng và giữ ca bin trên các ray dẫn hướng Tất cả các loại thang máy đều phải được trang bị phanh an toàn, bao gồm cả đối trọng khi nằm trên lối đi hoặc khu vực có người Có hai loại phanh: phanh dừng đột ngột, thường áp dụng cho thang máy có tốc độ khoảng 0.71m/s, và phanh dừng êm dịu, thường dùng cho thang máy có tốc độ trên 1m/s hoặc trong bệnh viện Phanh an toàn thường được lắp với cáp nâng cho thang máy dùng tang cuốn cáp và kết nối với bộ hạn chế tốc độ cho thang máy sử dụng Puly ma sát.
Yêu cầu chung về công nghệ và truyền động
Yêu cầu cơ bản đối với thang máy là dễ điều khiển, di chuyển êm ái, dừng chính xác và đảm bảo an toàn trong mọi tình huống, kể cả khi mất điện hay đứt cáp Hệ thống điều khiển đơn giản rất quan trọng, đặc biệt ở các công sở và nhà ở nơi người sử dụng không có nhiều kiến thức về thang máy Động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc và rôto dây quấn thường được ưa chuộng, nhưng chỉ phù hợp cho thang máy chạy chậm do không đáp ứng yêu cầu dừng chính xác và tốc độ tối ưu Công nghệ bán dẫn hiện nay đã giúp động cơ một chiều trở nên phổ biến hơn Để đảm bảo an toàn, nhiều công tắc và phanh hãm được lắp đặt, trong đó phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi có sự cố Cùng với phanh bảo hiểm, cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm cũng được trang bị để kiểm soát tốc độ di chuyển Độ êm ái của buồng thang phụ thuộc vào gia tốc khi mở và hãm máy, với gia tốc tối ưu là a ≤ 2m/s² Độ giật (ρ) cũng là yếu tố quan trọng, khi a ≤ 2m/s² thì ρ ≤ 20m/s³, giúp đảm bảo sự thoải mái cho người sử dụng.
Hệ truyền động trong thang máy cần đáp ứng yêu cầu về truyền động đảo chiều quay Gia tốc tối đa được quy định là a ≤ 2 m/s², với gia tốc cực đại là a = 1,5 m/s² Ngoài ra, hệ thống cũng phải có cơ cấu hãm đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
+ Buồng thang phải dừng chính xác
+ Không đợc rơi tự do khi mất điện hoặc đứt dây treo.
+ Quá trình hãm êm và chính xác.
+ Cơ cấu hãm phải giữ buồng thang tại chỗ khi tốc độ di chuyển ≥ 20
Khi lựa chọn hệ truyền động, cần xem xét các yêu cầu quan trọng như tính chất mômen quán tính (J = const), độ chính xác khi dừng máy, tốc độ di chuyển của buồng thang, gia tốc tối thiểu cho phép và phạm vi điều chỉnh tốc độ Ngoài ra, cần đảm bảo rằng hệ thống không hoạt động trong trạng thái bất bình thường, việc đảo chiều tốc độ phải diễn ra êm ái và tốc độ không được giảm đột ngột.
Phụ tải của thang máy chủ yếu là phụ tải thế năng, liên quan đến quãng đường, vận tốc, gia tốc và độ giật Quá trình di chuyển của thang máy được chia thành 5 giai đoạn: mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, đến tầng và hãm dừng Đối với thang máy chạy chậm, quá trình này đơn giản hơn với chỉ 3 giai đoạn: mở máy, chế độ ổn định và hãm dừng.
Dựa vào đồ thị tốc độ của thang máy, có thể nhận thấy rằng phụ tải trong hệ truyền động là loại phụ tải ngắn hạn và lặp lại Quá trình mở máy, di chuyển với vận tốc ổn định và hãm máy diễn ra liên tục trong suốt quãng đường từ tầng này sang tầng khác.
1 cho tới tầng trên cùng.
Mở máy Chế độ ổn định Hãm xuống tốc độ thấp H ãm d ùn g § Õn tÇ ng
Lựa chọn phơng án truyền động
Dùng hệ truyền động động cơ một chiều dùng phơng pháp chỉnh lu
Trong thực tế, các sơ đồ truyền động T - Đ đảo chiều có nhiều song đều thực hiện theo hai nguyên tắc và đợc phân ra 5 loại sơ đồ chính.
