thiết kế thang máy

Động cơ điện được đặt vào mày cabin, truyền động bánh răng để ănkhớp với cơ cấu thang răng lắp trên tường.Vào những năm 1980, đã xuất hiện hệ thống điều khiển động cơ mới bằng phươngpháp

Chương 1 Tổng quan về thang máy1.1 Khái niệm về thang máy

Thang máy là một phương tiện vận chuyển theo trục thẳng đứng hoặc nghiêngmột góc nhỏ hơn 150 so với phương thẳng đứng theo một phương đã định sẵn, cónhiệm vụ đưa hành khách và hàng hoá đi lại giữa các tầng trong một toà nhà

Thang máy được lắp đặt ở những nhà cao tầng, bệnh viện, trường học cư xá, trung tâmthương mại…vv Nó rất tiện lợi và nhanh chóng cho người muốn lên tầng cao hơnhoặc thấp hơn của toà nhà

Thang máy gồm một buồng thang, trên đó có cửa buồng thang, hệ thống đènchiếu sáng, các cảm biến mở, đóng cửa…vv Mỗi tầng cũng có một tầng cửa để đóng,

mở Buồng thang di chuyển theo phương thẳng đứng trên hai thanh dẫn hướng vàđược kéo bởi động cơ điện thông qua hệ thống cáp nối và tời

Về điện đảm bảo độ êm khi chạy không giật mạnh không dừng lại mà phải hãmnhẹ bằng điện thông qua bộ biến tần và đảm bảo dừng chính xác thì phanh tốc độ đúnglúc để thang máy không trôi xuống

1.2 Lịch sử phát triển thang máy

Những thang máy mà ta biết ngày nay được phát triển đầu tiên vào đầu thỊ kû

19, nhờ vào hơi nước hoặc sức nước để nâng chuyển

Thang máy có công suất lớn xuất hiện đầu tiên vào giữa thỊ kû 19 ở Hoa Kỳ

Đó là một tời nâng hàng hoạt động đơn giản giữa hai tầng trong một công trình ởthành phố New York

Năm 1857 thang khách Otis đầu tiên đã đưa vào hoạt động tại cửa hàng báchhoá thành phố New York Những thiết kế thang máy khác dần xuất hiện, bao gồm cáckiểu điều khiển bánh răng – trụ vít và thủ lực

Xuất hiện muộn hơn trong thỊ kû 19, với sự pháp triển của điện học, động cơđiện đã được tích hợp vào kỹ thuật thang máy bởi nhà phát minh người Đức, Werner

Von Siemens Động cơ điện được đặt vào mày cabin, truyền động bánh răng để ănkhớp với cơ cấu thang răng lắp trên tường.

Vào những năm 1980, đã xuất hiện hệ thống điều khiển động cơ mới bằng phươngpháp biến đổi điện áp và tần số VVVF (inverter) Thành tựu này cho phép thang máyhoạt động êm hơn, tiết kiệm khoảng 40% công suất động cơ

Ngày nay có những hệ thống điều khiển tốc độ phức tạp, và sự phối hợpđóng/ngắt để điều khiển an toàn tốc độ cabin trong bất kỳ tình huống nào Nút ấn đượctích hợp vào trong những bàn phím nhỏ gọn Hầu như tất cả thang máy tự động mangtính thương mại, vào thời đại máy tính đã mang vi điều khiển có khả năng hoạt động,

xử lý cũng như lưu trữ rất lớn, thang máy được lập trình đặc biệt, cực đại hoá năngsuất và mang tính an toàn tuyệt đối

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng thang máy nổi tiếng như hãng OtisSchindler, Kone (Phần Lan), Misubishi (Nhật Bản), Thysen (Đức) Đã chế tạo thànhcông thang máy có tốc độ cao, tải trọng lớn, tiện nghi trong cabin tốt hơn và di chuyển

êm hơn và có những thang máy có những tính năng đặc biệt khác

1.3 Phân loại thang máy

1.3.1 theo các thông số cơ bản.

a Theo tốc độ (V) di chuyển của cabin

- Thang máy có tốc độ thấp : V < 1 m/s

- Thang máy có tốc độ trung bình : V= 1 - 2,5 m/s

- Thang máy có tốc độ cao : V= 2,5 - 4 m/s

- Thang máy có tốc độ rất cao: V > 4 m/s

b Theo khối lượng (Q) vận chuyển của cabin thang máy

- Thang máy loại nhỏ : Q < 500 kg

- Thang máy loại trung bình: Q = 500 - 1000kg

- Thang máy loại lớn: Q = 1000 - 1600kg

- Thang máy loại rất lớn: Q > 1600kg

1.3.2 Theo tính chất và công dụng thang máy.

Đó là các loại thang máy chở người, loại này chuyên để vận chuyển hành kháchtrong các khách sạn, các khu chung cư, trường học, vv và để vận chuyển các bệnhnhân, các phương tiện vận chuyển bệnh nhân như xe đẩy, giường bệnh vv

1.3.3 Phân loại theo kết cấu các cụm cơ bản và hệ thống dẫn động cabin.

a Phân loại theo kết cấu các cụm cơ bản.

Theo kết cấu của bộ tời kéo, theo hệ thống cân bằng, theo cách treo cabin vàđối trọng, theo quỹ đạo di chuyển của cabin

b phân loại theo hệ thống dẫn động cabin

- Thang máy dẫn động điện

- Thang máy thủ lực

1.4 Kết cấu cơ bản và nguyên lý vận hành thang máy.

1.4.1 HÔ thống cơ khí.

Bao gồm các bộ phận chính sau:

- Puly cuốn cáp

- Cabin, cơ cấu đóng mở cửa cabin cùng hệ thống treo ca bin

- Phanh bảo hiểm và bộ hạn chế tốc độ

- Đối trọng, cáp nâng và hệ thống cân bằng

- Hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động trong giếng thang

- Bộ phận giảm chấn cho cabin và đối trọng đặt ở đáy giếng thang

Trên hình 1.1 là sơ đồ cấu tạo của loại thang máy chở người thông dụng nhất,dẫn động bằng tời điện với puly dẫn cáp bằng ma sát (gọi tắt là puly ma sát)

Cabin và đối trọng chạy trong một khung thang theo hưíng thẳng đứng tựa trênhai ray dẫn hướng trong giếng thang nhờ các ngàm dẫn hướng Buồng máy thưêngđược bố trí ở trên cùng của giếng thang máy Vị trí dưới của tầng trệt (từ mặt sàn củatầng trệt đến đáy giếng thang máy), ở đây người ta bố trí bộ giảm chÂn để đảm bảo

an toàn khi thang máy có tốc độ cao hạ xuống Thiết bị nâng hạ buồng thang là động

cơ điện qua hộp giảm tốc và được lắp tới puly quÂn cáp kéo cabin

Để thang máy đi thẳng

trọng được nối trên cùng một cáp với buồng thang thông qua puly và được di chuyển

ngưîc chiều theo phương thẳng đứng với buồng thang

Giếng thang là toàn bộ phần không gian dành riêng cho chuyển động của

buồng thang Giếng thang chạy dọc suốt chiều cao của công trình và được che chắn

bằng kết cấu chịu lực ( gạch, bê tông hoặc kết cấu thép với lưới che hoặc kính ) và chỉ

để các cửa vào giếng thang để lắp cửa tầng

Hình 1.1 Hệ thống cơ khí thang máy

1 Tầng trên cùng; 2 Buồng máy; 3 Puly cuốn cáp; 4 Cáp nâng; 5 Ngàm dẫn hướng cabin;

6 Cabin; 7 Ray dẫn hướng cabin; 8 Cáp nâng; 9 Phanh bảo hiểm; 10 Ray dẫn hướng đối trọng; 11 Đối trọng; 12 Ngàm dẫn hướng đối trọng; 13 Tầng trệt; 14 Hè thang;

15 Bộ giảm chÂn cho đối trọng; 16 Bộ giảm chÂn cho cabin.

3

21

34

65

7

121314

1516

Kết cấu cửa thường là loại cửa lùa sang một bên hoặc hai bên và chỉ đóng mởđược khi ca bin dừng trước cửa tầng.

