MỤC LỤCCHƯƠNG I: MỞ ĐẦU7CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG MÁY81. Sơ lược về lịch sử phát triển của thang máy8A. Lịch sử phát triển của thang máy trên thế giới:8B. Lịch sử phát triển thang máy ở việt nam:92. Khái niệm chung:93. Phân loại thang máy:143.1. Phân loại theo chức năng :143.2. Phân loại theo tốc độ di chuyển:153.3. Phân loại theo trọng tải:154. Kết cấu cơ khí và trang thiết bị của thang máy:165. Chức năng của một số bộ phận và thiết bị chuyên dùng trong thang máy195.1. Cabin (buồng thang):195.2. Động cơ:195.3. Phanh:205.4. Cửa:245.5. Đối trọng:245.6. Cảm biến vị trí:25CHƯƠNG III: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ BỘ BIẾN ĐỔI261.Tính chọn động cơ:262.Giới thiệu mạch động lực:363. Tính chọn thiết bị trong mạch diều khiển:40CHƯƠNG V: TỔNG HỢP VÀ MÔ PHỎNG BỘ ĐIỀU CHỈNH DÒNG ĐIỆN VÀ TỐC ĐỘ465.1. Thiết kế mạch vòng điều chỉnh dòng điện465.2. Thiết kế mạch vòng điều chỉnh tốc độ525.3. Mô phỏng hệ thống theo hai vòng điều chỉnh56KẾT LUẬN60
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY Giáo viên hướng dẫn: Th.S Vũ Hữu Thích Lớp: LTCĐ-ĐH Điện 2-k5 Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 16 Phạm Tuấn Anh Lê Trọng Hải Đề tài : thiết kế hệ truyền động điều khiển thang máy Các số liệu ban đầu cho bảng dưới ( theo các nhóm): Nhóm 16 Trọng Số Tốc Lượng hành độ Buồng khách Buồng Thang (người) Thang (kg) [60kg/1 Lớn Người] nhất cho phép (m/s) 300 24 1.8 Gia tốc buồng Lớn nhất cho phép (m/s2) Số tầng của tòa nhà 2.2 40 Khoảng Đường Hiệu cách kính suất giữa puli cấu các (m) nâng tầng (m) (%) 2.8 0.85 80 Cửa buồng thang : kiểu dẫn tự động cánh, chiều rộng 1100mm Nhiệm vụ: mở đầu giới thiệu chung về thang máy, thuyết minh yêu cầu công nghệ tính chọn các loai động truyền động và bộ biến đổi tổng hợp các bộ điều chình tốc độ, mô phỏng và đánh giá kết quả kết luận tài liệu tham khảo thuyết minh được trình bày khổ giấy A4, đánh máy mặt Mỗi nhóm làm thuyết trình, trang bìa ghi đầy đủ họ tên tất cả các thành viên nhóm Các bản vẽ (nếu có) phải tuân theo đúng quy chuẩn bản vẽ kỹ thuật, chương trình mô phỏng và đĩa CD nộp cùng thuyết minh MỤC LỤC CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG MÁY .7 Sơ lược về lịch sử phát triển của thang máy A Lịch sử phát triển của thang máy thế giới: B Lịch sử phát triển thang máy ở việt nam: .8 Khái niệm chung: Phân loai thang máy: 14 3.1 Phân loai theo chức : 14 3.2 Phân loai theo tốc độ di chuyển: .15 3.3 Phân loai theo trọng tải: 15 Kết cấu khí và trang thiết bị của thang máy: 16 Chức của một số bộ phận và thiết bị chuyên dùng thang máy 19 5.1 Cabin (buồng thang): 19 5.2 Động cơ: 19 5.3 Phanh: 20 5.4 Cửa: 24 5.5 Đối trọng: 24 5.6 Cảm biến vị trí: 25 CHƯƠNG III: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ BỘ BIẾN ĐỔI .26 1.Tính chọn động cơ: .26 2.Giới thiệu mach động lực: .35 Tính chọn thiết bị mach diều khiển: 39 5.1 Thiết kế mach vòng điều chỉnh dòng điện 45 5.2 Thiết kế mach vòng điều chỉnh tốc độ 50 5.3 Mô phỏng hệ thống theo hai vòng điều chỉnh 53 KẾT LUẬN 60 LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Hà nội, ngày tháng năm 2012 CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1.