BÁO cáo bài tập lớn THIẾT kế hệ TRUYỀN ĐỘNG TRONG THANG máy

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
Giảng viên hướng dẫn:
Nhóm sinh viên thực hiện:
Họ và tên
Quế Anh Tùng
Nguyễn Hữu Trường
Bùi Quang Huy
Đỗ Ngọc Sơn
Nguyễn Đăng Linh
Trần Đức Mạnh
Đàm Đức Hịa
Ngơ Huy Khang
Nguyễn Xuân Tuấn

Hà Nội, 2020

TIEU LUAN MOI download :


THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG
TRONG THANG MÁY
Số liệu cho trước của thang máy:
+

Số tầng: 27

+

Chiều cao tầng nhà: 4 m

+

Tốc độ thang máy: v = 1,5 m/s

+

Gia tốc cực đại: amax = 1,5 m/s2

+

Khối lượng cabin: G0 = 700 kg

+

Tải cực đại: Gđm = 600 kg

+

Đường kính puli: D = 0,4 m

+

Tỷ số truyền: i = 30

+

Hiệu suất: η = 0,75

+

Gdt khối lượng của đối trọng

+

Hệ số cân bằng: α = 0,4

+

Hệ số ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng: k = 1,2

+

g = 9,81

TIEU LUAN MOI download :


1.

Xác định phụ tải tĩnh

- Khối lượng đối trọng:
Gdt = G0 + α.Gđm = 700 + 0,4.600 = 940 (kg)
- Lực kéo đặt lên puli khi nâng đầy tải:
Fn = (Gđm + G0 – Gdt).k.g = (600 + 700 – 940).1,2.9,81 = 4237,92
(N) - Lực kéo đặt lên puli khi hạ đầy tải:
Fh = (– Gđm – G0 + Gdt).k.g = (– 600 – 700 + 940).1,2.9,81 = – 4237,92 (N)
- Công suất tĩnh của động cơ khi nâng đầy tải là:
(nâng đầy tải thì Fn = (1 – α).Gđm.g)
P1n
-

=

1000

Cơng suất tĩnh của động cơ khi hạ đầy tải

là: (nâng đầy tải thì Fh = (α – 1).Gđm.g)
Fh . v .η

P1h =
-

1000.k

Công suất tĩnh của động cơ khi nâng không tải là:

(nâng đầy tải thì Fh = - α.Gđm.g)
Fh . v .η

P0n =
-

1000.k

Công suất tĩnh của động cơ khi hạ khơng tải là:

(nâng đầy tải thì Fh = α.Gđm.g)

P0h =

- Mô men tĩnh của động cơ khi nâng đầy tải:

M1n =
- Mô men tĩnh của động cơ khi nâng đầy tải:

M1h =

F .D.η
h

2.i

=

−4237,92.0,4 .0,75
2.30

= -21,19 (Nm)


TIEU LUAN MOI download :


2. Xây dựng đồ thị phụ tải
Trươc tiên dưa vao đương cong tôi ưu tinh toan sơ bô thơi gian thang may chuyển
đông ở môt tâng.
-

-

Đô giật ρ(m/s3)

Vơi gia tôc a=1.5m/s2≤2m/s2 thi đô giật không đươc vươt qua 20m/s3. Do đó ta
chon đô giật ρ=15m/s3.
-

-

Theo đồ thị trên

-

Xet trên đoan cabin chay vơi gia tôc không đổi thi ta có vận tôc:

-

Măt khac ta cũng có:

-

Đồng thơi ta lai có

-

Vơi vận tôc chay ổn định v3=1,5(m/s).

