Thiết kê hệ truyền động cho thang máy chở ngươi

động ngượco không đổi điều này được thực hiện bởi các mạch vòng điều chỉnh tựđộng dòng điện của hệ thống.Hệ truyền động có van đảo chiều điều khiển riêng có ưu điểm là làm việc an toàn k

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp, tại các trung tâm

công nghiệp và thương mại phát sinh nhu cầu lớn về xây dựng các nhà cao tầngnhằm tiết kiệm đất đai do dân số trong xã hội ngày càng tăng và nhằm đô thị hoá ở

các thành phố lớn Bên cạnh đó dân số của các đô thị ngày càng tăng dẫn đến mật

độ dân số ở các thành phố tăng ngày càng cao Do đó vấn đề nhà ở và các nơi làmviệc được đặt ra như một nhu cầu chủ yếu để phục vụ cho cuộc sống cũng như các

hoạt động xã hội Như vậy các toà nhà cao tầng sẽ được mọc lên đẻ có thế đáp ứng

được nhu cầu này Đi đôi với việc xây dựng các toà nhà cao tầng tại các thành phố

và các trung tâm công nghiệp thì vấn đề chở người và chở hàng là một vấn đề hếtsức được quan tâm Đối với một số ngành công nghiệp thì việc vận chuyển người,hàng hoá từ thấp lên cao lại quyết định rất lớn đến năng suất lao động, điều này hết

sức quan trọng trong thời buổi hiện nay VI vậy vấn đề đặt ra là thiết kế một thiết

bị có khả năng chở người cũng như hàng hoá để phục vụ cuộc sống là rất cần thiết

và một trong những thiết bị đáp ứng được yêu cầu đó chính là thang máy Và ta sẽnghiên cứu kỹ ở các phần sau đây

Truyền động điện là công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất.Trong dây truyền sản xuất tự động hiện đại, truyền động đóng góp vai trò quantrọng trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Ngày nay, cùng vớinhững tiến bộ của kỹ thuật điện tử công suất và tin học, các hệ truyền động cũngngày càng phát triển và có nhiều thay đổi đáng kể nhờ việc áp dụng những tiến bộtrên Cụ thể là các hệ truyền động hiện đại không những đáp ứng được độ tác động

nguôi Nhằm mục đích hiểu sâu môn học cũng như tìm hiểu về một công nghệ vấn

còn khá mới ở nước ta

Được sự hướng dẫn trực tiếp và tận tình của cô giáo: Nguyễn Thi Liên Anh,

em đã hoàn thành đồ án được giao

Nội dung của đồ án chia làm 6 chương, cụ thẻ như sau:

Chương I: Tổng quan về công nghệ Nội dung cơ bản của chương này đề

cập tới những nét cơ bản nhất của công nghệ truyền động thang máy và có sự khảo

sát kỹ đặc tính phụ tải Tất cả những thiết kế sau này đểu bám sát những đặc điểmnày

Chương II: Chọn phương án truyền động Nội dung của chương này trình

bày các phương án truyền động cho loại động cơ, đưa ra các phương án khả thi rồi

cuối cùng có so sánh giữa các phương án khả thi đề ra phương án phù hợp nhất Tất

cả đều có sự phân tích cụ thể khi quyết định chọn phương án tốt nhất

Chương III: Chọn các thiết bị: Nội dung cơ bản của chương này sẽ trình

bày

cách chọn công suất động cơ truyền động, loại động cơ, van điều khiển các thiết

bị cho mạch lực

Chương IV: Tổng họp hệ thông: Nội dung của chương này sẽ đi tổng hợp

cấu trúc cũng như các tham số của các bộ điều chỉnh theo luật điều chỉnh đã chọn

Chương V: Mô phỏng bằng Simulink.

Mặc dù em đã rất cố gắng trong việc thiết kế, nhưng do kiến thức của em có

Chương I: TổNG QUAN VỂ CÔNG NGHỆ THANG

MÁY

L Khái niêm.

Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở người và hàng hoá theo phươngthẳng đứng Nó là một loại hình máy nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong các

ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong

ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ ở những nơi đó thang máy được sử

dụng để vận chuyển hàng hoá, sản phẩm, đưa công nhân tới nơi làm việc có độ cao

khác nhau Nó đã thay thế cho sức lực của con người và đã mang lại năng suấtcao

Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy được sử dụng rộng rãi trong các toànhà cao tầng, cơ quan, khách sạn Thang máy đã giúp cho con người tiết kiệmđược thời gian và sức lực

ở Việt Nam từ trước tới nay thang máy chỉ chủ yếu được sử dụng trong công

nghiệp để trở hàng và ít được phổ biến Nhưng trong giai đoạn hiện nay nền kinh tế

nước ta đang có những bước phát triển mạnh thì nhu cầu sử dụng thang máy trongmọi lĩnh vực ngày càng tăng lên

ỊL Các bỏ phân chính của thang máy.

Những loại thang máy hiện đại có cơ cấu cơ khí phức tạp, hệ truyền động hệ

- Phanh bảo hiểm : Là cơ cấu để dừng và giữ buồng thang hoặc đối trọng trên

ray dẫn hướng khi vận tốc quá (20-ỉ-40%) giá trị cho phép, dây treo bị đứthoặc khi mất điện toàn hệ thống

Phanh có 3 kiểu : + Phanh bảo hiểm kiểu nêm

+ Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm

+ Phanh bảo hiểm kiểu kìm( hay sử dụng)

- Hố giếng : Là khoảng không gian từ mặt bằng sàn tầng 1 cho đến đáy giếng

phục vụ cho việc bảo dưỡng, sửa chữa, điều chính

ĨỊL Phản loai :

Có thể phân loại thang máy như sau:

+ Phân loại theo công dụng : Có 3 loại thang máy sau

- Thang máy chở khách trong các nhà cao tầng

- Thang máy chở hàng có người điều khiển

- Thang máy vừa chở khách vừa chở hàng

+ Phân loại theo tốc độ di chuyển của buồng thang :

- Thang máy chạy chậm : V = 0,5 -ỉ- 0,65 m/s

- Thang máy tốc độ trung bình: V = 0,75 -ỉ- 1,5 m/s

- Thang máy cao tốc: V = 2,5 -r 5 m/s

+ Phân loại theo trọng tải:

- Thang m áy loại nhỏ: Q <160 kg

cửa buồng thang) Truyền động này có 1 động cơ lồng sóc kéo qua một hệ thốngtay đòn.

IV Yêu cầu đỏi với thang máy.

1. Yêu cầu về công nghệ.

- Dễ điều khiển và hiệu chỉnh, tính đơn giản cao

- Về vị trí : khi dừng thang máy phải dửng chính xác so với sàn tầng và quátrình hãm sao cho các bin dừng đúng tại sàn tầng với yêu cầu độ chính xáccao nhất sau khi ấn nút dừng Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽgây ra các hiện tượng sau : vì đây là thang máy chở hàng nên sẽ gây khókhăn trong việc xếp và bốc dỡ hàng Trong một số trường hợp có thể không

thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng Để khẵc phục hậu quả có thể nhắp

nút bấm để đạt được độ chính xác khi dừng nhưng sẽ dẫn đến các vấn đềkhông mong muốn sau : hỏng thiết bị điều khiển, gây tổn thất năng lượng,gây hỏng các thiết bị cơ khí, tăng thời gian từ lúc hãm đến lúc dừng

- An toàn : Thang máy chỉ vận hành khi cửa tầng và cửa cabin đã đóng haykhi thang máy quá tải thì không vận hành

2. Yêu cầu về truyền động.

Một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phảiđảm bảo cho buồng thang chuyển động êm Buồng thang chuyển động êm haykhông phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm Các tham số chính đặc trưng

cho chế độ làm việc của thang máy là : Tốc độ di chuyển V [ m/s ] , gia tốc a(m/s2)

, độ giật p(m/s3)

hợp với tốc độ tối ưu.

Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách

gia tốc tối ưu là: a < 2 m / s 2

Một đại lượng nữa quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là

Thang máy làm việc tin cậy trong mọi điều kiện nghiệt ngã của môi trườngnhằm nâng cao năng suất an toàn trong vận hành và khai thác ,phải đảm bảo khởiđộng động cơ truyền động khi đầy tải đặc biệt là vào mùa đông khi nhiệt độ môitrường giảm làm tăng mômen ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kểmômen cản tĩnh

Chương II: CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG

Chọn phương án truyền động là dựa trên các yêu công nghệ và kết quả tính

chọn công suất động cơ, từ đó chọn ra một hệ truyền động có thể thoả mãn yêu cầu

công nghệ đặt ra Bằng việc phân tích, so sánh các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật các hệ

truyền động này kết hợp tính khả thi cụ thể mà có thể lựa chọn được phương ánphù hợp với yêu cầu thang máy Động cơ dùng để kéo puli cáp trong thang máy có

thể là động cơ một chiều hoặc động cơ xoay chiều không đồng bộ Thang máy làm

việc ở chế độ ngắn hạn có đảo chiều quay

A Với động cơ một chiều.

1. Hệ thông truyền động F - Đ.

Hệ thống F-Đ là hệ truyền động điện mà bộ biến đổi là máy phát điện mộtchiều khích từ độc lập Máy phát hành do động cơ sơ cấp không đồng bộ ba phaquay và coi tốc độ quay của máy phát là không đổi Tính chất này của máy phátđược xác định bởi hai đặc tính:

- Đặc tính từ hoá: là sự phụ thuộc giữa sức điện động của máy phát và dòngđiện kích từ

- Đặc tính tải: là sự phụ thuộc của điện áp rơi trên hai cực của máy phát vàodòng điện tải

Các đặc tính này nói chung là phi tuyến do tính chất của lõi sắt, do phản ứng

Ikf = Ưkt/Rkf và ta coi gần đúng máy phát điện một chiều là một bộ khuếch

đặc tính của hệ F-Đ như sau:

Đặc điểm: Chí tiêu chất lượng của hệ máy phát động cơ về cơ bản tương tựnhư hệ điều áp dùng bộ biến đổi nói chung

Ưu điểm: Nổi bật của hệ máy phát động cơ là sự chuyển đổi trạng thái làmviệc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn Do vậy thường sử dụng hệ nguồn truyềndộng F-Đ ở các máy khai thác công nghiệp mỏ Do thang máy chở hàng là một hệtruyền động có tải ổn định nên phương pháp này không có tính khả thi

Nhược điểm cơ bản quan trọng của hệ máy phát - động cơ là dùng nhiều máy

điện quay trong đó ít nhất là hai máy điện một chiều gây ồn lớn công suất lắp đặt

2. Hê truyền đỏng T - Đ cỏ đáo chiều quay.

Do chỉnh lưu Tiristor dẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiển khi mở,còn

khoá theo điện áp lưới cho nên truyền động van thực hiện đảo khó khăn và phứctạp hơn truyền động máy phát-động cơ Cấu trúc mạch lực cũng như mạch cấu trúc

mạch điều khiển hệ truyền động T-Đ đảo chiều có yêu cầu an toàn cao và có logic

+Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ động cơ

Trons thực tế,các sơ đồ truyền động T-Đ đảo chiều có nhiều Sons đều thựchiện theo hai nguyên tắc và được phân ra 5 loại sơ đồ chính.

Sơ đồ 1 : Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay

bằng đảo chiều dòng kích từ Loại sơ đồ này dùng cho công suất lớn và rất ít đảochiều

BD2

Sơ đồ 2 :Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay

bằng công tắc tơ chuyển mạch ở phần ứng( từ thông siữ không đổi) Loại này dùng

CKD

Sơ đồ 3 : Truyền động dùng hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng.

Loại này có ưu điểm là dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiều lớn

-<E>

-OKBD2

CKD

r ĩ

Sơ đồ 4: Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song ngược điều khiển chung.

Loại này dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn , thực hiện được công việc đảochiều êm hơn

Sơ đồ 5: Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối theo sơ đồ chéo điều khiển chung.

Sơ đồ này dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn,thực hiện việc đảo chiều êm.Tuy

A f

• Về nguyên tắc xây dựng mạch điều khiển,có thể chia làm hai loại chính: điềukhiển chung và điều khiển riêng Sơ đồ 1, 2,3 có nguyên tắc mạch điều khiểngần giống nhau là phải khoá các bộ biến đổi mạch phần ứng để cắt dòng, sau

đó tiến hành chuyển mạch, như vậy khi điều khiển sẽ tồn tại một thời gian gián

đoạn Sơ đồ 4, 5 dùng nguyên tắc điều khiển liên tục

Sau đây ta sẽ phân tích hai loại sơ đồ đặc trưng (sơđồ 3) và (sơ đồ 4) :

a> Truyền độngT-Đ điều khiển riêng :

Nguyên tắc : Khoá các bộ biến đổi mạch phần ứng để cắt dòng , sau đó tiếnhành chuyển mạch , như vậy khi điều khiển sẽ tồn tại một thời gian gián đoạn sơ

đồ 1,2,3 được điều khiển theo nguyên tắc này

Khi điều khiển riêng có hai bộ diều khiển làm việc riêng rẽ với nhau Tạimột thời điểm thì chí có một bộ biến đổi có xung điều khiển còn bộ biến đổikia bị khoá do không có xung điềukhiển Trong một khoảng thời gian thì BĐ1

bị khóa hoàn toàn và dòng phần ứng bị triệt tiêu, tuy nhiên suất điện động phầnứng E vẫn còn dương Sau khoảng thời gian này thì phát xung a2 mở bộ biến đổi

động ngượco không đổi điều này được thực hiện bởi các mạch vòng điều chỉnh tựđộng dòng điện của hệ thống.

Hệ truyền động có van đảo chiều điều khiển riêng có ưu điểm là làm việc an

toàn không có dòng cân bằng chảy giữa các bộ biến đổi song cần có 1 khoảng thời

gian trễ trong đó dòng điện động cơ bằng không

b> Truyền động T-Đ điều khiển chung :

Nguyên tắc : Tại một thời điểm thì cả hai bộ biến đổi BĐ1 và BĐ2 đều nhậnđược xung mở nhưng chí có một bộ biến đổi cấp dòng cho nghịch lưu còn bộbiến đổi kia làm việc ở chế độ đợi Sơ đồ 4, 5 thực hiện theo nguyên tắc này Nếu chọn |Edl|= |Ed2| thì a 1+a 2=71 và ta có phương pháp điều khiển chung đối

xứng khi này sđđ tổng trong mạch vòng giữa hai bộ biến đổi sẽ triệt tiêu và dòngđiện trung bình chảy vòng qua hai bộbiến đổi cũng triệt tiêu: Icb=0

Trong phương pháp điều khiển chung mặc dù đảm bảo I Ed21 > I Ed| I tức là

không xuất hiện giá trị dòng cân bằng song giá trị tức thời của suất điện độngcủa các bộ chính lưu là ed|(t) và ed2(t) luôn khác nhau do đó vẫn xuất hiện thànhphần xoay chiều của dòng điện cân bằng và để hạn chế dòng điện cân bằng nàythường dùng các cuộn kháng cân bằng Lcb

Nhận xét:

ưu điểm: Độ tác động nhanh, cao không gây ồnvà dễ tự động hoá do cácvan bán dẫn có hệ số khuếch đại cao, điều đó rất thuận tiện cho việc thiết lập các

B Với động cơ xoay chiều.

1. Hệ điêu chỉnh điện áp động cơ.

a Nguyên /ý.Theo lý thuyết máy điện, ta có quan hệ giữa mô-men và điện áp

đặt vào Stato động cơ như sau:

Như vậy, ở một tần số nhất định, mô-men của động cơ KĐB tỷ lệ với bìnhphương điện áp đặt vào phần cảm (stato) Do đó, ta có thể điều chỉnh tốc độ đ/cKĐB bằng cách điều chỉnh điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số Để thực hiện

được điều này người ta dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều (ĐAXC)

Thực tế, hầu hết các động cơ KĐB có tốc độ trượt tới hạn (ứng với đặc tính

cơ tự nhiên) nhỏ, khi dùng điều chỉnh tốc độ sẽ bị hạn chế vì dải điều chỉnh hẹp.Ngoài ra, khi giảm áp, mô-men động cơ còn bị giảm nhanh theo bình phương điện

áp Vì lý do này mà phương pháp này ít được dùng cho động cơ KĐB roto lồng sóc

mà thường kết hợp với việc điều chỉnh mạch roto đối với động cơ KĐB ro to dâyquấn nhằm mở rộng dải điều chỉnh

- Cùng với lý do trên, do phạm vi điều chỉnh phụ thuộc vào giá trị điện trở phụđưa vào mạch roto nên yêu cầu đối với hệ cần phạm vi điều chỉnh rộng sẽ mâuthuẫn với việc giảm tổn thất điều chỉnh đối với tất cả các hệ truyền động Tốc độđộng cơ càng thấp (s càng lón), nhất là trong trường họp điều chỉnh sâu tốc độ, thìtổn hao công suất trượt càng lớn

M =

APS =Mc{(ữx -Cờ) = pdrs

Do có nhiều hạn chế như trên nên vấn đề điều chỉnh điện áp stato để điềukhiển tốc độ động cơ chỉ được ứng dụng hạn hẹp Hiện nay, nó thường ứng dụnglàm bộ khởi động mềm (soítstartor) với mục đích thay thế các bộ khởi động có cấp

dùng rơ-le, công-tắc-tơ cho các động cơ công suất lớn và rất lớn so với lưới tiêu thụ

chung Trong phạm vi này nó cho phép tạo ra các đường đặc tính khởi động êm,tránh việc gây sụt áp lưới, làm ảnh hưởng đến các tải khác khi các động cơ côngsuất lớn khởi động Trong ứng dụng vào điểu chỉnh nó chỉ phù hợp với hệ truyềnđộng với các phụ tải có mô-men là hàm tăng theo tốc độ (như quạt gió, bơm lytâm)

Lý thuyết chứng minh là đối với hệ truyền động có mô-men tải không đổi(Mc.=const) thì tổn thất sẽ rất lớn khi điều chỉnh Vì vậy, việc xem xét phương ántruyền động dùng phương pháp điều chỉnh điện áp stato đối với hệ truyền độngthang máy là không có ý nghĩa; điều đó có nghĩa là phương án dùng điều chỉnhđiện áp bị loại bỏ trong đồ án này

2. Hệ điều chỉnh công suất trượt động cơ.

a Nxuyên lý điều chỉnh:

Theo kết quả nghiên cứu máy điện không đồng bộ thì công suất điện lấy ra

từ mạch roto, được gọi là công suất trượt, tỷ lệ với độ trượt s Theo cách tính tổnthất khi điều chỉnh thì công suất này bằng:

đó ta thay đổi được tổn hao công suất trong mạch roto thì ta sẽ thay đổi được độtrượt s; tức là ta điều chỉnh được tốc độ động cơ Đây chính là tinh thần của việc

động công suất nhỏ thì không có vấn đề sì, nhung với hệ truyền động công suấtlớn thì các tổn hao là đáng kể Vì vậy để tận dụng công suất trượt người ta dùngcác sơ đồ nối tầng nhằm đưa công suất trượt trở lại lưới hoặc biến thành cơ nănghữu ích quay trục độns cơ nào đó, khi đó ta có hệ truyền động nối cấp đồns bộ.Dưới đây xin giới thiệu một sơ đồ nguyên lý của một hệ nối cấp:

Trong sơ đồ này thì sức điện động roto được chỉnh lưu thành điện áp mộtchiều qua bộ chỉnh lưu cầu diode và qua điện kháng lọc cho nguồn dòng cấp cho

bộ nghịch lưu phụ thuộc Nghịch lưu làm việc với góc điều khiển từ 90° đếnkhoảng 140°, điều chỉnh góc điều khiển a trong khoảng này ta sẽ điều chỉnh đượcsức điện động chỉnh lưu trong mạch roto; tức là điều chỉnh được tốc độ không tải

lý tưởng của động cơ Đặc tính cơ điều chỉnh của hệ nối tầng van điện được dựngqua việc thay đổi góc điều khiển a của nghịch luu được dựng như hình vẽ; trong

đó do ảnh hưởng của điện trở stato, điện trở mạch một chiều và điện kháng tản của

máy biến áp (MBA) cũng như sụt áp do chuyển mạch của nghịch lưu và chỉnh lưu

CL điot NL phụ thuộc

b Đánh giá và nham vi ứiĩíỉ dung:

đưa về mới là đáng ké và việc đầu tư cho các bộ biến đổi mới thoả đáng, khônglãng phí.

Việc tái sử dụng công suất trượt rõ ràng làm tăng hiệu suất của hệ thốnglên; việc điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh lượng công suất đưa về có thể đạt

được những chỉ tiêu điều chỉnh tốt như êm,dải điều chỉnh khá rộng; tuy có hạn chế

là mô-men tới hạn có suy giảm so với tự nhiên, mômen của động cơ bị giảm khitốc độ thấp

Một vấn đề nữa là đối với các hệ thống công suất lớn vấn đề quan trọng làkhởi động động cơ, thường dùng điện trở phụ kiểu chất lỏng để khởi động động cơ

đến vùng tốc độ làm việc sau đó mới chuyển sang chế độ điều chỉnh công suấttrượt Vì vậy mà việc sử dụng hệ thống này chỉ phù hợp với các hệ truyền động có

số lần khởi động, dừng máy và đảo chiều ít hoặc tốt nhất là không có đảo chiều

Từ những đánh giá trên, đối chiếu với đặc điểm của hệ truyền động thangmáy nêu ở chương đầu cùng với việc ta chọn là động cơ không đồng bộ roto lồngsóc ta loại bỏ việc sử dụng phương án này cho hệ truyền động của ta Cụ thể là cóhai lý do cơ bản sau:

Hệ truyền động của ta làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có đảo chiều quayCông suất động cơ tính ra thuộc loại không lớn nên vấn đề đầu tư cả hệ nốitầng là không hiệu quả về mặt kinh tế

3. Hệ điều chỉnh xung điện trở rôto.

a Nxuyên Ịỵ điểu chính:

sth ^2 + ^rd s0th ^2 Rự

Thực chất của phương pháp này là điều chỉnh công suất trượt; công suấttrượt ở đây được lấy bớt ra và được biến thành tổn hao nhiệt năng vô ích trên điệntrở

Vì độ trượt tới hạn tỷ lệ bậc nhất với điện trở roto nên: = 2 =

-p-Nếu coi đoạn đặc tĩnh làm việc của động cơ, tức là đoạn có độ trượt từ s=0 H-

sth, là tuyến tính thì khi điều chỉ điện trở roto ta có thể viết:

trong đó: s(): là độ trượt tới hạn khi điện trở roto là

Rọs: là độ trượt khi điện trở roto là Rrd=Ro+Rf

Theo biểu thức mô-men thì:

122-Như vậy, khi thay đổi điện trở roto, nếu giữ dòng điện roto I2 không đổi thì

momen không đổi và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ Vì vậy, phương phápđiều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở roto rất thích hợp với hệtruyền động có mômen tải không đổi (x=0) Thực tế, việc thay đổi điện trở rotodùng cấp điện trở ngày nay ít dùng, vì vừa có hiệu suất thấp, độ trơn điều chỉnhkém, đặc tính điều chỉ lại dốc Vì thế điều chính xung điện trở roto dùng van bándẫn với các mạch vòng điều chỉnh sẽ tạo được đặc tính điều chỉnh cứng và đủ rộng;

Rf - 2 'R'd~p 2

Hoạt động đóng cắt của khoá bán dẫn s tương tự như mạch điều chỉnh xung

áp một chiều:

+ Khi s đóng: R0 bị loại ra khỏi mạch phần ứng, dòng roto tăng lên

+ Khi s ngắt: R0 được đưa vào mạch, dòng roto lại giảm

Với tần số đóng cắt nhất định, nhờ điện cảm L mà dòng roto coi như không đổi

và ta có một giá trị điện trở tươns đươns Rtd trong mạch

Như vậy, điều chỉnh chu kỳ đóng ngắt của s ta thay đổi được p và từ đóthay đổi được Rr Cho p=0 -ĩ- 1, ta dựng được họ các đặc tính cơ tương ứng quét gần

như mặt phảng giới hạn bởi đặc tính tự nhiên và đặc tính cơ có điện trở phụRr=Ro/2

và dòng điện)

Phương pháp này như đã phân tích ở trên cũng rất phù hợp với phụ tải cómô-men không đổi như cơ cấu thang máy Cụ thể là nó cho phép điều chỉnh đểđộng cơ có mômen khởi động lớn khi nâng bằng cách thêm một cách hợp lý điệntrở và mạch roto trong giai đoạn khởi động; cho phép điều chỉnh trơn và dải điềuchỉnh rộng nếu ta tăng điện trở R() kết hợp với việc dùng một tụ bổ trợ cho việc mở

rộng phạm vi điều chỉnh Mặt khác, việc điều chỉnh được tiến hành ở mạch rotonên không gây ảnh hưởng đến công suất động cơ tiêu thụ đưa vào stato; tức làkhông gây ảnh hưởng đến lưới điện và tải khác khi động cơ khởi động như ởphương pháp điều chỉnh điện áp stato

Tuy vậy, như đã đề cập ở trên, thực chất của phương pháp cũng dựa vào việc

điều chỉnh công suất trượt nên tổn hao trong khi điều chỉnh không thể tránh khỏi

So với phương pháp nối cấp nó có cấu trúc đơn giản hơn, ít vốn đầu tư hơn, nhưng

4. Hê điều chỉnh tần sỏ đỏng cơ KĐB.

a Nguyên lý điểu chỉnh:

2 Jĩf Theo lý thuyết máy điện ta có biếu thức: co ị = —— => điều đó có nghĩa là thay

p

đổi tần số sẽ làm tốc độ từ trường quáy và do đó dẫn đến tốc độ động cơ thay đổi.Dạng đặc tính cơ của động cơ

bày dưới hình vẽ sau:

Từ đặc tính cơ ta thấy khi

tần só tăng ( f>fđm), thì

mô-men tới hạn lại giảm (với điện

áp giữ không đổi), cụ thể là:

giảm, nếu giữ nguyên điện áp

thì dòng điện động cơ tăng (do f giảm => X=2ĩtfL cũng giảm I tăng), gây ảnhhưởng xấu đến các chỉ tiêu của động cơ Vì vậy để bảo đảm một số chỉ tiêu màkhông làm động cơ bị quá dòng cần phải điều chỉnh cả điện áp động cơ, cụ thể làgiảm điện áp cùng với việc giảm tần số theo quy luật nhất định

h Đánh giá và nham vi ứng dung

Từ đặc tĩnh cơ của động cơ khi điều chỉnh nguồn ta có nhận xét là: Nếuđảm bảo được luật điều chỉnh điện áp - tần số thì ta có mọi đường đặc tính cơmong muốn khi giảm tần số Nghĩa là phương pháp điều chỉnh tần số nguồn cungcấp kết hợp với việc điều chỉnh điện áp stato mở ra khả năng áp dụng cho mọi yêucầu truyền động

Do có khả năng linh hoạt trong việc điều chỉnh cả tốc độ không tải lý tưởng

và tốc độ trượt tới hạn; cụ thể là khi tốc độ trượt giảm thì tốc độ không tải cũng

giảm với tỷ lệ tương ứng nên phương pháp này cho phép tổn thất điều chỉnh nhỏnhất.

Vì việc điều chỉnh tần số yêu cầu phải điều chỉnh cả điện áp nên việc tìm ra

quy luật điều chỉnh và trang bị thiết bị điều chỉnh , biến đổi công suất phức tạp ;nói chung giá thành các bộ biến tần có đắt hơn giá thành của các bộ biến đổi trang

bị cho các phương pháp điều chỉnh khác

Từ những phân tích đánh giá trên ta thấy rằng việc chọn phương án truyềnđộng dùng phương pháp điều chỉnh tần số là hoàn toàn có cơ sở vì tính kinh tế khi

vận hành cũng như đáp ứng được yêu cầu truyền động thang máy do các lý do sau:

ỉ Về tính đơn giản trong điều chỉnh.

Với phương pháp điều chỉnh tần số ta còn phải kết hợp với điều chỉnh điện

áp theo một quy luật nhất định; điều này làm phức tạp lên rất nhiều so với phươngpháp khác

2. Về hiệu suất điều chỉnh, dải điều chỉnh và khả năng khởi động, khả năng đảo chiều.

Còn phương pháp điều chỉnh tần số có khả năng giữ cho tổn thất công suất

là hằng nên tổn thất điều chỉnh nói chung là thấp nhất trong các phương pháp ápdụng cho hệ truyền động xoay chiều Với phương pháp dùng biến tần ta có thểđiều khiển việc đảo chiều kết họp với việc điều chỉnh xung mở các van bán dẫntrong bộ biến đổi nên khả năng tự động hoá điều chỉnh cao hơn

3. Vê tính kinh tế của phương pháp truyền động.

Phương án dùng bộ biến tần để điều chỉnh động cơ roto lồng sóc thực tế làphương án truyền động kinh tế Mặc dù giá thành các bộ biến đổi tần số có đắt hơn

4. Về lĩnh vực ứng dụng, tính tin cậy trong vận hành.

Do khả năng điều chỉnh tần số đưa đến khả năng có mọi đặc tính cơ mongmuốn nên thực tế phương pháp điều chỉnh tần số có thế áp dụng cho mọi yêu cầutruyền động Điều đó có nghĩa là việc sử dụng nó cho truyền động thang máy làhết sức họp lý

Phương án dùng biến tần không chỉ cho phép vận hành tin cậy nhờ sử dụng

động cơ roto dây quấn mà ngay bản thân bộ biến tần nhờ những tiến bộ đột phácủa thiết bị công suất hiện nay dẫn đến khả năng làm việc tin cậy hơn Hơn nữa giá

thành của các bộ biến tần hiện nay đã rẻ đi rất nhiều so với thời kỳ đầu, chúng lạicho hiệu suất điều chỉnh cao vận hành tin cậy do đã có nhiều luật điều chỉnh phùhợp

Chương III: THIÊT KÊ BỘ BIÊN Đổi MẠCH Lực

ở chương II, ta đã chọn phương pháp truyền động là dùng bộ biến tần Chươngnày đi giải quyết việc tính chọn các phần tử dùng trong mạch lực

L Lưa chon sơ đổ mach lưc.

1.1 Chơn sơ đổ biến tần.

Trong thực tế hệ biến tần - động cơ có thể có 3 loại sau:

Biến tần trực tiếp: là loại biến tần có tần số đầu ra luôn nhỏ hơn tần số lưới

f,; fs=(0 H- 0,5)f| Đặc điểm của loại biến tần này là có số lượng các van bán dẫnlớn, nên mặc dù có uu điểm là biến đổi trực tiếp nguồn có tần số này sang nguồn

có tần số khác với hiệu suất cao, nhưng vẫn ít sử dụng vì lý do kinh tế Thực tếthường dùng cho truyền động có công suất lớn

Biến tần gián tiếp nguồn áp: Đặc điểm của loại biến tần này là nguồn cấp

cho BBĐ là nguồn sức điện động với nội trở nhỏ Các bộ nghịch lưu điện áp ưadùng tranzito thay vì tiristor vì lý do tổn hao chuyển mạch bé và có khả năng điềukhiển khoá van mà không cần bất cứ thiết bị chuyển mạch phụ trợ nào Hiện nayvới phương pháp (biến điệu độ rộng xung) áp dụng cho các bộ nghịch lưu điện áp,

cho phép các dạng sóng gần sin hơn và vì vậy nâng cao được chất lượng điềuchỉnh Những đặc điểm đó đưa đến khả năng ứng dụng bộ biến tần nguồn áp trong

truyền động yêu cầu cao về độ chính xác điều chỉnh, chiếm ưu thế trong truyềnđộng công suất nhỏ và truyền động nhiều động cơ hoạt động chính xác và đồng bộ

Biến tần gián tiếp nguồn dòng: Trong trường hợp này này, nguồn cung cấp

là nguồn dòng tức là dòng một chiều vào bộ nghịch lưu không phụ thuộc vào tổngtrở tải Điều này dẫn đến dạng sóng của dòng điện các pha sau bộ nghịch lưu có

thích hợp đối với những nơi cần tránh biến thiên đột ngột của mô-men trên trụcđộng cơ Hơn nữa, ở bộ nghịch lưu nguồn dòng khi ngắn mạch đầu cực động cơkhông gây hư hỏng nghịch lưu vì dòng điện luôn có xu hướng giữ không đổi.

Một điểm quan trọne là ở biến tần nguồn dòng ta có thể thực hiện hãm táisinh động cơ chỉ với mạch lực đơn giản Bộ biến tần nguồn dòng làm tăng đượccông suất đơn vị động cơ nên thích hợp cho truyền động có đảo chiều, công suấtđộng cơ truyền động lớn

Từ những đặc điểm của hiến tần vừa nêu, đối chiếu với yêu cầu của đồ án : truyền động với công suất nhỏ, có độ chính xác cao, chọn loại biến tần nguồn áp.

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi tần số nguồn áp,

cho phép mở rộng phạm vi sử dụng động cơ KĐB trong nhiều ngành công nghiệp

Nó cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của hệ thốngđiều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều nói chung và động cơ KĐB nói riêng Trước

hết chúng ta ứng dụng cho các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một

lúc như các truyền động của nhóm máy dệt, băng tải, bánh lăn phương pháp này

còn được ứng dụng cho cả các thiết bị đơn lẻ nhất là những cơ cấu có yêu cầu tốctốc độ cao như máy ly tâm , máy mài Đặc biệt là hệ thống điều chỉnh tốc độ động

cơ bằng cách biến đổi nguồn cung cấp sử dụng cho động cơ KĐB rôto lồng sóc sẽ

có kết cấu đơn giản vững chắc giá thành hạ có thể làm việc trong nhiều môi trường

Nhược điểm cơ bản của hệ thống này là mạch điều khiển rất phức tạp Đốivới hệ thống này động cơ không nhận điện từ lưới chung mà từ một bộ biến tần Bộ

A U = I s * 0 => ơ * E ■ = c#

Vậy đồng thời với việc điều chỉnh tần số ta phải điều chỉnh cả điện ápnguồn cung cấp Từ công thức trên ta thấy khi điều chỉnh tần số mà giữ nguyênđiện áp nguồn Us không đổi thì từ thông động cơ sẽ biến thiên:

*Khi /s giảm từ thông (ị) của động cơ lớn lên làm cho mạch từ bão hoà

và dòng điện từ hoá lớn lên Do các chỉ tiêu năng lượng xấu đi và đôi khi nhiềuđộng cơ còn phát năng lượng quá mức cho phép

*Khi /s tăng từ thông (ị) của động cơ giảm xuống và nếu mômen phụ tảikhông đổi thì theo biểu thức M = kẠI.n.cosộ ta thấy dòng điện rôto Ir phải tănglên.Vậy trong trường họp này dây quấn động cơ chịu quá tải còn lõi thép thì phảinon tải Ngoài ra cũng vì lý do trên mômen cho phép và khả năng quá tải của động

cơ giảm xuống

Vì vậy để tận dụng khả năng động cơ một cách tốt nhất là khi điều chỉnhtốc độ bằng phương pháp biến đổi tần số người ta còn phải điều chỉnh cả điện áp và

dòng điện theo hàm của tần số và phụ tải

Việc điều chỉnh này chí theo hàm của tần số có đặc máy sản xuất có thể

Trên đây là sơ đồ nguyên lý mạch lực của một bộ biến tần nguồn áp baogồm 4 khối chức năng chính: nguồn điện một chiều( NMC), mạch lọc F, nghịchlưu độc lập nguồn áp NL và động cơ không đồng bộ KĐB

Nguồn một chiều và mạch lọc tạo ra điện áp một chiều có giá trị điều chỉnh

được, nghịch lưu gồm 6 khoá bán dẫn SI S6 và cần 6 van không điều khiển là 6điốt DI D6 Các khoá nghịch lưu được đóng cắt theo thứ tự nhất định Tạo thành

điện áp xoay chiều ba pha đặt lên điện áp chấp hành, góc dẫn của các khoá là 180°,

thời điểm các khoá Sl, S3, S5 và S2, S4, S6 bắt đầu dẫn lệch nhau 120° do đó điện

Và có giá trị hiệu dụng là: u \ h - — U j = 0,78w

K Giálrị hiệu dụiig của chuỗi: u ^ =0,816HJ

pha không đổi Dòng điện có dạng xoay chiều không điều hoà Các khoá s là cáckhoá bán dẫn, ở truyền động công suất nhỏ dùng transistor như trong đồ án này,