Báo cáo đồ án truyền động điện tự động tính toán thiết kế hệ thống truyền động điều khiển thang máy chở người

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.22 MB, 53 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

B GIÁO DỘỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K THU T TP.HCM ỸẬKHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG

Ngành: Công ngh K thuệ ỹật Điện – Điện T ử

Giảng viên hướng dẫn : Nguy n Phan Thanh ễ

Nhóm sinh viên th c hiựện :

1. Nguyễn Thúy Phượng 20142098

2. Tr n Minh Quan 20142391 ầ

TP. H Chí Minh, thánồg 11 năm 2023

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 2

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 3

Mục L c ụ

CHƯƠNG 1: ... 7

T NG QUAN V THANG MÁY ... 7ỔỀI. Giới thiệu chung v thang máy ... 7ề 1.Thang máy là gì? ... 7

2. Cấu tạo c a thang máy: ... 10ủII.Những yêu c u công ngh ầệ đối với thang máy ... 11

I.Chọn động cơ điện: ... 13

1.Tính lực kéo đặt lên puli cáp kéo bu ng thang (chồất đầy tải) ở ầng dướ t i cùng và các l n d ng ti p theo: ... 14ầừế2.Tính momen tương ứng l c kéo : ... 15 ự 3.Tính tổng th i gian hành trình nâng h c a bu ng thang bao gờạ ủồồm: ... 16

4.D a trên k t quựếả các bước tính tốn trên, tính momen đẳng tr và tính chịọn công suất động cơ đảm bảo thõa mãn điều kiện: M ≥ Mdt ... 16

5.Xây d ng biựểu đồ phụ ả t i toàn ph n c a h truyầủệền động có tính đến q trình quá độ, tiến hành kiểm nghiệm động cơ truyền động theo các bước nêu trên. ... 16

II.Tính tốn sơ bộ công suất động cơ ... 16

1.Xác định phụ tải tĩnh ... 16

2.Xác định hệ số đóng điện tương đối ... 17

3.Chọn sơ bộ công suất động cơ ... 19

4.Ki m nghiểệm động cơ ... 24

CHƯƠNG 3: ... 26

ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ... 26

I.Giới thiệu về động cơ không đồng bộ roto lồng sóc ... 26

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 4

II.Mạch điện thay thế của máy điện không đồng bộ ... 29

1.Giản đồ năng lượng ... 29

II.Chọn phương pháp điều khiển biến tần. ... 34

1.Điều khiển vơ hướng ... 34

II.Tính tốn thơng s m ch l c ... 44ốạự 1.Van cho b ộ chỉnh lưu ... 45

2.Tính tốn cho m ch nghạịch lưu ... 45

3.Chọn giá tr c a tị ủụ điện ... 46

CHƯƠNG 6: ... 47

XÂY DỰNG CẤU TRÚC HỆ TRUYỀN ĐỘNG & MÔ PHỎNG ... 47

I.Mơ hình FOC. ... 47

1.Khối ước lượng từ thơng (Flux Estimator) ... 47

2.Khối tính tốn góc theta ( θf calculation) ... 47

3.Khối chuyển hệ ọa độ dq s t ang Alpha- Beta ... 47

4.Khối chuyển tọa độ abc sang dq ... 48

5.Khối tính tốn id ... 48

6.Khối tính tốn iq ... 48

7.Khối tính tốc độ roto ... 48

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 5

II. Mơ tả tốn h c các khâu tính tốn các hàm truy n ... 49ọề

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 6

LỜI M Ở ĐẦU

Trong b i cố ảnh đô thị hiện đại ngày nay, thang máy đã trở thành một phần khơng thể thiếu c a các tịa nhà cao tủ ầng, đóng vai trị quan trọng trong vi c tệ ạo điều ki n thu n l i cho vi c di chuy n cệ ậ ợ ệ ể ủa con người. Trong những năm gần đây nhiều nhà cao tầng đã được xây d ng, nhự ờ đó thang máy đã và đang được s d ng ngày càng ử ụ nhi u. Bên cề ạnh đó thang máy là thi t b v n chuyế ị ậ ển địi hỏi tính an tồn cao vì nó liên quan trực tiếp đến tính m nh và tài sạ ản con người.

