Thiết kế hệ điều khiển thang máy 4 tầng tại bệnh viện 103 với công suất 750kg, vận tốc 1,5m/s

Thiết kế hệ điều khiển thang máy 4 tầng tại bệnh viện 103 với công suất 750kg, vận tốc 1,5m/s

MỤC LỤ LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG THANG MÁY 1

1.1 TỔNG QUAN 1

1.2 PHÂN LOẠI THANG MÁY 1

1.2.1 Phân loại theo chức năng 1

1.2.2 Phân loại theo hệ thống dẫn động 1

1.2.3 Phân loại theo hệ thống điều khiển 2

1.2.4 Phân loại theo tốc độ dịch chuyển 2

1.2.5 Phân loại tải trọng 2

1.3 YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 2

1.3.1 Dừng chính xác cabin 2

1.3.2 Tốc độ di chuyển Cabin 3

1.3.3 Gia tốc lớn nhất cho phép 3

1.4 PHẠM VI ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 5

1.4.1 Sự thay đổi chế độ làm việc của độngcơ 5

CHƯƠNG II: CẤU TRÚC HỆ TRUYỀN ĐỘNG THANG MÁY 6

2.1 CẤU TRÚC CỦA MỘT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 6

2.2 CHỨC NĂNG CỦA MỘT SỐ BỘ PHẬN TRONG THANG MÁY 8

2.2.1 Cabin và các thiết bị liên quan 8

2.2.2 Động cơ 10

2.2.3 Phanh 10

2.2.4 Động cơ mở cửa 11

2.2.5 Cửa 11

2.2.6 Bộ hạn chế tốc độ 11

2.2.7 Hệ thống cân bằng trong thang máy 11

2.2.8 Thanh ray dẫn hướng 13

2.2.9 Bộ giảm chấn 13

2.2.10 Phần điều khiển 14

2.2.11 Hệ thống cảm biến cửa 15

2.2.12 Hệ thống tự động bảo vệ bằng điện (Automatic Rescue Divide) 15

2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ SỬ DỤNG THANG MÁY 16

2.3.1 Reset buồng thang khi đóng nguồn 16

2.3.2 Nguyên tắc di chuyển lên xuống, đóng và mở cửa 16

2.3.3 Nguyên tắc đến tầng 16

2.3.4 Sử dụng thang máy 17

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT 20

3.1 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN 20

3.1.1 Tính chọn công suất động cơ 20

3.1.2 Tính momen lực tương ứng kéo 22

3.2 TÍNH TOÁN SƠ BỘ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 23

3.2.1 Xác định phụ tải tĩnh 23

3.2.2 Xác định hệ số đóng điện tương đối 24

3.2.3 Tính công suất đẳng trị trên trục động cơ 26

3.2.4 Momen tương ứng với lực kéo đặt lên puli cáp 26

3.2.5 Chọn động cơ 27

3.2.6 Kiểm nghiệm động cơ 30

3.2.7 Kiểm nghiệm điều kiện quá tải 30

3.4 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN LIÊN QUAN 31

3.4.1 Chọn công tắc tơ và rơ le nhiệt 31

3.4.2 Tính chọn Aptomat tổng 32

3.4.3 Tính chọn phanh hãm điện từ 32

3.5 GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN FUJI LIFT 34

3.5.1 Giới thiệu chung 34

3.5.2 Sơ đồ đấu nối 35

3.5.3 Lựa chọn tốc độ thang máy từ các đầu vào X1 – X2 36

3.5.4 Bảng thông số kỹ thuật MBCB, MC và điện trở thắng (điện trở xả) 36

3.5.5 Chọn Encoder 36

3.5.7 Chế độ chạy cứu hộ 43

3.5.8 Các đường đặc tuyến để chỉnh êm thang máy 45

3.5.9 Chế độ chạy ngắn tầng 47

3.5.10 Phần mềm kết nối máy tính với biến tần 49

CHƯƠNG 4 : XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 51

4.1 THIẾT KẾ MÔ HÌNH THANG MÁY 4 TẦNG 51

4.1.1 Khái quát về mô hình 51

4.1.2 Quá trình thi công mô hình 51

4.1.3 Kết quả thực hiện 61

4.1.4 Đánh giá và hướng phát triển đề tài 62

4.2 KẾT LUẬN 62

4.3 GIẢI THÍCH SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI TỦ ĐIỆN 63

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của s, gia tốc a 4

và độ giật ρ theo thời gian 4

Hình 1.2 Các chế độ làm việc của động cơ 5

Hình 2.1 Cấu tạo chung của thang máy 6

Hình 2.2 Kết cấu cơ khí của thang máy 7

Hình 2.3 Một số dạng cabin thang máy 9

Hình 2.5 Một số loại giảm chấn 13

Hình 2.6 Vị trí lắp đặt hệ thống giảm chấn trong giếng thang 14

Hình 2.7 Mô hình điều khiển thang máy từ bên ngoài buồng thang 17

Hình 2.8 Bảng điều khiển bên trong thang máy 18

Hình 3.1 Sơ đồ động học của thang máy 20

Hình 3.2 Đường cong để xác định số lần dừng của buồng thang 24

Hình 3.3 Sơ đồ quy đổi momen quán tính về trục động cơ 27

Hình 4.1 Khung mô hình thang máy 4 tầng 52

Hình 4.2 Các thanh ray chuyển động được lắp đặt 53

Hình 4.3 Puly cáp treo được lắp đặt 53

Hình 4.4 Động cơ kéo cabi (buồng máy) 54

