ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ THANG MÁY

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY

GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG



ĐỒ ÁN MƠN HỌC
KỸ THUẬT ĐỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ THANG MÁY
GVHD: TS. LÊ QUANG ĐỨC
SVTH: NGUYỄN ANH TÙNG
NGUYỄN ĐĂNG QUÝ
NGUYỄN VĂN THẮNG

THANG MÁY CHO TÒA NHÀ 2 TẦNG, TẢI NÂNG HẠ.

- Thông số: thang máy nặng M = 5 tấn, tốc độ nâng hạ V=1.3 m/s.

- Chọn động cơ kéo, hộp số, thiết bị điện và điều khiển
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page 1


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY

GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC

- Điều khiển thang máy lên xuống bằng nút ấn: ấn nút CL để đi lên, ấn
nút CX để đi xuống. Ấn nút Stop để dừng. Nút Emergency để dừng máy
khẩn cấp.
- Có bảo vệ hành trình hai đầu khơng cho phép thang máy chạy vượt quá
giới hạn cho phép.
- Bảo vệ quá trọng lượng bằng limit switch đặt dưới gầm buồng thang:
Nếu tải trọng quá nặng thì limit switch đặt dưới gầm sẽ đóng, khơng cho
thang máy chạy và đóng cịi báo động.
- Kết hợp điều khiển q trình thắng cơ khí khi nâng và hạ.

GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI.

-Thang máy là một thiết bị vận tải dùng để chở hàng và người vv… 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 tạp nhằm
đảm bảo năng suất, vận hành tin cậy, an toàn. Tất cả thiết bị điện được
lắp đặt trong buồng thang và buồng máy.
-Ta giả sử là thang máy chở người, ngôi nhà 2 tầng và mỗi cao 4m.

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page 2


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY

GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC

Đồ thị đặc tính cơ.

YÊU CẦU ĐẶT RA.
- Phụ tải thang máy là tải thế năng, yêu cầu của thang máy là phải

dừng tầng chính xác, di chuyển êm, khơng giật, đảm bảo an toàn cho
hành khách.
- Động cơ truyền của thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
Thời gian mở máy ngắn, momen 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 nhưng phải trong khoảng thời gian ngắn và phải dừng lại tại vị trí
chúng ta mong muốn một cách nhẹ nhàng và chính xác, trong trường
hợp mất điện buồng thang khơng bị rớt xuống đáy hố thang mà phải
được giữ lại.
- Khi q tải phải có đèn hoặc cịi báo hiệu, thang máy phải ngưng
hoạt động, sau khi một số hành khách ra khỏi thang máy tình trạng
q tải khơng cịn nữa thì thang máy trở lại làm việc bình thường.
- Trong khi thang máy đang di chuyển thì khơng thể điều khiển thang
máy di chuyển theo chiều ngược lại.

HƯỚNG GIẢI QUYẾT:
 Đầu tiên chúng ta phải sử dụng biến tần chuyên dùng cho thang máy

là loại biến tần hỗ trợ luật điều khiển vector, ta đặt limit switch ở
mỗi tầng để bảo vệ hành trình và dừng thang máy.
 Để bảo vệ người và thang
• Tải moment khơng đổi,cần
trong trường hợp mất điện nên
moment khởi động lớn trong thời
lắp đặt thêm thắng cơ khí, khi
gian ngắn
bị mất điện thắng cơ khí sẽ
• u cầu biến tần điều khiển
được cấp điện.
Vector.

 Để không thể điều khiển thang
máy theo chiều ngược lại khi
thang đang di chuyển ta sử
dụng cơ cấu khóa liên động.
 Khi q tải phải có tín hiệu
đèn cịi báo cho hành khách biết đồng thời ngắt khơng cho điều
NHĨM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page 3


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY

GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC

khiển chạy lên xuống, khi khơng cịn tình trạng q tải thì cịi và đèn
tự tắt.

SƠ ĐỒ KHỐI MÔ PHỎNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN

CHỌN MÁY SẢN XUẤT(Chọn động cơ)

1.Tính tốn chọn động cơ:
Động cơ có nhiệm vụ kéo máy sản xuất, ở đây là thang máy nên động cơ
phải có đủ cơng suất để đảm bảo kéo được thang máy.
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page 4


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY

GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC

A. Đặc tính cơ động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
- Đặc tính cơ

- Đặc điểm của chế độ này là thời gian làm việc (có tải) khơng đủ để làm
nóng động cơ đến nhiệt độ ổn định, thời gian nghỉ không đủ để làm nguội
động cơ đến nhiệt độ môi trường.
- Đặc trừng cho đồ thị phụ tải ngắn hạn lặp lại là độ lớn của phụ tải Pc
và thời gian đóng điện tương đối (td hoặc td%):
TD = tlv/tck, TD% = (tlv/tck).100%
Trong đó: tlv là thời gian làm việc, tck thời gian chu kì (tck = tlv + tn).