Sơ đồ 2 mô tả hệ thống truyền động sử dụng một bộ biến đổi để cung cấp năng lượng cho phần ứng và điều chỉnh chiều quay thông qua công tắc tơ chuyển mạch, trong khi từ thông được giữ cố định Loại hệ thống này thường được áp dụng cho các ứng dụng có công suất nhỏ và tần số đảo chiều thấp.
Sơ đồ 3 mô tả hệ thống truyền động sử dụng hai bộ biến đổi để cấp nguồn cho phần ứng điều khiển riêng biệt Hệ thống này có ưu điểm nổi bật là khả năng hoạt động hiệu quả trong mọi dải công suất và cho phép tần số đảo chiều lớn.
Sơ đồ 5 mô tả hệ thống truyền động sử dụng hai bộ biến đổi nối theo sơ đồ chéo với điều khiển chung, phù hợp cho dải công suất vừa và lớn, giúp thực hiện việc đảo chiều êm Tuy nhiên, hệ thống này có kích thước cồng kềnh, đòi hỏi vốn đầu tư lớn và gây tổn thất cao Về nguyên tắc xây dựng mạch điều khiển, có hai loại chính: điều khiển chung và điều khiển riêng Các sơ đồ 1, 2, 3 có nguyên tắc tương tự, yêu cầu khóa các bộ biến đổi mạch phần ứng để cắt dòng, dẫn đến thời gian gián đoạn trong quá trình điều khiển Ngược lại, sơ đồ 4 và 5 áp dụng nguyên tắc điều khiển liên tục Bài viết sẽ phân tích hai loại sơ đồ đặc trưng, cụ thể là sơ đồ 3 và sơ đồ 4.
2.1.1 Truyền động T-Đ điều khiển riêng :
Nguyên tắc hoạt động là khóa các bộ biến đổi mạch phần ứng để cắt dòng, sau đó tiến hành chuyển mạch, dẫn đến việc tồn tại một thời gian gián đoạn trong quá trình điều khiển Hai bộ điều khiển hoạt động độc lập, chỉ một bộ biến đổi nhận xung điều khiển tại một thời điểm, trong khi bộ còn lại bị khóa Trong khoảng thời gian này, bộ biến đổi BĐ1 bị khóa hoàn toàn, làm triệt tiêu dòng phần ứng, tuy nhiên suất điện động phần ứng E vẫn còn Sau đó, phát xung α2 mở bộ biến đổi 2 để thay đổi chiều dòng phần ứng của động cơ đang được hãm tái sinh Nếu giữ nhịp điệu giảm α2 phù hợp với quán tính của hệ thống, có thể duy trì dòng điện hãm và dòng điện khởi động ngược không đổi, điều này được thực hiện thông qua các mạch vòng điều chỉnh tự động dòng điện của hệ thống.
Hệ truyền động với van đảo chiều điều khiển riêng mang lại ưu điểm an toàn, không có dòng cân bằng chảy giữa các bộ biến đổi Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hệ thống này sẽ có một khoảng thời gian trễ khi dòng điện động cơ bằng không.
2.1.2 Truyền động T-Đ điều khiển chung:
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống là cả hai bộ biến đổi BĐ1 và BĐ2 cùng nhận xung mở tại một thời điểm, tuy nhiên chỉ có một bộ biến đổi cung cấp dòng cho nghịch lu trong khi bộ biến đổi còn lại hoạt động ở chế độ chờ Sơ đồ 4 và 5 minh họa rõ ràng nguyên tắc này.
Khi chọn |E d1| = |E d2|, ta có α1 + α2 = π, dẫn đến phương pháp điều khiển chung đối xứng Trong trường hợp này, sức điện động tổng trong mạch vòng giữa hai bộ biến đổi sẽ triệt tiêu, đồng thời dòng điện trung bình chảy qua hai bộ biến đổi cũng sẽ bằng 0: Icb = 0.
Trong phương pháp điều khiển chung, mặc dù đảm bảo rằng |Ed2| ≥ |Ed1| để không xuất hiện giá trị dòng cân bằng, nhưng suất điện động tức thời của các bộ chỉnh lu ed1(t) và ed2(t) vẫn khác nhau Điều này dẫn đến sự xuất hiện của thành phần xoay chiều trong dòng điện cân bằng Để hạn chế dòng điện này, thường sử dụng các cuộn kháng cân bằng Lcb.