1.4.2 Hệ thống điện

a Mạch điều khiển

Là hệ thống điều khiển tầng có nhiệm vụ lưu trữ các lệnh di chuyển từ trongcabin, các lệnh gọi tầng của hành khách và thực hiện các lệnh di chuyển hoặc dừngtheo một thứ tự ưu tiên nào đó, sau khi thực hiện xong lệnh điều khiển thì xoá bỏ Bêncạnh đó mạch điều khiển còn có nhiệm vụ xác định và ghi nhận thường xuyên vị trícủa cabin và hướng di chuyển của nó

b Mạch tín hiệu

Là hệ thống các đèn tín hiệu với các ký hiệu đã được chuẩn hoá nhằm báo hiệucho hành khách biết trạng thái của thang máy cũng như vị trí và hướng chuyển độngcủa cabin

c Mạch động lực

Là hệ thống điều khiển cơ cấu dẫn động thang máy có nhiệm vụ đóng mở, đảochiều động cơ dẫn động và phanh

d Mạch chiếu sáng và thông gió

Là hệ thống đèn chiếu sáng và thông gió cho cabin, buồng máy và hè thang

e Mạch an toàn

Là hệ thống các công tắc, r¬le và tiếp điểm nhằm đảm bảo an toàn cho người,hàng và bản thân thang máy khi hoạt động Mạch an toàn có các chức năng sau:

- Bảo vệ quá tải cho động cơ, hạn chế tải trọng cabin

- Hạn chế hành trình di chuyển của cabin và đối trọng

- Tự động mở cửa ra và đóng lại khi gặp chướng ngại vật trong quá trình đóng mở

- Không cho thang máy hoạt động khi xảy ra sự cố : mất điện, mất pha, đứtcáp

f Hệ thống cứu hộ

Là hệ thống liên lạc từ trong cabin ra bên ngoài, nút báo cháy trong trường hợp

có sự cố

1.4.3 Hệ thống cảm biến.

a Các cảm biến phục vụ cho quá trình đóng mở cửa.

Các cảm biến liên quan đến quá trình điều khiển đóng mở cửa thang baogồm các cảm biến: vị trí tầng, các cảm biến hồng ngoại kiểm tra người vào ra,công tắc hành trình giới hạn hành trình cửa tầng và thiết bị chống quá dòng củatruyền động cửa tầng thang Thiết bị này nhằm đo và phát hiện dòng quá tải khitruyền động mở cửa do bị kẹt hay một lý do bất thường nào khác Khi cửa đóngchưa chạm công tắc hành trình mà bị dừng do gặp vật cản như người ra vào thì hệthống lập tức giảm m«men và tự động đảo chiều mở ra

Cảm biến vị trí cửa tầng xác nhận cabin đang nằm tại tầng đó và trạng tháikhông chuyển động, cho phép hệ có thể đóng mở cửa tầng Khi cảm biến này khôngđược tác động do vị trí thang đã thay đổi thì các thao tác đóng mở cửa không đượcchấp nhận bởi bé điều khiển trung tâm

Cảm biến hồng ngoại thực hiện theo nguyên lý một bên phát và một bên thugiữa khoảng không gian của cửa Khi đó người ra vào cabin, tín hiệu hồng ngoại chocác tín hiệu thu bị gián đoạn bởi các đối tượng vào thang Khi cửa cabin đã thực hiệnlệnh đóng và hƯ truyền động đóng mở cửa bắt đầu thực hiện, tín hiệu hồng ngoại báo

có người ra vào thì lập tức cửa được mở ra và khi không có tín hiệu báo có người thì

Sơ đồ hệ điều khiển cảm biến đóng mở cửa tầng của thang máy:

b Các hệ cảm biến trọng lượng trong thang máy.

- Cảm biến On – Off

lý làm việc của cảm biến on – off rất đơn giản Cảm biến được đặt dưới sàn cabin tạimột khoảng cách hợp lý Sản cabin được đặt trên hai miếng đệm cao su đàn hồi cao.Khi khối lượng tác động lên sàn cabin vượt quá giới hạn cho phép sẽ đè lên lớp đệmcao su đàn hồi chạm vào cảm biến on – off Cảm biến on – off sẽ phát tín hiệu báo quátải đến điều khiển trung tâm

Hình 1.2 Hệ điều khiển cảm biến đóng mở cửa tầng

Điều khiển ON/OFF

Hình 1.3 Nguyên lý cảm biến on – off

1 Sàn cabin; 2 Đệm cao su; 3 Cảm biến on - off

3

2

+ Sử dụng loại cảm biến on – off tuy có nhược điểm là độ nhạy cà độ chính xác

không được cao lắm nhưng bù lại nó đơn giản hiệu quả, tính kinh tế cao, lắp đặt dễdàng Phù hợp với thang máy hiện đại ngày nay

- Ngoài ra một số thang máy còn sử dụng loại cảm biến Biến load cell dùng chomodule đo số Tuy nhiên với giá thành cao, thừa tính năng, cần nguồn nuôi nên ít được

áp dụng trong thang máy

1.4.4 Bé điều khiển khả trình PLC.

Hiện nay sự phát triển mạnh mẽ của các bé điều khiển khả trình (PLC.Programmable Logic Controller) cùng các bộ ngoại vi điều khiển MicroController đãđem lại những tiến bộ lớn cho hệ thống điều khiển nói chung và hệ thống điều khiềncho thang máy nói riêng

Các hệ thống điều khiển thang máy hiện nay thường được sử dụng PLC là béđiều khiển trung tâm kết hợp với biến tần là thiết bị điều khiển động cơ cùng với các

bộ vi điều khiển chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu ở các tầng

PLC là một loại thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển sốmột cách linh hoạt thông qua một ngôn ngữ lập trình thay cho việc phải thể hiệncác thuật toán đó bằng mạch số Đối với hệ điều khiển logic kiểu r¬le thôngthường khi cần thay đổi thuật toán điều khiển bắt buộc ta phải tiến hành đấu nốilại các dây dẫn và phần cứng

Hệ thống điều khiển thang máy bao gồm 01 PLC điều khiển trung tâm chịutrách nhiệm nhận thông tin từ các bộ phận vi điều khiển thông qua bus truyền thôngchuẩn RS485 cũng như từ các cảm biến để đưa ra lệnh điều khiển tới biến tần để điềukhiển động cơ và một số cơ cấu khác

Tín hiệu nhận được ở mỗi cửa tầng sẽ được một bộ vi điều khiển xử lý vàtruyền nhận với PLC Tín hiệu nhận được từ bảng điều khiển trong buồng thang sẽđược một bộ vi điều khiển khác chịu trách nhiệm xử lý và cũng liên hệ với PLC thôngqua bus truyền thông RS485 chung Truyền động nâng hạ buồng thang và đóng mởcửa buồng thang sẽ do 02 động cơ riêng biệt thực hiện thông qua điều khiển bằng 02biến tần tương ứng Trong trường hợp mất điện lưới, hệ thống sẽ chuyển sang sử dụngnguồn điện dự phòng

Hình 4.2 Cấu trúc chung hệ thống điều khiển thang máy

Hệ thống r¬le

Hệ phụ trợ Phanh

1.4.5 Nguyên lý vận hành thang máy

a Vào, ra và di chuyển.

Tại mỗi cửa tầng đều bố trí các nút gọi thang máy Tại cửa tầng trệt và cửa tầngcao nhất của toà nhà chỉ có một nút gọi, ngoài ra đối với các tầng còn lại thì mỗi tầngthường có hai nút gọi tương ứng với hai chiều lên và xuèngcña thang máy Hànhkhách ở mỗi tầng muốn sử dụng thang máy sẽ bấm chọn nút gọi thang theo chiều phùhợp với chiều mình muốn đi Bên ngoài của tầng cũng bố trí một màn hình hiển thị vịtrí hiện thời của thang máy để hành khách tiện theo dõi

Khi nhận lệnh gọi của hành khách, thang máy sẽ di chuyển đến từng tầng cólệnh gọi theo một thứ tự nhất định và mở cửa buồng thang máy để hành khách bướcvào Sau một thời gian nhất định nếu không có thêm người bước vào thang máy hoặcnếu trong trường hợp người trong buồng thang máy bấm nút đóng cửa thang máy thìcửa thang máy sẽ tự động đóng lại và di chuyển đến tầng hành khách đã chọn

Trong bụng thang máy sẽ có một bảng điều khiển bao gồm các nút chọn tầngcần đến từ tầng thấp nhất đến tầng cao nhất Hành khách muốn đến tầng nào thì bấmnút tầng tương ứng Sau khi hành khách đã chọn tầng cần đến, thang máy sẽ tự động dichuyển tới tầng đã chọn đồng thời hiển thị vị trí hiện thời của buồng thang máy Thangmáy di chuyển tuần tự theo chu kỳ đi lên và đi xuống Trong quá trình di chuyển, nếuthang máy nhận được tín hiệu của tầng tiếp theo thì thang máy sẽ tự động dừng lại ởtầng đó để đón khách mới rồi tiếp tục di chuyển tiếp Nếu thang máy đang trong quátrình đi lên thì sẽ không nhận lệnh gọi của các tầng có vị trí thấp hơn và ngược lại

Khi buồng thang máy đã di chuyển đến tầng hành khách đã chọn thì thang máy

sẽ tự động giảm tốc từ từ và dừng hẳn khi thang máy đã đến đúng cửa tầng Lúc nàycửa thang máy sẽ mở ra cho hành khách bước ra đồng thời đón những hành kháchmới

Tương tự như vậy, sau một thời gian nhất định mà không có người bước vàohoặc nếu trong trường hợp người trong cabin bấm nút đóng cửa thì cửa thang máy sẽ

tự động đóng lại và di chuyển đến tầng hành khách đã chọn

Khi lượng hành khách vào trong thang máy quá đông, vượt quá tải trọng chophép của thang máy thì thang máy sẽ dừng tại chỗ, thông báo quá tải bằng đèn báohiệu và chuông cho đến khi hành khách ra bớt để đảm bảo tải trọng cho phép thì thangmáy mới tiếp tục hoạt động

Khi xẩy ra sự cố mất điện, hệ thống sẽ tự động chuyển sang hệ thống nguồn dựphòng, đưa thang máy về dưới tầng trệt hoặc di chuyển tới tầng gần nhất và dừng tạichỗ cho đến khi có điện lưới trở lại

Khi xẩy ra cháy trong bụng thang, thang máy sẽ kích hoạt hệ thống báo độngbằng chuông và đèn báo đồng thời di chuyển về tầng gần nhất và mở cửa cho hànhkhách thoát ra ngoài Hành khách trong bụng thang máy có thể liên lạc vời bên ngoàibằng hệ thống điện thoại liên lạc được lắp đặt sẵn trong bụng thang

Hình 1.4 Giao diện mô phỏng nguyên lý hoạt động của thang m¸y

a Giao diện các cửa tầng của thang máy.

b Nút bấm gọi thang trước cửa tầng.

c Bảng điều khiển bên trong buồng thang.

1.5 Thiết bị cơ khí của thang máy

1.5.1 Thiết bị cố định trong giếng thang.

a ray dẫn hướng.

Trong thang máy có hai loại ray dẫn hướng: Ray dÂn hướng dùng cho cabin vàray dÂn hướng dùng cho đối trọng Tuỳ thuộc vào tải trọng thang máy và tốc độ màkích thước ray khác nhau Trong cùng một buồng thang thì kích thước của cabin lớn hơnray đối trọng Ray dẫn hướng gồm nhiều đoạn do vậy để tạo thành một thanh ray dàichạy dọc theo chiều cao toà nhà thì các thanh ray phải được nối lại với nhau khi lắp đặt

b giảm chÂn.

Giảm chấn phải có độ cứng và hành trình cần thiết sao cho gia tốc dừng cabinhoặc đối trọng không vượt quá giá trị được quy định trong tiêu chuẩn Giảm chấn đượclắp đặt dưới đáy hè thang để dừng và đỡ cabin và đối trọng trong trường hợp cabinhoặc đối trọng chuyển động xuống dưới vượt quá vị trí đặt công tắc hạn chế hành trìnhdưới cùng

Có hai loại giảm chấn thường được sự dụng phổ biến là: giảm chấn lò xo vàthủ lực:

c cabin và các thiết bị có liên quan.

 Cabin.

Hình 1.5 Bộ phận giảm chấn trong thang m¸y

a) Kiểu lò xo : 1 Đệm cao su; 2 Đĩa tú; 3 Lò xo ; 4 ống dẫn; 5 Đế.

b) Kiểu thủ lực: 1 Đầu đỡ; 2 Lò xo chịu nén; 3 Xilanh; 4 Khoang chứa dầu;

5 Lõi; 6 Pitt«ng; 7 Đế;

Cabin là bộ phận mang tải của thang máy Đó chính là khoang đưa người điCabin theo cấu tạo gồm hai phần:

+ KỊt cÂu chịu lực (khung cabin):

Là các thanh rầm trên và rầm dưới, mỗi rầm là từ hai thanh chữ U, hai thanhnày được nối với thanh góc bằng bul«ng tạo thành một khung khép kín Khung nằm lạitựa nên rầm dưới của khung đứng tạo thành sàn cabin

Rầm trên của khung đứng liên kết với hệ thống treo ca bin, đảm bảo cho cáccáp treo cabin có độ căng như nhau, nếu cabin có kích thước lớn thì nó còn có liên kếtthanh rằng giữa hai tầng tạo cho thang máy sự chắc chắn

+ Buồng cabin

Buồng cabin là một hệ thống có thể tháo rời được gồm sàn, trần và vách cabin.Các phần này có liên kết với nhau và liên kết với khung chịu lực của cabin

Các yêu cầu chung đối với buồng cabin:

Phải đảm bảo độ bền, độ cứng cần thiết Đặc biệt, trần cabin phải đủ cứng đểlắp đặt các trang thiết bị và cơ cấu mở cửa trên nóc và chịu được lực tập chung tạiđiểm bất kỳ do người đứng trên nóc thực hiện công việc lắp đặt, sửa chữa và kiểm tra

Buồng cabin phải đảm bảo các yêu cầu về thông gió và ánh sáng, buồng cabin phải

có thiết bị liên lạc với bên ngoài (điện thoại hoặc chuông) trong trường hợp có sự cố

 Các bộ phận liên quan.

- Ngàm dẫn hướng

Ngàm dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển độngdọc theo day dẫn hướng và khống chế độ dịch chuyển ngang của cabin và đối trọngtrong giếng thang không vượt quá giá trị cho phép Có hai loại ngàm dẫn hướng: ngàmtrượt (bạc trượt) và ngàm con lăn

+ Ngàm trượt của các hãng thang máy khác nhau có kết cấu rất đa dạng Ngàmtrượt thường dùng cho thang máy có tốc độ không lớn Đối với thang máy có tốc độlớn người ta thường dùng con lăn cho phép giảm ma sát, giảm độ ồn và khả năng va

+ Ngàm con lăn: gồm ba con lăn lắp trên đế qua các tay đòn, chốt xoay và lò

xo Con lăn được đặt và tiếp xúc với mặt đầu của ray còn các con lăn được đặt ở haibên ray dẫn hướng

- HÔ thống treo cabin

Do cabin và đối trọng được treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt nên phải có hệthống treo để các sợi cáp nâng riêng biệt này có độ căng như nhau Trong trường hợpngược lại, sợi cáp chịu lực căng sẽ bị qóa tải còn sợi cáp trùng sẽ trượt trên puly ma sátnên rất nguy hiểm

Ngoài ra, do cáp có sợi căng sợi trùng nên puly ma sát mòn không giống nhau

Vì vậy mà hệ thống treo ca bin phải được trang bị thêm tiếp điểm điện của mạch antoàn để ngắt điện dừng thang khi một trong các sợi cáp trùng quá mức cho phép đểphòng ngừa tai nạn Khi đó, thang chỉ có thể hoạt động được khi độ căng của các sợicáp đã được điều chỉnh như nhau Hệ thống treo cabin được lắp với dầm trên củakhung đứng trong hệ thống khung chịu lực của cabin Có hai loại hệ thống treo: kiểutay đòn và kiểu lò xo

- HÔ thống cửa cabin và cửa tầng

Cửa cabin và cửa tầng là những bộ phận rất quan trọng trong việc đảm bảo antoàn và có ảnh hưởng lớn đến năng xuất chất lượng hoạt động của thang máy

Theo cách đóng mở cửa ta chia ra hai loại cửa chính:

+ Cửa quay là loại cửa một cánh và loại cửa hai cánh cửa quay thường thườngđược lắp bản lề đẩy ra ngoài phía cabin Loại cửa này thường được dùng cho nhữngloại thang máy chở hàng hoặc chở người, ở các nhà máy nó rất hạn hữu chở ngườitrong các khu công cộng, bệnh viện … và thường được mở bằng tay

+ Cửa lùa thường loại cửa lùa ngang, loại một cánh và loại hai cánh lùa về mộtphía hoặc hai phía Loại cửa lùa thường được đóng mở tự động

Hai cánh cửa khép kín liên kết nhau nhờ cáp và hệ thống cánh tay đòn Để đảmbảo cân bằng của các cáp và khi dẫn động mở một cánh thì cánh kia cũng mở ra.Tương ứng với tốc độ nh nhau ở các mép của hai cánh cửa được bố trí các lớp cao su

có gắn các khớp mềm để đảm bảo sự khép kín giữa hai cánh cửa khi cửa chưa hoạt

động Để có thể mở cửa được buồng thang thì trên cơ cấu mở cửa của cabin người talắp hai thanh hình chữ U ở trên hai cánh đó và thanh hình chữ U này ôm lấy con lăncủa cửa tầng Khi chuyển động cửa cabin, đồng thời đẩy con lăn của cửa tầng cùngchuyển động, làm mở cửa tầng theo và khi đóng cũng nh vậy.

Thang máy chở người sử dụng loại cửa lùa có các ưu điểm nh: kết cấu đơngiản, tiện nghi, làm việc an toàn và độ tin cậy cao Do kết cÂu đóng mở cửa tầng đượcgắn liên kết với hệ thống đóng mở cửa cabin nên khi cửa mở thì chắc chắn rằng cabinđang dừng chính xác ở tầng đó

* Cơ cấu cửa lùa thường có cấu tạo nh sau:

Hệ thống

bảo một số yêu cầu an toàn nh: cửa phải có hệ thống khoá an toàn, khoá này chỉ có thể

mở từ bên ngoài do người điều hành giữ khi gặp sự cố cần mở cửa Cửa phải được làmbằng vật liệu chống cháy Cửa phải có tiếp điểm điện an toàn để đảm bảo rằng tất cảcác cửa tầng đã đóng và khoá đã sập khi đó thang máy mới hoạt động

1.6 Hệ thống cân bằng trong thang máy

Hình 1.6 Cấu tạo cơ cấu truyền động đóng, mở cửa

1 Cáp; 2 Tay đòn; 3 Puly; 4 Ray dẫn hướng; 5 Cánh cửa

4

5

Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, xích cân bằng là những bộ phận của hệ thống cânbằng trong thang máy để cân bằng với trọng lượng cabin và đối trọng nâng

1.6.1 Đối trọng thang máy

a Đặc điểm

Đối trọng là những thanh gang đúc có hình dạng nhất định và được đặt vàotrong một khung thép Trên khung thép cũng có hệ thống treo cáp đối trọng Khungđối trọng có lắp ngàm dẫn hướng để chạy trên ray dẫn hướng

Đối trọng là bộ phận quan trọng đóng vai trò chính trong hệ thống cân bằng củathang máy Nó có ảnh lớn đến m«men tải trọng và công suất động cơ của cơ cấu dÂnđộng, đến lực căng lớn nhất của cáp nâng và kh¼ năng kéo của puly ma sát

Đối với thang máy có chiều cao không lớn thì chọn đối trọng sao cho trọnglượng của nó cân bằng với trọng lượng cabin và một phần tải trọng nâng Khi tính toán

nh vậy người ta đã bỏ qua trọng lượng cáp nâng, cáp điện và khung dùng xích hay cápcân bằng Khi thang máy có chiều cao nâng trên 45m thị trọng lượng cáp nâng và cápđiện là đáng kể ta phải dùng xích hay cáp cân bằng và tính trọng lượng đối trọng lạicho chính xác Sau khi đã xác định được các thông số của hệ thống cân bằng thì tiếnhành tính lực căng cáp lớn nhất và chọn cáp, tính công suất động cơ và khả năng kéopuly ma sát

b Tính chọn đối trọng

Trọng lượng đối trọng có thể xác định theo công thức:

D = C + ψ.Q (1.1) Trong đó:

D : Trọng lượng đối trọng

C : Trọng lượng của cabin

Q : Tải trọng nâng danh nghi·

ψ : HÔ số cân bằng

Nếu trọng lượng đối trọng cân bằng hoàn toàn với trọng lượng cabin và tảitrọng nâng thì nâng hạ cabin đầy tải, động cơ chỉ cần khắc phục lực cản ma sát và lựcquán tính, song khi cabin không tải thì động cơ phải khắc phục cả phần trọng lượng Q

để hạ cabin Vì vậy mà người ta chọn đối trọng với hệ số cân bằng ψ sao cho lực cầnthiết để nâng cabin đầy tải bằng lực để hạ cabin không tải Phần trọng lượng khôngcân bằng khi nâng cabin đầy tải là : C + Q - § và khi hạ cabin không tải là § - C Vớichiều cao nâng nhỏ trọng lượng cáp nâng và cáp điện dưới cabin không đáng kể và cóthể bỏ qua Khi chiều cao nâng lớn, chóng được cân bằng với trọng lượng cáp hoặcxích cân bằng

1.6.3 Cáp nâng

a Đặc điểm về cấu tạo.

Cáp được bÔn từ những sợi thép cacbon tốt có giới hạn bền kéo 1400 - 1800N/mm2 Các sợi thép được chế tạo từ công nghệ kéo nguội tạo ra các sợi có đườngkính từ 0,5mm đến 3mm và được bÔn thành cáp bằng các thiªt bị chuyên dùng

b Các yêu cầu cơ bản đối với cáp.

- Độ mềm cao, dĨ uốn cong, đảm bảo độ nhỏ gọn của cơ cấu và của máy.

- Đảm bảo độ êm dịu, không gây ồn khi làm việc

- Trọng lượng riêng nhỏ, giá thành thấp

- Đảm bảo độ bền lâu, thời gian sử dụng lớn

Trong thang máy chỉ dùng loại cáp bÔn kép (cáp bÔn hai lớp) gồm các d¸nhbÔn từ các sợi thép và các d¸nh được bÔn quanh lõi

Cách bÔn cáp có ảnh hưởng lớn đến độ bền và độ bền lâu của cáp Các loại cápđược dùng làm cáp nâng trong thang máy có các cách bÔn sau: Cáp bÔn xuôi, cápbÔn chéo, cáp bÔn hỗn hợp, cáp có tiếp xúc điểm, cáp có tiếp xúc đường

* Đặc điểm làm việc của cáp nâng trong thang máy là cáp luôn bị kéo căngngay cả khi thang không làm việc Do đó việc tính toán, chọn và sử dụng cáp đúng đắntheo các yêu cầu và quy định trong tiêu chuẩn là những yếu tố quyết định đến độ bền,

độ bền lâu, độ an toàn và độ tin cậy của cáp nói riêng và của thang máy nói chung

Cáp nâng được chọn theo điều kiện sau:

S max n ≤ Sd (1.3)Trong đó:

Smax: Lực căng cáp lớn nhất trong quá trình làm việc không kể đến các tảitrọng động

Sd: Tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo xác định và cho trong bảng cáp tiêu chuẩn tuỳ thuộc vào loại cáp

n: HÔ số an toàn tra theo tiêu chuẩn tuỳ theo loại máy và chế độ làm việc

Lực căng cáp lớn nhất được xác định khi thang máy ở vị trí trên cùng hoặc dướicùng và tuỳ thuộc vào sơ đồ của hệ thống cân bằng

Công thức chung để xác định lực căng cáp lớn nhất:

(1.4)

n : Số sợi cáp treo cabin, đối trọng, đối với thang máy chở người và chởhàng có người đi kèm thì n ≥ 2 nếu dùng tang quÂn cáp và n ≥ 3 nếu dùngpuly ma sát.