Cùng v i sớ ự tiến b c a kộ ủ ỹ thuật điện điện t , các h truyử ệ ền động cũng ngày càng phát tri n. Sau khi h c môn Truyể ọ ền động điện tự động nhằm củng c l i kiố ạ ến thức đã học nên nhóm chúng em đã chọn đề tài:” TÍNH TỐN THI T K H ẾẾỆ

THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CH NGƯỜI” với nội Ở

dung tính ch n công suọ ất động cơ của môn học để ứng d ng và vi c tính tốn chụ ệ ọn cơng suất động cơ cho thang máy ắp đặl t cho tòa nhà.

Yêu cầu chung đối v i thang máy khi thi t k , ch t o, lớ ế ế ế ạ ắp đặt, v n hành, s ậ ử d ng thang máy là m t ph n r t quang tr ng ph i tuân theo các tiêu chu n và kụ ộ ầ ấ ọ ả ẩ ỹ thuật an tồn cao. Trong q trình nghiêm c u, nhóm chúng em khơng thứ ể trách được nh ng ữ thiếu sót và h n ch do ki n thạ ế ế ức chưa được nhiều nhưng nhóm em sẽ ố ắng để c g hoàn thành h t khế ả năng. Mong thầy có th góp ý và ch bế ỉ ảo để đồ án được hoàn thiện hơn.

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 7

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

I. Giới thiệu chung về thang máy

1. Thang máy là gì?

Trong b i cố ảnh đô thị hiện đại ngày nay, thang máy đã trở thành một phần khơng thể thiếu c a các tịa nhà cao tủ ầng, đóng vai trị quan trọng trong vi c tệ ạo điều ki n thu n l i cho vi c di chuy n cệ ậ ợ ệ ể ủa con người, hàng hóa. Đồng th i, vi c thi t k và ờ ệ ế ế tính tốn hệ thống thang máy chở người, hàng hóa địi hỏ ự chú ý đặi s c biệt đến các y u t k thu t, an toàn và hi u suế ố ỹ ậ ệ ất. Thang máy là gì?

Ta hểu, thang máy là thiết bị nâng dùng để chở người và hàng hố theo phương thẳng đứng cố định. Nó là một loại hình máy nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ... ở những nơi đó thang máy được sử dụng để vận chuyển hàng hố, sản phẩm, đưa cơng nhân tới nơi làm việc có độ cao khác nhau... Nó đã thay thế cho sức lực của con người và đã mang lại năng suất cao.

Thang máy được lắp đặt trong các tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại, khách sạn, chung cư, bệnh viện, công xưởng,… Vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện khác sẽ có một khoảng thời gian vận chuyển của một chu kỳ nhỏ, tần suất vận chuyển lớn và đóng mở máy liên tục.

Có thể phân loại thang máy như sau:

- Theo chức năng:

+ Thang máy chở khách (Passenger Lift - Ký hiệu là P): là loại thang được thiết kế với các tiêu chí an toàn cao nhất dùng để chở người được lắp cho các tòa nhà cao tầng như văn phòng, khách sạn, chung cư. Loại thang máy chở người có kích

thước nhỏ lắp cho hộ gia đình cịn được gọi là thang máy gia đình.

+ Thang máy chở hàng (Freight Lift - Ký hiệu là F): Là loại thang thường

được dùng trong các nhà máy, nhà xưởng, showroom oto, xe máy. Loại thang máy chở

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 8 hàng thường dùng loại cửa mở sắt xếp, khơng có cảm biến an tồn cửa photocell, khơng có cứu hộ tự động chính vì thế tuyệt đối không dùng để chở người.

+ Thang máy chở hàng có người đi kèm - Ký hiệu là FP: bản chất nó là loại thang máy chở hàng nhưng được thiết kế đẹp hơn và có đầy đủ các thiết bị an toàn như thang máy chở người.

+ Thang máy bệnh viện - Ký hiệu là B: Thang máy bệnh viện là loại thang máy chở người nhưng có kích thước chun dụng. Kích thước thang máy bệnh viện phải vừa các loại băng ca tải bệnh nhân. Ví dụ kích thước thang tải bệnh của hãng

+ Thang máy chở thức ăn (Dumbwaiter - Ký hiệu là DW): Là loại thang có thiết kế đơn giản, cabin thường được chia thành nhiều tầng dùng để tải đồ ăn, đồ uống trong các nhà hàng, khác sạn. Thang máy DW khơng có button cabin mà bảng điều khiển được lắp ở ngoài cửa tầng.

- Theo cấu tạo:

+ Thang máy sử dụng cáp kéo: Nguyên lý hoạt động theo kiểu ròng rọc, một bên là cabin và một bên là đối trọng. Đến nay đây vẫn là loại thang máy phổ biến nhất, dùng từ cho các tịa nhà siêu cao ốc cho đến hộ gia đình.

+ Thang máy thủy lực: thang hoạt động di chuyển lên xuốn nhờ một hoặc nhiều pít tơng thủy lực. Loại thang máy máy này bị giới hạnh chiều cao hành trình thế nên chủ yếu được ứng dụng cho phân khúc thang máy gia đình hoặc thang tải hàng.

+ Thang máy trục vít bánh vít: Ưu điểm của thang máy trục vít là yêu cầu hố - pít thang máy nơng, kích thước nhỏ gọn. Nhược điểm của loại thang này là chạy ồn, tốc độ thấp, sau một thời gian dùng thì phải thay trục vít và bánh vít (do bị mịn) với chi phí cao.

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 9 + Thang máy không phịng máy và có phịng máy: Loại thang máy không phịng máy sử dụng động cơ khơng hộp số có thiết kế nhỏ gọn nên khơng cần phịng kỹ thuật ở trên nóc cơng trình phù hợp để sử dụng cho những nhà bị giới hạn chiều cao xây dựng.

- Theo tốc độ:

+ Thang máy tốc độ thấp: Tốc độ : v ≤ 1m/s

+ Thang máy tốc độ trung bình: Tốc độ: v = 0.75÷1,5 m/s ( Thường dùng trong các tịa nhà có từ 6÷12 tầng )

+ Thang máy tốc độ cao: Tốc độ: v = 2,5÷3,5 m/s ( Thường dùng trong các tịa nhà có số tầng >16 tầng)

+ Thang máy tốc độ rất cao (siêu tốc): Tốc độ: v> 5m/s ( Thường dùng trong các tòa tháp cao tầng)

- Theo TCVN 5744 - 1993:

Theo tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam TCVN 5744 – 1993 thì thang máy được chia thành 5 loại:

+ Loại I: thang thiết kế cho mục đích chở người

+ Loại II: thang máy được thiết kế cho việc chở người nhưng có tính năng chở hàng

+ Loại III: thang máy bệnh viện

+ Loại IV: thang máy chở hàng hóa có người đi kèm

+ Loại V: thang máy điều khiển ngoài cabin như thang máy tải thức ăn Mỗi loại thang máy đều có ưu điểm và ứng dụng riêng, phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của tịa nhà và mơi trường sử dụng. Trên thị trường Việt Nam hiện nay có thể nói đã có đầy đủ tất cả các loại thang máy mà ngành công nghiệp thang máy thế giới hiện có. Tùy vào nhu cầu sử dụng, chi phí đầu tư (số tiền định dành cho hạng mục thang máy của chủ đầu tư) mà mỗi công trình lựa chọn loại thang máy thích hợp.

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 10

2. Cấu tạo của thang máy:

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý c a m t thang ủ ộ máy chạy điện

Các b ph n chính c a thang máy bao gộ ậ ủ ồm: cabin 3 trong đó chứa người hoặc hàng hóa. Cabin chuyển động trên các dẫn hướng thẳng đứng 5, nhờ có các b guộ ốc trượt 9 lắt chặt vào cabin. Cáp nâng 10 trên đó có treo cabin được quấn vào tang hoặc v t qua puli d n cáp c a b t i nâng 1 ( Trên hình là b t i nâng có puli d n cáp). Khi ắ ẫ ủ ộ ờ ộ ờ ẫ dùng puli d n cáp thì s nâng cabin là do ma sát gi a cáp và vành puli d n cáp này. ẫ ự ữ ẫ Trọng lượng của cabin và một phần trọng lượng của vật nâng được cân bằng bởi đối

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 11 trọng 7 treo trên các dây cáp đi ra từ puli dẫn cáp hoặc từ tang (Khi bộ tời có tang quấn cáp).

Để an toàn, cabin được lắp trong giếng thang 6. Phần trên của giếng thang thường bố trí bu ng máy 11. Trong bu ng máy có l p b t i và khí cồ ồ ắ ộ ờ ụ điều khiển chính (t phân ph i, tr m t , b h n ch tủ ố ạ ừ ộ ạ ế ốc độ…). Phần dưới c a gi ng thang (h ủ ế ố gi ng) có b trí các b gi m ch n cabin và gi m chế ố ộ ả ấ ả ấn đối trọng 8, để cabin t p k t trên ậ ế đó trong trường hợp cabin di chuyển quá vị trí làm việc cuối cùng ( khi cabin ở vị trí giới hạn trên cùng thì đối trọng t p k t trên giậ ế ảm chấn). phỞ ần trên cùng và dưới cùng của giếng thang có lắp các b hộ ạn chế hành trình để hạn chế hành trình làm việc của cabin.

Để trách rơi cabin khi bị t cáp hođứ ặc khi hư hỏng cơ cấu nâng, trên cabin có l p b hãm b o hiắ ộ ả ểm. Trong trường h p này thì thi t b k p c a nó s k p vào các dợ ế ị ẹ ủ ẽ ẹ ẫn hướng và giữ chặt cabin. Đa số trường h p thì các bộ hãm bảo hiợ ểm được dẫn động từ cáp ph 4, cáp này v t qua puli c a b h n ch tụ ắ ủ ộ ạ ế ốc độ ể ki u ly tâm 2. Khi tốc độ cabin tăng cao hơn giới hạn nhất định thì bộ hạn chế tốc độ sẽ phanh puli và làm dùng cáp 4. Cáp này khi hạ cabin sau đó sẽ tác động vào b hãm b o hi m liên h vộ ả ể ệ ới nó.

II. Những yêu cầu công nghệ đối với thang máy

t phát t nh u ki n làm vi c bi i s d ng Xuấ ừ ững điề ệ ệc đặ ệt ( nâng người, ngườ ử ụ thang máy tự điều khi n ho c nhân viên ph c vể ặ ụ ụ thang máy có trình độ chun mơn thấp) đối với thang máy cần phải có các yêu cầu cao về độ tin cậy và an toàn khi làm vi c. Bên c nh các yêu c u vệ ạ ầ ề độ tin c y và an toàn làm viậ ệc đố ới v i thang máy còn thêm m t s yêu c u sau: ộ ố ầ

1. Độ chính xác dừng cabin ở mỗi tầng

Buồng thang máy phải được dừng chính xác so với mặt bằng của tầng cần đến sau khi hãm dừng. Nếu buồng thang dừng khơng chính xác sẽ gây nguy hiểm cho hành khách và cũng làm khó khăn cho việc chất tải , dỡ tải cabin đối với các thang máy nâng hàng.

Vì vậy trong tiêu chuẩn và yêu cầu kỹ thuật của thang máy phải giới hạn trị số này. Độ dừng chính xác của buồng thang được đánh giá bằng đại lượng S (nửa hiệu △ số của 2 quãng đường của buồng thang trượt đi được từ khi phanh hãm điện từ tác

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 12 dộng đến khi buồng thang dừng hẳn khi có tải và khơng có tải theo cùng một hướng di chuyển của buồng thang).

Các thông số ảnh hưởng đến độ chính xác khi dừng buồng thang gồm: - J momen quán tính của phần chuyển động của buồng thang

- △t quán tính điện từ của các phần tử chấp hành trong sơ đồ điều khiển của thang máy

- Mph, Mc momen do cơ cấu phanh hãm điện từ sinh ra và tải teongj của thang máy

- vo tốc độ di chuyển của buồng thang khi bắt đầu hãm dừng.

3 thông số đầu tiên đối với 1 thang máy có thể coi như khơng đổi và thơng số vo là thơng số quyết định nhất.Độ dừng chính xác cho phép Smax ≤ ±20mm.△

2. Tốc độ di chuyển cabin

Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định đến năng suất của thang máy và có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với các nhà cao tầng nhưng việc tăng tốc độ lại làm tăng thêm chi phí đầu tư và vận hành.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 4÷5(lần),bởi vậy tùy vào độ cao của tòa nhà mà phải chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu, đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật.

3. Gia tốc lớn nh t cho phépấ

Vấn đề khó khăn là gia tốc sẽ gây cảm giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, ngạt thở ) Thường thì gia tốc tối ưu a 2m/s 2

Độ giật là đại lượng đặc trưng cho tốc độ tăng của gia tốc khi mở náy và độ giảm của gia tốc hãm, hay nói cách khác là đạo hàm bậc nhất của gia tốc và là đạo hàm bậc hai đối với vận tốc da/dt. Độ giật có ảnh hưởng lớn tới độ êm dịu của ca bin. Khi gia tốc a 2m/s 2thì độ giật 20 m/s . 3

Biểu đồ dưới đây chỉ đạt được khi hệ truyền động một chiều còn dùng hệ truyền động với động cơ xoay chiều thì chỉ đạt được biểu đồ gần đúng.

</div>Trang 41<div class="page_container" data-page="41">

ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 41

Hình 4.4 Khâu l c m t chi u và hình dọ ộ ề ạng điện áp trước và sau khâu lọc.

3. Khối hãm dập động năng bằng điện tr hãm m ch m t chi u ởạộề

Hệ truyền động bi n t n ế ầ – động cơ KĐB khi làm việc v i ph t i thang máy ớ ụ ả cần làm việc ở b n góc phố ần tư, có chế độ hãm tái sinh.

m c a bi n t n ngu n áp m t chi u luôn luôn gi d u không Đặc điể ủ ế ầ ồn áp là điệ ộ ề ữ ấ đổi, dịng Id cũng khơng đổ ấu. Do vậy không thi d ể thực hi n trệ ả năng lượng t t i v ừ ả ề lưới. Trong trường hợp này ta dùng hãm dập động năng bằng điện tr hãm m ch mở ạ ột chiều.

Khi động năng động cơ KĐB cần giải thoát chuyển về mạch một chiều qua diode ngược làm cho điện áp U sDC ẽ dâng cao. Dùng tranzitor Sb và điện trở Rb đóng cắt theo tần s nhố ất định sẽ biến động năng dư thừa thành nhiệt năng đốt nóng điện trở.

Hình 4.5. M ch hãm trong h bi n t n ạ ệ ế ầ – ĐCKĐB, chỉnh lưu diode.

Mạch hãm điện tr là không ti t kiở ế ệm năng lượng, lãng phí hồn tồn năng lượng do hãm tái sinh nhưng với ứng dụng thang máy, công suất động cơ nhỏ nên có thể chấp nhận được.

4. Khối bộ nghịch lưu độc lập

</div>