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

ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 2... ĐAMH: Đồ án Truyền động điện tự dộng GVHD: Nguyễn Phan Thanh SVTH: Nguyễn

Trang 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

Trang 2

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

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 2

Trang 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 toán 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 quá trình quá độ, tiến hành kiểm nghiệm động cơ truyền động theo các bước nêu trên 16

II.Tính toán 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

Trang 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 vô hướng 34

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

2.Tính toán 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.Mô hình FOC 47

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

2.Khối tính toán 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 toán id 48

6.Khối tính toán iq 48

7.Khối tính tốc độ roto 48

Trang 5

II Mô tả toán h c các khâu tính toán các hàm truy n 49ọề

Trang 6

LỜI M Ở ĐẦU

Trong b i cố ảnh đô thị hiện đại ngày nay, thang máy đã trở thành một phần không thể thiếu c a các tòa nhà cao tủ ầng, đóng vai trò 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 đòi hỏi tính an toàn 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 TOÁN 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 toán chụ ệ ọn công 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 toàn cao Trong quá trình nghiêm c u, nhóm chúng em không 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

Trang 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 không thể thiếu c a các tòa nhà cao tủ ầng, đóng vai trò 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 toán hệ thống thang máy chở người, hàng hóa đòi 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 hoá 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 hoá, sản phẩm, đưa công 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 còn 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

Trang 8

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 8 hàng thường dùng loại cửa mở sắt xếp, không có cảm biến an toàn cửa photocell, không 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 chuyên 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 không 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 tòa 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 tông 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 nông, 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 mòn) với chi phí cao

Trang 9

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 9 + Thang máy không phòng máy và có phòng máy: Loại thang máy không phòng máy sử dụng động cơ không hộp số có thiết kế nhỏ gọn nên không cần phòng kỹ thuật ở trên nóc công 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 tòa nhà có từ 6÷12 tầng )

+ Thang máy tốc độ cao: Tốc độ: v = 2,5÷3,5 m/s ( Thường dùng trong các tòa 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 tòa nhà và môi 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.

Trang 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

Trang 11

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 chuyên môn 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 không 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

Trang 12

SVTH: Nguyễn Thúy Phượng – Trần Minh Quan Page 12 dộng đến khi buồng thang dừng hẳn khi có tải và không 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 không đổi và thông số vo là thông 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.

Trang 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, dòng Id cũng không 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 hoàn toàn 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