Bán kính uốn cong và số lần uốn cong ảnh hưởng lớn đến độ bền lâu của cáp

Vì vậy mà đường kính tang và puly ma sát phải thoả mãn điều kiện sau:

D ≥ e.dc (1.5) Trong đó :

D: Đường kính puly ma sát tính đến tâm cáp

dc: Đường kính cápe: HÔ số được tra trong bảng tiêu chuẩn tuỳ theo loại máy và chế độlàm việc

Đối với thang máy hệ số:

e = 30 cho thang máy chở hàng

e = 40 cho thang máy chở người với tốc độ dưới 1,4 m/s

e = 45 cho thang máy chở người tốc độ trên 1,4 m/s

1.6.4 Bộ tời kéo

Tuỳ theo sơ đồ dẫn động mà bộ tời kéo đặt ở phía trên, dưới hoặc bên cạnh giếng thang Về phương pháp tuyến lực thì có bộ tời kéo dẫn động bằng thủy lực, bộ tời kéo dẫn động bằng điện Đối với loại dẫn động bằng điện thì gồm hai loại:

Các hệ thống điều khiển thang máy hiện nay thường được sử dụng PLC là béđiều khiển trung tâm kết hợp với biến tần là thiết bị điều khiển động cơ cùng với các

bộ vi điều khiển chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu ở các tầng

PLC là một loại thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số một cáchlinh hoạt thông qua một ngôn ngữ lập trình thay cho việc phải thể hiện các thuật toán đóbằng mạch số Đối với hệ điều khiển logic kiểu r¬le thông thường khi cần thay đổi thuậttoán điều khiển bắt buộc ta phải tiến hành đấu nối lại các dây dẫn và phần cứng

Hệ thống r¬le

Hệ phụ trợ Phanh

Hệ thống điều khiển thang máy bao gồm 01 PLC điều khiển trung tâm chịutrách nhiệm nhận thông tin từ các bộ phận vi điều khiển thông qua bus truyền thôngchuẩn RS485 cũng như từ các cảm biến để đưa ra lệnh điều khiển tới biến tần để điềukhiển động cơ và một số cơ cấu khác

Tín hiệu nhận được ở mỗi cửa tầng sẽ được một bộ vi điều khiển xử lý và truyền nhận với PLC Tín hiệu nhận được từ bảng điều khiển trong buồng thang sẽ được một bộ vi điều khiển khác chịu trách nhiệm xử lý và cũng liên hệ với PLC thông qua bus truyền thông RS485 chung Truyền động nâng hạ buồng thang và đóng mở cửa buồng thang sẽ do 02 động cơ riêng biệt thực hiện thông qua điều khiển bằng 02 biến tần tương ứng Trong trường hợp mất điện lưới, hệ thống sẽ chuyển sang sử dụng nguồn điện dự phòng

1.7 Thiết bị an toàn cơ khí

Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò đảm bảo an toàn cho thangmáy và hành khách trong trường hợp xảy ra sự cố như: đứt cáp, cáp trượt trên rãnhpuly ma sát, cabin hạ với tốc độ vượt quá giá trị cho phép

Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy gồm hai phần chính: Bộ hãm bảo hiểm

và bộ hạn chế tốc độ

1.7.1 Bộ hãm bảo hiểm

a cÊu tạo phanh bảo hiểm kiểu kìm.

Có nhiều loại phanh bảo hiểm phục vụ mục đích an toàn khi thang máy chạyquá tốc độ nh khi đứt cáp công tắc hành trình không tác động, mất điều khiển tốc độvượt quá 20% đến 40% tốc độ định mức Hiện nay có nhiều loại phanh bảo hiểm:phanh bảo hiểm kiểu nêm, phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm, phanh có bảo hiểm kiểukìm Được ứng dụng nhiều hơn cả là loại phanh bảo hiểm kiểu kìm sau đây là cấu tạocủa phanh bảo hiểm kiểu kìm và nguyên tắc hoạt động

Phanh bảo hiểm thường lắp ở phía dưới buồng thang có một số cơ cấu lắp ởphía trên gọng kìm trượt theo thanh dẫn hướng Khi tốc độ của thang nằm giữa haicánh tay đòn của kìm có nền gắn với hệ thống truyền động bánh vít của trục vít, hệthống truyền động có hai loại ren, ren phải và ren trái

4

12

3

5

Hình 1.7 Phanh bảo hiểm kiểu kìm

1 Thanh dẫn hướng; 2 Kìm trượt; 3 Cơ cấu đai truyền; 4 Trục vít; 5 Nêm

Cùng với kết cÂu của phanh bảo hiểm của thang có trang bị thêm cơ cÂu hạnchế tốc độ kiểu li tâm quay khi buồng thang di chuyển sẽ làm cho cơ cÂu hạn chế tốc

độ kiểu li tâm quay khi có tốc độ buồng thang, tăng cơ cÂu đai truyền làm cho thangquay và kìm sẽ ép chặt buồng thang vào thanh dẫn hướng và hạn chế tốc độ buồngthang

b bộ hãm bảo hiểm tác động tức thời mắc với bộ hạn chế tốc độ.

Là cơ cấu khi tốc độ của buồng thang vượt quá tốc độ cho phép , thì cơ cầu này

sẽ hoạt động, tác động vào cơ cấu khác làm cho puly quay nó sẽ dừng lại

Cơ cấu bố trí như sau: gồm hai puly nối dọc dây cáp buồng thang , dây cáp nàychạy theo kiểu ma sát tỉ lệ puly nghĩa là cáp chuyển động thì puly sẽ quay, 1 puly sẽđược nối trục với cơ cấu li tâm Người ta gắn chặt một tay đòn được gắn trên cabin vàomột dây cáp

Khi chuyển động lên xuống của buồng thang sẽ làm cho cáp chuyển động theo

và dẫn đến puly quay, nh vậy tốc độ thang càng lớn đồng nghĩa với puly 9 quay cànglớn dẫn đến cơ cấu li tâm cũng quay theo tốc độ tương ứng lớn

Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý bộ hãm bảo hiểm kiểu nêm mắc với bộ hạn chế tốc độ

1 Cabin; 2 Đầu nối cáp và tay đòn; 3 Cáp của bộ hạn chế tốc độ; 4 Tay đòn;

5 Tay treo quả nêm; 6 Quả nêm; 7 Ray dẫn hướng; 8 Lò xo kéo;

9 Bộ hạn chế tốc độ; 10 ô tú

Khi tốc độ vượt quá tốc độ cho phép (do ta quy định vận tốc là bao nhiêu) thì

nó tác động bằng các quả văng văng ra làm cho cơ cÂu quay móc vào cơ cÂu cố định

và dẫn đến làm cho cơ cÂu quay dừng lại tương ứng với nó là puly dừng lại, làm chodây cáp dừng theo dẫn đến tay đòn 4 dịch chuyển tác động lên cơ cấu phanh an toàn

Trên hình vẽ thì tay đòn 4 sẽ kéo con nêm 6 chạy lên nó sẽ chuyển động lên vàcàng đi lên nó càng ép chặt lại và buồng thang sẽ đứng lại trên thanh ray định hướng,một số loại phanh như dạng kiểu kìm cũng là một dạng, dạng kiểu nêm… chóng đượcnối liên động với cơ cấu li tâm thực hiện một nhiệm vụ là phanh an toàn khi chạy quátốc độ

c Phanh điện từ.

Phanh điện từ là loại phanh làm việc theo cơ cấu điện từ dạng nam châm điệnkhi cấp điện cho cuộn dây thì cuộn dây sẽ đóng nút kéo theo nắp hút được nối độngvới cơ cấu bên ngoài để tác động cơ cấu tiếp theo

Mục đích của phanh này là phanh cabin, mỗi khi dừng lại tại các cửa buồngthang, đảm bảo cho ca bin dừng đúng tầng và đúng vị trí không trôi Thứ hai là mỗikhi mất điện thì phanh này làm việc kẹp chặt má phanh vào bánh đà quay giữ thang ở

vị trí cố định

ở trong phanh loại này làm việc theo nguyên lý khi mất điện ở cuộn dây củanam châm điện sẽ mở làm cơ cấu lò xo đẩy các má phanh áp vào bánh đà hoặc mộtpuly ma sát kẹp chặt lại

Nguyên tắc cơ bản của phanh, khi có điện nó sẽ hút nắp nam châm điện xuốngtác động đến cơ cấu lò xo nén, đẩy hai má phanh ra bằng cơ cấu gắn với nắp của namchâm điện, dÉn đến các má phanh không tú lên bánh đà và không phanh hoàn toànđược nhả ra Nh vậy phanh đã thực hiện nhiệm vụ mở ra

d Bộ hãm bảo hiểm tác động êm.

Đối với thang máy có tốc độ cao, nếu dùng bộ bảo hiểm tác động tức thời sẽcho gia tốc dừng rất lớn, gây ra lực quán tính lớn, không những ảnh hưởng đến kết cấuchịu lực của thang máy và của công trình mà còn ảnh hưởng đến hành khách trong

cabin Vì vậy mà thang máy có tốc độ danh nghĩa của cabin trên 1m/s thường đượctrang bị bộ hãm bảo hiểm tác động êm (có độ trượt lớn) với m«men phanh không đổi.

Bộ hãm bảo hiểm gồm hai tay đòn 1 và 2 có thể xoay quanh khớp 3 gắn trên

khung chịu lực của cabin Trong trạng thái làm việc bình thường, giữa ray dẫn hướng

8 và các bề mặt chuyển động của quả nêm 9 và vỏ phanh có khe hở là Khe hở có

thể điều chỉnh bằng cách vặn các đai ốc 6 trên trục 4.

Lò xo 5 bị nén luôn tú hai đầu của nó để đẩy các tay đòn 1 và 2 ra Các ô tú 7

dùng để khống chế vị trí các tay đòn và đảm bảo cho các khe hở giữa nêm và vỏ phanhvới ray dẫn hướng đều là

Khi có sự cố, cáp của bộ hạn chế tốc độ dừng làm quả nêm 9 dừng theo song

cabin vẫn tiếp tục đi xuống lên quả nêm có chuyển động tương đối đi lên trong vỏ của

nó, ăn hết các khe hở của và ép vào ray dẫn hướng 8 CÂu tạo của quả nêm cho

phép nó chỉ có thể chuyển động đi lên trong vỏ nêm với hành trình (xem mặt cắt A-Ahình 1.9) để đảm bảo lực nén của quả nêm vào ray dẫn hướng có giá trị nhất định Khi

có lực nén từ phía quả nêm vào ray dẫn hướng, tay đòn 1 và 2 xoay quanh khớp 3 theo

Hình 1.9 Sơ đồ cấu tạo bộ hãm bảo hiểm tác động êm

92

Bộ hạn chế tốc độ

chiều mũi tên, làm xuất hiện khe hở giữa tay đòn 1, 2 với các đai ốc 6 và nén lò xo 5 Lực nén lò xo 5 gây nên momen trên các tay đòn 1, 2 và tạo lên lực nén không đổi trên

bề mặt của ray dẫn hướng làm cho cabin dừng êm và có độ trượt trên ray

1.7.2 Bộ hạn chế tốc độ

Khi cabin hạ với tốc độ vượt quá giá trị cho phép, bộ hạn chế tốc độ qua hệthống tay đòn tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng cabin tựa trên các ray dẫnhướng Giá trị cho phép của tốc độ hạ cabin lấy tuỳ theo loại thang máy theo quy địnhtrong tiêu chuẩn

Khi cabin chuyển động, bộ hạn chế tốc độ cũng quay theo do cáp của bộ hạnchế tốc độ có liên hệ với các tay đòn của bộ hãm bảo hiểm gắn trên cabin Cáp của bộhạn chế tốc độ là một vòng khép kín, phía trên mắc với puly của bộ hạn chế tốc độ,phía dưới mắc với puly của thiết bị kéo căng Bộ hạn chế tốc độ được lắp đặt trongbụng nằm phía trên giếng thang còn thiết bị kéo căng được lắp đặt dưới hè thang

Thiết bị kéo căng có công dụng đảm bảo cho cáp của bộ hạn chế tốc độ không

bị xoắn và có đủ độ căng để truyền lực bằng ma sát ( khi chuyển động nó làm bộ hạnchế tốc độ quay theo )

Bộ hạn chế tốc độ làm việc theo nguyên lý của phanh ly tâm: Khi trục quay đạttới số vòng quay tới hạn, các quả văng gắn trên trục sẽ tách ra xa tâm quay dưới tácdụng của lực ly tâm và mắc vào các vÊu cố định của vỏ phanh để dừng trục quay

1.8 Các hệ truyền động cơ bản dùng trong thang Máy

1.8.1 HÔ truyền động dùng động cơ đồng bộ

HƯ 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 giải công suất:

- Rất nhỏ : vài trăm W đến vài KW

1.8.2 HÔ truyền động dùng động cơ không đồng bộ.

a Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng phương pháp xung điện trở.

Động cơ không đồng bộ ( K§B ) có thể điều chỉnh tốc độ K§B bằng cách điềuchỉnh điện trở mạch r«to, ở đây chóng khảo sát việc thực hiện điều chỉnh trơn điện trởmạch rô to bằng các van bán dẫn, ưu thế của phương pháp này là dễ tự động hoá việcđiều chỉnh Điện trở trong mạch rô to động cơ K§B

Rr = Rrd + Rf (1.6)Trong đó:

Rrd : Điện trở dây quÂn r«to

Rf : Điện trở ngoài mắc thêm vào mạch r«to

Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch r«to thì m«men giới hạn của động cơ K§Bkhông thay đổi và độ trượt tới hạn thì tư lệ bậc nhất với điện trở Nếu coi đoạn đặc tính

làm việc của động cơ K§B tức là đoạn có độ trợt từ s = 0 tới s = sth là thẳng thì khi điềuchỉnh điện trở ta có thể viết:

(1.7)

Trong đó:

s : Là độ trượt khi điện trở mạch r«to là Rr

si : Là độ trượt khi điện trở mạch r«to là Rrd.

Nếu giữ dòng điện r«to không đổi thì m«men cũng không đổi và phụ thuộc vàotốc độ động cơ Vì thế mà có thể ứng dụng phương pháp điều chỉnh điện trở mạch r«tocho truyền động có m«men tải không đổi

Mạch điều khiển gồm điện trở Ro nối song song với khoá bán dẫn T1 Khoá T1

sẽ được đóng cắt một cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị điện trở trung bình của toànmạch Khi T1 đóng điện trở Ro bị loại ra khái mạch dòng điện r«to tăng lên Khi T1

ngắt điện trở Ro lại được đưa vào mạch dòng điện r«to lại giảm xuống Với tần số đóngcắt nhất định, nhờ có điện cảm L mà dòng điện r«to coi nh không đổi và có một giá trịđiện trở tư¬ng đương Re trong mạch Thời gian ngắt tn = T - t®

Nếu điều chỉnh trơn tư số giữa thời gian đóng và thời gian ngắt ta điều chỉnhtrơn giá trị điện trở trong mạch r«to

(1.8)

Điện trở tư¬ng đương trong mạch một chiều tính đổi về mạch xoay chiều r«totheo quy tắc bảo toàn công suất tổn hao trong mạch r«to Cơ sở để tính tổn hao côngsuất là nh nhau

Khi dùng chỉnh lưu cầu ba pha thì điện trở được tính đổi là:

(1.9)

Khi cú điện trở tớnh đổi, đễ dàng dựng được đặc tớnh cơ theo phương phỏpthụng thường, họ đặc tớnh cơ này quột kớn phần mặt phẳng giới hạn bởi đặc tớnh cơ tựnhiờn và đặc tớnh cơ cú điện trở phụ:

(1.10)

Để mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ và mômen cú thể nối tiếp điện trở R0 vớimột tụ điện cú điện dung đủ lớn

b Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng phương phỏp tần số.

