Nghiên cứu khái quát về thang máy thiết kế điều khiển thang máy bằng công nghệ PLC

Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thìchưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đầy đủ các thiết bị antoàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dự phò

CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY

1.1 Khái niệm chung về thang máy:

Thang máy là thiết bị vận tải chuyên dùng để chở hàng và ngườitheo phương thẳng đứng

Thang máy được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư,bệnh viện, các đài quan sát,.v.v đặc điểm vận chuyển bằng thang máy sovới các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vậnchuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục Ngoài ýnghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻđẹp và tiện nghi của công trình

Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêmngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng của con người Vìvậy, yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, lắp đặt, vận hành, sửdụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu vềkỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình quy phạm

Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thìchưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đầy đủ các thiết bị antoàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện,điện thoại nội bộ, chuông báo, bộ bảo hiểm, công tắc an toàn của cửacabin, khóa an toàn cửa tầng, v.v…

1.2 Phân loại thang máy:

Tuỳ thuộc vào chức năng, thang máy có thể phân loại theo cácnhóm sau:

1 Thang máy chuyên chở người

2 Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm

3 Thang máy chuyên chở bệnh nhân

4 Thang máy chuyên chở hàng có nguời đi kèm

5 Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm

Phân loại theo hệ thống dẫn động :

1 Thang máy dẫn động điện

2 Thang máy thủy lực

3 Thang máy khí nén

Phân loại theo trọng tải:

1 Thang máy loại nhỏ Q < 160Kg

2 Thang máy trung bình Q = 500  2000kG

3 Thang máy loại lớn Q > 2000Kg

Phân loại theo tốc độ di chuyển:

1 Thang máy chạy chậm v=0,5m/s

2 Thang máy tốc độ trung bình v= (0,75  1,5) m/s

3 Thang máy cao tốc v = (2,5  5) m/s

1.3 Cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của thang máy:

Thang máy có nhiều loại khác nhau nhưng nhìn chung có các bộphận chính sau: bộ tời kéo: cabin cùng hệ thống treo cabin Cơ cấu đóngmở cửa cabin và bộ hãm bảo hiểm, cáp nâng, đối trọng và hệ thống vânbằng, hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động tronggiếng thang, bộ phận giảm chấn cho cabin và đối trọng đặt ở đáy giếngthang, hệ thống hạn chế tốc độ tác

động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng

cabin khi tốc độ vượt quá giới hạn cho

phép, tủ điều khiển cùng các trang

thiết bị điện để điều khiển tự động

thang máy hoạt động theo đúng chức

năng yêu cầu và đảm bảo an toàn,

cửa cabin và các cửa tầng cùng hệ

thống khóa liên động

Bộ tời kéo 21 được đặt trong

buồng máy 22 nằm ở phía trên giếng

thang 15 giếng thang 15 chạy dọc

suốt chiều cao của công trình và được

che chắn bằng kết cấu chịu lực (gạch,

bêtông hoặc kết cấu thép với lưới che

hoặc kính) và chỉ để các cửa vào

giếng thang để lắp cửa tầng 7 Trên

kết cấu chịu lực dọc theo giếng thang

có gắn các ray dẫn hướng 12 và 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 bảocho các nhánh cáp nâng riêng biệt có độ căng như nhau Cáp nâng đượcvắt qua các rãnh cáp của puly ma sát của bộ tời kéo Khi bộ tời kéo hoạtđộng puly ma sát quay và truyền chuyển động đến cáp nâng làm cabin vàđối trọng đi lên hoặc xuống dọc theo giếng thang.

Khi chuyển động cabin và đối trọng tựa trên các ray dẫn hướngtrong giếng thang nhờ các ngàm dẫn hướng 16 Cửa cabin 4 và cửa tầng 7thường là loại cửa lùa sang một bên hoặc hai bên và chỉ đóng mở đượckhi cabin dừng trước cửa tầng nhờ cơ cấu đóng mở cửa 3 đặt trên nóccabin Cửa cabin và cửa tầng được trang bị hệ thống khóa liên động vàcác tiếp điểm điện để đảm bảo an toàn cho thang máy hoạt động (thangkhông hoạt động được nếu một trong các cửa tầng hoặc cửa cabin chưađóng hẳn, hệ thống khoá liên động đảm bảo đóng kín các cửa tầng vàkhông mở được từ bên ngoài khi cabin không ở đúng vị trí của tầng, đốivới loại cửa lùa đóng mở tự động thì khi đóng hoặc mở cửa cabin, hệthống khóa liên động kéo theo cửa tầng cùng đóng hoặc mở ) Tại điểmtrên cùng và dưới cùng của giếng thang có đặt các công tắc hạn chế hànhtrình cho cabin

Phần dưới của giếng thang là hố thang 10 để đặt các giảm chấn 11và 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 10, vượt qua công tắchạn chế hành trình và tỳ lên giảm chấn 11 để đảm bảo an toàn cho kếtcấu máy và tạo khoảng trống cần thiết dưới đáy cabin để có thể đảm bảo

an toàn khi bảo dưỡng, điều chỉnh và sữa chữa

Bộ hạn chế tốc độ 2 được đặt trong buồng máy 22 và cáp của bộhạn 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 rãnh puly do không đủ masát mà cabin đi xuống với tốc độ vượt quá giá trị cho phép, bộ hạn chếtốc độ qua cáp 8 tác động lên bộ hãm bảo hiểm 17 để dừng cabin tựa trêncác ray dẫn hướng trong giếng thang Ở một số thang máy, bộ bảo hiểmvà hệ thống hạn chế tốc độ còn được trang bị cho cả đối trọng

1.4 Thiết bị cơ khí của thang máy:

1.4.1 Ray dẫn hướng:

Ray dẫn hướng được lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hướngcho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo giếng thang Ray dẫn hướng

đảm bảo cho cabin đối trọng luôn nằm ở vị trí thiết kế của chúng tronggiếng thang và không bị dịch chuyển theo phương ngang trong quá trìnhchuyển động Ray dẫn hướng được lắp đặt ở hai bên cabin và đối trọngvới độ chính xác cần thiết theo yêu cầu đặt ra trong tiêu chuẩn lắp đặtthang máy (độ thẳng, độ thẳng đứng của ray, khoảng cách các đầu ray…).

1.4.2 Giảm chấn:

Giảm chấn được lắp đặt dưới đáy hố thang để dừng và đỡ cabin vàđối trọng trong trường hợp cabin hoặc đối trọng chuyển động xuống dướivượt quá vị trí đặt công tắc hạn chế hành trình dưới cùng

Có hai loại giảm chấn: giảm chấn lò xo được dùng thông dụng chocác loại thang có tốc độ 0,5  1 m/s Giảm chấn thủy lực là loại tốt nhấtvà thường dùng cho thang máy có tốc độ trên 1 m/s

Hình 1.2 Cấu tạo bộ giảm chấn thuỷ lựcGiả sử thang máy bị sự cố khi cabin đi xuống Đáy cabin sẽ tác độngmột lực F là cho piston (1) đi xuống, đẩy dầu ép từ buồng thang (3) lênbuồng (2) theo đường dẫn (4) Quá trình này diễn ra từ từ cho đến khicabin ngừng hẳn

Sau khi sử lý sự cố, cabin thôi tác dụng lực F lên piston thì lò xo (5)đẩy piston vào vị trí cũ, dầu ép từ buồng thang (2) theo đường dẫn (4) vềlại buồng thang (3)

Trong trường hợp thang máy gặp sự cố khi đi lên thì quá trình diễn ratương tự nhưng khi đó bộ giảm chấn của đối trọng làm việc

 Cabin và các thiết bị liên quan:

Cabin là hệ thống mang tải của thang máy Cabin phải có kết cấusao cho có thể tháo rời nó thành từng bộ phận nhỏ Theo cấu tạo, cabin

gồm 2 phần: kết cấu chịu lực (khung cabin) và các vách che trần, sàn tạothành buồng cabin Trên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hướng, hệthống treo cabin, hệ thống tay đòn và bộ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa và

cơ cấu đóng mở cửa…

Ngoài ra, cabin của thang máy chở người phải đảm bảo các yêucầu về thông gió, nhiệt độ và ánh sáng

 Khung cabin: có cấu trúc dạng đỡ, có thể móc cáp vào để

kéo cabin

 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 chuyểnngang của cabin và đối trọng trong giếng thang không vượt quá giá trị chophép Có hai loại ngàm dẫn hướng: ngàm trượt (bạc trượt) và ngàm conlăn

 Hệ thống treo cabin: do cabin và đối trọng được treo bằng

nhiều sợi cáp riêng biệt cho nên phải có hệ thống treo để đảm bảo chocác sợi cáp nâng riêng biệt này có độ căng như nhau Trong trường hợpngược lại, sợi cáp chịu lực căng lớn sẽ bị quá tải còn sợi cáp chùng sẽtrượt trên rãnh của puly ma sát nên rất nguy hiểm Có hai loại hệ thốngtreo: kiểu tay đòn và kiểu lò xo

 Buồng cabin: là một kết cấu có thể tháo rời được gồm trần,

sàn và vách cabin Các phần này có liên kết với nhau và liên kết vớikhung chịu lực của cabin

Các yêu cầu chung đối với buồng cabin:

- Trần, sàn và vách cabin phải kín, không có lỗ thủng

- Phải có độ bền, độ cứng cần thiết

- Buồng cabin phải đảm bảo yêu cầu về thông gió, thoátnhiệt và ánh sáng Ngoài ra, phải có phương tiện liên lạc bên ngoài trongtrường hợp sự cố, có cửa thoát hiểm

- Tiếp điểm đảm bảo khi lượng tải trong cabin đạt 90% tảitrọng danh nghĩa thì các lệnh gọi tầng từ bên ngoài sẽ mất tác dụng vàchỉ thực hiện các lệnh điều khiển trong cabin

- Tiếp điểm đảm bảo khi cabin quá tải thì ngắt mạch độnglực và thang không hoạt động được, đèn tín hiệu báo quá tải sáng

Hệ thống cửa tầng và cửa cabin: là những bộ phận có vai

trò rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và có ảnh hưởng đến chấtlượng, năng suất của thang máy

Cơ cấu đóng mở cửa được đặt trên nóc cabin gồm động cơ điện đảochiều, bộ truyền đai, hộp giảm tốc, cần gạt, cáp

Các yêu cầu an toàn đối với hệ thống cửa gồm:

- Đủ độ cứng và độ bền Cửa được lắp kín, khít và có kíchthước phù hợp với các quy định trong tiêu chuẩn

- Cửa phải được trang bị hệ thống khóa cửa sao cho hànhkhách không thể mở từ bên ngoài

- Cửa phải có khả năng chống cháy

- Loại cửa lùa đóng mở tự động thì chỉ mở cửa bằng cơ cấuđóng mở cửa đặt trên nóc cabin Khi đóng cửa, nếu gặp chướng ngại vậtthì cửa phải tự mở ra và sau đó lại tiếp tục đóng để tránh trình trạngngười chưa vào hẳn trong cabin bị kẹt giữa cửa và cháy động cơ của cơcấu đóng mở cửa

- Cửa phải có tiếp điểm điện an toàn để đảm bảo rằng thangmáy chỉ có thể hoạt động được khi cửa cabin và tất cả các cửa tầng đãđóng kín và khoá đã sập

 Hệ thống cân bằng trong thang máy:

-Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, cáp hoặc xích cân bằng là những bộphận của hệ thống cân bằng trong thang máy để cân bằng với trọng lượngcabin và tải trọng nâng Việc chọn sơ đồ động học và trọng lượng các bộphận của hệ thống cân bằng có ảnh hưởng lớn đến momen tải trọng vàcông suất của động cơ của cơ cấu dẫn động, đến lực căng lớn nhất củacáp nâng và khả năng kéo của puly ma sát

Q: tải trọng nâng danh nghĩa của thang máy

: hệ số cân bằng

 Xích và cáp cân bằng: khi thang máy có chiều cao nâng trên

45m hoặc trọng lượng cáp nâng và cáp điện có giá trị trên 0,1.Q thì phảiđặt thêm cáp hoặc xích cân bằng để bù lại phần trọng lượng của cáp nângvà cáp điện chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng vàngược lại

 Cáp nâng: cáp được bện từ những sợi thép cacbon.

Cáp nâng được chọn theo điều kiện sau:

Smax.n Sđ [ I.1.2]Trong đó: Smax – lực căng cáp lớn nhất trong quá trình làm việc củathang máy

Sđ – tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo xác định vàcho trong bảng cáp tiêu chuẩn tuỳ thuộc vào loại cáp, đường kính cáp vàgiới hạn bền của vật liệu sợi thép bện cáp

n - hệ số an toàn của cáp, lấy không nhỏ hơn giá trị quyđịnh trong tiêu chuẩn, tuỳ thuộc vào tốc độ, loại thang máy và loại cơ cấunâng

 Bộ tời kéo:

Theo phương pháp dẫn động có bộ tời kéo dẫn động thủy lực và bộtời kéo dẫn động điện Bộ tời kéo dẫn động thủy lực chỉ dùng cho thangmáy có chiều cao không lớn Bộ tời kéo dẫn điện là loại thông dụng hơncả

Bộ tời kéo dẫn động điện gồm loại có hộp giảm tốc và loại khôngcó hộp giảm tốc

 Thiết bị an toàn cơ khí :

-Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò đảm đảm bảo antoàn cho thang máy và hành khách trong trường hợp xảy ra sự cố như: đứtcáp, cáp trượt trên rãnh puly ma sát, cabin hạ với tốc độ vượt quá giá trịcho phép Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy gồm hai bộ phận chính:bộ hãm bảo hiểm và bộ hạn chế tốc độ

 Thiết bị điện trong thang máy:

1.5.1 Thiết bị động lực :

Là những thiết bị điện có công suất lớn và dùng để truyền động và hãm

thang máy Các thiết bị gồm có:

Động cơ điện: yêu cầu chung của động cơ điện là ít ồn, Roto

của động cơ có momen quán tính lớn (để hạn chế gia tốc khi mở máy), có

hệ số trượt định mức cao (512%), bội số momen mở máy lớn(1,82,5%) và thỏa mãn biểu đồ tốc độ tối ưu của buồng thang.

-Khi chọn động cơ điện thang máy người ta thường dựa vào các yêu cầuvề độ chính xác khi dừng, tốc độ di chuyển buồng thang, gia tốc lớn nhấtcho phép và phạm vi điều chỉnh tốc độ

-Đối với thang máy chạy chậm (v<0,5m/s) và trọng tải Q<320 KG người

ta thường dùng động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc một tốc độ.Loại động cơ này có cấu tạo đơn giản, giá thành hạ, làm việc tin cậynhưng khó điều chỉnh tốc độ

-Đối với thang máy tốc độ trung bình và trọng tải Q=3203200 KG người

ta thường dùng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc hai tốc độ Tốc độlớn được dùng khi thang máy chạy từ tầng này đến tầng khác, còn tốc độbé được dùng khi buồng thang gần đến tầng cần dừng Điều đó vừa đảmbảo năng suất cao vừa đảm bảo tầng dừng chính xác và hạn chế gia tốcdừng

-Đối với thang máy tốc độ nhanh và trọng tải lớn người ta thường dùngđộng cơ điện không đồng bộ roto dây quấn Loại động cơ này có cấu tạophức tạp hơn và giá thành cao hơn động cơ roto lồng sóc, nhưng dể điềuchỉnh tốc độ hơn và có thể hạn chế dòng điện mở máy

-Cuối cùng đối với các thang máy cao tốc và trọng tải lớn người ta thườngdùng động cơ điện một chiều Động cơ loại này có cấu tạo phức tạp hơnvà giá thành cao hơn động cơ không đồng bộ, nhưng có thể điều chỉnh tốcđộ một cách dễ dàng và trong phạm vi rộng

 Hãm điện từ : hãm điện từ dùng để hãm động cơ khi mất điện

và khi cần dừng thang máy

1.5.2 Các thiết bị điều khiển và bảo vệ:

 Công tắc tầng :

Các công tắc tầng dùng để chuyển đổi trạng thái mạch điện khi buồngthang đi qua hoặc đến tầng Các công tắc tầng được đặt ở vị trí thích hợptrên thành giếng thang

Hiện nay người ta thường sử dụng trong thang máy 3 loại công tắc tầng:

- Công tắc tầng cơ khí

- Cảm biến kiểu điện cảm

- Tế bào quang điện

 Hãm bảo hiểm và cái hạn chế tốc độ:

Mục đích của hãm bảo hiểm là ngăn ngừa buồng thang rơi trong trườnghợp đứt dây cáp Trong trường hợp này hãm bảo hiểm sẽ khởi động vàkẹp chặt buồng thang vào giá trượt định hướng Ngoài nhiệm vụ kiểm tratốc độ của buồng thang, hãm bảo hiểm còn kiểm tra độ căng của cáp treobuồng thang.

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý bộ phanh tời dạng đòn góc

1.6 Các đòn góc1.7 Nam châm điện1.8 Buolon điều chỉnh1.9 Đòn phanh

1.10 Má phanh1.11 Tang phanhNam châm (2) được mắc song song với động cơ nâng Khi mở máyđộng cơ, nam châm có điện, phần ứng của nó được nâng lên làm các đòngóc (1) xoay Các đòn góc tựa vào buolon điều chỉnh (3) lắp trên đònphanh (4) làm tách các má thắng (5) ra khỏi tang phanh (6) Trục củađộng cơ được giải phóng để làm việc Khi đến vị trí dừng cabin, nguồnđiện được ngắt ra khỏi động cơ thì nam châm (2) cũng không có điện, cáclò xo (3) đẩy đò phanh (5) về vị trí hãm tang phanh (6)

Kiểu phanh điện từ hiện nay đang dùng rất phổ biến

CHƯƠNG 2:

YÊU CẦU TRONG HỆ THỐNG THANG MÁY

2.1 Yêu cầu chung của thang máy:

Để thang máy hoạt động ổn định, phục vụ tốt cho người sử dụng,nó phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

- An toàn

- Độ tin cậy cao

- Độ chính xác dừng tầng của cabin

- Đáp ứng nhanh yêu cầu của khách

- Hạn chế tiếng ồn

Thang máy hoạt động bình thường

Thang máy có sự cố

 Khi thang máy hoạt động bình thường:

Cửa thang máy phải đóng kín khi Cabin đang chuyển động hoặcchưa dừng hẳn

Sau khi cửa mở để hành khách ra vào tại tầng có yêu cầu, cửaCabin chỉ đóng lại nếu chưa quá tải và không còn hành khách hoặc hànghóa nào di chuyển qua cửa Cabin

 Khi thang máy có sự cố:

Khi bị cúp điện Cabin cần được đưa về tầng gần nhất và mở cửabằng nguồn phụ

Khi Cabin chạy quá hành trình cho phép do bộ điều khiển hoạtđộng không bình thường hoặc vì lý do nào đó, phải có biện pháp xử lý đểnó không tiếp tục chuyển động phá vỡ kết cấu, gây tai nạn

Cửa Cabin và cửa tầng phải có kết cấu thích hợp, cho phép mở ratrong trường hợp có sự cố và thang máy đang ở vị trí tầng nào đó

Cabin cần có cửa thoát hiểm để sử dụng trong các tình huống xấunhất

 Các tín hiệu an toàn của hệ thống thang:

Tín hiệu giới hạn trên:

Bảo vệ khi Cabin vượt lố tầng trên cùng Khi tín hiệu này tácđộng sẽ cắt toàn bộ hệ thống mạch điều khiển, kết hợp với bộ giảm chấnlàm cho Cabin ngừng khẩn cấp

Tín hiệu giới hạn dưới cùng:

Bảo vệ khi Cabin vượt lố tầng dưới cùng Khi tín hiệu này tácđộng sẽ cắt toàn bộ hệ thống mạch điều khiển, kết hợp với bộ giảm chấnlàm cho Cabin ngừng khẩn cấp

Tín hiệu bảo vệ quá tốc:

Khi tốc độ Cabin vượt quá tốc độ cho phép ( theo tiêu chuẩnlà 110% tốc độ định mức), tín hiệu này sẽ tác động cắt toàn bộ hệ thốngmạch điều khiển làm cho Cabin ngừng khẩn cấp

Tín hiệu bảo vệ quá tải:

Khi tải trọng trong Cabin vượt quá tải trọng cho phép, tín hiệunày sẽ tác động và không cho phép Cabin vận hành

Tín hiệu an toàn cửa:

Khi cửa Cabin (hay cửa tầng) chưa đóng sát, tín hiệu này sẽtác động và không cho phép Cabin vận hành

Khi cửa Cabin bị kẹt hoặc có người đi qua khi cửa đang đóngthì tín hiệu này tác động làm cửa mở ra trở lại

2.1.2 Độ tin cậy:

Độ tin cậy của thang máy thể hiện ở:

- Tuổi thọ làm việc của các bộ phận cao, ít bị hư hỏng…

- Xử lý đóng, đáp ứng chính xác yêu cầu do người sử dụng đưa ra

- Sự phối hợp hoạt động của các thiết bị, các thành phần trongthang máy được điều khiển đồng bộ, thống nhất

2.1.3 Độ chính xác dừng cabin ở mỗi tầng:

Một yêu cầu của thang máy là buồng thang phải dừng chính xác ởsàn tầng cần dừng… Nếu buồng thang không dừng chính xác sẽ gây rakhó khăn trong việc bốc dỡ hàng hóa (đối với thang máy chở hàng) hoặclàm cho hành khách ra vào khó khăn, tăng thời gian ra vào của hànhkhách làm giảm năng suất của thang máy (đối với thang máy chở người)

Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số củahai quãng đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồngthang không tải theo cùng một hướng di chuyển Các yếu tố ảnh hưởng

đến dừng tầng chính xác buồng thang bao gồm: mômen của cơ cấuphanh, mômen quán tính của buồng thang, tốc độ khi bắt đầu hãm và mộtsố yếu tố phụ khác.

Quá trình hãm buồng thang xẩy ra như sau: khi buồng thang đi đếngần tầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh lên hệ thống điều khiểnđộng cơ để dừng buồng thang Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàntầng một khoảng cách nào đó sao cho buồng thang nằm ở giữa hiệu haiquãng đường trượt khi phanh đầy tải và không tải

Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là:

2 S1

S2 ΔSS   [ I.2.1]

Trong đó : S1 – quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khiphanh

S2 – quãng dường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh.Quá trình hãm buồng thang khi buồng thang đi đến gần sàn tầng đượcbiểu diễn

Mức dừng

Mức đặt

cảm biến dòng

Các tham số của các hệ truyền động với độ chính xác khi dừng

Hệ truyền động điện Phạm

viđiềuchỉnhtốcđộ

Tốc độdichuyển(m/s)

GiaTốc(m/s2)

Độ khôngchính xáckhi

Hệ máy phát – động cơ (F – Đ)

Hệ máy phát – động cơ có khuếch đại

trung gian

1:11:41:4

1:301:100

0,80,51

2,02,5

1,51,51,5

2,02

120150

1015

2535

1015

510

2.1.4 Đáp ứng nhanh yêu cầu của hành khách:

- Hành khách sẽ trở nên thiếu kiên nhẫn sau một thời gian chờ đợithang máy Vì vậy thang máy phải được thiết kế sao cho thời gian chờtrong trong thời gian cho phép

- Thang máy phải đáp ứng các nhu cầu của hành khách, ở nhiềutầng khác nhau theo thứ tự ưu tiên phù hợp sao cho tối ưu nhất

- Thang máy phải phục vụ tốt lượng hành khách lớn trong giờ caođiểm

2.1.5 Hạn chế tiếng ồn:

Tiếng ồn của thang máy gây ra bởi:

- Chuyển động của cabin

- Các cơ cấu cơ khí (truyền động, ma sát…)

- Các linh kiện trong hệ thống điều khiển

2.1.6 Tiện nghi:

Đối với thang máy hiện đại các trang thiết bị giúp hành khách đượcthoải mái như chiếu sáng, quạt thông gió, máy lạnh,… và diện tích sửdụng trong mỗi cabin cũng là yêu cầu rất cần thiết

TÓM LẠI: yêu cầu cụ thể đối với một thang là:

 Giám định thường xuyên liên tục, điều hành các thiết bị hoạtđộng theo đúng nguyên tắc làm việc định trước cho thang máy.

 Nhận biết, xử lý mọi tình huống xảy ra khi thang máy đang làmviệc:

- Tiếp nhận ghi nhớ các tín hiệu yêu cầu của hành khách

- Đáp ứng các yêu cầu hành khách theo thứ tự ưu tiên: chiềuchuyển động hiện tại của Cabin, thời điểm yêu cầu, khoảng cách từCabin đến tầng được yêu cầu

- Xuất tín hiệu điều khiển động cơ: đảo chiều, thay đổi tốc độ,đóng ngắt nguồn

- Tính toán để Cabin dừng tầng chính xác: có khả năng hiệuchỉnh khi dừng quá tầng

- Điều khiển việc đóng mở cửa: nhận biết sự ra vào của hànhkhách, định thời gian cần thiết trước khi đóng mở cửa

- Nhận biết các mức tải trọng và xử lý kịp thời

 Tốc độ xử lý nhanh, giảm thời gian chờ của hành khách

 Các thiết bị trong hệ thống điều khiển khi làm việc ít gây tiếngồn

 Bộ điều khiển phải làm việc tin cậy, ít bị hư hỏng, xử lý sai

 Việc lắp đặt, kiểm tra và bảo trì được dể dàng nhanh chóng

2.2 Yêu cầu đối với hệ thống điều khiển thang máy:

- Giám định thường xuyên liên tục, điều hành các thiết bị hoạtđộng theo đúng nguyên tắc làm việc định trước cho thang máy

- Nhận biết, xử lý mọi tình huống xảy ra khi thang máy đang làmviệc

- Tốc độ xử lý nhanh, giảm thời gian chờ của khách

- Các thiết bị trong hệ thống điều khiển khi làm việc ít tiếng ồn

- Bộ điều khiển làm việc tin cậy, ít bị hư hỏng, xử lý sai

- Việc lắp đặt, kiểm tra và bảo trì được dễ dàng, nhanh chóng

2.3 Thông số kỹ thuật của thang máy:

Ta chọn thang áp dụng cho thang máy dẫn động điện công nghiệpdùng chung ( theo sách “thang máy “ của tác giả Vũ Liêm Chính (chủbiên), nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – Hà Nội - 2000):

1 Cửa vào: mở hai phía

2 Tải trọng: 630 kg

3 Số lượng hành khách: 8

7 Cửa vào:

-Rộng: 800 mm-Cao: 2000 mm

8 Hố giếng: 1700 mm

9 Đỉnh giếng: 4000 mm

10.Kích thước buồng máy:

-Rộng: 2500mm-Dài: 3700 mm-Cao: 2600mm-Diện tích: 15m2

11.Trọng lượng buồng thang: 450 kg

CHƯƠNG 3:

HỆ TRUYỀN ĐỘNG TRONG THANG MÁY

3.1 Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ truyền động thang máy:

Một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máylà phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm Buồng thang chuyểnđộng êm phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm máy; và tốc độtăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy ( đóchính là độ dật  của buồng thang  =

dt v 2

 

Hình 3.1 Biểu đồ vận tốc v, gia tốc a và độ giật 

Bảng đưa ra các tham số gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao, không gây

ra cảm giác khó chịu cho hành khách:

Gia tốc cực đại(m/s2)

Gia tốc tính toán trung bình (m/

s2)

0,510,5

0,7510,5

11,50,8

1,51,51

2,521

3,521,5

3.2 Phân loại các hệ thống truyền động trong thang máy:

Việc lựa chọn một hệ truyền động, chọn loại dộng cơ phải dựa trêncác yêu cầu sau:

-Độ chính xác khi dừng

-Tốc độ di chuyển buồng thang

-Gia tốc lớn nhất cho phép

-Phạm vi điều chỉnh tốc độ

1 Hệ truyền động xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ rotorlồng sóc một cấp tốc độ Loại động cơ này có cấu tạo đơn giản, giá thànhhạ, làm việc tin cậy, nhưng khó điều chỉnh tốc độ Thường động cơ loạinày dùng cho thang máy có tốc độ chậm (v<0,5m/s), và tải trọng Q <320kG

2 Hệ truyền động xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ rotorlồng sóc hai cấp tốc độ Tốc độ lớn được dùng khi thang máy chạy từ tầngnày đến tầng khác, còn tốc độ bé được dùng khi buồng thang gần đếntầng cần dừng Hệ động cơ này đảm bảo dừng chính xác cao và hạn chế

gia tốc dừng Đảm bảo năng suất cao Hệ này dùng cho thang máy tốc độtrung bình và tải trọng Q = 320  3200Kg.

3 Hệ truyền động xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ rotordây quấn Loại động cơ này có cấu tạo phức tạp hơn và giá thành cao hơnđộng cơ rotor lồng sóc, nhưng dễ điều chỉnh tốc độ hơn và có thể hạn chếdòng điện mở máy Hệ truyền động này dùng cho thang máy tốc độnhanh và tải trọng lớn

4 Hệ truyền động dùng động cơ một chiều Động cơ này có cấu tạophức tạp hơn và giá thành cao hơn động cơ không đồng bộ, nhưng có thểđiều chỉnh tốc độ một cách dễ dàng và trong phạm vi rộng

3.3 Tính toán và chọn động cơ truyền động:

Qua phân tích trên, ta chọn động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc :Công suất động cơ:

Công suất tĩnh của động cơ khi nâng có đối trọng:

3 10 } 1

- v là tốc độ của buồng thang [m/s], theo trên v=1m/s

- c : hiệu suất của cơ cấu nâng (0,5 – 0,8), lấy c = 0,5

- Gbt = 450 kg : khố lượng buồng thang

- G = 630 kg : khối lượng hàng

- Gdt = G + Gbt = 630 + 0,4.450 = 810 kg

-  = 0,4  0,6 : hệ số cân bằng

- K =1,15 1,3 :Hệsố tính đến ma sát giữa thanh dẫnhướng và đối trọng Chọn K= 1,3

Suy ra:

Pcn=22,851KW

Pch=26,91KWVậy ta chọn động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, có:

Công suất P = 27KW, số đôi cực p=2, tốc độ đồng bộ n=1500v/ph,điện áp 3 pha 380VAC, phạm vi điều chỉnh tốc độ là 1:4, tốc độ dichuyển v= 1 m/s, gia tốc a=1,5 m/s2, độ dừng chính xác khi dừng là  25

 35 mm

3.3.1 Đặc tính động cơ:

Phương trình đặc tính của động cơ điện xoay chiều ba pha khôngđồng bộ:

' 2 R 1 R 0 sω

' 2 R 2 1ph 3.U Μ

[ I.3.2]

Trong đó: Xmm = X1+X2’ là điện kháng ngắn mạch

Đặc tính của động cơ xoay chiều không đồng bộ là một đường congphức tạp và có 2 đoạn AK và KB, phân giới bởi điểm tới hạn K

Hình 3.2 Đặc tính động cơ xoay chiều không đồng bộ

Đoạn đặc tính AK gần thẳng và cứng Trên đoạn này, mô menđộng cơ tăng thì tốc độ động cơ giảm Do vậy, động cơ chỉ làm việc trênđoạn đặc tính này sẽ ổn định

2 mm X 2 1 R

' 2 R th

2 1ph 3.U th

M [I.3.4]

M

w

Mmm Mth0

wth

w0

K A

B

' 2 R 2 1ph 3.U mm

M

[I.3.5]

3.3.2 Mở máy động cơ:

Các phương pháp mở máy động cơ:

1 Phương pháp dùng điện trở mở máy ở mạch rotor: phươngpháp này chỉ sử dụng cho động cơ rotor dây quấn

2 Phương pháp mở máy với điện trở hoặc điện kháng nối tiếptrong mạch stator: phương pháp này có thể áp dụng cho cả động cơ rotorlồng sóc lẫn động cơ rotor dây quấn Do có điện trở hoặc điện kháng nốitiếp nên dòng mở máy của động cơ giảm đi, nằm trong giá trị cho phép.Mômen mở máy của động cơ cũng giảm

Do vậy em chọn mở máy với 1 cấp điện trở nối tiếp trong mạchstator

Hình 3.3 Sơ đồ mạch động lực của mạch động cơ không đồng bộrotor lồng sóc dùng 1 cấp điện trở mở máy

3 Phương pháp dùng máy biến áp tự ngẫu: phương pháp nàytốn kém

4 Phương pháp đổi nối  -  khi mở máy:

Khi mở máy ta đổi nối thành Y Sau khi máy đã chạy rồi đổilại thành cách đấu  Phương pháp này chỉ dùng đối với những động cơđấu .

3.3.3 Hãm động cơ:

Có 3 trạng thái hãm :

1 Hãm tái sinh (hãm có hoàn trả năng lượng về lưới): là trạng tháixảy ra khi tốc dộ động cơ lớn hơn tốc đồng bộ Hãm này khó thưc hiệntrong trường hợp này

2 Hãm ngược: là trạng thái đổi nối mạch động cơ để tạo ra mômen điện từ có chiều ngược với chiều quay mà động cơ đang có

Hãm ngược có 2 trường hợp:

- Hãm ngược nhờ đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng: biệnpháp này chỉ sử dụng cho động cơ rotor dây quấn

- Hãm ngược nhờ đảo chiều quay: để hãm ta đảo cực tính điệnáp đặt vào phần ứng động cơ Động cơ sinh ra mô men điện từ có chiềungược lại nhưng do quán tính, hệ thống vẫn làm quay rotor theo chiều cũ,

do vậy, mô men động cơ sẽ là mô men hãm Biện pháp này cũng khóthực hiện trong trường hợp này

3 Hãm động năng: là trạng thái mà động năng của hệ truyền độngtích luỹ được trong quá trình làm việc biến đổi thành điện năng thông quađộng cơ ( làm việc ở chế độ máy phát) Điện năng này được tiêu thụ dướidạng nhiệt trên điện trở hãm

Để động cơ làm việc như máy phát điện, biến cơ năng thành điệnnăng, động cơ cần phải có kích từ, nghĩa là: phần cảm phải được cấp điệnkích từ còn phần ứng động cơ được cắt khỏi lưới điện và nối với điện trởhãm Tùy phương pháp hãm động năng chia ra làm 2 phương pháp:

- Hãm động năng kích từ độc lập: kích từ do nguồn bên ngoài

- Hãm động năng tự kích từ do chính dòng điện cảm ứng củađộng cơ khi hãm

Ta thấy phương pháp hãm động năng tự kích không có hiệu quảbằng phương pháp hãm động năng kích từ độc lập, song lại có lợi thế làkhông cần nguồn điện một chiều bên ngoài cấp cho cuộn kích từ và cóthể tiến hành hãm khi mất điện Qua phân tích, ta chọn hãm động năngkích từ độc lập

Để hãm động năng động cơ không đồng bộ đang làm việc ở chế độđộng cơ, ta phải cắt stator ra khỏi lưới điện xoay chiều (mở các tiếp điểm

K ở mạch động lực, rồi cấp vào stator dòng điện một chiều để kích từ(đóng các tiếp điểm H) thay đổi dòng điện kích từ nhờ biến trở Rkt

Hình 3.5 sơ đồ hãm động năng động cơ không đồng bộ

Vì cuộn dây stator của động cơ là 3 pha nên khi cấp kích từ một chiềuphải tiến hành đổi nối

Do động năng tích lũy, rotor tiếp tục quay theo chiều cũ trong từtrường một chiều vừa được tạo ra Trong cuộn dây phần ứng xuất hiệnmột dòng cảm ứng Lực từ trường tác dụng vào dòng cảm ứng trong cuộndây phần ứng sẽ tạo ra mô men hãm và rotor quay chậm dần Động cơđiện xoay chiều khi hãm động năng sẽ làm việc như một máy phát điệncó tốc độ( do đó tần số) giảm dần Động năng (tức cơ năng của hệ truyềnđộng) qua động cơ sẽ biến đổi thành điện năng tiêu thụ trên điện trở ởmạch rotor

H

K

+ _