B. Tính tốn.
- Trọng lượng thang máy:G=5000kg
- Ta chọn khối lượng buồng thang máy:Gbt=2200kg.
- Ta chọn khối lượng chở khách:Gt=2800kg.
- Ta có

α

α

÷

là hệ số cân bằng( =0,3 0,6).

α

÷

- Đối với thang máy tải khách thì ta chọn( =0,35 0,4) do đó ta chọn hệ

số
α

=0,4.

η

- Ta chọn cơ cấu có hiệu suất truyền: =85%.
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page 5


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY

GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC

- Tốc độ di chuyển lớn nhất cho phép v=1,3m/s
- Chọn gia tốc g=9,8m/s2.
Vậy ta có khối lượng đối trọng là:
α

Gdt=Gbt+ Gt= 2200 + 0,4.2800= 3320kg.
• Tỉ số truyền của động cơ:
2π .Rt .n 2π * 0,3 *1500
i=
=
= 36,249
v
78
Với:

i là tỉ số truyền
Rt là bán kính puly = 300 mm
n là tốc độ động cơ = 1500 vòng/phút
v là vận tốc nâng tải = 78 m/p
• Tính lực kéo đặt lên puli cáp kéo buồng thang ở tầng dưới cùng và
các lần dừng tiếp theo.
F = (G + G0 – k1.∆G1 – Gđt).g (N)
Trong đó: k1 số lần dừng của buồng thang.
∆G1 thay đổi khối lượng tải sau mỗi lần dừng.
g: gia tốc trọng trường.
Vì Gđt = G0 + α.G (Kg)
 F = (Gđm(1 - α) – k1.∆G1).g
Trong đó:Gđm là tải trọng định mức (kg)
α là hệ số cân bằng (trong khoảng từ 0,3-0,6 => chọn α = 0,4)
hiệu suất của cơ cấu 85%
Tại tầng thấp nhất: F = Gđm(1 - α).g
Fnt = Gđm(1 - α).g = 2800(1 – 0,4).9,81 = 16480,8 (N).
Fht = - Gđm(1 - α).g = - 2800(1 – 0,4).9,81 = - 16480,8 (N).
• Moment theo lực kéo:
Mnt = Fnt.R/(i.η) = 16480,8.0,3/(0,85.36,249) = 160,46 (N.m).
Mht = Fht.R.η/I = -16480,8.0,3.0,85/36,249 = -115,9 (N.m).
• Tính tổng thời gian hành trình nâng hạ của buồng thang:
Chọn chiều cao buồng thang là 2 (m) chiều cao một tầng 4 (m).
Gia tốc cực đại: amax = 1,5 (m/s2).
Thời gian chạy ở 20Hz: 0,2 (s).
- Thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định: 2,33 (s).
- Thời gian tăng tốc: 0,87 (s).
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page 6

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY

GVHD:TS.LÊ QUANG ĐỨC

- Thời gian hãm: 0,4 (s).
 tlv = 2,33 + 0,87 + 0,4 = 3,8 (s).
• Tốc độ góc quy về trục động cơ: wđc=(2.i.v)/D = (2.36,249.1,3)/0.6

=157,079 rad/s
 nđc= (60.wđc)/2π = (60.157,079)/2π =1500 v/p
• Cơng suất nâng tải:
(G − Gdt ).v.g (5000 − 3320).1,3.9,8 =
0,85
η
Pload=
=
25,18KW.
• Vậy cơng suất động cơ u cầu là:
Pđc=Pload + 15%.Pload= 25,18 + 0,15.25,18 = 28,957KW.
• Ta có đối trọng là 3320kg vậy ta chọn động cơ P > 28,957KW, tỉ số
≤

truyền i 36,249, tốc độ đầu ra
hãng siemens.

≥

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN:1Page 7

41,38 (v/p).vậy ta chọn động cơ

2.Chọn động cơ.
 Yêu cầu:

Công suất động cơ: P ≥ 28,957 KW.
Tỉ số truyền động cơ: i ≤ 36,249.
Tốc độ đầu ra: ≥ 41,38 (v/p).
Moment làm việc: ≥ 160,46 (N.m).
Động cơ có hộp số kèm theo.
Mơi trường làm việc: Trong nhà.
 Giải pháp: Từ yêu cầu trên ta chọn động cơ như sau:
 Gồm có: Helical geared motor -Động cơ liền hộp giảm tốc bánh răng

xoắn Bevel geared motor -Động cơ liền hộp giảm tốc bánh răng côn
Worm geared motor -Động cơ liền hộp giảm tốc trục vít Parallel shaft
geared motors-Động cơ liền hộp giảm tốc trục song song
Ở đây nhóm chọn loại động cơ liền hộp giảm tốc trục song song
Động cơ hãng:SIEMENS
Mãsố :FZ.168B-LG200LB4E


3/5

5
Công suất : 30KW
Điện áp : 400/690V (Δ/Υ)
Tần số : 50 Hz
Dòng điện định mức: 55A

Tốc độ : 1475 rpm
Tốc độ định mức: nout = 50 rpm
Tỷ số truyền của hộp số: ni = 29,64
Moment định mức đầu ra hộp số: 5757 N.m
Số cực:4
Hệ số cơng suất : 0.85
Đường kính puly(mm) = 600 (tự chọn)


8/88


Frequency and voltage.

3/92


3.Chọn thắng cơ khí.
Thắng cơ khí có nhiệm vụ là giữ cho thang đứng lại khi ta dừng và không
bị rơi khi có sự cố.
Thơng số và giản đồ hoạt động của thắng cơ khí.


Ta chọn thắng theo động cơ như sau:
Với loại động cơ LG200LB – C66 ta có.

8/47

Ta có: Brake type L260/240.

Với Type L260/240 ta có tiếp.

8/43


Điện áp hoạt động là 24VDC. Với loại động cơ C66.

8/32

Catalog motor Siemens D87-1_en_2011.pdf

CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH


1.Chọn biến tần và phụ kiện.
A. Chọn biến tần.
 Yêu cầu:

Biến tần có chức năng điều khiển động cơ hoạt động theo yêu cầu
mà ta cài đặt, bảo vệ cho động cơ.
Dịng định mức >55A
Cơng suất >=30KW
Điện áp làm việc 400 V
Khả năng quá tải ngắn hạn .
 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 hiểu

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 suất từ 0,25-132 KW
 Bộ điều khiển nhỏ gọn với nhiều

tính năng mạnh mẽ
 Bộ điều khiển vòng hở
 Điện áp 1 pha 220-240VAC, 3 pha

380-400VAC,3 pha 575-690 VAC.
4. Unidrive Sp Bộ điều khiển đa năng cấp cao cho động cơ AC 0.25-1900

KW
 Cho phép điều khiển bất kì động

cơ AC nào với tính năng mạnh mẽ
và linh hoạt
 Với chức năng điều khiển vị trí và

tính năng tự động hóa có sẵn
 Dải công suất rộng cho tất cả các ứng dụng.

5. TD3100 series Driver Bộ điều khiển AC công

KW
 Ứng dụng trong điều khiển

phức tạp như: thang máy,…
 Với chức năng điều khiển vị trí

linh hoạt

suất từ 7,5 đến 30


 Điện áp 3 pha 380-400V
 Giải pháp: Theo yêu cầu trên ta chọn biến tần như sau:

Biến tần: Dòng TD3100 series Driver
Dựa vào catalog 20072210554989135 của hãng Emerson ta chọn
loại biến tần TD3100 – 4T0300E có ứng dụng điều khiển cho thang
máy đó là luật điều khiển Vector.

20072210554989135.pdf trang 8.
Model: TD3100-4T0300E

Công suất: 30KW
Input Current: 62A
Oput Current: 60A


Input Voltage: 380/400V
Output Voltage: 0 ~ 380/400V
B. Chọn phụ kiện cho biến tần.


Chọn EMI Filter. Dùng để lọc nhiễu.
Theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần nhóm chọn EMI FILTER
ETB series

Mã số: 65ETB1/40
EBT1-40_EBK1-40.pdf
Điện áp làm việc : 400VAC.




Chọn AC Reactror. Dùng để lọc nhiễu.
Theo khuyến cáo của biến tần ta chọn Input AC reactor có mã số:
TDL-4AI01-0370 và Output AC reactor có mã số: TDL-4AO01-0370

20072210554989135.pdf trang 116.




Chọn điện trỡ hãm. Dùng để hãm động năng.
Ta chọn Brake resistor theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần.
Điện trở hãm: 16 Ω
Công suất hãm: 9600 W
Moment hãm: 180 %

20072210554989135.pdf trang 115


2.Chọn thiết bị đóng cắt.


Chọn MCCB cho mạch động lực.



Yêu cầu : Dùng để bảo vệ các thiết bị trong mạch động lực khi xảy ra
sự cố ngắn mạch,quá tải.

Điện áp định mức: 400VAC
Dòng định mức: 63A
 Giải pháp:

Số cực: 3 pole


Dựa vào điện áp và dòng điện định mức đầu vào của biến tần nhóm chọn
MCCB của hãng MITSUBISHI. Mã: NF125-SW

MCCB Mitsubishi.pdf trang 13/76

Dòng cắt: 30KA
 Chọn Contactor cho mạch động lực.
 Yêu cầu:

Cuộn hút Contactor có nhiệm vụ đóng cắt tiếp điểm để cung cấp điện
cho mạch động lực.
Dòng điện định mức: 80A
Điện áp làm việc: 400V
Điện áp cuộn hút: 220V
 Giải pháp:


Dựa vào dòng điện làm việc của động cơ và biến tần nhóm chọn

contactor mã số: CJ20-63.