Hệ truyền động xoay chiều có điều chỉnh tốc độ
Hệ truyền động sử dụng động cơ không đồng bộ 3 pha đang trở thành lựa chọn phổ biến trong công nghiệp nhờ vào kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và khả năng vận hành an toàn với nguồn cấp điện xoay chiều ba pha Mặc dù trước đây, việc điều chỉnh tốc độ của động cơ KĐB gặp nhiều khó khăn so với động cơ một chiều, nhưng sự phát triển của công nghệ bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử đã giúp khai thác tối đa ưu điểm của động cơ không đồng bộ Hiện nay, nó đã trở thành một hệ truyền động cạnh tranh hiệu quả với hệ truyền động chỉnh lưu - triac của động cơ một chiều.
Động cơ KĐB khác với động cơ một chiều ở chỗ phần cảm và phần ứng không tách biệt, dẫn đến từ thông và mô men động cơ phụ thuộc vào nhiều tham số Hệ điều chỉnh tự động cho động cơ không đồng bộ là một hệ thống điều chỉnh phi tuyến với nhiều tham số Trong quá trình xây dựng hệ truyền động cho động cơ không đồng bộ, người ta thường áp dụng các đặc tính điều chỉnh tương tự như của động cơ một chiều.
Trong công nghiệp thờng sử dụng bốn hệ điều chỉnh tốc độ :
2.2.1 Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ dùng bộ biến đổi tiristo:
Nguyên tắc của phương pháp này là mô men của động cơ không đồng bộ tỷ lệ với bình phương điện áp stato Vì vậy, có thể điều chỉnh mô men và tốc độ của động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện áp stato, trong khi tần số được giữ cố định.
2.2.1.1 Điều chỉnh điện trở mạch rôto:
Có thể điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở trong mạch rôto, sử dụng các van bán dẫn để thực hiện điều chỉnh trơn Phương pháp này có ưu điểm là dễ dàng tự động hóa quá trình điều chỉnh.
Rr = Rrd + Rf Trong đó : Rrd :điện trở đây quấn roto.
Rf :điện trở ngoài mắc thêm vào mạch roto.
Khi điều chỉnh giá trị điện trở trong mạch rô to, mô men tới hạn của động cơ sẽ không thay đổi Đồng thời, độ trợt tới hạn sẽ tỷ lệ bậc nhất với điện trở.
Si : Độ trợt khi điện trở mạch rô to là Rrd
Khi giữ cho Ir = const, M cũng sẽ không thay đổi và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ Điều này cho phép áp dụng phương pháp điều chỉnh điện trở trong mạch rôto để truyền động với mômen tải ổn định.
Phơng pháp điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng phơng pháp xung :
Here is the rewritten paragraph:Điện trở tương đương trong mạch rotor được tính toán dựa trên thời gian đóng td và thời gian ngắt tn của một khóa bán dẫn, cho phép xác định xem điện trở R0 có được đưa vào mạch hay không.
2.2.1.2 Phơng pháp điều chỉnh công suất trợt: Đối với các hệ truyền động công suất lớn, tổn hao ∆Ps là lớn vì vậy để diều chỉnh đợc tốc độ vừa tận dụng đợc công suất trợt ngời ta dùng các sơ đồ điều chỉnh công suất trợt.
Theo cách tính tổn thất khi điều chỉnh thì:
ω ω 1 ω 1 a) Phơng pháp biến đổi tần số:
Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ dựa trên nguyên tắc chuyển đổi tần số từ f1 sang f2, thường đi kèm với việc điều chỉnh điện áp, dòng điện hoặc từ thông mạch stato Điều này cho thấy đây là một phương pháp phức tạp, đòi hỏi sử dụng nhiều thiết bị khác nhau.
Có hai loại biến tần:
Biến tần trực tiếp có cấu trúc phức tạp, trong đó điện áp vào xoay chiều U1 (tần số f1) được chuyển đổi qua một mạch van ra tải với tần số f2 Mặc dù bộ biến tần này có hiệu suất năng lượng cao, nhưng sơ đồ mạch van đòi hỏi nhiều van trong mạch 3 pha, gây khó khăn trong việc điều chỉnh tần số đầu ra f2, phụ thuộc nhiều vào tần số đầu vào f1.
Biến tần gián tiếp có cấu trúc với khâu trung gian một chiều, nơi điện áp xoay chiều được chuyển đổi thành một chiều qua bộ chỉnh lưu và bộ lọc, trước khi biến đổi thành U2 với tần số f2 qua bộ nghịch lưu độc lập Mặc dù hiệu suất của biến tần này thấp, nó cho phép thay đổi tần số f2 một cách dễ dàng mà không phụ thuộc vào f1, mang lại khả năng điều chỉnh tần số và điện áp linh hoạt thông qua mạch điều khiển Thông thường, điều chỉnh tần số diễn ra ở mạch chỉnh lưu, nhưng cũng có trường hợp điều chỉnh cả hai ở nghịch lưu, mặc dù mạch điều khiển sẽ phức tạp hơn Nhược điểm lớn nhất của biến tần gián tiếp là hiệu suất không thể cao do có hai quá trình biến đổi năng lượng.