Đặt vấn đề: Hiện nay, cùng với sự tăng trưởng manh mẽ của nền kinh tế quốc gia kéo theo nhu cầu về đô thị hóa tăng cao Các dự án đầu tư lớn về sở tầng, khu đô thị mới, chung cư cao cấp, trung tâm thương mai được xây dựng ngày càng nhiều Do vậy, nhu cầu sử dụng thang máy ở Việt Nam hiện rất cao, và ngành thang máy phát triển rất nhanh để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao đó và đáp ứng nhu cầu cần những kĩ sư giỏi về thang máy cho xã hội, vì vậy nhóm em thực hiện đề tài “thiết kế hệ thống điều khiển thang máy” Mục đích nghiên cứu: Tìm hiểu thang máy và sở đó đưa giải thuật để điều khiển thang máy Tính toán công suất cho phù hợp nhất Muốn nắm bắt nhanh công nghệ của các nước trước quá trình phát triển, điều khiển cấu tao thang máy Nghiên cứu chế tao thang máy với chức và giá thành phù hợp với thị trường Việt Nam Yêu cầu: • Trong thang máy an toàn quá trình vận hành là phải cao • Đảm bảo thời gian phục vụ là nhỏ nhất CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG MÁY Sơ lược lịch sử phát triển thang máy A Lịch sử phát triển thang máy giới: Cuối thế kỷ thứ 19, thế giới mới có một vài hãng thang máy đời OTIS, Schindler Chiếc thang máy đầu tiên được chế tao và đưa vào sử dụng của hãng thang máy OTIS (Mỹ) năm 1853 đến năm 1874, hãng thang máy Schindler (Thụy Sỹ) chế tao thành công những thang máy khác Lúc đầu bộ tời kéo có một tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa tầng đóng mở tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp Đầu thế kỷ thứ 20, có nhiều hãng thang máy khác đời KONE (Phần Lan), FUJI, MITSUBISHI, NIPPON, TOSHIBA (Nhật Bản), EITA, THYSSEN (Tây Ban nha), SABIEM (ý)….đã chế tao các loai thang máy có tốc độ cao, tiện nghi cabin tốt và êm Vào đầu những năm 1970, thang máy chế tao đat tới tốc độ 450m/phút, những thang máy chở hàng có tải trọng nâng tới 30 tấn đồng thời khoảng thời gian này có những thang máy thủy lực đời Sau một khoảng thời gian rất ngắn với tiến bộ của các ngành khoa học khác, tốc độ thang máy đat tới 600m/phút Vào những năm 1980, xuất hiện hệ thống điều khiển động mới phương pháp biến đổi điện áp và tần số VVVF (inverter) Thành tựu này cho phép thang máy hoat động êm hơn, tiết kiệm được khoảng 40% công suất động Đồng thời, vào những năm này xuất hiện loai thang máy dùng động điện cảm ứng tuyến tính Vào đầu những năm 1990, thế giới chế tao những thang máy có tốc độ đat tới 750m/phút và các thang máy có tính kỹ thuật đặc biệt khác B Lịch sử phát triển thang máy việt nam: Trước thang máy ở Việt nam đều Liên xô cũ và một số nước đông âu cung cấp Chúng được sử dụng để vận chuyển công nghiệp và chở người các nhà cao tầng, nhiên số lượng còn rất khiêm tốn Trong những năm gần đây, nhu cầu thang máy tăng manh, một số hãng thang máy đời nhằm cung cấp, lắp đặt thiết bị thang máy theo hai hướng là: - Nhập thiết bị toàn bộ của các hãng nước ngoài, thiết bị hoat động tốt, tin cậy, với giá thành rất cao - Trong nước tự chế tao phần điều khiển và một số phần khí đơn giản khác Bên canh đó, một số hãng thang máy nổi tiếng ở các nước giới thiệu và bán sản phẩm của mình vào Việt nam như: OTISW (Hoa kỳ), NIPPON (Nhật bản), HUYNDAI (Hàn quốc) Về công nghệ thì các hãng đổi mới còn mẫu thì phổ biến ở hai dang: + Hệ thống truyền động dùng động điện với đối trọng thông thường + Hệ thống nâng buồng thang thuỷ lực Các hệ thống thang máy truyền động động điện hiện đai phổ biến là dùng kỹ thuật vi xử lý kết hợp với điều khiển vô cấp tốc độ động điện Khái niệm chung: Thang máy là thiết bị vận tải dùng để vận chuyển hàng hoá và người theo phương thẳng đứng Hình dáng tổng thể của thang máy chở khách được giới thiệu tổng thể ở hình Thang máy dùng các công trình xây dựng, các nhà máy, xí nghiệp hoặc các công trình nhà dân dụng Xuất phát từ nhu cầu thực tế cần dùng máy để nâng các thiết bị các công trình xây dựng, vận chuyển hàng hoá nặng hoặc vật liệu xây dựng lên các