Hình 4.5 Buồng thang 54

Hình 4.6 Đối trọng 55

Hình 4.7 Nút gọi tầng 1 56

Hình 4.8 Nút ấn gọi tầng 2 56

Hình 4.9 Nút ấn gọi tâng 3 57

Hình 4.10 Cảm biến dừng tầng 57

Hình 4.11 Cảm biến dừng tâng khi đi lên 58

Hình 4.12 Cảm biến dừng tầng khi xuống 58

Hình 4.13 Vị trí lắp đặt thiết bị điều khiển 59

Hình 4.14 Nguồn nuôi cảm biến và mạch hiển thị led gọi tầng 59

Hình 4.16 Biến tần dùng điều khiển động cơ nâng hạ 60Hình 4.17 Bảng điều khiển sau khi được lắp đặt, đấu nối hoàn thiện 61

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự phát triển mạnh mẽ của

kỹ thuật máy tính, đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số như: CNC, PLC Các thiết bị này khắc phục và đáp ứng được rất nhiều bài toán cho các hệthống điều khiển từ đơn giản đến phức tạp phục vụ cho quá trình sản suất vàđiểu khiển tự động Việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóaquá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng năng xuất lao động, giảm sức người,nâng cao chất lượng sản phẩm đang là một vấn đề cấp thiết và có tính thời sựcao

Là sinh viên của chuyên ngành Tự động hoá sắp ra trường chúng em được giao đề tài tốt nghiệp: Thiết kế hệ điều khiển thang máy 4 tầng tại

bệnh viện 103 với công suất 750kg, vận tốc 1,5m/s Nhằm mục đích tìm hiểu

nghiên cứu ứng dụng đồng thời củng cố các kiến thức đã học về truyền độngđiện, trang bị điện và vi xử lý Trong quá trình nghiên cứu bọn em đã quyếtđịnh xây dựng mô hình điều khiển thang máy 4 tầng điều khiển bằng biến tần

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hà Nội, ngày tháng năm

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Hà Nội, ngày tháng năm

LỜI CẢM ƠN

Sau 4 năm học dưới ngôi trường Đại Học Công Nghiệp, em và các bạn trong lớp Tự Động Hóa 1 đã được học tập và dạy dỗ bởi các thầy giáo, cô giáo Những người vô cùng tâm huyết, tận tụy với nghề đã truyền thụ những kiến thức thật quý giá và bổ ích cho chúng em Vì vậy lời đầu tiên chúng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn bộ các thầy cô giáo đã truyền đạtkiến thức cho chúng em những năm qua

theo một tuyến đã được định sẵn

Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư,bệnh viện, các đài quan sát, trong các nhà máy, công xưởng v.v… Đặc điểmvận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thờigian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máyliên tục Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu

tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi cho công trình

Thang máy là thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liênquan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người Vì vậy, yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn quy trình, quy phạm

1.2 PHÂN LOẠI THANG MÁY

1.2.1 Phân loại theo chức năng

 Thang máy chở người trong các nhà cao tầng

 Thang máy dùng trong bệnh viện

 Thang máy sử dụng trong công nghiệp chuyên dùng để chở các thiết bị,máy móc, vật liệu nặng, quặng

 Thang máy dùng trong nhà ăn, thư viện

1.2.2 Phân loại theo hệ thống dẫn động

 Thang máy dẫn động điện

 Thang máy thủy lực

1.2.3 Phân loại theo hệ thống điều khiển

 Điều khiển bằng relay

 Điều khiển bằng máy tính

1.2.4 Phân loại theo tốc độ dịch chuyển

+ Tốc độ: v ≤ 1m/s

 Thang máy tốc độ trung bình

+ Tốc độ: v = 0,75÷1,5 m/s

+ Thường dùng trong các tòa nhà có từ 6 -12 tầng

+ v = 2,5÷3,5 m/s

+ Thường dùng trong các tòa nhà có số tầng: m t>16 tầng

 Thang máy tốc độ rất cao (siêu tốc)

+ Tốc độ: v >5m/s

+ Thường dùng trong các tòa nhà cao tầng

1.2.5 Phân loại tải trọng

 Thang máy loại nhỏ: Q < 250kg

 Thang máy loại trung bình: Q = 500 – 2000kg

 Thang máy loại lớn: Q > 2000kg

1.3 YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY

1.3.1 Dừng chính xác cabin

Cabin phải được dừng chính xác so với mặt sàn của tầng cần di chuyểnđến sau khi hãm dừng Trong trường hợp cabin gặp sự cố dừng không chínhxác sẽ xảy ra các hiện tượng sau:

+ Đối với thang máy chở khách: làm khách ra vào khó khăn, xảy ra vấtngã gây nguy hiểm, tăng thời gian ra-vào, giảm hiệu suất phục vụ của thangmáy

+ Đối với thang máy trở hàng: làm hàng hóa khi vận chuyển vào cabincũng như lúc ra gặp khó khăn, có thể gây đổ vỡ hàng hóa

Độ dừng chính xác của cabin được đánh giá bằng đại lượng ∆S (nửa hiệu

số của hai lần quãng đường của cabin trượt đi được từ khi phanh hãm điện từtác động đến khi cabin dừng hẳn khi có tải và không có tải theo cùng mộthướng di chuyển của buồng thang)

Các thông số ảnh hưởng đến độ chính xác khi dừng buồng thang gồm:

+ J: momen quán tính của phần chuyển động của buồng thang

+ △t: quán tính điện từ của các phần tử chấp hành trong sơ đồ điều khiểncủa thang máy

+ Mph, Mc: momen do cơ cấu phanh hãm điện từ sinh ra và tải trọng củathang máy

+ vo: tốc độ di chuyển của cabin khi bắt đầu hãm dừng

Ba thông số đầu tiên( J, △t, Mph) đối với 1 thang máy được coi như khôngđổi và thông số vo là thông số quyết định nhất Độ dừng chính xác của buồngthang cho phép △Smax ≤ ±20mm

1.3.2 Tốc độ di chuyển Cabin

Tốc độ di chuyển của cabin quyết định đến năng suất của thang máy và có

ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với các nhà cao tầng nhưng việc tăng tốc độlại làm tăng thêm chi phí đầu tư và vận hành

Nếu số tầng nhỏ hơn hoặc bằng 7 thì tốc độ của thang máy đạt v = 1,5 (m/s) trong trường hợp số tầng của một công trình trong phạm vi từ 7 tầng đến 20tầng thì tốc độ v= 1,5 (m/s) còn lại số tầng lớn hơn 20 thì giá tốc độ có đạt 2-3m/s, bởi vậy tùy vào độ cao của tòa nhà mà phải chọn thang máy có tốc độphù hợp với tốc độ tối ưu, đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật

1.3.3 Gia tốc lớn nhất cho phép

giảm thời gian tăng tốc của hệ truyền động thang máy (tăng gia tốc) nhưngkhi buồng thang di chuyển với gia tốc quá lớn sẽ gây ra cảm giác khó chịucho hành khách (chóng mặt, ngạt thở…) Vì vậy nên gia tốc tối ưu thườngđược chọn: a ≤ 2m/s2

Độ giật (ρ):):Khi cabin được tăng tốc độ đột ngột sẽ tạo ra độ giật của

buồng thang.Tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốckhi hãm máy quyết định sự di chuyển êm của cabin Khi đó độ giật của cabinđược biểu diễn bằng công thức sau:

Ta có biểu đồ làm việc tối ưu cho thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao

Hình 1.1 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của s, gia tốc a

và độ giật ρ theo thời gian

Biểu đồ tối ưu sẽ đạt được nếu dùng hệ truyền động điện một chiều hoặcdùng hệ biến tần - động cơ xoay chiều ba pha, nếu dùng hệ truyền động xoaychiều với động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc hai cấp tốc độ, biểu đồ làmviệc đạt được gần với biểu đồ tối ưu

Đối với thang máy tốc độ chậm, biểu đồ làm việc ứng với ba giai đoạn:thời gian tăng tốc (mở máy), thời gian di chuyển với tốc độ ổn định và hãm

1.4.1 Sự thay đổi chế độ làm việc của độngcơ

Động cơ trong mỗi lần hoạt động đều thực hiện đầy đủ các quá trình khởiđộng, kéo tải ổn định và hãm dừng Nghĩa là có sự chuyển đổi liên tục từ chế

độ động cơ sang chế độ máy phát Thang máy khởi động đạt đến tốc độ địnhmức sau đó chuyển động ổn định với tốc độ đó trong một lần chuyển động

Hình 1.2 Các chế độ làm việc của động cơ

● Nút nhấn gọi thang bên ngoài

● Nút nhấn gọi thang bên trong

Hình 2.1 Cấu tạo chung của thang máyCác loại thang máy hiện đại có cấu trúc phức tạp nhằm nâng cao tính tincậy, an toàn, tiện lợi trong vận hành Thang máy thường bao gồm một số bộphận chức năng sau:

+ Cơ cấu dẫn động

+ Cabin cùng hệ thống treo cabin

+ Cơ cấu đóng, mở cửa cabin và phanh an toàn đảm bảo cho cabin không

bị rơi tự do khi gặp sự cố

+ Hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng

+ Bộ hạn chế tốc độ tác động lên phanh an toàn để dừng cabin khi tốc độvượt quá giới hạn cho phép

+ Bộ giảm chấn ở đáy giếng thang

+ Hệ thống các thiết bị an toàn và phục vụ khác

+ Tủ điện và hệ thống điều khiển

Mỗi bộ phận chức năng đó đảm nhận một nhiệm vụ làm thang máy hoànchỉnh hơn, an toàn thuận tiện hơn

Kết cấu, sơ đồ bố trí thiết bị của thang máy được thể hiện ở hình sau:

1.Cabin

2 Con trượt ray dẫn hướng

3 Ray dẫn hướng cabin

16 Gía ray cabin

17 Bulông bắt giá ray

18 Gía ray đối trọng

19 Kẹp ray đối trọng

Hình 2.2 Kết cấu cơ khí của

thang máy

2.2 CHỨC NĂNG CỦA MỘT SỐ BỘ PHẬN TRONG THANG MÁY

2.2.1 Cabin và các thiết bị liên quan

Là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy, nó sẽ là nơichứa hàng, chở người đến các tầng, do đó phải đảm bảo các yêu cầu đề ra vềkích thước, hình dáng, thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó

Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trên đườngtrượt, là hệ thống hai dây dẫn hướng nằm trong một phẳng để đảm bảochuyển động êm nhẹ, chính xác, không rung giật trong cabin trong quá trìnhlàm việc Để đảm bảo cho cabin hoạt động đều cả trong quá trình lên vàxuống, có tải hay không có tải người ta sử dụng một đối trọng có chuyển độngtịnh tiến trên hai thanh khác đồng phẳng, giống như cabin nhưng chuyển độngngược chiều với cabin do cáp được vắt qua puli kéo

Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tính toán

tỉ lệ và kỹ lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy ra hiệntượng trượt trên puli cabin, hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một cơ hệ phốihợp chuyển động nhịp nhàng do phần khác điều chỉnh đó là động cơ

 Hệ thống treo cabin

Do cabin và đối trọng được treo bằng sợi cáp riêng biệt cho nên phải có

hệ thống treo để đảm bảo cho các sợi cáp nâng riêng biệt có độ căng nhưnhau Trong trường hợp ngược lại, sợi cáp chịu lực căng lớn nhất sẽ bị quá tảicòn sợi cáp chùng sẽ trượt trên rãnh puli ma sát nên rất nguy hiểm Ngoài ra

do các sợi chùng sợi căng nên các rãnh trên cáp puli ma sát sẽ bị mài mònkhông đều Vì vậy mà hệ thống treo cabin phải được trang bị thêm tiếp điểmđiện của mạch an toàn để ngắt điện dừng buồng thang khi một trong các sợicáp chùng quá mức cho phép để phòng ngừa tai nạn Khi đó thang chỉ có thểhoạt động được khi điều chỉnh độ căng của các cáp như nhau Hệ thống treocabin được lắp đặt với dầm trên khung đứng trong hệ thống chịu lực của cabin

Buồng cabin là một hệ thống có thể tháo rời được gồm trần, sàn và vách cabinphải đảm bảo các yêu cầu cần thiết về mặt kỹ thuật cũng như mỹ thuật

 Hệ thống cửa cabin và cửa tầng

Cửa cabin và cửa tầng là những bộ phận có vai trò rất quan trọng trongviệc đảm bảo an toàn và có ảnh hưởng đến chất lượng, năng suất của thangmáy Hệ thống cửa cabin và cửa tầng được thiết kế sao cho khi dừng tại tầngnào thì chỉ dùng động cơ mở cửa buồng thang đồng thời hệ thống cơ khí gắncửa buồng thang liên kết với cửa tầng làm cho cửa tầng cũng được mở ra.Tương tự khi đóng lại thì hệ thống liên kết sẽ không tác động vào cửa tầngnữa và buồng thang lại di chuyển đi đến các tầng khác

2.2.3 Phanh

Là khâu an toàn, nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im ở các vị trídừng tầng, khối tác động là hai má phanh sẽ kẹp lấy tầng phanh, tầng phanhgắn đồng trục với trục động cơ Hoạt động đóng mở của phanh được phối hợpnhịp nhàng với quá trình làm việc của đông cơ

Trong hệ thống thang máy thường có 3 loại phanh:

+ Phanh kiểu nêm

+ Phanh kiểu lệch tâm

+ Phanh bảo hiểm kiểu kìm

Trong đó, phanh bảo hiểm kiểu kiềm được sử dụng rộng rãi hơn, nó bảo đảm cho buồng thang dừng tốt hơn so với các loại phanh khác Phanh bảo hiểm thường được đặt phía dưới buồng thang, có gọng kìm trượt theo thanh dẫn hướng

Hình 2.4 Phanh bảo hiểm kiểu kìm

2.2.4 Động cơ mở cửa

Là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo ra momen mở cửa cabin kết hợpvới mở cửa tầng Khi cabin dừng đúng tầng, rơle thời gian sẽ đóng mạch điềukhiển động cơ mở cửa tầng hoạt động theo một quy luật nhất định sẽ đảm bảoquá trình đóng mở êm nhẹ không có va đập Nếu không may một vật gì đóhay người kẹp giữa cửa tầng đang đóng thì cửa sẽ mở tự động nhờ bộ phậnđặc biệt ở gờ cửa có gắn phản hồi với động cơ qua bộ xử lý trung tâm

