GVHD: Trần Quang Thọ Đồ án Truyền Động Điện I/ GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI: Trong năm gần với trình công nghiệp hóa đại hóa đất nước hàng loạt công trình nhà cao tầng xây dựng khắp miền đất nước nhờ thang máy,thang nói chung thang máy chở người nói riêng sử dụng ngày nhiều Thang máy thường sử dụng khách sạn, công sở, chung cư , bệnh viện, đài quan sát, tháp truyền hình, nhà máy, công xưởng, v.v…Đặc điểm vận chuyển thang máy so với phương tiện vận chuyển khác thời gian chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục Ngoài ý nghóa vận chuyển, thang máy yếu tố làm tăng vẻ đẹp tiện nghi công trình Nhiều quốc gia giới quy đònh, nhà cao tầng tở lên phải trang bò thang máy để đảm bảo cho người lại thuận tiện, tiết kiêm thời gian tăng suất lao động.Với nhà tầng có chiều cao lớn việc trang bò thang máy bắt buộc để phục vụ cho việc lại tòa nhà Thang máy thiết bò vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, liên quan trực tiếp đến tài sản tính mạng người, yêu cầu chung thang máy thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng sửa chữa phải tuân thủ cách nghiêm ngặt kỹ thuật an toàn quy đònh tiêu chuẩn Và việc tính toán lựa chọn động cho thang máy phần quan trọng việc thiết kế thang máy cho nhà cao tầng, sau học môn học truyền động điện nhằm củng cố lại kiến thức học nên em chọn nội dung tính chọn công suất động môn học để ứng dụng vào việc tính chọn công suất động cho thang máy lắp đặt cho tòa nhà hành cao 10 tầng I/ Giới thiệu chung thang máy: 1) Khái niệm chung thang máy: Thang máy thiết bò chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hóa, vật liệu, v.v… theo phương thẳng đứng nghiêng góc 150 so với phương thẳng đứng theo tuyến đònh sẵn 2)Cấu tạo chung nguyên lý hoạt động thang máy: SVTH : Nguyễn Minh Tuấn GVHD: Trần Quang Thọ Đồ án Truyền Động Điện Thang máy có nhiều kiểu dáng khác nhìn chung có phận sau: tời kéo, cabin hệ thống treo cabin, cấu đóng mở cửa cabin hãm bảo hiểm, cáp nâng, đối trọng hệ thống cân bằng, hệ thống ray dẫn hướng cho cabin đối trọng chuyển động giếng thang , phận giảm chấn cho cabin đối trọng đặt đáy giếng thang, hệ thống hạn chế tốc độ tác động lên hãm bảo hiểm để dừng cabin tốc độ vượt giới hạn cho phép, tủ điện điều khiển trang thiết bò điện để điều khiển tự động thang máy hoạt động theo chức yêu cầu bảo đảm an toàn, cửa cabin cửa tầng hệ thống khóa liên động Bộ tời kéo đặt buồng máy nằm giếng thang Giếng thang chạy dọc suốt chiều cao công trình che chắn kết cấu chòu lực (gạch, bê tông kết cấu thép với lưới che kính ) để cửa vào giếng thang để lắp cửa tầng Trên kết cấu chòu lực dọc theo giếng thang có gắn ray dẫn hướng cho đối trọng cabin Cabin đối trọng treo hai đầu cáp nâng nhờ hệ thống treo Hệ thống treo có tác dụng đảm bảo cho nhánh cáp nâng riêng biệt có độ căng Cáp nâng vắt qua rãnh cáp puly ma sát tời kéo Khi tời kéo hoạt động, puly ma sát quay truyền chuyển động đến cáp nâng làm cabin đối trọng lên SVTH : Nguyễn Minh Tuaán Puly GVHD: Trần Quang Thọ Đồ án Truyền Động Điện Cabi n Đối trọng Xích cân xuống dọc theo giếng thang Khi chuyển động, cabin đối trọng tựa ray dẫn hướng giếng thang nhờ ngàm dẫng hướng Cửa cabin cửa tầng thường loại cửa lùa sang bên hai bên đóng mở cabin dừng trươc cửa tầng nhờ cấu đóng mở cửa đặt cabin Cửa cabin cửa tầng trang bò hệ thống khóa liên động tiếp điểm điện để đảm bảo an toàn cho thang máy hoạt động (thang không hoạt động cửa tầng cửa cabin chưa đóng hẳn, hệ thống khóa liên động đảm bảo đóng kín cửa tầng không mở từ bên cabin không vò trí cửa tầng, loại cửa lùa đóng mở tự động đóng mở tự động đóng mở cửa cabin, hệ thống khó liên động kéo theo cửa tầng đóng mở) Tại điểm giếng thang có đặt công tắc hành trình hạn chế cho cabin Phần giếng thang hố thang để đặt phận giảm chấn thiết bò căng cáp hạn chế tốc độ Khi hỏng hệ thống điều khiển, cabin đối trọng xuống phần hố thang, vượt qua công tắc hạn chế hành trình tỳ lên giảm chấn để đảm bảo an toàn cho kết cấu máy va tao khoảng trống cần thiết đáy cabin để đảm bảo an toàn bảo dưỡng , điều khiển va sửa chữa Bộ hạn chế tốc độ đặt buồng máy cáp hạn chế tốc độ có liên kết với hệ thống tay đòn hãm bảo hiểm cabin Khi đứt cáp cáp trượt rãnh puly không đủ ma sát mà cabin xuống với tốc độ vượt giá trò cho phép, hạn chế tốc độ qua cáp tác động lên hãm bảo hiểm để dừng cabin tựa ray dẫn hướng giếng thang Ở số thang máy, hãm bảo hiểm hệ thống hạn chế tốc độ trang bò cho đối trọng SVTH : Nguyễn Minh Tuấn GVHD: Trần Quang Thọ Đồ án Truyền Động Điện Hệ thống điều khiển thang máy toàn trang thiết bò va linh kiện điện, điễn tử, bán dẫn bảo đảm cho thang máy hoạt đông theo chức yêu cầu đảm bảo an toàn Các nút ấn cabin cho phép thực lệnh chuyển động đến tầng cần thiết Các nút ấn cửa tầng cho phép hành khách gọi cabin đến cửa tầng đứng Các đèn tín hiệu cửa tầng cabin cho biết trạng thái làm việc thang máy vò trí cabin II/ CỞ SỞ LUẬN: 1) xác đònh thông số thang máy lựa chọn loại, kiểu động truyền động: a) thông số thang máy số liệu liên quan: -trọng lượng buồng thang -trọng tải -tốc độ di chuyển gia tốc lớn cho phép -chiều cao tòa nhà, khoảng cách tầng - số liệu truyền lực ( tỉ số truyền hay bán kính puly…) b) xác đònh loại, kiểu động truyền động Pul cho thang máy: y 2) xây dựng đồ thò phụ tải tónh: a)công suất tónh động nâng tải có đối trọng: cabi Ptải = F.V = m.a.V = m t − mdt g.V, [kW] n Đối trọng Trong đó: mt = mbt + mkhách Xích cân mbt – khối lượng buồng thang mkhách – khối lượng hành khách thang máy v – Tốc độ nâng, [m/s] g – Gia tốc trọng trường, g = 9,8 [m/s2] mdt – khối lượng đối trọng * khối lượng đối trọng tính theo biểu thức sau đây: mdt = mbt + α mkhách max , [kg] Trong đó: α - hệ số cân ( α = 0,3 ÷ 0,6) Phần lớn thang máy chở khách vận hành đầy tải cao điểm, thời gian lại làm việc non SVTH : Nguyễn Minh Tuấn GVHD: Trần Quang Thọ Đồ án Truyền Động Điện tải, thang máy chở khách nên chọn hệ số α = 0,35 ÷ 0,4 Tính chu kỳ làm việc thang máy (thời gian nâng tải, thời gian hạ tải thời gian nghỉ thang máy) Thơi gian chuyến chở tính theo công thức: T= 2h + V Trong đó: h – chiều cao nâng cabin (m) V – vận tốc danh nghiã cabin – thời gian phụ (s) cần thiết cho việc tập kết cabin tầng, thời gian để khách khỏi cabin, thời gian mở cửa đóng cửa, thời gian mở máy chuyển động cabin… Sơ thời gian phục vụ tính theo công thức: tp= [ t1(K+1) + t2.z ϕ ].1,1 Với: t1 – thời gian điểm dừng cần thiết cho việc mở đóng cửa, cho việc mở máy dừng máy thang máy (lấy theo bảng 1.3) K – số điểm dừng xác suất thang máy tầng cao tầng t2 – thời gian chi phí cho hành khách để vào khỏi cabin , tùy thuộc vào chiều rộng cửa z – hành khách ϕ - hệ số làm đầy cabin Hệ số 1,1 tính đến trễ không lường trước Bảng 1.3 thời gian t1 tầng để điều khiển cửa, mở máy dừng cabin thang máy: Thời gian t1 (s) Loại thang máy Tốc độ thang máy (m/s) Cửa dẫn động tự động có chiều rộng: Đến 1000mm (hai cánh) SVTH : Nguyễn Minh Tuấn Đến 600 mm (một cánh) Cửa dẫn động tay GVHD: Trần Quang Thọ Đồ án Truyền Động Điện Chở hàng 0,5 0,63 - - 12- 15 – 12 Chở người 1,0 2,5 3,5 6,5 – 7,5 7,5 – 8,5 - 10 7–9 - 10 – 13 - Số điểm dừng xác suất tính theo xác suất chúng.Để tính tóan sơ bộ, số điểm dừng xác suất lấy từ đồ thò sách tra cứu: Từ số liệu tính toán ta vẽ đồ thò phụ tải tương đối thang máy theo công suất 3) Tính chọn sơ công suất động cơ: Chọn công suất động theo phương pháp công suất đẳng trò đảm bảo tiêu chuẩn: Pđm ≥ Plv= Pđt Vì thang máy thiết bò làm việc ngắn hạn lặp lại biến đổi nên qui làm việc dài hạn ta phải chọn theo công thức sau: ε (%) LV ≥ ε (%)TC P P đm lv n Với: Plv= Pđt = ∑P t i i i n ∑ t i i ε (%) LV - hệ số đóng điện tương đối động t lv ε (%) LV = 100% t lv + t Trong đó: tlv – thời gian làm việc động t0 – thời gian nghỉ động ε (%)TC - hệ số đóng điện tương đối động làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại theo tiêu chuẩn thông thường là: 15%, 25%, 40%, 60% Chọn hệ số đóng điện tiêu chuẩn ε (%)TC phù hợp với ε (%) LV thực tế Chọn động chạy dài hạn làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại, trường hợp động chạy dài hạn chọn với công suất nhỏ để tận dụng khả chòu nhiệt động chạy dài hạn coi có hệ số đóng điện tương đối 100% nên công suất động cần chọn là: SVTH : Nguyễn Minh Tuaán GVHD: Trần Quang Thọ Đồ án Truyền Động Điện Pđm ≥ ε (%)LV 100% Plv 4) xây dựng đồ thò phụ tải xác động cơ: sau chọn sơ động cho thang máy, ta chọn động Từ động chọn ta có thông số cần thiết để xây dựng xác đồ thò phụ tải thang máy 5) kiểm tra lại khả tải, điều kiện mở máy điều kiện phát nóng: a)xác đònh momen cực đại tải: Mmax =? Có từ đồ thò phụ tải b) xác đònh momen cực đại qui trục động cơ: ta có: Mmaxtr = M max i đó: i – tỉ số truyền cấu ta có: i= ω ω yc dc đó: ω dc ω yc -vận tốc góc thang máy - vận tốc góc động ω yc = 2.V yc D Với: Vyc – tốc độ yêu cầu di chuyển thang máy D – bán kính puly 2π ω dc = ndm với ndm – tốc độ đònh