Nghiên cứu giải pháp điều kiện để tiết kiệm năng lượng điện trong tòa nhà

ĐẠI HỌC THÁI NGUN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP ***** L L U U Ậ Ậ N N V V Ă Ă N N T T H H Ạ Ạ C C S S Ỹ Ỹ K K Ỹ Ỹ T T H H U U Ậ Ậ T T NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỂ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRONG TỊA NHÀ ĐINH NGUN Thái Ngun, năm 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP ***** L L U U Ậ Ậ N N V V Ă Ă N N T T H H Ạ Ạ C C S S Ỹ Ỹ K K Ỹ Ỹ T T H H U U Ậ Ậ T T ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỂ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRONG TỊA NHÀ Ngành: Thiết bị mạng và Nhà máy điện Học viên: Đinh Ngun Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Bùi Quốc Khánh Thái Ngun, năm 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành: TBM & NMĐ HV: Đinh Ngun GVHD:PGS.TS Bùi Quốc Khánh 2 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu này là của cá nhân tơi dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Bùi Quốc Khánh và chỉ tham khảo các tài liệu đã được liệt kê. Các số liệu và kết quả được trình bày trong Luận văn là trung thực và chưa từng được cơng bố trong bất kỳ một bản Luận văn nào trước đây. Tơi khơng sao chép cơng trình của cá nhân khác dưới bất kỳ hình thức nào. Nếu có tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Ngày 06 tháng 06 năm 2013. Tác giả luận văn Đinh Ngun Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành: TBM & NMĐ HV: Đinh Ngun GVHD:PGS.TS Bùi Quốc Khánh 3 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Thầy giáo PGS.TS Bùi Quốc Khánh Với tinh thần và trách nhiệm cao, với sự tâm huyết của Thầy đối với sự nghiệp giáo dục , sự nghiệp cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Trong suốt thời gian làm luận văn tơi ln nhận được sự chỉ bảo, quan tâm, động viên , giúp đỡ của Thầy để tơi có thể hồn thành bản luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo , cơ giáo trong Bộ mơn Hệ thống điện- Trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Ngun, các thầy,các cơ và các anh chị đang cơng tác tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ , tạo điều kiện thuận lợi trong thời gian tác giả thực hiện luận văn. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều trong việc nghiên cứu, học hỏi.Nhưng vì thời gian có hạn, vấn đề nghiên cứu khá phức tạp nên bản thân luận văn này khơng tránh khỏi thiếu sót.Tác giả mong muốn nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo ,cơ giáo và các bạn đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Đinh Ngun Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành: TBM & NMĐ HV: Đinh Ngun GVHD:PGS.TS Bùi Quốc Khánh 4 MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN 2 LỜI CẢM ƠN 3 MỤC LỤC 4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 7 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 9 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 10 CHƯƠNG 1 KHÁI QT CHUNG VỀ THANG MÁY 14 1.1 Giới thiệu chung về thang máy 14 1.2 Cấu tạo chung của thang máy 15 1.3 Phân loại thang máy 18 1.3.1 Ph©n lo¹i theo c«ng dơng 18 1.3.2 Ph©n lo¹i theo tải trọng 19 1.3.3 Ph©n lo¹i theo hệ thống dẫn động cabin 19 1.3.4 Ph©n lo¹i theo vị trí đặt tời kéo 19 1.3.5 Ph©n lo¹i theo tốc độ di chuyển 19 1.4 u cầu cơng nghệ và truyền động 19 1.4.1 Đặc điểm của phụ tải 19 1.4.2 Các u cầu cơng nghệ và truyền động 20 1.5 Tính tốn chọn cơng suất động cơ 28 1.5.1 Xác định phụ tải tĩnh 29 1.5.2 Xác định đồ thị phụ tải 30 1.6 Chọn động cơ 36 1.7 Kiểm nghiệm động cơ 37 1.7.1 Kiểm tra momen khởi động 38 1.7.2 Kiểm tra phát nóng động cơ 39 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành: TBM & NMĐ HV: Đinh Ngun GVHD:PGS.TS Bùi Quốc Khánh 5 CHƯƠNG 2 CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG DÙNG TRONG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 40 2.1 Hệ truyền động động cơ xoay chiều 40 2.1.1 Hệ truyền động dùng động cơ khơng đồng bộ 40 2.1.2 Hệ truyền động dùng động cơ đồng bộ 40 2.2 Hệ truyền động động cơ một chiều 41 2.3Giới thiệu về