Thiết kế hệ truyền động cho thang máy chở hàng.

Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở người và hàng hoá theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với phương thẳng đứng. Nó là một loại hình máy nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ... ở những nơi đó thang máy được sử dụng để vận chuyển hàng hoá, sản phẩm, đưa công nhân tới nơi làm việc có độ cao khác nhau... Nó đã thay thế cho sức lực của con người và đã mang lại năng suất cao. Đặc điểm của vận chuyển bằng thang may so với các phương tiện vân chuyển khác là thời gian của một chu kì vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục. Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công tình.Nhiều quốc gia trên thế giới đã qui định, đối với những toà nhà cao 6 tầng trở lên đều phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động. Giá thành của thang máy trang bị cho công trình so với tổng giá thành công trình chiếm khoảng (6 -> 7)% là hợp lý. Đối với những công trình đặc biệt như nhà máy, bệnh viện, khách sạn ... tuy số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy.

TỔNG HỢP HỆ ĐIỆN CƠ.

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Liên Anh.

Sinh viên thực hiện: Mai Thanh Hùng Lớp TĐH1-K46

Tên đề tài: Thiết kế hệ truyền động cho thang máy chở hàng.

Các thông số kỹ thuật:

Số tầng n: 4 Chiều cao mỗi tầng nhà h0: 4 [m]

Yêu cầu nội dung:

Nêu các yêu cầu về công nghệ và truyền động

Chọn phương án truyền động Tính chọn công suất cho động cơ vàmạch lực

Xây dựng cấu trúc tổng hợp của hệ

Thiết kế mạch điều khiển

Tự động điều chỉnh truyền động điện

Trang bị điện cho các máy công nghiệp dùng chung

Các đặc tính cơ của động cơ trong truyền động điện

MỤC LỤC

Chương 1 CÁC YÊU CẦU VỀ CÔNG NGHỆ VÀ TRUYỀN ĐỘNG 3

1.1 Khái niệm chung về thang máy 3

1.2 Yêu cầu chung về công nghệ và truyền động 9

Chương 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG 12

2.1 Dùng hệ truyền động động cơ một chiều dùng phương pháp chỉnh lưu 12

2.2 Hệ truyền động xoay chiều có điều chỉnh tốc độ 15

Chương 3 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ MẠCH LỰC 19

3.1 Tính chọn công suất động cơ 19

3.2 Tính toán mạch biến đổi cấp cho động cơ 24

3.3 Tính toán mạch chuyển đổi cấp cho phần kích từ cấp cho động cơ 26

Chương 4 TỔNG HỢP HỆ THỐNG 28

4.1 Mạch vòng dòng điện 28

4.2 Mạch vòng điều chỉnh tốc độ 31

Chương 5 THÍÊT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 36

5.1 Điều khiển TIRISTO 36

5.2 Hệ thống điều khiển thiết bị chỉnh lưu 37

Chương 6 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM MATLAB 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

Chương 1 CÁC YÊU CẦU VỀ CÔNG NGHỆ VÀ TRUYỀN ĐỘNG.

1.1 Khái niệm chung về thang máy.

1.1.1 Khái niệm.

Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở người và hàng hoá theo phươngthẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với phương thẳng đứng Nó làmột loại hình máy nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuấtcủa nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xâydựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ ở những nơi đó thang máy được sử dụng đểvận chuyển hàng hoá, sản phẩm, đưa công nhân tới nơi làm việc có độ cao khácnhau Nó đã thay thế cho sức lực của con người và đã mang lại năng suất cao.Đặc điểm của vận chuyển bằng thang may so với các phương tiện vân chuyểnkhác là thời gian của một chu kì vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mởmáy liên tục Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn làm tăng vẻ đẹp và tiệnnghi của công tình.Nhiều quốc gia trên thế giới đã qui định, đối với những toà nhàcao 6 tầng trở lên đều phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lạithuận tiện, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động Giá thành của thangmáy trang bị cho công trình so với tổng giá thành công trình chiếm khoảng (6 ->7)% là hợp lý Đối với những công trình đặc biệt như nhà máy, bệnh viện, kháchsạn tuy số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bịthang máy Với các nhà nhiều tầng có chiều cao lớn thì viểc trang bị thang máy làcần thiết để phục vụ việc đi lại trong toà nhà Nếu vấn đề vận chuyển người trongcác toà nhà này không được giải quyết thì các dự án xây dựng các toà nhà cao tầngkhông thành hiện thực