2.2.5 Cửa

Cửa cabin để khép kín cabin trong quá trình chuyển động không tạo racảm giác chóng mặt cho khách hàng và ngăn không cho rơi khỏi cabin bất cứthứ gì Cửa tầng để che chắn bảo vệ toàn bộ giếng thang và các thiết bị trong

đó Cửa cabin và cửa tầng có khoá tự động để đảm bảo đóng mở kịp thời

2.2.6 Bộ hạn chế tốc độ

Là bộ phận an toàn khi vận tốc thay đổi do một nguyên nhân nào đó vượtquá vận tốc cho phép, bộ hạn chế tốc độ sẽ bật cơ cấu khống chế cắt điềukhiển động cơ và phanh làm việc

Các thiết bị phụ khác: như quạt gió, chuông điện thoại liên lạc, các chỉ thị

số báo chiều chuyển động… được lắp đặt trong cabin để tạo ra cho kháchhàng một cảm giác dễ chịu khi đi thang máy

2.2.7 Hệ thống cân bằng trong thang máy

Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, cáp hoặc xích cân bằng là những bộ phậncủa hệ thống cân bằng trong thang máy để cân bằng với trọng lượng của cabin

và tỉ trọng nâng Việc chọn sơ đồ động học và trọng lượng các bộ phận của hệthống cân bằng có ảnh hưởng đến momen tải trọng và công suất động cơ của

cơ cấu dẫn động, đến lực căng lớn nhất của cáp nâng và khả năng kéo củapuli

Đối trọng là bộ phận đóng vai trò chính trong hệ thống cân bằng củathang máy Đối với thang máy có chiều cao nâng không lớn, người ta chọnđối trọng sao cho trọng lượng của nó cân bằng với trọng lượng cabin và mộtphần tải trọng nâng, cáp điện và không dùng cáp hoặc xích cân bằng Khithang máy cho chiều cao nâng lớn, trọng lượng của cáp nâng và cáp điện đáng

kể thì ta phải dùng cáp hoặc xích cân bằng để bù trừ lại phần trọng tải của cápđiện và cáp nâng chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng vàngược lại khi thang máy hoạt động

Khi thang máy có chiều cao trên 45m thì người ta đặt thêm cáp hoặc xíchcân bằng để bù trừ lại phần trọng lượng của cáp nâng và cáp điện truyền từnhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng Ngược lại khi thang máy đanghoạt động, đảm bảo momen tải tương đối ổn định trên puli ma sát Xích cânbằng thường được dùng cho thang máy có tốc độ dưới 1,4m/s Đối với thang

máy có tốc độ cao người ta thường dùng cáp cân bằng và có thiết bị kéo căngcáp cân bằng để không bị xoắn Tại thiết bị kéo căng cáp cân bằng phải cótiếp điểm điện an toàn để ngắt mạch điều khiển khi có sự cố đứt cáp hoặc bịdãn quá lớn

2.2.8 Thanh ray dẫn hướng

Trong khi chuyển động, buồng thang và đối trọng sẽ trượt dọc trên thanhray dẫn hướng Ray dẫn hướng đảm bảo cho cabin và đối trọng luôn nằm vàchuyển động theo đúng vị trí đã được thiết kế trong giếng thang, không chochúng dịch chuyển tho phương ngang trong quá trình dịch chuyển Ray dẫnhướng được lắp đặt ở hai bên cabin và đối trọng với độ chính xác theo yêucầu cần thiết (đòi hỏi độ chính xác về độ thẳng đứng của ray, khoảng cách cácđầu ray…)

2.2.9 Bộ giảm chấn

Dưới đáy giếng có bố trí thêm các bộ giảm chấn nhằm tránh hiện tượng vađập quá mạnh khi công tắc hạn chế hành trình không tác động, hoặc khi thang

bị đứt cáp treo…, dùng để chống sóc hoặc va chạm mạnh gây ảnh hưởng đến

an toàn cho hành khách đang sử dụng thang máy, đồng thời tránh hư hỏngcho cabin và đối trọng thang máy

+ Bộ nút ấn có thể điều khiển thang Manule ở phòng điều khiển.

+ Bộ điều khiển và xử lý lệnh được sử dụng là biến tần FUJI

+ Thiết bị công suất: công tắc tơ, aptomat

+ Các role trung gian

 Nhận xét về nguyên lý điều khiển của thang máy

+ Các tín hiệu điều khiển từ các tầng và cabin đều được đưa về bộ xử lýtrung tâm

+ Các tín hiệu điều khiển từ đầu ra của nút ấn, qua các role trung gianđưa tới đầu vào số của biến tần để điều khiển động cơ kéo cabin và động cơ

mở cửa cabin

+ Động cơ kéo dây ở đây dược điều khiển theo vòng kín có phản hồi tốc

độ sử dụng Encoder Tín hiệu phản hồi từ Encoder gắn ở đầu trục động cơđược đưa tới các đầu vào modul Encoder của biến tần FUJI

