Đề tài nghiên cứu: Ứng dụng PLC và biến tần điều khiển thang máy 7 tầng

Đề tài nghiên cứu: Ứng dụng PLC và biến tần điều khiển thang máy 7 tầng trình bày nội dung với kết cấu 3 chương: Tổng quan về thang máy; phân tích một số sơ đồ TBĐ của thang máy; thiết kế sơ đồ nguyên lý,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Loi noi dau

Cang oói sự phát teitu uhanh chéug aia khoa hoe kg thudt, cing

ughiép héa hiéu dai héa ugay càng chiém vi teé quan trong trong đời sông

xa héi Fw déug héda cao soug soug v6é viée si dung mét cach tiét dé uguéu

unaug luoug, tang nang sudt lao ding, udug cao chat luong san pham, cai tién mobi teacoug lan viée, cai thién nha cầu sống của con uguot

La mbt sinh vién ughauh dién tu doug héa ugay ta khi ugéi trén ghé aha trường moi sinh vién ching em da duve cae thay o trang bi cho ahting

trí duy, liếm thuc co bau vé tu ding héa diéu uaug wa hé théug teuyén ding điện tụt độ tự

Fuoug kg thuc tap tot ughiép vaa qua em da w dip tiép xue va tin

hiétu mbt số thiết bị hién dai dang được ting dung teoug “ngàn tự động hoá Do dé trong giai doan lam do au tét ughiép, duve su ding y va gitp đố của

thay giao hubug dan dm da lua chou dé tai : " Ung duug DLE va bitn tin dtu khitu thaug miy 7 téug>

Sau 3 thaug lién tue duce su hubug dau tau tinh ena thầu giáo hướng dau va cae thay trong bộ méu, od amg v6 su gitp dé eta cae ban trong

lip, din nay ban thiét ké aia em da hoan thanh

Qua day em muébu gui lot cam on tối các tuầu troug bộ méu da tan tinh giúp dé huéug ddan dé em hoaa thanh bau thitt ké nay Doug thoi em muéba giữ loi cam ou sau sac t6i thay giao F.S.Fvan Duin Minh, aquoi da truce tiép va dé tai va hutéug dan em troug suét thot giau qua

Mae da duce su chi dao sat sao ava thay hubug dau, hét sie nb lie &

gang Soug vi kitn thie cin han ché, diéu kién tiép xte thue té chua ahiéa Ven ban thitt kế không tránh khoi nhng thitu sét nhat dinh Oayg em

moug tiép tuc duce su chi bao ata cae thay cô, su gép Ú tráu thauh ata các ban

Om vin tran thanh cam ou !

Thai Uguyén: 29/05/2009

SO: Fran oan Foanh

GORD: FS Fran Huan Minh <)> | RR SOTK: Fran Oan Foanh

CHUONG 1: TONG QUAN VE THANG MAY 1.1 Giới thiệu chung về thang máy

1.1.1 Khái niệm chung về thang máy

Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu.v.v theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15 so với phương thang đứng theo mội tuyến đã định sẵn Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, trong các nhà máy, v.v

Nó có ưu điểm so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn Ngoài ra thang máy còn là một trong

những yếu tố làm tăng sự hiện đại tiện nghi của công trình

Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các 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 Đối với những công trình như bệnh viện, nhà máy,

khách sạn v.v tuy số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy

Thang máy là một thiết bị vận chuyển đồi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, bởi nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người nên nó phải thỏa mãn yêu

cầu về an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm

1.1.2 Lịch sử phát triển thang máy

Cuối thế kỷ thứ I9, trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời như: OTIS; Schindler Chiéc thang may dau tién da duoc ché tạo và đưa vào sử dụng của

hing OTIS (My) nim 1853 Dén năm 1874, hang thang may Schindler (Thuy Si)

cũng đã chế tạo thành công những thang máy khác Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa tầng đứng bàng tay tốc độ di chuyển của cabin thap

Dau thé ky thứ 20, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như KONE (Phần Lan),

MISUBISHI, NIPON, ELEVATOR, (Nhật Bản), THYSEN (Đức), SABIEM

(Ý) đã chế tạo các loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi trong cabin tốt hơn và

êm hơn

GORD: FS Fran Huan Minh s 2 RR SOTK: Fran Oan Foanh

Vào đầu những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ 7.5 m/s, những thang máy chở hàng đã có tải trọng tới 30 tấn đồng thời cũng trong khoảng thời

gian này cũng có các thang máy thuỷ lực ra đời Sau một khoảng thời gian rất ngắn

với tiến bộ của các ngành khoa học khác, tốc độ thang máy đã đạt tới IOm/s Vào những năm I980, đã xuất hiện hệ thống điều khiến động cơ mới bằng phương pháp

biến đổi điện áp và tần số (nvcrtcr) Thành tựu này cho phép thang máy hoạt động

êm hơn, tiết kiệm được khoảng 40% công suất động cơ

Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy có tốc độ

đạt tới 12.5 m/s và các thang máy có các tính năng kỹ thuật khác

Như đã trình bày ở trên, trước đây thang máy ở Việt Nam đều do Liên Xô cũ và một số nước Đông Âu cung cấp Chúng được sử dụng để vận chuyển trong công

nghiệp và chở người trong các nhà cao tầng Tuy nhiên số lượng còn rất khiêm tốn Trong những năm gần đây, do nhu cầu thang máy tăng mạnh, một số hãng thang

máy đã ra đời nhằm cung cấp, láp đặt thiết bị thang máy theo hai hướng là:

+Nhập thiết bị toàn bộ của các hãng nước ngoài, thiết bị hoạt động tốt, tin cậy nhưng với gia thành rất cao

+Trong nước tự chế tạo phần điều khiển và một số phần cơ khí đơn giản

-Hệ thống truyền động dùng động cơ điện với đối trọng thông thường

-Hệ thống nâng hạ buồng thang bằng thuỷ lực

Các hệ thống thang máy truyền động bằng động cơ điện hiện đại phổ biến là

dùng kỹ thuật vi xử lý kết hợp với điều khiển vô cấp tốc độ động cơ điện

1.1.3 Phân loại thang máy

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

1.1.3.1 Theo công dụng thang máy được phân thành 5 loại

GORD: FS Fran Huan Minh s3 3 R SOTK: Fran Oan Foanh

1, Thang máy chuyên chở người: Loại này chuyên vận chuyến hành khách trong

các khách sạn, công sở, các khu chung cư, trường học, tháp truyền hinh.v.v

2, Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm: Loại này thường dùng cho các siêu thị, khu triển lãm.v.v

3, Loại máy chuyên chở bệnh nhân: Loại này chuyên dùng cho các bệnh viện, các khu điều dưỡng Đặc điểm của nó là kích thước cabin phải đủ lớn để chứa băng ca (cáng) hoặc giường của bệnh nhân, cùng với các bác sĩ, nhân viên và các

dụng cụ cấp cứu đi kèm HIiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho loại thang may nay

4, Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm: Loại thường dùng cho các nhà

máy, công xưởng, kho, thang máy dùng cho nhân viên khách sạn v.v chủ yếu để

chở hàng nhưng có người đi kèm để phục vụ

5, Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm: Loại chuyên dùng để

chở vật liệu, thức ăn trong các khách sạn, nhà an tập thé v.v Dac điểm của loại

này chỉ có điều khiến ngoài cabin (trước các cửa tầng) Còn các loại thang máy khác nêu ở trên vừa điều khiến trong cabin vừa điều khiển ngoài cabin

Ngoài ra còn có các loại thang máy chuyên dùng khác như: thang máy cứu hoà,

chở ôtÔ v.v

1.1.3.2 Theo hệ thống dân động cabin

1, Thang may dan động điện: Loại này dẫn động cabim lên xuống nhờ động cơ

điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp Chính nhờ cabin

được treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế Ngoài ra còn có loại thang máy dẫn động cabin lên xuống nhờ bánh răng thanh răng (Chuyên

dùng để chở người phục vụ xây dựng các công trình cao tầng )

2, Thang may thuỷ lực (bằng xylanh - pittông): Đặc điểm của loại này là cabin

được đẩy từ dưới lên nhờ xylanh - pittông thuỷ lực nên hành trình bị hạn chế vì vậy

không thể trang bị cho các công trình cao tầng, mặc dù kết cấu đơn giản, tiết diện

giếng thang so với dẫn động cáp có cùng tải trọng

GORD: FS Fran Kuan Minh s 4 œ8 SOTK: Fran Oan Foanh

Hình 1.1 Thang máy điện có bó tời đặt phía trên giéng thang: a, b) Dẫn động cabin băng puly ma sat;

c) Dan d6ng cabin bang tang cuốn cáp;

1.1.3.3 Theo các thông số cơ bản

1, Theo tốc độ di chuyển của cabin:

+ Loại tốc độ thấp: v<l m/s

+ Loại tốc độ trung bình: v<l+2,5 m/s + Loại tốc độ cao: v <2,5+4 m/s

+ Loại tốc độ rất cao: v>4m/s

2, Theo khối lượng vận chuyển của cabin:

+ Loại nhỏ: Q< 500 kự

+ Loại trung bình: Q = 500 +1000 kg + Loại lớn: Q = 1000 + 1600 kg

+ Loại rất lớn: Q>1600 kg 1.1.3.4 Theo vị trí đặt bộ tời kéo

Đối với thang mấy điện:

+ Thang máy có bộ tời kéo đặt trên giếng thang

+ Thang máy có bộ tời kéo đặt dưới giếng thung

@Q(0%‹0: :7.Š “7rần €buan đinh 3 5 RR SOTK: Fran Oan F6anh

1.1.3.5 Theo quy dao di chuyén cua cabin

1, Thang máy thang đứng

2, Thang máy nghiêng

1.1.4 Kết cấu của thang máy

Kết cấu , sơ đồ bế trí thiết bị của thang máy giới thiệu trên hình 1-4

Hố giếng của thang máy là khoảng không gian từ mặt bằng san tang | cho dén đáy giếng Nếu hố giếng có độ sâu hơn 2 mét thì phải làm thêm cửa ra vào Để nâng - hạ buồng thang, người ta dùng động cơ Động cơ được nối trực tiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giam tốc Nếu nối trực tiếp, buồng thang mấy được nâng qua puli quấn cáp Nếu nối gián tiếp thì giữa puli cuốn cáp và động cơ có nắp hộp giam tốc với tỷ số truyền i= 18 + 120

Cabin duoc treo lên puli quấn cáp bảng kim loại (thường dùng | dén 4 sợi cáp) Buồng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫn hướng và những con trượt dẫn hướng (con trượt là loại puli trượt có bọc cao su bên ngoài)

Đối trọng di chuyền dọc theo chiều cao của thành giếng theo các thanh dẫn hướng

GORD: F.S Fran Guan Minh s 6 RR SOTK: Fran Oan Foanh

Con trượt dẫn hướng Cabin

Ray dan huéng Cabin Thanh kep tang cap Cụm đối trọng

Ray dân hướng đối trọng u dẫn hướng đối trọng

Cáp tải Cụm máy 10 Cửa xếp Cabin 11 Nêm chống rơi 12 Cơ cấu chống rơi

13 Giảm chấn

14 Thanh đỡ 15 Kep ray Cabin 16 Ga ray Cabin

17 Bu lông bắt gá ray

18 Gá ray dõi trọng 19 Kẹp ray đối trọng

1.1.5 Chiic nang cua mot so bo phan trong thang may 1.1.5.1 Cabin

Là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy, nó sẽ là nơi chứa hàng, chở người đến các tầng, do đó phải đảm bảo các yêu cầu đề ra về kích thước,

hình dáng, thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó

Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trên đường trượt, là

hệ thong hai dây dẫn hướng nằm trong mặt phăng để đảm bảo chuyển động êm nhẹ, chính xác không rung giật trong cabin trong quá trình làm việc Để đảm bảo cho cabin hoạt động đều cả trong quá trình lên và xuống, có tải hay không có tai

người ta sử dụng một đối trọng có chuyển động tịnh tiến trên hai thanh khác đồng

phàng giống như cabin nhưng chuyển động ngược chiều với cabin do cáp được vất qua puli kéo

Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tính toán tỷ lệ và kỹ lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy ra hiện tượng trượt trên pulicabin, hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một cơ hệ phối hợp chuyển động nhịp nhàng do phần khác điều chính đó là động cơ

1.1.5.2 Động cơ

Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéo

cabin lên xuống Động cơ được sử dụng trong thang máy là động cơ 3 pha rôto dây

quấn hoặc rôto lồng sóc, vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại cộng với yêu cầu sử dụng tốc độ, mômen động cơ theo mộit dải nào đó cho đảm bảo yêu cầu về kinh tế và cảm giác của người đi thang máy Động cơ là một phần tử quan trọng được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ một hệ thống điện tử ở bộ xử lý

trung tâm

1.1.5.3 Phanh

Phanh hãm điện từ: là khâu an toàn, nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứng

im ở các vị trí dừng tầng hoặc khi có sự cố xảy ra khối tác động là hai má phanh sẽ

kẹp lấy tang phanh, tang phanh gắn đồng trục với trục động cơ, cũng có thể chúng

được bố trí trên ca bin khi đó má phanh sẽ ép vào thanh dẫn hướng Hoạt động đóng mở của phanh được phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm việc của động cơ

GORD: FS Fran Huan Minh <)> 8 RR SOTK: Fran Oan Foanh

Phanh bảo hiểm: Chức năng của phanh bảo hiểm là hạn chế tốc độ di chuyển

của buồng thang vượt quá giới hạn cho phép và giữ chặt buồng thang tại chỗ bằng cách ép vào hai thanh dẫn hướng trong trường hợp bị đút cáp trco

1.1.5.4 Cua cabin va cua tang

Ctra cabin để khép kín cabin trong quá trình chuyển động không tao ra cam giác

chóng mặt cho khách hàng và ngăn không cho rơi khỏi cabin bất cứ thứ gì Cửa

tầng để che chán 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 Cửa cabin và cửa tầng khi hoạt động phải theo một quy luật nhất định sẽ đảm bảo quá trình đóng mở êm nhẹ không có va đập Nếu không may một vật gì đó hay người kẹp giữa cửa tầng đang đóng thì cửa sẽ mở tự động nhờ bộ phận đặc biệt ở 26 cửa có gắn phản hồi với động cơ qua bộ xử lý trung tâm

1.1.5.5 Động cơ cửa

Động cơ cửa gồm có động cơ cửa cabin và động cơ cửa tầng khi làm việc phải

êm không gây tiếng ồn Loại động cơ này thường là động cơ một chiều không chổi than ( động cơ servo I chiều) Để điều khiển được loại động cơ này cần có bộ

Driver thường ởi kèm với từng loại động cơ

xích cân bằng phía dưới cabin hoặc đối trọng Puly ma sát có các loại rãnh cáp tròn có xẻ dưới và rãnh hình thang Mỗi sợi cáp riêng biệt vắt qua một rãnh cáp, môi

rãnh cáp thường từ ba đến năm rãnh Đối trọng là bộ phận can bang, đối với thang

máy có chiều cao không lớn người ta thường chọn đối trọng sao cho trọng lượng

của nó cân bằng với trọng lượng ca bin và một phần tử tải trọng nâng bỏ qua trọng lượng cáp nâng, cáp điện và không dùng cáp cân bàng Việc chọn các thông số cơ bản của hệ thống cân bằng thì có thể tiến hành tính lực cáp cân bằng lớn nhất và chon cap tinh cong suat dong co va kha nang kéo cua puly ma sat

GORD: FS Fran Huan Minh s3 9 œ8 SOTK: Fran Oan Foanh

1.1.5.7 Cam biến vị trí

Trong thang máy cảm biến vị trí dùng để: -Xác định vị trí của buồng thang

- Phát lệnh dừng buồng thang ở mỗi tầng

- Chuyển đổi tốc độ động cơ truyền động từ tốc độ cao sang tốc độ thấp khi buồng thang đến gần tầng cần dừng, để nâng cao độ dừng chính xác của

buồng thang Các loại cảm biến vị trí:

1, Cam biến vị trí kiểu cơ khí (công tắc chuyển đổi tầng)

I - Tấm cách điện

2 - Tiếp điểm tĩnh

3 - Tiếp điểm động 4 - Cần gạt

5- Vòng đệm cao su

Hình I-5: Cảm biến vị trí kiểu cơ khí

Cảm biến vị trí kiểu cơ khí là một loại công tắc ba vị trí Khi buồng thang di

chuyển đi lên, dưới tác dụng của vấu gạt (lắp ở mỗi tầng) sẽ gạt tay gạt sang bên phải cặp tiếp điểm (2) bên trái kín, khi buồng thang di chuyển theo chiều đi xuống,

vị trí tay gạt ở bên trái cặp tiếp điểm (2) ở bên phải kín, khi buồng thang dừng tại đó thì vị trí tay gạt ở giữa lúc này cả hai cặp tiếp điểm đều hở

Cảm biến vị trí kiểu cơ khí là một loại công tắc ba vị trí, có ưu điểm là kết cấu

đơn giản, thực hiện đủ ba chức năng của bộ phận cảm biến vị trí Nhưng khi làm việc thì gây tiếng ồn lớn, gây nhiễu cho các thiết bị vô tuyến, tuổi thọ làm việc không cao, đặc biệt là đối với thang máy tốc độ cao

2, Cảm biến vị trí kiểu cảm ứng

Cấu tạo và đặc tuyến của công tắc chuyển đổi tầng dùng cảm biến vi trí kiểu

cảm ứng có dạng như hình 2-6 Cấu tạo của nó bao gồm: mạch từ hở 2, cuộn dây 3

Khi mạch từ hở, do điện kháng của cuộn dây bé, dòng xoay chiều qua cuộn dây

GORD: FS Fran Kuan Minh «3 10 R SOTK: Fran Oan Foanh

tương đối lớn Khi thanh sắt dong | lam kin mach từ, từ thông sinh ra trong mach

từ tăng làm tăng điện cảm L của cuộn dây và dòng đi qua cuộn dây sẽ giảm xuống

Nếu đấu nối tiếp với cuộn dây của bộ cảm biến một rơle ta sẽ được một phần tử

phi tiếp điểm dùng trong hệ thống điều khiển Tuỳ theo mục đích sử dụng có thể

dùng nó làm công tắc chuyển đối tầng, cảm biến dừng chính xác buồng thang hoặc

cảm biến chỉ thị vị trí buồng thang 3, Cảm biên quang

¥ = | JUULW = detector and

Hình 1-7 Cảm biên quang

Cảm biến quang gồm nguồn phát quang và bộ thu quang, nguồn phát sử dụng LED hoac LASER (thường dùng điôt phát quang), bộ thu sử dụng Transistor quang ĐỂ nâng cao độ tín cậy của bộ cảm biến không bị ảnh hưởng độ sáng của

GORD: FS Fran Kuan Minh «3 lÌ RR SOTK: Fran Oan Foanh

môi trường thường dùng phần tử phát quang và thu quang hồng ngoại Dùng mạch

dao động để phát xa và tránh ảnh hưởng của nhiều Khi có vật đi qua giữa bộ phát và bộ thu, bộ thu sẽ thay đối trạng thái đầu ra

4, Cam biến điện dung

Hinh 1-8 Cam bién dién dung

Công thức tính điện dung: C=A.K/D, cam bién sé phát hiện vật đên gần vì vật

nay lam thay doi điện môi giữa 2 bản cực đến gid trị đặt trước Cảm biến có thể

phát hiện vật đến gần cách vài cm 5, Cảm biến điện cảm

Hình I-9 Cảm biến điện cảm

Dựa vào từ trường cảm ứng để nhận biết vật kim loại đến gần, dòng điện cảm

ứng trong vật kim loại sẽ tạo từ trường ngược với từ trường ban đầu làm thay đổi

cảmkháng cuộn dây Cảm biến này có thể nhận biết bất kì kim loại nào 6, Phan tu HALL

GORD: FS Fran Huan Minh 3 12 RR SOTK: Fran Oan Foanh

Phần tử HALL là một chất bán dẫn Nếu dòng điện B+ được cung cấp một cách không đổi đến phần tử HALL và từ trường được đưa vào thăng góc với chiều của dòng điện này thì điện áp sẽ được phát sinh thẳng góc với chiều dòng điện

Hình 1-10 Phan ty HALL Hinh 1-11 Bo cam bién hong ngoại HN9I1L 7, Bộ cảm biến hồng ngoại

Các bộ cảm biến hồng ngoại lợi dung su toả nhiệt của cơ thể người phát ra một năng lượng hồng ngoại yếu Các bộ cảm biến kiểu này có độ nhạy rất cao, thuận tiện, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực Bộ cảm biến hồng ngoại HN9LIIL là một

linh kiện có chất lượng tốt có mạch điện ứng dụng như hình I-I1

1.2 Các yêu cầu đối với thang máy

1.2.1 Yêu cầu về an toàn trong điều khiển thang máy

Thang máy là thiết bị chuyên dùng để chở người, chờ hàng từ độ cao này đến độ cao khác vì vậy trong thang máy, vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu Để đảm

cho sự hoạt động an toàn của thang máy, người ta bố trí một loạt các thiết bị giám

sát hoạt động của thang nhằm phát hiện và xử lý sự cố

Trong thực tế, khi thiết kế truyền động cho thang máy phải phối hợp bảo vệ cả phần cơ và phần điện, kết hợp nhiều loại bảo vệ Chang han, khi cấp điện cho động

cơ kéo buồng thang thì cũng cấp điện luôn cho phanh hãm, làm nhả các má phanh

kẹp vào ray dẫn hướng Khi đó buồng thang mới có thể chuyển động được Khi mất

điện, các má phanh kẹp sẽ tác động vào đường ray gIiữ cho buồng thang không rơi

GORD: FS Fran Huan Minh 3 l3 RR SOTK: Fran Oan Foanh

1.2.1.1 Mot sé thiét bi bao hiểm cơ khí của (hang máy

1, Phanh bảo hiểm

Phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độ

vượt quá (20 + 40)% tốc độ định mức

Phanh bảo hiểm thường được chế tạo theo 3 kiểu: Phanh bảo hiểm kiểu nêm, phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm và phanh bảo hiểm kiểu kìm

Trong các loại phanh trên, phanh bảo hiểm kìm được dử dụng rộng rãi hơn, nó

bảo đảm cho buồng thang dừng êm hơn Kết cấu của phanh bảo hiểm kiểu kìm

được biểu diễn trên hình 1-12

Phanh bảo hiểm thường được lấp phía dưới buồng thang, gong kim 2 trượt theo thanh hướng dẫn I khi tốc độ của buồng thang bình thường Nằm giữa hai cánh tay

đòn của kìm có nêm 5 gắn với hệ truyền động bánh vít - trục vít 4 Hệ truyền động trục vít có hai loại ren : ren phai và ren trái

3 sẽ làm cho thang 4 quay va kim 5 sé ép chặt buông thang vào thanh dẫn hướng và

hạn chế tốc độ của buông thang 2, Bộ hạn chế tốc độ kiểu vòng cáp kín

Bộ hạn chế tốc độ được đặt ở đỉnh thang và được điều khiển bởi một vòng cấp

kín truyền từ buồng thang qua puli của bộ điều tốc vòng xuống dưới một puli cố

định ở đáy giếng thang Cáp này chuyển động với tốc độ bằng tốc độ của buồng thang và được liên kết với các thiết bị an toàn Khi tốc độ của Cabin vượt quá giá trị cực đại cho phép, thiết bị kéo cáp do bộ điều tốc điều khiển sẽ giữ vòng cáp của bộ điều tốc, cáp bị tác dụng của một lực kéo Lực này sẽ tác động vào thiết bị an toàn

GORD: FS Fran Huan Minh s3 14 R SOTK: Fran Oan Foanh

cho buồng thung như ngắt mạch điện động cơ, đưa thiết bị chống rơi vào làm việc Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ hạn chế tốc độ được minh hoạ trên hình 1-13

động cùng với Cabin Đến một mức độ nào đó lực ly tâm sẽ làm văng quả văng 3

đập vào cam 4 Cam 4 tác động vào công tắc điện 10 làm cho động cơ dừng lại Mặt khác, cam 4 đẩy má phanh 6 kẹp chặt cáp lại Trong khi đó Cabin vẫn rơi xuống và cáp 2 sẽ kéo thanh đòn bẩy 8 (gan vao Cabin) lam cho bộ chống rơi làm VIỆC

Tốc độ Cabin mà tại đó bộ điều tốc bát đầu hoạt động gọi là tốc độ nhả Theo

kinh nghiệm tốc nhả thường bằng 1/4 lần tốc độ vận hành bình thường của thang 1.2.1.2 Các tín hiệu bảo vệ và báo sự cố

Ngoài các bộ hạn chế tốc độ và phanh người ta còn đặt các tín hiệu bảo vệ và hệ thống báo sự cố Mục đích là để đảm bảo an toàn cho thang máy và giúp người kỹ sư bảo dưỡng thấy được thiết bị khống chế tự động đã bị hỏng, cần được kiểm trà

trước khi thang được tiếp tục đưa vào hoạt động

Trong quá trình thang vận hành phải đảm bảo thang không được vượt quá giới hạn chuyển động trên và giới hạn chuyển động dưới Điều này có nghĩa là khi

GORD: FS Fran Huan Minh 5) 15 RR SOTK: Fran Oan Foanh

thang đã lên tới tầng cao nhất thì mọi chuyển động đi lên là không cho phép, còn khi thang đã xuống dưới tầng I thì chỉ có thể chuyển động đi lên Để thực hiện điều

này người ta lấp thêm các thiết bị khống chế dừng tự động ở đỉnh và đáy thang Các

thiết bị này sẽ dừng thang tự động và độc lập với các thiết bị vận hành khác khi

buồng thang đi lên tới đỉnh hoặc xuống đáy

Để dừng thang trong những trường hợp đặc biệt, người ta bố trí các nút ấn hãm khẩn cấp trong buồng thang, để buồnsg thang không bị va đập mạnh người ta còn sử dụng các bộ đệm sử dụng lò xo hay đầu đặt ở đáy thang

Việc đóng mở cửa thang hay cửa tâng chỉ được thực hiện tại tầng nơi buông

thang dừng và khi buồng thang đã dừng chính xác

Khi có người trong Cabin và chuẩn bị đóng cửa Cabm tự động phải có tín hiệu

báo sáp đóng cửa Cabin

1.2.2 Dừng chính xác buông thang

Buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bảng của tầng cần dừng sau khi đã ấn nút dừng Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây ra

các hiện tượng sau :

- Đối với thang máy chờ khách: làm cho hành khách ra, vào khó khăn, tăng thời gian ra, vào của hành khách, dần đến giảm năng xuất

- Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc xếp và bốc dỡ hàng Trong mội số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng

Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhắp nút bấm dé đạt được độ chính xác khi

dừng, nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau:

- Hỏng thiết bị điều khiển

- Gây tổn thất năng lượng

- Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí - Tang thời gian từ lúc hãm đến dừng

Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số của hai quãng đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang không tải theo

cùng một hướng di chuyển Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thang

bao gồm: mômen cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồng thang, tốc độ khi bat đầu hãm

Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau: Khi buồng thang di đến gần sàn

GORD: FS Fran Huan Minh s3 16 RR SOTK: Fran Oan Foanh

tầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh cho hệ thống điều khiển động cơ để dừng

buồng thang Trong quãng thời gian At (thời gian tác động của thiết bị điều khiển),

buồng thang đi được quãng đường là :

Hình 1-14: Dimg chính xác buồng thang

Khi cơ cấu phanh tác động là quá trình hãm buồng thang Trong thời gian này,

buông thang đi được một quãng đường S"

m.v;

Trong đó: m - Khối lượng các phần chuyển động của buồng thang, [kg]

F„,- Lực phanh, [NỊ F - Lực can tinh [N]

Dấu (+) hoặc dấu (-) trong biểu thức (2-2) phụ thuộc vào chiều tác dụng của

lực E, : Khi buồng thang đi lên (+) và khi buồng thang đi xuống (-)

Š" cũng có thể viết dưới dạng sau: J.œ; °

GORD: FS Fran Kuan Minh «3 l7 œ8 SOTK: Fran Oan Foanh

Trong đó : J mômen quán tính hệ quy đổi về chuyển động của buồng thang,

[kgm']

M,,, - mOmmen ma sat, [N]

M - momen can tinh, [N]

@®, - toc độ quay của động cơ lúc bát đầu phanh, [rad/s]

D - đường kính puli kéo cáp [m]

1 - tý sỐ truyền

Quãng đường buồng thang đi được từ khi công tắc chuyển đổi tầng cho lệnh

dừng đến khi buồng thang dừng tại sàn tầng là:

„D

JO, —

S=#8'+"=w,.W+ 2i(M „ + M, ) (2-4)

Công tắc chuyển đối tầng đặt cách sàn tầng một khoảng cách nào đó làm sao

cho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai quãng đường trượt khi phanh đầy tải va không tải

Bang I-1

Hệ truyền động điện viđiều | di Gia chính xác

dai trung gian

5, - quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh

5, - quãng đường trượi lớn nhất của buông thang khi phanh

Bang 1-1 dua ra céc tham số của các hệ truyền động với độ không chính xác khi

và độ giật p[m/sỈ”]

Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy, điều này có ý nghĩa rất quan trọng, nhất là đối với các nhà cao tầng

Đối với các nhà cao tầng, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v = 3,5m/s)

giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đặt gần bằng tốc độ định mức Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến tăng giá thành của thang máy Nếu tăng tốc độ của thang máy v = 0,75 m/s lên v = 3,5m/s, giá thành tăng lên 4+Š lần, bởi vậy tuỳ theo độ cao tầng của nhà mà chọn thang máy có tốc độ phù hợp với

tốc độ tối ưu Bang 1-2

Xoay chiều Một chiều

Toc do thang may (m/s) 0.5 0.75 I 1,5 |2,5 | 3,5

Gia tốc cực đại (m/s”) i I 15 [1,5 |2 2 Gia tốc tính toán trung bình |0.5 0,8 0,8 Í 1.5

Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giảm thời

gian mở máy và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc Nhưng khi gia tốc lớn sẽ gây ra

cam giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, sợ hãi, nghẹt thở v.v ) Bởi vậy gia tốc tối ưu là a < 2m/s

GORD: FS Fran Huan Minh 3 19 œ8 SOTK: Fran Oan Foanh

Gia tốc toi uu dam bảo năng suất cao, không gây cảm giác khó chịu cho hành khách, được đưa ra trong bảng [-2

Một đại lượng quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy Nói một cách khác, đó là độ giật (đạo hàm bậc nhất của gia tốc p - ne hoặc đạo hàm bậc hai của tốc

2

d°v

do p=

lu dt” ) Khi gia tốc a< 2 m/s” thì độ giật không quá 20 m/s”

Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao biểu diễn

trên hình I-15

Biểu đồ này có thể chia ra 5 giai đoạn theo tính chất thay đổi tốc độ của buồng

thang: mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và

Mở máy Chế độ ổn định Hãm xuống Đến ,Hãm tốc độ thấp | tầng | dừng

Hình 1-15: Các đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường S, tốc độ v,

gia tốc a và độ dật p thco thoi gian

GORD: FS Fran Huan Minh 3 2U œ8 SOTK: Fran Oan Foanh

CHUONG 2: PHAN TICH MOT SO SO DO TBD CUA THANG MAY

2.1 Các hệ truyền động điện thang máy

2.1.1 Các yêu câu đối với hệ thống truyền động điện thang máy

Khi thiết kế trang bị điện - điện tử cho thang máy, việc lựa chọn một hệ truyền động, loại động cơ phải dựa trên các yêu cầu sau:

- Độ chính xác khi dừng

- Tốc độ di chuyển buồng thang - Gia tốc lớn nhất cho phép - Pham vi điều chính tốc độ

Thang máy thường được lấp đặt trong môi trường khá là khác nghiệt Phòng

máy thường được đặt ở thường được đặt tại đính của toà nhà vì vậy máy nhiệt độ của phòng máy thường cao Chế độ làm việc của động cơ là ngắn hạn lặp lại với tần số đóng cát điện lớn, mở máy, hãm dừng liên tục

2.1.2 Các hệ truyền động cho thang máy 2.1.2.1 Hệ thống máy phát động cơ

Hệ truyền động một chiều máy phát - động cơ có khuyếch đại trung gian thường dùng cho các thang máy cao tốc Hệ này đảm bảo biểu đồ chuyển động hợp lý,

nâng cao độ chính xác khi dừng tới + (5+10) mm Nhược điểm của hệ này là công suất đặt lớn gấp 3 + 4 lần so với hệ xoay chiều, phức tạp trong vận hành và sửa

Hình 2-2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống bộ biến đổi fnh-động cơ mội chiều

Trong những năm gần đây, do sự phát triển của lĩnh vực điện tử công suất lớn, các hệ truyền động một chiều dùng bộ biến đổi nh như: bộ biến đổi van, bộ biến

đối van khuếch đại từ, bộ biến đổi xung điện áp đã được áp dụng khá rộng rãi

trong các thang máy cao tốc với tốc độ tới 5Š m/s

Hệ thống BBĐ - Ð là hệ thống sử dụng bộ biến đổi tĩnh biến đổi dòng xoay

chiêu có tần số công nghiệp thành dòng điện một chiều cung cấp cho động cơ D

Ưu điểm của hệ thống là làm việc êm, tin cậy, tuổi thọ cao, chất lượng đải điều

chỉnh tốc độ có thể đáp ứng được với yêu cầu của các thang máy cao tốc Tuy nhiên

hệ thống vẫn còn tồn tại một số nhược điểm như: động cơ một chiều là thiết bị cần phải được bảo dưỡng thường xuyên nên có thể làm gián đoạn quá trình phục vụ của thang máy; BBĐ sử dụng thyristor có khả năng chịu quá tải kém, mạch điều khiển thyristor rất phức tạp đòi hỏi phải có công nhân lành nghề khi cần sửa chữa, bảo

dưỡng vv

GORD: FS Fran Huan Minh 3 22 RR SOTK: Fran Oan Foanh

2.1.2.3 Hệ thống bộ biến tân- động cơ không đồng bộ

Các hệ thống sử dụng biến tần cho chất lượng khá tốt, thay đổi lại linh dong, đây là thiết bị đang được sử dụng rất nhiều, và cũng sẽ được sử dụng trong đồ án này Tuy nhiên việc sử dụng cũng rất khó khăn đòi hỏi người sử dụng phải rất dành vê thiết bị, sử dụng nhiều thiết bị điện tử, việc vận hành, sửa chữa yêu cầu cao

MCCB Nguồn =đ

cap — Motor

Chay tiên nêu ON

Dimg din nều OFF

Rằ—= Chay rgược nêuON Dừng dân nếu OFF siò—-o Dự phòng nêu CN

Tự độrg đừng neu OFF

Control pane œĂE cof

Current signals 4+ BOmAdc

Hình 2-3: Sơ đồ nguyên lý hệ bộ biến tần -động cơ không đồng bộ

2.1.2.4 Hệ thống dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ

Hệ truyền động điện xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc va roto dây quấn được dùng khá phố biến trong trang bị điện - điện tử thang máy và máy nâng Hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc thường dùng cho

thang máy chở hàng tốc độ chậm Hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto dây

quấn thường dùng cho các máy nâng có trọng tải lớn (công suất động cơ truyền động có thể tới 200KW) nhằm hạn chế dòng khởi động để không làm ảnh hưởng

đến nguồn điện cune cấp

Trong các thang máy tốc độ thấp và chất lượng truyền động có yêu cầu không cao lắm, người ta thường sử dụng các hệ truyền động trong đó phần dẫn động là động cơ không đồng bộ - rôto lồng sóc nhiều cấp tốc độ

Hệ truyền động này có ưu điểm là đơn giản dẫn đến giá thành hạ, dễ dàng trong

vận hành và sửa chữa Tuy nhiên, nó lại không thể đáp ứng được về mặt chất lượng

đối với các thang máy có yêu cầu cao vế tốc độ, gIa tốc và độ giật

2.1.3 Chọn hệ thống truyền động cho thang máy

Dựa vào yêu cầu công nghệ đặt ra và căn cứ vào số tầng phục vụ, mà chọn hệ thống truyền động tối ưu sao cho thoả mãn một cách hài hoà nhất giữa chỉ tiêu kinh

GORD: FS Fran Kuan Minh «3 23 RR SOTK: Fran Oan Foanh

tế và kỹ thuật Đối với các nhà cao 7 tầng thường chọn hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần - động cơ không đồng bộ rô to lông sóc, hệ thống này đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế và có sự ưu việt hơn các hệ thống khác như: có độ

chính xác cao, linh hoạt trong lắp đặt và sửa chữa, đồng thời tiết kiệm điện năng Việc thay đối tốc độ thực chất là thay đổi tần số của nguồn cấp cho động cơ, nhờ

bộ biến tần Sao cho đạt được tỉ lệ: V,„ /V, =l/4 Để đảm bảo thang máy có tốc độ hợp lý thì giữa động cơ kéo và puly có thêm hộp giảm tốc

Với yêu cầu công nghệ này thì ta có các thông số sau: - _ Vận tốc di chuyển ổn định của buồng thang: v = Im/s;

- Gia téc cuc dai: a= 1,5 m/s’;

- - Độ không chính xác khi dừng: I = 20 + 25 mm

Để đảm bảo dừng chính xác thì trước khi buồng thang đi tới sàn tầng cần dừng, động cơ chính phải chuyển về tốc độ thấp và khi buồng thang đến ngang sàn tầng thì động cơ chính được cát ra khỏi lưới và thực hiện hãm động năng, đồng thời

phanh tác động

2.1.4 Tính chọn công suất động cơ truyền động thang máy

Đề tính chọn được công suất động cơ truyền động thang máy cần có các điều kiện và tham số sau:

- Sơ đồ động học của thang máy

- Tốc độ và gia tốc lớn nhất cho phép - Trọng tải

- Trọng lượng buồng thang

Công suất tính của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng được tính theo

công thức sau:

_ (G„+@).v.g.10 7 =

Trong đó : GŒ,„ - Khối lượng buồng thang [kg]

Khi có đối trọng công suất tĩnh của động cơ lúc nâng tải được tính theo biểu

P.„ - Công suất nh của động cơ khi nâng có dùng đối trọng

P.¡, - Công suất tính của động cơ khi hạ cố dùng đối trọng Œ„ - Khối luợng của đối trọng, [kG]

k - Hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng

(k = 1,15 +1,3 )

Khối lượng của đối trọng được tính theo biểu thức sau đây:

G„=Œ„ + œŒ, [Kg] (1-15) Trong đó: a-hé s6 can bang (a = 0,3 + 0,6)

Phần lớn các thang máy chở khách chỉ vận hành đầy tải trọng những giờ cao điểm, thời gian còn lại luôn làm việc non tải Vì vậy, đối với thang máy trở khách

nén chon hé so a = 0,35 + 0,4

Đối với thang máy trở hàng, khi nâng thường là đây tải và khi hạ thường là

không tải, nên chọn z = 0,5

Dựa trên hai biểu thức trên có thể xây dựng được biểu đồ phụ tải và chọn sơ bộ

công suất của động cơ theo sổ tay tra cứu

Muốn xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác, cần phải tính đến thời gian mở máy, thời gian hãm thời gian đóng , mở cửa và số lần dừng của buồng thang khi chuyển

động

Thông số tương đối để tính toán các thời gian trên được đưa ra trong bảng 2-1 Thời gian ra/ vào buồng thang được tính gần đúng Is/Ingười Số lần dừng (được tính theo xác suất) của buồng có thể được tìm thco các đường cong trén hinh 2-4

GORD: FS Fran Huan Minh 3 25 RR SOTK: Fran Oan Foanh

Bang 2-1

Thời gian mở máy và Tổng thời gian còn lại

m, - Số lần dùng ; m, - Số tầng ; E - Số người trong buồng thang

Phương pháp tính chọn công suất động cơ truyền động thung máy tiến hành theo các bước sau đây :

GORD: F.S.Fran Huan Minh 5) 20 œ8 SCOTRK: Fran Oan F6anh

1 Tinh luc kéo dat lên puli cáp kéo buồng thang ở tầng dưới cùng và các lần dừng tiếp thco

Trong đó :

K, - Số lần dừng của buồng thang

AG, = G/m, - Thay đổi (giảm) khối lượng tải sau mỗi lần dừng ø - Gia tốc trọng trường, [m/s”]

2 Tinh momen tuong ứng với lực kéo

M=FŸ [wNm] nếuF>0 nN F.R

1

M- n,[NÑ.m] nếu F<0

Trong đó: R - Bán kính của puli, [m] 1 - Tỷ số truyền của cơ cấu n_- Hiệu suất của cơ cấu

3 Tính tổng thời gian hành trình nâng và hạ của buồng thang

Tổng thời gian này bao gồm: thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn

định, thời gian mở máy, hãm máy và tổng thời gian còn lại ( thời gian đóng mở cửa

buồng thang, thời gian ra vào buồng thang của hành khách) theo bảng 3-[:

4 Dựa trên kết quả của các bước tính toán trên, tính mômen đăng trị và tính chọn công suất động cơ

5 Xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác của động cơ truyền động có tính đến các

quá trình quá độ và tiến hành kiểm nghiệm công suất động cơ đã chọn theo điều

kiện phát nóng, quá tải

Để tính chọn công suất động cơ truyền động cho thang máy ta dựa vào các hệ số sau: G,,= 320 (Kg); G=630(Kg); V=1 (m/s) ; A= I(m/s); 1 = 0,8

Với toà nhà cao 7 tầng qua các thông số đã chọn ta tính được công suất động cơ

truyền động cho thang máy là:

Động cơ xoay chiều có P„, = 7.5 KW; Và = 1450 (vòng /phút) ; „, = 220/380 V

GORD: FS Fran Huan Minh 3 27 RR SOTK: Fran Oan Foanh

Với công suất động cơ như trên, và xét đến các quá trình làm việc của hệ thống, chọn biến tần sau:

2.2.1 Tín hiệu hoá cho hệ thống điều khiển thang máy

Để việc điều khiến vận hành thang máy diễn ra chính xác thì các tín hiệu đưa về phải đảm bảo phản ánh được chính xác tình trạng hệ thống Căn cứ vào các tín hiệu

này, hệ điều khiển sẽ xử lý và đưa ra các tín hiệu điều khiển các cơ cấu chấp hành

trong hệ thống Các tín hiệu này được mô tả như sau:

- Đề ghi nhận mọi tín hiệu gọi thang cũng như các tín hiệu yêu cầu đến tầng, người ta bố trí các các nút ấn gọi thang ở các tầng và các nút ấn đến tầng được bố trí trong Cabin Trừ tầng thượng chỉ có nút gọi thang lên và tầng l chỉ có nút gọi thang xuống Trong Cabin nút ấn đến tầng, đóng mở cửa nhanh, báo động được

bố trí vào một bảng điều khiển Tuỳ theo hệ điều khiển, các công tac này có thể là

thường đóng hoặc thường mở Khi bị tác động chúng sẽ đóng cắt mạch điện, từ đó

tác động về hệ điều khiến

- Đề thông tin cho người sử dụng biết trạng thái hoạt động của thang người ta sử

dụng các mạch hiển thị Đó có thể là các đèn LED hay các mạch hiển thị 7 thanh được bố trí ở các tầng cũng như trong Cabin nhằm hiển thị vị trí hiện tại của thang, chiều chuyển động của thang

- Để xác định vị trí hiện tại của thang, người ta sử dụng các Sensor báo vị trí phi tiếp điểm Trong đó phần tĩnh của Sensor được gắn dọc theo chiều chuyển động của thang, còn phần động được gán với buồng thang

- Để lấy tín hiệu về cho việc dừng động cơ khi xảy ra trường hợp đứt cấp, trượt

cáp, người ta bố trí các cảm biến trong bộ điều tốc Để lấy tín hiệu cho các thiết bị tự động khống chế dừng và thiết bị hạn chế người ta bố trí các Sensor ở đính và đáy thang Vị trí của các Sensor phụ thuộc vào phản ứng của hệ thống điều khiển khi

GORD: FS Fran Huan Minh 3 28 RR SOTK: Fran Oan Foanh

nhận được tín hiệu từ các Sensor đó, vào thời gian trễ của hệ thống, cơ cấu chấp hành và quán tính của hệ thống

- Dé đảm bảo việc dừng chính xác tại một tầng thì ngoài Sensor bdo vi tri tang còn phải sử dụng các Sensor thông báo về yêu cầu tốc độ Nói cách khác, ở mỗi một tầng phải tồn tại vùng dừng mà ở đó dù Cabin đang ở trên hay dưới tầng đều

phải giảm tốc độ để thực hiện dừng chính xác Độ lớn của vùng này phụ thuộc vào

tốc độ của thang Để cho việc xác định vị trí và điều khiển thang chính xác thì ở mỗi tầng thường bố tri nhiéu Sensor

- Để đảm bảo thang không chuyển động khi quá tải có thể bố trí Sensor dưới sàn

Cabm Khi khối lượng vượt quá giới hạn cho phép, sàn thang dưới tác động đủ lớn cua trong luong sé tác động lên các Sensor, từ đố đưa tín hiệu đến phần bảo vệ của hệ điều khiển

- Ngoài ra, thang máy còn sử dụng các khoá liên động để đảm bảo thang chỉ có

tín hiệu khởi động khi cửa tầng và cửa buồng thang đã đóng, không cho phép gọi

tầng khi thang không có người, lập tức dừng thang khi buồng thang đang chạy mà

vì một lý do nào đó cửa thang bị mở ra

2.2.2 Hệ thống điều khiển thang máy sử dụng các phần tử có tiếp

điểm

2.2.2.1 Hệ thống tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình sử dụng

các phần tử cơ khí, phần tử điều khiển có tiếp điểm

Hệ truyền động điện dùng cho thang máy có tốc độ chậm và trung bình thường là hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ Hệ này thường dùng cho

các thang máy trở khách trong các nhà cao tầng (5 + 10 tầng) với tốc độ di chuyển buồng thang dưới 1 m/s

Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyện động thang máy được giới thiệu trên hình 2-5

GORD: FS Fran Huan Minh 3 29 œ8 SOTK: Fran Oan Foanh

Lae

11g, _J Nà

Ck là công tắc cửa Cabin

DB và DK là các công tác dự phòng trong Cabin

DPI và DP2 là các công tác dự phòng thang trôi được đặt trong hố thang

DI + D7 là các công tắc điểm cuối của các tầng

RCTI + RCT?7 là các rơle chuyển tầng RI + R7 là các rơle chuyển tầng CTT công tắc từ chuyển tầng

NI + N7 là các nút ấn gọi thang ở các tầng NK1 + NK7 là các nút ấn đến tâng trong Cabin

TI + T7 là các tiếp điểm thường kín của các rơle chuyển tầng

CTK là công tắc đèn trong Cabin

RN và RH là cuộn dây của các rơle nâng và rơle hạ

KN va KH là cuộn dây của công tắc tơ nâng và công tác tơ hạ

Hệ thống được cấp nguồn qua aptomát AP Các cuộn dây Stato của động cơ được nối vào nguồn cung cấp nhờ các tiếp điểm của các côngtắctơ nâng KL hoặc congtacto ha KX

Nguồn cung cấp cho mạch điều khiển được lấy từ một pha qua biến áp cách ly

và chỉnh lưu để được điện áp một chiều +I5V Khi AP đóng, nếu cả 3 pha đều có điện áp thì các cuộn dây của các côngtắctơ KA và KB có điện, các tiếp điểm thường mở của nó đóng lại và cấp nguồn cho biến áp BA Khi đó mới có điện áp

một chiều đưa đến toàn bộ mạch điều khiển

Các cửa tầng được trang bị các công tắc liên động CI + C7 và công tắc cửa Cabin Ck

Khi buồng thang đang ở tầng I Khi đó, công tac điểm cuối DI và công tắc từ CTT đóng rơle chuyển tầng RCTI có điện làm cho tiếp điểm thường kín RCTI mở ra Điều này đảm bảo rằng : nếu cố tình ấn các công tac gọi thang NI hoặc công tác

gọi tầng I NKT thì công tác to ha KH và rơle hạ RH đều không được cấp điện và sẽ

không có một thao tác nào được thực hiện

Tương tự, khi buông thang đang ở tầng 5 thì DŠ và CTT đóng, RCTS có điện, tiếp điểm thường kín RCT5 mở ra làm mất tác dụng của các nút ấn gọi thang NŠ và voi tang 5 NKS

GORD: FS Fran Huan Minh 3 32 RR SOTK: Fran Oan Foanh

Giả sử buồng thang đang ở tầng 2, D2 đóng, RCT2 có điện Các tiếp điểm thường kín của nó mở ra làm cho các cuộn dây của công tắc tơ KN, KH và rơlc RN, RH đều hở mạch

Xét nguyên lý làm việc của sơ đô khi cần lên tầng 4 :

Hành khách đi vào buồng thanø, đóng cửa tầng và cửa Cabin và ấn nút gọi tầng NK4 rơle tầng R4 có điện các tiếp điểm thường mở của nó đóng lại Các cuộn dây của công tắc tơ nâng KN và role nâng RN được cấp điện qua KH, RCT5, RCT4 và

R4 Các tiếp điểm thường mở của chúng đóng lại, động cơ được cấp điện và thang

chuyển động đi lên Khi nhả NK4 thì các cuộn dây này vẫn được duy trì nguồn cuns cấp nhờ các tiếp điểm RN và R4 vẫn đóng Khi buồng thang đến gần ngang sàn tầng 4, công tắc điểm cuối D4 đóng lại, cuộn dây RCT4 có điện, tiếp điểm

thường kín RCT4 mở ra làm cho các cuộn dây KN và RN mất điện, động cơ chính và động cơ phanh mất điện Cơ cấu hãm điện từ sẽ tác động làm dừng buồng thang

Để đảm bảo dừng động cơ một cách chắc chắn, khi mà vì một lý do nào đó mà tiếp điểm thường kín RCT4 không mở ra, người ta bố trí các tiếp điểm thường kín

TI+T7 nối tiếp với các role chuyển tầng RI + R7 Lúc này, (do rơle chuyển tầng

RCT4 có điện) T4 mở ra, làm cho R4 mất điện, các tiếp điểm R4 mở ra, sẽ làm hở

mạch cuộn KN và RN

Trong sơ đồ có 5 đèn báo tầng LI6 + L76 và đèn báo thang máy đang chuyển

động lên LBNó6, xuống LBH6 lấp ở trên mỗi cửa tầng va trong Cabin LK là đèn chiếu sáng Cabin

2.2.2.2 Các nhược điểm của hệ điều khiển rơle có tiếp điểm - Độ tin cậy thấp

- Có tiếng ồn do các tiếp điểm cơ khí gây ra

-Tác động chạm, độ chính xác thấp nên không được sử dụng trong các

thang máy tốc độ cao (cdc thang may cho hang) - Có quá nhiều dây nối trong tủ điều khiển

- Việc thay đối cấu trúc tủ điều khiển là rất khó khan

- Việc khúc phục các sự cố đòi hỏi người công nhân phải có tay nghề cao

- Năng lượng do các cuộn dây tiêu thụ là khá lớn

- Thời gian dừng máy để sửa chữa khi có sự cố là khá dài do phải tốn thời gian để tìm sự cố trong tủ điều khiển

GORD: FS Fran Huan Minh 3 33 R SOTK: Fran Oan Foanh

- Sơ đồ mạch không được cập nhật sau nhiều năm vận hành trong khi vẫn có sự

thay đổi sơ đồ đấu dây trong tủ điều khiển, điều này làm kéo dài thời gian sửa

chữa khi có su co

Do những nhược điểm trên nên trong thang máy tốc độ cao người ta không sử dụng công tắc hành trình mà thay vào đó là các loại cảm biến phi tiếp điểm được

trình bày trong phần dưới đây

2.2.3 Hệ thống khống chế truyền động thang máy sử dụng các phân

tử phi tiếp điểm

Để nâng cao độ tin cậy trong quá trình hoạt động của thang máy, hệ thống tự động khống chế truyền động điện thang máy đã dùng các phần tử phi tiếp điểm (phần tử lôgic) Việc ứng dụng các phần tử lôgic trong mạch điều khiến cho phép xây dựng một hệ thống điều khiến với số lượng phần tử là ít nhất

Nhận xét:

- Hệ thống tự động khống chế truyện động điện thang máy dùng các phần tử phi

tiếp điểm có thể khác phục được các nhược điểm trên, ngoài ra còn có các ưu điểm đáng kể như:

- Giảm được số lượng các dây dẫn điều khiển nối với buồng thang và chuyển

động cùng với buồne thang

- Có thể thiết kế các nút ấn gọi tầng và phần hiển thị, báo hiệu nhỏ, gọn, kết cấu

đẹp nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy

- Dễ dàng thay đổi để sử dụng cho các thang máy khác nhau, vì chỉ cần thêm

các tiếp điểm gọi tầng và viết lại phần mềm điều khiển mà không cần thay đổi phần cứng

- Để truyền động thang máy có tốc độ di chuyển buồng thang v > 3m/s thường

dùng hệ truyền động một chiều

- Trong mạch điều khiển thang máy cao tốc, công tắc chuyển tầng có tay gạt cơ

khí làm việc không tin cậy và gây tiếng ồn lớn Vì vậy, chúng duoc thay thé bang

công tác phi tiếp điểm Công tác chuyển đối tầng phi tiếp điểm thường dùng bộ

Nhìn một cách tổng thể thì một hệ thống điều khiển (Control System) là một tập hợp các linh kiện và thiết bị điện tử được lắp đặt để đảm bảo sự làm việc ổn định,

chính xác và trơn tru của một quá trình hoặc một hoạt động sản xuất nào đó Nó được phân ra thành rất nhiêu loại với nhiều mức độ khác nhau, từ các nhà máy sản

xuất năng lượng lớn đến các máy móc sử dụng công nghệ bán dẫn Do sự phát triển

như vũ bão của công nghệ, các hoạt động điều khiển phức tạp được thực hiện bởi

các hệ thống điều khiển tự động chất lượng cao, có thể là thiết bị điều khiển khả trinh (Programable Logic Controller - PLC) hoac có thể là một máy tính chủ v.v

Bên cạnh khả năng giao tiếp với các thiết bị thu nhận tín hiệu (tủ điều khiển, các

động cơ các sensor, các công tắc, các cuộn dây rơle v.v ), hệ thống điều khiển hiện đại còn có thể nối thành mạng để điều khiển các quá trình có mức độ phức tạp

cao cũng như các quá trình có liên hệ mật thiết với nhau Mỗi một thiết bị đơn lẻ

trone hệ thống điều khiển có một vai trò quan trọng riêng không phụ thuộc vào

kích thước của nó, thiết bị PLC không thể biết được những gì đang xảy ra xung quanh nó nếu thiếu những scnsor báo tín hiệu Nó cũng không thể kích hoạt một chuyển động cơ khí nếu không có động cơ chấp hành Và nếu cần thiết thì một máy tính chủ phải được lắp đặt để điều khiển đồng bộ các hoạt động có liên hệ mật thiết

- Chiếm một không gian nhỏ trong hệ thống

- Việc đấu dây có thể giảm được 80% so với hệ thống điều khiển str dung role thông thường

- Lượng năng lượng tiêu thụ được giảm đáng kể do PLC tiêu thụ công suất

không đáng kể

- Các chức năng tự phân tích chương trình điều khiển hệ thống giúp cho việc

kiểm soát hệ thống một cách dễ dàng

GORD: FS Fran Huan Minh 3 35 R SOTK: Fran Oan Foanh

- Việc thay đổi trình tự thực hiện chương trình hoặc thay đổi cả chương trình ứng dụng rất dế dàng bàng cách lập trình thông qua thiết bị lập trình hoặc phần mềm chạy trên máy vi tính mà không phải thay đổi cách đấu dây, không cần thêm bớt các thiết bị vao/ra ( I/O )

- Các bộ định thời được tích hợp bên trong PLC làm giam phần lớn các rơle và mạch cứng định thời gian so với hệ thống điều khiển sử dụng rơle thông thường

- Thời gian thực hiện chu kỳ máy được cải thiện một cách đáng kể do tốc độ

hoạt động của PLC chỉ cỡ mili giây (ms) Do đó năng suất lao động tăng lên một

cách đáng kể

- Giá thành hệ thống hạ hơn một cách đáng kể so với hệ thống điều khiến sử dụng rơle thông thường trong trường hợp các đầu vào/ra là rất lớn và hoạt động điều khiến rất phức tạp

- Tính tin cậy của PLC cao hơn so với các rơle và các bộ định thời cơ khí

- Chương trình trong PLC có thể in ra một cách dé dang trong vài phút Do đó ta

CHUONG 3: THIET KE SO DO NGUYEN LY

DUNG PLC VA BIEN TAN KHONG CHE THANG MAY 7 TANG

3.1 Hé truyén dong bién tan-dong co 3 pha không đồng bộ

3.1.1 Điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiêu bằng phương pháp điều

chế vecter khong gian

3.1.1.1 Véc to khéng gian cua cac dai luong 3 pha 1, Xây dựng véc tơ không gian

Động cơ đồng bộ hay không đồng bộ đêu có ba cuộn dây với dòng điện ba pha

bố trí như sau

isa

Hình 3-I: Sơ đồ nguyên lý

Trong đó 3 dòng điện I.„ 1, 1, là 3 dòng chảy từ lưới qua đấu nối vào động cơ Khi chạy động cơ bằng biến tần thì đó là 3 dòng ở đầu ra của biến tần, 3 dòng đó thoả mãn phương trình:

Trên mặt phẳng co học động cơ xoay chiều 3 pha có 3 cuộn dây đặt lệch nhau một góc 120” Nếu trên mặt phảng cất đó ta thiết lập một hệ toạ do phtic( a, 7 ) với

trục thực đi qua cuộn dây a của động cơ,thì 3 dòng điện trên có thế biểu điễn như Sau:

Toàn bộ quá trình trên được tổng hợp đầy đủ trong hình vẽ sau

GORD: FS Fran Huan Minh K) 38 RR SOTK: Fran Oan Foanh

thuật toán đã định trước

Một cách tương tự như đối với véc tơ dòng stator ta có thể biểu diễn tất cả các véc tơ còn lại trên hệ toa độ da

£

Ul =U, + JU sy, foe as

Vý =V + JW, Wo Wa + IW ig

2, Ưu thế của việc mô tả động cơ xoay chiều 3 pha trên hé toa d6 tit thong roto Phương pháp mô tả động cơ không đồng bộ trên hệ toạ độ từ thông roto để tìm mối tương quan giống như động cơ điện I chiều,nhằm đạt được tính năng điêu khiển tương tự như động cơ điện | chiéu

Sau khi xây dựng véc to khong gian cho các đại lượng dòng,áp,từ thông và chuyển các véc tơ đó sang quan sát trên hé toa do tit thong roto (d,q) ta thu được

quan hệ giữa mômecn quay,từ thông và các phần tử của véc tơ dòng stato như sau:

GORD: F.S Fran Huan Minh %) 39 œ8 SOTK: Frau Oan F6auh

Vậy từ thông roto có thể được tăng giảm gián tiếp thông qua tăng giảm ¡ „ Nên

nếu áp đặt nhanh,chính xác được dòng ¡.„ ta có thể coi ¡.„ là đại lượng điều khiển

cua từ thông roto Và I,„ gọi là dòng kích từ,g1ữ val trò tương tự như 1, của động cơ I chiều

Tương tự,ta cũng có thể coi 1„ là đại lượng điều khiển của momen động cơ, 1 gọi là dòng tạo momen quay.giữ vai trò tương tự như ¡„ của động cơ | chiéu 3.1.1.2 Nguyên tắc điều chế véc tơ

Phương pháp điều chế véc tơ không gian là phương pháp mạnh phổ cập trong

các hệ truyền đã hoá số toàn phần dùng để điều khiển biến tân Khâu điều khiển

biến tần là khâu ghép nối quan trọng giữa thiết bị điều khiển / điều chỉnh bằng số với khâu chấp hành: biến tân / động cơ Trong hệ thống này sơ đồ nguyên lý của động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc được nuôi bởi biến tần dùng van bán

dẫn Thông thường các đôi van được vi xử lý vi tính điều khiến sao cho điện áp xoay chiều 3 pha với biên độ cho trước, với tân số cũng như góc pha cho trước được

đặt lên 3 cực của động cơ theo đúng yêu cầu biến tần được nuôi bởi điện áp một chiều U¿.: