(TIỂU LUẬN) báo cáo bài tập lớn THIẾT kế hệ TRUYỀN ĐỘNG TRONG THANG máy

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Giảng viên hướng dẫn: Nhóm sinh viên thực hiện: Họ tên Quế Anh Tùng Nguyễn Hữu Trường Bùi Quang Huy Đỗ Ngọc Sơn Nguyễn Đăng Linh Trần Đức Mạnh Đàm Đức Hịa Ngơ Huy Khang Nguyễn Xuân Tuấn 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 = 1000 - Công suất tĩnh động hạ đầy tải là: (nâng đầy tải Fh = (α – 1).Gđm.g) P1h = Fh v η 1000.k - Công suất tĩnh động nâng khơng tải là: (nâng đầy tải Fh = - α.Gđm.g) Fh v η P0n = - Công suất tĩnh động hạ không tải là: (nâng đầy tải Fh = α.Gđm.g) P0h = - Mô men tĩnh động nâng đầy tải: M1n = - Mô men tĩnh động nâng đầy tải: 1000.k M1h = F D.η h 2.i = −4237,92.0,4 0,75 2.30 = -21,19 (Nm) Xây dựng đồ thị phụ tải - Trươc tiên dưa vao đương cong ưu tinh toan sơ bô thơi gian thang may chuyển đông ở môt tâng - Đô giật ρ(m/s3) - Vơi gia tôc a=1.5m/s2≤2m/s2 thi đô giật không đươc vươt qua 20m/s3 Do đó ta chon đô giật ρ=15m/s3 - Theo đồ thị - Xet đoan cabin chay vơi gia tôc không đổi thi ta có vận tôc: - Măt khac ta cũng có: - Đồng thơi ta lai có - Vơi vận tôc chay ổn định v3=1,5(m/s) - Từ phương trinh (2) suy ra: - Từ phương trinh (1) ta có: - Ta có phương trinh : - Ma t1=0,1(s) suy : t2=1(s) t3=1,1(s) - Vi đồ thị đôi xưng qua quang đương chuyển đông ổn định nên thơi gian mở may vơi thơi gian ham đươc nhân đôi : t=2.t3=2.1,1=2,2(s) - Từ đó ta tinh đươc quang đương : đó a’=ρ.t - Suy : - Ta lai có : đó a’3=m.t + n - Xet a’3=0 va a’3=a ta có : = m.t3 + n a = m.t2 + n => m.(t3 - t2)= -a - Vậy quang đương chuyển đông ổn định la Scđ = h - 2.S3 = - 2.0,9 = 2,2 (m) (h la chiêu cao cua tâng) - Thơi gian thang may chuyển đông ổn định la : 2,2 Tôd = 1,5 =1,47(s) - Suy thơi gian thang may di chuyển qua tâng la: t1t = 1,47 + 2,2 = 3,67(s) - Để vẽ đươc phụ tai tinh ta tinh sô đóng điên tương đôi, xac định đươc khoang thơi gian lam viêc chu kỳ - Vi toa nha có 27 tâng nên sô quang đương giưa cac tâng thang may phai chay chu kỳ la: 2.26 = 52 suy ra: - Tổng thơi gian lam viêc tlv = 52.3,67 = 190,84(s) Ta gia định răng: - Xet thang may lam viêc vơi tai cưc đai G max=600 kg tương đương vơi 10 ngươi, gia sử va vao, lên đên tâng 27 va xuông tâng thi ca 10 cung va sẽ có 10 khac cung vao - Thơi gian mở cửa cabin: 1s - Thơi gian đóng cửa cabin: 1s - Thơi gian cho vao/ra cabin: 1s/ngươi - Thơi gian nghỉ cua thang hanh trinh la: tnghỉ = 2.