Chương II Các hệ truyền động cơ bản 2.1 Các loại động cơ thường dùng trong thang máy 2.1.1 Máy điện một chiều Trong nền sản xuất hiện đại máy điện một chiều vẫn được coi là loại máy đ
Trang 1* Thiết bị an toàn cơ khí
Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò đảm bảo an toàn cho thang máy 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: bộ hãm bảo hiểm và bộ hạn chế tốc độ
Phanh bảo hiểm
Để tránh cabin rơi tự do trong giếng thang khi đứt cáp hoặc hạ với tốc độ vượt quá tốc độ cho phép, bộ hạn chế tốc độ tác động lên phanh bảo hiểm để dừng và giữ cabin tựa trên các ray dẫn hướng, cabin của tất cả các thang máy đều
được trang bị phanh bảo hiểm Phanh bảo hiểm được trang bị cho đối trọng trong trường hợp đối trọng nằm trên lối đi hoặc diện tích có người đứng
Theo sơ đồ dẫn động có phanh bảo hiểm mắc với cáp nâng( cho thang máy dùng tang quấn cáp) và phanh hãm bảo hiểm mắc với cáp của bộ hạn chế tốc độ( cho thang máy dùng puly ma sát) Theo nguyên lý làm việc có các loại bộ hãm bảo hiểm là bảo hiểm tác động tức thời( được dùng cho thang máy có tốc độ dưới 0,7 m/s) Thang máy có tốc độ trên 1m/s và thang máy trang bị bộ hãm bảo hiểm tác động êm
Bộ hạn chế tốc độ
Bộ hạn chế tốc độ dùng để tác động lên phanh bảo hiểm để dừng cabin khi tốc độ vượt quá giá trị cho phép, giá trị cho phép này vượt quá giá trị danh nghĩa
ít nhất là 15% Bộ hạn chế tốc độ liên hệ với cabin và quay khi cabin chuyển
động nhờ cáp của bộ hạn chế tốc độ Bộ hạn chế tốc độ thường được đặt trong buồng máy ở phía trên và để cáp không bị xoắn và có đủ độ căng để truyền lực
ma sát thì phía dưới hố thang có thiết bị kéo căng cáp hạn chế tốc độ Bộ hạn chế tốc độ làm việc theo nguyên lý của phanh ly tâm: khi trục quay đạt tới số vòng quay tới hạn các quả văng gắn trên trục sẽ tách ra xa tâm quay dưới tác dụng của
Trang 2Chương II Các hệ truyền động cơ bản 2.1 Các loại động cơ thường dùng trong thang máy
2.1.1 Máy điện một chiều
Trong nền sản xuất hiện đại máy điện một chiều vẫn được coi là loại máy
điện quan trọng Nó dùng làm động cơ một chiều, máy phát điện hay dùng trong những điều kiện làm việc khác
Động cơ điện có đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt do đó máy điện một chiều
được dùng nhiều trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ, do đó những thang máy có tốc độ cao thường dùng máy điện một chiều
để truyền động
Máy điện một chiều dùng làm nguồn điện cho các động cơ một chiều làm nguồn điện kích từ trong máy điện đồng bộ Ngoài ra trong công nghiệp điện hoá học như tinh luyện đồng, nhôm, mạ điện cũng cần dùng nguồn điện một chiều
điện áp thấp, nhược điểm của máy điện một chiều là giá thành đắt, bảo quản cổ góp phức tạp nhưng do ưu điểm của nó nên máy điện một chiều vẫn được dùng trong sản xuất và trong đời sống
Công suất lớn nhất của máy điện một chiều hiện nay vào khoảng 10000kW
điện áp vào khoảng vài trăm đến vài nghìn vôn
Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều gồm 2 phương pháp chính:
- Điều chỉnh điện áp phần ứng cấp cho động cơ
- Điều chỉnh điện áp cấp cho mach kích từ của động cơ
Cấu trúc mạch lực của hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bao giờ cũng cần có bộ biến đổi, các bộ biến đổi cấp cho mạch phần ứng
Trang 3động cơ hoặc mạch kích từ của động cơ, cho đến nay trong công nghiệp sử dụng bốn loại biến đổi chính:
- Bộ biến đổi máy điện gồm: động cơ sơ cấp kéo máy phát một chiều hoặc máy điện khuyếch đại (KĐM)
- Bộ biến đổi điện từ, khuyếch đại từ(KĐT)
- Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn - chỉnh lưu thysistor(CLT)
- Bộ biến đổi xung áp một chiều: thysistor hoặc tranzitor(BBĐXA)
Tương ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi mà ta có các hệ truyền động tương ứng như:
- Hệ truyền động máy phát - động cơ(F - Đ)
- Hệ truyền động khuyếch đại từ - động cơ(KĐT - Đ)
- Hệ truyền động máy phát khuyếch đại - động cơ( MFKĐ - Đ)
- Hệ truyền động xung áp - động cơ(XA - Đ)
Theo cấu trúc mạch điều khiển các hệ truyền động thì điều chỉnh tốc độ
động cơ điện một chiều có loại điều khiển theo mạch kín( hệ truyền động tự động
điều chỉnh) và loại điều chỉnh mạch hở( hệ truyền động mạch hở)
Hệ tự động điều chỉnh truyền động điện có cấu trúc phức tạp nhưng có chất lượng điều khiển cao và dải điều chỉnh rộng hơn so với hệ truyền động hở
2.1.2 Động cơ đồng bộ
Hệ truyền động điều chỉnh tốc độ của động cơ đồng bộ rất phong phú có cấu trúc và đặc tính điều chỉnh khác nhau tuỳ thuộc vào công suất tải và phạm vi
điều chỉnh
Trong thực tế động cơ đồng bộ được chế tạo ở các dải công suất :
- Rất nhỏ: vài trăm W đến vài KW
- Trung bình: vài KW –50KW
Trang 4- Rất lớn :>500KW
ở dải công suất rất nhỏ động cơ đồng bộ có cấu tạo mạch kích từ là nam châm vĩnh cửu thường dùng cho cơ cấu truyền động có vùng điều chỉnh rộng, độ chính xác cao
ở dải công suất trung bình động cơ đồng bộ dùng cho phụ tải yêu cầu điều chỉnh không rộng lắm
ở dải công suất lớn động cơ đồng bộ thường dùng cho các máy bơm, máy nén khí
Ngày nay do sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp điện tử, động cơ đồng
bộ được nghiên cứu ứng dụng nhiều trong công nghiệp ở mọi dải công suất
2.1.3 Động cơ không đồng bộ
Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp
từ công suất nhỏ đến công suất trung bình và chiếm tỷ lệ lớn so với các loại động cơ khác, bởi vì động cơ không đồng bộ có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành
an toàn, sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha Trước đây
động cơ không đồng bộ ba pha được dùng ít vì nó khó điều chỉnh tốc độ Trong thời gian gần đây do sự phát triển của ngành công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử, người ta mới khai thác được các ưu điểm của động cơ không đồng bộ
Trong các máy làm việc dài hạn, không có điều chỉnh tốc độ và công suất lớn thì dùng động cơ đồng bộ có ưu thế hơn động cơ không đồng bộ
Trong công nghiệp thường dùng bốn hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ là:
- Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ dùng bộ biến đổi thyristor
- Điều chỉnh roto dùng bộ biến đổi xung thyristor
- Điều chỉnh công suất trượt Ps
Trang 5- Điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho động cơ bằng các bộ biến đổi tần
số thyristor hoặc tranzito
Động cơ không đồng bộ có nhược điểm là khi điện áp lưới tụt xuống thì mô men khởi động và mô men tới hạn sẽ giảm nhiều bởi vì mô men tỷ lệ với bình phương điện áp
2.2 Các hệ truyền động thường dùng trong thang máy
Khi thiết kế hệ truyền động cho thang máy phải dựa vào các yếu tố sau:
- Độ chính xác khi dừng
- Tốc độ di chuyển buồng thang
- Gia tốc lớn nhất cho phép
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ
Hệ truyền động điện xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc và roto dây quấn được dùng khá phổ biến trong truyền động thang máy Hệ truyền động động cơ không đồng bộ roto lồng sóc thường dùng cho thang máy chở hàng tốc độ thấp Hệ truyền động xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ thường dùng cho thang máy tốc độ trung bình Hệ truyền động một chiều máy phát động cơ có khuếch đại trung gian thường dùng cho thang máy có tốc độ cao
Trang 62.2.1 Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều có khuyếch đại
trung gian(F - Đ)
HìnhII.1:Cấu trúc hệ F - Đ có khuyếch đại trung gian
ωF
Đ1
F
IKD
U KD
ωF
MS
Đ
M,ω CKF
MAKĐ
CÔĐ
CFD
CFA
CCĐ
Đ2
Trang 7Hệ máy phát - động cơ có khuếch đại trung gian thường được dùng để truyền động cho các thang máy có tốc độ cao, có yêu cầu cao về chất lượng điều khiển Hệ truyền động máy phát động cơ có khuyếch đại trung gian là hệ truyền
động bao gồm một tổ máy phát động cơ một chiều Máy phát một chiều F được kéo bởi một động cơ không đồng bộ roto lồng sóc ĐK Điện áp của cuộn kích từ máy phát CKF được lấy trên hai cực của máy điện khuếch đại MĐKĐ, máy điện khuếch đại được kéo bởi động cơ sơ cấp Đ2 Máy điện khuếch đại được kích thích bởi 4 cuộn dây: cuộn chủ đạo CCĐ, cuộn ổn định CÔĐ, cuộn phản hồi âm
áp CFA, cuộn phản hồi dương dòng CFD, các cuộn phản hồi này lấy điện áp trên hai đầu máy phát F, cuộn ổn định lấy điện áp trên hai cực máy điện khuyếch đại làm nhiệm vụ giữ ổn định điện áp của máy điện khuyếch đại trong những thời
điểm quá độ
Thông thường đối với hệ F-Đ có khuyếch đại trung gian việc điều chỉnh tốc độ của động cơ Đ được thực hiện thông qua việc điều chỉnh dòng điện đi qua cuộn chủ đạo CCĐ của máy khuyếch đại, việc đảo chiều quay của động cơ Đ
được thông qua việc đảo chiều dòng điện của cuộn chủ đạo CCĐ
Ưu điểm nổi bật của hệ F- Đ có khuyếch đại trung gian là sự chuyển đổi các trạng thái làm việc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn, dải điều chỉnh rộng và
có thể điều chỉnh trơn tốc độ chất lượng cao
Nhược điểm cơ bản của hệ F- Đ có khuếch đại trung gian là dùng nhiều máy điện quay trong đó có ít nhất là hai máy điện một chiều, gây ồn lớn, công suất lắp đặt ít nhất là gấp 3 lần công suất động cơ chấp hành, phức tạp trong vận hành và sửa chữa, ngoài ra do máy phát điện một chiều có từ dư đặc tính từ hoá
có trễ nên khó điều chỉnh sâu tốc độ Vì vậy hệ máy phát động cơ có khuyếch đại trung gian thường sử dụng cho các thang máy thế hệ cũ
Trang 82.2.2 Hệ truyền động T-Đ cho thang máy tốc độ cao
Hình II.2 Sơ đồ khối của hệ truyền động T - Đ
Ngày nay với sự phát triển của kỹ thuật điện tử công suất lớn và kỹ thuật vi
điều khiển, các hệ truyền động cho thang máy cao tốc ngày nay hầu hết đều sử dụng hệ truyền động một chiều dùng bộ biến đổi tĩnh
Hình II.2 Giới thiệu sơ đồ khối của hệ truyền động T - Đ cho thang máy cao tốc
RIN 1Bth 2Bth
ĐH
PI
R IH
I
KĐKH N
Sh1 2KK Sh2 Sh2
Đ
CPĐ
FT
CBDCS
Trang 9Phần ứng của của động truyền động được cấp nguồn từ bộ biến đổi tĩnh dùng Thyristor tạo bởi hai mạch cầu chỉnh lưu ba pha thuận (1Bth) và ngược (2Bth) Mỗi cầu chỉnh lưu gồm 6 Thyristor Cuộn kháng 1CK và 2CK dùng để hạn chế dòng điện cân bằng mỗi chiều
Hai bộ biến đổi được điều khiển bằng hai khối điều khiển KĐKN và KĐKH Trong mỗi khối gồm các khâu đồng pha, khâu tạo điện áp răng cửa, khâu
so sánh, tạo xung và khuyếch đại xung
Nguyên lý làm việc của sơ đồ khống chế thang máy cao tốc như sau: Điện
áp được lấy ra từ đầu ra của khâu hạn chế gia tốc HCGT, độ lớn và cực tính của
điện áp đặt do khâu điều hành ĐH quyết định Điện áp ra của khâu hạn chế gia tốc HCGT tăng dần theo hàm tuyến tính bậc nhất khi thay đổi tín hiệu đầu vào Điều chỉnh tốc độ động cơ thông qua bộ điều chỉnh tốc độ Rω mà đầu vào
là tổng hai tín hiệu phản hồi âm của tôc độ Kω và tín hiệu hạn chế gia tốc HCGT Tín hiệu ra là tín hiệu đầu vào của RIN (khi thang lên) RIH (khi thang xuống) Khi RIN và RIH còn nhận tín hiệu đầu vào là tín hiệu phản hồi âm dòng từ khâu 1KI và 2KI Tín hiệu đầu ra của RIN và RIH chính là tín hiệu điều khiển đưa vào khối điều khiển KĐKN và KĐKH
Khi dừng chính xác buồng thang hệ sẽ chuyển từ chế độ điều chỉnh tốc độ sang chế độ điều chỉnh vị trí Tín hiệu từ khâu cảm biến dừng chính xác CBDCS
được đưa vào khâu điều chỉnh vị trí RVT Khi buồng thang nằm ngang với sàn tầng tín hiệu ra của khâu CBDCS bằng không
ưu điểm nổi bật của hệ T- Đ là độ tác động nhanh dải điều chỉnh rộng,
điều chỉnh mềm tốt không gây ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuyếch đại công suất cao, điều đó rất thuận lợi cho việc thiết lập các hệ thống
điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và các đặc tính
động của hệ thống
Trang 10Nhược điểm của hệ truyền động là do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lưu ra có biên độ đập mạch cao gây tổn thất phụ trong máy
điện và ở các truyền động công suất lớn còn làm xấu dạng điện áp ra của nguồn
và lưới xoay chiều Song nhược điểm này có thể được hạn chế bằng các bộ lọc nhiễu
2.2.3 Hệ truyền động - động cơ không đồng bộ roto lồng sóc hai cấp tốc độ truyền động cho thang máy tốc độ trung bình
Hình II.3 Sơ đồ tổ đấu dây
Hệ truyền động động cơ không đồng bộ roto lồng sóc thông thường được dùng để truyền động cho thang máy có tốc độ trung bình Sơ đồ mạch lực được mô tả trên hình II.3 Động cơ có hai tổ nối dây làm việc riêng rẽ tổ nối dây tốc độ
MH
ML
P=3
3A
2A
2R
U
D
