TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY
Khái niệm chung về thang máy
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp và gia tăng dân số đã dẫn đến nhu cầu xây dựng các nhà cao tầng tại các trung tâm công nghiệp và thương mại Tình trạng di dân từ nông thôn lên đô thị làm mật độ dân cư ở thành phố tăng lên đáng kể, khiến đất đai ngày càng thu hẹp Do đó, việc xây dựng các tòa nhà cao tầng và hệ thống di chuyển lên các tầng cao trở nên rất quan trọng Đặc biệt, trong một số ngành công nghiệp, việc vận chuyển thiết bị từ thấp lên cao ảnh hưởng lớn đến năng suất lao động Điều này đặt ra yêu cầu cần thiết về việc phát triển một thiết bị có khả năng vận chuyển con người và hàng hóa, và thang máy đã ra đời để đáp ứng nhu cầu này.
Thang máy là thiết bị vận tải quan trọng, chuyên chở người và hàng hóa theo phương thẳng đứng Nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất kinh tế như khai thác hầm mỏ, xây dựng, luyện kim và công nghiệp nhẹ Thang máy không chỉ giúp vận chuyển hàng hóa mà còn đưa công nhân đến các vị trí làm việc ở độ cao khác nhau, thay thế sức lao động của con người và nâng cao năng suất lao động.
Thang máy ngày càng trở nên phổ biến trong sinh hoạt dân dụng, đặc biệt tại các tòa nhà cao tầng, cơ quan và khách sạn, giúp tiết kiệm thời gian và sức lực cho con người Ở 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 ngày càng gia tăng.
Cấu trúc chung của thang máy
Thang máy và máy nâng có cấu trúc đa dạng, nhưng thiết bị chính bao gồm buồng thang, tời nâng, cáp treo, đối trọng, động cơ truyền động, phanh hãm điện từ và các thiết bị điều khiển.
Tất cả thiết bị của thang máy được lắp đặt trong giếng buồng thang, bao gồm không gian từ trần tầng cao nhất đến mặt sâu của tầng 1, trong buồng máy trên trần tầng cao nhất, và trong hố buồng thang dưới sàn tầng Các thành phần chính bao gồm động cơ điện và puli.
Bộ phận hạn chế tốc độ Buồng thang
Hệ thống đối trọng Trụ cố định
Puli dẫn hướng Cáp liên động Cáp cấp điện Động cơ đóng,mở buồng thang
Hình 1.1: Bố trí các thiết bị của thang máy a) Thiết bị lắp trong buồng máy
+ Cơ cấu nâng Trong buồng máy lắp hệ thống tời nâng - hạ buồng thang 1(cơ cấu nâng) tạo ra lực kéo chuyển động buồng thang và đối trọng.
Cơ cấu nâng trong thang máy bao gồm các bộ phận chính như bộ phận kéo cáp (puli hoặc tang quấn cáp), hộp giảm tốc, phanh hãm điện từ và động cơ truyền động Tất cả các bộ phận này được lắp đặt trên một tấm đế bằng thép chắc chắn Trong thang máy, thường sử dụng hai loại cơ cấu nâng khác nhau để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Cơ cấu nâng có hộp tốc độ (hình 1-2 a)
Cơ cấu nâng không có hộp tốc độ (hình 1-2b) Cơ cấu nâng không có hộp tốc độ thường được sử dụng trong các thang máy tốc độ cao.
+ Tủ điện: trong tủ điện lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì các loại, công tắc tơ và rơle trung gian.
Puli dẫn hướng và bộ phận hạn chế tốc độ 4 phối hợp cùng phanh bảo hiểm bằng cáp liên động 10 nhằm kiểm soát tốc độ di chuyển của buồng thang một cách hiệu quả.
Hình 1.2: Cơ cấu nâng. a) Cơ cấu nâng có hộp tốc độ; b) Cơ cấu nâng không có hộp tốc độ
1 Động cơ truyền động; 2 Phanh hãm điện từ; 3 Hộp tốc độ; 4 Bộ phận kéo cáp b)Thiết bị lắp trong giếng thang máy
Buồng thang 5 di chuyển trong giếng thang máy nhờ các thanh dẫn hướng 6 Trên nóc buồng thang, có thanh bảo hiểm và động cơ truyền động để mở - đóng cửa buồng thang 12 Bên trong buồng thang, hệ thống nút bấm điều khiển, đèn báo, đèn chiếu sáng và công tắc liên động với sàn được lắp đặt, cùng với điện thoại liên lạc để sử dụng trong trường hợp mất điện Nguồn điện cho buồng thang được cung cấp qua dây cáp mềm 11.
Hệ thống cáp treo 3 là một cấu trúc cáp hai nhánh, trong đó một đầu kết nối với buồng thang và đầu còn lại nối với đối trọng 7, cùng với puli dẫn hướng 9.
Trong hố giếng thang máy, các bộ cảm biến vị trí được lắp đặt nhằm điều chỉnh tốc độ động cơ, dừng buồng thang tại mỗi tầng và kiểm soát hành trình nâng - hạ của thang máy.
Trong hố giếng thang máy, hệ thống giảm xóc và giảm xóc thuỷ lực được lắp đặt nhằm giảm thiểu va đập giữa buồng thang và đối trọng khi xảy ra sự cố với công tắc hành trình hạn chế Hệ thống này đảm bảo an toàn cho cả thiết bị và người sử dụng trong trường hợp hành trình xuống không hoạt động.
Các thiết bị chuyên dùng trong thang máy
Vềkết cấu, cấu tạo, nguyên lý hoạtđộng giống nhưphanh hãm điện từ dùng trong các cơ cấu của cầu trục.
Phanh bảo hiểm ( phanh dù):
Phanh bảo hiểm có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát tốc độ di chuyển của buồng thang, ngăn chặn việc vượt quá giới hạn cho phép và giữ buồng thang cố định khi xảy ra sự cố đứt cáp treo Về cấu trúc, phanh bảo hiểm được chia thành ba loại khác nhau.
- Phanh bảo hiểm kiểu nêm dùng để hãm khẩn cấp
- Phanh bảo hiểm kiểu kìm (hình 1-3) dùng để hãm êm.
- Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm dùng để hãm khẩn cấp.
Hình 1.3: Phanh bảo hiểm kiểu kìm
1 Thanh dẫn hướng; 2 Gọng kìm; 3 Dây cáp liên động cơ với bộ hạn chế tốc độ; 4.Tang- bánh vít; 5 Nêm
Phanh bảo hiểm được lắp đặt trên nóc buồng thang, với hai gọng kìm 2 trượt dọc theo hai thanh dẫn hướng 1 Nằm giữa hai cánh tay đầu của gọng kìm là nêm 5, được gắn chặt với hệ truyền lực trục vít và tang - bánh vít 4 Hệ truyền lực này có hai dạng ren: bên phải là ren phải và bên trái là ren trái Khi tốc độ buồng thang thấp hơn giới hạn tối đa cho phép, nêm 5 ở hai đầu trục vít sẽ ở vị trí xa nhất so với tang - bánh vít 4, cho phép hai gọng kìm 2 trượt bình thường dọc theo thanh dẫn hướng.
1 Trong trường hợp tốc độ của buồng thang vượt quá giới hạn cho phép, tang - bánh vít 4 sẽ quay theo chiều để kéo dài hai đầu nêm 5 về phía mình, làm cho hai gọng kìm
Việc ép chặt buồng thang vào hai thanh dẫn hướng giúp hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang Trong trường hợp cáp treo bị đứt, thiết kế này sẽ giữ cho buồng thang được cố định an toàn giữa hai thanh dẫn hướng Cảm biến vị trí cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động của thang máy.
Các bộ cám biến vị trí dùng để : Phát lệnh dừng buồng thang máy ở mỗi tầng.