tầng cao, vận chuyển người các toà nhà cao tầng nên thang máy xuất hiện tương đối sớm Xuất phát là thang máy tải hàng từ thế kỷ 19, dùng để giải quyết vấn đề vận tải hàng hoá và vật liệu xây dựng, đó khâu an toàn chưa chưa được thiết kế thoả mãn để dùng chở người.Sau này mức độ kinh tế phát triển nhiều nhà cao tầng mọc lên vì vậy nhu cầu vận chuyển người các nhà cao tầng ở đô thị là một điều rất bách, người ta đầu tư nhiều để nghiên cứu về hệ thống phanh cho thang máy, và một kỹ sư người mỹ là Otis thành công việc chế tao hệ thống phanh an toàn cho thang máy, mở một ngành công nghiệp chế tao thang máy cho nhà cao tầng, góp phần phát triển manh mẽ cho tốc độ phát triển đô thị hoá của toàn thế giới Với một toà nhà cao tầng thì chi phí cho việc trang bị hệ thống thang máy chiếm một phần không nhỏ vốn đầu tư bản (đối với nhà >20 tầng thì nó chiếm ≈ 20% giá thành toàn bộ nhà), việc sử dụng thang máy, máy nâng các hang mục công trình sẽ làm giảm đáng kể thời gian xây dựng, giảm bớt sức người (khoảng 10 lần), giảm đáng kể chi phí xây dựng bản Việc sử dụng thang máy các tó nhà cao tầng, khách san công sở sẽ làm giảm đáng kể thời gian, sức người, góp phần lớn vào việc khai thác các toà nhà cao tầng, vào các mục đích kinh doanh và sinh hoat 10 - Hằng số thời gian học: 5.1 Thiết kế mạch vòng điều chỉnh dòng điện + Tìm hàm truyền của động có tính đến suất điện động phần ứng - Ta có sơ đồ khối của động tính đến suất điện động phần ứng và bỏ qua ma sát trục động cơ: - Ta có thể tìm được hàm truyền của động có tính đến suất điện động phần ứng vòng điều chỉnh dòng điện sau: - Từ các biểu thức ta có thể có được hàm truyền của động xét theo mach vòng dòng điện (tức là quy về tín hiệu đầu vào là và đầu là I, còn các tín hiệu khác sẽ coi là phản hồi) có tính đến suất điện động phần ứng với sau: + Ta có sơ đồ khối của mach vòng dòng điện: 45 Trong đó: - hàm - truyền của bộ điều chình dòng điện (cần tìm) B(p) - hàm truyền của bộ biến đổi, có dang sau: Với: - hệ số chỉnh lưu - số chuyển mach chỉnh lưu - số thời gian mach điều khiển chỉnh lưu A(p) - hàm truyền của động có tính đến suất điện động phần ứng: Với: - số thời gian phần ứng - số thời gian học - hàm truyền của khâu phản hồi dòng điện, có dang sau: Với: - số thời gian của sensor dòng điện - hệ số phản hồi mach vòng dòng điện 46 + Ta chuyển đổi mach phản hồi dòng điện về mach phản hồi đơn vị, ta có sơ đồ tương đương sau: - Ta có hàm truyền hệ kín của sơ đồ chưa chuyển đổi: - Ta có hàm truyền hệ kín của sơ đồ chuyển đổi: Mặt khác: - Vậy áp dụng tiêu chuẩn tối ưu môđun cho hàm truyền sơ đồ chuyển đổi: - Thay các hàm truyền tương ứng vào với: Vậy: 47 Mặt khác, các số thời gian gian điện từ Đặt rất nhỏ so với số thời thì có thể việt lai ở dang gần đúng sau: Trong đó , ta chọn thay vào ta có: Vậy hàm truyền của mach vòng kín sẽ là: + Tính toán các thông số của hàm truyền bộ điều chỉnh dòng điện - Hệ số biến đổi dòng điện: Ta sử dụng mach đo dòng điện có cách ly bao gồm các khâu: tao dao động xung tam giác đối xứng, khâu so sánh, khâu truyền xung và khâu tích phân Từ sơ đồ ta có 48 Ta chọn: Mặt khác chọn: - Hệ số chỉnh lưu - điện áp điều khiển đưa vào mach chỉnh lưu (chọn ) Mặt khác theo cách tính chọn Thyristor ở mục II ta có và ta chọn - Hàm truyền + Thiết kế mach điều chỉnh dòng điện 49 Như vậy mach điều chỉnh dòng của ta sẽ là hai khâu điều chỉnh nối tiếp nhau, gồm có: bộ PI Ta có sơ đờ sau: 5.2 Thiết kế mạch vịng điều chỉnh tốc độ Vì động còn bị ảnh hưởng bởi yếu tố thay đổi của tải trọng nên trường hợp này chúng ta sẽ tổng hợp mach vòng điều chỉnh tốc độ theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng để có thể đat được yêu cầu vô sai cấp cao + Sơ đố khối của mach vòng điều chỉnh tốc độ Trong đó: - Hàm truyền bộ điều chỉnh tốc độ - Hàm truyền hệ kín của vòng điều chỉnh dòng điện 50 - Hàm truyền khâu phản hồi tốc độ Với: - Hệ số phản hồi của máy phát tốc - Hằng số thời gian của máy phát tốc C(p) - Hàm truyền học của động bỏ qua ma sát trục động Với: J - Mômen quan tính của động + Áp dụng hàm chuẩn tối ưu đối xứng (vì tính đến nên tổng hợp theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng để sai số của hệ thống được giảm thiểu): - Hàm truyền hệ kín của sơ đồ trên: - Áp dụng hàm chuẩn tối ưu đối xứng (sử dụng cách biến đổi sơ đồ giống ở phần thiết kế mach vòng dòng điện) ta có: - Thay các hàm truyền tương ứng vào Vậy: 51 Mặt khác, ta có thể bỏ qua thành phần số thời gian và rất nhỏ nên đặt vì là vô cùng bé và các , ta có hàm truyền gần đúng sau: Vì là tổng các số thời gian vô cùng nhỏ nên ta chọn , ta có: Vậy hàm truyền của mach vòng kín sẽ là - Tính toán các thông số của bộ điều chỉnh tốc độ - Hệ số phản hồi của máy phát tốc: Ta có sơ đồ của máy phát tốc sau: Ta có: 52 Mặt khác ta chọn - Hàm truyền + Thiết kế mach điều chỉnh tốc độ Ở ta sử dụng mach điều chỉnh với khâu PI Để tránh quá trình quá độ của được tao bởi khâu điều chỉnh tốc độ của hệ thống, ta sẽ sử dụng một khâu han chế để có thể làm bão hòa điện áp quá độ giúp dòng điện phần ứng sẽ không còn bị độ quá điều chỉnh lớn nữa Sơ đồ sau: 5.3 Mô hệ thống theo hai vòng điều chỉnh + Ta có hàm truyền của các khâu tìm được sau 53 54 Đồ Án Truyền Động Điện GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thích Thay vào sơ đồ khối tổng quát (đã có ở trên) Matlab/Simulink với nhiễu loan của tải là và có tình đến thành phần điện áp phần ứng động E, ta có sơ đồ khối tổng quát của hệ phần mềm sau: Với sơ đồ khối thì ta sẽ có đáp ứng đầu của dòng điện phần ứng sau: Nhóm Sinh Viên Thực Hiện: Nhóm 16 57 Đồ Án Truyền Động Điện GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thích - Đáp ứng đầu dòng điện phần ứng với hệ số bộ điều chỉnh dòng điện tìm được ) + Với sơ đồ khối ta sẽ có đáp ứng đầu của tốc độ động nhu sau: - Đáp ứng tốc độ với các hệ số của bộ điều chỉnh tìm được (P = 33,48 ; I = 141,86) Nhóm Sinh Viên Thực Hiện: Nhóm 16 58 Đồ Án Truyền Động Điện Nhóm Sinh Viên Thực Hiện: Nhóm 16 GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thích 59 Đồ Án Truyền Động Điện GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Thích KẾT LUẬN Trong thời gian qua, nhóm em hướng dẫn thầy Vũ Hữu Thích Chúng em tìm hiểu đề tài thang máy Thông qua đề tài này, chúng em hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc điều khiển thang máy Mặc dù suốt thời gian qua chúng em cố gắng hết sức, khơng thể tránh thiếu sót Chúng em mong thầy bảo để đồ án chúng em tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn !!! Nhóm Sinh Viên Thực Hiện: Nhóm 16 60 ... CHUNG VỀ THANG MÁY Sơ lược lịch sử phát triển thang máy A Lịch sử phát triển thang máy giới: Cuối thế kỷ thứ 19, thế giới mới có một vài hãng thang máy đời OTIS, Schindler Chiếc thang. .. loai theo trọng tải: - Thang máy loai nhỏ Q < 160kG - Thang máy trung bình Q = 500 ÷ 200kG - Thang máy loai lớn Q > 2000 kG 15 Kết cấu khí trang thiết bị thang máy: 16 + Cơ cấu nâng:... chế tốc độ di chuyển của buồng thang Chức số phận thiết bị chuyên dùng thang máy 5.1 Cabin (buồng thang) : là một phần tử chấp hành quan trọng nhất thang máy , nó sẽ là nơi chứa