điều khiển động cơ khơng đồng bộ theo tần số 42 2.4 Các phương pháp điều khiển tần số 43 2.4.1 Phương pháp điều khiển U theo f 43 2.4.2 Phương pháp điều khiển vector tựa từ thơng roto (FOC) 44 2.4.3 Phương pháp điều khiển trực tiếp Momen (FOC) 44 2.5 Lý thuyết về DTC 45 2.5.1 Ngun lý chung 45 2.5.2 Cách thực hiện 48 2.6 Chế độ hãm trong hệ truyền động biến tần động cơ KĐB 51 2.6.1 Chế độ hãm tái sinh trong hệ truyền động biến tần nguồn dòng 51 2.6.2 Chế độ hãm trong hệ truyền động biến tần nguồn áp chỉnh lưu điốt 51 2.6.3 Chế độ hãm tái sinh trong hệ truyền động biến tần nguồn áp chỉnh lưu tiristo 52 2.6.4 Biến tần nguồn áp làm việc 4 góc phần tư 52 2.7 Chỉnh lưu PWM 53 2.7.1 Ngun lý làm việc 53 2.7.2 Tổng quan về điều khiển chỉnh lưu PWM 55 2.7.3.Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM theo định hướng vector điện áp dựa vào dòng điên (VOC). 56 2.8 Hệ nhiều thang máy 58 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành: TBM & NMĐ HV: Đinh Ngun GVHD:PGS.TS Bùi Quốc Khánh 6 CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ TRONG Q TRÌNH NÂNG VÀ HẠ THANG MÁY 60 3.1 X©y dùng biĨu ®å n¨ng l ỵng khi n©ng vµ h¹ thang m¸y 60 3.1.1. Qu¸ tr×nh n©ng thang 60 3.1.2. Qu¸ tr×nh hạ thang 64 3.2 Tính năng lượng trung bình thang máy vận hành trong 1 ngày 68 CHƯƠNG 4 CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐIỆN 71 4.1 Giải pháp 1:Chọn động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu. 71 4.2 Giải pháp 2: Thay hãm điện trở bằng phương pháp hãm tái sinh. 73 4.3 Giải pháp 3:Sử dụng bộ điều khiển DC bus chung kết hợp với chỉnh lưu tích cực. 75 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành: TBM & NMĐ HV: Đinh Ngun GVHD:PGS.TS Bùi Quốc Khánh 7 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU,CHỮ VIẾT TẮT x(t), x Giá trị tức thời X*, x* Giá trị đặt α Góc pha của vector chuẩn φ Góc pha dòng điện ω Vận tốc góc ψ Góc pha cosφ Hệ số cơng suất cơ bản f Tần số i(t), i Giá trị dòng điện tức thời kp, ki Hệ số khuếch đại, hệ số tích phân p(t), p Cơng suất tác dụng tức thời q(t), q Cơng suất phản kháng tức thời t Giá trị thời gian tức thời C Giá trị tụ điện I Giá trị hiệu dụng của dòng điện L Giá trị điện cảm R Giá trị điện trở S Cơng suất biểu kiến T Chu kỳ P Cơng suất tác dụng Q Cơng suất phản kháng Z Tổng trở kháng DTC Điều khiển trực tiếp mơmen ( viết tắt của Direct Toque Control) DPC Điều khiển trực tiếp cơng suất ( viết tắt của Direct Power Control) FOC Điều khiển tựa từ trường ( viết tắt của Field Oriented Control) PWM Điều chế độ rộng xung ( viết tắt của Pulse Width Modulation) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành: TBM & NMĐ HV: Đinh Ngun GVHD:PGS.TS Bùi Quốc Khánh 8 VOC Điều khiển tựa theo điện áp lưới ( viết tắt của Voltage Oriented Control) F-Đ Hệ máy phát động cơ TG Hệ MF động cơ có khuyếch đại KĐB Động cơ khơng đồng bộ MĐKĐ - ĐC Hệ truyền động máy điện khuyếch đại - động cơ KĐT - ĐC Hệ truyền động khuyếch đại từ - động cơ T - Đ Hệ truyền động chỉnh lưu tiristor - động cơ XA - ĐC Hệ truyền động xung áp - động cơ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành: TBM & NMĐ HV: Đinh Ngun GVHD:PGS.TS Bùi Quốc Khánh 9 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên bảng Trang 1.1 B¶ng tham sè hƯ trun ®éng víi ®é kh«ng chÝnh x¸c khi dõng ∆S 23 2.1 Bảng đóng cắt 49 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ [...]... phát triển, các tòa nhà cũng ngày càng cao hơn và hiện đại hơn.Một yếu tố khơng thể thiếu về nhu cầu thể hiện sự bề thế sang trọng của tòa nhà là những thang máy được lắp đặt bên trong. Thang máy là thiết bị vận chuyển người và hàng hố theo phương thẳng đứng trong các nhà cao tầng Trong những cơng trình cao tầng thang máy là thiết bị khơng thể thiếu Thang máy giúp cho việc đi lại trong các nhà cao tầng... theo đó là lượng điện năng tiêu thụ cũng tăng lên đáng kể Từ thực tế trên u cầu đặt ra là phải tìm ra một giải pháp nào đó để tiết kiệm năng lượng điện trong q trình sử dụng thang máy Xuất phát từ nhu cầu trên tơi quyết định chọn ®Ị tµi Nghiªn cøu gi¶i ph¸p ®iỊu khiĨn ®Ĩ tiÕt kiƯm n¨ng l­ỵng ®iƯn trong tßa nhµ HV: Đinh Ngun Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 12 GVHD:PGS.TS Bùi Quốc Khánh http://lrc.tnu.edu.vn/... máy Thang máy là thiết bị chun dụng để vận chuyển người, hàng hố theo phương thẳng đứng và theo một tuyến đã định xác định Thang máy được dùng trong các tồ nhà cao tầng, trong các nhà máy hiện đại Thang máy xuất hiện rất sớm, từ cuối thế kỷ XIX nó được dùng trong các nhà máy cơng nghiệp, các cơng trình xây dựng lớn để vận chuyển hàng hố vật liệu xây dựng Vấn đề nan giải nhất đối với thang máy là an tồn... các u cầu về kỹ thuật an tồn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy phạm Trong sinh hoạt d ân dụng,thang máy được sử dụng rộng rãi trong các tồ nhà cao tầng,cơ quan,khách sạn Thang máy đã giúp cho con người tiết kiệm được thời gian và sức lực… Ở Việt Nam từ trước tới nay thang máy chỉ chủ yếu được sử dụng trong cơng nghiệp để chở hàng và ít được phổ biến Nhưng trong giai đoạn hiện nay nền kinh tế nước... thang m¸y 68 3.3 BiĨu ®å n¨ng l­ỵng tiêu thụ trung bình của thang máy trong một ngày vận hành 70 4.1 Sơ đồ ngun lý hãm điện trở 73 4.2 Biểu đồ năng lượng tiêu thụ có sử dụng hãm tái sinh khi nâng thang 74 4.3 Biểu đồ năng lượng tiêu thụ có sử dụng hãm tái sinh khi nâng thang 74 4.4 Sơ đồ điều khiển dùng chỉnh lưu tích cực 75 4.5 Sơ đồ điều khiển dùng DC bus chung 76 HV: Đinh Ngun Số hóa bởi Trung tâm... bảo khơng rơi tự do khi mất điện hoắc đứt dây treo.Khơng được vận hành trong trạng thái bất bình thường,nếu cần đảo chiều phải êm,tốc độ khơng được giảm đột ngột.Phụ tải của thang máy là phụ tải thế năng. Động cơ truyền động cho thang máy phải làm việc với phụ tải ngắn hạn Thang máy làm việc ổn định trong mọi điều kiện nghiệt ngã của mơi trường nhằm nâng cao năng suất an tồn trong vận hành và khai thác.Phải... tốc độ cao, dừng êm, tiêu tốn ít năng lượng và đảm bảo an tồn Trong giai đoạn hiện nay nền kinh tế nước ta đang có bước phát triển mạnh thì nhu cầu sử dụng thang máy trong mọi lĩnh vực càng tăng lên.Các khu chung cư cao tầng ,hệ thống các khu cơng nghiệp, chợ và siêu thị cao tầng được xây dựng rất nhiều dẫn đến nhu cầu sử dụng thang máy tăng lên kéo theo đó là lượng điện năng tiêu thụ cũng tăng lên đáng... máy trong mọi lĩnh vực càng tăng lên.Các khu chung cư cao tầng ,hệ thống các khu cơng nghiệp, chợ và siêu thị cao tầng được xây dựng rất nhiều dẫn đến nhu cầu sử dụng thang máy tăng lên kéo theo đó là lượng điện năng tiêu thụ cũng tăng lên đáng kể 1.2.Cấu tạo chung của thang máy Hình vẽ 1.1 là sơ đồ cấu tạo của thang máy, dẫn động bằng tời điện với puly cáp bằng ma sát Thang máy gồm: 1 Tủ điện điều. .. là các hàng nặng phải dùng con lăn, xe đẩy Trong một số trường hợp có thể khơng thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng - Để khắc phục hậu quả có thể ấn nút bấm để đạt được độ chính xác khi dừng nhưng sẽ gây ra các vấn đề khơng mong muốn như sau: +Hỏng thiết bị điều khiển +Gây tổn thất năng lượng +Gây hỏng các thiết bị cơ khí +Tăng thời gian từ hãm đến dừng - Để dừng chính xác buồng thang cần tính đến... mặt năng lượng: Hệ thang máy phải đảm bảo tiết kiêm điện năng nhất - Một trong những u cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm.Buồng thang chuyển động êm hay khơng phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việc của thang máy là:Tốc độ di chuyển,gia tốc,độ giật Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng . T T H H U U Ậ Ậ T T ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỂ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRONG TỊA NHÀ Ngành: Thiết bị mạng và Nhà máy điện Học viên: Đinh Ngun Cán bộ hướng. Tính năng lượng trung bình thang máy vận hành trong 1 ngày 68 CHƯƠNG 4 CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐIỆN 71 4.1 Giải pháp 1:Chọn động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu. 71 4.2 Giải pháp. T T H H Ạ Ạ C C S S Ỹ Ỹ K K Ỹ Ỹ T T H H U U Ậ Ậ T T NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỂ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRONG TỊA NHÀ ĐINH NGUN