Thang máy l thià thi ết bị vận chuyển đòi hỏi tính an to n nghiêm ngà thi ặt, nóliên quan trực tiếp tới t i sà thi ản v tính mà thi ạng con người Vì vậy yêu cầu chungđối với thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận h nh, sà thi ử dụng, sửa chữa

l phà thi ải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu kỹ thuật an to n à thi được quiđịnh trong các tiêu chuẩn, qui trình, qui phạm

Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chưa đủđiều kiện đưa v o sà thi ử dụng m phà thi ải có đầy đủ các thiết bị an to n, à thi đảm bảo độtin cậy như: điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện, điện thoại nội bộ, chuôngbáo, bộ hãm bảo hiểm, an to n cabin, khoá an to n cà thi à thi ửa tầng, bộ cứu hộ khi mấtđiện nguồn.

ở Việt Nam từ trước tới nay thang máy chỉ chủ yếu được sử dụng trongcông nghiệp để trở hàng và ít được phổ biến Nhưng trong giai đoạn hiện nay nềnkinh tế nước ta đang có những bước phát triển mạnh thì nhu cầu sử dụng thangmáy trong mọi lĩnh vực ngày càng tăng lên

1.1.2 Phân loại thang máy:

Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều kiểu,nhiều loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình Có thểphân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau:

Theo công dụng: thang máy được phân thành 5 loại:

- Thang máy chuyên chở người: trong khách sạn, chung cư, công sở

- Thang máy chuyển chở người có tính đến hàng đi kèm: siêu thị, khu triểnlãm

- Thang máy chuyên chở bệnh nhân: bệnh viện, khu điều dưỡng

- Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm: nhà máy, công xưỡng,kho

- Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm

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 đặt phía dưới giếng thang

Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thanh răng thì

bộ tời kéo dẫn động đặt ngay trên nóc cabin

Đối với thang máy thuỷ lực: buồng máy đặt tại tầng trệt

+ điều khiển theo nhóm

- Theo vị trí điều khiển: + điều khiển trong cabin

+ điều khiển ngoài cabin

+ điều khiển cả trong và ngoài cabin

Theo thông số cơ bản:

- Theo tốc độ di 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 điềuchỉnh vô cấp, động cơ cảm ứng tuyến tính

+ bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động chocabin lên xuống

+ Không có cáp hoặc xích cân bằng

- Theo cách treo cabin:

+ Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin

+ Có palăng cáp (Thông qua các puly trung gian) vào dầm trên cabin + Đẩy từ dưới 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 thẳng đứng

- Thang máy nghiêng

- Thang máy zigzag

1.1.3 Cấu tạo thang máy:

Thang máy có nhiều kiểu dạng khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phậnchính sau: bộ tời kéo, cabin cùng hệ thống treo cabin, cơ cấu đóng mở cửa cabin

và hệ thống phanh bảo hiểm; cáp nâng; đối trọng và hệ thống cân bằng; hệ thốngray dẫn hướng cho cabin và đối trọng; bộ phận giảm chấn cho cabin và đối trọngđặt ở giếng thang; hệ thống hạn chế tốc độ tác động lên bộ bảo hiểm để dừng cabinkhi tốc độ hạ vượt mức cho phép; tủ điện điều khiển cùng các trang thiết bị điện đểđiều khiển tự động thang máy; cửa cabin và các cửa tầng cùng hệ thống khoá liênđộng

o Trọng lượng riêng nhỏ, giá thành thấp, đảm bảo độ bền lâu

Trong thang máy thì người ta dùng từ 35 sợi làm cáp treo, treo buồngthang

b, Puly-puly ma sát:

Puly là chi tiết dùng để dẫn cáp bằng ma sát (gọi tắt là Puly ma sát), thườngđược dùng phổ biến trong thang máy Puly ma sát có các rãnh riêng biệt mà khôngtheo hình xoắn ốc Số rãnh cáp trên Puly ma sát tuỳ thuộc vào số sợi cáp dẫn độngtrong máy và cách mắc cáp Một số Puly ma sát có phủ chất dẻo để tăng ma sát.Rãnh Puly và cáp có cùng độ cứng sẽ đảm bảo độ mòn ít nhất đối với cả cáp vàrãnh Puly Hình dạng mặt cắt rãnh cáp trên Puly có ảnh hưởng lớn đến khả năngkéo và tuổi thọ của nó

c, Tang cuốn cáp:

Người ta thường sử dụng tang cuốn cáp đối với thang máy chở hàng (không

có đối trọng), loại này có kích thước cồng kềnh và đòi hỏi công suất động cơ lớn

so với công suât động cơ dùng Puly ma sát Trong máy nâng nói chung người tadùng tang cuốn cáp một lớp, trong trường hợp dung lượng cuốn cáp trên tang lớn

để giảm dung lượng của tang người ta dùng tang nhiều lớp cáp Khi tang quay đãbiến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và truyền lực dẫn động tới cáp

và các bộ phận khác

Tang ma sát là một loại tang có đặc điểm là không cố định đầu cáp trêntang mà cuốn lên tang một số vòng, khi tang quay thì thì một nhánh cáp cuốn vào

với lực căng F c = F max và nhánh kia nhả ra với lực căng F n = F min

Tang truyền chuyển động nhờ ma sát giữa cáp và tang Tang ma sát gồmloại hình trụ và loại có đường kính thay đổi

Khả năng kéo cần thiết của tang ma sát U để dịch chuyển tải trọng được

tính từ lực cản dịch chuyển tải trọng và các điều kiền làm việc với hệ số an toàn

cần thiết Lực căng cáp nhỏ nhất F min trên nhánh nhả được tính từ điều kiện lựccăng ban đầu để truyền lực bằng ma sát hoặc từ điều kiện độ võng cho phép của

cáp Vậy lực căng cáp lớn nhất F max trên nhánh cuốn cần thiết để dịch chuyển tải

an toàn Phanh an toàn còn được được trang bị cho đối trọng khi đối trọng nằmtrên lối đi hoặc phần diện tích có người đứng Theo nguyên tắc làm việc có loạiphanh dừng đột ngột và phanh dừng êm dịu, phanh dừng đột ngột thường được ápdụng đối với loại thang máy có vận tốc cỡ 0.71m/s, theo kết cấu có các loại phanhnhư phanh kiểu nêm và kiểu cam Đối với loại thang máy có tốc độ trên 1m/s vàcác loại thang máy được sử dụng trong bệnh viện thì thường dùng loại phanh dừng

êm dịu với bộ phận công tác là nêm hoặc kẹp Phanh an toàn thường lắp với cápnâng(được sử dụng cho thang máy dùng tang cuốn cáp) và mắc với bộ hạn chế tốcđộng (dùng cho thang máy sử dụng Puly ma sát).

1.2 Yêu cầu chung về công nghệ và truyền động:

Yêu cầu cơ bản nhất đối với thang máy đó là dễ điều khiển, di chuyển êmdịu, dừng chính xác và đảm bảo an toàn ngay cả khi mất điện hay đứt cáp Thangmáy được bố trí ở các công sở, nhà ở – những nơi mà người sử dụng không phải aicũng có trình độ hiểu biết nhiều về thang máy do vậy hệ thống điều khiển càngđơn giản càng dễ sử dụng Cũng chính vì vậy người ta thích dùng động cơ điệnkhông đồng bộ rôto lồng sóc và rôto dây quấn Tuy nhiên động cơ rôto lồng sócchỉ dùng cho thang máy chạy chậm vì nó không đáp ứng dược các yêu cầu vềdừng máy chính xác, đồ thị tốc độ tối ưu và số lần đóng điện trong một giờ bị hạnchế Ngày nay nhờ sự phát triển của công nghệ bán dẫn mà động cơ một chiềucũng đã được sử dụng phổ biến Để đảm bảo tính chất an toàn trong mạch khốngchế người ta bố trí nhiều công tắc chuyển đổi, công tắc hành trình và tiếp diểmđiều kiện, dùng phanh hãm cơ điện và phanh hãm bảo hiểm Phanh bảo hiểm giữbuồng thang máy tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độ di chuyển vượt quá(20->40)% tốc độ định mức Phanh bảo hiểm thường dùng loại kiểu kìm, nó đảmbảo cho thang máy dừng êm Phanh bảo hiểm thường được lắp phía dưới buồngthang Cùng với cơ cấu phanh bảo hiểm, buồng thang có trang bị thêm cơ cấu hạnchế tốc độ kiểu ly tâm Khi buồng thang di chuyển sẽ làm cho cơ cấu hạn chế tốc

