Thiết kế hệ thống điện - Điều khiển cho thang máy năm tầng

vực tự động hoá đã mang lại những thành tựu to lớn. Nó thay đổi hoàn toàn bộ mặt của nền sản xuất công nghiệp truyền thống. Tạo ra một thế hệ máy móc thông minh, linh hoạt. Cùng với sự phát triển của khoa học. Thang máy ngày càng được hoàn thiện hơn có tốc độ cao, dừng êm, tiêu tốn ít năng lượng và đảm bảo an toàn. Trong thời gian học tập tại trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội em đã được đào tạo có hệ thống, tiếp thu đuợc những kiến thức hiện đại, tiên tiến của lĩnh vực Thiết bị điện điện tử. Sau một thời gian thực tập tại Trường, Em được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống điện - điều khiển cho thang máy năm tầng” Do thời gian thực tập và trong phạm vi giới hạn của bản đồ án tốt nghiệp nên em không thể trình bày hết mọi vấn đề mà chỉ tập trung nghiên cứu các phần chính sau: - Giới thiệu chung về thang máy. - Giới thiệu về các hệ truyền động. - Tính chọn công suất động cơ. - ứng dụng bộ điều khiển khả trình PLC vào điều khiển thang máy. Sau một thời gian gần 4 tháng nghiên cứu và thực hiện bản đồ án. Em đã hoàn thành. Tuy nhiên số lượng thang máy ở nước ta còn nhiều hạn chế. Vì vậy quyển đồ án này của em không tránh khỏi nhiều sai sót. Kính mong được sự góp ý của Thầy, Cô. Em xin được bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Văn Liễn Người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện bản đồ án này. Xin được chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn và các bạn đã giúp tôi hoàn thành bản đồ án này. Chương I Giới thiệu chung về thang máy I.1 khái niệm chung: Thang máy là thiết bị chuyên dụng để vận chuyển người, hàng hoá theo phương thẳng đứng và theo một tuyến đã định xác định. Thang máy được dùng trong các toà nhà cao tầng, trong các nhà máy hiện đại. Thang máy xuất hiện rất sớm, từ cuối thế kỷ XIX nó được dùng trong các nhà máy công nghiệp, các công trình xây dựng lớn để vận chuyển hàng hoá vật liệu xây dựng. Vấn đề nan giải nhất đối với thang máy là an toàn. Cho nên thang máy thời bấy giờ chưa được dùng để chở người. Chỉ đến khi một kỹ sư người Mỹ tên là OTIS ( Người sau này đã thành lập nên hãng thang máy nổi tiếng OTIS ELEVATOR Co.)chế tạo được hệ thống phanh an toàn cho thang máy thì lúc đó thang máy mới được chở người cho các toà nhà cao tầng. Thang máy chở người ra đời là một phương tiện đi lại cho các toà nhà cao tầng. Nó đã giải quyết được bài toán giao thông cực kì khó khăn của các công trình cao tầng. Đặc điểm vận chuyển của thang máy so với các phương tiện khác là thời gian vận chuyển của một chu kì nhỏ. Tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục. Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp, tiện nghi của công trình. Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định đối với các toà nhà cao 6 tầng trở lên 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. Tuy nhiên với các công trình đặc biệt như: Nhà máy, khách sạn, bệnh viện.. mặc dù số tầng < 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn cần được trang bị thang máy. Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, vận hành êm thì chưa đủ điều kiện đưa vào sử dụng. Mà phải có đầy đủ các thiết bị an toàn đảm bảo độ tin cậy như: Điện chiếu sáng dự phòng, điện thoại nội bộ, chuông báo, bộ hãm bảo hiểm. Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt vì liên quan trực tiếp đến tính mạng con người. Vì vậy yêu cầu chung với thang máy: khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy phạm. I.2 Phân loại thang máy: I.2.1. Phân loại theo công dụng: 1. Thang máy chở người trong các toà nhà cao tầng: Có tốc độ trung bình hoặc lớn. Đòi hỏi vận hành êm, an toàn và mỹ thuật. 2. Thang máy dùng trong các bệnh viện: Đảm bảo tuyệt đối an toàn, vận hành êm. Thời gian vận chuyển nhanh nhằm đáp ứng các nhu cầu đặc thù của bệnh viện. Ngoài ra kích thước của cabin phải đủ lớn để chứa băng ca hoặc giường của bệnh nhân cùng với các bác sỹ, nhân viên và các trang thiết bị đi kèm. 3. Thang máy dùng trong hầm mỏ xí nghiệp: Đáp ứng được các điều kiện làm việc khắc nghiệt trong môi trường công nghiệp như: Tác động của độ ẩm, nhiệt độ, thời gian làm việc lớn, ăn mòn do hoá chất. 4. Thang máy chở hàng: Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nó đòi hỏi cao về dừng chính xác cabin. Đảm bảo việc vận chuyển hàng hoá lên xuống dễ dàng. I.2.2 Phân loại thang theo tải trọng: - Thang máy loại nhỏ: Q< 500 kg - Thang máy loại trung bình: Q = 500 á 2000 kg - Thang máy loại lớn: Q> 2000 kg. I.2.3. Phân loại theo tốc độ di chuyển: - Thang máy chạy chậm: V = 0,5 m/s - Thang máy có tốc độ trung bình: V = 0,75 á 1,5 m/s - Thang máy cao tốc: V = 2,5 á 5 m/s. I.3. các yêu cầu đối với thang máy: I.3.1. Yêu cầu về an toàn: Đối với thang máy yêu cầu về an toàn là quan trọng nhất. Nhất là thang máy chở người vì nó liên quan trực tiếp tới tính mạng con người. Để đảm bảo an toàn cho thang máy làm việc thì mọi bộ phận của thang phải được đảm bảo theo các tiêu chuẩn an toàn của nhà nước. Giữa phần điện và phần cơ khí phải có khoá liên động chặt chẽ. Các bộ phận cơ khí phải thoả mãn điều kiện an toàn thì phần điện mới được phép hoạt động. Để đảm bảo an toàn buồng thang phải được treo bằng nhiều sợi cáp. Các sợi cáp phải có độ căng như nhau. Để đề phòng trường hợp xấu nhất, thang phải được trang bị phanh an toàn, có nhiệm vụ dừng thang khi thang vượt quá tốc độ cho phép hoặc khi cáp treo bị đứt. I.3.2. Yêu cầu về hạn chế độ giật của thang: Một trong những yêu cầu cơ bản đối với thang máy chở người là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc vào gia tốc khởi động và hãm dừng. Tốc độ di chuyển trung bình của thang quyết định đến năng suất của thang. Tốc độ đó có thể thay đổi bằng cách làm tăng hoặc giảm thời gian hãm mở máy. Nhưng khi giảm thời gian hãm, mở máy gia tốc lớn sẽ gây khó chịu cho hành khách như: Giật mình, chóng mặt, nghẹt thở… Gia tốc tối ưu cho thang máy là: a 2 m/s2 . Gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao không gây khó chịu cho hành khách được đưa ra trong bảng sau: Tham số Hệ truyền động Xoay chiều Một chiều Tốc độ thang máy ( m/s) 0,5 0,75 1 1,5 2,5 3,5 Gia tốc cực đại ( m/s2) 1 1 1,5 1,5 2 2 Gia tốc tính toán TB ( m/s2) 0,5 0,8 1 1 1 1,5 I.3.3 Yêu cầu dừng chính xác buồng thang: Buồng thang phải được dừng chính xác so với mặt sàn của tầng cần dừng. Nếu buồng thang không dừng chính xác sẽ gây khó khăn cho hành khách ra vào. Làm tăng thời gian dẫn đến giảm năng suất của thang máy. Đối với thang vận chuyển hàng hoá, dừng thang không chính xác sẽ gây khó khăn cho việc bốc xếp. Nhiều trường hợp không thể thực hiện được việc bốc xếp hàng hoá. I.3.4. Các yêu cầu khác: - Thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên yêu cầu cần thiết bị đóng cắt mạch lực phải làm việc an toàn, chắc chắn và chịu được tần số đóng cắt cao. - Người sử dụng thang máy hầu hết không có chuyên môn về thang máy do đó mạch điều khiển phải thiết kế đơn giản, dễ hiểu. Lôgic điều khiển phải đầy đủ, chặt chẽ. - Thang máy được đặt trong các công trình xây dựng nên ngoài tính tiện nghi, an toàn còn phải có tính thẩm mỹ cho công trình. I.4. cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động Thang máy có nhiều kiểu khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phận chính sau: Cabin và hệ thống treo cabin- Cơ cấu đóng mở cửa cabin- Bộ hãm phanh bảo hiểm- Cáp nâng- Đối trọng, và hệ thống cân bằng- Hệ thống ray dẫn hướng- Tủ điện điều khiển cùng các trang thiết bị điện để điều khiển thang máy hoạt động theo đúng chức năng- Cửa tầng- Cửa cabin cùng hệ thống khóa liên động. I.4.1 Cấu tạo chung của thang máy: Hình vẽ 1.1 là sơ đồ cấu tạo của thang máy, dẫn động bằng tời điện với puly cáp bằng ma sát. Thang máy gồm: 1. Tủ điện điều khiển; 2. Bộ phận hạn chế tốc độ; 3. Cơ cấu đóng mở cửa; 4. Cửa cabin; 5. Sàn cabin; 6. Sàn tầng; 7. Cửa tầng; 8. Cáp của bộ phận hạn chế tốc độ; 9. Thiết bị tăng cáp hạn chế tốc độ; 10. Hố thang; 11. Giảm chấn; 12,13. Ray dẫn hướng cho đối trọng và cabin; 14. Đối trọng; 15. Giếng thang; 16. Ngàm dẫn hướng; 17. Bộ phận bảo hiểm; 18. Cabin; 19. Hệ thống treo; 20. Cáp nâng.; 21. Bộ tời kéo; 22. Buồng máy. . Hình 1.1 Cấu tạo thang máy . Bộ tời kéo (21) được đặt trong buồng máy (22) nằm ở phía trên giếng thang (15). Giếng thang chạy dọc theo chiều cao của công trình được xây bằng gạch và bê tông. Chỉ có các cửa vào và ra để lắp đặt cửa tầng (7). Trên kết cấu chịu lực dọc giếng thang còn gắn các ray dẫn hướng (12,13) cho đối trọng (14) và cabin (18). Cabin và đối trọng được treo trên hai đầu của cáp nâng (20) nhờ hệ thống treo(19). Hệ thống treo có tác dụng đảm bảo cho các nhánh cáp nâng riêng biệt có độ căng như nhau. Cáp nâng được vắt qua các rãnh puly ma sát của bộ tời kéo. Khi bộ tời kéo hoạt động, puly ma sát quay truyền chuyển động đến cáp nâng làm cabin và đối trọng chuyển động lên hoặc xuống dọc giếng thang. Khi chuyển động cabin và đối trọng tựa trên các ray dẫn hướng trong giếng thang nhờ các ngàm dẫn hướng (16). Cửa cabin (4) và cửa tầng (7) thường là loại cửa lùa sang 1 hoặc 2 bên và chỉ đóng mở được khi cabin đã hoàn toàn dừng lại. Cửa tầng và cửa cabin liên động với nhau nhờ cơ cấu đóng mở cửa (3) đặt trên nóc cabin. Cửa cabin và cửa tầng được trang bị hệ thống khóa liên động và các tiếp điểm điện để đảm bảo an toàn cho thang máy hoạt động. Nếu cửa tầng hoặc cửa cabin chưa đóng hẳn thì thang không hoạt động. Hệ thống khóa liên động đảm bảo đóng kín các cửa tầng không mở được từ bên ngoài khi cabin đang ở đúng vị trí cửa tầng. Đối với loại cửa lùa đóng mở tự động thì khi đóng hoặc mở cabin, hệ thống khóa liên động kéo theo cửa tầng cùng đóng hoặc cùng mở. Tại điểm trên cùng và dưới cùng của giếng thang có đặt các công tắc hạn chế hành trình cho cabin. Phần dưới của giếng thang là Hố thang (10). Trong đó đặt các giảm chấn (11) và thiết bị căng cáp hạn chế tốc độ (9). Khi hỏng hệ thống điều khiển, cabin hoặc đối trọng có thể đi xuống phần hố thang, vượt qua công tắc hạn chế hành trình và tỳ lên giảm chấn. Để đảm bảo an toàn cho kết cấu máy và tạo khoảng trống cần thiết dưới đáy cabin, đảm bảo an toàn khi bảo dưỡng điều chỉnh sửa chữa. Bộ hạn chế tốc độ (2) được đặt trong buồng máy (22). Cáp của bộ phận hạn chế tốc độ (8) có liên kết với hệ thống tay đòn của bộ hãm bảo hiểm (17) trên cabin. Khi đứt cáp hoặc cáp trượt trên puly do không đủ ma sát mà cabin đi xuống với tốc độ vượt quá giới hạn cho phép. Bộ hạn chế tốc độ qua cáp (8) tác động lên bộ hãm bảo hiểm (17) để dừng cabin tựa trên các ray dẫn hướng trong giếng thang. ở một số thang máy, bộ hãm bảo hiểm và hệ thống hạn chế tốc độ còn được trang bị cả đối trọng. I.4.2 Hệ thống điện của thang máy: 1. Mạch động lực: Là hệ thống điều khiển cơ cấu dẫn động của thang máy. Có nhiệm vụ: Đóng mở, đảo chiều động cơ dẫn động và phanh của bộ tời kéo. Hệ thống phải đảm bảo việc điều chỉnh tốc độ chuyển động của cabin trong quá trình mở máy và hãm được êm, dừng chính xác. 2. Mạch điều khiển: Là hệ thống điều khiển có tác dụng thực hiện một chương trình điều khiển phức tạp phù hợp với chức năng, yêu cầu của thang máy. Nó có nhiệm vụ lưu giữ các lệnh di chuyển từ cabin, các lệnh gọi tầng của hành khách và thực hiện xong lệnh điều khiển thì xóa. Xác định và ghi nhớ thường xuyên vị trí và hướng chuyển động của cabin. 3. Mạch tín hiệu: Là hệ thống các đèn tín hiệu với các ký hiệu đã được thống nhất để báo hiệu trạng thái hoạt động, vị trí và hướng chuyển động của cabin. 4. Mạch an toàn: Là hệ thống các công tắc hạn chế hành trình, rơle,sensor, tiếp điểm nhằm đảm bảo an toàn cho người và hàng hóa khi thang máy hoạt động. 5. Mạch chiếu sáng: Là hệ thống chiếu sáng cho cabin, buồng máy và hố thang. I.4.3. Thiết bị cơ khí của thang máy: 1. Cabin: Là bộ phận mang tải của thang máy. Được kết cấu từ nhiều bộ phận nhỏ: - Kết cấu chịu lực: Khung cabin - Các vách che, sàn, trần tạo thành buồng cabin. Trên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hướng, hệ thống treo cabin, tay đòn, bộ hãm hiểm, cửa và cơ cấu đóng mở.. Khung cabin được mô tả trong hình 1.2. Hình 1.2 Khung Cabin Khung cabin gồm khung đứng (1) và khung nằm (2) liên kết với nhau bằng bulông. Khung đứng gồm dầm trên, dầm dưới được làm bằng thép chữ U và nối với các thanh thép góc bằng bulông tạo thành khung kín. Khung (2) nằm tựa lên dầm dưới của khung đứng (1) tạo thành sàn cabin. Dầm trên của khung đứng liên kết với hệ thống treo cabin (5) đảm bảo cho cáp treo cabin có độ căng như nhau. Nếu cabin có kích thước lớn thì khung đứng và khung nằm còn liên kết với nhau bằng các thanh giằng (8). Trên khung cabin có lắp hệ thống tay đòn (7) và quả nêm (3) của phanh an toàn. Phanh an toàn làm việc để dừng cabin khi có tác động từ cáp của bộ phận hạn chế tốc độ qua chi tiết (6) và hệ thống tay đòn (7). Tại đầu của dầm trên và dầm dưới của khung đứng có lắp các ngàm dẫn hướng (4). 2. Giảm chấn: Là thiết bị cơ khí an toàn dùng hạn chế những chấn động khi buồng thang hoặc đối trọng hạ xuống vượt qúa 15% tốc độ giới hạn cho phép. Được lắp dưới đáy hố thang để dừng, đỡ cabin hoặc đối trọng trong trường hợp di chuyển vượt quá công tắc hạn chế hành trình dưới. Phải có độ cứng cần thiết để gia tốc dừng cabin hoặc đối trọng không vượt quá giá trị cho phép. Giảm chấn có hai loại: - Giảm chấn lò xo: Được dùng thông dụng cho loại thang máy có tốc độ chậm, từ 0,5 – 1 m/s - Giảm chấn thủy lực: Là loại tốt nhất thường được dùng cho loại thang máy có tốc độ lớn hơn 1 m/s. Hình 1.3 Giảm chấn a) Kiểu lò xo b) Kiểu thuỷ lực 3. Ray dẫn hướng: Được lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo giếng thang. Đảm bảo cho cabin và đối trọng luôn nằm đúng vị trí trong giếng thang. Ray dẫn hướng phải đủ vững để giữ trọng lượng cabin, tải trọng trong cabin cùng các thành phần tải trọng động khi bộ hãm bảo hiểm làm việc. Ray dẫn hướng được lắp đặt ở hai bên cabin và đối trọng. Là bộ phận quan trọng quyết định chuyển động của thang máy, khoảng cách giữa các thanh dẫn hướng không đổi để quá trình chuyển động của buồng thang không bị rung và tạo tiếng ồn. 4. Ngàm dẫn hướng: Có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo ray dẫn hướng và khống chế độ dịch chuyển ngang của cabin và đối trọng trong giếng thang. Có hai loại ngàm dẫn hướng: Ngàm trượt và Ngàm con lăn. Các ngàm dẫn hướng trượt có kết cấu đa dạng tùy theo hãng thang máy. Loại ngàm trượt có má trượt có thể tự lựa trên bề mặt tiếp xúc với các ray dẫn hướng. Má trượt thường được làm bằng chất dẻo, có ưu điểm: Không gây tiếng ồn, chịu mài mòn tương đối tốt và giảm nhẹ yêu cầu bôi trơn các bề mặt ma sát. 5.Hệ thống treo cabin: Do cabin và đối trọng được treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt nên phải có hệ thống treo cabin để đảm bảo các sợi cáp có độ căng như nhau. Ngược lại, nếu các sợi cáp có độ căng khác nhau thì sợi căng sẽ bị quá tải còn sợi cáp chùng sẽ trượt trên puly ma sát rất nguy hiểm. Do có sợi chùng, sợi căng nên rãnh cáp của puly sẽ mòn không đều do đó hệ thống treo cabin được trang bị thêm tiếp điểm điện của mạch an toàn để ngắt điện dừng trong thang máy khi một trong các sợi cáp chùng quá mức cho phép. Hệ thống treo cabin được lắp với dầm trên khung đứng trong hệ thống khung chịu lực của cabin. Có hai loại hệ thống treo: - Kiểu tay đòn: Khi có một cáp chùng tay đòn sẽ nghiêng đi để điều chỉnh lực căng của cáp. Nếu cáp chùng quá thì đầu kia của tay đòn sẽ chạm vào tiếp điểm an toàn để ngắt mạch điện không cho thang hoạt động. Hệ thống treo kiểu tay đòn có khả năng điều chỉnh một cách tự động và có độ tin cậy cao. - Kiểu lò xo: 1. Bulông. 