Đồ án tốt nghiệp thang máy

thang máy

TP HỒ CHÍ MINH Khoa: Điện_Điện tử Viễn Thông

  

BÁO CÁO ĐỒ ÁN

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

ĐỀ TÀI: THANG MÁY GVHD: TS LÊ QUANG ĐỨC

SVTH: Nhóm 11

 Lê Hữu Phúc DC11

NỘI DUNG:

 Yêu cầu thang máy.

 Vấn đề đặt ra

 Hướng giải quyết

 Sơ đồ khối của thang máy

PHẦN 2: TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ

 Chương 1: Thiết bị máy sản xuất, thiết bị truyền động, động cơ

 Chương 2: Các thiết bị điện chính

 Yêu Cầu Của Thang Máy:

 Thang máy cho tòa nhà 2 tầng tải nâng hạ

Thang máy nặng M = 4 tấn, tốc độ nâng hạ V=1.5 m/s

Chọn động cơ kéo, hộp số, thiết bị điện và điều khiển

Có bảo vệ hành trình hai đầu không cho phép thang máy chạy vượt quá giớihạn cho phép

Bảo vệ quá trọng lượng bằng limit switch đặt dưới gầm buồng thang: Nếu tảitrọng quá nặng thì limit switch đặt dưới gầm sẽ đóng, không cho thang máy chạy

và đóng còi báo động hoặc đèn báo hiệu

Kết hợp điều khiển quá trình thắng cơ khí khi nâng và hạ

Điều khiển thang máy lên xuống bằng nút ấn:

Đối tượng ở đây là thang máy Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở

hàng hóa và người theo phương thẳng đứng Những loại thang máy hiện đại có

cơ cấu cơ khí phức tạp, hệ thống truyền động, hệ thống khống chế phức tạpnhằm đảm bảo nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn Tất cả thiết bịđiện được lắp đặt trong buồng thang và buồng máy

Các bộ phận chính của thang máy là:

Sơ đồ khối phương pháp điều khiển

Đường đặc tính cơ của thang máy Vấn đề đặt ra:

 Phụ tải thang máy là tải thế năng, yêu cầu của thang máy là phải dừng tầngchính xác, di chuyển êm, không giật, đảm bảo an toàn cho khách

 Động cơ truyền của thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại Thời giankhởi động ngắn, moment khởi động lớn để kéo thang máy đi lên

 Khi có lệnh điều khiển thì thang máy tăng tốc từ từ lên tốc độ định mức nhưngphải trong khoảng thời gian ngắn và phải dừng lại tại vị trí chúng ta mong muốnmột cách nhẹ nhàng và chính xác, trong trường hợp mất điện buồng thangkhông bị rớt xuống đáy hố thang mà phải được giữ lại

 Khi quá tải phải có đèn hoặc còi báo hiệu, thang máy phải ngưng hoạt động, khitình trạng quá tải không còn nữa thì thang máy trở lại làm việc bình thường

 Trong khi thang máy di chuyển thì không thể điều khiển thang máy di chuyểntheo chiều ngược lại

Hướng Giải quyết:

 Sử dụng động cơ có tích hợp hộp số chuyên dùng cho thang máy

 Sử dụng biến tần chuyên dùng cho thang máy là loại biến tần hỗ trợ luật điềukhiển vector, ta đặt limit switch ở mỗi tầng để bảo vệ hành trình và dừng thangmáy

 Sử dụng thắng cơ khí để bảo vệ người và thang trong trường hợp mất điện

 Sử dụng cơ cấu khóa liên động để khi thang máy đang di chuyển không thểđiều khiển thang máy theo chiều ngược lại

 Sử dụng tín hiệu báo sự cố khi quá tải, phải có tín hiệu đèn còi báo cho hànhkhách biết đồng thời ngắt không cho điều khiển chạy lên xuống, khi không còntình trạng quá tải thì còi và đèn tự tắt

PHẦN 2: TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ

Chương 1: Thiết bị máy sản xuất, thiết bị truyền động, động cơ.

I.1 Tính chọn động cơ.

Động cơ có nhiệm vụ kéo máy sản xuất( thang máy) nên động cơ phải có đủ

công suất để đảm bảo kéo được thang máy

 Mục đích: Kéo buồng thang máy.

 Phù hợp với trọng lượng của tải (M = 4 tấn) và tốc độ nâng hạ (V = 1.5 m/s)

 Là động cơ xoay chiều 3 pha

 Chế độ làm việc của thang máy:

Thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại ( thời gian làm việc và thời gian

nghỉ xen kẻ nhau) Nhiệt độ của động cơ chưa đạt tới giá trị giới hạn khi động cơ làm việc Khi động cơ nghỉ nhiệt độ của động cơ giảm nhưng chưa đạt tới nhiệt độ của môi trường

Tính toán chọn động cơ:

- Chọn cơ cấu hộp số có hiệu suất truyền : η = 80%

- Khối lượng của đối trọng là: Gđt = 2680 kg

*G Công suất nâng tải:

Gbt : Khối lượng buồng thang (1800kg).

k : Số lần dừng của buồng thang (k = 1)

∆G : Độ thay đổi khối lượng tải sau mỗi lần dừng

 Giả sử tòa nhà cao 10m, mỗi tầng cao h= 5m.

Giả sử thời gian tăng tốc bằng thời gian hãm: t1 = t3 = 1.5s

Gia tốc của thang máy:

Quảng đường cabin đi với tốc độ ổn định:

Thời gian nghỉ của thang máy: t4 = 10s

Chu kỳ làm việc của thang máy: T = 2*G(1.5+1.83+1.5) + 10 = 19.66s

Kết luận:

 Thời gian tăng tốc: t1 = 1.5s

 Thời gian chạy ổn định (1.5m/s): t2 = 1.83s

 Thời gian giảm tốc: t3 = 1.5s

 Thời gian nghỉ của thang máy: t4 = 10s

 Tốc độ góc quy về trục đông cơ:

w đc=2∗i∗v

D =

2∗40.32∗1.5 0.77 =¿157.1 (rad/s)

Chu trình hoạt động của thang máy.

Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị phụ tải của thang máy:

 Theo kết quả tính toán, ta cần chọn động cơ có.

 công suất P ≥ 27.893 kW

 Tỉ số truyền động cơ i ≤ 40.32

 Moment làm việc ≥154.4(N.m)

 Tốc độ đầu ra ≥ 37.2( vòng/phút) (37.2 = n đc/ i = 1500/40.32)

Giải pháp: Ta chọn động cơ của hãng Siemens:

Hãng Siemen gồm có các loại động cơ:

Helical geared motors - Động cơ liền hộp giảm tốc bánh răng xoắn ốc

Bevel helical geared motors – động cơ liền hộp giảm tốc bánh răng côn.

Worm geared motors – động cơ liền hộp giảm tốc trục vít

Parallel shaft geared motors – động cơ liền hộp giảm tốc trục song song

…

Ở đây nhóm xin chọn loại động cơ liền hộp giảm tốc trục song song của hãng

Siemen (vì sao chọn loại động cơ này?)

Mã số: FZ.168B-LG200LB4E.

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 307/1013).

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 926/1013).

Frequency and voltage(tần số và điện áp)

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 858/1013).

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 927/1013).

 Động cơ có các thông số:

 Điện áp định mức: 400/690(Δ/Υ).)

 Dòng điện định mức: 55A

 Tấn số định mức: 50Hz

Đồ thị phụ tải của thang máy:

 Chọn thắng cơ khí:

Thắng cơ khí có nhiệm vụ dùng để giữ buồng thang đứng lại khi ta dừng, hoặc

có sự cố để tránh bị rơi buồng thang đảm bảo an toàn cho hành khách và bảo vệthang máy

Thắng cơ khí được tích hợp sẳn trên động cơ

Bảng tổng quan về công nghệ mo-đun kết hợp với phanh:

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 867/1013).

Chế độ không tải:

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 885/1013).

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 881/1013).

Theo khuyến cáo của nhà sản xuất thì điện áp hoạt động của thắng cơ khí có thể

là 24 VDC ± 10%

Công suất hoạt động của thắng cơ khí là: 100W

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 870/1013).

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 882/1013).

Thông số giản đồ hoạt động của thắng cơ

(Catalog “D87-1_en_2011.pdf” trang 871/1013).

2 Chọn biến tần.

 Mục đích: Điều khiển động cơ hoạt động theo yêu cầu mà ta cài đặt,

bảo vệ cho động cơ

 Điều khiển vector

 Thích hợp cho tải moment không đổi, tải làm việc ngắn hạn lặp lại

 Sử dụng cho động cơ có công suất 30kW

 Điều khiển bằng biến tần của hãng Emerson.

 Hãng Emerson gồm đa dạng các loại biến tần.

1 PV series :Công suất từ 5,5 – 110 KW

 Ứng dụng trong tải điều khiển bơm, quạt, máy chế biến

thực phẩm, gỗ, cao su

 Dòng sản phẩm này nhắm đến hiệu quả về giá thành,

tin cậy, dễ sử dụng

 Điện áp 3pha 380 VAC

2 EV 1000: Bộ điều khiên AC thông dụng với công suất

1,5-5,5 KW

 Ứng dụng trong tải điều khiển đơn giản: Băng tải, máy

đóng gói, cửa tự động

 Với tính năng dễ sử dụng, hiệu quả về giá thành

 Điện áp 1pha 220-240VAC, 3 pha 380-400 VAC

3 Commander SK: bộ điều khiển động cơ AC công

năng mạnh mẽ và linh hoạt

 Với chức năng điều khiển vị trí và tính năng tự động

(Catalog “Unidrive_sp_brochure.pdf” trang 21/24).

 Thông số kỹ thuật của biến tần:

 Điện áp đầu vào định mức: 380 - 480VAC ±10%

 Tần số đầu vào cho phép: 48 – 65Hz

 Tần số đầu ra: 0 – 3000Hz (vòng lặp mở).

 Khả năng chịu quá tải: +tải thường: 110% trong 165 giây

+ tải nặng: 175% trong 40 giây(trong vòng khép

kính), 150% trong 60 giây(trong vòng lặp mở)

 Chọn điện trở hãm.

 Mục đích: Dùng để hãm động năng.

 Yêu cầu: Phù hợp với biến tần.

 Tính toán công suất cho điện trở hãm và chọn điện trở hãm.

Vây, ta phải chọn điện trở hãm có công suất P ≥ 9.97kW

 Giải pháp: Theo catalog biến tần ta có thể chọn loại điện trở hãm:

(Catalog “Unidrive sp model sizes 0 to 6.pdf” trang 73/304)Thông số

kỹ thuật của điện trở hãm:

+ Điện trở tối thiểu: 11Ω

+ Công suất định mức tức thời: 55.3kW

+ Công suất trung bình trong 60 giây: 45kW

o Theo khuyến cáo của biến tần:

(Catalog “Unidrive_sp_brochure.pdf” trang 23/24)

 Giải pháp: Chọn theo catalog biến tần loại:

(Catalog “Emerson CT 2007 Catalog.pdf” trang 392/419)

Thông số kỹ thuật của EMC Filter:

+ Điện áp vào: 460 VAC, 3-Phase 50/60Hz

+ Dòng điện hoạt động: 101A

+ Khối lượng: 8.8Lbs

 Mục đích: Ức chế sóng hài, cải thiện công suất đầu vào và đầu ra

của biến tần

 Yêu cầu: Phù hợp với biến tần.

 Giải pháp: Chọn theo catalog của biến tần loại:

(Catalog “Emerson CT 2007 Catalog.pdf” trang 396/419)

(Catalog “MCCB Mitsubishi.pdf” trang 20/260)

(Catalog “MCCB Mitsubishi.pdf” trang 21/260)

 Điện áp cuộn hút: 220V.

 Giải pháp: Chọn contactor của hãng Mitsubishi với model S-N50

(Catalog “MS-N_Contactor_Catalogue_December_2007.pdf trang22/89).

(Catalog “MS-N_Contactor_Catalogue_December_2007.pdf trang 25/89)

 Các thông số của contactor:

(Catalog “MCCB Mitsubishi.pdf” trang 51/260).

 Chịu được quá tải động cơ.

 Cách điện tốt

 Phù hợp với biến tần và động cơ

Theo khuyến cáo của biến tần:

(

Catalog “Unidrive sp model sizes 0 to 6.pdf” trang 69/304)

 Giải pháp: Chọn loại cáp 0.6/1(1.2)kV 3 Cores PVC Insulated Cable của

hãng Lioa Electric

( Catalo “Day va cap.pdf” trang 10/28)

Ghi chú: GSWA giáp sợi thép; DSTA giáp hai băng thép; UnAr không giáp.

b) Chọn cáp cho mạch điều khiển.

 Mục đích: Kết nối các thiết bị điện trong mạch điều khiển.

 Yêu cầu: Phù hợp với dòng điện tổng của mạch điều khiển.

 Giải pháp: Chọn loại cáp 0.6/1(1.2)kV 1 Cores PVC Insulated Cable của

hãng Lioa Electric

( Catalog “Day va cap.pdf” trang 10/28).

Catalog “Limit Switch- Schneider.pdf” trang 9/246).

(Catalog “Limit Switch- Schneider.pdf” trang 7/246).

(Catalog “Limit Switch- Schneider.pdf” trang 146/246).

 Chọn Rơle trung gian.

(Catalog “Role trung gian Pdf” trang 1/14).

 (Catalog “Role trung gian Pdf” trang 3/14).

 Chọn nút nhấn và đèn báo.

a) Chọn nút nhấn:

 Mục đích: Khởi động thang máy lên xuống, dừng thang máy thông qua

mạch điều khiển

(Catalog “IDEC-Pricelist-042012-Eworld.pdf” trang 6/20).

b) Chọn đèn báo.

 Mục đích: Báo nguồn, báo tình trạng làm việc của hệ thống.

 Yêu cầu: Sử dụng điện áp 220V.

 Giải pháp: Chọn đèn báo của hãng IDEC loại

YW1P-1EQM3(R, Y, W, A)

(Catalog “IDEC-Pricelist-042012-Eworld.pdf” trang 3/20).

 Chọn bộ nguồn cho thắng cơ khí.

 Mục đích: Cấp nguồn cho thắng cơ khí hoạt động.

 Yêu cầu: Điện áp 24V, hoạt động ổn định.

 Giải pháp: Chọn bộ nguồn loại PS5R-SF24.

(Catalog “IDEC-Pricelist-042012-Eworld.pdf” trang 13/20).

Catalog “Bang-gia on-ap-lioa-standa.pdf” trang 3/13.

 Chọn tủ điện.

 Các thiết bị chứa trong tủ điện

Theo khuyến cáo của biến tần ta chọn tủ loại:

+Rơ le trung gian

+Line reactor and Load reactor

(Catalog “Emerson CT 2007 Catalog.pdf” trang 298/419)

(Catalog “Emerson CT 2007 Catalog.pdf” trang 301/419).

Contactor Đóng cắt mạch động lực thông qua mạch

điều khiển

Line reactor and Load reactor

Ức chế sóng hài, cải thiện công suất đầu vào

và đầu ra của biến tần

EMC Filter Giảm nhiễu điện từ

Nguồn 24VDC Cấp nguồn cho thắng cơ khí.

b) Các phần tử trong mạch điều khiển.

Nút Start, Stop Khởi động và dừng cung cấp điện cho mạch động

lực và mạch điều khiển

Nút E-Stop Dừng khẩn cấp hệ thống

Nút CL, CX Điều khiển biến tần chạy thuận, nghịch

Limit Switch Bảo vệ hành trình hai đầu không cho phép thang

máy chạy vượt quá giới hạn cho phép

Bảo vệ quá tải

MCB Cấp nguồn, bảo vệ ngắn mạch… cho hệ thống.Contactor KM1 Đóng cắt mạch động lực thông qua mạch điều

khiển

Contactor KM2 Điều khiển cấp điện cho thắng cơ khí

Rơ le trung gian Đóng các tiếp điểm cung cấp điện cho mạch điều

khiển

Đèn báo Báo nguồn, báo tình trạng làm việc của hệ thống

2.Nguyên lý hoạt động.

- Đóng MCCB cấp nguồn cho hệ thống mạch động lực

- Đóng MCB cấp nguồn cho mạch điều khiển

+ Đèn D1 sáng báo mạch điều khiển đã được cấp nguồn

- Nhấn Start cuộn dây KM1 có điện

+ Tiếp điểm của KM1 ở mạch động lực đóng lại cấp nguồn cho biến tần

+ Tiếp điểm của KM1 ở mạch điều khiển đóng lại duy trì nguồn cấp chocuộn dây KM1

+ Đèn D2 sáng báo hiệu hệ thống sẵn sàng làm việc

- Giả sử thang máy đang ở tầng 1: LW1 tác động (D5 sáng), rơ le R3 có điện

mở tiếp điểm R3 không cho phép điều khiển biến tần chạy theo chiều ngược

khiển biến tần hoạt động theo chiều ngược lại Khi đó biến tần sẽ xuất tín hiệu giữtải, sau một khoảng thời gian lớn hơn 200 ms thì biến tần xuất tín hiệu mở phanhthông qua chân 25 Sau một khoảng thời gian trễ 67 ms thắng cơ khí được mở hoàntoàn Động cơ kéo thang máy đi lên và đạt tốc độ ổn định sau 1,5s.

Khi thang máy chạm LW2, rơ le R4 có điện ngắt tín hiệu chạy thuận Động cơmất điện, tốc độ của thang máy giảm dần Sau 1,5s biến tần ngắt tín hiệu thắng cơkhí thông qua chân 25 Thắng cơ khí bóp lại trong 312 ms và thang máy dừng hẳn

Khi xảy ra sự cố quá tải LW3 đóng lại, rơ le R5 có điện mở tiếp điểm thườngđóng R5 ngắt tín hiệu chạy thuận và chạy nghịch không cho phép điều khiểnthang máy đồng thời đèn D7 sáng báo sự cố quá tải

Khi biến tần bị lỗi nó sẽ báo qua relay1, relay1 ở mạch điều khiển có điện mởtiếp điểm thường đóng R6 ngắt tín hiệu chạy thuận và chạy nghịch không chophép điều khiển thang máy đồng thời đèn D8 sáng báo biến tần bị lỗi

Khi xảy ra sự cố, ta nhấn nút E-STOP để dừng khẩn cấp biến tần

 Khi mất điện thì thắng cơ khí cũng mất điện và bóp lại tránh việc buồng thang bịrơi, và KM1 cũng mất điện, sau khi có điện lại đảm bảo biến tần và động cơ không

có điện Lúc này muốn thang máy hoạt động lại thì ta phải vận hành lại từ đầu

 Cài đặt.

Cài đặt thông số của động cơ:

Pr 0.43 Hệ số công suất/góc

pha encoder(Powerfactor/

Encoder phase angle)

0.12= 1(các thông số cài đặt)

Control parameters - Pr 0.12 = 2(các thông số điều khiển)

Distance Parameters - Pr 0.12 = 3(các thông số khoảng cách)

Diagnostic parameters -

Pr 0.12 = 4(các thông số

Pr 0.15(1) Đường kính puly 770 Đơn vị: mm

“emenson cho thang may.pdf” trang 60-63/100

 Cài đặt thông số thắng cơ khí:

Theo hướng dẫn của biến tần:

optimiser(tốc độ để bắt đầu tối ưu)

10 Đơn vị: mm/s (mặc định)

optimiser(thời gian để bắt đầu tối ưu)

1500 Đơn vị: ms

Pr 0.20(1) Jerk for start

optimiser(dật cho khởi đầu tối ưu)