mức động cơ, 60 [vòng/phút] a) xác đònh momen cực đại động chọn: * tính momen đònh mức động cơ: Mđm = P ω dm dm Với: P đm – công suất đònh mức động cơ, [KW] ω dm - vận tốc góc động cơ, [rad/s] * Tính momen cực đại động cơ: từ cataloge dộng ta có tỉ số momen K = ⇒ Mmax = K.Mđm Từ số liệu tính toán ta kiểm tra SVTH : Nguyễn Minh Tuấn M M max dm GVHD: Trần Quang Thọ Đồ án Truyền Động Điện Nếu Mmax ≥ Mmaxtr :thì động chọn thỏa mãn Ngược lại ta phải tính chọn lại động cho phù hợp IV/ Ví dụ thực tế tính chọn công suất động cho thang máy: 1) xác đònh thông số thang máy lựa chọn loại, kiểu động truyền động: a) thông số thang máy số liệu liên quan: -trọng lượng buồng thang : mbt= 1000 kg -trọng tải tối đa: m= 1000 kg ( 13 người) -tốc độ di chuyển lớn cho phép: V= 1(m/s) , gia tốc lớn cho phép: a= 1,5 (m/s2) - tòa nhà cao 10 tầng, khoảng cách tầng 3,6 m ⇒ H= 3,6.10 = 36 [m] -đường kính puly: D= 0,8 [m] b) xác đònh loại, kiểu động truyền động cho thang máy: -dùng loại động không đồng pha rotor lồng sóc 1) xây dựng đồ thò phụ tải tónh: a) công suất tónh động có đối trọng: mđt = mbt + α mkhách max = 1000 + 0,4.1000 = 1400 [kg] mt= mbt + mkhách P = mt − mdt g.V Thời gian chuyến chở tính theo công thức: tải T= 2h + V thời gian phục vụ tính theo công thức: tp= [ t1(K+1) + t2.z ϕ ].1,1 -Từ bảng 1.3 ta chọn t1= 6,5 - từ đồ thò ta chọn K= - t2= 1s ( người vào thang máy 1s ) - chọn ϕ = 0,8 Từ số liệu tính toán ta có bảng đồ thò phụ tải tương đối thang máy theo công suất : Số lượng khách m khách (kg) m tải (kg) SVTH : Nguyễn Minh Tuấn m dt (kg) Số tầng di chuyển Thời gian chuyến Công suất phụ GVHD: Trần Quang Thọ Đồ án Truyền Động Điện chở(s) 13 10 1000 770 462 308 154 2000 1770 1462 1308 1154 0 1000 11 847 462 385 231 77 1847 1462 1385 1231 1077 0 1000 308 462 231 154 77 1308 1462 1231 1154 1077 1000 13 10 1000 770 462 308 P (kW) 154 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 2000 1770 1462 1308 1154 1 97,44 80,4 69,68 67,92 73,36 18 129,2 20 102,88 76,88 68,8 67,04 65,28 15 100,4 13 75,12 69,68 67,04 66,16 65,28 50 86 24 97,44 80,4 69,68 67,92 73,36 10 1 1 1 1 taûi P (KW) 5,89 3,63 0,6 0,9 2,41 3,9 4,38 0,6 0,15 1,66 3,16 3,9 0,9 0,6 1,66 2,41 3,16 3,9 5,89 3,63 0,6 0,9 2,41 5,89 5,89 * Từ bảng số liệu ta vẽ đồ thò phụ tải thang máy sau: 4,38 3,63 3,9 3,9 3,9 3,63 3,16 2,41 SVTH : Nguyễn Minh Tuấn t (s) GVHD: Trần Quang Thọ Đồ án Truyền Động Điện 2) tính chọn sơ công suất động cơ: chọn công suất động theo phương pháp công suất đẳng trò đảm bảo tiêu chuẩn: ε (%) LV ≥ ε (%)TC P P đm đt n Với: Pđt= ∑P t i i i n ∑ t i i 18838,58 = 3,1 [KW] 1957,36 3774,72 ε (%) LV = 100% = 96,4% 3914,72 ε (%)TC = 100% = ⇒ Pñm ≥ 3,1 96,4 = [KW] 100 ⇒ Pđm chọn phải lớn KW Từ ta chọn loại động có công suất 4KW Ta có thông số kỹ thuật nhà sản xuất cung cấp sau: KIỂU: 3K112M4 Công suất: KW - 5,5HP Tốc độ: 1435 Vg/ph Điện áp ∆/ 220V-50Hz Dòng điện 14,9/8,6 A Hiệu suất η%: 84 Hệ số Công suất Cosϕ : 0.84 SVTH : Nguyễn Minh