Điều chỉnh tốc độ cho hệ thống thang máy sử dụng biến tần bằng phương pháp uf

Với mục đích như vậy trong bản đồ án này ta sẽ điều chỉnh tốc độ cho hệ thống thang máy sử dụng biến tần bằng phương pháp U/f.Trong quá trình thực hiện em đã nhận được rất nhiều sự giúp

Trang 1

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đồ án tổng hợp hệ điện cơ

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ không đồng bộ ngày nay được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thay chocác động cơ khác vì nó có nhiều ưu điểm như khởi động đơn giản, vận hành tin cậy, rẻtiền và kích thước gọn nhẹ Nhược điểm của nó là đực tính cơ phi tuyến mạnh nên trướcđây, với các phương pháp điều khiển còn đơn giản, loại động cơ này phải nhường chỗcho động cơ điện một chiều Nhưng với việc phát triển của các ký thuyết điều khiển,truyền động với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật như kỹ thuật vi xử lý, điện tử công suấtnên đã hạn chế được nhược điểm trên, đưua động cơ không động bộ trở nên phỏ biến.Trước đây thường điều khiển động cơ bằng cách điều chỉnh điện áp Đây là phươngpháp đơn giản nhưng chất lượng điều chỉnh kể cả tĩnh lẫn động đều không cao Để điềukhiển được chính xác và hieeuj quả phải nói đến phương pháp thay đổi tần số điện ápnguồn cung cấp Do tốc độ động cơ không đồng bộ xấp xỉ tốc độ đồng bộ nên động cơlàm việc với chế dộ trượt nhỏ và tổn hao công suất trượt trong mạch rotor nhỏ Tuynhiên phương pháp này còn khá phức tập và đắt tiền Thiết bị để biến đổi tần số là các bộnghịch lưu, có thể là nghịch lưu trực tiếp hoặc gián tiếp Ta có thể sử dụng bộ biến tần làmột thiết bị tích hợp cả chỉnh lưu, nghịch lưu lẫn điều khiển Luật điều khiển trong mỗibiến tần tùy thuộc vào nhà sản xuất

Hiện nay để điều khiển động cơ đã có nhiều biến tần bán sẵn trên thị trường, ít khicòn phải thiết kế theo phương pháp kinh điển nữa Các nhà sản xuất lựa chọn biến tầnnhiều hơn bảng điều khiển sao – tam giác hoặc điện trở phụ hoặc các thiết bị điều khiểnkhác vì nó gọn nhẹ, điều khiển chính xác, tin cậy, đáp ứng được nhu cầu tự động hóa vàtừng bước hiện đại hóa xí nghiệp của họ Biến tần đơn giản thường điều khiển tốc độtheo luật U/f để đảm bảo động cơ sinh momen tốt nhưng cho các hệ truyền động yêu cầucao hơn thì có biến tần điều khiển theo vecto Với mục đích như vậy trong bản đồ án này

ta sẽ điều chỉnh tốc độ cho hệ thống thang máy sử dụng biến tần bằng phương pháp U/f.Trong quá trình thực hiện em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô giáo trong

bộ môn đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Quang Địch, em xin chận thành cảm ơn

Hà Nội 12/2012Sinh viên

***

Trang 2

Chương 1:

TÌM HIỂU CHUNG VỀ THANG MÁY

1.1 Giới thiệu thang máy

Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hóa, vật liệu…theo phương thẳng đứng, được sử dụng nhiều trong các khách sạn, công sở, chung cư,bệnh viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng, v v Đặcđiểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện khác là thời gian vận chuyểncủa một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục Ngoài ýnghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghicủa công trình

Hiện nay cùng với sự tăng trưởng mạnh mẽ của nền kinh tế quốc gia kéo theo như cầu

về đô thị hóa tăng cao Các dự án đầu tư lớn về cơ sở hạ tầng, chung cư cao cấp, trung tâmthương mại được xây dựng ngày càng nhiều Một yếu tố không thể thiếu thể hiện sự bề thế,sang trọng của tòa nhà là những thang máy lắp đặt bên trong Vì vậy thang máy là một phầnkhông thể thiếu và đóng góp vai trò rất quan trọng cũng như làm tăng thêm sự sang trọngcho tòa nhà Chính vì những yếu tố trên nên sự cần thiết phải trang bị, lựa chọn một hệ thốngthang máy sao cho không những đảm bảo được tính thẩm mỹ, tiện dụng và an toàn chongười sử dụng mà phải có kích thước phù hợp với kiến trúc của tòa nhà

Vấn đề đảm bảo an toàn cho người sử dụng luôn luôn là tiêu chí hàng đầu khi thiết

kế thang máy Hệ thống các tín hiệu an toàn giúp việc lường trước được những tìnhhuống có thể xảy ra khi vận hành, đồng thời có thể khắc phục sự cố một cách nhanhnhất Với các thang máy hiện đại ngày nay, các thiết bị an toàn phải được trang bị đầy

đủ, hiện đại, có độ tin cậy cao Việc bảo vệ các trường hợp sự cố được kiểm soát chặtchẽ và có các đầu ra điều khiển các thiết bị chấp hành khác Toàn bộ các hoạt động củathang máy được thực hiện theo sự điều khiển của phần mềm trung tâm như: phần mềmđiều khiển cho modul thiết bị trung tâm; phần mềm cho vi xử lý thực hiện và truyềnthông; phần mềm bảo vệ, cảnh báo và xử lý khi gặp sự cố; phần mềm điều khiển nâng hạ

êm, chính xác buồng thang; phần mềm mô phỏng toàn bộ hoạt động của thang máy; …Các phần mềm đó một mặt giúp chúng ta hiểu sâu hơn về nguyên lý hoạt động của thangmáy, cách vận hành và điều khiển động cơ, buồng thang, nguyên lý điều khiển kết hợpcủa thang máy… Mặt khác còn xử lý vấn đề quá tải đảm bảo tính an toàn và bảo vệ thiết

bị cho thang cũng như người sử dụng thang máy

1.2 Trang thiết bị của thang máy

Mặc dù thang máy có kết cấu đa dạng nhưng trang bị chính của thang máy gồm có:buồng thang, tời nâng, cáp treo buồng thang, đối trọng, động cơ truyền động, phanh hãmđiện từ và các thiết bị điều khiển

Tất cả các thiết bị được bố trí trong giếng buồng thang (khoảng không gian từ trần củatầng cao nhất đến mức sâu tầng 1), trong buồng máy (trên trần của tầng cao nhất) và hố

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Trung http://www.ebook.edu.vn 2

Trang 3

buồng thang (dưới mức sàn tầng) Bố trí các thiết bị của thang máy được biểu diễn như

Hình 1.1: Kết cấu và bố trí thiết bị của thang máy

1.2.1 Thiết bị lắp trong buồng máy

a.Cơ cấu nâng

Trong buồng máy có lắp đặt hệ thống tời nâng, hạ buồng thang, tạo ra lực kéo chuyển động buồng thang và đối trọng Cơ cấu nâng gồm có các bộ phận :

●Bộ phận kéo cáp (puli hoặc tang quấn cáp)

●Phanh hãm điện từ

●Động cơ truyền động

Tất cả các bộ phận trên được lắp đặt trên tấm đế bằng thép Trong thang máy thường có hai cơ cấu nâng:

Trang 4

●Cơ cấu nâng có hộp tốc độ

●Cơ cấu nâng không có hộp tốc độb.Tủ điện

Trong tủ điện lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì các loại, công tắc tơ và role trung

gian c.Puli dẫn hướng

d Bộ phận hạn chế tốc độ

Làm việc phối hợp với phanh bảo hiểm bằng cáp liên động để hạn chế tốc độ

di chuyển của buồng thang

1.2.2.Thiết bị lắp trong giếng thang máy

a Buồng thang

Buồng thang di chuyển dọc theo các thanh dẫn hướng Trên nóc buồng thang có lắp đặt thanh bảo hiểm, động cơ truyền động đóng, mở cửa buồng thang Trong buồng thanglắp đặt hệ thống nút bấm điều khiển,hệ thống đèn báo, đèn chiếu sáng buồng thang, côngtắc điện liên động với sàn buồng thang và điện thoại liên lạc với người ngoài trong trường hợp mất điện Cung cấp điện cho buồng thang bằng dây cáp mềm b Hệ thống cáp treo

Là hệ thống cáp hai nhánh,một đầu nối với buồng thang và đầu còn lại nối với đốitrọng cùng với puli dẫn hướng

c Bộ phận cảm biến vị trí

Dùng để chuyển đổi tốc độ động cơ, dừng buồng thang ở mỗi tầng và hạn chế hànhtrình nâng hạ của thang máy

1.2.3 Thiết bị lắp trong hố giếng thang máy

Trong hố giếng thang máy lắp đặt hệ thống giảm sóc là hệ thống giảm xóc và giảmxóc thủy lực, tránh sự va đập của buồng thang và đối trọng xuống sàn của giếng thangmáy trong trường hợp công tắc hành trình hạn chế hành trình xuống bị sự cố (không hoạtđộng)

1.2.4 Các thiết bị chuyên dùng trong thang máy

a Phanh hãm điện từ

Về kết cấu, cấu tạo, nguyên lý hoạt động giống như phanh hãm điện từ dùng trongcác cơ cấu của cầu trục

b Phanh bảo hiểm (phanh dù)

Có nhiệm vụ hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang vượt quá giới hạn cho phép

và giữ chặt buồng thang tại chỗ bằng cách ép vào hai thanh dẫn hướng trong trường hợp

bị đứt cáp treo Về kết cấu và cấu tạo,phanh bảo hiểm có 3 loại :

●Phanh bảo hiểm kiểu nêm dùng để hãm khẩn cấp

●Phanh bảo hiểm kiểu kìm dùng để hãm êm

●Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm dùng để hãm khẩn cấp

c Cảm biến vị trí

Trang 5

Các bộ cảm biến vị trí dùng để :

●Phát lệnh dừng buồng thang ở mỗi tầng

● Chuyển đổi tốc độ động cơ truyền động từ tốc độ cao sang tốc

độ thấp khi buồng thang lên gần đến tầng cần dừng, để nâng cao

độ dừng chính xác

●Xác định vị trí buồng thangHiện nay trong sơ đồ khống chế thang máy thường dùng 3 loại cảm biến:

●Cảm biến vị trí kiểu cơ khí (công tắc chuyển đổi tầng)

●Cảm biến vị trí kiểu cảm ứng

1.3 Phân loại thang máy

1.3.1 Phân loại theo chức năng

a Thang máy chở người

●Gia tốc tối đa: a <2m/ s2

●Tốc độ trung bình hoặc lớn, đòi hỏi vận hành êm, an toàn, có tính mỹ thuật

●Được dùng trong các tòa nhà cao tầng, bệnh viện, hầm mỏ,xí nghiệp…

b Thang máy chở hàng

●Đòi hỏi co về việc dừng chính xác buồng thang

●Được dùng rộng rãi trong công nghiệp, kinh doanh…

1.3.2 Phân loại theo tốc độ dịch chuyển

a Thang máy tốc độ thấp

●Tốc độ :v< 1m/s

b Thang máy tốc độ trung bình

●Tốc độ trung bình :v= 1÷2,5 m/s

●Thường dùng trong các tòa nhà có từ 6÷12

tầng c Thang máy tốc độ cao

●Tốc độ trung bình :v= 2,5÷4 m/s

●Thường dùng trong các tòa nhà có số tầng :m>16

tầng d Thang máy tốc độ rất cao

●Tốc độ trung bình :v> 5m/s

●Thường dùng trong các tòa tháp cao tầng

1.3.3 Phân loại theo tải trọng

a Thang máy loại nhỏ :Q< 160kg

b Thang máy loại trung bình :Q= 500÷2000kg

c Thang máy loại lớn :Q> 2000kg

Trang 6

1.4 Yêu cầu công nghệ

1.4.1 An toàn

Đặt vấn đề là an toàn, tức là đưa ra mọi khả năng, mọi tình huống có thể xảy ra trong khi

sử dụng thang máy để tính toán, có biện pháp đề phòng và xử lý thích hợp,nhanh chóng

Có thể chia thành hai trạng thái hoạt động của thang máy : ●Thang máy hoạt động bình

thường

●Thang máy có sự cố

a Thang máy hoạt động bình thường

Cửa thang máy phải đóng kín khi cabin đang chuyển động chưa dừng hẳn

Sau khi mở cửa tại tầng có yêu cầu để khách ra vào, cửa cabin chỉ đóng lại nếu chưaquá tải và không còn khách nào hay hàng hóa nào di chuyển qua cửa cabin Lực đóngcửa nhỏ để đảm bảo không gây tổn thương cho hành khách hay hư hỏng hàng hóa b.Thang máy gặp sự cố

Khi mất điện: cabin được đưa xuống tầng gần nhất bằng nguồn phụ Cửa cabin vàcửa tầng có kết cấu thích hợp, cho phép mở ra trong trường hợp xảy ra sự cố và thangmáy phải đang dừng đúng tầng nào đó ếu cabin bị đứt cáp phải có bộ phận hãm bảohiểm không cho thang máy rơi tự do abin phải có cửa thoát hiểm để sử dụng trongtrường hợp xấu nhất

1.4.2 Độ tin cậy

Độ tin cậy của thang máy thể hiện ở :

●Tuổi thọ làm việc của các bộ phận cao,ít hư hỏng

●Xử lý đúng,đáp ứng chính xác các yêu cầu do người sử dụng đưa ra

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

di chuyển Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác các buồng thang bao gồm :

●Momen của cơ cấu phanh

●Momen quán tính của buồng thang

1.5 Yêu cầu về truyền động và điều khiển

Trang 7

đường di chuyển của thang máy càng dài thì tốc độ tối ưu của thang máy càng cao (thangmáy cao tốc), nhưng việc tăng tốc lại dẫn đến tăng thêm chi phí đầu tư và vận hành Nếutăng tốc độ của thang máy từ v=0,75(m/s) lên v=3,5(m/s) thì giá thành sẽ tăng lên4÷5(lần),bởi vậy tùy vào độ cao của tòa nhà mà phải chọn thang máy có tốc độ phù hợpvới tốc độ tối ưu

1.5.4 Đặc điểm phụ tải của thang máy

a Thang máy là phụ tải có tính chất thế năng

Tùy vào loại thang máy mà phụ tải có thể ổn định hoặc không Do là thang máy chởngười cho tòa nhà 10 tầng nên phụ tải thường không ổn định, thay đổi theo số tầngPhương trình đặc tính cơ của máy sản xuất :

M C = M C0 + ( M đm + M C0Trong đó :

Khảo sát cơ cấu nâng hạ thang máy ta thấy momen cản của cơ cấu luôn không đổi,không phụ thuộc vào chiều quay của động cơ Hay nói cách khác, momen cản của cơ cấunâng hạ thang máy thuộc loại momen cản thế năng,không phụ thuộc chiều quay nên α=0

Do đó biểu thức đặc tính cơ của thang máy:

Điều này có thể giải thích dễ dàng là momen của cơ cấu do trọng lực của tải trọnggây ra Khi tăng dự trữ thế năng (nâng tải), momen thế năng có tác dụng cản trở chuyểnđộng, tức là hướng ngược chiều quay động cơ Khi giảm thế năng (hạ tải), momen thếnăng lại là momen gây ra chuyển động, nghĩa là nó hướng theo chiều quay động cơ

Trang 8

Hình 1.2: Đồ thị biểu diễn quá trình nâng và hạ tải của thang máy

Đặc tính M c(ω ) nằm cả bốn góc phần tư

Hình 1.3 :Đồ thị đặc tính cơ của thang máy

Như vậy trong mỗi giai đoạn nâng, hạ tải thì độ ng cơ cần phải được đ iều khiển đểlàm việc đúng với các trạng thái làm việc ở chế độ máy phát hay động cơ sao cho phùhợp với đặc tính tải Phụ tải có thể biến đổi trong một dải lớn, thay đổi theo số khách cótrong cabin Mu ốn hạn chế và điều chỉnh tốc độ thang máy, ta phải sử dụng các phươngtiện nhất định

b.Thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

Phụ tải mang tính chất lặp lại thay đổi, thời gian làm việc và nghỉ xen kẽ nhau Nhiệtphát nóng của động cơ chưa đạt đến mức bão hòa đã giảm do mất tải, nhiệt độ suy giảmchưa tới giá trị ban đầu lại tăng lên do tải

Trang 9

Hình 1.4 :Đồ thị phát nhiệt của động cơ

c.Sự thay đổi chế độ làm việc của động cơ

Động cơ trong mỗi lần hoạt động đều thực hiện đầy đủ các quá trình khởi động, kéotải ổn định và hãm dừng Nghĩa là có sự chuyển đổi liên tục từ chế độ động cơ sang chế

độ máy phát

Thang máy khởi động đạt đến tố c độ định mức sau đó chuyển động ổn định với tốc

độ đó trong một lần chuyển động, do đó không có yêu cầu về điều chỉnh tốc độ d.Ảnh hưởng của các tham số đối với hệ truyền động thang máy

Hình 1.5 :Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường s,gia tốc a và độ giật ρ theo

thời gian

Trị số tốc độ của buồng thang quyết định năng xuất của thang máy, nó có ý nghĩa đặcbiệt quan trọng đối vớ i thang máy trong các nhà cao tầng Những thang máy tốc độ cao phùhợp với chi ều cao nâng lớn, số lần dừng ít Trong trường hợp này thời gian khi tăng tốc vàgiảm tốc r ất nhỏ so với thời gian di chuy ển của buồng thang với tốc độ cao, trị số tốc độtrung bình của thang máy gần đạt bằng trị số tốc độ định mức của thang máy

Trị số tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giả m thờigian t ăng tốc củ a hệ truyền động thang máy, có nghĩa là tăng gia tốc Nhưng khi buồngthang di chuyển với gia tốc quá lớn sẽ gây ra cảm giác khó chịu cho hành khách Do đótrị số gia tốc tối ưu được chọn a = 2m/s2

Độ giật củ a thang máy quyết định sự di chuyển êm của buồng thang.Nó là tốc độtăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy

Trang 10

Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy với tốc độ trung bình và tốc độ cao được thểhiện như Hình 1.5 Biểu đồ có thể phân làm 5 giai đoạn theo tính chất thay đổi của tốc độ

di chuyển buồng thang: tăng tốc, di chuyển với tốc độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp,buồng thang đến tầng và hãm dừng

Biểu đồ tối ưu sẽ đạt được nếu dùng hệ truyền động điện 1 chiều hoặc dùng hệ biếntần - động cơ xoay chiều N ếu dùng hệ truy ền động xoay chiều v ới động cơ khôngđồng bộ rotor lồng sóc hai cấp tốc độ, biểu đồ làm việc đạt được gần với biểu đồ tối ưu.Đối với thang máy tốc độ chậ m,biểu đồ làm việc chỉ có giai đoạn: thời gian tăng tốc(mở máy), di chuyển với tốc độ ổn định và hãm dừng

Trang 11

Chương 2 :

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG VÀ TÍNH CHỌN

CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ

2.1.Tính chọn công suất động cơ

Yêu cầu của hệthống:

Hệ truyền động thang máy làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại, mở máy và hãmnhiều Do đó khi tính chọn công suất động cơ cần xét đến phụ tải tĩnh và động Hình 2.1dưới đây thể hiện hệ thống dây cáp, cabin, đối trọng và puli của thang máy

Hình 2.1 Hệ thống dây cáp, cabin, đối trọng và puli của thang máy

2.1.1.Xác định phụ tải tĩnh

Phụ tải tĩnh là phụ tải do trọng lượng Cabin, trọng lượng tải trọng, trọng lượng đốitrọng, và trọng lượng của cáp gây nên ở trạng thái tĩnh, thông qua puli, hộp giảm tốc, tácdụng lên trục của động cơ

Các lực tác động lên puli chủ động theo các nhánh cáp là:

G0: khối lượng Cabin (kg)

G : khối lượng tải trọng (kg)

Trang 12

G đt: khối lượngđối trọng(kg)

g c : khối lượng mộtđơn vịdài dây cáp(kg/m)

h đt và h cb: chiều caođói trọng và cabin (m)

g: gia tốc trọng trường (m / s2)

Để đơn giản, giả sử rằng h đt

F n = (G0 + G − G đt)g

F h = (G đt − G0 − G)g

Mục đích của đối trọng là giảm phụ tải của cơ cấu, do đó giảm được công suất động

cơ truyền động Điều kiện chọn đối trọng là tạo ra phụ tải tĩnh của động cơ nhỏ nhất.Trọng lượng đối trọng được chọn theo công thức: Gđt= G0+ αGđm

P1đm ứng với trường hợp máy điện làm việc ở chế độ động cơ (nâng tải)

P2đm ứng với trường hợp máy điện làm việc ở chế độ máy phát (hạ tải)

ηc - hiệu suất của cơ cấu (0.5÷0.8) Ta chọn η c =

0.75 Thay số liệu vào (4) và (5) ta được:

= (500 − 0.35*500)*9.81*1.5 = ( )

(N)(N)

= h cb Thay vào trên ta được:

Trang 14

Để xác định hệ số đóng điện tương đối, ta phải vẽ được đồ thị phụ tải tĩnh của cơcấu.Để làm được điều này, ta cần xác định khoảng thời gian làm việc cũng như thời giannghỉ của thang máy trong một chu kỳ lên xuống Xét thang máy luôn làm việc với tải định

mức G đm = 500(kg) (khoảng 6 người) Để đơn giản, ta cho rằng qua mỗi tầng thang chỉdừng một lần để đón, trả khách.Ta có các thời gian giả định như sau:

- Thời gian vào/ra buồng thang được tính gần đúng 1s/1người

- Thời gian mở cửa buồng thang là 1s

- Thời gian đóng cửa buồng thang là 1s

- Giả sử ở mỗi tầng có một người ra và một người vào, do đó thời gian nghỉ là

t n = 4(s)

Ta có đồ thị vận tốc gần đúng của thang máy (Hình 2.2):

Hình 2.2 Đồ thị vận tốc gần đúng của thang máy Với t kđ + t h = 1.8( s) (Theo bảng 3.1 sách trang bị điện – điện tử máy công nghiệp dùng chung) ⇒ t kđ = t h = 0.9( s)

Quãng đường đi được trong khoảng thời gian mở máy và thời gian hãm là:

Thời gian buồng thang di chuyển với vận tốc đều v=1,5(m/s) ở giữa hai tầng kế tiếp là:

Khi lên đến tầng trên cùng (tầng 6), giả sử cả 6 người trong thang ra hết, ngay sau đó

6 người khác vào để xuống các tầng dưới Như vậy thời gian nghỉ ở giai đoạn này là:

t01 = 0.9 + 6.1 + 6.1 + 0.9 = 14( s)

Khi xuống v và a không đổi nên t lv và t n giống khi đi lên Khi xuống đến tầng dưới cùng , giả sử cả 6 người trong thang ra hết, ngay sau đó 6 người khác vào để lên các tầng

trên Như vậy thời gian nghỉ ở giai đoạn này là: t01 = t02

= 14( s)

Trang 15

Vậy ta có đồ thi phụ tải trong một chu kỳ lên xuống như hình 2.3, với chu kỳ làm việc:

T ck = 10.t lv + 8.t n + 2.t0 = 10 * 4 + 8 * 4 + 2 *14 = 100( s)

Hình 2.3 Đồ thị phụ tải trong một chu kỳ lên xuống

Từ đồ thị phụ tải ta tìm được hệ số đóng điện tương đối:

Vậy phụ tải thang máy có ε đđ % = 40% (Đây là hệ số đóng điện tiêu chuẩn).Do đó ta

chọn công suất động cơ: P đmchon ≥ P đt = 3.57(kW )

Ta chọn động cơ KĐB rotor lồng sóc của ABB như trong bảng sau:

Trang 16

2.1.4.Kiểm nghiệm công suất động cơ

a)Xác định mômen cực đại trên tải

M cmax = Pmax

ω yc.η Trong đó: Pmax = 6.38(kW )

Như vậy động cơ đã chọn là thỏa mãn

Trang 17

2.1.5.Tính toán các tham số của động cơ

Hình 2.4.Sơ đồ thay thế một pha động cơ không đồng bộ

Ở sơ đồ thay thế trên coi R μ = 0 Công

suất định mức đưa vào động cơ:

Trang 19

2.2.Lựa chọn phương án truyền động

Theo yêu cầu của đề bài thì phương án thiết kế được sửdụng là hệ truyền động động

cơ xoay chiều dùng phương pháp điều chỉnh tần số Để cấp nguồn cho động cơ ta sử dụng

bộ biến tần bởi vì biến tần hoạt động tin cậy, chắc chắn, giúp cho việc điều chỉnh tốc độtrở nên trơn hơn và dễ dàng cài đặt tham số điều khiển

Trước hết ta đi lựa chọn loại biến tần để cấp nguồn cho động cơ

2.2.1.Lựa chọn loại biến tần

Biến tần được chia làm 2 loại loại lớn : Biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp

a)Biến tần trực tiếp

Biến tần trực tiếp có sơ đồcấu trúc nhưhình 2.5 dưới đây :

Trang 20

Hình 2.5.Sơ đồ cấu trúc biến tần trực tiếp

Loại biến tấn này có ưu điểm là: Hiệu suất biến đổi năng lượng cao

Bên cạnh đó là một số nhược điểm như: Sơ đồmạch van phức tạp, số lượng van lớn, việcthay đổi tần số ra khó khăn

b)Biến tần gián tiếp

Điểm khác biệt của biến tần gián tiếp so với biến tần trực tiếp là nó có khâu trung gianmọt chiều và tùy thuộc vào khâu trung gian một chiều mà phân ra thành biến tần nguồndòng và biến tần nguồn áp

+Biến tần nguồn dòng

Sơ đồcấu trúc của biến tần nguồn dòng được thểhiện nhưhình 2.6:

Hình 2.6.Sơ đồ biến tần nguồn dòng Khâu trung gian một chiều là cuộn kháng Lđ

Biến tần nguồn dòng có ưu điểm là có thể trả năng lượng về lưới Biến tần loại nàyphù hợp cho dải công suất lớn

Nó có các nhược điểm sau:

- Hệ số công suất thấp và phụ thuộc vào phụ tải

- Ở dải công suất nhỏ thì nó có hiệu suất thấp

Với động cơ đã chọn có công suất 4 kW ta sẽ không dùng loại biến tần này để thiết kế

hệ truyền động cho thang máy

+Biến tần nguồn áp

Sơ đồ nguyên lí mạch lực của biến tần nguồn áp được mô tả như trên hình 2.8 bao gồm các khối chức năng chính sau đây: Nguồn một chiều, mạch lọc, nghịch lưu độc lập nguồn áp

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lí mạch lực của biến tần nguồn áp

Trang 21

Biến tần nguồn áp có các ưu điểm như: Hình dạng và biên độ điện áp ra không phụthuộc tải , hệ số công suất Bên cạnh đó nó còn có nhược điểm đó là: Không có khả năngtrả được năng lượng về lưới

Biến tần nguồn áp phù hợp với với tải nhỏ(<30kW)

Đến đây ta thấy việc lựa chọn biến tần nguồn áp là tốt nhất để thiết kế hệ truyền động.Khi đã sử dụng biến tần thì động cơ roto lồng sóc sẽ được sử dụng bởi vì động cơ KĐBroto lồng sóc có kết cấu đơn giản, vững chắc, không có tiếp xúc điện – cơ nên hầu nhưkhông phải bảo trì thường xuyên

2.2.2.Lựa chọn phương pháp điều khiển

Sau khi đã lựa chọn được loại biến tần cho động cơta sẽlần lượt phân tích những ưu vànhược điểm của ba dạng điều khiển tần số động cơkhông đồng bộ, đó là: Điều khiển vôhướng (U/f), điều khiển vec tơ theo trường rotor FOC và điều khiển trực tiếp mô menDTC Để từ đó đưa ra phương án điều khiển phù hợp

a) Phương pháp điều khiển vô hướng (U/f)

Nội dung chính của phương pháp là ta cần phải điều chỉnh cả điện áp U và tần số ftheo luật điều khiển : U/f = const

Ưu điểm của phương pháp:

- Cấu trúc điều khiển rất đơn giản, dễ thực hiện

- Độ tin cậy cao

- Thóa mãn các yêu cầu điều khiển cơ bản

Nhược điểm:

- Ổn định tốc độ thấp gặp khó khăn

b) Phương pháp điều khiển tựa từ thông rotor – FOC

Đây là phương pháp được hãng Siemens đề xuất năm 1971.Tinh thần của phương pháp làdùng công cụ biến đổi vectơ để ước lượng đại lượng vectơ từ thông ψ r và điều chỉnh nó.Còn mômen động cơ điều chỉnh thông qua thành phần vec tơ dòng I

s Ưu điểm của phương pháp:

- Có thể làm việc ổn định rất tốt ở chế độ cận

không Nhược điểm:

- Nhạy với sựbiến thiên thông sốcủa động cơ

- Đô tác động nhanh không cao do mô hình phức tạp, phải thực hiện phép quaytọa độvà vẫn phải điều khiển gián tiếp mômen thông qua việc điều khiển cácthành phần dòng điện

c)Phương pháp điều khiển trực tiếp mômen DTC

Tinh thần của phương pháp này là điều khiển vị trí của vectơ từ thông stator ψ s

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	1,83 MB