Phương phỏp điều chỉnh tốc độ bằng phương phỏp biến đổi tần số nguồn ỏp,cho phộp mở rộng phạm vi sử dụng động cơ KĐB trong nhiều ngành cụng nghiệp Núcho phộp mở rộng dải điều chỉnh và nõng cao tớnh chất động học của hệ thống điềuchỉnh tốc độ động cơ xoay chiều núi chung và động cơ KĐB núi riờng Trước hếtchỳng ta ứng dụng cho cỏc thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cựng một lỳc nhtruyền động của nhúm may dệt, băng tải bỏnh lăn

Phương phỏp này cũn được ứng dụng cho cả những thiết bị đơn lẻ nhất lànhững cơ cấu yờu cầu tốc độ cao nhà mỏy ly tõm, mỏy mài Đặc biệt là điều chỉnh tốc

độ động cơ bằng cỏch biến đổi nguồn cung cấp sử dụng động cơ KĐB rôto lồng súc sấ

cú kết cÂu đơn giản và vững chắc, giỏ thành hạ và cú thể làm việc trong nhiều mụitrưõng Nhược điểm cơ bản là hệ thống điều khiển rất phức tạp

Đối với hệ thống này động cơ khụng nhận điện từ lưới chung mà từ một bộ biếntần Bộ biến tần cú thể biến đổi tần số và điện ỏp ra một cỏch độc lập với nhau

*Nguyờn lý điều chỉnh tần số.

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số fs củađiện ỏp stato xuất phỏt từ biểu thức:

0 US FS = C fS (1.11)Vậy sức điện động của dõy quấn stato của động cơ tư lệ với tần số và từ thụng:

Mặt khỏc nếu bỏ qua sụt ỏp trờn dõy quÂn stato, tức coi:

(1.13)Vậy đồng thời với việc điều chỉnh tần số ta phải điều chỉnh cả điện ỏp nguồncung cấp Từ cụng thức trờn ta thấy khi điều chỉnh tần số mà giữ nguyờn điện ỏp thỡ từthụng động cơ sẽ biến thiờn.

+ Khi fs giảm từ thụng f của động cơ lớn lờn làm cho mạch từ bóo hoà và dũngđiện từ hoỏ lớn lờn (do tổng trở của động cơ giảm theo tần số)

+ Khi fs tăng từ thụng f của động cơ giảm xuống và nếu mômen phụ tải khụngđổi thỡ theo biểu thức : ta thấy, dũng điện rôto Ir phải tăng lờn Vậytrong trưõng hợp này dõy quÂn động cơ bị quỏ tải cũn lừi thộp thỡ bị non tải Mặt khỏccũng vỡ lý do trờn mà mômen cho phộp và khả năng quỏ tải của động cơ giảm xuống

Vỡ vậy khi thay đổi tần số phải thay đổi điện ỏp theo một quy luật nhất định saocho động cơ sinh ra được mômen nh trong chế độ định mức

Yờu cầu chớnh đối với việc điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương phỏp thayđổi tần số là phải đảm bảo độ cứng đặc tớnh cơ và khả năng quỏ tải trong toàn bộ dảiđiều chỉnh Ngoài ra cũn cú vài yờu cầu về điều chỉnh tối ưu trong chế độ tĩnh

- Cỏc loại biến tần gồm hai loại: Biến tần nguồn ỏp và biến tần nguồn dũng

+ Biến tần nguồn ỏp: Đặc điểm là điện ỏp ra trờn tải được định hỡnh sẵn cũndạng dũng điện tải lại ớt phụ thuộc vào tớnh chất của tải Việc điều chỉnh tần số điện ỏp

ra trờn tải được thực hiện rễ ràng bằng điều khiển quy luật mở van của phần nghịchlưu Phương phỏp điều khiển này thay đổi dễ dàng tần số mà khụng phụ thuộc vào lư-ới

+ Biến tần nguồn dũng: Sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy, đó từng được sử dụngrộng rói để điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều ba pha, rôto lồng súc Sơ đồ gồm mộtcầu chỉnh lưu và một cầu biến tần, mỗi tiristor đợc nối tiếp thờm một điôt gọi là điôtchặn đối với động cơ một chiều

1.8.3 HƯ truyền động mỏy phỏt- động cơ một chiều( F - Đ )

Hệ thống máy phát - động cơ ( F- §) là hƯ truyền động điện mà bộ biến đổi là máy phát điện một chiều kích tị độc lập Máy phát này thưêng do động cơ sơ cấp K§B

ba pha quay và coi tốc độ quay của máy phát là không đổi

Tính chất này của máy phát được xác định bởi hai đặc tính, đặc tính từ bão là sựphụ thuộc giữa sức điện động của điện áp rơi trên hai cùc của máy phát và dòng điệntải Các đặc tính là phi tuyến do tính chất của lõi sắt, do các phản ứng của dòng điệnphần ứng

Nếu dây quÂn kích thích của máy được cấp bởi nguồn áp lý tưëng thì:

(1.14)

Sức điện động của máy phát trong trường hợp này tư lệ với điện áp kích thíchbởi hệ số hằng Kf nh vậy có thể coi gần đúng máy phát điện kích từ độc lập là một bộkhuyÕch đại tuyến tính

Đặc điểm chỉ tiêu chất lưîng của hƯ máy phát động cơ về cơ bản tương tự nh

hệ điều áp dùng bộ biến đổi nói chung

Ưu điểm nổi bật của hƯ máy phát động cơ là sự chuyển trạng thái làm việc rấtlinh hoạt, khả năng quá tải lớn Do vậy thêng sử dụng hệ nguồn truyền động F-§ ở cácmáy khai thác công nghiệp mỏ.

Nhưîc điểm cơ bản quan trọng của hƯ máy phát - động cơ là dùng nhiều máyđiện quay trong đó ít nhất là hai máy một chiều gây ồn lớn, công suất lắp đặt máy ítnhất gấp ba lần công suất của động cơ chấp hành Ngoài ra do máy phát có đường đặctính từ hoá có trễ nên khó điều chỉnh tốc độ

1.8.4 HƯ truyền động dùng động cơ điện xoay chiều điều khiển r¬le công tắc tơ.

Hệ thống này có ưu điểm là đơn giản, rẻ tiền Nhưîc điểm là do đóng cắt bằngtiếp điểm làm việc theo chế độ đóng cắt liên tục, làm cho các tiếp điểm tiếp xúc kémtheo thời gian gây nên độ tin cậy không cao Khả năng xử lý tín hiệu ưu tiên cho cáctoà nhà cao tầng là không thể đáp ứng được, thường chỉ dùng cho thang máy tốc độchậm và ít tầng

- Hệ thống truyền động máy phát- động cơ một chiều có khuếch đại trung gian(F- §)

Cấu trúc hệ F- § có khuyÕch đại trung gian

HƯ mỏy phỏt động cơ cú khuyếch đại trung gian thường được dựng để truyềnđộng cho cỏc thang mỏy cú tốc độ cao, cú yờu cầu cao về chất lượng điều khiển Hệtruyền động mỏy phỏt động cơ cú khuyếch đại trung gian là hệ truyền động bao gồmmột tổ mỏy phỏt một chiều Mỏy phỏt một chiều F đợc kộo bởi một động cơ khụngđồng bộ rôto lồng súc ĐK Điện ỏp của cuộn kớch từ mỏy phỏt CKF đợc lấy trờn haicực của mỏy phỏt điện khuyếch đại MĐKĐ, mỏy điện khuyếch đại đợc kộo bởi động

cơ sơ cấp Đ

Mỏy điện khuyếch đại đợc kớch thớch bởi bốn cuộn dõy; cuộn chủ đạo CCĐ,cuộn ổn định, cuộn phản hồi õm ỏp CFA, cuộn phản hồi dương dũng CFĐ, cỏc cuộnphản hồi này lấy điện ỏp trờn hai đầu mỏy phỏt F, cuộn ổn định lấy điện ỏp trờn hai cựcmỏy phỏt điện khuyếch đại làm nhiệm vụ giữ ổn định điện ỏp của mỏy phỏt điệnkhuyếch đại trong những thời điểm quỏ độ

Thụng thường đối với hệ F-Đ Cú khuyếch đại trung gian việc điều chỉnh tốc độđộng cơ Đ được thực hiện thụng qua việc điều chỉnh dũng điện đi qua cuộn chủ đạoCCĐ của mỏy điện khuyếch đại, việc đảo chiều quay của động cơ Đ được thụng quaviệc đảo chiều dũng điện của cuộn chủ đạo CCĐ

Ưu điểm lớn nhất của cuộn chủ đạo F-Đ cú khuyếch đại trung gian là sựchuyển đổi cỏc trạng thỏi làm việc rất linh hoạt, khả năng quỏ tải lớn, dải điều chỉnhrộng và cú thể điều chỉnh trơn tốc độ chất lượng cao

Nhược điểm cơ bản của hệ F- Đ cú khuyếch đại trung gian là dựng nhiều mỏyđiện quay trong đú cú ớt nhất là hai mỏy điện một chiều, gõy ồn lớn, cụng suất lắp đặt

ớt nhất là gấp ba lần cụng suất động cơ chấp hành, phức tạp trong vận hành và sửachữa, ngoài ra do mỏy phỏt điện một chiều cú từ dư, đặc tớnh từ hoỏ cú trễ nờn khúđiều chỉnh sõu tốc độ, vỡ vậy hƯ mỏy phỏt động cơ cú khuyếch đại trung gian thường

sử dụng cho cỏc thang mỏy thế hệ cũ Cỏc thang mỏy cao tốc ngày nay khụng sử dụng

hƯ truyền động này

+ HƯ truyền động biến tần- động cơ khụng đồng bộ rôto lồng súc cho thangmỏy cú tốc độ trung bỡnh

Ngày nay truyền động cho thang máy chở ngưêi có tốc độ trung bình hầu hết sửdụng hệ truyền động biến tần - động cơ r«to lồng sóc kết hợp với hệ điều khiển PLC.

Nguyên lý của bộ biến tần nguồn áp bao gồm một mạch chỉnh lưu CL chỉnhlưu điện áp một chiều, điện áp một chiều này qua mạch lọc trung gian L, sau đó đưavào bộ nghịch lưu tạo ra một điện áp xoay chiều ba pha có tần số và biên độ khác sovới diện áp lưới Biên độ điện áp ở đầu ra của bộ biến tần có thể thay đổi được nhờ sựthay đổi góc mở của các thyistor mạch chỉnh lưu Tần số điện áp đầu ra của biến tần cóthể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh tần số đóng cắt các thyristor mạch nghịchlưu

Góc mở của các thyristor mạch chỉnh lưu và nghịch lưu được điều khiển bởicác tín hiệu điều khiển từ khối điều khiển Các bộ biến tần hiện nay được chế tạo chọn

bộ biến tần này thông thưêng bao gồm hệ thống mạch có thể là thyritor hoặc có thể làtranzitor, một trung tâm điều khiển CPU ứng dụng công nghệ one- chip Trung tâmđiều khiển này làm nhiệm vụ đóng mở các van bán dẫn mạch lực, khả năng giao tiếpvới thế giới bên ngoài và truyền thông với các thiết bị khác Ngoài ra trong bộ biến tầncòn có các bộ phận bảo vệ cho các van

Ưu điểm của hệ biến tần - động cơ: Là có thể thay đổi các thông số thông quaviệc lập trình cho biến tần Có khả năng thay đổi thời gian khởi động thông qua việclập trình cho biến tần, thời gian hãm một cách mềm mại để giảm độ giật cho buồngthang, điều khiển tốc độ mềm hoàn toàn, có khả năng điều khiển sâu tốc độ, chất lưîngđiều khiển cao, có khả năng giữ độ cứng cơ cao, dễ vận hành và bảo dưỡng

Nhưîc điểm: giá thành đầu tư cao, song ngày nay với việc chế tạo hàng loạt nêngiá cho một biến tần ngày càng giảm Một nhưîc điểm nữa là dạng điện áp đầu ra cóchứa nhiều sóng hài nên dễ gây nhiễu cho lưới điện ba pha và lưới điện thông tin ở gầnnơi đặt biến tần, nhất là biến tần công suất lớn thường được chế tạo kèm theo bộ lọcnhiễu

1.9 Cỏc yờu cầu đối với thang mỏy

1.9.1 Yờu cầu về an toàn.

Đối với thang mỏy chở người, yờu cầu về an toàn là yếu tố quan trọng nhất Vỡnếu cú sự cố gỡ xảy ra thỡ khụng những phải trả giỏ rất đắt về mặt kinh tế mà quantrọng hơn nữa là tớnh mạng của con ngời Để thang mỏy làm việc tuyệt đối an toàn thỡmọi bộ phận của thang mỏy phải đạt độ tin cậy cao nhất

Giữa phần điện và phần cơ phải cú khoỏ liờn động chặt chẽ, cỏc bộ phận cơkhớ phải thoả món cỏc điều kiện an toàn thỡ phần điện mới đợc hoạt động

1.9.2 Yờu cầu về cụng nghệ

- Dễ điều khiển và hiệu chỉnh ( tớnh đơn giản cao)

- An toàn tuyệt đối cho ngời và thiết bị

- Yờu cầu dừng chớnh xỏc cao, khụng gõy cảm giỏc khú chịu cho hành khỏch,

7.9.3 Yờu cầu về kinh tế.

Thang mỏy phải cú giỏ trị thấp nhất ứng với cỏc chức năng của nú Bao gồmcỏc thiết bị điện, cơ, động cơ, thiết bị điều khiển và bảo vệ

1.9.4 Yờu cầu về truyền động.

Cú thể núi một trong những yờu cầu cơ bản đối với hƯ truyền động thang mỏy

là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động ờm Bụng thang chuyển động ờm haykhụng phụ thuộc vào gia tốc khi mở mỏy và khi hóm mỏy Cỏc tham số chớnh đặctrưng cho chế độ làm việc của thang mỏy là:

độ cao của toà nhà mà chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối u.

Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giảm thờigian mở máy và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc Nhưng khi gia tốc lớn lại gây cảmgiác khó chịu cho hành khách ( nh: chóng mặt, buồn nôn, sợ hãi, nghẹt thở ) Bởivậy, gia tốc tối ưu là: a 2 m/s2.

Một đại lưîng nữa quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là tốc độ tănggia tốc khi mở máy và độ giảm gia tốc khi hãm máy Nói cách khác nó là độ giật :

= da/dt = d2v/dt2 (1.19)khi a 2 m/s2. thì độ giật 20 m/s3

Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao được

hình vẽ: S, V a, p

Hãm Xuống

Trên đồ thị ta thấy khi = 0 thỡ Mc lớn gấp (22,5) lần Mc ứng với tốc độ định mức Phạm vi tư lệ giữa tốc độ làm việc và tốc độ Vo

trước điều chỉnh tốc độ của động cơ điện được xỏc định lỳc hóm

1.9.5 Yờu cầu về cơ cấu hóm.

- Buồng thang dừng chớnh xỏc

- Khụng được rơi tự do khi mất điện hoặc đứt cỏp treo đột ngột

- Cơ cấu hạn chế tốc độ phải giữ tốc độ di chuyển buồng thang khụng vượt quỏ(20 40 ) % tốc độ định mức

1.9.6 Yờu cầu về mụ men quỏn tớnh.

Phụ tải của thang mỏy là phụ tải thỊ năng, động cơ truyền động cho thang mỏyphải làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại

1.9.7 Yờu cầu vận hành.

Khụng được vận hành trong trạng thỏi bất thường, khi cần đảo chiều phải ờm,tốc độ khụng được thay đổi đột ngột