+ Việc xác định tọa độ của buồng thang được sử đụng là dùng bộ mã hóavòng quay (encoder) gắn vào đầu trục hội số, dựa trên việc đếm số xung phát

ra người ta xác định được tọa độ và tốc độ di chuyển của buồng thang Khitrục động cơ quay theo chiều kim đồng hồ thì bộ đếm sẽ đếm tiến còn khiquay ngược chiều kim đồng hồ thì bộ đếm sẽ đếm lùi Tuy nhiên do sai số củabản thân bộ mã hóa vòng quay nên xác định tọa độ buồng thang sẽ có sai số,nếu không có biện pháp khắc phục thì sai số sẽ được tích lũy và buồng thang

sẽ không được điều khiển chính xác Để khắc phục sai số phải dùng một bộcảm biến để xác định vị trí chính xác của sàn tầng

cửa ra vào cabin, điều khiển hoạt động của cửa nhằm bảo vệ an toàn cho hànhkhách và hàng hóa khi ra vào buồng thang Ngoài ra nó còn làm giảm sự hưhỏng của thang trong trường hợp di vận chuyển vật nặng hoặc di chuyển ravào chậm Tăng cường khả năng tin cậy của hệ thống

Đặc tính: Hệ thống cảm biến cửa sử dụng thiết bị thu và phát tia hồngngoại tạo ra một mạng lưới cắt ngang khung cửa, hệ thống quét liên tục đểphát hiện bất cứ tia hồng ngoại nào bị gián đoạn, nếu có, hệ thống sẽ mở cửangay lập tức và không gây va chạm cho hành khách (hoặc hàng hóa) với cửa

2.2.12 Hệ thống tự động bảo vệ bằng điện (Automatic Rescue Divide).

Khi thang máy có sự cố hoặc gặp lỗi không mong muốn, hành khách cóthể bị mắc kẹt bên trong buồng thang Khi đó thiết bị bảo vệ tự động sẽ tác động ngay lập tức, nó dược cấp nguồn từ nguồn điện dự trữ (hệ thống acqui,pin,…), buồng thang khi đó sẽ được điều khiển đưa đến tầng gần nhất và hệthống cửa sẽ dược tự động mở ra

Lĩnh vực ứng dụng: Bộ ARD được dùng vận hành cho trường hợp khẩncấp cần bảo vệ tự động cho thang máy, được kết nối với hộp số thang máy(dùng nguồn 3 pha AC), cùng các bộ phanh (dùng nguồn DC) Tùy theo yêucầu, hệ thống truyền động mở của có thể vận hành bằng dòng điện một chiềuhoặc xoay chiều

Nguyên lý hoạt động: Bộ ARD tự hoạt động khi thang máy bị mất điện,khi đó nó sẽ điều khiển tay quay của hộp số đưa cabin thang máy về đến tầnggần nhất và tự động mở cửa buồng thang

2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ SỬ DỤNG THANG MÁY

Thang máy hoạt động theo các nguyên tắc sau:

2.3.1 Reset buồng thang khi đóng nguồn

Dù cho buồng thang đang ở bất kỳ vị trí hoặc trạng thái nào, thì khi đóngnguồn đều được reset và đưa về tầng trệt

2.3.2 Nguyên tắc di chuyển lên xuống, đóng và mở cửa.

 Buồng thang chỉ hoạt động khi cửa đã hoàn toàn đóng

 Cửa chỉ mở khi buồng thang dừng đúng tầng

 Cửa sẽ tự động mở hoặc đóng sau khi nhận được các yêu cầu

 Cửa buồng thang sẽ ở chế độ mở thường trực khi thang không hoạt động

2.3.3 Nguyên tắc đến tầng

Để xác định vị trí hiện tại của thang nhờ cảm biến ở mỗi cửa tầng Khibuồng thang ở tầng nào thì cảm biến nhận tín hiệu ở tầng đó và đưa về điềukhiển

2.3.4 Sử dụng thang máy

 Gọi thang máy từ bên ngoài buồng thang (ở các tầng)

Hình 2.7 Mô hình điều khiển thang máy từ bên ngoài buồng thang.Gọi thang: ở mỗi tầng mà thang phục vụ, gần ngay cửa tầng đều có bảngđiều khiển (Hall Call Panell), còn gọi là hộp Button tầng mục đích phục vụcho việc gọi thang bao gồm:

+ Hai nút ấn: Một nút để gọi cho thang đi lên , một nút để gọi thang đixuống Riêng ở tầng dưới cùng chỉ có một nút (là đi lên hoặc đi xuống).+ Đèn báo tầng và báo chiều cho biết vị trí và chiều hoạt động hiện củacabin thang máy Khi muốn gọi thang, hành khách chỉ cần ấn vào nút gọi tầngtheo chiều muốn đi, tín hiệu đèn sẽ sáng lên, đèn báo hiệu hệ thống đã ghinhận lệnh gọi