Tuấn 10 GVHD: Trần Quang Thọ Đồ án Truyền Động Điện 2,2 Tỷ số Mômen max 2,0 Tỷ số mơmen khởi động 6,5 Tỷ số dòng điện khởi động Khối lượng: 62 Kg 3) xây dựng đồ thò phụ tải xác động cơ: 4) kiểm tra lại khả tải, điều kiện mở máy điều kiện phát nóng: a)xác đònh momen cực đại tải: Mmax = P ω max yc η Ta coù: Pmax= 5,89 [KW] ω V yc = yc D Với: Vyc = 1[m/s] bán kính puly D=0,8 [m] ⇒ ω yc = 0,8 = 2,5 [rad/s] 5,89 10 ⇒ Mmax = = 2356 [Nm] 2,5.0,84 b) xác đònh momen cực đại qui trục động cơ: ta có: ω dc = ⇒ i= 2π ndm 60 ω ω dc = 150,2 [rad/s] = yc 150,2 = 60 2,5 Từ ta tính momen max: Mmaxtr = M i max = 2356 = 39,27 [Nm] 60 b) xác đònh momen cực đại động chọn: * tính momen dònh mức động cơ: Mđm = P ω dm dm 4.10 = = 26,63 [Nm] 150.2 SVTH : Nguyeãn Minh Tuaán 11 GVHD: Trần Quang Thọ Đồ án Truyền Động Điện *tính momen cực đại động cơ: từ cataloge dộng ta có tỉ số momen K = M M max = 2,2 dm ⇒ Mmax = K.Mñm = 2,2.26,63= 58,6 [Nm] So sánh vơi Mmaxtr ta thấy Mmax > Mmaxtr (58,6 > 39,27) V/ Kết Luận: Thang máy qui đònh thuộc nhóm thiết bò có đòi hỏi nghiêm ngặt kỹ thuật an toàn phải đònh kỳ bảo trì phải tùy thuộc yêu cầu tính kỹ thuật tính kinh tế cho tòa nhà thiết kế ta thường chọn nhiều phương án khác so ánh chúng đ tìm phương án hợp lý Phương án tính toán nêu cách tính chọn động cho thang máy cách đơn giản dựa vào đồ thò phụ tải, cách tính phụ tải nêu phụ tải phụ thuộc vào độ dừng xác thang máy, trọng lượng cáp, lực cản chuyển động phụ cabin tổn thất puly dẫn hướng ( lực cản chuyển động ma sát ray dẫn hướng nhiều hệ số ma sát khác ma sát guốc trượt cabin, ma sát puly….) Việc tính chọn động cho thang máy phụ thuộc vào tiêu chuẩn nhà nước văn qui phạm pháp luật ví dụ tiêu chuẩn : độ dừng xác cabin tầng, giới hạn trò số tăng tốc hãm máy mở máy dừng cabin, không ồn làm việc không gây nhiễu cho thu vô tuyến… Vì tùy vào công trình thiết kế mà ta chọn cách tính chọn công suất động cho trường hợp cụ thể Nếu có đầy đủ thông số yêu cầu lắp đặt thang máy thiết kế cho tòa nhà yêu cầu khác (nếu có) ta phải tính chọn công suất động cách chi tiết xác để đáp ứng nhu cầu đặt khả làm việc thang máy Trong trường hợp chưa có thông số đầy đủ nhà cao tầng có lượng hành khách lớn , trình chọn thang không đơn giản mà phải chọn công suất động cho thang máy phù hợp với yêu cầu đặt ta sử dụng chương trình chọn có sẵn tham khảo tài liệu hướng dẫn chọn động từ bảng có sẵn cần tham khảo thêm nhà chuyên môn SVTH : Nguyễn Minh Tuấn 12 GVHD: Trần Quang Thọ Đồ án Truyền Động Điện Trong vieäc lựa chọn công suất động có ý nghóa quan trọng hệ thống truyền động điện Nếu nâng cao công suất động chọn so với phụ tải động kéo tải dễ dàng giá thành đầu tư tăng cao, hiệu suất làm tụt hệ số công suất cos ϕ lưới điện động chạy non tải Nếu chọn công suất động nhỏ công suất tải yêu cầu động không kéo tải hay kéo tải cách nặng nề , dẫn tới cuộn dây bò phát nóng mức làm giảm tuổi thọ động làm động bò cháy hỏng nhanh chóng SVTH : Nguyễn Minh Tuấn 13