2. Đai ốc. 3. Tay đòn. 4. Công tắc hành trình. Hình 1.4 Hệ thống treo kiểu lò xo. Trên hình 1.4 là hệ thống treo kiểu lò xo với 4 sợi cáp. Cáp lò xo chịu nén và giãn ra khi cáp chùng để đảm bảo độ căng cần thiết, mặt khác chúng có khả năng giảm chấn. Độ nén của mỗi lò xo có thể điều chỉnh được. Khi cáp bị chùng quá giới hạn đầu bulông(2) sẽ chạm vào tay đòn (3) để ngắt tiếp điểm (4). 6. Buồng cabin: Là một kết cấu có thể tháo rời được gồm trần, sàn, vách. Các thành phần này liên kết với nhau và liên kết với khung chịu lực cabin. Các yêu cầu chung với buồng cabin: - Trần, sàn và vách cabin phải kín. - Đảm bảo độ bền, cứng cần thiết để lắp đặt các trang thiết bị và cơ cấu đóng mở cửa. - Đảm bảo thông gió tốt, có thiết bị liên lạc với bên ngoài và cửa thoát hiểm.Sàn cabin có 2 loại: Sàn cứng và sàn động. Loại sàn cứng là sàn bắt chặt với khung nằm. Loại sàn động có công dụng nhận biết tải trọng có trong cabin để đóng mở mạch điều khiển theo chương trình đã đặt của tải trọng cho phù hợp. 7. Hệ thống cửa cabin và cửa tầng: Cửa cabin và cửa tầng là những bộ phận có vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và có ảnh hưởng lớn đến chất lượng, năng suất của thang máy. Cửa cabin và cửa tầng thường làm từ thép tấm dập, hoặc khung thép bịt thép tấm, ốp gỗ, ốp phoocmica. Một số cửa thang máy chở hàng loại nhỏ có thể bịt bằng lưới thép phần trên của cửa. - Các yêu cầu an toàn đối với hệ thống cửa: + Độ cứng, bền và được lắp đặt kín khít và có kích thước phù hợp với các quy định tiêu chuẩn. + Có khả năng chống cháy. + Được trang bị khóa để hành khách không tự mở từ bên ngoài. + Có tiếp điểm điện an toàn để thang máy chỉ hoạt động khi cửa đã được đóng kín. Các thang máy hiện nay thường dùng cửa lùa, đóng mở tự động nhờ cơ cấu đóng mở riêng đặt trên nóc cabin, cơ cấu đóng mở gồm: Động cơ điện, hộp giảm tốc, bánh đai chủ động lắp trên trục động cơ, bánh đai bị động lắp trên trục giảm tốc. I.4.4 Hệ thống cân bằng trong thang máy: Hình 1.5 Sơ đồ các hệ thống cân bằng. a,b. Cabin và đối trọng ( C - Đ ) c. Cabin – Giếng thang ( C – GT ) d. Đối trọng – Giếng thang ( Đ - GT ) Trong đó: C: Cabin CN: Cáp nâng Đ: Đối trọng CĐ: Cáp điện GT: Giếng thang X: Xích cân bằng KC: Thiết bị kéo căng cáp cân bằng CB: Cáp cân bằng Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, xích cân bằng: Là những bộ phận cân bằng trong thang máy. Mục đích để cân bằng với trọng lượng cabin và tải trọng nâng. Việc chọn sơ đồ động học và trọng lượng của các bộ phận trong hệ thống cân bằng có ảnh hưởng lớn tới mômen tải trọng và công suất động cơ của cơ cấu dẫn động, ảnh hưởng đến lực căng lớn nhất của cáp nâng và khả năng kéo của puly ma sát. Đối trọng là bộ phận đóng vai trò chính trong hệ thống cân bằng của thang máy. Đối với thang máy có chiều cao nâng không lớn người ta thường chọn đối trọng bằng trọng lượng cabin và một phần tải trọng nâng bỏ qua trọng lượng của cáp điện và cáp nâng. Khi thang máy có chiều cao nâng lớn, trọng lượng của cáp điện và cáp nâng là đáng kể người ta phải dùng cáp hoặc xích cân bằng để bù trừ lại phần trọng lượng của cáp điện và cáp nâng. Trọng lượng của đối trọng có thể xác định theo công thức: Đ = C + Q Trong đó: C: Trọng lượng cabin Q: Tải trọng nâng danh nghĩa của thang máy : Hệ số cân bằng ( 0,3 < < 0,6 ) 2.Bộ tời kéo: Tuỳ theo sơ đồ dẫn động mà bộ tời kéo của thang máy được đặt trong phòng máy dẫn động nằm ở phía trên, phía dưới hoặc nằm cạnh giếng thang. Bộ tời kéo dẫn động gồm 2 loại: Có hộp giảm tốc và không có hộp giảm tốc. - Bộ tời kéo có hộp giảm tốc gồm: Động cơ điện, hộp giảm tốc, khớp nối, phanh, puly ma sát hoặc thang cuốn cáp. Bộ tời kéo có hộp giảm tốc thường dùng cho thang máy có tốc độ thấp. - Đối với thang máy tốc độ lớn thường dùng bộ tời kéo không có hộp giảm tốc, puly ma sát, phanh được gắn trực tiếp với trục động cơ không qua bộ truyền. Loại này thường được dùng động cơ điện một chiều mắc theo hệ máy phát-động cơ. Cho phép điều chỉnh vô cấp tốc độ đảm bảo cabin chuyển động êm và dừng chính xác. Bộ tời kéo puly ma sát được sử dụng rãi trong các loại thang máy. Nó có ưu điểm: Do cáp treo và đối trọng chỉ vắt qua các rãnh cáp của puly ma sát, có kích thước nhỏ gọn. Không phụ thuộc vào chiều cao nâng của thang máy. Làm việc an toàn do có thể treo cabin và đối trọng bằng nhiều sợi cáp riêng biệt. I.4.5. Thiết bị an toàn cơ khí: Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò đảm bảo an toàn cho thang và hành khách trong trường hợp xảy ra sự cố như: Đứt cáp, trượt cáp trên rãnh puly ma sát, cabin hạ với tốc độ vượt quá giá trị cho phép. Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy gồm hai bộ phận chính: 1.Phanh bảo hiểm: Để tránh cabin rơi tự do trong giếng thang khi đứt cáp hoặc hạ với tốc độ quá giá trị cho phép. Bộ hạn chế tốc độ sẽ tác động lên phanh bảo hiểm để dừng và giữ cabin tựa lên ray dẫn hướng. Tất cả các buồng thang đều được trang bị phanh bảo hiểm. Phanh bảo hiểm được chế tạo theo 3 kiểu: + Phanh bảo hiểm nêm + Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm + Phanh bảo hiểm kiểu kìm Trong các loại phanh trên. Phanh bảo hiểm kiểu kìm được sử dụng rộng rãi hơn. Nó đảm bảo độ an toàn và làm cho cho buồng thang dừng êm hơn. Kết cấu của phanh bảo hiểm kiểu kìm được biểu diễn trên hình 1.6 Phanh bảo hiểm kiểu kìm được lắp dưới buồng thang. Gọng kìm (2) trượt theo thanh dẫn hướng (1) khi tốc độ của buồng thang bình thường. Nằm giữa 2 cánh tay đòn của kìm có nêm (5) gắn với hệ truyền động bằng vít (4). Hệ truyền động bánh vít có 2 loại ren: ren phải và ren trái. Cùng với kết cấu của phanh bảo hiểm . Buồng thang còn được trang bị thêm cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm. Khi buồng thang di chuyển sẽ làm cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu li tâm quay. Khi tốc độ di chuyển của buồng thang tăng, cơ cấu đai truyền (3) sẽ làm cho tang (4) quay và kìm (5) sẽ ép chặt buồng thang vào thanh dẫn hướng và hạn chế tốc độ của buồng thang. Hình 1.6. Phanh bảo hiểm kiểu kìm 1. Thanh dẫn hướng 2. Đai kìm trượt 3. Đai truyền 4. Hệ truyền động bánh vít – trục vít 5. Nêm 2.Bộ hạn chế tốc độ: Dùng để tác động lên phanh an toàn để dừng cabin khi tốc độ vượt quá giá trị cho phép. Bộ hạn chế tốc độ liên hệ với cabin và quay khi cabin chuyển động nhờ cáp của bộ hạn chế tốc độ. I.4.6. Đặc điểm đặc trưng cho chế độ làm việc của hệ truyền động điện thang máy chở nguời. - Thang máy chở người phải đảm bảo tuyệt đối an toàn vì nó liên quan trực tiếp tới tính mạng con người vì thế khi thiết kế thang máy phải tuân thủ nghiêm ngặt các qui định về “Thiết kế thang máy”do quốc tế đặt ra. - Thang máy chở người thường được lắp đặt bên trong hoặc bên ngoài trời cho các nhà cao tầng, ở nhiều nơi thang máy phải làm việc ở môi trường khắc nghiệt đặc biệt ở các khu công nghiệp, nhà máy lớn (bụi bậm, hoá chất..). - Các khí cụ điện, thiết bị điện trong hệ thống truyền động và trang bị điện của thang máy chở người phải làm việc tin cậy trong mọi điều kiện làm việc phức tạp của môi trường, nhằm nâng cao năng suất, an toàn trong vận hành khi sử dụng và khai thác. - Đối với hệ truyền động điện cho thang máy phải đảm bảo khởi động động cơ truyền động khi đầy tải, đặc biệt là vào mùa đông khi nhiệt độ môi trường giảm làm tăng mômen ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kể mômen cản tĩnh Mc. Trên hình 1.7 biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa mômen cản tĩnh và tốc độ động cơ: Mc = f (). - Động cơ truyền động thang máy, mômen thay đổi theo tải rất rõ rệt, hình 1.8. Mc M/Mdm 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.8 0.6 0.4 0.2 G/Gdm hình1.7 hình1.8 Khi không có tải trọng mômen của động cơ không vượt quá (15 20)% Mdm. Mômen động cơ phụ thuộc vào tải trọng. - Trong hệ truyền động của thang máy yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc xảy ra phải êm. Bởi vậy mômen trong quá trình quá độ phải được hạn chế theo yêu cầu kĩ thuật rất an toàn. - Năng suất của thang máy chở người, phụ thuộc vào 2 yếu tố: + Tải trọng của thiết bị. + Số chu kỳ ra, vào trong 1 giờ. - Số lượng hành khách đi lại trong mỗi chu kì không giống nhau và nhỏ hơn tải trọng định mức cho nên phụ tải đối với động cơ chỉ đạt (60 70)% công suất định mức của động cơ. - Do điều kiện làm việc của thang máy thất thường, tải trọng luôn thay đổi lúc non tải lúc đầy tải nên thang máy được chế tạo có độ bền cơ khí cao. Tất cả các thiết bị được đặt trong buồng thang và buồng máy. - Khi thiết kế và tính toán thang máy có đưa ra một số yêu cầu kĩ thuật cho chế độ hoạt động cũng như điều kiện để khống chế các quá trình hoạt động nhằm tạo an toàn cho người sử dụng là: Khi thang máy làm việc phải có thiết bị bảo vệ, tín hiệu thông báo để tránh những tác động bên ngoài. I.4.7 Các nguyên tắc hoạt động của thang máy: - Căn cứ vào điều kiện làm việc của thang máy và phụ thuộc vào sự an toàn của hệ thống nên cơ cấu điều khiển thang máy cần tuân thủ theo một số yêu cầu sau: + Khi buồng thang đang di chuyển lên xuống thì các cửa tầng, cửa buồng thang, cửa tầng hầm phải đóng kín để đảm bảo cho người vận hành và hàng hoá vận chuyển. + Trong các thang máy hiện đại khi thang máy đang hoạt động vẫn có thể ấn nút gọi tầng vì trong mạch điều khiển có bộ nhớ và có chế độ ưu tiên đối với các lệnh gần đường chuyển rời của buồng thang. -Nguyên lý chung khi điều khiển thang có 3 cách: 1. Gọi buồng thang tại cửa tầng. 2. Điều khiển đổi tầng trong buồng thang. 3. Điều khiển buồng thang khi sửa chữa trên buồng máy. - Khi có sự cố, hoặc các điều kiện liên động chưa tác động đủ thì thang sẽ không hoạt động cho dù điều khiển bằng cách nào. - Trong buồng thang, ngoài các nút ấn gọi tầng, đóng mở cửa, còn có đèn chiếu sáng, điện thoại, chuông cấp cứu và dừng đột ngột khi có sự cố. I.5 ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ tryền động thang máy: - Thang máy chuyển động theo phương thẳng đứng. Cho nên một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Buồng thang chuyển động êm hay không, phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và hãm máy. Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việc của thang máy là: + Tốc độ di chuyển buồng thang V (m/s) + Gia tốc a (m/s2) + Độ giật p (m/s3) - Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy có ý nghĩa quan trọng, nhất là với các nhà cao tầng. - Đối với các nhà cao tầng (chọc trời), tối ưu là dùng thang máy cao tốc , giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đạt gần bằng tốc độ định mức. Nhưng việc tăng tốc độ lại làm tăng giá thành của thang máy, nếu tăng tốc độ của thang máy từ V= 0.75 (m/s) lên V= 3.5 (m/s) thì giá thành sẽ tăng lên (45) lần. Bởi vậy tuỳ theo độ cao của nhà mà phải chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu. Một đại lượng nữa quyết định sự di chuyển của buồng thang là tăng tốc của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy. Nói một cách khác đó là độ giật p là: Đạo hàm bậc nhất của gia tốc: = Đạo hàm bậc hai của tốc độ : = Khi gia tốc a 2 (m/s2) thì độ giật không quá 20(m/s3) Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy, tốc độ trung bình và tốc độ cao được biểu diễn trên hình 1.9. Hình 1.9 Biểu đồ máy chia ra làm 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 Hãm dừng Biểu đồ tối ưu hình 1.9 sẽ đạt được nếu dùng hệ truyền động một chiều (F-Đ). Nếu dùng hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ hai cấp tốc độ, biểu đồ chỉ đạt gần giống biểu đồ tối ưu. Đối với thang máy chạy chậm, biểu đồ chỉ có 3 giai đoạn: Mở máy Chế độ ổn định Hãm dừng I.6 Dừng chính xác buồng thang: - Trong chuyển động, buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng, sau khi có tín hiệu dừng. Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây ra các hiện tượng sau: 1. Đối với thang máy chở khách sẽ làm cho khách ra vào khó khăn, tăng thời gian ra vào của khách, có khi dẫn đến tai nạn. 2. Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc dỡ hàng hoá, đặc biệt là các hàng nặng phải dùng con lăn, xe đẩy. Trong một số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng. - Để khắc phục hậu quả có thể ấn nút bấm để đạt được độ chính xác khi dừng nhưng sẽ gây ra các vấn đề không mong muốn như sau: -Hỏng thiết bị điều khiển -Gây tổn thất năng lượng -Gây hỏng các thiết bị cơ khí -Tăng thời gian từ 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 bắt đầu hãm và một số các yếu tố phụ khác Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau: Khi buồng thang đến gần sàn tầng, công tắc chuyển đổi tầng cần cấp lệnh lên hệ thống điều khiển động cơ để dừng buồng thang. Trong quãng thời gian t ( thời gian tác động của thiết bị điều khiển ), buồng thang đi được một quãng đường là S’: S’ = V0 t (m) Trong đó V0 : Tốc độ lúc bắt đầu hãm, (m/s) Khi cơ cấu phanh tác động là quá trình hãm buồng thang. Trong thời gian này, buồng thang đi được một quãng đường S’’. S’’ = , (m) (*) Trong đó: m:khối lượng các phần chuyển động của buồng thang, (kg) Fph : lực phanh, (N) Fc : lực cản tĩnh, (N) Dấu (+) hoặc (-) trong biểu thức (*) phụ thuộc vào tác dụng của lực Fc: khi buồng thang đi lên (+) và đi xuống (-). S’’ cũng có thể viết dưới dạng sau: S’’ = , (m) Trong đó; J: mômen quán tính hệ quy đổi về chuyển động của buồng thang, (Kgm2) Mph: mômen ma sát, (N) Mc: mômen tĩnh, (N) o: tốc độ quay của động cơ bắt đầu phanh, (rad/s) D: Đường kính puli cáp, (m) i: tỉ số truyền. Quãng đường buồng thang đi được từ công tắc chuyển đổi cho lệnh dừng đến khi buồng thang dừng lại sàn tầng là: S = S’ + S’’ Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là: S = Trong đó: S1: quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh. S2: quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh. Hệ truyền động Phạm vi điều chỉnh tốc độ Tốc độ di chuyển (m/s) Gia tốc (m/s2) Độ không chính xác khi dừng (mm) Động cơ KĐB rôto lồng sóc 1 cấp tốc độ Động cơ KĐB rôto lồng sóc 2 cấp tốc độ Động cơ KĐB rôto lồng sóc cấp tốc độ Hệ máy phát động cơ (F-Đ) Hệ máy phát động cơ có khuyếch đại TG 1:1 1:4 1:4 1:30 1:100 0,8 0,5 1 2,0 2,5 1,5 1,5 1,5 2,0 2 1201._.50 1015 2535 1015 510 Bảng đưa ra tham số hệ truyền động với độ không chính xác khi dừng S *Bộ cảm biến dừng chính xác: Hiện nay thường sử dụng hai kiểu cảm biến đó là: Cảm biến kiểu chân không và cảm biến kiểu cảm ứng. Dưới đây là cảm biến kiểu cảm ứng, còn kiểu cảm biến chân không sẽ được trình bầy ở chương sau. Bộ cảm biến dừng chính xác buồng thang thực chất là một công tắc phi tiếp điểm và thường được dùng bộ cảm biến vị trí kiểu cảm ứng. Trên hình mô tả cấu tạo và đặc tuyến của bộ cảm biến vị trí. 2 3 0 0.5 1 L 0 0.5 1 a, Cấu tạo b, sự phụ thuộc L= f(s) Hình 1.10 Cấu tạo của nó gồm mạch từ hở 2, cuộn dây 3. Khi mạch từ hở do điện kháng của cuộn dây bé nên dòng xoay chiều qua cuộn dây lớn. Khi thanh sắt động 1 làm kín mạch từ, từ thông sinh ra trong mạch tăng, làm tăng điện cảm L của cuộn dây và dòng đi qua cuộn dây sẽ giảm xuống. Sự phụ thuộc điện cảm cuộn dây vào vị trí thanh sắt động 1 được biểu diễn trên hình b. Nếu đấu nối tiếp với cuộn dây của bộ cảm biến vào một rơle ta sẽ được một phần tử phi tiếp điểm để dừng trong hệ thống điều khiển. Tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng có thể dùng nó làm công tắc chuyển đổi cảm, cảm biến vị trí để dừng chính xác buồng thang hoặc cảm biến chỉ vị trí buồng thang Sơ đồ nguyên lý mô tả trên hình. (hình 1.11) C RTr CB Hình 1.11 - Cuộn dây của rơle RTr được đấu nối tiếp với cuộn dây cảm biến(CB) kiểu cảm ứng. Để nâng cao độ tin cậy ta đấu thêm tụ C song song với cuộn dây của bộ cảm biến, trị số điện dung của tụ được tính toán sao cho khi thanh sắt 1 che kín mạch từ sẽ tạo được một dòng cộng hưởng, khi mạch từ của cảm biến hở, dòng đi qua cuộn dây rơle(RTr) đủ lớn làm cho nó tác động. Khi mạch từ kín dòng điện đi qua cuộn dây giảm xuống gần bằng không, lúc này rơle không tác động. Thông thường bộ cảm biến(CB) được lắp ở thành giếng thang còn thanh sắt động được lắp ở buồng thang. Chương II. Cách lắp đặt và đặc tính kỹ thuật của một số thang máy II.1. Cách lắp đặt thang máy nhà cao tầng: Việc lựa chọn thang máy phù hợp với mục đích sử dụng của ngôi nhà đóng một vai trò hết sức quan trọng. Đối với nhà cao tầng có số lượng hành khách vận chuyển lớn người ta thường chia thang máy thành các nhóm riêng phục vụ theo chiều cao của toà nhà. Các thang máy ở các nhóm khác nhau có tính năng kỹ thuật khác nhau. Thường các thang máy phục vụ cho các tầng cao có tải trọng và tốc độ định mức lớn hơn các thang phục vụ tầng thấp hơn. II.1.1 Yêu cầu cơ bản khi bố trí nhóm thang: - Vị trí thang máy phải thuận tiện cho hành khách. - Các thang cùng nhóm có tính năng kỹ thuật giống nhau. - Không được bố trí thang chở người và thang phục vụ các mục đích khác trong cùng một nhóm. - Khi số thang lớn hơn 3. Phải bố trí thành hai hàng đối diện. Khoảng cách giữa hai hàng phải đủ lớn để cho khách hàng đi đến thang, chiều rộng tối thiểu phải bằng 1,5 lần chiều sâu của giếng thang. - Số lượng bến phục vụ cho mỗi nhóm thang không quá lớn, tối đa = 25. - Khi bố trí thang hoặc nhóm thang phục vụ theo chiều cao của toà nhà các thang phục vụ tầng trên đi qua các tầng dưới phải có tốc độ cao hơn các thang phục vụ tầng dưới. WL WL Nhóm 2 thang Nhóm 4 thang WL Nhóm 6 thang WL Nhóm 3 thang WL WL Nhóm 4 thang Nhóm 8 thang Hình II.1. Bố trí nhóm thang theo mặt bằng. Đến 20 tầng Từ 20 đến 35 tầng Từ 30 đến 45 tầng Từ 40 đến 55 tầng Từ 50 đến 80 tầng Hình II.2. Bố trí nhóm thang phục vụ theo chiều cao. bến chính Thang phục vụ ở tất cả các tầng Thang vận chuyển nhanh (cao tốc) khu vực 6 khu vực 5 số tầng 60 51 40 khu vực 3 khu vực 4 Thang vận chuyển nhanh 31 20 khu vực 2 khu vực 1 tầng hầm 1 Hình II. 3. Một phương án bố trí thang tại các nhà cao tầng II.2. Khái niệm ký hiệu trong thang máy: Thang máy được ký hiệu bằng các chữ và số dựa vào các thông số cơ bản sau: - Loại thang: + Chở khách: P (Passenger) + Chở bệnh nhân: B (Bed) + Chở hàng: F (Freight) - Số người hoặc tải trọng - Kiểu mở cửa: +Mở về 2 phía: Co (Center Opening) +Mở về 1 phía: 2S (Single Side) - Số tầng phục vụ và tổng số tầng của toà nhà. - Hệ thống điều khiển. - Hệ thống vận hành. Ví dụ: P10- CO- 60- 14/15-VVVF-Duplex Ký hiệu trên có nghĩa là: Thang máy chờ khách tải trọng 10 người kiểu mở cửa chính giữa. Tốc độ di chuyển cabin 60 m/phút. Có 14 điểm phục vụ trên tổng số 15 tầng của toà nhà. Hệ thống điều khiển bằng cách biến đổi điện áp và tần số . Hệ thống vận hành kép. II.3. Đặc tính kỹ thuật của thang máy II. 3. 1. Đặc tính tổng quát : Loại thang Tải khách Kiểu thang P11-PA6(450) -CO60 Số lượng 01 thang Tải trọng 450kg/6người Tốc độ 60 m/phút Hành trình Xác nhận thực tế Pít (Chiều sâu âm nền) 1400mm 0H (Chiều cao tầng trên cùng) 4200mm Số tầng có điểm dừng 07 Số cửa vào 07 ở phía trước Tên gọi các tầng GF, IF, 2F, 3F, 4F, 5F, 6F Phòng máy` Đặt phía trên hố thang Hố thang Rộng :1800mm Sâu:1450mm II. 3. 2. Hệ thống điều khiển: Chế độ điều khiển: Điều khiển đơn, tự động dừng tầng. Tập hợp đủ chiều(Full co llective selectve cont) Bộ điều khiển tín hiệu: Hệ thống vi sử lý hệ Di-1. Bộ điều khiển động cơ : Điều khiển tốc độ vô cấp bằng hệ thống thay đổi điện áp và tần số. Nguồn điện cung cấp: Cho động lực: 380v - 3p - 50HZ. Cho chiếu sáng: 220v - 1p - 50HZ. II.3.3. Phòng thang: Kích thước: Ngang: 1400 mm Dọc: 850 mm Cao: 2300 mm Các vách: Inox Chiếu sáng buồng thang: Kiểu C-HX2 loại đèn chiếu sáng gián tiếp. Tay vịn: Kiểu HR-04 đặt 2 phía trong phòng thang. Cửa phòng thang: 800mm ´ 2100m Kiểu cửa: Loại 2 cánh mở trung tâm đóng mở tự động điều khiển động cơ VVVF có thể thay đổi tốc độ Cánh cửa: Inox Quạt: 02 loại chuyên dùng Sàn: Loại Luckstrong Tín hiệu báo: Chuông trong cabin Vị trí tín hiệu trọng cabin: Đặt trên băng điều khiển Bảng điều khiển: Kiểu CBM-IOC gồm: -Các nút gọi tầng -Các nút ấn giữ và đóng cửa -Các đèn báo tầng và báo chiều loại Digitab. -Logo và ghi chú tải trọng của thang. -Hộp có khoá chứa đựng công tắc, ATT, đèn , quạt. -Loa và Mic ro liên lạc qua Intercom với phòng máy và phòng trực . II.3.4. Các cửa tầng Hoạt động theo cửa phòng thang -Kích thước: Rộng:800mm Cao : 2100mm -Kiểu cửa: Loại 02 cánh đóng mở trung tâm. Cửa được khoá an toàn. Mỗi tầng có ở khoá để sử dụng khi cấp cứu và sửa chữa. -Khung cửa tầng trệt: Cánh cửa: Inox Ngưỡng cửa: Nhôm cứng Đèn chỉ thị và nút ấn: Báo chiều và vị trí thang theo kiểu VID-M422 II.3.5. Bộ phận bảo vệ: - Mất pha - Ngược pha - Quá tải (còi và đèn) - Quá tốc độ - Photocell 2 tia tại cửa cabin II.3.6. Các đặc điểm khác: - Cửa phòng thang sẽ mở trở lại khi gặp vật cản và tự đóng trở lại. - Tế bào quang 2 tia tăng cường độ an toàn cửa - Đèn chiếu sáng 30 phút khi mất điện và ác quy sẽ tự động nạp trở lại khi có điện. - Bộ báo và bảo vệ khi quá tải trọng - Công tắc điều khiển kiểm tra trên nóc buồng thang - Tự động điều chỉnh thời gian đóng mở cửa - Giữ mở cửa lâu hơn thời gian quy định bằng điều khiển. Hoặc nút ấn điều khiển gọi tầng tại cửa tầng. - Huỷ bỏ tín hiệu gọi thang khi thang đi lên hoặc đi xuống đến nơi kết thúc là cửa tầng gọi . Hệ thống này sẽ tự động xoá sự gọi lại từ bộ nhớ. - Làm việc độc lập - Được trang bị kết nối nguồn dự phòng - Dừng tầng an toàn. chương III Thiết kế Hệ truyền động trong thang máy nhà cao tầng Iii.1. khái quát: Đối với hệ truyền động thang máy vấn đề quan trọng được đặt ra đối với người thiết kế không phải là tốc độ cao mà là những vấn đề công nghệ đòi hỏi. Phụ tải của thang máy mang tính thế năng cơ bản gồm 2 thành phần chính. Tải trọng và trọng lượng bản thân. Yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Trong thiết kế phải chú ý hạn chế gia tốc nhằm giảm độ giật của thang tránh cảm giác khó chịu cho hành khách và sự va đập của hàng hoá ở giai đoạn khởi động và dừng tầng. Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việc của thang máy là : - Tốc độ di chuyển : V (m/s) - Gia tốc: a (m/s2) - Độ giật r (m/s3) Với công nghệ điện tử bán dẫn phát triển, sự ra đời của các vị mạch đã thúc đẩy hệ truyền động điện nói chung và hệ truyền động điện thang máy nói riêng ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn. III.2. hệ truyền động dùng trong thang máy: III.2.2.1. Hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hai cấp tốc độ: Thường được dùng cho thang máy có tốc độ trung bình. Hệ này động cơ gồm 2 tổ đấu dây làm việc độc lập. Một tổ cho tốc độ cao (nối sao). một tổ cho tốc độ thấp (nối tam giác). H.III.3.Sơ đồ nguyên lý mạch động lực Sơ đồ nguyên lý mạch động lực được giới thiệu trên H.3.3. Nguồn cung cấp cho hệ bằng cầu dao CD và Aptomat Ap. Cuộn dây Stator của động cơ được nôí vào nguồn cấp qua các tiếp điểm của công tắc tơ nâng N hoặc công tắc tơ hạ H và các tiếp điểm của công tắc tơ tốc độ cao C hoặc công tắc tơ tốc độ thấp T. Hệ này đảm bảo dừng chính xác cao thực hiện bằng cách chuyển tốc độ của động cơ xuống thấp trước khi buồng thang sắp đến sàn tầng. Nhưng do thay đổi đột ngột theo từng cấp nên gây độ giật lớn. III.2.2.2. Hệ truyền động biến tần - Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc: Hệ truyền động biến tần - động cơ không đồng bộ roto lồng sóc kết hợp với bộ điều khiển khả trình PLC ngày nay được sử dụng rộng rãi. Các bộ biến tần thường dùng là bộ biến tần nguồn áp . Hình III.4. Cấu trúc bộ biến tần nguồn áp Nguyên lý của bộ biến tần nguồn áp bao gồm: Một mạch chỉnh lưu CL, chỉnh lưu điện áp xoay chiều tạo thành điện áp một chiều, điện áp này thông qua mạch lọc trung gian L, sau đó được đưa qua bộ nghịch lưu tạo thành một điện áp xoay chiều 3 pha có tần số và biên độ khác với điện áp lưới. Biên độ và điện áp ở đầu ra của bộ biến tần có thể thay đổi được nhờ sự thay đổi góc mở các thyristor mạch chỉnh lưu. Tần số điện áp đầu ra của biến tần có thể điều chỉnh bằng cách điều khiển tần số đóng mở các thyristor mạch nghịch lưu. Tất cả sự điều chỉnh này nhờ vào tín hiệu từ khối điều khiển KĐK. Các bộ phận biến tần hiện nay được các hãng chế tạo trọn bộ. Các bộ biến tầng thông thường được điều chỉnh thông qua Thyristor hoặc Transistor. Một trung tâm điều khiển CPU ứng dụng công nghệ one-chip. Bộ điều khiển này làm nhiệm vụ đóng mở các van bán dẫn mạch lực, có khả năng giao tiếp với bên ngoài và truyền thông với các thiết bị khác. Ngoài ra trong bộ biến tần còn có các bộ phận bảo vệ cho các van bán dẫn. Ưu điểm: Có thể thay đổi tần số điện áp đầu ra thông qua việc lập trình cho bộ điều khiển biến tần. Có khả năng thay đổi thời gian khởi động, thời gian hãm một cách mềm mại để giảm độ giật cho buồng thang. Điều khiển tốc độ mềm hoàn toàn. Có khả năng điều khiển sâu tốc độ, chất lượng điều khiển cao. Có khả năng giữ độ cứng cơ của động cơ tốt dễ dàng cho vận hành, bảo dưỡng và thay thế. Nhược điểm: Dạng điện áp đầu ra của biến tần có chứa nhiều sóng hài nên dễ gây nhiễu cho lưới điện 3 pha và lưới thông tin ở gần vị trí đặt biến tần. Đối với những bộ biến tần công suất lớn, khả năng gây nhiễu là rất lớn. Do vậy các bộ biến tần công suất lớn thường được chế tạo kèm theo một bộ lọc nhiễu. Luật điều chỉnh tần số điện áp theo khả năng quá tải: Khi điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ các thông số điện liên quan đến tần số như: Cảm kháng, dòng điện, từ thông... của động cơ đều bị thay đổi theo và cuối cùng các đại lượng như: độ trượt tới hạn, momen tới hạn cũng thay đổi. Chính vì vậy, điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng phương pháp thay đổi tần số thường kéo theo điều chỉnh điện áp. - Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thường có yêu cầu cho khả năng quá tải về momen không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ. - Muốn cho hệ số quá tải về momen là không đổi thì tần số và điện áp phải điều chỉnh theo phương trình sau: Trong đó: uS: Điện áp định mức đặt vào Stator uSdm: Điện áp Stator định mức wo: Tốc độ không tải của đặc tính cơ ứng với tốc độ điều chỉnh wodm: Tốc độ không tải định mức fS: Tần số nào đó trong dải điều chỉnh fSdm: Chỉ số ứng với các đặc tính cơ của máy xuất. Với truyền động thang máy mômen cản là dạng thế năng, không đổi. Với loại đặc tính có này ta có : x = 0 Vậy khi tốc độ tăng thì ta phải tăng điện áp và ngược lại. III.3. Tính chọn công suất của động cơ truyền động Việc tính chọn công suất động cơ truyền động là hết sức quan trọng. Nếu như ta chọn công suất nhỏ hơn trị số cần thiết thì động cơ sẽ phải làm việc quá tải, tuổi thọ của động cơ giảm, có đôi khi còn làm cháy động cơ. Nếu ta chọn công suất động cơ lớn hơn trị số yêu cầu thì động cơ làm việc non tải gây lãng phí về vốn đầu tư. Nếu chọn kiểu động cơ không phù hợp với yêu cầu phụ tải, thì động cơ sẽ không thể đáp ứng được yêu cầu truyền động cho phụ tải ngoài ra còn gây hại cho động cơ. Thang máy là một phụ tải thế năng làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có điều chỉnh tốc độ. Với những thang máy có tốc độ trung bình tốt nhất chọn động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha rôto lồng sóc. III.3.1. Các thông số kỹ thuật của thang: Để tính chọn được công suất động cơ cần có các điều kiện về tham số như: Sơ đồ động học thang máy, tốc độ và gia tốc của thang máy, tải trọng, trọng lượng buồng thang Theo yêu cầu của đề bài thì ta chọn các thông số sau: Tải trọng : 500kg Khối lượng buồng thang : 1000kg Tốc độ thang : v = 0.9 m/s Gia tốc thang : a = 0.9 m/s2 Độ giật khi khởi động và hãm : r = 0.9 m/s3 Tốc độ thang khi sắp dừng tầng : v1 = 0.04 m/s Thời gian thang chạy tốc độ thấp: t = 2s III.3.2. Xác định phụ tải tĩnh: Các loại thang máy chở người ngày nay thường dùng kiểu cáp nối 2 đầu có đối trọng như hình IV.1. Kiểu cáp nối sẽ giữ cho buồng thang chuyển động ổn định, giảm rung lắc cho cabin. Khi thang có đối trọng, công suất động cơ truyền động sẽ nhỏ đi rất nhiều so với khi thang không sử dụng đối trọng. + Trọng lượng của đối trọng: Gđt=Gcb +a ´Gđm Trong đó: - Gđt :trọng lượng đối trọng - Gcb : trọng lượng Cabin - Gđm : Trọng lượng định mức - a là hệ số cân bằng: a = 0,3 á 0,6 Gđt = 1000 + 1,5 ´ 500 = 1225 (Kg) + Tính lực kéo đặt lên Puly khi nâng tải: Fn = ( Gcb + Gđm - Gđt )´ k´g Trong đó: - k là hệ số ma sát giữa đối trọng buồng thang với thanh dẫn hướng, chọn k=1,15 - g: là gia tốc trọng trường lấy g = 9,81m/s2 Fn=(500 + 1000 - 1225)´1,15´9,81= 3102,4 (N) + Momen ứng với lực kéo khi nâng tải: Trong đó: - R: là bán kính Puly: chọn R=0,3 m - i: tỷ số truyền cơ cấu, chọn i=29 - h: là hiệu suất cơ cấu :chọn h =0,8 + Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải: Pn = Mn ´ w Trong đó: - w: là vận tốc góc của trục động cơ - Pn Công suất trên trục động cơ khi nâng tải - Mn Momen cơ trên trục động cơ khi nâng tải Vận tốc góc quan hệ với tốc độ quay của roto theo công thức: Tốc độ quay quan hệ với vận tốc dài của cabin theo công thức: Từ hai công thức trên ta có: Suy ra công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải Giả thiết khi hạ thang làm việc ở chế độ năng nề nhất tức là hạ không tải: + Tính lực kéo đặt lên Puly khi hạ không tải: Fh = [Gđt - (Gđm + Gcb)]´k´g (N) Với giả thiết hạ không tải nên Gđm = 0, thay số ta được: Fh = (1125 - 1000)´1,15´9,81 = 2538,38 (N) + Tính momen tương ứng với lực kéo khi hạ tải: Ph = Mh ´ w = 36,6´87 = 3184,2 (W) III.3.3. Xác định đồ thị phụ tải và hệ số đóng điện tương đối: Để vẽ được đồ thị phụ tải và tính được hệ số đóng điện tương đối ta phải xác định thời gian khởi động, thời gian hãm để đảm bảo gia tốc và độ giật của cabin theo yêu cầu. Đồng thời phải tính được các khoảng thời gian làm việc và nghỉ trong một chu kỳ hoạt động của thang. Để tính toán ta giả thiết thang làm việc ở chế độ nặng nề nhất: - Khi thang đi lên luôn đầy tải: với tải trọng định mức = 500kg. Giả thiết tương ứng với 8 người. Khi thang dừng ở tầng 1 sẽ có 8 hành khách vào buồng thang, thang đi lên đến mỗi tầng thì dừng lại để 1 khách ra và 1 khách vào - Khi thang đi xuống luôn không tải. Panel lập trình -Điểm đặt cục bộ -Nhấn nút khởi động động cơ và tăng dần đến điểm đặt -Nhấn nút dừng động cơ và giảm dần về 0 0 36,6 40 M(Nm) 18,54s 8s 5 đ1 t Chạy tốc độ thấp và hãm dừng Hãm xuống tốc độ thấp Chế độ ổn định Mở máy t8 v0 t7 v1 t6 v4 t5 v3 t4 vh t3 vh t2 v2 t1 v1 t0 v0 0 r(m/s3) a(m/s2) v(m/s) V1 Vh a0 r0 Hình III.5 Cấu tạo thang Fh wn wh Gđt Gcb C NL L CL ~ Đ KĐK T NCH khối điều khiển logic AP CD H N RN T C Đ 0 III.3.4. Tính các khoảng thời gian mở máy và đóng máy: Hình III.6 Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường S, tốc độ V, gia tốc a, độ giật r theo thời gian Ta có: (1) (2) v= at + v0 (3) Từ (2), (3) đ S’= at + v0 đ S = 1/2at2 + v0t +s0 (4) (1), (2) đ v’= rt+a0 đ Từ (3) đ s’= v đ (5) - áp dụng công thức (4) tính quãng đường đi được trong thời gian từ t1 đến t2. áp dụng công thức (5) tính quãng đường đi được trong thời gian từ to đến t1 và từ t2 đến t3: t3 - t2= 0,1s v2= v1 + a´(t2 - t1) (6) v3= 0,9m/s v2 = 0,765 (m/s) Thay vào (6) ta được: v2 = v1+ a´(t - t1) 0,765 = 0,045 + 0,9´(t2- t1) đ t2- t1 = 0,8 (s) Thời gian mở máy: tmở máy = t3 = t1 + t2- t1+ t3 - t2 = 1(s) Quãng đường đi được trong khoảng thời gian t1á t2: Quãng đường đi được trong khoảng thời gian từ t2 á t3 là: Quãng đường đi được trong thời gian mở máy: Smở máy= 0,0015 + 0,324 + 0,091 = 0,4165 (m) Giả sử thời gian mở máy và thời gian hãm máy là bằng nhau: ị Quãng đường hãm xuống tốc độ thấp là: Sht = 0,4165 (m) Thời gian thang chạy tốc độ thấp bằng 2s. ị Quãng đường thang chạy tốc độ thấp là: S = 0,04.2 = 0,08(m) Tổng thời gian khởi động, hãm, chạy tốc độ thấp và hãm dừng: tS =1+1+2 = 4(s) Tổng quãng đường khởi động, hãm, chạy tốc độ thấp và hãm dừng: SS= 0,4165+0,4165+0,08 = 0,913 (m) *Thời gian thang chạy từ tầng 1 lên tầng 2 : Quãng đường thang chạy tốc độ cao : SH1=H1-SS = 3,5-0,913 = 2,587 (m) Thời gian thang chạy tốc độ cao : -Thời gian thang chạy từ tầng 2 đ 3; 3 đ 4; 4 đ 5: Cũng tương tự như thang chạy từ tầng 1 lên tầng 2: tS1 = 2,87 + 4 = 6,87 (s) Thời gian thang chạy không tải từ tầng 5 đ 1 Quãng đường 5 tầng là: S5,1 = 3,5´4 = 14 (m) Quãng đường thang di chuyển tốc độ cao : SH5,1=S5,1 - SS = 14 - 0,913 = 13,087 (m) Thời gian thang chạy tốc độ cao: Thời gian thang chạy từ tầng 5 đ 1 : tS5,1 = 14,54 + 4 = 18,54 (s) Thang chạy từ tầng 1 đ 2 mất 6,87 (s) Chọn thời gian đóng mở cửa ở mỗi tầng là 6(s) đ Thời gian thay nghỉ tầng 5 là: 8 (s). (thời gian đóng mở cửa + thời gian người ra) Hình III.7. Đồ thị phụ tải Hệ số đóng điện : TĐ % tilv: thời gian làm việc ting : thời gian nghỉ Thời gian làm việc cho một chu kỳ thang máy bao gồm cả đi lên và đi xuống: TĐ% Mômen đẳng trị và mômen trung bình: Công suất động cơ chọn theo mômen đẳng trị: Pđt = Mđt´ Wđ = 29 ´ 87 = 2523 (W) = 2,523 (KW) Quy đổi về hệ số tiếp điện tiêu chuẩn : TĐ%=25% dùng cho thang máy: P = Pđt´=2,523´1,414 = 3,57 (KW) Vậy công suất động cơ cần chọn là: Pđm ³ 3,57 (KW) Tra bảng ta có động cơ: Kiểu MTKT III-6 do Liên Xô cũ chế tạo với các thông số - Pđm = 4,1kW - nđm = 850V/ph - Iđm = 10,9A - rst = 2,1W - Cosj = 0,74 III.4.1. Điều chỉnh tốc độ của ĐCKĐB 1. Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ . dùng bộ biến đổi tristo Mômen động cơ không đồng bộ tỷ lệ với bình phương điện áp stato , do đó có thể điều chỉnh được mômen và tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số . a) b) Hình III-8 Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ a) sơ đồ khối nguyên lý . b)đặc tính cơ điều chỉnh . Để điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ ba pha phải dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều .Nếu coi điện áp xoay chiều là nguồn áp lý tưởng (Zb = 0 ) thì căn cứ vào biểu thức mômen tới hạn, có quan hệ sau : , hay Mth* = ub*2 Công thức trên đúng với mọi giá trị điện áp và mômen . Nếu tốc độ quay của động cơ là không đổi : Mth* = ub*2 , w = const , Trong đó : Uđm : điện áp định mức của động cơ . ub : điện áp đầu ra của điện áp xoay chiều . Mth : mômen tới hạn khi điện áp là định mức . Mu : mômen động cơ ứng với điện áp điều chỉnh . Mth : mômen khi điện áp là định mức , điện trở phụ Rf . Vì giá trị độ trượt tới hạn sth của đặc tính cơ tự nhiên là nhỏ , nên nói chung không áp dụng điều chỉnh điện áp cho động cơ rôt lồng sóc .Khi điều chỉnh điện áp cho động cơ rôto dây quấn cần nối thêm diện trở phụ vào mạch rôto để mở rộng dải điều chỉnh tốc độ và momen . Trên hình vẽ b ta thấy , tốc độ động cơ được điều chỉnh bằng cách giảm độ cứng đặc tính cơ , trong khi đó tốc độ không tải lý tưởng của mọi đặc tính như nhau và bằng tốc độ từ trường quay .Tổn thất khi điều chỉnh là : DPr = Mc(w1 - w) = Pcơ Nếu đặc tính cơ của phụ tải có dạng gần đúng : Mc = Mcđm = Mcđm Thì tổn thất trong mạch rôto khi điều chỉnh điện áp là : DPr = Mcđm .w1( 1 - ) Tổn thất là cực đại khi w = 0 : DPrmax = Mcđm. w = Pđm. Như vậy tổn thất tương đối trong mạch là : = . ( 1 - ) DPr* = (w* )X .(1 - w* ). Quan hệ này được mô tả bởi đồ thị dưới ứng với từng loại phụ tải cơ có tính chất khác nhau . Hình III-9. Sự phụ thuộc giữa rôto và tốc độ điều chỉnh . Nhận xét Phương pháp điều chỉnh điện áp chỉ thích hợp với truyền động mà mômen tải là hàm tăng theo tốc độ như : quạt gió , bơm ly tâm .Có thể dùng biến áp tự ngẫu ,điện kháng hoặc bộ biến đổi bán dẫn làm điện áp xoay chiều . Trong đó vì lý do kỹ thuật và kinh tế mà bộ điều áp kiểu van bán dẫn là phổ biến hơn cả . 2. Điều chỉnh điện trở mạch rôto * điều chỉnh điện trở mạch rôto Có thể điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách điều chỉnh điện trở mạch rôto bằng bộ biến đổi xung tristo,ta sẽ khảo sát việc điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng các van bán dẫn . Ưu điểm : dễ tự động việc điều chỉnh . Điện trở trong mạch rôto động cơ không đồng bộ : Rr = Rrd + Rf. Trong đó : Rrd : điện trở dây quấn rôto . Rf :điện trở ngoài mắc thêm vào mạch rôto . Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rôto thì mômen tới hạn của động cơ không thay đổi và độ trượt tới hạn tỷ lệ bậc nhất với điện trở . Nếu coi đoạn đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha , tức là đoạn có độ trượt từ s = 0 đến s = sth là thẳng khi điều chỉnh điện trở ta có thể viết: s = si , M = const , s : độ trượt khi điện trở mạch rôto là Rf . si : độ trượt khi điện trở mạch rôto là Rrd . mặt khác ta có : M = ị biểu thức tính mômen : M = Nếu giữ dòng điện không đổi thì mômen cũng không đổi và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ . Vì thế mà có thể ứng dụng phương pháp điều chỉnh điện trở mạch rôto cho truyền động có mômen tải không đổi . a) b) c) Hình III-10. a) Điều chỉnh xung điện trở rôto sơ đồ nguyên lý b) phương pháp điều chỉnh c) cácđặc tính Trên hình vẽ a) trình bày sơ đồ nguyên lý điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng phương pháp xung . Điện áp ur được chỉnh lưu bởi cầu điôt CL , qua điện kháng lọc L được cấp vào mạch điều chỉnh gồm điện trở R0 nối song song với khoá bán dẫn T1 .Khoá T1 sẽ được đóng ngắt một cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị trung bình của điện trở toàn mạch . Hoạt động của khoá bán dẫn tương tự như trong mạch điều chỉnh xung áp một chiều . Khoá T1 đóng , điện trở R0 bị loại ra khỏi mạch , dòng điện rôto tăng lên . Khoá T1 ngắt điện trở R0 lại được đưa vào mạch , dòng điện rôto giảm .Với tần số đóng ngắt nhất định , nhờ có điện cảm L mà dòng điện rôto coi như không đổi và ta có giá trị điện trở tương đương Re trong mạch .Thời gian ngắt : tn = T – tđ . nếu điều chỉnh trơn tỷ số giữa thời gian đóng tđ và thời gian ngắt tn ta điều chỉnh trơn được giá trị điện trở trong mạch rôto . Re = R0 + R0 = R0r Điện trở tương đương Re trong mạch một chiều được tính đổi về mạch xoay chiều ba pha ở rôto theo quy tắc bảo toàn công suất .Tổn hao trong mạch rôto nối theo sơ đồ trên là : DP = Td2 (2Rrd + Re ) và tổn hao khi mạch rôto nối theo sơ đồ trên là : DP = 3Ir2 (Rrd + Rf ) Cơ sở để tính đổi tổn hao công suất như nhau nên : 3I2 (Rrd + Rf ) = Id2 (2Rrd + Re ) với sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha thì Id2 = 1,5Ir2 nên Rf = Re = r Khi đã có điện trở tính đổi ta sẽ dựng được đặc tính cơ theo phương pháp thông thường , họ các đường đặc tính cơ này quét kín phần mặt phẳng giới hạn bởi đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ có điện trở phụ . Để mở rộng phạm vi điều chỉnh mômen có thể mắc nối tiếp với điện trở R0 một tụ điện dung đủ lớn .Việc xây dựng các mạch phản hồi điều chỉnh tốc độ và dòng điện rôto được tiến hành tương tự như hệ điều chỉnh điện áp . * nhận xét và ứng dụng Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách thay đổi điện trở phụ có những ưu điểm sau: Có tốc độ phấn cấp Tốc độ điều chỉnh nhỏ hơn tốc độ cơ bản Tự động hoá trong điều chỉnh được dễ dàng Hạn chế được dòng mở máy Làm tăng khả năng mở máy của động cơ khi đưa điện trở phụ vào mạch rôto Các thao tác điều chỉnh đơn giản Giá thành vận hành , sửa chữa thấp Mặc dù có các ưu điểm trên nhưng vẫn còn các nhược điểm: Tổn thất năng lượng lớn Tốc độ ổn định kém ứng dụng : Đây là phương pháp sử dụng rộng rãi, mặc dù không kinh tế lắm . Thường được sử dụng trong các hệ thống làm việc ngắn hạn hay ngắn hạn lặp lại và dùng trong các hệ thống có yêu cầu tốc độ không cao như cầu trục,cơ cấu nâng, cần trục , thang máy và máy xúc... 3. Điều chỉnh tần số nguồn cấp . Luật điều chỉnh tần số điện áp theo khả năng quá tải . Khi điều chỉnh tần số thì trở kháng, từ thông, dòng điện…của động cơ thay đổi , để đảm bảo một số chỉ tiêu điều chỉnh mà không làm động cơ bị quá dòng cần phải điều chỉnh cả điện áp . Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ cho khả năng quá tải về mômen là không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ . Mômen cực đại mà động cơ sinh ra được chính là mômen tới hạn Mth ,khả năng quá tải về mômen được quy định bằng hệ số quá tải mômen lM : lM = Hình III-11. Xác định khả năng quá tải về mômen Nếu bỏ qua điện trở của dây cuốn stato Rs = 0 thì từ M = ị Mth = = K( )2 . (1) Điều kiện để giữ hệ số quá tải không đổi là : lM = = (2) Thay (1 ) vào (2 ) và rút gọn ta được : = Đặc tính cơ gần đúng của các máy sản xuất ( phụ tải ) có thể viết như sau : Mc = Mđm (3) Từ (2) và (3) rút ra được luật điều chỉnh tần số điện áp để có hệ số quá tải về mômen là không đổi : = = với x = 0 ;1 ; 2 Như vậy, muốn điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số ta phải có một bộ nguồn xoay chiều có thể điều chỉnh điện áp đồng thời theo quy luật sau ; ; * Kết luận : Trong ba phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ nêu trên ta thấy phương án điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ không đồng bộ là phương án tối ưu có nhiều ưu điểm là : Khi điều chỉnh tần số thì trở kháng, từ thông, dòng điện…của động cơ thay đổi , để đảm bảo một số chỉ tiêu điều chỉnh mà không làm động cơ bị quá dòng cần phải điều chỉnh cả điện áp . Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ cho khả năng quá tải về mômen là không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ nên ta chọn phương án ba này. III.5. Biến tần III.5.1. Giới thiệu chung . Khái niệm : Biến tần là thiết bị biến đổi dòng xoay chiều với tần số của lưới điện thành dòng xoay chiều có tần số khác với tần số của lưới . Phân loại : Biến tần thường được chia thành hai loại : Biến tần trực tiếp ( ta không nghiên cứu ). Biến tần gián tiếp . III.5.2.Sơ đồ cấu trúc Các bộ biến tần gián tiếp có sơ đồ cấu trúc như hình vẽ .Bộ biến tần gồm các khâu : chỉnh lưu ( CL ), mạch lọc ( L ) và nghịch lưu độc lập ( NLĐL ) . Như vậy , để biến đổi tần số cần thông qua khâu trung gian một chiều , do đó nó có tên là biến tần gián tiếp . Trong biến tần này ,điện áp xoay chiều đầu tiên được chuyển thành điện áp một chiều nhờ mạch chỉnh lưu sau đó qua một bộ lọc rồi mới được biến đổi trở lại thành điện áp xoay chiều với tần số f2 .Việc biến đổi năng lượng hai lần này làm giảm hiệu suất biến tần .Nhưng bù lại loại biến tần này cho phép thay đổi dễ dàng tần số của f2 không phụ thuộc vào f1 trong một dải rộng cả trên và dưới f1 vì tần số ra chỉ phụ thuộc vào mạch điều khiển Hình 3-1. Sơ đồ cấu trúc của biến tần gián tiếp. Trong các bộ tần công suất lớn , người ta dùng chỉnh lưu bán điều khiển với chức năng làm nhiệm vụ bảo vệ cho toàn hệ thống khi quá tải . - Nghịch lưu độc lập là thiết bị để biến dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều có tần số cố định hoặc biến thiên Ngày nay, biến tần gián tiếp được sử dụng khá phổ biến vì có thể điều chỉnh tần số và điện áp ra trong phạm vi khá rộng .Hơn nữa với sự ứng dụng điều khiển số nhờ kỹ thuật vi xử lý và dùng van lực là các loại trasisto đã cho phép phát huy tối đa các ưu điểm của biến tần loại này .Vì vậy đa số các biến tần hiện nay là biến tần có khâu trung gian một chiều . Nhược điểm cơ bản của biến tần gián tiếp là hiệu suất thấp ( vì qua hai lần biến đổi ) . Công suất cũng như kích thước của bộ biến đổi lớn .Nếu dùng van tiristo vẫn có một số khó khăn nhất định khi giải quyết vấn đề khoá van . Hình 3-2.Sơ đồ mạch lực biến tần có đầu vào 3 pha và đầu ra 3 pha Đ : điôt Rh : điện trở hãm T : Transistor C : Tụ lọc san phẳng ( nơi chứa năng lượng từ động cơ khi động cơ hãm tái sinh ). III.5.3.Ta chọn biến tần ACS550-1-08A8-4 Có các thông số sau = 8,8 A = 4 KW = 5 HP III.5.4. Các tham số cài đặt máy biến tần III.5.4.1 Quá trình điều khiển của biến tần Mô tả quá trình điều khiển : Khi có lệnh khởi động vào chân 7 thì động cơ bắt đầu làm việc. Các tín hiệu khởi động chạy nhắp chọn chiều quay cho động cơ được đưa vào khâu logic có tham số được chỉnh định thông qua tham số OP21 DGI 02.Giá trị đặt tốc độ có thể được lựa chọn là tín hiệu nguồn dòng thông qua cổng AIN 2 được chỉnh định bởi tham số IP 23 AIN 2 TYPE hoặc là nguồn áp thông qua cổng AIN 1 được chỉnh định bởi tham số IP13 AIN 1TYPE . Sau đó được đưa qua bộ giới hạn tín hiệu đặt về tốc độ nhỏ nhất được chỉnh bởi tham số P3 tốc độ lớn nhất được chỉnh bởi tham số P2. Sau đó được đưa vào khâu lựa chọn chế độ làm việc liên tục (mặc định) hoặc lựa chọn chế độ chạy nhắp thông qua tham số P8 có đầu vào._.