Chuyển đổi tốc độ động cơ truyền động từ cao sang thấp khi buồng thang gần đến tầng dừng giúp nâng cao độ chính xác trong quá trình vận hành.
Xác định vị trí buồng thang
Phân loại thang máy
1.4.1 Phân loại theo chức năng
Thang máy chở người trong các nhà cao tầng.
Thang máy dùng trong bệnh viện Thang máy dùng trong công nghiệp để chở thiết bị, máy móc,vật liệu, quặng… Thang máy dùng trong nhà ăn, thư viện.
Phân loại theo tốc độ di chuyển
Thang máy tốc độ thấp Tốcđộ v 1 m/s
Thang máy trung bình Tốc độ v = 0,75 1,5 m/s Thường dùng trong cáctoànnhàcótừ 6 12 tầng.
Thang máy tốc độ cao Tốc độ v = 2,5 3,5 m/s Thường dùng trong các tòa nhà có số tầng : mt> 16 tầng.
Thang máy tốc độ rất cao ( siêu tốc )
- Thường dùng trong các tòa tháp cao tầng.
1.4.3 Phân loại theo tải trọng
Thang máy loại nhỏ : Q < 160 kgThang máy loại trung bình : Q = 500 2000 kgThang máy loại lớn : Q > 2000 kg
Yêu cầu công nghệ truyền động
1.4.2 Dừng chính xác buồng thang
Buồng thang máy cần dừng chính xác với mặt bằng tầng để đảm bảo an toàn và hiệu suất Nếu dừng không đúng, thang máy chở khách sẽ gây khó khăn cho việc ra vào, làm tăng thời gian chờ đợi và giảm hiệu suất phục vụ Độ chính xác dừng của buồng thang được xác định qua đại lượng △ s, phản ánh sự khác biệt giữa hai quảng đường mà buồng thang di chuyển từ khi hãm phanh điện từ cho đến khi dừng hẳn, cả khi có tải và không có tải.
Hình 1.7: Dừng chính xác buồng thang
Các thông số ảnh hướng đến độ chính xác khi dừng buồng thang gồm :
J momen quán tính của phần chuyển động của buồng thang.
tquántínhđiện từ của các phần tử chấp hành trong sơ đồ điều khiến của thang máy
Mph , MC momen do cơ cấu phanh hãm điện từ sinh ra và tải trọng của thang máy.
V0 tốc đọ di chuyển của buồng thang khi bắt đầu hãm dừng.
Ba thông số đầu tiên đối với 1 thang máy có thế coi như không đối và thông số
V0 là thông số quyết định nhất Độdừngchínhxácchophép Smax= 20 mm.
Tốc độ di chuyển buồng thang
Tốc độ di chuyển của buồng thang ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất của thang máy, đặc biệt quan trọng đối với các tòa nhà cao tầng Tuy nhiên, việc tăng tốc độ sẽ kéo theo chi phí đầu tư và vận hành tăng cao Cụ thể, nếu tăng tốc độ từ 0.75 m/s lên 3.5 m/s, giá thành có thể tăng gấp 4 đến 5 lần Do đó, cần lựa chọn thang máy với tốc độ phù hợp dựa trên độ cao của tòa nhà, nhằm đảm bảo các tiêu chí kinh tế và kỹ thuật được đáp ứng tối ưu.
Gia tốc lớn nhất cho phép
Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể được cải thiện bằng cách giảm thời gian tăng tốc của hệ truyền động, tuy nhiên, gia tốc quá lớn có thể gây khó chịu cho hành khách, như chóng mặt và ngạt thở Gia tốc tối đa thường được khuyến nghị không vượt quá 2 m/s² Độ giật, tức là tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm khi hãm máy, ảnh hưởng lớn đến sự êm ái trong quá trình di chuyển của buồng thang.
Khigiatốc a 2 m/s 2 trịsốđộgiật tốc độ tối ưu là : p < 20 m/s 2
Ta có biểu đồ làm việc tối ưu cho thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao.
Hình 1.8 : Đồ thị biểu diện sự phụ thuộc của s, gia tốc a và đô giật p theo thời gian
Biểu đồ tối ưu đạt được khi sử dụng hệ truyền động điện một chiều hoặc biến tần cho động cơ xoay chiều Khi áp dụng hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ rotor lồng sốc hai cấp tốc độ, biểu đồ làm việc sẽ gần đạt đến mức tối ưu Đối với thang máy tốc độ chậm, biểu đồ làm việc phụ tải chỉ bao gồm ba giai đoạn: thời gian tăng tốc (mở máy), di chuyển với tốc độ ổn định và hãm dừng.
Phạm vi điều chính tốc độ
Trong thang máy, phạm vi điều chỉnh tốc độ được xác định bởi tỷ số giữa tốc độ di chuyển lớn nhất và tốc độ di chuyển nhỏ nhất, thường nằm trong khoảng D = 3 đến 10 Đặc điểm phụ tải của thang máy bao gồm phụ tải có tính chất thế năng.
Hình 1.9: Đồ thị biểu diễn quá trình nâng hạ tải của thang máy Đặc tính Mc(ω) nằm ở cả bốn góc phần tư.
A1: Nâng cabin đầy tải tốc độ cao A2: Nâng cabin đầy tải tốc độ thấp (chuẩn bị dừng khi đến sàn tầng) A1’: Hạ cabin dầy tải tốc độ cao
Hạ cabin đầy tải với tốc độ thấp là cần thiết để chuẩn bị dừng khi đến sàn tầng Trong chế độ nâng, việc hãm khi giảm tốc độ từ cao xuống thấp là rất quan trọng Tương tự, trong chế độ hạ, hãm cũng cần được thực hiện khi giảm tốc độ từ cao xuống thấp để đảm bảo an toàn.
Hình 1.10: Đồ thị đặc tính cơ của thang máy b Thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
Phụ tải có tính chất lặp lại và thay đổi, với thời gian làm việc và nghỉ xen kẽ Nhiệt độ phát sinh từ động cơ giảm do mất tải, chưa đạt mức bão hòa, và khi tải tăng, nhiệt độ sẽ không giảm về mức ban đầu mà lại có xu hướng tăng lên.
Động cơ c hoạt động qua các quá trình khởi động, kéo tải ổn định và hãm dừng, thể hiện sự chuyển đổi liên tục giữa chế độ động cơ và chế độ máy phát Trong quá trình khởi động, thang máy đạt đến tốc độ định mức và duy trì chuyển động ổn định với tốc độ này trong mỗi lần hoạt động.
Hình 1.12: Các chế độ làm việc của động cơ
TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ CHO CÔNG SUẤT TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Phân tích bài toán
Các bước tính chọn công suất động cơ:
- Chọn sơ bộ công suất động cơ dựa trên công suất cản tĩnh.
- Xây dựng biểu đồ phụ tải toàn phần có tính đến phụ tải trong quá trình quá độ.
Kiểm tra công suất động cơ đã chọn là cần thiết để đảm bảo khả năng hoạt động hiệu quả trong các điều kiện khởi động, quá tải momen và phát nhiệt Việc này có thể thực hiện theo phương pháp dòng đẳng trị hoặc momen đẳng trị, giúp xác định các thông số kỹ thuật phù hợp cho động cơ.
Số tầng n= 7 Chiều cao mỗi tầng nhà h0 = 4 (m) Tốc độ chuyển động v = 1,5 (m/s) Gia tốc a = 1,5 m/s 2
Trọng lượng cabin Go = 1000 (kg) Trọng lượng tải Gđm = 650 (kg) Đường kính puli D = 0,45 (m) Hiệusuấtcơcấu = 0.75
Tỷ số truyền cơ cấu I = 20
Hình 2.1 minh họa sơ đồ động học của thang máy, trong đó cần bổ sung một số thông số quan trọng: gc là khối lượng một đơn vị dài của dây cáp (kg/m), hdt là chiều cao của đối trọng (m), hcb là chiều cao của cabin (m), và g là gia tốc trọng trường (m/s²).
