Yêu cầu bài toán: Thiết kế hệ thống trang bị điện cho thang máy 5 tầng tốc độ trung bình 2.1 Đặt vấn đề
Thang máy là thiết bị vận tải dung để chở hang hóa và người theo phương thẳng đứng. Những loại thang máy hiện đại có cơ cấu cơ khí phức tạp, hệ thống truyền động, hệ thống khống chế phức tạp nhàm đảm bảo nâng cao năng suất, vân hành tin cậy, an toàn. Tất cả thiết bị được lắp trong buồng thang và buồng máy.
Vấn đề đặt ra:
1. Yêu cầu của thang máy là phải dừng tầng chính sác, không giật, đảm bảo an toàn cho khách.
2. Khi có lệnh điều khiển thì thang máy tang tốc từ từ lên tốc độ định mức nhưng phải trong khoảng thời gian ngắn và dừng lại tại vị trí chúng ta mong muốn một cánh nhẹ nhàng và chính xác, trong trường hợp mất điện buồng thang không bị dơi rớt xuống đáy hố thang mà phải được giữ lại.
3. Khi quả tải phải có đèn bảo hoặc còi báo hiệu, thang máy phải ngưng hoạt động, khi tình trang quá tải không còn nữa thì thnag máy trở lại làm việc bình thường.
4. Trong khi thnag máy di chuyển thì không thể điều khiển thang máy di chuyển theo chiều ngược lại.
2.2 Hướng giải quyết
1. Sự dụng động cơ tích hợp hộp số chuyên dùng cho thang máy
2. Sử dụng thắng cơ khí để bảo vệ người và thang trong trường hợp mất điện.
3. Sử dụng cơ cấu khóa liên động để khi thang máy đang di chuyển không thể điều khiển thang máy theo chiều ngược lại.
4. Sử dụng tín hiệu báo sự cố khi quá tải, phải có tín hiệu đèn còi báo cho hành khách biết đồng thời ngắt không cho điều khiển chạy lên xuống,, khi không còn tình trạng quá tải thì còi đèn tự tắt.
2.3 Yêu cầu trang bị điện Thang máy cho tòa nhà 5 tầng
1. Thiết kế mạnh động lực 2. Thiết kế mạnh điều khiển 3. Thiết kế mạnh tín hiệu
2.4 Thiết kế mạch điện động lực và điều khiển
Hình 2. 1: Sơ đồ mạch điều khiển của thang máy
Sơ đồ có:
- 5 rơle tầng: RT1- RT5
- 5 công tắc chuyển đổi tầng (cảm biến vị trí cơ học) 3 vị trí: CĐT1- CĐT5.
- 8 cảm biến vị trí cơ học, 2 vị trí dùng chuyển động tốc độ cao về thấp, để dừng cabin chính xác: CT2N - CT5M (lắp thấp hơn sàn tầng) và CT1H - CT4H (lắp cao hơn sàn tầng).
- Nam châm đóng chốt NCĐC để đóng chốt cửa cabin và cửa tầng.
- Công tắc phanh KP dùng đóng mạch cuộn phanh hãm PH.
- Công tắc hạn chế HC5 và HCl để hạn chế hành trình trên cùng và dưới cùng của cabin.
- Các tiếp điểm cửa tầng CT1- CT5: đóng khi thang chạy.
- Tiếp điểm cửa cabin CCB: đóng khi thang chạy, - Tiếp điểm cáp chùng KCC: mỏ ra khi cáp chùng.
- Tiếp điểm sàn cabin KSl, KS2 mở ra khi có người trong cabin.
- KS1 ngắt mạch điều khiển ở cabin
- KS2 ngắt mạch gọi khi có người trong cabin và ngắt mạch rơ le để chiếu sáng cabin và đèn báo tầng có người
2.5 Nguyên lý hoạt động
Trên sơ đồ thang đang ở tầng 1 (công tắc CĐT1 ở vị trí giữa và GT1H ở vị trí dưới). Giả sử khách đang ở tầng 4, gọi thang để xuống tầng 2.
Khách bấm nút gọi tầng GT4 ỏ cửa tầng 4. Nếu mọi điều kiện an toàn đã được đảm bảo và Ap, CD, 1CT đã đóng thì rơle RT4 được cấp điện theo đường; a-Dl- CT1- CT5-FBH-KCC-CCB-D2-N và H thường đóng KS2-GT4-~Cuộn hút RT4-HC5-HClb. Khi RT4 tác động, công tắc tơ tốc độ cao c có điện theo đường: a - RT4 vừa đóng - CT4N - CT4H- 1CT - T thường đóng - cuộn hút c - HC5 - HCl - b. Mạch lực động cơ Đ được nối để chạy tốc độ cao. Đồng thời RT4 đóng mạch song song với cuộn hút RT4 để cấp điện cho công tắc tơ nâng N theo đường: RT4 vừa đóng CĐT4 - H thường đóng - cuộn hút N - HC5 - HCl - b. Công tắc tơ nâng N có điện, tác động để:
- Đóng mạch lực cho động cơ Đ quay, nâng cabin lên vối tốc độ cao.
- Cấp điện cho công tắc tơ phanh KP để cuộn phanh PH có điện và nhả phanh.
- Cấp điện cho công tắc tơ KĐC để nam châm đóng chốt NCĐC có điện, đóng chốt cửá cabin và cửa tầng.
- Ngắt điện mạch gọi tầng và đến tầng.
Đóng mạch tự duy trì điện cho cuộn rơle RT4 và cuộn công tắc tơ N qua đường: D2 - c - T thường đóng - N vừa đóng - CĐT4 - RT4 - cuộn RT4 - HC5 - HCl - b và H thường ngắt mạch cuộn H (công tắc tơ hạ) đóng - cuộn N-HC5-HC1-b
Khi buồng thang đến gần tầng 4, công tắc CT4N bị gạt, chuyển từ vị trí dưới lên trên, ngắt mạch công tắc tơ c chạy tốc độ cao và công tắc tơ chạy tốc độ thấp T có điện do tiếp điểm c thường đóng đóng lại. Động cơ được nốì để chạy tốc độ chậm.
Tốc độ động cơ đang có ở tốc độ cao lớn hơn tốc độ đồng bộ của đặc tính cơ tốc độ thấp nên động cơ được hãm tái sinh và chạy chậm dần.
Khi cabin đến tầng 4, công tắc CĐT4 bị gạt về vị trí giữa, cắt điện RT4. cần hãm chốt ở tầng tác động vào tiếp điểm Hch, cắt điện công tắc tơ nâng N, tiếp theo là công tắc tơ phanh KP, cuộn phanh PH và công tắc tơ KĐC để mở chốt cho phép mở cửa và công tắc tơ chạy chậm T.
Do thang chạy từ tầng 1 lên tầng 4 nên: CĐTl, CĐT2, CĐT3 bị gạt lên vị trí trên;
CĐT4 ở vị trí giữa, CT1H, CT2H, CT3H, CT4H, CT2N, CT3N, CT4N ở vị trí trên.
Khách ở tầng 4 vào cabin để xuống tầng 2. KS2 mở ngắt điện RTr và ngắt mạch gọi thang ở các tầng. Đèn cabin sáng và đèn báo thang bận ở các tầng sáng. Khách bấm nút đến tầng ĐT2 ở cabin. Rơle RT2 có điện theo đường: a – Dl- CT1 - CT5 - FBH - KCC - CCB -D2 -N - H - ĐT2 - RT2 - HC5 – HC1 - b. Từ đó, công tắc tơ tốc độ cao c công tắc tơ hạ H, KĐC và KP có điện. Cabin được động cơ Đ hạ xuống nhanh. Diễn biến tương tự khi cabin đi lên. Gần tới sàn tầng 2 thì cảm biến vị trí CT2H bị gặt từ vị trí trên xuống dưới cắt mạch công tắc tơ tốc độ cao c, đóng điện công tắc tơ tốc độ thấp để động cơ chạy chậm lại với hãm tái sinh cho tới khi dừng, khách ra khỏi cabin. Lý giải mạch tương tự lúc thang lên.
2.6 Một số sự cố và cách khác phục
- Người vào cabin nhưng đèn không sang
Cách khắc phục: Kiểm tra các đèn tầng đều sang thì kiểm tra đèn, tắt hết thì kiểm tra mạch - Thang không chuyển về cấp độ thấp khi gần đến tầng
Cách khắc phục: Kiểm tra lên, xuống của thang máy rồi kiểm tra CT2N và CT2H - Thang máy mất điện đột ngột
Cách khắc phục: Thang máy có thể bị cắt nguồn điện bất cứ khi nào do nguyên nhân chủ quan hoặc khách quan. Tuy nhiên người sử dụng hãy thật bình tĩnh vì hiện nay hầu hết các thang máy đều có trang bị hệ thống cứu hộ tự động UPS (Automatic Rescue Device). Là hệ thống cần thiết để đảm bảo an toàn cho hành khách. Khi thang máy đang vận hành có sự cố mất điện đột xuất, thang sẽ tự động di chuyển đến tầng gần nhất, tự động mở cửa cho hành khách ra ngoài nhờ nguồn điện dự phòng. Khi có điện lưới trở lại, bộ UPS sẽ tự động nạp điện.
2.7 Chọn động cơ làm việc
- Chọn loại động cơ không đồng bộ 3 pha, lồng sóc 2 cấp tốc độ.
- Công suất động cơ tính toán là 5,2(kW), với chế độ làm việc CD % = 40%
- Theo atlat máy nâng, chọn động cơ AOC2-41-8 + Công suất động cơ Pđm = 5,2 kW
+ Số vòng quay của các thiết bị: nđm = 1350 (vòng/phút) + Hiệu suất ŋ theo tài liệu: ŋ = 0,79
+ cos = 0.89.
2.8 Tính chọn khí cụ điện 2.8.1 Tính chọn Aptomat Ta có:
Ilv =√3.Uđm .Pđmcos∅. ŋ= 11,24A
Trong đó :
Pđm = 5,2 ( kW) công suất của động cơ Uđm 380 (V), điện áp của dây
Ŋ = 0,79 hiệu suất của động cơ Điều kiện chọn Aptomat:
- Iqt ≥ 1,25.Ilv =1,25.11,24 = 14,05 (A) - Uatm ≥ Uđm = 380 (V)
Chọn aptomat loại 5SX6, do Siements chế tạo, ký hiệu: 5SX6 616-7
Với Iđm = 16(A), Uđm = 400(V) 2.8.2 Tính chọn cầu chì
- Với dòng định mức Iđm = Ilv = 11,24(A), cầu chì được chọn theo 2 điều kiện sau:
Uđmcc ≥ UđmLĐ ICC ≥ Ilv = 11,24 (A)
Chọn cầu chì 3NW8 005-1 iements chế tạo với Uđm =500(V) và ICC = 16 (A) 2.8.3 Tính chọn Contactor
Contactor có dòng điện phải đảm bảo Ictt ≥ Ilv.k Thay vào ta có: Ictt ≥ 11,24.1,3 = 14,612 (A)
Chọn contactor Ký hiệu HiMC18, hãng xác suất HuynDai, Hàn Quốc Với dòng điện định mức Iđm = 18 (A)
Điện áp định mức Uđm = 380 (A) 2.8.4 Tính chọn dây dẫn
Dòng điện tính toán cho dây dẫn mạch động lực Itt = 11,24 (A)
Dòng điện lâu dài cho phép ứng với dòng dẫn được chọn là:
Icp ≥ k1.Iuk2 = 1,07.011,24,79 = 13,3 (A) Trong đó:
k1- hệ số điều chỉnh nhiệt độ, ứng với môi trường làm việc của dây do dây đặt trong nhà nên lấy nhiệt độ làm việc = 25ᵒC chọn k1 = 1,07
k2- hệ số điều chỉnh nhiệt độ, ứng với số lượng lõi cáp đi cùng 1 rãnh ta chọn dây dẫn 3 lõi 1 rãnh dẫy, k2 = 0,79
Ta chọn cáp đồng 3 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo với dòng điện cho phép lâu dài Icp= 18 (A)
Dòng điện tính toán cho dây dẫn mạch điều khiển, với dòng tính toán Itt = 11,24(A) Ta chọn dây dẫn 1 lõi đồng cách điện PVC, CADIVI chế tạo có dòng phụ tải I= 12(A).
2.8.5 Tính chọn Role trung gian
- Với dòng điện tính toán Itt 11,24 (A), Chọn Role trung gian Omomoron MY2N DC24
2.8.6 Chọn công tắc hành trình
Với các thông số đã cho ở trên chọn công tắc hành trình D4GS-N 2.8.7 Tính chọn phanh điện từ thường đóng
Chọn phanh hãm động cơ thang máy có momen xoắn trên trục động cơ T =9550.PdcNđc = 5,2.10001350 = 36592,6(N.mm)
Theo Atlat máy nâng chuyển ta chọn được phanh Ký hiệu TKT-200
Momen phanh Mph = 80 (N.m)