(20 + 2) + 25.4.2 = 244(s) đó: ở tâng va tâng 27 mât (20+2).2 (s) va cac tâng lai đêu mât 4(s) - Thơi gian cho chu kỳ la: Tck = tlv + tnghỉ = 190,84 + 244 = 434,84(s) - Ta có sô đóng điên tương đôi ε% la: Ta có đồ thị phụ tai tinh: Cơng suất, mơ men 3.1 Tính cơng suất đẳng trị trục động - Công suất đẳng trịị̣ trụị̣c động cơ: n Pdt = ∑ Pi √ i=1 - Như vậị̣y phụị̣ tải thang máy cóó́ Pdt = 6,02 kW εdd = 43,89% - Chọn hệ số đóó́ng điện tiêu chuẩn εdd_tc = 25% √ Pđm_chon = Pdt ε εdd = 6,02 √43,89 % = 7,97 (kW) 25 % ddtc 3.2 Mô men tương ứng với lực kéo đặt lên puli cáp D = 0,4 m => R = 0,2 m - Tốc độ góó́c v 1,5 ω = R = 0,2 = 7,5 (rad/s) - Tốc độ góó́c động cơ: ωdc = ω.i = 30.7,5 = 225 (rad/s) - Tốc độ động cơ: n = dc ωdc 2π 60 = 225 60 = 2149 (vòng/phút) 2π M max Mcđ = i η Chọn động 4.1 Phương án chọn động Động truyền động cho thang máy đề tài động cóó́ cơng suất nhỏ, đóó́ cóó́ thểể̉ sửể̉ dụị̣ng loại động cơ: * Động chiều kích từ độc lập:  Ưu điểm: Điều chỉể̉nh tốc độ đơn giản, tuyến tính Đặc tính khởể̉i 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, vậị̣n hành an tồn Sửể̉ dụị̣ng ng̀ồ̀n cung cấp trực tiếp từồ̀ lưới điện xoay chiều pha Giá thành thấp động chiều, phổể̉ biến, luậị̣t điều khiểể̉n phong phú  Nhược điểm: Điều chỉể̉nh tốc độ khống chế q trình q độ khóó́ khăn Chỉể̉ tiêu khởể̉i 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 cóó́ vùng điều chỉể̉nh rộng, độ xác cao Cóó́ kích thước nhỏ so với động không đồồ̀ng công suất Sửể̉ dụị̣ng vậị̣t liệu từồ̀, cóó́ mậị̣t độ từồ̀ cao, tổể̉n thất từồ̀ độ nhụị̣t từồ̀ nhỏ, khả tái nạp từồ̀ tốt, chịị̣u nhiệt cao  Nhược điểm: Giá thành cao Ta lựa chọn động không đồồ̀ng roto lờồ̀ng sóó́c cho thang máy 4.2 Thơng số động 4.3 Kiểm nghiệm động - Ta cóó́: M đm = P đm n 9,55 = 11000.9,55 2940 = 35,73 (Nm) - Ta thấy: 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 cóó́ nhiều kiểể̉u thiết bịị̣ hỗ trợ tải truyền điện đểể̉ bạn cóó́ thểể̉ lựa chọn máy biến tần phù hợp Một thiết bịị̣ hỗ trợ cách tốt đểể̉ đem lại ổể̉n địị̣nh khả tiết kiệm điện Với công nghệ cấu tạo dựa ngun lý chủể̉n đởể̉i dịng điện loại biến tần trực tiếp gián tiếp sẽẽ̃ hỗ trợ tốt cho thiết bịị̣ đầu vào đầu muốn tải nạp điện Biến tần phân loại dựa nguyên lý hoạt động chuyểể̉n đổể̉i công suất điện vào Các tần số lưới chyểể̉n thành công suất điện đểể̉ cho tần số phù hợp theo yêu cầu cấp cho tải thiết bịị̣ 5.1 Biến tần trực tiếp Điện lưới xoay chiều trực tiếp biến đởể̉i thành điện; dịng điện xoay chiều sẽẽ̃ cóó́ tần số khác đểể̉ cấp cho tải (khơng cần qua khâu trung gian điện chiều nên hiệu suất cao) Cóó́ khả làm việc ởể̉ tần số thấp thậị̣m chí ngya cóó́ cố Dùng cho dải công suất lớn đến vài chụị̣c MW Biến tần trực tiếp + Biến tần Cyclo: Với Cyclo chuyểể̉n mạch chiều làm từồ̀ thyristor điều khiểể̉n đóó́ng mởể̉ theo góó́c pha Và chúng hốn đởể̉i pha ng̀ồ̀n đểể̉ cóó́ thểể̉ tạo điện áp xoay chiều cóó́ tần số thấp cấp cho pha thiết bịị̣ tải + Biến tần ma trận: Điều đặc biệt chuyểể̉n mạch chiều tần số đóó́ng cắt cao IGBT cóó́ thểể̉ tạo nên