Đáp ứng của thang sau lệnh gọi: Nếu buồng thang đang ở một vị trí nào

đó khác với tầng mà hành khách vừa gọi, thang sẽ di chuyển đến tầng đó theothứ tự ưu tiên như sau :

Báo vị trí thang

Báo chiều thang

Bảng điều khiển

+ Nếu thang di chuyển cùng chiều với lệnh gọi thang và di chuyển ngangqua tầng mà hành khách khách đang đứng gọi, thì khi đến tầng dược gọi,thang sẽ dừng lại và đón khách

+ Nếu thang đang di chuyển theo chiều ngược với chiều hành khách muốn

đi, hoặc cùng chiều nhưng không đi ngang qua, thì sau khi đáp ứng hết cácnhu cầu của chiều đó, thang sẽ quay trở lại đón khách

+ Nếu buồng thang đang ở ngay tại tầng mà hành khách vừa gọi, buồngthang sẽ mở cửa đón khách

 Gọi thang từ bên trong buồn thang: Trong buồng thang có bảng điều khiểnphục vụ cho việc đi thang của khách (Car Operating Panel) còn gọi là hộpButton Car Bao gồm các nút có chức năng sau:

Hình 2.8 Bảng điều khiển bên trong thang máy + Các nút mang số : Đại diện cho các tầng mà thang

phục vụ

+ Nút (DC – Door Close): Dùng để đóng cửa (chỉ có tác dụng khithang dừng tại tầng)

thang gặp các sự cố về điện, hoặc đứt cáp treo

+ Công tắc E.Stop (Emergency Stop) nếu có: Để dừng thang khẩn cấp khi

Sau đó thang máy sẽ thực hiện lệnh tiếp theo Nếu không muốn chờ hếtkhoảng thời gian cửa đóng lại, khách có thể ấn nút DC để đóng cửa buồngthang Trong trường hợp khẩn cấp muốn dừng thang, khách có thể ấn nútE.Stop (nếu có) trên bảng điều khiển trong buồng thang Khi có sự cố mấtđiện, khách ấn vào nút Interphone hoặc Alarm để yêu cầu giúp đỡ từ bênngoài

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT 3.1 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN

3.1.1 Tính chọn công suất động cơ

Các bước tính chọn công xuất động cơ :

+Chọn sơ bộ công suất động cơ dựa trên công suất cản tĩnh

+Xây dựng biểu đồ phụ tải toàn phần tính đến phụ tải trong chế độ quá độ.+ Kiểm tra công suất động cơ đã chọn theo điều kiện khởi động, điềukiện quá tải momen, điều kiện phát nhiệt(theo phương pháp dòng đẳng trị).Các thông số kĩ thuật:

Đặt thêm một số thông tin cần thiết :

+ gx: khối lượng một đơn vị dài dây cáp (kg/m)

+h dt: chiều cao đối trọng (m)

+ hcb: chiều cao cabin (m)

+G đm: khối lượng tải trọng định mức

Chọn ∝ = 0,4 do phần lớn các thang máy chở người chỉ vận hành đầy tảivào giờ cao điểm ,thời gian còn lại thì làm việc non tải

 Tính chọn công suất động cơ với chế độ tải trọng đồng đều thực hiện theocácbước sau :

+ Tính lực kéo đặt lên puli cáp treo buồng thang (chất đầy tải) ở tầngdưới cùng và các lần dừng tiếp theo:

Các lực tấc động lên puli chủ động theo các nhánh cáp là:

+ Bên phía cabin F1 = [G0 + G + g c(H - h cb)].g [N] (3-2)

+ Bên phía đối trọng: F2 = [G đt + g c(H - h dt¿].g [N] (3-3)Lực tác dụng lên puli chủ động khi nâng tải và hạ tải tạo momen quay là :+ Lực nâng tải: F h= F1 - F2 = (G đt + G - G0).g + g c.(h đt−h cb).g [N](3-4)+ Lực hạ tải: F h = F2 - F1 = (G đt - G - G0).g + g c.(h cb−h đt).g [N](3-5)

Trong đó :

+ gc: Khối lượng một đợn vị dài dây cáp (kg/m)

+ h đt và h cb: Chiều cao đối trọng và cabin (m)

Để đơn giản,giả sử : h dt=h cb Khi đó:

+ Lực nâng tải: F h = F1 - F2 = (G0+ G - G đt).g = (G−∝ G đm).g [N] (3-6)+ Lực hạ tải: F h = F2 - F1 = (G đt- G - G0).g = (∝ G đm).g [N] (3-7)

+ R : Bán kính của puli kéo cáp [m]

+ i : tỷ số truyền của cơ cấu nâng

+ η : hiệu suất của cơ cấu nâng (0,5 ÷ 0,8)

Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải và hạ tải của động cơ được tính cho trườnghợp nâng và hạ đầy tải: Trên thực tế, hệ số ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng: k = 1,15÷1,3 Nâng đầy tải (G =G đm) thì F n = (1- ∝¿.G đm.g

 Tính tổng thời gian hành trình nâng hạ của buồng thangbao gồm:

+ Thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định

3.2 TÍNH TOÁN SƠ BỘ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ

3.2.1 Xác định phụ tải tĩnh

Khối lượng đối trọng:

G đt=G0+∝.G đm= 900 + 0,4×750 = 1200 (kg)Chọn k=1.2 ta tính được lực kéo đặt lên puli khi nâng tải:

F n= (G + G0−G đt).k.g = (750 + 900 – 1200) × 1,2 ×9,81 = 5297,4 (N)Lực kéo đặt lên puli khi đầy tải:

F n = (- G - G0+G đt).k.g = (-750 – 900 + 1200) ×1,2 ×9,81 = - 5297,4 (N)Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải là:

P 1 n= F h v

1000.η k=(1−α).Gđm g v k

1000.η = (1−0,4 ) 750 1.5 9,81 1,2 1000 0,8 = 9,9326 (kW) Công suất tĩnh của động cợ khi hạ đầy tải là:

P 1 h= F h v

1000.k η=(α −1)G đm g v

1000 k η = (0,4−1) 750 9,81 1,5 1000 1,2 × 0,8=¿- 4,41 (kW) Công suất tĩnh của động cợ khi nâng không tải là:

P 0 n = F n v

1000.k η= −α G đm g v

1000.k η = −0,4 750 9,81 1,51000 1,2 × 0,8=¿- 2,943 (kW)Công suất tĩnh của động cợ khi hạ không tải là :

P 0 h= F n v

1000.k η=−α G đm g v

1000 k η = −0,4 750 9,81 1,51000 1,2 × 0,8 = - 2,943 (kW)

Momen tĩnh của động cơ khi nâng đầy tải là :

M 1 n= F n R

i η =5297,4.0,430.0,8 = ¿ 88,29 (Nm)Momen tĩnh của động cơ khi hạ đầy tải là :

M 1 h = F h R

i ×η=

−5279,4.0,4

30 ×0,8= - 56,3136 (Nm)

3.2.2 Xác định hệ số đóng điện tương đối

Để xác định hệ số đóng điện tương đối, ta xác định khỏang thời gian làmviệc cũng như nghỉ của thang máy trong một chu kì lên xuống Xét thang máyluôn làm việc vởi tải định mức: G=G đm=750 (kg) tương đương với 12 người

Số lần dừng (theo xác xuất) của buồng thang có thể tìm theo các đường conghình dưới

Hình 3.2 Đường cong để xác định số lần dừng của buồng thang

Từ đồ thị trên ta suy ra số lần dừng của thang là 6 lần Ta giả định rằng:

+ Thời gian mở cửa buồng thang là: 1s

+ Thời gian đóng của buồng thang là: 1s

+ Thời gian cho người ra vào buồng thang là: 1s

Mỗi lần dừng có 2 người ra khởi thang máy và thêm 2 người vào

+ Thời gian ra vào cabin được tính gần đúng:1s/1 người

+ Thời gian mở của buồng xấp xỉ: 1s

+ Thời gian đóng cửa buồng thang xấp xỉ: 1s

Giả sử thang máy dừng 4 lần đến các tầng 2, 3, 4 trong quá trình làm việc.Tại tầng 1 và tầng 4 thang dừng để đón toàn bộ khách vào và khách ra khỏithang máy Giả sử ở mỗi tầng chỉ có 2 người ra và 2 người vào thì thời giandừng mỗi tầng là :

t dừng= t ra+t vao+t dong+t mo=2 1+2 1+1+1=6(s)

Khi thang máy đi đến tầng 4 hoặc xuống tầng 1, giả sử 12 người trongthang máy đều đi ra hết hoặc đi vào hết thì thời gian cần là :

t cuoi = t mo+t dong+t ra+t vao=1+1+12 1+12 1=26 (s )

Thời gian để thang máy có vận tốc v = 1,5 m/s là: t kđ=v

Thời gian cabin đi được với vận tốc đều v = 1,5m/s:

t = h0 +S kđ+S h

3,5−1,5−1,5 1,5 = 0,33 (s)Thời gian làm việc của thang máy giữa 2 tầng kế tiếp nhau là:

t lv 12=t kđ+t h+t = 1 + 1 + 0,33 = 2,33 (s)Thời gian làm việc của thang máy khi lên xuống là :

3.2.3 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:P dt=3,046 kW và εđ đ %=15,71%

Ta chọn hệ số đóng điện tiêu chuẩn: ε đ đ %=20%

Công suất được hiệu chỉnh lại là:

P dmchon=P dt .√ ε đ đ %

ε đ đ tc %=3,046.√15,7120 =2,7(kW)

3.2.4 Momen tương ứng với lực kéo đặt lên puli cáp

Ta xét bài toán quy về trục động cơ như sau :

D = 0,4 (m) suy ra R = 0,42 =0,2 (m)

Vận tốc góc của thang trống:ω tt= 1

0,2=5¿/s)

Momen cực đại quy đổi ở trục động cơ là:

+ Giá thành đắt, cấu tạo phức tạp, tốn kém chi phí bảo trì (chổi than)

 Động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ roto lồng sóc

 Ưa điểm: