Thiết kế điều khiển thang máy chở người năm tầng

Trong rất nhiều loại thiết bị điều khiển khác nhau, từ những rơle đơn giản đến những bộ vi điều khiển hay những máy tính công nghiệp hiện đại, các bộ điều khiển logic khả trình PLC - Pr

1

Lời nói đầu

Trong nhiều thế kỷ qua, sự phát triển của công nghệ thông tin đã góp phần

đáng kể vào sự phát triển của điều khiển tự động và tự động hoá Có thể nói, ngày nay, không một hệ thống điều khiển tự động thực tế nào, dù đơn giản, mà không có sự góp mặt của vi xử lý, của máy tính và phần mềm Nói đến công nghệ thông tin trong điều khiển tự động và tự động hoá là ta nói đến ba lĩnh vực chính: công nghệ máy tính (vi xử lý, vi điều khiển, PLC, máy tính công nghiệp,…), công nghệ phần mềm (phần mềm công nghệ, phần mềm điều khiển,…)

và công nghệ truyền thông (Fielbus, Bus hệ thống)

Trong một hệ điều khiển, các thiết bị điều khiển đóng một vai trò quan trọng,

là …phần cứng… và là nền tảng để thực hiện các thuật toán, các chương trình

điều khiển Trong rất nhiều loại thiết bị điều khiển khác nhau, từ những rơle đơn giản đến những bộ vi điều khiển hay những máy tính công nghiệp hiện đại, các

bộ điều khiển logic khả trình (PLC - Programmer Logic Controller) đ-ợc sử dụng rất phổ biến đặc biệt trong công nghiệp

Kể từ khi xuất hiện vào đầu thập niên 70 của thế kỷ tr-ớc nh- một thiết bị có khả năng lập trình mềm dẻo thay thế cho các mạch logic cứng, các PLC đã phát triển nhanh chóng kể cả phần cứng và phần mềm Về phần cứng, các bộ vi xử lý mạnh và bộ nhớ lớn đã thay thế cho các bộ vi xử lý đơn giản và bộ nhớ khoảng 1KB Các cổng vào/ra không chỉ tăng về số l-ợng mà còn có thể đ-ợc phân tán Các cổng t-ơng tự cũng đ-ợc thêm vào giúp cho PLC giờ đây không chỉ thích hợp cho điều khiển logic mà còn có thể đ-ợc sử dụng rất hiệu quả trong điều khiển các quá trình liên tục Về mặt cấu trúc, các PLC ngày nay có cấu trúc dạng môdul linh hoạt Bên cạnh đó, khả năng nối mạng góp phần tăng hiệu quả

và sức mạnh của PLC lên nhiều lần khi chúng hoạt động phối hợp Về phần mềm, tập lệnh của các PLC ngày nay không chỉ giới hạn ở các lệnh logic đơn giản mà đã trở nên rất phong phú với các lệnh toán học, truyền thông, bộ đếm,

bộ định thời,…

Trong những năm gần đây nhiều nhà cao tầng đã đ-ợc xây dựng trên khắp miền đất n-ớc và nhờ đó thang máy, thang cuốn nói chung và thang máy chở

ng-ời nói riêng đã, đang và sẽ đ-ợc sử dụng ngày càng nhiều Thang máy là một thiết bị không thể thiếu đ-ợc trong vận chuyển ng-ời và hàng hoá theo ph-ơng thẳng đứng trong các toà nhà cao tầng Chính vì vậy từ khi xuất hiện đến nay thang máy luôn đ-ợc nghiên cứu, cải tiến, hiện đại hoá để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của hành khách Với sự phát triển nhanh chóng của các loại PLC, để ứng dụng bộ điều khiển lập trình PLC vào điều khiển thang máy tiện lợi và đơn giản

3

Mục lục

Trang Lời nói đầu……… 1

Mục lục……… 3

Ch-ơng I: Giới thiệu chung về thang máy chở ng-ời I.1.Giới thiệu chung ……… 5

I.1.1.Giới thiệu ……… 5

I.1.2.Phân loại thang máy ……… 5

I.2.Cấu tạo phần cơ ………8

I.3.Tính toán công suất động cơ truyền động ………10

I.4.Tính chọn biến tần và động cơ ……….12

I.4.1.Tính chọn động cơ ………13

I.4.2.Chọn biến tần ………19

I.4.2.1.Giới thiệu về biến tần ………19

I.4.2.2.Chọn biến tần ……… 26

Ch-ơng II: Vấn đề điều khiển thang máy II.1 Yêu cầu chung về điều khiển……… 34

II.2 Chọn thiết bị điều khiển……… 37

II.2.1.Tổng quan về PLC ……… 37

II.2.1.1.Giới thiệu về PLC ………37

II.2.1.2.Các thiết bị vào/ra dùng cho PLC ……….40

II.2.1.3.Đặc điểm chung của bộ điều khiển khả trình PLC ………41

II.2.1.4.Cấu trúc phần cứng của PLC ……….43

II.2.2.Sensor ………48

Ch-ơng III: Lập trình điều khiển

III.1.Các b-ớc thiết kế một hệ thống điều khiển dùng cho PLC ………51

III.2.Thủ tục thiết kế bộ điều khiển ch-ơng trình ……… 52

III.3.ứng dụng bộ điều khiển PLC vào điều khiển thang máy năm tầng………53

III.3.1.Luật điều khiển thang máy ………53

III.3.2.L-u đồ điều khiển thang máy ………56

III.3.3.Xác định đầu vào/ra của PLC ……… 58

III.3.4.Giản đồ thang điều khiển thang máy năm tầng……… 61

Kết luận………72

Tài liệu tham khảo……… 73

Ch-ơng I

5

Giới thiệu chung về thang máy

I.1.Giới thiệu chung:

I.1.1.Giới thiệu:

 Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở hàng và chở ng-ời theo ph-ơng thẳng đứng Những loại thang máy hiện đại có kết cấu cơ khí phức tạp nhằm nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn Tất cả các thiết bị điện đ-ợc lắp trong buồng thang và buồng máy của thang máy

 Thang máy đ-ợc sử dụng rộng rãi trong các toà nhà cao tầng, trong các xí nghiệp sản xuất kinh doanh góp phần thay thế sức ng-ời và mang lại năng suất cao

I.1.2.Phân loại thang máy:

Dựa vào các chức năng của thang máy có thể phân loại theo các loại sau:

1.Phân loại theo mục đích sử dụng:

a.Thang máy chở ng-ời:

+ Đối với thang máy chở ng-ời gia tốc cho phép của thang máy là

a  1,5m/s2, nếu gia tốc lớn hơn thì sẽ gây cảm giác khó chịu cho con ng-ời

+ Thang máy trong các nhà cao tầng đòi hỏi vận hành êm, an toàn, tốc độ nhanh và có tính mỹ thuật

+ Thang máy dùng trong bệnh viện đòi hỏi vận hành êm, an toàn, tốc độ nhanh, có tính -u tiên đúng theo các yêu cầu của bệnh viên

+ Thang máy dùng trong công nghiệp đòi hỏi có tải trọng lớn, chịu đ-ợc môi tr-ờng làm việc khắc nghiệt nh- nhiệt độ, độ ẩm,…

Tuỳ theo tải trọng định mức Q của buồng thang mà thang máy chia thành các loại sau:

+ Thang máy loại nhỏ: Q < 160 KG

+ Thang máy loại trung bình: Q = 500  2000 KG

+ Thang máy loại lớn: Q > 2000 KG

3.Phân loại theo tốc độ di chuyển của ca bin:

+ Thang máy chạy chậm: v = 0,5 m/s

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

+ Thang máy cao tốc: v = ( 2,5  5 ) m/s

4.Phân loại theo hệ thống vận hành:

+ Theo mức độ tự động:

 Loại nửa tự động

 Loại tự động + Theo tổ hợp tự động:

 Điều khiển đơn

 Điều khiển kép

 Điều khiển theo nhóm

5.Phân loại theo vị trí đặt bộ tời kéo:

+ Đối với thang máy điện:

 Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang

 Thang máy có bộ tời kéo đặt phía d-ới giếng thang

+ Đối với thang máy thuỷ lực:

 Buồng thang đặt tại tầng trệt

6.Phân loại theo vị trí điều khiển:

+ Điều khiển trong ca bin

+ Điều khiển ngoài ca bin

+ Điều khiển cả trong và ngoài ca bin

7.Phân loại theo kết cấu của bộ tời kéo:

+ Theo hệ thống cân bằng:

+ Theo cách treo ca bin và đối trọng

+ Theo hệ thống cửa ca bin:

 Ph-ơng pháp đóng, mở cửa ca bin

 Theo kết cấu cửa ca bin

 Theo số cửa ca bin

+ Theo loại bộ hãm bảo hiểm an toàn ca bin

8.Phân loại theo quỹ đạo di chuyển ca bin:

+ Thang máy thẳng đứng: Là loại thang máy có ca bin di chuyển theo ph-ơng thẳng đứng, hầu hết thang máy đang sử dụng là loại thang máy này

+ Thang máy nghiêng: Là loại thang máy có ca bin di chuyển nghiêng một góc so với ph-ơng thẳng đứng

9.Phân loại theo hệ thống dẫn động ca bin:

+ Thang máy dẫn động điện

+ Thang máy thuỷ lực

+ Thang máy khí nén

10.Phân loại theo vị trí của ca bin và đối trọng giếng thang:

+ Đối trọng bố trí phía sau

+ Đối trọng bố trí một bên

+ Trong một số tr-ờng hợp đối trọng có thể bố trí ở một vị trí khác mà không cùng chung giếng thang với ca bin

I.2.Cấu tạo phần cơ:

Hình I.1.Kết cấu bố trí thiết bị của thang máy

Hình I.1 là sơ đồ cấu tạo của thang máy chở ng-ời thông dụng nhất, dẫn động bằng tời điện tới puli dẫn cáp bằng ma sát Kết cấu của thang máy gồm có các

bộ phận sau:

1- Thanh dẫn h-ớng

2- Gọng kìm

Tất cả các thiết bị điện của thang máy đ-ợc lắp trong buồng thang và buồng máy

Buồng máy th-ờng bố trí ở tầng trên cùng của giếng thang máy Hố giếng của thang máy 11 là khoảng không gian từ mặt bằng sàn tầng một cho đến đáy giếng Nếu hố giếng có độ sâu hơn 2m thì phải làm thêm cửa ra vào

Để nâng - hạ buồng thang, ng-ời ta dùng động cơ 6 Động cơ 6 đ-ợc nối trực tiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc Nếu nối trực tiếp buồng thang

đ-ợc treo lên puli quấn cáp Nếu nối gián tiếp thì giữa puli quấn cáp và động cơ

có lắp hộp giảm tốc 5 với tỉ số truyền i = 18  120

Khung của buồng thang 3 đ-ợc treo lên puli quấn cáp bằng kim loại 4 (th-ờng dùng một đến bốn sợi cáp )

Buồng thang luôn luôn đ-ợc giữ theo ph-ơng thẳng đứng nhờ có giá treo 7

và những con tr-ợt dẫn h-ớng (con tr-ợt là loại puli tr-ợt có bọc cao su bên ngoài) Buồng thang và đối trọng di chuyển dọc theo chiều cao của thành giếng theo các thanh dẫn h-ớng 9

Buồng thang có trang bị bộ phanh bảo hiểm ( phanh dù ) Phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độ di chuyển v-ợt quá (20  40)% tốc độ định mức

Phanh bảo hiểm th-ờng đ-ợc chế tạo theo ba kiểu:

Phanh bảo hiểm kiểu nêm

Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm

Phanh bảo hiểm kiểu kìm

I.3.Tính toán công suất động cơ truyền động:

 Sơ đồ tổng quan:

Hộp số

 Tính toán công suất của động cơ:

+ Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng:

) ( 10

).

KW g

v G G k

11

g: Gia tốc trọng tr-ờng (m/s2); ta lấy g = 9,81m/s2

: Hiệu suất của cơ cấu nâng; ta lấy  = 0,8

k: Hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn h-ớng và đối trọng;

ta lấy k = 1,2

) ( 9585 , 27 8

, 0

10 81 , 9 1 ) 900 1000 ( 2 ,

1 1000

1 1360 8 , 0 900

 Khi thiết kế hệ trang bị điện - điện tử cho thang máy việc lựa chọn một hệ

truyền động, chọn một loại động cơ phải dựa trên các 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

* Ngày nay hệ truyền động cho thang máy chở ng-ời có tốc độ trung bình hầu hết đều sử dụng hệ truyền động biến tần - động cơ rôto lồng sóc kết hợp với bộ

điều khiển PLC Hệ truyền động này có -u và nh-ợc điểm là:

 Ưu điểm:

+ Có thể thay đổi đ-ợc các thông số thông qua việc lập trình cho biến tần + Có khả năng thay đổi thời gian khởi động thông qua việc lập trình cho biến tần

+ Có khả năng thay đổi thời gian khởi động, thời gian hãm một cách mềm mại để giảm độ dật cho buồng thang, điều khiển tốc độ mềm hoàn toàn + Có khả năng giữ độ cứng cơ của động cơ tốt, dễ vận hành và bảo d-ỡng

i u

R G G G M

13

i: Tỉ số truyền; ta có:

u v

Rn i

08 , 15 225 , 0 14 , 3 2

, 0 21 1

81 , 9 225 , 0 ) 1360 1000

1 2

.

Nm i

u

R G G G M

c

dt bt

h      

8 , 0

1 2 21

1

225 , 0 1360 1000

2.Tính tổng thời gian hành trình nâng và hạ của buồng thang bao gồm:

 Thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định

 Thời gian mở máy và hãm máy

 Tổng thời gian còn lại: thời gian đóng mở cửa buồng thang + thời gian ra vào buồng thang của hành khách

Ta có biểu đồ tốc độ tối -u, biểu đồ gia tốc, biểu đồ độ dật:

v

2

v3v

cp a

2

1

v t a t

2

1 6

1

0 2

15

15

5 , 1

2

0 1 0

2 1

2

1 6

1 0

2 1

3 1

2 3

2

1

v t t a t

, 0 15 2

1 ) (

6

1 2 1

2 1 2 max

3 1 2

6

1

2 3 2

2 2 3

3 2 3

625 , 3

3

s v

s

* Giả sử thang máy từ khi giảm tốc đến khi gặp sensor dừng chuyển động chậm dần đều với tốc độ giật bằng không và quãng đ-ờng hãm là 0,045 (m), vận tốc giảm xuống còn 0,2 (m/s)

Ta có: s = vtb.t

 0 , 67 ( )

2

1 2 , 0

4 , 0

s v

s t

, 0

045 , 0 4 , 0 45 , 0

s

 Thời gian hãm và phanh cơ khí để thang máy dừng hẳn là:

) ( 45 , 0 1 , 0

045 , 0 2

0 2 , 0

045 , 0

Khi thang đi đến tầng 5, cho dừng 10(s) rồi tiếp tục cho thang đi xuống

+ Thời gian thang chạy từ tầng 1 lên tầng 2 bằng thời gian thang chạy từ tầng 2 lên tầng 3 bằng thời gian thang chạy từ tầng 3 lên tầng 4 và bằng thời gian thang chạy từ tầng 4 lên tầng 5 bằng 5,57(s)

+ Thời gian nghỉ của thang máy ở mỗi tầng bằng 5(s)

i i dt

t

t M

2

Trong đó Mi là trị số mômen t-ơng ứng với khoảng thời gian ti

17

) ( 5 , 58 2

57 , 42 95 , 70

t M t M

21 1 60

2 55 , 9

60 55

,

i v n

* Tính hệ số tiếp điện t-ơng đối:

Dựa vào cuốn “ Các đặc tính động cơ trong truyền động điện” ta chọn động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc loại cầu trục luyện kim kiểu MTR; 380; TĐ25%

Kí hiệu: MTK-22-6 có các thông số sau:

Pđm = 7,5 KW nđm = 905 vg/ph Istđm = 19,3 (A) Ist0 = 12 (A) Rst = 0,685 () Xst = 0,733 () Mô men quán tính của rôto: J = 0,138 Kgm2 Khối l-ợng của động cơ : Q = 153 Kg

Trong đó: tilv là khoảng thời gian làm việc

ting là khoảng thời gian nghỉ

Trong thực tế động cơ dùng cho cầu trục, máy nâng-hạ th-ờng có hệ số tiếp điện TĐ% = 25%, vì vậy ta quy đổi công suất động cơ về loại có

TĐ% = 25%

TĐ% =  tilv

 tilv +  ting

4.Kiểm nghiệm công suất động cơ đã chọn:

I.4.2.1.Giới thiệu về biến tần:

* Bộ biến tần (BBT) là thiết bị biến đổi năng l-ợng điện từ tần số công nghiệp (50Hz) sang nguồn có tần số thay đổi cung cấp cho động cơ xoay chiều

* Bộ biến tần phải thoả mãn các yêu cầu sau:

 Có khả năng điều chỉnh tần số theo giá trị tốc độ đặt mong muốn

 Có khả năng điều chỉnh điện áp theo tần số để duy trì từ thông khe hở không đổi trong vùng điều chỉnh mômen không đổi

 Có khả năng cung cấp dòng điện định mức ở mọi tần số

* Các bộ biến tần đ-ợc chia làm hai loại chính:

a.Bộ biến tần phụ thuộc (hay BBT trực tiếp):

đm

19

Hình I.4 Cấu trúc của BBT trực tiếp

 BBT trực tiếp biến đổi thẳng dòng điện xoay chiều tần số f1 thành f2, không qua khâu chỉnh l-u nên hiệu suất cao nh-ng việc thay đổi tần số ra khó khăn và phụ thuộc vào tần số vào f1

b.Bộ biến tần độc lập (hay BBT gián tiếp):

+ Sơ đồ khối:

Hình I.5 Cấu trúc của BBT gián tiếp

+ Điện áp xoay chiều tần số công nghiệp (50Hz) đ-ợc chỉnh l-u thành nguồn một chiều nhờ bộ chỉnh l-u không điều khiển hoặc bộ chỉnh l-u điều khiển, sau

đó đ-ợc lọc và bộ nghịch l-u sẽ biến đổi thành nguồn điện áp xoay chiều ba pha

có tần số biến đổi cung cấp cho động cơ

+ Tuỳ theo tính chất của bộ chỉnh l-u và dạng tín hiệu đầu ra mà BBT gián tiếp chia ra BBT nguồn dòng hay BBT nguồn áp:

 Bộ biến tần nguồn dòng: có nguồn cấp một chiều là nguồn dòng, điện trở

trong của nguồn rất lớn Dạng dòng điện của nguồn dòng xác định dạng dòng điện ra trên tải, còn dạng điện áp trên tải thì phụ thuộc các thông số tải Đặc điểm là có sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy, đã từng đ-ợc sử dụng rộng rãi để điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều ba pha, động cơ rôto lồng sóc Sơ đồ gồm một cầu chỉnh l-u và một cầu biến tần, mỗi tiristor

đ-ợc nối tiếp thêm một điôt gọi là điôt chặn

 Bộ biến tần nguồn áp: Ta có cấu trúc BBT nguồn áp:

Hình I.6 Sơ đồ cấu trúc bộ biến tần nguồn áp

- Bộ biến tần nguồn áp có nguồn cấp một chiều là nguồn áp, điện trở trong rất nhỏ Dạng điện áp của nguồn áp xác định dạng điện áp ra trên tải, còn dạng dòng điện tải thì phụ thuộc các thông số của tải Việc điều chỉnh điện áp ra ở trên tải đ-ợc thực hiện dễ dàng bằng điều khiển qui luật mở van của phần nghịch l-u Ph-ơng pháp điều khiển này thay đổi dễ dàng tần số mà không phụ thuộc vào l-ới

- Nguyên lý của BBT nguồn áp bao gồm một mạch chỉnh l-u CL, chỉnh l-u điện

áp xoay chiều ba pha thành điện áp một chiều Điện áp một chiều này qua mạch lọc trung gian L sau đó đ-a vào bộ nghịch l-u NL tạo ra điện áp xoay chiều ba pha có tần số và biên độ khác so với điện áp l-ới

- Điều khiển tần số động cơ không đồng bộ với bộ biến tần nguồn áp:

Tốc độ của động cơ không đồng bộ tỉ lệ trực tiếp với tần số nguồn cung cấp

Do đó, thay đổi tần số cung cấp cho động cơ sẽ thay đổi tốc độ đồng bộ và t-ơng ứng là tốc độ của động cơ

21

Sức điện động cảm ứng trong stator (E) tỉ lệ với tích tần số cung cấp và từ thông khe hở trong không khí Nếu bỏ qua điện áp rơi trên điện trở stator, có thể xem suất điện động E  điện áp nguồn cung cấp Nếu giảm tần số nguồn nh-ng giữ nguyên điện áp sẽ dẫn đến việc gia tăng từ thông khe hở không khí dẫn đến bão hoà mạch từ làm dòng từ hoá tăng, méo dạng dòng và áp cung cấp, gia tăng tổn hao lõi và tổn hao đồng stator và gây tiếng ồn có tần số cao Ng-ợc lại từ thông khe hở không khí giảm d-ới định mức sẽ làm giảm khả năng tải của động cơ Vì vậy, việc giảm tần số động cơ d-ới tần số định mức th-ờng đi đôi với việc giảm điện áp pha U sao cho từ thông trong khe hở không khí đ-ợc giữ không

đổi

+ Thiết bị biến tần chỉ tạo ra đ-ợc điện áp hình sin chữ nhật hoặc gần chữ nhật, chứa nhiều sóng hài Muốn giảm nhỏ ảnh h-ởng của sóng hài, ng-ời ta có thể dùng các bộ lọc, và nh- vậy, trọng l-ợng và giá thành của thiết bị biến tần sẽ cao Điều mong muốn là làm thế nào để vừa điều chỉnh đ-ợc điện áp ra mà vẫn giảm nhỏ đ-ợc ảnh h-ởng của các sóng hài bậc thấp

Biện pháp “ điều biến độ rộng xung” nhằm đáp ứng yêu cầu trên có nội dung chính nh- sau:

+ Tạo một sóng dạng sin um, ta gọi là sóng điều biến, có tần số bằng tần số mong muốn

+ Tạo một sóng dạng tam giác, biên độ cố định up, ta gọi là sóng mang, có tần số lớn hơn nhiều (th-ờng là bội ba) tần số của sóng điều biến

+ Dùng một khâu so sánh để so sánh um và up Các giao điểm của hai sóng này xác định khoảng tác động của xung điều khiển tiristor và transitor công suất

Ng-ời ta chia điều biến độ rộng xung thành hai loại: Điều biến độ rộng xung đơn cực và điều biến độ rộng xung l-ỡng cực

i

Điều biến độ rộng xung đơn cực:

+ Điện áp ra trên tải là một chuỗi xung, độ rộng khác nhau, có trị số 0 và +E trong nửa chu kì d-ơng và 0 và -E trong nửa chu kì âm

+ Giản đồ điều biến độ rộng xung đơn cực, một pha, tải R+L: Hình I.8

+ Sóng hài trong điện áp tải:

Nếu chuyển gốc toạ độ sang O’, điện áp tải u là một hàm chu kì, lẻ Khai triển Fourier của nó chỉ chứa các thành phần sóng sin

Biên độ của các sóng hài tính theo công thức:

U nm

cos4

sinsin

sinsin

d d

 1 2 3 4 5

3 3

) ( 3 ) ( 3

) ( 3 ) ( 3

) ( 3 3

3 3 3

3 cos 3

cos 3

cos 3

cos 3

cos 4

sin sin

sin sin

sin 3

1

1

2 3

4 5

5 4

d d

, 1

1 cos ) 1 (

Trong đó: n = 1,3,5…

i - góc chuyển trạng thái, i biến thiên từ 1 đến k;

k - góc trạng thái cuối cùng tr-ớc /2;

Nh- vậy, đối với điều biến độ rộng xung đơn cực, để điện áp tải không chứa các sóng hài bậc 3,5 và 7 cần phải có:

0 3 cos ) 1 ( 3

4

, 1

E



0 5 cos ) 1 ( 5

4

, 1

E



0 7 cos ) 1 ( 7

4

, 1

1

i m

E



Điều biến độ rộng xung l-ỡng cực:

+ Điện áp ra trên tải là một chuỗi xung, độ rộng khác nhau, có trị số E

Tỷ số giữa biên độ sóng điều biến và biên độ sóng mang, kí hiệu là M, đ-ợc gọi là tỷ số điều biến, M = Am / Ap

Điều chỉnh Am cũng chính là điều chỉnh độ rộng xung

Khi M = 1 thì điện áp ra tải có biên độ lớn nhất Muốn giảm nhỏ điện áp ra,

ta giảm nhỏ Am

+ Giản đồ điều biến độ rộng xung l-ỡng cực, tải R+L: Hình I.9

+ Sóng hài trong điện áp tải:

Nếu chuyển gốc toạ độ sang O’, điện áp tải có dạng chu kỳ, lẻ, chỉ chứa các thành phần sin

25

U

+E

i 0'

0

D1

D3

T2 T4 D1 D3

T1 T3

-E

D2 T4 T1 T3 D2 D4 D2 D4 T1 T3

T2 T4

D1 D3 T2 T4

cos 2 cos 2 1 4

sin sin

sin sin

d d

d

E

U m

U2m = 0

, 1

1 cos ) 1 ( 2 1

, 1

1 cos ) 1 ( 2 1

 Khi u bắt đầu bằng một xung âm

Nếu muốn loại trừ sóng hài bậc 3 và 5 cần phải có:

1 - 2cos31 + 2cos32 = 0

1 - 2cos51 + 2cos52 = 0 Bằng ph-ơng pháp tính gần đúng tìm đ-ợc 1 = 230 616, 2 = 3303 Nh- vậy

điện áp ra chỉ chứa sóng cơ bản và các sóng hài bậc cao 7,9,11… Có thể xem:

* Các BBT hiện nay đ-ợc chế tạo chọn bộ, các BBT này thông th-ờng bao gồm:

hệ thống mạch có thể là tiristor hoặc có thể là tranzitor và một trung tâm điều khiển CPU ứng dụng công nghệ one-chip Trung tâm điều khiển này làm nhiệm

vụ đóng mở các van bán dẫn mạch lực, có khả năng giao tiếp với thế giới bên ngoàI và truyền thông với các thiết bị khác Ngoài ra trong BBT còn có bộ phận bảo vệ cho các van

I.4.2.2.Chọn biến tần:

Dựa theo các yêu cầu về thang máy và các số liệu đã tính toán với động cơ, chúng em chọn biến tần loại 3G3MV-A4075 + Môdul điều khiển trở phanh hãm

PLKEB47P5 + 75/780W của hãng OMRON có các thông số nh- sau:

 Điện áp danh định: 3 pha 400VAC

 Cấu trúc bảo vệ: Loại kín lắp trên t-ờng (NEMA1 và IP20)

 Công suất tải động cơ tối đa: 7,5KW

a.Các chức năng thuận tiện khi sử dụng biến tần 3G3MV - A4075:

H×nh I.11

U/T1 V/T2 W/T3

10006

Hình I.12 Sơ đồ nối dây của biến tần

Trong sơ đồ nối dây ở trên ta có:

 U/T1, V/T2, W/T3: Đầu ra motor

 R/L1, S/L2, T/L3:

 S1: Đầu vào quay thuận/Dừng

S2,S3: Đầu vào đa chức năng 1

 SC: Đầu vào chung logic trình tự

d.Hành trình của thang máy:

31

Cấp điện cho phanh điện từ: KB ON Tiếp điểm 10001: Kín

Tiếp điểm 10002: ON Tiếp điểm 10003: ON Tiếp điểm 10004: ON Tiếp điểm 10005: OFF + Khi gần đến tầng thì biến tần điều khiển động cơ giảm tốc, lúc đó:

Tiếp điểm 10001: Kín Tiếp điểm 10002: ON Tiếp điểm 10003: ON Tiếp điểm 10004: OFF Tiếp điểm 10005: ON + Khi dừng thì:

Cắt phanh điện từ: KB OFF Tiếp điểm 10001: Kín Tiếp điểm 10002: OFF

 Hành trình xuống: t-ơng tự nh- hành trình lên

e.Đặt đ-ờng cong V/f (n11 đến n17):

Đặt đ-ờng cong V/f sao cho mômen đầu ra motor đ-ợc điều chỉnh đến mức mômen tải yêu cầu

3G3MV có sẵn chức năng tăng momen tự động Do đó một mức tối đa là 150% momen bình th-ờng có thể đ-ợc đ-a ra đầu ra ở tần số 3Hz mà không cần thay

đổi thông số mặc định nếu không cần phải thay đổi đặc tính momen

Ta có bảng khoảng đặt, đơn vị đặt các giá trị tần số, điện áp

Khoảng đặt Đơn vị đặt n11 Tần số max ( FMAX) 50 - 400 (Hz) 0.1 Hz

n12 Điện áp max (VMAX) 1 - 255 (V) 1V

n13 Tần số điện áp max (FA) 0.2 - 400 (Hz) 0.1 Hz

n014 (FB)

n013 (FA)

n011 (FMAX)

Hình I.14

Chú ý:

Tải trục đứng hay tải với ma sát tr-ợt lớn có thể yêu cầu mômen cao ở tốc

độ thấp Nếu không đủ mômen ở tốc độ thấp, tăng điện áp ở dải tốc độ thấp khoảng 1V, với điều kiện là không có quá tải để phát hiện Nếu phát hiện thấy có quá tải, hãy giảm giá trị đặt hay xem xét đến một loại biến tần có công suất cao hơn

Theo tính toán ở phần trên, ta tính đ-ợc f1stator,U1; f2stator,U2; f3stator,U3 để từ đó ta

đặt đ-ợc đ-ờng cong V/f:

225 , 0 14 , 3 2

1 21 075 , 0 2

f r

095 , 0 1

11 , 1 3 1

s

f p

U1  f1stato 4 , 4  16 , 28 V

225 , 0 14 , 3 2

1 21 975 , 0 2

f r

33

095 , 0 1

49 , 14 3

1 21 1 2

f r

095 , 0 1

86 , 14 3

Vấn đề điều khiển thang máy

II.1.Yêu cầu chung về điều khiển:

1.Yêu cầu về kĩ thuật:

Thang máy phải dễ điều khiển, làm việc tin cậy, có độ bền vững và tuổi thọ lớn, dừng chính xác ở sàn tầng

2.Yêu cầu về an toàn:

Đối với thang máy chở ng-ời, yêu cầu về an toàn là yếu tố quan trọng nhất vì nếu chẳng may xảy ra sự cố thì sự mất an toàn có thể trả giá bằng tính mạng của hành khách Để đảm bảo thang máy làm việc tuyệt đối an toàn thì mọi bộ phận của thang máy phải đạt độ tin cậy cao nhất

Giữa phần cơ và phần điện của thang máy phải có khoá liên động chặt chẽ, các bộ phận cơ khí phải thoả mãn các yêu cầu về an toàn thì phần điện mới đ-ợc phép hoạt động

3.Yêu cầu về kinh tế:

Thang máy phải có vốn đầu t- vừa phải t-ơng ứng với loại nhà, chi phí vận hành ít

4.Yêu cầu về công nghệ:

+ Thang máy phải dễ điều khiển và hiệu chỉnh ( tính đơn giản cao )

+ An toàn tuyệt đối cho ng-ời và thiết bị

+ Yêu cầu về dừng chính xác cao, không gây khó chịu cho hành khách, phạm

vi điều chỉnh tốc độ từ 3:1 đến 10:1

5.Yêu cầu về truyền động:

Có thể nói một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy

là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm

Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy

35

bằng tốc độ định mức nh-ng việc tăng tốc độ lại dẫn đến tăng giá thành của thang máy Nếu tăng tốc độ của thang máy v = 0,75 m/s lên v = 3,5 m/s, giá thành tăng lên 4  5 lần Vì vậy, tuỳ theo 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 thời gian mở máy và hãm máy, nghĩa là tăng gia tốc Nh-ng khi gia tốc lớn có thể gây ra cảm giác khó chịu cho hành khách ( nh- chóng mặt, sợ hãi, nghẹt thở,…) vì vậy gia tốc tối -u là a  2 m/s2

 Một đại l-ợng nữa quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ của gia tốc khi hãm máy đó chính là độ dật :

Khi gia tốc a  2 m/s2 thì độ dật không đ-ợc quá 20 m/s3

Biểu đồ làm việc tối -u của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao biểu diễn trên hình II.1

t

3

/ ,m s



2

/ ,m s

a

s m

* Thang máy làm việc tin cậy trong mọi điều kiện nghiệt ngã của môi tr-ờng nhằm nâng cao năng suất, an toàn trong vận hành và khai thác

Phải đảm bảo khởi động động cơ truyền động khi đầy tải đặc biệt là vào mùa

đông khi nhiệt độ môi tr-ờng giảm làm tăng mômen ma sát trong các ổ đỡ dẫn

đến làm tăng đáng kể mômen cản tĩnh

Hình II.2 biểu diễn mối quan hệ giữa mômen cản tĩnh và tốc độ: Mc = f()

c M



 0

Hình II.2

Nhìn vào đồ thị ta thấy: Khi  = 0 thì Mc lớn; Mc = ( 2 2,5) Mcđm

6.Yêu cầu về cơ cấu hãm:

* Buồng thang không đ-ợc rơi tự do khi mất điện hoặc đứt dây treo

* Cơ cấu hãm phải giữ buồng thang khi tốc độ di chuyển v-ợt quá (20 40)% tốc

độ định mức

7.Yêu cầu về mômen quán tính:

Phụ tải của thang máy là phụ tải thế năng Động cơ truyền động cho thang máy phải làm việc với phụ tải ngắn hạn