Một trong các yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho cabin chuyển động êm. Cho nên vấn đề quan trọng nhất đặt ra đối với ngƣời thiết kế không chỉ đạt đƣợc tốc độ cao mà phải giải quyết đƣợc những vấn đề mà công nghệ đòi hỏi, nhƣ yêu cầu về điều chỉnh tốc độ, giảm đƣợc độ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
giật cabin, tránh cảm giác khó chịu cho hành khách ở giai đoạn khởi động và dừng tầng. Vì vậy, các tham số chính đặc trƣng cho chế độ làm việc của thang máy là tốc độ di chuyển v[m/s], gia tốc a[m/s2] và độ giật [m/s3]. Biểu đồ làm việc tối ƣu của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao với năm giai đoạn chính: mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng.
Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường s, tốc độ v, gia tốc a và độ giật theo thời gian.
Khi tốc độ cabin đạt giá trị từ (0,75 ÷ 3,5) [m/s], gia tốc tối ƣu a
2[m/s2], giá trị này của gia tốc nhằm đảm bảo năng suất cao, không gây ra cảm giác khó chịu cho hành khách. Một đại lƣợng nữa cũng ảnh hƣởng đến sự di chuyển êm của cabin đó là độ giật = 2
2
dt v d dt
da . Khi giá trị của gia tốcđạt tối ƣu a 2[m/s2]thì độ giật 20[m/s3].
4.2.3 Các yêu cầu về năng suất, dừng chính xác, tiết kiệm năng lƣợng và an toàn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
a. Yêu cầu về năng suất ( tốc độ di chuyển nhanh)
Năng suất của thang máy chính là số lƣợng hành khách mà thang máy vận chuyển theo một hƣớng trên một đơn vị thời gian và đƣợc tính theo biểu thức sau: n t V H E P 3600 (4-1)
Trong đó: P – là năng suất của thang máy tính cho một giờ;
E – trọng tải định mức của thang máy ( số lƣợng ngƣời đi đƣợc cho một lần vận chuyển của thang máy );
- hệ số lấp đầy phụ tải của thang máy; H – chiều cao nâng (hạ), m;
v – tốc độ di chuyển của buồng thang máy, m/s;
tn - tổng thời gian khi thang máy dừng ở mỗi tầng (thời gian đóng, mở cửa buồng thang, cửa tầng, thời gian ra, vào của hành khách) và thời gian tăng, giảm tốc của buồng thang, cửa thang, thời gian ra, vào của hành khách và thời gian tăng, giảm tốc của buồng thang.
tn = (t1 + t2 + t3)(md +1) +t4 +t5 + t6 (4-2)
Trong đó: t1 – thời gian tăng tốc; t2 – thời gian giảm tốc; t3 – thời gian mở, đóng cửa; t4 – thời gian đi vào của một hành khách; t5 – thời gian đi ra của một hành khách; t6 – thời gian khi buồng thang máy chờ khách đến chậm; md – số lần dừng của buồng thang tính theo xác xuất.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 4.4 Đồ thị xác định số lần dừng
md – số lần dừng, mt – số tầng, E – số ngƣời trong buồng thang
Theo biểu thức (4-1) ta thấy rằng năng xuất của thang máy tỷ lệ thuận với trọng tải của buồng thang E và tỷ lệ nghịch với tn, đặc biệt là đối với thang máy có trọng tải lớn. Còn hệ số lấp đầy phụ thuộc chủ yếu vào cƣờng độ vận chuyển hành khách thƣờng lấy bằng: = (0,6÷0,8). Từ biểu thức (4-1) ta rút ra nhận xét rằng: trị số tốc độ di chyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy, trị số này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với thang máy trong các nhà cao tầng. Những thang máy có tốc độ cao (v =3,5m/s) phù hợp với chiều cao nâng lớn, số lần dừng md ít. Trong trƣờng hợp này thời gian khi tăng tốc và giảm tốc rất nhỏ so với thời gian di chuyển của buồng thang với tốc độ cao, trị số tốc độ trung bình của thang máy gần đạt bằng tốc độ định mức của thang máy.