Kết luận, qua phân tích hai loại hệ truyền động, cả hai phương án đều đáp ứng yêu cầu công nghệ Tuy nhiên, chúng tôi lựa chọn hệ truyền động chỉnh lưu Tiristo - Động cơ có đảo chiều quay do những ưu điểm nổi bật như độ tác động nhanh và cao, không gây ồn, và dễ tự động hóa nhờ các van bán dẫn công suất với hệ số khuyếch đại cao Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết lập hệ thống điều chỉnh tự động nhiều vòng, từ đó nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và động của hệ thống.
Trong hệ truyền động một chiều, việc sử dụng mạch lực sơ đồ ba pha mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng hoạt động hiệu quả trên mọi dải công suất và tần số đảo chiều lớn Hơn nữa, hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng có khả năng hoạt động độc lập, đảm bảo an toàn và không có dòng chảy giữa các bộ biến đổi.
Hệ truyền động chỉnh lu Tiristo với động cơ có khả năng đảo chiều quay cho phép đạt được đồ thị tốc độ tối ưu, trong khi đối với loại truyền động xoay chiều, chỉ có thể đạt được đồ thị gần giống.
Tính toán công suất động cơ và mạch lực
Tính chọn công suất động cơ
3.1.1 Tính chọn mô men tĩnh của động cơ: Để đơn giản ta giã sử thang máy luôn làm việc ở chế độ định mức Khi đó khối lợng của đối trọng:
Theo quyển [1] thì α = 0,5 lúc đó lực kéo đặt lên Puli là:
• k1: Số lần dừng của buồng thang
• ∆G1: Độ giãm tải sau mỗi lần dừng
Vậy lực tác dụng lên Puli trong quá trình nâng tải và hạ tải sẽ là:
Nh vậy mô men tơng ứng là:
3.1.2 Tính toán hệ số đóng điện tơng đối p[m/s3] a[m/s2] v[m/s] t3 t2 t0 t1 a a a
Hã m dừ ng Đế n t ần g
Hãm xuống tốc độ thấp Chế độ ổn định
Gọi các tham số tại thời điểm ti tơng ứng là ρ i , vi, ai, si dựa vào sơ đồ tối u ở trên ta thấy:
Ta cã: da d v 2 2 d s 3 3 dt dt dt ρ = = 0
Theo quyển [1] thì gia tốc tối u là a ≤ 2 m s / 2 thì ρ ≤ 20 m s / 3 Đối với thang máy chở hàng thì ta cần nhanh là chủ yếu ở đây ta chọn ρ=20 m s / 3 .
Xét trong khoảng thời gian t 0 →t 1 ta có:
Xét trong khoảng thời gian t 2 →t 3 ta có:
Xét trong khoảng thời gian t 1→t 2 ta có:
Tổng thời gian mở máy là:
Quảng đờng mà thang máy chuyển động đợc trong thời gian mở máy là:
Trong khoảng thời gian mở máy, thời gian hãm xuống tốc độ thấp là 0,15 giây, tương ứng với quảng đường hãm là 0,03 mét Do đó, thời gian thang máy hoạt động với vận tốc ổn định có thể được xác định dựa trên các thông số này.
Thời gian thang máy làm việc trong một tầng là:
Thời gian thang máy làm việc trong một chu kỳ là:
Thang máy có cửa rộng ≤ 80 mm và mở cửa tự động sẽ có thời gian nghỉ tại mỗi tầng là 7,2 giây Do đó, thời gian nghỉ trong một chu kỳ sẽ được tính toán dựa trên thời gian này.
Hệ số đóng điện tơng đối là:
23,04 43, 2 lvck lvck nvck t t t ε = = + + Đồ thị phụ tải của thang máy:
Có tả i Kh ôn g c ó t ải
3.1.3 Tính chọn công suất động cơ
. lvi i lvnt nt lvht ht dt lvi lv t M t M t M
Tốc độ góc quy về trục động cơ:
Công suất đẳng trị động cơ:
Từ đó ta chọn động cơ một chiều kích từ song song loại Π _ 31 theo quyển
[2] ta có các thông số cơ bản nh sau:
[%] Điện trở của cuôn ổn định[
Trong hệ truyền động này, chúng ta sử dụng hai bộ biến đổi chỉnh lưu Thyristor cầu ba pha, mỗi bộ điều khiển riêng cho mạch phần ứng Đồng thời, một bộ chỉnh lưu cầu Diot ba pha được sử dụng để cấp cho mạch kích từ Mạch lực của hệ truyền động được thiết kế như sau.
UA UB UC Uc Ub Ua Lu
Bộ biến đổi 1 Bộ biến đổi 2
Tính toán mạch biến đổi cấp cho động cơ
3.2.1 Điện áp không tải chĩnh lu và điện áp ra của MBA Điện áp không tải U d 0 của bộ chỉnh lu:
• γ =1 0,95: Hệ số tính đến sự suy giảm điện áp lới.
• γ =2 1,04− >1, 06: Hệ số dự trử MBA.
• αmin:Góc điều khiển cực tiểu Đối với sơ đồ đảo chiều
0 min 12 α = (m = 6 xung ); α =min 18 0 (m = 12 xung ). ở đây ta chọn α =min 12 0 (m = 6 xung ).
• ∑∆U v : Tổng sụt áp trên các van Tại mỗi thời điểm có hai van dẫn; sụt áp trên mỗi van là 2[V] ⇒∑∆U v =2.2 4[ ]= V
• R u ∑ : Điện trở đẳng trịn quy đổi về mạch một chiều gồm điện trở toàn phần mạch phần ứng; Điện trở MBA; Điện trở cuộn kháng lọc mét chiÒu R u ∑=0,194[ ]Ω
• I u max Dòng phần ứng cực đại, I u max =(2 2,5) I udm ta chọn max 2 2.50,5 101[ ] u udm
• Sụt áp cực đại do trùng dẫn ∆ U γ max max max dm u udm udm ddm
+>Idđm: Dòng định mức của bộ biến đổi.
+>∆ U γ dm : Sụt áp trùng dẫn định mức:
I λ = I = là bội số dòng điện nh vậy:
U do + + − [V] Điện áp đầu ra của MBA:
MBA nguồn đấu theo kiểu ∆ / Y có U1 = 380 [V]
Tỷ số biến đổi của MBA:
U U k =U = U = Dòng thứ cấp của MBA:
Dòng sơ cấp của MBA:
Công suất định mức của MBA:
Dòng trung bình qua mỗi van:
Dòng cực đại qua mỗi van là:
Với ki =1,2 là hệ số dự trữ dòng điện, nh vậy:
Tra phụ lục [2] ĐTCS_lý thuyết và ứng dụng ta chọn Thysistor loại ACR44U08LE có các thông số nh sau:
• IpikMax : Dòng điện tĩnh cực đại.
• tcm : Thời gian chuyển mạch.
Tính toán mạch chuyển đổi cấp cho phần kích từ cấp cho động cơ
Để cung cấp nguồn cho phần kích từ của động cơ, chúng ta sử dụng bộ chỉnh lu cầu ba pha, giúp biến đổi điện năng từ lưới điện xoay chiều ba pha để cấp cho động cơ.
3.3.1 MBAK cÊp cho phÇn kÝch tõ:
MBA nguồn đấu theo kiểu ∆ / Y có U1 = 380 [V]
Tỷ số biến đổi của MBA:
U U k =U = U = Dòng thứ cấp của MBA:
Dòng sơ cấp của MBA:
Công suất định mức của MBA:
Dòng trung bình qua mỗi van:
Dòng cực đại qua mỗi van là:
I =I k = Điện áp ngợc lớn nhất đặt lên mỗi van:
Tra phụ lục [2] ĐTCS_lý thuyết và ứng dụng ta chọn Thysistor loại ACR44U08LE có các thông số nh sau:
Theo sách truyền động điện ta có:
• ndm: tốc độ quay định mức của động cơ.
Chơng 4 Tổng hợp hệ thống
Cấu trúc của hệ thống đợc mô tả nh sau:
tổNG HợP Hệ THốNG
Mạch vòng dòng điện
Sơ đồ khôí mạch vòng dòng điện khi không tính đến sức điện động của động cơ
Hằng số thời gian điện từ của mạch phần ứng là:
66,74 50,5 1,32 dm dm k M Φ = I = Hằng số thời gian cơ học:
Hằng số thời gian của sự chuyển mạch chỉnh lu theo kinh nghiệm là:
• m = 6: Số lần đập mạch của mạch chỉnh lu.
• fe: Tần số của dòng xoay chiều. Đối tợng điều chỉnh có hàm truyền là:
Trong đó: Tv0, Ti