độ kiểu ly tâm quay Khi tốc độ di chuyển buồng thang tăng cơ cấu đai truyền sẽlàm cho tang truyền quay và kìm sẽ ép chặt buồng thang vào thanh dẫn hướng vàhạn chế tốc độ của buồng thang Buồng thang chuyển động êm hay không phụthuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm máy Tốc độ di chuyển trung bình củathang máy có thể tăng bằng cách giảm thời gian mở máy và hãm máy, có nghĩa làtăng gia tốc Nhưng khi gia tốc lớn sẽ gây ra cảm giác khó chịu cho khách hàng

Bởi vậy gia tốc tối ưu là a ≤ 2m/s2 Một yếu tố quyết định việc tăng giảm gia tốcnữa đó là độ giật Độ giật (ủ) chính là sự biến thiên của gia tốc khi tăng và khigiảm Khi gia tốc a ≤ 2m/s2 thì độ giật ủ ≤ 20m/s3

Ngoài ra hệ truyền động còn có các yêu cầu sau:

o Yêu cầu về truyền động: Truyền động trong hệ thang máy phải là loạitruyền động có đảo chiều quay

o Yêu cầu về gia tốc: gia tốc a ≤ 2 m/s2

gia tốc cực đại a =1,5 m/s2

o Yêu cầu về cơ cấu hãm:

+ Buồng thang phải dừng chính xác

+ Không được 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

% tốc độ định mức

o Yêu cầu về tính chất mômen quán tính: J = const

o Yêu cầu về vận hành: Không được vận hành trong trạng thái bất bìnhthường, nếu cần đảo chiều tốc độ phải êm, tốc độ không được giảm độtngột

Khi lựa chọn hệ truyền động phải dựa trên các yêu cầu sau:

Dựa vào đồ thị tốc độ của thang máy ta thấy rằng phụ tải trong hệ truyềnđộng là loại phụ tải ngắn hạn lặp lại, quá trình mở máy, chuyển động với vận tốc

ổn định, hãm máy được diễn ra liên tục lặp đi lặp lại trong suốt quãng đường từtầng 1 cho tới tầng trên cùng

Chương 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG.

Tính chọn phương án truyền động cho hệ thống để thu được mô hình hệthống tối ưu nhất trong qua trình làm việc với thời gian di chuyển tối ưu, êm dịucũng như tổn hao công suất và tổn hao năng lượng là nhỏ nhất, đồng thời các chiphí cũng hợp lý Trong truyền động thang máy thì động cơ là có đảo chiều quay vàđiều chỉnh tốc độ Theo đó ta có hai phương án chủ yếu sau để tính chọn:

o Dùng hệ truyền động động cơ xoay chiều có điều chỉnh tần số

o Dùng hệ truyền động động cơ một chiều dùng phương pháp chỉnh lưu

2.1 Dùng hệ truyền động động cơ một chiều dùng phương pháp chỉnh lưu:

Do chỉnh lưu Tiristor dẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiển khi mở,còn khoá theo điện áp lưới cho nên truyền động van thực hiện đảo khó khăn vàphức tạp hơn truyền động máy phát - động cơ Cấu trúc mạch lực cũng như cấutrúc mạch điều khiển hệ truyền động T-Đ đảo chiều có yêu cầu an toàn cao và cólogic điều khiển chặt chẽ Có hai nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền độngđảo chiều:

o Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ độngcơ

o Giữ nguyên chiều dòng kích từ và đảo chiều dòng điện phần ứng

Trong thực tế, các sơ đồ truyền động T - Đ đảo chiều có nhiều song đềuthực hiện theo hai nguyên tắc và được phân ra 5 loại sơ đồ chính

