Trong thang máy, chuyển động buồng thang lên xuống theo ph−ơng thẳng đứng với tải trọng lớn, nên lực quán tính khá lớn. Khi đột ngột mất điện buồng thang và hàng hóa sẽ rơi tự do với một gia tốc rất lớn, ng−ời vận hành không thể kìm chế đ−ợc ngoài phanh hãm điện từ tác động nhanh. Chính vì vậy phanh hãm là một bộ phận không thể thiếu đ−ợc trong hệ truyền động khống chế thang máy. Trong thiết kế thang máy th−ờng sử dụng phanh hãm điện từ nguồn cung cấp trực tiếp với l−ới điện xoay chiều.
Phanh hãm th−ờng có 3 loại: a. Phanh guốc.
b. Phanh đĩa. c. Phanh đại.
Nguyên lí hoạt động của phanh nói trên cơ bản giống nhau. Khi động cơ của cơ cấu nâng hạ đ−ợc đóng vào l−ới điện, thì đồng thời cuộn dây của nam châm cũng mất điện, ngay lúc này lực căng của lò xo sẽ ép chặt má phanh vào trục động cơ kịp thời hãm dừng động cơ.
Phanh hãm điện từ th−ờng đ−ợc chế tạo theo 2 kiểu: hành trình phản ứng dài (hàng chục mm) và hành trình phần ứng ngắn (vài mm). Loại phanh hành trình dài yêu cầu lực hút nhỏ nh−ng kết cấu cồng kềnh và phức tạp.
Thực tế th−ờng dùng phanh hãm hành trình ngắn. Khi chọn thông số phanh cần chú ý đến 3 thông số cơ bản: + Điện áp làm việc.
+ Hệ số tiếp điện t−ơng đối. + Độ dài hành trình phần ứng.
a) tính toán và lựa chọn phanh hãm cho thang máy
Lực tác dụng lên trục động cơ khi phanh phụ thuộc vào vị trí số mômen của cơ cấu phanh và chế độ làm việc của cơ cấu nâng hạ buồng thang:
Mph = k.Mch Mph : mômen của cơ cấu phanh.
k : hệ số dự trữ tùy thuộc vào chế độ làm việc. Mch : mômen cản tĩnh khi hạ tải với tải định mức. b) Tính chọn nam châm điện của cơ cấu phanh
Lực cần thiết đặt lên má phanh (lực h−ớng tâm) đ−ợc tính :
27832 2 , 9741 . 35 , 0 1 F . 1 Fh ⎟ = ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ μ = (N)
μ : hệ số ma sát. chọn μ = 0,35 (má phanh làm từ chất liệu amiăng và puli làm bằng gang).
F : lực tác dụng đặt lên puli cáp kéo chuông thang.
Lực hút nam châm Fnc và hành trình của phần ứng yêu cầu hn đ−ợc xác định bởi biểu thức sau:
( ) ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ η = k . 1 . h . F h . Fnc n yc trong đó: Fnc : lực hút nam châm. hn : hành trình phần ứng, chọn hn = 4(mm).
h : hành trình khi hãm, chọn h = 6(mm). η : hiệu suất, η = 0,85 k : hệ số dự trữ (0,75 ữ 0,85), chọn k = 0,85 20224 4 85 , 0 . 85 , 0 1 . 6 . 2 , 9741 h k . 1 . h . F F n ) yc ( nc = η = = (N) IV. Chọn aptomat
Việc chọn aptomat dựa vào các thông số sau:
- Dòng điện tính toán trong mạch.
- Dòng điện quá tải.
- Tính thao tác có chọn lọc.
Ngoài việc lựa chọn còn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải, aptomat không đ−ợc phép cắt khi có quá tải ngắn hạn th−ờng xảy ra trong điều kiện làm việc bình th−ờng nh− dòng khởi động của động cơ.
Yêu cầu chung là dòng điện định mức của giới hạn bảo vệ không đ−ợc bé hơn dòng điện tính toán (Iap > Itt), tùy theo đặc tính và điều kiện làm việc cụ thể của phụ tải, chọn dòng điện của giới hạn bảo vệ là 125 ữ 150% so với Itt của mạch.
Iđm của động cơ= 30,4(A). Vậy việc chọn aptomat bảo vệ mạch với tải chủ yếu là động cơ nâng hạ làm việc ở chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại.
Vậy chọn aptomat có các thông số sau: 500V – 50Hz – 35A
V. Chọn khởi động từ
a) Các yêu cầu
+ Tiếp điểm phải có độ bền chịu mài mòn cao. + Khả năng đóng cắt cao.
+ Thao tác đóng cắt dứt khoát. + Tiêu thụ năng l−ợng ít.
+ Bảo vệ tin cậy động cơ khỏi bị quá tải lâu dài (có rơle nhiệt đi kèm). + Chọn: Ikđt = (1,5 ữ 1,7)Iđm
AP D Đ Hình 1.1 D D U U U U U D D U D Run Run RN RN RN Stop RN
Mạch điều khiển đảo chiều quay của động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc bằng khởi động từ kép có rơle nhiệt.
Trong đó:
U và D : là hai khởi động từ thuận và nghịch. RN : rơle nhiệt.
Đ : động cơ.
AT : aptomat đóng mở mạch. Stop : nút dừng.
Run : nút chạy thuận ngịch Lựa chọn khởi động từ:
+ Công suất và điện áp của động cơ khi làm việc. + Ikđt = (1,5 ữ 1,7)Iđm
Vậy chọn 4 khởi động từ có các thông số sau:
VI. Chọn rơle trung gian
Nhiệm vụ của rơle trung gian là khuyếch đại các tín hiệu điều khiển. Trong sơ đồ điều khiển, rơle trung gian th−ờng nằm ở vị trí giữa hai khí cụ điện. Đặc điểm của rơle trung gian là không có cơ cấu điều chỉnh điện áp tác dụng, yêu cầu rơle phải tác động tốt khi điện áp đặt vào cuộn dây dao động trong phạm vi : ± 5%.Uđm
2
3
1
5
Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo Rơle trung gian 4 1. Lõi thép 3. Phần động 2. Cuộn dây 4. Hệ thống tiếp điểm 5. Lò xo
Trong mạch thang máy thì rơle trung gian đ−ợc sử dụng khá nhiều để cấp tín hiệu từ một rơle khác. Trong sơ đồ bảo vệ và điều khiển thì rơle thời gian dùng để giới hạn thời gian quá tải, thiết bị tự động mở máy động cơ có các cấp điều chỉnh tốc độ và hạn chế động cơ làm việc quá tải.
VII. Chọn rơle thời gian kiểu điện từ
Rơle thời gian là thiết bị tạo thời gian duy trì cần thiết khi truyền tín hiệu từ một rơle đến một thời gian khác. Trong sơ đồ bảo vệ và điều khiển thì rơle thời gian dùng để giới hạn thời gian quá tải. Thiết bị tự động mở máy động cơ có cấp điều chỉnh tốc độ và hạn chế động cơ làm việc quá tải.
3 4 1 5 (+) (-) 6 2 Từ thông chính 1. Cuộn dây nam châm
2. ống trụ rỗng ( vật liệu phi từ tính) 3. Lò xo
4. Đệm chống dính 5. Tiếp điểm
6. Lõi thép hình chữ U
Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo Rơle thời gian
+ Các yếu tố ảnh h−ởng:
- ảnh h−ởng của nhiệt độ làm việc, vì khi nhiệt độ thay đổi dẫn đến điện trở thay đổi làm cho thời gian mở tiếp điểm củng thay đổi.
- ảnh h−ởng của sự dao động điện áp nguồn, mức độ bằng phẳng của điện áp một chiều lớn hay nhỏ.
+ Thời gian duy trì của rơle điện từ có thể điều chỉnh trong phạm vi từ 0,5ữ5(s). Trong thang máy rơle thời gian dùng để thay tốc độ động cơ khi khởi động, vì khi khởi động thì động cơ di chuyển ở tốc độ thấp sau từ 2ữ5(s) thì các tiếp điểm th−ờng đóng và th−ờng mở của rơle tác động cắt động cơ khỏi tốc độ thấp và chuyển động cơ làm việc ở tốc độ cao và ng−ợc lại. Trong khi đóng mở cửa cabin thì làm nhiệm vụ tạo thời gian trễ đóng mở cửa cabin.
VIII. Chọn thiết bị chống mất pha và điện áp l−ới thấp
+ Để chống mất pha và điện áp l−ới thấp thì nên chọn bộ điện tử PMR PMR : là một thiết bị đã đ−ợc lập trình sẵn để tác động khi điện áp l−ới thấp (d−ới 85%Uđm), một trong ba pha bị mất và khi thay đổi thứ tự pha.
Khi xảy ra một trong các sự cố trên thì thiết bi PMR tác động ngay làm ngắt mạch điều khiển để bảo vệ cho động cơ và các thiết bị khác đ−ợc an toàn.
IX. Chọn khí cụ bảo vệ cho mạch lực
Rơle nhiệt:
Rơle nhiệt là một công cụ bảo vệ động cơ và mạch điều khiển khỏi bị quá tải, th−ờng dùng kèm với khởi động từ và công tắc tơ. Rơle nhiệt không tác động tức thời theo chỉ số dòng điện, vì nó có quán tính nhiệt lớn, nên phải có thời gian để phát nóng, do đó nó làm việc có thời gian từ vài giây đến vài phút.
Đặc tính cơ bản của rơle nhiệt là quan hệ thời gian tác động và dòng điện phụ tải chạy qua. Vậy chọn theo giá trị Itđ = (1,2 ữ 1,3)Iđm
Chọn rơle nhiệt cho động cơ thang máy với thông số: Itđ = 38(A).
X. Chọn lắp khí cụ hạn chế và an toàn
Để đảm bảo cho thang máy hoạt động an toàn trong phạm vi cho phép, trong mạch phải có các công tắc hạn chế hành trình của cabin và chống quá tải.
Trong thiết kế cabin chuyển động cơ từ sàn tầng 1 đến tầng 7 là hết hành trình. Để đảm bảo cho chuyển động của cabin không v−ợt quá hành trình khi đi lên (đội tầng) và chuyển động qua tầng cuối cùng (tụt tầng), trong mạch phải có công tắc hành trình hạn trên (TOP) chống đội tầng và công tắc hạn d−ới (BOT) chống tụt tầng. Hai công tắc trên phải có tiếp điểm th−ờng đóng. Khi cabin chuyển động quá hành trình thì các tiếp điểm th−ờng đóng của công tắc hành trình TOP hoặc BOT đ−ợc tác động mở ra cắt mạch điều khiển và mạch động lực ra khỏi nguồn, động cơ dừng, đồng thời các phanh tác động hãm động cơ và cabin.
Nếu thang máy chở quá tải sẽ gây ra h− hỏng động cơ và các thiết bị trong cơ cấu nâng hạ. Để tránh quá tải thì sàn d−ới cabin có lắp những công tắc hạn chế quá tải và rơle chống quá tải OLD có tiếp điểm th−ờng đóng. Khi xảy ra quá tải thì công tắc này sẽ hoạt động cấp điện cho rơle OLD làm cho điểm OLD mở, làm hở mạch, ng−ời vận hành sẽ không điều khiển đ−ợc quá trình chuyển động của cabin, đồng thời lúc này chuông báo quá tải sẽ phát tín hiệu để ng−ời vận hành biết.
Thang máy chuyển động suốt dọc giếng thang ở độ cao rất lớn. Để tránh tình trạng xảy ra tai nạn cho ng−ời khi cabin đang chuyển động thì ở cabin và ở các cửa tầng phải đặt các công tắc hành trình cửa. Khi cửa cabin và các cửa tầng đều đóng hết thì phải đặt các tiếp điểm của các công tắc hành trình để đóng mạch điều khiển. Nếu một trong các cửa tầng hay cabin còn mở thì sẽ làm hở mạch điều khiển, lúc này thang máy sẽ không hoạt động.
XI. Chọn máy biến áp
Chọn máy biến áp một pha, làm mát bằng không khí, có các cấp điện áp ra để cung cấp cho mạch lực, mạch điều khiển và mạch tín hiệu:
110V – 6V Sđm = 1(KVA) Uvào = Uđm = 380(V)
Ch−ơng II
thiết kế mạch động lực
I. Động cơ truyền động
Động cơ truyền động là động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hai cấp tốc độ. Mỗi tốc độ có dây quấn riêng biệt, nên khi đ−ợc chuyển đổi tốc độ thì giữa hai dây quấn không có liên quan về tốc độ. Trên sơ đồ ta thấy có 6 đầu dây cáp nguồn vào bảng đấu trên động cơ, mỗi một tốc độ đ−ợc đấu 3 sợi.
Ngoài ra còn có động cơ có công suất nhỏ dùng để đóng mở cabin.
AP U D GV BV RN Đ FM Hình 2.1 PMR RN U D GV BV RN RN RN RN
Cấp nguồn cung cấp cho hệ bằng aptomat AP. Cuộn dây stato của động cơ đ−ợc nối vào nguồn cấp qua các tiếp điểm của công tắc tơ nâng U hoặc công tắc hạ D và các tiếp điểm của công tắc tơ tốc độ nhanh GV hoặc công tắc tơ tốc độ chậm BV.
II. Các công tắc tơ
Để điều khiển cho hoạt động nâng hạ cabin và để chuyển đổi tốc độ nhanh chậm đ−ợc sử dụng 4 công tắc tơ một chiều:
+ Công tắc tơ U : dùng để điều khiển cho thang đi lên. + Công tắc tơ D : dùng để điều khiển cho thang đi xuống. + Công tắc tơ GV : dùng để điều khiển cho thang đi tốc độ cao. + Công tắc tơ BV : dùng để điều khiển cho thang đi tốc độ thấp.
Các công tắc U, D, GV, BV phải làm việc theo trình tự yêu cầu thao tác. Khi thang hoạt động thì không để xảy ra cùng một lúc các công tắc tơ U và D cùng làm việc hoặc các công tắc tơ GV và BV cùng làm việc. Nếu các công tắc tơ nh− trên cùng làm việc thì sẽ gây ra cháy, chập các pha của mạch lực, gây ra h− hỏng hoàn toàn các tiếp điểm chính của công tắc tơ và cáp dẫn. Do đó trong mạch ta phải bố trí các khóa liên động thông qua các tiếp điểm th−ờng đóng trên các công tắc tơ.
Khi công tắc tơ U hoạt động thì tiếp điểm th−ờng đóng U mở ra cắt nguồn điều khiển ở phía công tắc tơ D không cho công tắc tơ D hoạt động và ng−ợc lai. Nh− vậy đảm bảo chỉ có thể xảy ra U hoặc D làm việc, tránh đ−ợc hiện t−ợng cả hai cùng làm việc một lúc. Giữa hai công tắc tơ GV và BV cũng bố trí t−ơng tự để đảm bảo chỉ có một cuộn dây tốc độ của động cơ làm việc.
III. Máy biến áp
Chọn máy biến áp một pha, làm mát bằng không khí, có các cấp điện áp ra để cung cấp cho mạch lực, mạch điều khiển và mạch tín hiệu:
110V – 6V Sđm = 1(KVA) Uvào = Uđm = 380(V)
IV. Rơle bảo vệ
Rơle nhiệt RN có tác dụng bảo vệ quá tải. Chúng đ−ợc đấu nối tiếp với mạch động lực của động cơ, còn tiếp điểm th−ờng đóng của chúng đ−ợc đấu nối tiếp với nguồn điều khiển. Khi xảy ra quá tải thì dòng điện chạy trong động cơ lớn hơn dòng điện định mức dẫn đến nhiệt độ của động cơ tăng thì các rơle nhiệt bảo vệ động cơ sẽ tác động, các tiếp điểm th−ờng đóng của rơle mở ra làm hở mạch điều khiển và sẽ cắt nguồn mạch lực của động cơ.
Rơle thời gian RTG là loại rơle dùng phần tử trễ kiểu điện từ. Nguồn cấp cho cuộn là điện áp một chiều, thời gian trễ là t = 3 ữ 5(s). Rơle này giúp cho động cơ có thời gian chuyển từ tốc độ nhanh sang tốc độ chậm và ng−ợc lại. Điều đó tránh cho động cơ khi chuyển đổi trạng thái không làm việc một cách đột ngột. Khi rơle RTG đ−ợc cấp điện thì tiếp điểm th−ờng mở đóng lại sau một thời gian đã đặt sẵn. Do đó rơle RSV có điện, tiếp điểm th−ờng đóng RSV mở ra làm công tắc tốc độ chậm BV mất điện, cùng lúc này tiếp điểm th−ờng mở RSV đóng lại làm cho công tắc tơ tốc độ nhanh có điện. Nếu chuyển tốc độ từ nhanh sang chậm thì quá trình ng−ợc lại.
Trong mạch có sử dụng rơle trung gian RSV nhờ tác động của rơle thời gian RTG để thay đổi tốc độ động cơ.
TOP, BOT là công tắc hành trình chống đội tầng và tụt tầng. Khi buồng thang v−ợt quá tầng trên cùng hoặc xuống cuối cùng một khoảng nhất định thì công tắc này tác động giúp cho cabin không v−ợt quá tầng giới hạn.
Trong mạch đ−ợc trang bị một rơle chống quá tải OLD. Khi buồng thang chịu tải trọng lớn hơn tải trọng định mức thì sẽ làm cho công tắc OLD tác động cấp điện cho rơle OLD làm hở tiếp điểm th−ờng đóng OLD để cắt mạch điều khiển.
V. Aptomat
Aptomat làm nhiệm vụ đóng ngắt nguồn cung cấp dòng cho mạch lực, đảm bảo cho động cơ làm việc ở điều kiện bình th−ờng, cắt mạch động lực khi có sự cố.
VI. Thiết bị chống mất pha và điện áp l−ới thấp
+ Để chống mất pha và điện áp l−ới thấp thì nên chọn bộ điện tử PMR PMR : là một thiết bị đã đ−ợc lập trình sẵn để tác động khi điện áp l−ới thấp (d−ới 85%Uđm), một trong ba pha bị mất và khi thay đổi thứ tự pha.
Khi xảy ra một trong các sự cố trên thì thiết bi PMR tác động ngay làm ngắt mạch điều khiển để bảo vệ cho động cơ và các thiết bị khác đ−ợc an toàn.
VII. Các loại phanh
Dùng để khống chế, dừng, hãm động cơ và cabin khi có yêu cầu hoặc khi có sự cố. Thang máy đ−ợc sử dụng 2 loại phanh sau:
- Phanh guốc FM : dùng để hãm động cơ.