Khối lượng của đối trọng trong thang máy được tính theo công thức Gđt = Go + α.Gđm, trong đó α là hệ số cân bằng có giá trị từ 0.3 đến 0.6 Để tối ưu hóa hiệu suất, chọn α = 0.4, vì hầu hết các thang máy chở người chỉ hoạt động với tải trọng tối đa trong giờ cao điểm, trong khi thời gian còn lại thường làm việc với tải trọng nhẹ hơn.
Tính chọn công suất động cơ với chế độ tải trọng đồng đều thực hiện theo các bước sau:
Tính lực kéo đặt lên puli cáp kéo buồng thang ( chất đầy tải ) ở tầng dưới cùng và các lần dừng tiếp theo:
Các lực tác động lên puli chủ động theo các nhánh cáp là : Bênphía cabin : F [Go +G + gc (H- h )].g (N) 1 cb ( 2-2)
Bênphíađốitrọng : F 2 G dt g H h c ( dt ) g (N) (2-3) Lực tác dụng lên puli chủ động khi nâng tải và hạ tải tạo momen quay là:
Lực nâng tải được tính bằng công thức F = F1 + F2 + (G0 - G)dt.g + g.(h - hcb).g (N), trong khi lực hạ tải được xác định qua Fh = F2 - F1 = (Gdt - G0 - G).g + g.(hcb - hdt).g (N) Trong đó, gc là khối lượng một đơn vị dài dây cáp (kg/m), hdt và hcb lần lượt là chiều cao đối trọng và cabin (m) Để đơn giản hóa, giả sử hdt = hcb.
2 Tính momen tương ứng lực kéo :
Bán kính của puli kéo cáp (R) và tỷ số truyền (i) là những yếu tố quan trọng trong cơ cấu nâng Hiệu suất (η) của cơ cấu nâng cũng cần được xem xét Công suất tĩnh của động cơ khi nâng và hạ tải được tính toán cho trường hợp nâng và hạ đầy tải.
Trên thực tế, phải tính đến hệ số ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng, k=1,15÷1,3
Nâng đầy tải ( G = Gđm ) thìFn= ( 1- ).G dm g
(2-10) Nâng không tải ( G= 0) thìFn= - G đm g
Hạ đầy tải ( G = Gdm) thìF h =( -1).G đm g
Hạ không tải ( G=0) ThìFh= G dm g
- P1n: ứng với trường hợp động cơ làm việc chế độ nâng tải [kW]
- P1h: ứng với chế độ động cơ làm việc chế độ hạ tải [kW]
3 Tính tổng thời gian hành trình nâng hạ của buồng thang bao gồm :
- Thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định.
- Thời gian tăng tốc, thời gian hãm.
- Thời gian phụ khác: thời gian đóng - mở cửa, thời gian ra vào buồng thang của hành khách.
4 Dựa trên kết quả các bước tính toán trên,tính momen đẳng trị và tính chọn công suất độngcơ đảm bảo thõa mãn điều kiện: M ≥ Mdt
5 Xây dựng biểu đồ phụ tải toàn phần của hệ truyền động có tính đến quá trình quá độ, tiếnhành kiểm nghiệm động cơ truyền động theo các bước nêu trên.
Tính toán sơ bộ công suất động cơ
2.2.1 Xác định phụ tải tĩnh
Gđt = Go + Gđm = 1000 + 0,4 650 60 kg Chọn k=1,2 ta tính được lực kéo đặt lên puli khi nâng đầy tải:
Fn = (G + Go – Gđt) k g = (650 + 1000 – 1260) 1,2 9,81 = 4591,1 N Lực kéo đặt lên puli khi hạ đầy tải:
Fh = (-G - Go +Gđt) k g = (-650 - 1000 + 1260) 1,2 9,81 = -4591,1 N Công suất tĩnh của động cơ khi nâng đầy tải là:
Công suất tĩnh của động cơ khi hạ đầy tải là:
Công suất tĩnh của động cơ khi nâng không tải là :
Công suất tĩnh của động cơ khi hạ không tải là:
Momen tĩnh của động cơ khi nâng đầy tải là :
Momen tĩnh của động cơ khi hạ đầy tải là :
2.2.2 Xác định hệ số đóng điện tương đối Để xác định hệ số đóng điện tương đối ,ta xác định khoảng thời gian làm việc cũng như nghỉ của thang máy trong 1 chu kỳ lên xuống.xét thang máy luôn làm việc với tải định mức : G=Gđm = 650 (kg) tương đương với 6 người Số lần dừng ( theo xác suất ) của buồng thang có thể tìm được theo đường cong hình dưới, trong đó:
- E: Số người trên thang máy
Hình 2.2: Đường cong để xác định số lần dừng (theo xác suất) của buồng thang
Từ đồ thị trên ta suy ra số lần dừng của buồng thang là 6 lần Ta giả định rằng: Thời gian mở cửa buồng thang là 1 s.
Thời gian đóng cửa buồng thang là 1 s.
Thời gian cho 1 người ra vào là 1s.
Mỗi lần dừng có 2 người ra khỏi thang và thêm 2 người vào Thời gian ra,vào cabin được tính gần đúng : 1s/ 1 người Thờigianmởcửabuồngthang 1 s.
Thời gian đóng cửa của buồng thang là khoảng 1 giây Giả sử thang máy dừng 3 lần tại các tầng 2, 3, và 4 trong quá trình hoạt động Tại tầng 1 và tầng 7, thang dừng để đón hoặc trả toàn bộ khách Nếu mỗi tầng chỉ có 2 người ra và 2 người vào, thời gian dừng tại mỗi tầng sẽ là: tdừng = tra + tvào + tđóng + tmở = 2.1 + 2.1 + 1 + 1 = 6 giây Khi thang máy đến tầng 7 hoặc xuống tầng 1, giả sử cả 6 người trong thang đều ra hoặc vào, thời gian cần thiết sẽ là: tcuối = tmở + tđóng + tra + tvào = 1 + 1 + 6.1 + 6.1 giây.
Thời gian để thang máy có vận tốc v = 1,5 m/s là : d
a Sau thời gian này cabin đi được quảng đường là :
Hình 2.3: Đồ thị vận tốc gần đúng của thang máy
Thời gian hãm cabin khidừng ở mỗitầng :
Quãng đường cabin đi được khi thực hiện quá trình hãm : Sh =Skd = 0,75 (m) Thời gian cabin đi với vận tốc đều v= 1,5 m/s là :
Thời gian làm việc của thang máy giữa 2 tầng kế tiếp nhau từ tầng 1 đến tầng 7 là: tlv12= tkd+ t +th= 1 +1,67+ 1= 3,67 (s)
Thời gian làm việc của thang máy khi di chuyển lên hoặc xuống được tính là tlv = tlv12.6 = 3,67.6 ",02 (giây) Thời gian nghỉ của thang máy trong quá trình di chuyển, không bao gồm thời gian nghỉ ở tầng 1 và tầng 7, là tnghỉ = 5 tdừng = 5.6 = 30 (giây) Tổng thời gian làm việc trong một chu kỳ lên xuống của thang máy cần được xác định rõ ràng.
Tck = 2 tcuối + 2 ( tlv + tnghỉ ) = 2.14 + 2.( 22,02+ 30) = 132,04 (s) ta tính được hệ số đóng điện tương đối :
132, 04 n lvi i lv dd ck ck t t
Chọn sơ bộ công suất động cơ
2.3.1 Tính công suất đẳng trị trên trục động cơ Công suất đẳng trị gây nên trên trục động cơ:
Như vậy phụ tải thang máy có Pdt= 4,03 kW và dđ %= 33,4 %
Công suất đượchiệuchỉnhlạilà : dd _ dd _
Khi chọn động cơ cho thang máy, cần đảm bảo động cơ có công suất lớn hơn 3,7 kW Trong đề tài này, động cơ được chọn là loại có công suất nhỏ, phù hợp cho việc truyền động Động cơ một chiều kích từ độc lập là lựa chọn lý tưởng nhờ vào ưu điểm điều chỉnh tốc độ đơn giản và tuyến tính, cùng với đặc tính khởi động tốt.
Nhược điểm của chổi than là giá thành đắt, cấu tạo phức tạp và tốn kém chi phí bảo trì bảo dưỡng Trong khi đó, động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ rô to lồng sốc có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, chắc chắn và vận hành an toàn Động cơ này sử dụng nguồn cung cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều 3 pha, giá thành thấp hơn so với động cơ 1 chiều, phổ biến và có luật điều khiển phong phú.
Nhược điểm của động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu là khó khăn trong việc điều chỉnh tốc độ và kiểm soát các quá trình quá độ Hơn nữa, chỉ tiêu khởi động của nó kém hơn so với động cơ một chiều.
Động cơ này có hiệu suất cao và thích hợp cho dải công suất nhỏ, thường được sử dụng trong các cơ cấu truyền động có khả năng điều chỉnh rộng và độ chính xác cao Ngoài ra, kích thước của nó nhỏ hơn so với động cơ không đồng bộ có cùng công suất.
Sử dụng vật liệu từ, có mật độ từ caotoonr thất từ và độ nhụt từ nhỏ, khả năng tái nạp từ tốt,chịu nhiệt độ cao.
Nhược điểm chính của hệ thống truyền động là giá thành cao Truyền động công suất lớn thường sử dụng bộ biến đổi kết hợp với động cơ một chiều và động cơ đồng bộ Trước đây, động cơ một chiều được ưa chuộng do tính điều chỉnh đơn giản và tuyến tính Tuy nhiên, nhờ vào sự phát triển của công nghệ điện tử và vi điều khiển, việc điều khiển động cơ không đồng bộ trở nên dễ dàng hơn Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc hiện nay có giá thành rẻ hơn so với động cơ một chiều cùng công suất và rất phổ biến trên thị trường với dải công suất rộng Do đó, động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc là lựa chọn phù hợp cho ứng dụng thang máy Thông số kỹ thuật của động cơ đã được chọn như sau:
Dựa trên số liệu từ quyển “Cơ sở truyền động điện” của Bùi Quốc Khánh và Nguyễn Văn Liên trang 331, chúng tôi đã chọn động cơ không đồng bộ roto lồng sóc kiểu MTK112-6 với các thông số kỹ thuật như sau:
Công suất định mức kW 5,0
Tốc độ định mức vg/ph 890 Điện áp định mức V 380/220
Stato Ist,kđ / Ist,đm 3,9
R’f,r đã tính đổi Ω 2,34 x’f,r đã tính đổi Ω 1,015
Hệ số tính đổi điện trở kr = k 2 e 1,62.10 4 Momen quán tính của roto
Khổi lượng của động cơ Q, kg 80
Kiểm tra lại khả năng quá tải, các điều kiện mở máy và phát nóng
2.4.1 Xác định momen cực đại trên tải
Xác định momen cực đại quy về trên trục động cơ Momen cực đại quy đổi ở trục động cơ:
Xác định momen cực đại của động cơ đã chọn
* Tính momen định mức của động cơ: ω dc
* Tính momen cực đại của động cơ
Từ các thông số của động cơ có đượctỉsốmomen: K M max
So sánh với Mmaxtr ta thaáy Mmax-dc> Mqd-max
Như vậy động cơ chọn ở trên thỏa mãn điều kiện.
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
Giới thiệu chung
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã tạo ra nhiều loại máy sản xuất với chức năng đa dạng, dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp Điều này đòi hỏi sự chính xác và độ tin cậy cao trong quá trình vận hành.
Bộ biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều cho phép sử dụng nhiều thiết bị như hệ thống máy phát, khuyếch đại từ và hệ thống van.
Các hệ thống truyền động được điều khiển theo nhiều nguyên tắc khác nhau, mỗi loại đều có ưu và nhược điểm riêng Khi kết hợp với động cơ điện một chiều, chúng tạo ra các hệ thống truyền động với chất lượng khác nhau Để lựa chọn phương án truyền động phù hợp với từng công nghệ, nhà thiết kế cần thực hiện so sánh logic dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế.
3.1.2 Nội dung chọn phương án
Khi đối mặt với một vấn đề, có nhiều phương án giải quyết khác nhau, mỗi phương án đều có ưu và nhược điểm riêng Nhiệm vụ của nhà thiết kế là lựa chọn phương án tối ưu nhất Đối với các hệ thống truyền động đơn giản, chỉ cần sử dụng động cơ xoay chiều với hệ thống điều khiển cơ bản Tuy nhiên, đối với các hệ thống truyền động phức tạp yêu cầu cao về chất lượng như điều chỉnh mượt mà, dải điều chỉnh rộng và khả năng đảo chiều, cần sử dụng động cơ một chiều và các hệ thống điều khiển phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe và có khả năng tự động hóa cao.
Để chọn hệ thống truyền động phù hợp, cần dựa vào công nghệ của máy và đưa ra các phương án đáp ứng yêu cầu này Việc so sánh các phương án về kỹ thuật và kinh tế là cần thiết để lựa chọn phương án tốt nhất Đối với truyền động bằng động cơ điện một chiều, bộ biến đổi đóng vai trò quan trọng, quyết định chất lượng của hệ thống Do đó, lựa chọn phương án chính là việc chọn bộ biến đổi thông qua phân tích hệ thống (bộ biến đổi - động cơ).
3.1.3 Ý nghĩa của việc lựa chọn phương án
Việc so sánh lựa chọn được phương án hợp lý nhất có một ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nó được thể hiện qua các mặt:
+ Đảm bảo được yêu cầu công nghệ của máy sản suất.
+ Đảm bảo làm việc tin cậy, lâu dài.
+ Giảm giá thành sản phẩm và tăng năg suất lao động.
+ Khi sải ra hỏng hóc có thể sửa chữa, thay thế dễ dàng với các linh kiện , thiết bị dự trữ sẵn có, dễ kiếm, dễ mua.
Các phương án truyền động
3.2.1 Truyền động bằng động cơ xoay chiều điều khiển bằng rơ le, công tắc tơ
Hệ thống này nổi bật với tính đơn giản và chi phí thấp, tuy nhiên, nó không đáp ứng được biểu đồ tốc độ tối ưu cho buồng thang và làm việc không đáng tin cậy do tuổi thọ của rơ le và công tắc tơ thấp.
Hệ thống này thường dùng trong thang máy tốc độ chậm và trung bình.
3.2.2 Truyền động bằng động cơ xoay chiều, điều khiển bằng bộ biến tần bán dẫn
Hệ thống này hoạt động đáng tin cậy nhờ vào việc không sử dụng tiếp điểm, cho phép điều khiển tốc độ động cơ một cách hiệu quả nhằm đạt được biểu đồ tối ưu cho buồng thang.
Thường dùng trong thang máy chạy nhanh và hiện đại.
3.2.3 Hệ thống truyền động dùng hệ thống máy phát – đồng cơ một chiều
Hệ thống F – Đ là lựa chọn lý tưởng cho truyền động thang máy, nổi bật với khả năng chịu tải lớn và khả năng điều chỉnh tốc độ linh hoạt Nó hoạt động ổn định trong phạm vi biến đổi lớn của phụ tải, cho phép chuyển đổi chế độ làm việc một cách dễ dàng và hiệu quả, đồng thời tối ưu hóa việc điều chỉnh tốc độ.
Động cơ điện một chiều được sử dụng phổ biến trong các thang máy công suất lớn và tốc độ cao tại các tòa nhà cao tầng với mật độ người đi lại lớn Việc di chuyển buồng thang được điều khiển bởi nguồn điện từ máy phát F, trong đó tốc độ và chiều quay của động cơ phụ thuộc vào trị số và cực tính của điện áp máy phát Cuộn kích từ của máy phát CKTF nhận nguồn từ máy điện khuếch đại từ trường ngang MĐKĐ, đi kèm với các cuộn khống chế cần thiết.
+ CCĐ - cuộn chủ đạo thực hiện hai chức năng: Đảo chiều quay động cơ bằng hai công tắc tơ H và N.
Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động thang máy dùng hệ F-Đ
Điều chỉnh tốc độ động cơ có thể thực hiện thông qua các công tắc tơ 1G và 2G Cuộn phản hồi âm điện áp CFA đóng vai trò quan trọng trong việc cưỡng bức kích từ cho máy điện khuếch đại, giúp giảm thời gian tăng tốc của động cơ Sức từ động được sinh ra trong cuộn CFA có hướng ngược lại với sức từ động trong cuộn CCĐ.
CFTĐ là cuộn phản hồi âm có chức năng ổn định tốc độ động cơ trong chế độ xác lập Sức từ động được sinh ra trong cuộn CFTĐ có hướng ngược lại với sức từ động trong cuộn CCĐ.
CFGD là cuộn phản hồi âm gia tốc và độ giật, có chức năng hạn chế gia tốc và độ giật của động cơ trong quá trình quá độ Cuộn CFGD nhận nguồn từ hai biến áp, trong đó biến áp điện áp TU cung cấp điện áp ra tỷ lệ với đạo hàm bậc nhất của tốc độ động cơ, tương ứng với gia tốc của động cơ khi bỏ qua điện áp rơi trên phần ứng.
Biến dòng TI (biến dòng một chiều hoạt động như một khuếch đại từ) Điện áp ra của biến dòng TI bằng:
Sức từ động tạo ra trong cuộn CFGD ngược chiều với sức từ động trong cuộn CCĐ, giúp hạn chế gia tốc và độ giật trong quá trình quá độ.
+ COĐ - cuộn ổn định là cuộn phản hồi mềm điện áp MĐKĐ, thực hiệnchức năng ổn định điện áp phát ra của MĐKĐ>
Sức từ động tổng của MĐKĐ bằng:
FΣMĐKĐ= FCCĐ – FCFA – FCFGD ± FCOĐ
3.2.4 Hệ truyền động tiritor – động cơ 1 chiều điều khiển bằng thiết bị bán dẫn
Hệ thống này sử dụng ít thiết bị hơn và có giá thành rẻ hơn so với hệ thống F-Đ, đồng thời có kích thước gọn nhẹ và hiệu suất cao Tuy nhiên, quá trình chuyển đổi chế độ làm việc phức tạp hơn, và với phụ tải nhỏ, đặc tính làm việc không đạt yêu cầu Hệ thống này thường được ứng dụng trong thang máy cao tốc.
*Hệ truyền động chỉnh lưu triristor có đảo chiều quay:
Hệ truyền động T-D có đảo chiều quay được xây dựng trên hai nguyên tắc cơ bản sau:
+ Giữ nguyên dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ của động cơ.
+ Giữ dòng kích từ và đảo chiều dòng điện phần ứng
Từ 2 nguyên tắc cơ bản trên ta có 5 sơ đồ chính :
Sơ đồ 1 mô tả hệ thống truyền động sử dụng một bộ biến đổi để cấp điện cho phần ứng và thực hiện đảo chiều quay thông qua việc thay đổi dòng kích từ Loại sơ đồ này thường được áp dụng cho các ứng dụng công suất lớn và hiếm khi cần đảo chiều quay.
Sơ đồ 2 mô tả hệ thống truyền động sử dụng một bộ biến đổi để cấp điện cho phần ứng, đồng thời cho phép đảo chiều quay thông qua công tắc tơ chuyển mạch ở phần ứng, trong khi từ thông được giữ ổn định.
Loại này dùng cho công suất nhỏ , tần số đảo chiều thấp
Sơ đồ 3 mô tả hệ thống truyền động sử dụng hai bộ biến đổi để cung cấp điện cho phần ứng điều khiển riêng Hệ thống này có ưu điểm nổi bật là phù hợp với mọi dải công suất và khả năng đảo chiều tần số lớn, mang lại tính linh hoạt cao trong ứng dụng.
Sơ đồ 4 mô tả hệ thống truyền động sử dụng hai bọ biến đổi nối song song với điều khiển chung, phù hợp cho các dải công suất từ vừa đến lớn Hệ thống này cho phép thực hiện việc đảo chiều một cách êm ái hơn.
Sơ đồ 5 mô tả hệ thống truyền động cho hai bộ biến đổi kết nối theo sơ đồ chéo với điều khiển chung, thích hợp cho máy có công suất vừa và lớn Hệ thống này cho phép thực hiện đảo chiều êm, nhưng lại có kích thước cồng kềnh, yêu cầu vốn đầu tư lớn và gây tổn thất đáng kể.
* Mạch điều khiển của 5 loại này có thể chia làm hai loại chính :
Nguyên tắc hoạt động là khóa các bộ biến đổi mạch phần ứng để ngắt dòng, sau đó thực hiện việc chuyển mạch Như vậy, trong quá trình điều khiển, sẽ xuất hiện một khoảng thời gian gián đoạn.
THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC
Khái quát chung
Mạch động lực là hệ thống điều khiển cho thang máy, giúp đóng mở và đảo chiều cơ cấu dẫn động, cũng như phanh của bộ tời kéo Hệ thống này cần điều chỉnh tốc độ di chuyển của Cabin để đảm bảo quá trình khởi động, phanh diễn ra êm ái và Cabin dừng lại chính xác.
Thiết kế mạch lực cho hệ thống truyền động đòi hỏi tính toán và lựa chọn thiết bị một cách chính xác và tỉ mỉ Việc này không chỉ quan trọng về mặt kỹ thuật mà còn ảnh hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế Một thiết kế chính xác giúp hệ thống hoạt động hiệu quả hơn và nâng cao công suất Do đó, việc lựa chọn thiết bị cần đảm bảo đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật cần thiết.
- Về mặt kỹ thuật phải đảm bảo được yêu cầu công nghệ và các thông số phải phù hợp với thiết bị.
Về kinh tế, các thiết bị được lựa chọn không chỉ cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật mà còn phải có giá thành hợp lý, phù hợp với các tiêu chí kinh tế.
Để điều khiển thang máy, chúng ta sử dụng hệ thống rơ le và công tắc tơ, nhằm hạn chế dòng điện trong quá trình chuyển đổi tốc độ của động cơ Việc giảm tốc độ từ cao xuống thấp được thực hiện bằng cách thêm điện trở phụ R vào một pha của dây quấn stato động cơ, giúp động cơ hoạt động hiệu quả hơn trong chế độ hãm tái sinh.
Quá trình đảo chiều chuyển động của thang máy cũng có nhiều phương pháp, nhưng cũng đều dựa trên 2 phương pháp:
+ Đảo chiều quay động cơ nhờ dòng kích từ.
+ Đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều dòng phần ứng.
Phương pháp đảo chiều nhờ dòng kích từ gặp nhiều hạn chế do cuộn cảm có hệ số tự cảm lớn, dẫn đến thời gian đảo chiều kéo dài, không đáp ứng yêu cầu công nghệ của thang máy Do đó, quá trình đảo chiều động cơ sẽ chỉ được xem xét thông qua việc đảo chiều dòng phần ứng.
- Đảo chiều dòng điện phần ứng bằng các tiếp điểm cơ khí.
Hình 4.1: Sơ đồ truyền động đảo chiều dòng điện bằng các tiếp điểm cơ khí
- Cuộn kích từ động cơ (CKĐ) được cấp nguồn bởi một bộ chỉnh lưu: CL2.
Bộ chỉnh lưu CL1 chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều ổn định Trước khi dòng điện được đưa vào phần ứng động cơ, các tiếp điểm của công tắc tơ T và N được bố trí để khi đóng, chúng có thể đảo chiều dòng điện phần ứng, từ đó thay đổi chiều quay của động cơ.
4.1 Động cơ truyền động Động cơ truyền động là động cơ không đồng bộ rôt lồng sóc hai cấp tốc độ Mỗi cấp tốc độ có dây quấn riêng biệt, nên khi được chuyến đổi tốc độ thì giữa hai dây quấn không có liên quan về tốc độ Trên sơ đồ ta thấy có 6 đầu dây cáp nguồn và bảng đấu trên động cơ, mỗi một tốc độ được đấu 3 sợi.
Ngoài ra còn có động cơ có công suất nhỏ dùng để đóng mở cửa cabin.
Cấp nguồn cho hệ thống qua aptomat AP Cuộn dây stato của động cơ được kết nối với nguồn cung cấp thông qua các tiếp điểm của công tắc tơ nâng U hoặc công tắc hạ D, cùng với các tiếp điểm của công tắc tơ tốc độ nhanh GV hoặc công tắc tơ tốc độ chậm BV.
Các công tắc tơ
Để điều khiển cho hoạt động nâng hạ cabin và để chuyển đổi tốc độ nhanh chậm được sử dụng 4 công tắc tơ một chiều:
Công tắc tơ U: dùng để điều khiển cho thang máy đi lên.
Công tắc tơ D : dùng để điều khiển cho thang máy đi xuống.
Công tắc tơ GV : dùng để cho thang đi ở tốc độ cao.
Công tắc tơ BV : dùng để điều khiển thang máy đi ở tốc độ thấp.
Các công tác tơ U, D, GV, BV cần hoạt động theo trình tự yêu cầu để tránh tình trạng các công tắc tơ U và D hoặc GV và BV cùng hoạt động một lúc Việc này có thể dẫn đến cháy nổ và chập mạch, gây hư hỏng nghiêm trọng cho các tiếp điểm chính và cáp dẫn Do đó, cần thiết phải bố trí các khóa liên động thông qua các tiếp điểm thường đóng trên các công tắc tơ để đảm bảo an toàn trong mạch.
Khi công tắc tơ U hoạt động, tiếp điểm thường đóng U sẽ mở ra, ngắt nguồn điều khiển cho công tắc tơ D, ngăn không cho D hoạt động và ngược lại Điều này đảm bảo chỉ một trong hai công tắc tơ U hoặc D được kích hoạt, tránh tình trạng cả hai cùng hoạt động Tương tự, giữa hai công tắc tơ GV và BV cũng được thiết kế để chỉ một cuộn dây tốc độ của động cơ hoạt động.
Rơle bảo vệ
Rơ le nhiệt RN đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ quá tải cho động cơ Chúng được kết nối trực tiếp với mạch động lực của động cơ, trong khi các tiếp điểm thường đóng được đấu nối với nguồn điều khiển Khi xảy ra tình trạng quá tải, dòng điện trong động cơ vượt quá mức cho phép, dẫn đến việc tăng nhiệt độ Lúc này, rơ le nhiệt sẽ kích hoạt, mở các tiếp điểm thường đóng, ngắt mạch điều khiển và cắt nguồn mạch lực của động cơ, đảm bảo an toàn cho thiết bị.
Aptomat có vai trò quan trọng trong việc đóng cắt nguồn cung cấp cho mạch lực, đảm bảo động cơ hoạt động ổn định trong điều kiện bình thường và tự động ngắt mạch động lực khi xảy ra sự cố.
Việc chọn aptomat dựa vào các thông số sau:
Dòng điện tính toán trong mạch Dòng điện quá tải
Tính thao tác có chọn lọc là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn aptomat, đảm bảo rằng aptomat không cắt khi có quá tải ngắn hạn xảy ra, đặc biệt là trong những điều kiện làm việc bình thường như dòng khởi động của động cơ.
Dòng điện định mức của giới hạn bảo vệ phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện tính toán Tùy thuộc vào đặc tính và điều kiện làm việc cụ thể của phụ tải, dòng điện của giới hạn bảo vệ nên được chọn trong khoảng 125% đến 150% so với Ittc của mạch.
Dùng để khống chế , dừng, hãm động cơ và cabin khi có yêu cầu hoặc khi có sự cố Thang máy dùng 2 loại phanh sau:
Phanh guốc FM được sử dụng để hãm động cơ, trong khi phanh chêm FC hãm cabin khi rơi tự do Hệ thống phanh FM hoạt động khi công tắc tơ U hoặc D được kích hoạt Khi công tắc tơ U (hoặc D) tác động, tiếp điểm thường mở của U (hoặc D) đóng lại, cấp điện cho cuộn hút của phanh guốc FM, khiến phanh lập tức tác động và các phanh mở ra Khi động cơ và cabin hoạt động không bị hãm, chúng sẽ chuyển động Ngược lại, khi U (hoặc D) không tác động, các tiếp điểm U (hoặc D) mở ra, cắt nguồn điện cho cuộn hút của phanh Lúc này, phanh tác động, phần ứng của phanh trở về vị trí ban đầu, lò xo ép càng phanh, giúp các má phanh hãm trục động cơ, đảm bảo thang máy dừng kịp thời và chính xác.
4.6 Thiết bị tìm chọn tầng
Trong hệ thống thang máy hiện đại, việc tối ưu hóa hành trình buồng thang là cần thiết để nâng cao năng suất phục vụ và tạo điều kiện thuận lợi cho hành khách Hệ thống điều khiển này ưu tiên các lệnh gọi buồng thang theo thứ tự, đồng thời vẫn cho phép thực hiện các lệnh gọi khác nếu chúng trùng với hướng di chuyển của lệnh gọi đầu tiên Ví dụ, nếu lệnh gọi đầu tiên điều khiển buồng thang từ tầng 1 lên tầng 4, buồng thang sẽ dừng lại ở tầng 2 và tầng 3 để đón hành khách Để thực hiện chức năng này, thang máy cần có thiết bị tìm chọn tầng, đảm bảo sự hiệu quả trong việc phục vụ hành khách.
Chọn hướng di chuyển buồng thang
Xử lý các lệnh gọi tầng và đến tầng.
Chuyển đổi tốc độ động cơ khi chuẩn bị dừng.
Bảo vị trí buồng thang.
Nâng cao độ chính xác buồng thang.
Thiết bị chống mất pha và điện áp lưới thấp
Để ngăn ngừa tình trạng mất pha và điện áp lưới thấp, việc lựa chọn bộ điện tử PMR là rất cần thiết Thiết bị này đã được lập trình sẵn để tự động phản ứng khi điện áp lưới giảm, một trong ba pha bị mất, hoặc khi có sự thay đổi trong thứ tự pha.
Khi xảy ra sự cố, các thiết bị PMR sẽ ngay lập tức ngắt mạch điều khiển nhằm bảo vệ động cơ và các thiết bị khác, đảm bảo an toàn cho hệ thống.
Tính cho tiết diện cáp động lực
Để cho tiết diện cáp động lực cho động cơ truyền động ta cần lưu ý:
- Nếu chọn dây có tiết diện quá lớn thì vốn đầu tư cao, nhưng điện dẫn xuất lớn, điện trở nhỏ.
- Nếu chọn dây có tiết diện nhỏ vốn đầu tư ít, nhưng nếu nhỏ hơn dẫn đến cáp bị quá tải gây chập cháy giữa các pha trong cáp.
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
Các thiết bị trên sơ đồ
Động cơ nâng hạ hai cấp tốc độ đối nối Y-YY.
Các công tắc cửa tầng từ 1CT đến 5CT liên động với ác khóa của tầng.
Then cài cửa liên động với các công tắc 1PK đến 5PK.
Các tiếp điểm an toàn liên động với phanh bảo hiểm FBH , cửa buồng thang CBT , tiếp điểm trọng lực 1HC, 2HC.
Nam châm điện NC1 tác động lên then cài của tầng và khóa cửa tầng để mở cửa tầng khi buồng thang dừng ở cửa tầng tương ứng
Nam châm NC2 dừng buồng thang tại sàn tâng cần dừng.
Các nút ấn 1ĐT – 5ĐT điều khiển buồng thang trong buồng thang.
Các nút ấn 1GT – 5GT điều khiển buồng thang tại các sàn tầng.
Các bóng đèn D1-D5 trước các cửa tầng bảo hiệu tình trang hoạt động của thang máy, bóng đnè D6 chiếu sáng buồng thang.
Các rơ le RT1- RT5 để điều khiển tại các tầng khách nhau.
Hoạt động của sơ đồ
Thang máy chỉ có thể làm việc khi công tắc cửa tầng, cửa buồng thang kín và các điều kiện an toàn khác đã được bảo đảm.
Khi bạn đến trước các sàn tầng, nếu đèn báo trước cửa tầng tắt, điều này có nghĩa là buồng thang không có ai sử dụng Trong trường hợp này, bạn cần ấn nút để gọi thang máy Việc điều khiển thang máy tại các cửa tầng rất đơn giản và dễ thực hiện.
Sử dụng các nút ấn 1GT-5GT tại các tầng tương ứng hoặc điều khiển bằng các nút ấn trong buồng thang:
Ví dụ : khi hành khách ở tầng 3, buồng thang ở tầng 1.
Hành trình của buồng thang diễn ra theo hướng đi xuống, vì vậy vị trí của các công tác chuyển đổi tầng nằm ở phía tay trái Khi ấn nút 3GT, rơ le 3RT sẽ có điện và đóng các tiếp điểm của nó, từ đó cấp điện cho công tác tơ C.
Khi có điện, các nam châm điện NC1 và NC2 hoạt động NC1 đóng tiếp điểm 1PK, kích hoạt công tắc tơ N Đồng thời, NC2 mở tiếp điểm HC, chuẩn bị cho quá trình giảm tốc độ sơ bộ của động cơ, nhằm đảm bảo dừng chính xác buồng thang.
Rơ le trung gian RTR khi mất điện sẽ khiến tiếp điểm thường kín đóng lại, dẫn đến việc các bóng đèn sáng lên, thông báo tình trạng thang máy đang bận và chiếu sáng buồng thang.
Khi công tắc N có điện, tiếp điểm thường kín mở ra, ngắt mạch điều khiển buồng thang tại các cửa tầng Đồng thời, các tiếp điểm thường hở sẽ đóng lại, kết nối động cơ với lưới điện Khi động cơ được nối vào lưới, phanh hãm điện từ cũng có điện, giúp giải phóng trục động cơ.
Các công tắc N và C và rơ le RT3 được tự giữ qua tiếp điểm thường hở N và công tắc tầng 3CĐT.
Khi buồng thang di chuyển lên, nó sẽ chuyển sang bên phải tại các vị trí bố trí công tác để chuẩn bị cho hành trình đi xuống.
Khi công tắc 3CĐT được gạt sang trái, rơ le RT3 và công tắc tơ C nhận điện, động cơ hoạt động ở tốc độ thấp và buồng thang tiếp tục di chuyển lên Các nam châm NC1, NC2 mất điện, làm cho tiếp điểm HC đóng lại và duy trì cấp điện cho N Khi buồng thang đến sàn tầng 3, cần đóng mở cửa tác động để làm HC mở ra, khiến công tác N mất điện, ngắt động cơ khỏi lưới Phanh hãm NCH mất điện, kẹp chặt trục động cơ, giúp buồng thang dừng an toàn ở sàn tầng 3.
Khi khách vào buồng thang, trọng lực sẽ kích hoạt tiếp điểm 2HC, giữ cho buồng thang hoạt động mà không cho phép điều khiển từ các sàn tầng Để di chuyển đến tầng mong muốn, khách cần ấn vào công tắc tương ứng Hoạt động của mạch vẫn diễn ra giống như trước.
Sơ đồ điều khiển thang máy 7 tầng
RT1 RT2 RT3 RT4 RT5
1CT 2CT 3CT 4CT 5CT 6CT 7CT
Hình 5-1: Sơ đồ mạch điều khiển thang máy 7 tầng
TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG THANG MÁY CHỞ NGƯỜI
Tính cho tiết diện cáp động lực
Để chọn tiết diện cáp động lực cho động cơ truyền động ta cần lưu ý:
- Nếu chọn dây có tiết diện quá lớn thì vốn đầu tư cao, nhưng điện dẫn xuất lớn, điện trở nhỏ.
- Nếu chọn dây có tiết diện nhỏ vốn đầu tư ít, nhưng nếu nhỏ hơn dẫn đến cáp bị quá tải gây chập cháy giữa các pha trong cáp.
Để lựa chọn cáp phù hợp, cần dựa vào các thông số kỹ thuật đã được tính toán nhằm đảm bảo đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật, đồng thời vẫn phải hợp lý về mặt kinh tế.
Chọn loại cáp 3 pha 3 sợi có lõi bằng đồng , vỏ nhựa bọc từng sợi và vở cao su bọc bên ngoài cả cáp.
Tính tiết diện dây 1 sợi theo công thức : tb tt kt
Itb : dòng điện làm việc định mức
Jkt : tra bảng chỉtiêukinhtếJkt= 2 2,5 ( A/mm 2 ), chọn Jkt = 2,2 ( A/mm 2 )
Chọn tiết diện theo tiêu chuẩn : S = 5,5 mm 2 Đường kính dây tính toán :
Tra bảng thông số cáp trong ta chọn đương kính dây cho cáp động lực, để đảm bảo ta chọn d > dtt : d = 2,5 mm cho một sợi.
Tính chọn phanh hãm điện từ
Trong thang máy, chuyển động lên xuống với tải trọng lớn tạo ra lực quán tính lớn Khi mất điện đột ngột, buồng thang sẽ rơi tự do với gia tốc cao, vì vậy phanh hãm là bộ phận thiết yếu trong hệ thống điều khiển thang máy Thiết kế thang máy thường sử dụng phanh hãm điện từ nguồn cung cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều.
Phanh hãm thường có 3 loại :Phanh guốc.
Nguyên lý hoạt động của phanh là tương tự nhau; khi động cơ của cơ cấu nâng hạ được kết nối với lưới điện, cuộn dây của nam châm sẽ mất điện Ngay lúc này, lực căng của lò xo sẽ ép má phanh chặt vào trục động cơ, giúp hãm dừng động cơ kịp thời.
Phanh hãm điện từ được chế tạo theo hai kiểu chính: hành trình phản ứng dài (hàng chục mm) và hành trình phản ứng ngắn (vài mm) Loại phanh hành trình dài có yêu cầu lực hút nhỏ, tuy nhiên, nó lại có kết cấu cồng kềnh và phức tạp.
Thực tế thường dùng phanh hãm hành trình ngắn.
Khi chọn thông số phanh cần chú ý đến 3 thông số cơ bản:
+ Hệ số tiếp điện tương đối.
+ Độ dài hành trình phần ứng.
Khi tính toán và lựa chọn phanh hãm cho thang máy, lực tác dụng lên trục động cơ sẽ phụ thuộc vào vị trí số momen của cơ cấu phanh cũng như chế độ làm việc của cơ cấu nâng hạ buồng thang.
Mph : momen cơ cấu phanh.
K : hệ số dự trữ tùy thuộc vào chế độ làm việc.
Mch : momen cản tĩnh khi hạ tải với tải định mức.
Tính chọn nam châm điện của cơ cấu phanh Lực cần thiết đặt lên má phanh ( lực hướng tâm) được tính:
: hệsố ma sát chọn = 0,35 ( máphanhlàmchất liêụ amiăng và puli làm bằng gang).
F : lực tác dụng đặt lên puli cáp kéo chuông thang.
Lực hút nam châm Fnc và hành trình của phần ứng yêu cầu hn được xác định bởi biếu thức sau:
Fnc : lực hút nam châm. hn : hành trình phần ứng , chọn hn = 4(mm). h: hành trình khi hãm , chọn h = 6(mm). k :hệsốdựtrữ ( 0,75 0,85), chọn k = 0,85
Chọn aptomat
Việc chọn aptomat dựa vào các thông số sau:
Dòng điện tính toán trong mạch Dòng điện quá tải
Tính thao tác có chọn lọc là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn aptomat, đảm bảo rằng thiết bị không bị cắt trong những trường hợp quá tải ngắn hạn thường gặp trong điều kiện làm việc bình thường, chẳng hạn như dòng khởi động của động cơ.
Dòng điện định mức của giới hạn bảo vệ phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện tính toán, và tùy thuộc vào đặc tính cũng như điều kiện làm việc cụ thể của phụ tải, dòng điện của giới hạn bảo vệ nên được chọn trong khoảng 125% đến 150% so với dòng điện tính toán của mạch.
Iđm của động cơ bằng 10,13( A) Vậy việc chọn áptomat bảo vệ mạch với tải chủ yếu là động cơ nâng hạ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
Vậy chọn aptomat có thông sốsau : 220V – 50Hz – 20(A)
Chọn khởi động từ
Các yêu cầu + Tiếp điểm phải có độ bền chịu mài mòn cao.
+ Khả năng đóng cắt cao.
+ Thao tác đóng cắt dứt khoát.
+ Tiêu thụ năng lượng ít.
+ Bảo vệ tin cậy động cơ khỏi bị quá tải lâu dài ( có rơ le nhiệt đi kèm)+ Chọn Ikdt = ( 1,5 1,7)Idm.
Mạch điều khiển đảo chiều quay động cơ không đồng bộ rôto lồng sốc bằng khởi động từ kép có rơ le nhiệt.
U và D : là 2 khởi động từ thuận và nghịch.
RN : rơ le nhiệt. Đ : động cơ STOP : Nút dừng.
RUN: nút chạy thuận nghịch Lựa chọn khởi động từ : + Công suất và điện áp của động cơ khi làm việc.
Vậy chọn 4 khởi động từ cho các thông số sau:
220V – 50 A ( điện áp va dòng điện qua tiếp điểm chính)
Chọn rơ le trung gian
Rơ le trung gian có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điều khiển, thường được đặt giữa hai khí cụ điện trong sơ đồ điều khiển Đặc điểm quan trọng của rơ le trung gian là không có cơ cấu điều chỉnh điện áp tác dụng, do đó yêu cầu rơ le phải hoạt động hiệu quả khi điện áp đặt vào cuộn dây dao động trong phạm vi ±5% của điện áp định mức.
Trong mạch thang máy, rơ le trung gian đóng vai trò quan trọng trong việc cấp tín hiệu từ một rơ le khác Sơ đồ bảo vệ và điều khiển sử dụng rơ le thời gian để giới hạn thời gian quá tải, đồng thời thiết bị tự động đóng mở máy động cơ có khả năng điều chỉnh tốc độ và hạn chế tình trạng quá tải của động cơ.
6.5.1 Chọn rơ le thời gian kiểu điện từ
Rơ le thời gian là thiết bị quan trọng giúp duy trì thời gian cần thiết khi truyền tín hiệu giữa các rơ le Trong hệ thống bảo vệ và điều khiển, rơ le thời gian được sử dụng để giới hạn thời gian quá tải, tự động mở máy động cơ khi cần thiết Thiết bị này cũng có khả năng điều chỉnh tốc độ và ngăn chặn tình trạng động cơ làm việc quá tải.
Nhiệt độ làm việc ảnh hưởng đến điện trở, dẫn đến sự thay đổi thời gian mở tiếp điểm Bên cạnh đó, sự dao động của điện áp nguồn và mức độ ổn định của điện áp một chiều cũng có tác động đáng kể đến hiệu suất hoạt động.
Rơ le điện từ có thời gian duy trì điều chỉnh từ 0,5 đến 5 giây, được sử dụng trong thang máy để điều chỉnh tốc độ động cơ khi khởi động Khi khởi động, động cơ hoạt động ở tốc độ thấp trong khoảng 2 đến 5 giây, lúc này các tiếp điểm thường đóng và thường mở của rơ le sẽ cắt động cơ khỏi tốc độ thấp và chuyển sang tốc độ cao Ngoài ra, rơ le còn đảm nhiệm việc tạo thời gian trễ cho quá trình đóng mở cửa cabin.
6.5.2 Chọn thiết bị chống mất pha và điện áp lưới thấp
Để ngăn chặn tình trạng mất pha và điện áp lưới thấp, việc lựa chọn bộ điện tử PRM là rất quan trọng Thiết bị này đã được lập trình sẵn để tự động kích hoạt khi phát hiện điện áp lưới thấp, mất một trong ba pha hoặc khi có sự thay đổi thứ tự pha.
Khi xảy ra sự cố, thiết bị PRM ngay lập tức ngắt mạch điều khiển nhằm bảo vệ động cơ và các thiết bị khác, đảm bảo an toàn cho hệ thống.
6.5.3 Chọn khí cụ bảo vệ cho mạch lực
Rơ le nhiệt là thiết bị bảo vệ động cơ và mạch điều khiển khỏi tình trạng quá tải, thường được sử dụng kết hợp với khởi động từ và công tắc tơ Thiết bị này không phản ứng ngay lập tức với dòng điện do có quán tính nhiệt lớn, dẫn đến thời gian phát nóng từ vài giây đến vài phút Đặc tính quan trọng của rơ le nhiệt là mối quan hệ giữa thời gian tác động và thời gian phụ tải chạy qua, do đó cần chọn giá trị Itd trong khoảng (1,2 1,3) Idm.
Chọn rơ le nhiệt cho động cơ thang máy với thông số :Itd = 30 (A).
6.5.4 Chọn lắp khí cụ hạn chế và an toàn Để bảo đảm cho thang máy hoạt động an toàn trong phạm vi cho phép , trong mạch phải có công tác hạn chế hành trình cẩu cabin và chống quá tải.
Trong thiết kế cabin thang máy, hành trình chuyển động từ tầng 1 đến tầng 7 cần được kiểm soát chặt chẽ Để ngăn chặn việc cabin vượt quá hành trình khi đi lên (đội tầng) và khi đi xuống (tụt tầng), cần lắp đặt công tắc hành trình hạn trên (TOP) và công tắc hạn dưới (BOT) Hai công tắc này phải có tiếp điểm thường đóng, khi bị tác động sẽ cắt mạch điều khiển và mạch động lực, ngừng động cơ, đồng thời kích hoạt các phanh để hãm động cơ và cabin.
Khi thang máy bị quá tải, động cơ và các thiết bị nâng hạ sẽ bị hư hỏng Để ngăn chặn tình trạng này, sàn cabin được trang bị công tắc hạn chế quá tải và rơ le chống quá tải OLD với tiếp điểm thường đóng Khi phát hiện quá tải, công tắc sẽ kích hoạt rơ le OLD, mở mạch và ngăn thang máy hoạt động, đồng thời chuông báo quá tải sẽ kêu để cảnh báo.
Thang máy hoạt động dọc theo giếng thang ở độ cao lớn, vì vậy để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, cabin và các cửa tầng được trang bị công tắc hành trình Khi cửa cabin và cửa tầng đều đóng kín, các tiếp điểm của công tắc hành trình sẽ đóng mạch điều khiển, cho phép thang máy hoạt động Ngược lại, nếu bất kỳ cửa nào còn mở, mạch điều khiển sẽ hở, khiến thang máy không hoạt động.