Sơ đồ 1: Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều

quay bằng đảo chiều dòng kích từ Loại sơ đồ này dùng cho công suất lớn và rất ítđảo chiều

Sơ đồ 2: Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều

quay bằng công tắc tơ chuyển mạch ở phần ứng ( từ thông giữ không đổi) Loạinày dùng cho công suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp

Sơ đồ 3 : Truyền động dùng hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển

riêng Loại này có ưu điểm là dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiều lớn

Sơ đồ 4: Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song ngược điều khiển

chung Loại này dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn , thực hiện được công việcđảo chiều êm hơn

Sơ đồ 5 : Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối theo sơ đồ chéo điều khiển

chung Sơ đồ này dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn, thực hiện việc đảo chiều

êm Tuy nhiên kich thước cồng kềnh, vốn đầu tư và tổn thất lớn

o Về nguyên tắc xây dựng mạch điều khiển, có thể chia làm hai loạichính: điều khiển chung và điều khiển riêng Sơ đồ 1,2,3 có nguyên tắcmạch điều khiển gần giống nhau là phải khoá các bộ biến đổi mạchphần ứng để cắt dòng, sau đó tiến hành chuyển mạch, như vậy khi điềukhiển sẽ tồn tại một thời gian gián đoạn Sơ đồ 4,5 dùng nguyên tắcđiều khiển liên tục.

o Sau đây ta sẽ phân tích hai loại sơ đồ đặc trưng (sơđồ 3) và (sơ đồ 4) :

2.1.1 Truyền động T-Đ điều khiển riêng :

Nguyên tắc : Khoá các bộ biến đổi mạch phần ứng để cắt dòng, sau đó tiến

hành chuyển mạch, như vậy khi điều khiển sẽ tồn tại một thời gian gián đoạn sơ

đồ 1,2,3 được điều khiển theo nguyên tắc này Có hai bộ diều khiển làm việc riêng

rẽ với nhau Tại một thời điểm thì chỉ có một bộ biến đổi có xung điều khiển còn

bộ biến đổi kia bị khoá do không có xung điều khiển Trong một khoảng thời gianthì BĐ1 bị khóa hoàn toàn và dòng phần ứng bị triệt tiêu, tuy nhiên suất điện động

phần ứng E vẫn còn dương Sau khoảng thời gian này thì phát xung 2 mở bộbiến đổi 2 đổi chiều dòng phần ứng động cơ được hãm tái sinh Nếu giữ nhịp điệugiảm 2 phù hợp với quán tính của hệ thì có thể duy trì dòng điện hãm và dòngđiện khởi động ngược không đổi điều này được thực hiện bởi các mạch vòng điềuchỉnh tự động dòng điện của hệ thống.

Hệ truyền động có van đảo chiều điều khiển riêng có ưu điểm là làm việc

an toàn không có dòng cân bằng chảy giữa các bộ biến đổi song cần có 1 khoảngthời gian trễ trong đó dòng điện động cơ bằng không

2.1.2 Truyền động T-Đ điều khiển chung:

Nguyên tắc: Tại một thời điểm thì cả hai bộ biến đổi BĐ1 và BĐ2 đều nhận

được xung mở nhưng chỉ có một bộ biến đổi cấp dòng cho nghịch lưu còn bộbiến đổi kia làm việc ở chế độ đợi Sơ đồ 4, 5 thực hiện theo nguyên tắc này

Nếu chọn Ed1 = Ed2 thì ỏ1+ ỏ2= và ta có phương pháp điều khiểnchung đối xứng khi này sđđ tổng trong mạch vòng giữa hai bộ biến đổi sẽ triệt tiêu

và dòng điện trung bình chảy vòng qua hai bộbiến đổi cũng triệt tiêu: Icb = 0

Trong phương pháp điều khiển chung mặc dù đảm bảoEd2  Ed1 tức làkhông xuất hiện giá trị dòng cân bằng song giá trị tức thời của suất điện động củacác bộ chỉnh lưu là ed1(t) và ed2(t) luôn khác nhau do đó vẫn xuất hiện thành phầnxoay chiều của dòng điện cân bằng và để hạn chế dòng điện cân bằng này thườngdùng các cuộn kháng cân bằng Lcb

2.2 Hệ truyền động xoay chiều có điều chỉnh tốc độ:

Hệ truyền động này dùng động cơ không đồng bộ 3 pha Loại động cơ nàyđược sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, chiếm tỉ lệ rất lớn so với động cơ khác

Sở dĩ như vậy là do ĐKB có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành an toàn, sửdụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha Tuy nhiên trước đây các

hệ truyền động động cơ KĐB có điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỷ lệ rất nhỏ, đó là doviệc điều tốc độ động cơ KĐB có khó khăn hơn động cơ một chiều Trong thờigian gần đây do sự phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuậtđiện tử - tin học động cơ không đồng bộ mới khai thác được hết các ưu điểm củamình Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu quả với hệ truyền độngchỉnh lưu - triristo động cơ một chiều

Không giống như động cơ một chiều, động cơ KĐB có cấu tạo phần cảm

và phần ứng không tách biệt Từ thông động cơ cũng như mô men động cơ sinh ra

phụ thuộc nhiều vào tham số Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động diện động

cơ không đồng bộ là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh Trongđịnh hướng xây dựng hệ truyền động động cơ không đồng bộ, người ta có xử lýhướng tiếp cận với các đặc tính điều chỉnh của truyền động động cơ một chiều

Trong công nghiệp thường 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 KĐB tỷ lệ với bìnhphương điện áp stato Do đó có thể điều chỉnh được mô men và tốc độ của động

cơ bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số

2.2.1.1 Điều chỉnh điện trở mạch rôto:

Ta có thể điều chỉnh được tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở mạch rôto,phương pháp này thực hiện điều chỉnh trơn điện trở rôto bằng các van bán dẫn, ưuthế của phương pháp là dễ tự động hoá việc điều chỉnh Điện trở trong mạch rôtoĐCKĐB :

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 mạch rô to thì mô men tới hạn của động cơkhông thay đổi và độ trượt tới hạn tỉ lệ bậc nhất với điện trở:

Mô men:

i

rd r

S

R I M



2 3



Si : Độ trượt khi điện trở mạch rô to là Rrd

Nếu giữ cho Ir = const thì M = const và không phụ thuộc tốc độ động cơ

Vì thế mà có thể ứng dụng phương pháp điều chỉnh điện trở mạch rôto cho truyềnđộng có mômen tải không đổi

Phương pháp điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng phương pháp xung :

Re là điện trở tương đương trong mạch rôto được tính theo thời gian đóng td

và thời gian ngắt tn của một khoá bán dẫn cho phép một điện trở R0 vào mạch haykhông

2.2.1.2 Phương pháp điều chỉnh công suất trượt:

Đối với các hệ truyền động công suất lớn, tổn hao Ps là lớn vì vậy để diềuchỉnh được tốc độ vừa tận dụng được công suất trượt người ta dùng các sơ đồ điềuchỉnh công suất trượt.

Theo cách tính tổn thất khi điều chỉnh thì:



1  1

a) Phương pháp biến đổi tần số:

Phương pháp này điều chỉnh tốc độ động cơ dựa trên nguyên tắc điều chỉnhtần số f1 sang tần số f2 Khi điều chỉnh tần số động cơ KĐB thường kéo theo cảviệc điều chỉnh điện áp, dòng điện hoặc cả từ thông mạch stato Do vậy đây là mộtphương pháp phức tạp phải dùng nhiều thiết bị

Có hai loại biến tần:

* Biến tần trực tiếp: Loại này có sơ đồ cấu trúc như sau:

Điện áp vào xoay chiều U1 (tần số f1 ) qua một mạch van là ra ngay tải vớitần số f2 Bộ biến tần này có hiệu suất biến đổi năng lượng cao tuy nhiên thực tế

sơ đồ mạch van khá phức tạp, có số lượng van lớn nhất với mạch 3 pha Việc thayđổi tần số ra f2 khó khăn và phụ thuộc nhiều vào tần số f1

* Biến tần gián tiếp : Có cấu trúc như sau : Trong sơ đồ này có khâu trung

gian là một chiều Điện áp xoay chiều được biến thành một chiều nhờ bộ chỉnhlưu, qua bộ lọc rồi được biến đổi thành U2 với tần số f2 sau khi qua bộ nghịch lưuđộc lập Hiệu suất biến tần loại này thấp song cho phép thay đổi dễ dàng f2 màkhông phụ thuộc f1 Loại biến tần này cho phép nhận được ở đầu ra tần số biếnthiên dải rộng, dễ điều chỉnh tần số, điện áp bằng cách tác động vào mạch điềukhiển Thông thường người ta hay dùng điều chỉnh tần số ở mạch chỉnh lưu, cũng

có trường hợp điều chỉnh cả hai ở nghịch lưu tuy nhiên mạch điều khiển phức tạp.Nhược điểm của loại này là hiệu suất không thể cao vì có hai quá trình biến đổinăng lượng

Mạch van

Kết Luận: Qua phân tích hai loại hệ truyền động trên ta thấy cả hai phương

án đều có những ưu điểm thoả mãn yêu cầu công nghệ Tuy nhiên ở đây ta chọnphương án dùng loại hệ truyền động chỉnh lưu Tiristo - Động cơ có đảo chiềuquay vì nó có các ưu điểm nổi bật sau đây:

Độ tác động của hệ này nhanh và cao, không gây ồn và dễ tự động hoá docác van bán dẫn công suất có hệ số khuyếch đại công suất rất cao Điều này thuậntiện cho việc thiết lập hệ thống điều chỉnh tự động nhiều vòng để nâng cao chấtlượng các đặc tính tĩnh và đặc tính động của hệ thống

Trong hệ truyền động một chiều này, em sẽ sử dụng mạch lực là sơ đồ bapha bởi vì loại này có ưu điểm là dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiềulớn Đồng thời hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng hoạt động đóng

mở độc lập với nhau, làm việc an toàn và không có dòng chảy giữa các bộ biếnđổi

Sử dụng hệ truyền động chỉnh lưu Tiristo - Động cơ có đảo chiều quay sẽđạt được đồ thị tốc độ tối ưu (đối với loại truyền động xoay chiều thì chỉ đạt đượcdạng đồ thị gần giống mà thôi)

NLĐL

Mạch lọcCL

MĐK

Chương 3 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ MẠCH LỰC

3.1 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 đókhối lượng của đối trọng:

Gđt = G0 + GđmTheo quyển [1] thì  = 0,5 lúc đó lực kéo đặt lên Puli là:

F = (Gđm + G0 – k1.G1 - Gđt).gTrong đó:

 k1: Số lần dừng của buồng thang

 G1: Độ giãm tải sau mỗi lần dừng

 g: Gia tốc trọng trường

Do vậy:

F = [Gđm (1 -  ) – k1.G1].gTại tầng thấp nhất:

F = [Gđm (1 -  ) – 0.G1].g = Gđm (1 - ).g

Vậy lực tác dụng lên Puli trong quá trình nâng tải và hạ tải sẽ là:

Fnt = F = Gđm (1 -  ).g = 1300(1 – 0,5)9,1 = 6376,5 [N]Fht = -F = Gđm (1 - ).g = -1300(1 – 0,5)9,1 = -6376,5 [N]Như vậy mô men tương ứng là:

D F M

D F M

i 



3.1.2 Tính toán hệ số đóng điện tương đối.

p[m/s3]

a[m/s2]

v[m/s]

t3 t2 t1 t0

Më m¸y

v

s

t

Gọi các tham số tại thời điểm ti tương ứng là i, vi, ai, si dựa vào sơ đồ tối

ưu ở trên ta thấy:

a t



2 01

2

t

v v a t 

=

20,075

v v t

m

s s s s     [m]Coi khoảng thời gian mở máy bằng thời gian hãm xuống tốc độ thấp Vàthời gian hãm là 0,15 [s] thì quảng đường trong thời gian hãm là 0,03[m] Vậy thờigian thang máy làm việc với vận tốc ổn định là:

2 0,03 4 2.0,83 0,03

1,541,5

m od

h s t

t M t M t M M