Mặt khác, cần phải nhớ rằng, trị số tốc độ di chuyển của buồng thang tỷ lệ thuận với giá thành của thang máy. Nếu tăng tốc độ của thang máy từ v = 0,75m/s v = 3,5m/s, giá thành của thang máy tăng lên 4÷5 lần. Bởi vậy tùy thuộc vào độ cao của tòa nhà mà thang máy phục vụ để chọn trị số di chuyển
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
của thang máy phù hợp với tốc độ tối ƣu, đáp ứng đầy đủ chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật.
b. Dừng chính xác cabin
Buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng để hành khách và hàng hóa ra, vào thuận tiện, giảm thời gian ra, vào nhằm nâng cao năng suất của thang máy. Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây ra hiện tƣợng bất lợi sau:
- Đối với thang máy chở khách, làm cho khách ra vào buồng thang khó khăn hơn, tăng thời gian ra, vào dẫn đến giảm năng suất của thang máy.
- Đối với thang máy chở hàng gây khó khăn cho việc bốc xếp và dỡ hàng hóa. Trong một số trƣờng họp không thực hiện đƣợc việc bốc xếp hàng hóa. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhập các nút bấm (ĐT) lắp trong buồng thang để đạt độ chính xác dừng buồng thang máy theo yêu cầu, nhƣng nó sẽ dẫn đến các vấn đề bất lợi sau:
- Hỏng các thiết bi điêu khiển.
- Gây tổn thất năng lƣợng trong hệ truyền động, nếu dùng động cơ không đông bộ rôto lồng sóc truyền động thang máy sẽ dẫn đến gây ra sự phát nóng của động cơ quá giới hạn cho phép.
-Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí của thang máy.
-Tăng thời gian từ lúc phanh hãm tác động cho đến khi buồng thang dừng hẳn.
Độ dừng chính xác của buồng thang đƣợc đánh giá bằng đại lƣợng ΔS (hình 4.5)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
.
Hình 4.5. a) Sơ đồ xác định độ chính xác khi dừng buồng thang; b) Sự phụ thuộc của độ dừng chính xác ∆S của buồng thang vào trị số tốc độ và gia tốc.
Đƣờng 1-amax = 1m/s2; Đƣờng 2-amax = 2m/s2; Đƣờng 3-amax = 3m/s2
ΔS là một nửa hiệu số của hai quảng đƣờng của buồng thang trƣợt đi đƣợc từ khi phanh hãm điện từ tác động đến khi buồng thang dừng hẳn khi có tải và không có tải theo cùng một hƣớng di chuyển của buồng thang. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ dừng chính xác của buồng thang gồm: moomen do cơ cấu phanh hãm điện từ sinh ra, mômen quán tính của buồng thang và tải trọng, trị số tốc độ di chuyển của buồng thang khi bắt đầu hãm dừng và một số yếu tố phụ khác.
Sai lệch về quãng đƣờng khi có lệnh dừng buồng thang có thể đƣợc tính theo biểu thức sau:
) ( 4 0 0 c ph M M i D J t v S (4-3) Trong đó : v0 – Là vận tốc lúc bắt đầu hãm, [m/s]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
J – Moomen quán tính quy đổi về cacbin, [kgm2
] Mph – Mômen phanh hãm (ma sát), [N]
Mc – Mômen cản tĩnh, [N]
o – tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu hãm, [rad/s]
D – Đƣờng kính puly kéo cáp, [m] I – tỉ số truyền.
Trong nhiều biện pháp nhằm giảm sai lệch quãng đƣờng khi hãm dừng nhằm nâng cao cấp chính xác dừng máy thì biện pháp giảm tốc độ đầu trƣớc khi hãm dừng là hiệu quả nhất vì sai lệch tỉ lệ với bình phƣơng tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu hãm (S0). Đối với thang máy có vận tốc trung bình và nhanh (v = 2,5 [m/s], a = 2 [m/s] ) thì độ chính xác dừng máy yêu cầu là (5÷10) mm.
c. An toàn khi vận hành
Đối với thang máy hành khách, cabin phải đƣợc trang bị bộ phanh bảo hiểm (phanh dù). Phanh bảo hiểm giữ cabin tại chỗ khi bị đứt cáp, mất điện và khi tốc độ chuyển động của cabin vƣợt quá (20÷40)% tốc độ định mức.
Phanh bảo hiểm thƣờng đƣợc chế tạo theo ba kiểu: kiểu nêm, kiểu lệch tâm và kiểu kìm. Trong đó phanh bảo hiểm kiểu kìm đƣợc sử dụng rộng rãi hơn, nó đảm bảo cho cabin dừng êm hơn. Phía dƣới cabin, cùng với kết cấu của phanh bảo hiểm, cabin có trang bị thêm cơ cấu hạn chế tốc đội kiểu ly tâm. Khi cabin chuyển động sẽ làm bộ hạn chế kiểu lý tâm quay. Khi tốc độ cabin vƣợt quá giá trị nói trên thì cabin đƣợc ép chặt vào thanh dẫn hƣớng và do đó hạn chế đƣợc tốc độ của cabin.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
4.2.4 Sơ đồ mạch điện và nguyên lý làm việc
* Sơ đồ mạch điện truyền động cho thang máy đƣợc thiết kế nhƣ hình vẽ (hình 4.6)
Hình 4.6 Sơ đồ mạch điện truyền động cho thang máy
* Nguyên lý làm việc
Khi thang máy làm việc bình thƣờng, năng lƣợng từ lƣới điện qua bộ chỉnh lƣu cung cấp cho biến tấn thông qua bộ điều chỉnh tần số, điện áp ra có tần số thay đổi dẫn tới tốc độ động cơ thay đổi. Muốn thay đổi tần số ra của biến tần
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
thì thay đổi tín hiệu đặt 0, ổn định tốc độ nhờ mạch phản hồi âm tốc độ. Mạch vòng phản hồi âm dòng điện i1d để ổn định từ thông động cơ, mạch vòng i1q để ổn định momen động cơ.
Để trình bày nguyên lý làm việc chúng ta hãy lấy hình 4.2 minh họa. Ví dụ động cơ đang làm việc tại điểm A2 muốn tăng tốc độ lên làm việc tại điểm A1
thì ta tăng tín hiệu đầu vào ω* dẫn tới tần số của biến tần tăng lên. Tốc độ động cơ tăng lên quá trình này động cơ nhận năng lƣợng từ lƣới qua biến tần (6 Tranzitor) công suất để cung cấp cho động cơ. Khi muốn hạ tốc độ từ điểm A1
xuống A2 lúc này ta giảm ω* tƣơng ứng làm việc tại điểm A2, quá trình này cũng xảy ra hãm động năng. Trong lúc này sức điện động của động cơ lớn hơn điện áp ra của biến tần dẫn đến năng lƣợng của động cơ đi qua 6 Điôt mắc song song ngƣợc với các Tranzitor công suất hình 1.5. Vào lúc này chúng ta khống chế cho Tr7 mở ra dẫn đến năng lƣợng đi qua R4 quá trình xảy ra hãm động năng. Đặc tính nó sẽ chuyển từ A1 sang C1, từ C1 sang C2 ( C1 đến C2 là đoạn đặc tính hãm động năng của hệ thống) từ C2 chuyển về làm việc tại điểm A2.
Để đảo chiều quay động cơ ta thực hiển đảo 2 trong 3 pha và đặc tính của nó làm việc tại ô thứ 3 và thứ 4.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Để thực hiện quá trình đề tài trên gặp rất nhiều khó khăn:
- Đối với quá trình thí nghiệm: Thiết bị thiếu, do chƣa quen thiết bị, thiết bị chƣa đồng bộ, tài liệu trình bày nguyên lý chƣa rõ ràng; phải phụ thuộc thời gian làm việc phòng thí nghiệm;
- Về mặt lý thuyết: Hệ truyền động biến tần động cơ xoay chiều đƣợc điều khiển bởi bộ PID S7-300 là một hệ điều khiển mới và khó, tài liệu tham khảo tính toán còn thiếu, việc tính toán hệ thống truyền động này là hệ thống truyền động số nên rất phức tạp.
Mặc dù có những khó khăn trên, song với sự lỗ lực của bản thân, đƣợc sự giúp đỡ của thầy giáo hƣớng dẫn và các thầy (cô) trong phòng thí nghiệm, bản luận văn đã hoàn thành đúng kế hoạch và cho kết quả nhƣ sau:
- Về thí nghiệm: Với mục tiêu đề ra đã thực hiện thành công kết quả thí nghiệm đƣợc chỉ rõ ở chƣơng 3.
- Về mặt lý thuyết đã tính toán khảo sát mô phỏng để đánh giá chất lƣợng, kết quả mô phỏng đƣợc thể hiện chƣơng 2 và các đƣờng cong chất lƣợng thể hiện trên hình 2.26a; hình 2.26b; hình 2-28a và hình 2-28b
Matlap simulink.
Đề xuất đƣợc ứng dụng hệ truyền động này để truyền động cho một số máy sản xuất nhƣ: Chuyển động quay trực tiếp thang máy, truyền động cân băng định lƣợng, truyền động cho cầu trục... và nhiều máy khác trong công nghiệp./.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Nguyễn Trung Sơn, Cao Văn Thành (1999). Hệ thống điều khiển số máy điện, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
2. Trần Thọ, Võ Quang Lạp (2004) Cơ sở điều khiển tự động truyền động điện, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
3. Phạm Xuân Minh, Hà thị Kim Duyên, Phạm Xuân Khánh (2008) Giáo trình lý thuyết điều khiển tự động, Nhà xuất bản giáo dục.
4. Bùi Quý Lực (2005) Hệ thống điều khiển số trong công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật
5. Nguyễn Phùng Quang (1996) Điều khiển động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
6. Nguyễn Phùng Quang (2006) MATLAB và SIMULINK dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
7. TS. Võ Quang Lạp (2001-2002) Nghiên cứu ứng dụng các bộ vi xử lý trong máy vi tính PC/AT 286 (PC/AT 386) để thay thế các bộ điều chỉnh trong
các hệ thống tự động truyền động cho các máy công nghiệp. Báo cáo tổng kết đề
tài nghiên cứu khoa học cấp bộ.
8. Nguyễn Công Hiền (2006), Mô hình hóa hệ thống và mô phỏng, Đại học Bách khoa Hà Nội.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Phụ lục I
PROGRAM Dongdien 1; TÝnh chän chÝnh x¸c T & Kp, Ki USES crt,graph; (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Const K120.565; K2-22.734; K317.256;
VAR A1, A2, A3, B0, B1, B2, C0, C1, C2, P0, P1, D0, D1, D2, D3, Kp, KI, T, TAM, MAX, I, X: real;
GD, GM, K, D, N:INTEGER;
Ymax, XS, KKP, KKI, TT: String[10]; Y: Array[0..640] of real;
Procedure muitenx(gx, gy, hx, hy: integer); Begin moveto (gx,gy); Lineto (hx,hy); Lineto (hx+2,hy+5); Moveto (hx,hy); Lineto (hx-2,hy-5); END; Procedure muiten1(gx,gy,hx,hy:integer); Begin moveto (gx,gy); Lineto (hx,hy); Lineto (hx+2,hy+5); moveto (hx,hy); Lineto (hx-2,hy-5); END; Begin Lineto (hx-2,hy-5); END; Begin Clrscr; Write('T='); Readln(T);
Write('Kp='); Readln(Kp); Write('Ki='); Readln(Ki); P0:=(Ki*T-2*Kp)/2; P1:=(2*Kp+Ki*T)/2; A1: -exp(-303.0303*T); A2: -exp(-75.545*T); A3: -exp(-19.76*T); B0:=K1*A2*A3+K2*A1*A3+K3*A1*A2; B1:=K1*(A2+A3)+K2*(A1+A3)+K3*(A1+A2); B2:=K1+K2+K3; C0:=A1*A2*A3; C1:=A1*A2+(A1+A2)*A3; C2:=A1+A2+A3; D0:=P0*B0; D1:=B1*P0+P1*B0;
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
D2:=P0*B2+P1*B1; D3:=P1*B2;
Y[0]:=0; Y[1]:=0; Y[2]:=0; for K:=2 to 330 do Begin Y[K+3]: (-(C2+D2)*Y[K+2]-(C1+D1)*Y[K+1]- (C0+D0)*Y[K]+D3+D2+D1+D0)/(1+D3); Writeln('Y[',K,'] = ',Y[K]:8:6); delay (50); END; readln; Tam: Y[3]; for K: 2 to 330 do Begin
If Tam > Y[K] then max: Tam else
Begin
max: Y[K]; Tam: max; END; END; I: (max - Y[310])*100/Y[310]; X: (1 - Y[310]); Writeln('Y[max] = ',Tam:3:3); Writeln('I% = ',I:3:3); Writeln('X = ',X:3:3); Str (X:6:3,XS); Str (I:6:3,Ymax); Str (t:10:6,TT); Str (Kp:10:4,KKp); Str (Ki:10:4,KKi); readln; gd: detect; initgraph(gd, gm, 'e:\bp\bgi'); Setbkcolor (Cyan); Setlinestyle (0, 0, 1); Setbkcolor (red);
Settextstyle (defaultfont, horizdir, 1); rectangle (2, 2, 637, 477);
For d:= 0 to 200 do putpixel (2+d*3,215, red); For d:= 0 to 200 do putpixel (2+d*3,230, red); For d:= 0 to 200 do putpixel (2+d*3,245,red); Line (2,230, 600, 230);
Outtextxy(150,260,'Duong cong qua do R*i(t) f(t) voi: '); Outtextxy(180,280,'T=0.5Tu = ');
Outtextxy(250,280,tt); Outtextxy(180,290,'Kp=');
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Outtextxy(250,290,KKp); Outtextxy(180,300,'Ki='); Outtextxy(250,300,KKi);
Outtextxy(150,340,'Dat chi tieu chat luong:'); Outtextxy(180,360,'Do qua dieu chinh = %'); Outtextxy(350,360,Ymax);
Outtextxy(180,380,'Thoi gian qua do < 0,1655'); Outtextxy(180,400,'so lan dao dong = 1,5'); Outtextxy(8,217,'1'); Outtextxy(0,227,'-'); Outtextxy(0,60,'^'); Outtextxy(550,472,'>'); Outtextxy(15,80,'r*i(t)'); Outtextxy(550,460,'t(s)'); Outtextxy(100,472,'I'); Outtextxy(85,460,'0,165'); Outtextxy(200,472,'I'); Outtextxy(185,460,'0,33'); Outtextxy(300,472,'I'); Outtextxy(285,460,'0,495'); Outtextxy(400,472,'I'); Outtextxy(385,460,'0,625'); Outtextxy(0,415,'-'); Outtextxy(10,415,'0,25'); Outtextxy(0,352,'-'); Outtextxy(10,352,'0,5'); Outtextxy(0,290,'-'); Outtextxy(10,290,'0,75'); Outtextxy(0,165,'-'); Outtextxy(10,165,'1,25'); Outtextxy(0,102,'1,5'); muitenx(300,205,300,215); muiten1(300,255,300,245); Outtextxy(310,205,'+5%'); Outtextxy(310,245,'-5%'); moveto(2,477); For K:=2 to 300 do Begin Lineto(K,477-round(y[K]*250)); delay(50); END;
Repeat until Keypressed; Closegraph;
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Phụ lục II PROGRAM TOCDO1;
USES crt, graph;
CONST K120.565; K2-22.734; K317.256;
VAR A1, A2, A3, B0, B1, B2, C0, C1, C2, D0, D1, D2, D3, E0, E1, E2, E3, K0, Kp, Ki, K, P0, P1, T, TAM, MAX, I, X: real;