ma trậị̣n Việc chuyểể̉n pha vào nguồồ̀n vào pha cấp cho việc tải Tần số điện áp cấp cho việc tải điều khiểể̉n qua trạng trái đóó́ng cắt khóó́a chuyểể̉n mạch ma trậị̣n chuyểể̉n mạch Nhược điểm: Sửể̉ dụị̣ng nhiều van bán dẫn làm cho mạch điều khiểể̉n phức tạp Hệ số cơng suất thấp Trong thực tế sửể̉ dụị̣ng không sửể̉ dụị̣ng biến tần trực tiếp cho hệ điều khiểể̉n thang máy 5.2 Biến tần gián tiếp Điện lưới xoay chiều chuyểể̉n thành điện chiều qua phần chỉể̉nh lưu chiều Sau đóó́ điện chiều lại chuyểể̉n thành điện xoay chiều cấp cho tải qua nghịị̣ch 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 đổể̉i, điện áp xoay chiều đầu thay đởể̉i Bằng cách thay đởể̉i thời gian đóó́ng/ cắt khóó́a chuyểể̉n mạch ởể̉ nghịị̣ch lưu Biến tần nguồn áp điều chế biên độ (CS-PWM-I): Thời gian đóó́ng cắt khóó́a chuyểể̉n mạch nghịị̣ch lưu không đổể̉i; việc điện áp xoay chiều đầu thay đổể̉i Bằng cách thay đổể̉i điện áp chiều; thông qua việc thay đổể̉i thời gian đóó́ng cắt khóó́a chuyểể̉n mạch phần chỉể̉nh lưu Biến tần nguồn áp Khâu trung gian chiều tụị̣ C e, thực chức nguồồ̀n áp cho nghịị̣ch lưu Phù hợp với tải nhỏ 30kW Hệ số cơng suất mạch lớn Hình dạng biên độ điện áp không phụị̣ thuộc tải, dịng điện cho tải quy địị̣nh Cóó́ thểể̉ áp dụị̣ng kỹ tḥị̣t PWM đểể̉ giảm tởể̉n hao sóó́ng hài bậị̣c cao, khửể̉ đậị̣p mạch momen Nhược điểm: Không trả lượng lưới Nếu muốn trả lượng lưới phải mắc thêm khâu chỉể̉nh lưu mắc song song ngược với khâu chỉể̉nh lưu ban đầu dùng chỉể̉nh lưu PWM +Biến tần nguồn dòng (CSI) Biến tần nguồn dịng (CSI): Các khóó́a bán dẫn phần nghịị̣ch lưu nối với dịng ng̀ồ̀n Việc ng̀ồ̀n dịng thực qua mạch vịng điều khiểể̉n dòng cuộn cảm mắc nối tiếp với cais điện áp chiều Dòng cao cho dòng điện tải không đổể̉i nên điện áp đầu biến tần; nóó́ sẽẽ̃ khơng phụị̣ thuộc vào biến tần mà nóó́ phụị̣ thuộc vào việc tải Biến tần nguồn dòng Khâu trung gian chiều cuộn kháng L f thực chức ng̀ồ̀n dịng cho nghịị̣ch lưu Cóó́ khả trẳ lượng lưới Khơng sợ chế độ ngắn mạch dịng điện chiều giữ không đổể̉i Phù hợp cho dải công suất lớn 100kW Nhược điểm: Hiệu suất ởể̉ dải cơng suất nhỏ, cờồ̀ng kềnh cóó́ cuộn kháng Hệ số công suất thấp phụị̣ thuộc vào phụị̣ tải tải nhỏ  Từ phân tích trên, ta lựa chọn biến tần nguồn áp chỉnh lưu diode có điện trở hãm  ... góó́c động cơ: ωdc = ω.i = 30.7,5 = 225 (rad/s) - Tốc độ động cơ: n = dc ωdc 2π 60 = 225 60 = 2149 (vòng/phút) 2π M max Mcđ = i η Chọn động 4.1 Phương án chọn động Động truyền động cho thang máy. ..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... chọn động khơng đờồ̀ng roto lờồ̀ng sóó́c cho thang máy 4.2 Thông số động 4.3 Kiểm nghiệm động - Ta cóó́: M đm = P đm n 9,55 = 11000.9,55 2940 = 35,73 (Nm) - Ta thấy: Mcđ = 31,39 < Mđm nên động