-

Từ phương trinh (2) suy ra:

TIEU LUAN MOI download :


-

Từ phương trinh (1) ta có:

-

Ta có hê phương trinh :

-

Ma t1=0,1(s) suy ra :
t2=1(s)
t3=1,1(s)

Vi đồ thị trên đôi xưng qua quang đương chuyển đông ổn định nên thơi gian mở
may vơi thơi gian ham đươc nhân đôi :
-

t=2.t3=2.1,1=2,2(s)
- Từ đó ta tinh đươc quang đương :
trong đó a’=ρ.t
-

Suy ra :

-

Ta lai có :

trong đó a’3=m.t + n
-

Xet khi a’3=0 va a’3=a ta có :
0 = m.t3 + n
a = m.t2 + n

TIEU LUAN MOI download :


=> m.(t3 - t2)= -a

- Vậy quang đương chuyển đông ổn định la
Scđ = h - 2.S3 = 4 - 2.0,9 = 2,2 (m)

(h la chiêu cao cua 1 tâng)

-

Thơi gian thang may chuyển đông ổn định la :
2,2
Tôd =
1,5 =1,47(s)

-

Suy ra thơi gian thang may di chuyển qua 1 tâng la: t1t = 1,47 + 2,2 = 3,67(s)

Để vẽ đươc phụ tai tinh ta tinh hê sô đóng điên tương đôi, xac định đươc khoang
thơi gian lam viêc trong 1 chu kỳ.
-

Vi toa nha có 27 tâng nên sô quang đương giưa cac tâng thang may phai chay
trong 1 chu kỳ la: 2.26 = 52 suy ra:
-

-

Tổng thơi gian lam viêc tlv = 52.3,67 = 190,84(s)

Ta gia định răng:
Xet thang may luôn lam viêc vơi tai cưc đai G max=600 kg tương đương vơi 10
ngươi, gia sử 1 ngươi ra va 1 ngươi vao, khi lên đên tâng 27 va xuông tâng 1 thi ca
10 ngươi cung ra va sẽ có 10 ngươi khac cung vao.
-

-

Thơi gian mở cửa cabin: 1s

-

Thơi gian đóng cửa cabin: 1s

-

Thơi gian cho ngươi vao/ra cabin: 1s/ngươi

-

Thơi gian nghỉ cua thang trong 1 hanh trinh la:
tnghỉ = 2.(20 + 2) + 25.4.2 = 244(s)

trong đó: ở tâng 1 va tâng 27 mât (20+2).2 (s) va cac tâng con lai đêu mât 4(s).
- Thơi gian cho 1 chu kỳ la:
Tck = tlv + tnghỉ = 190,84 + 244 = 434,84(s)

TIEU LUAN MOI download :


-

Ta có hê sô đóng điên tương đôi ε% la:

Ta có đồ thị phụ tai tinh:

TIEU LUAN MOI download :


3. Cơng suất, mơ men
3.1 Tính cơng suất đẳng trị trên trục động cơ
- Công suất đẳng trịị̣ trên trụị̣c động cơ:
n

Pdt =

∑ Pi

√

i=1

-

Như vậị̣y phụị̣ tải thang máy cóó́ Pdt = 6,02 kW và εdd = 43,89%

-

Chọn hệ số đóó́ng điện tiêu chuẩn εdd_tc = 25%

√

Pđm_chon = Pdt.

ε

εdd

= 6,02.

√43,89 %

= 7,97 (kW)

25 %

ddtc

3.2 Mô men tương ứng với lực kéo đặt lên puli cáp
D = 0,4 m => R = 0,2 m
-

Tốc độ góó́c
ω

-

v 1,5
= R =
0,2 = 7,5 (rad/s)

Tốc độ góó́c của động cơ:
ωdc = ω.i = 30.7,5 = 225 (rad/s)

- Tốc độ động cơ:
n =
dc

ωdc
2π

.60 =

225

.60 = 2149 (vòng/phút)

2π

M
max

Mcđ =

i. η


TIEU LUAN MOI download :


4. Chọn động cơ
4.1 Phương án chọn động cơ
Động cơ truyền động cho thang máy trong đề tài là động cơ cóó́ cơng suất nhỏ, do đóó́ cóó́
thểể̉ sửể̉ dụị̣ng các loại động cơ:
* Động cơ một chiều kích từ độc lập:
 Ưu điểm: Điều chỉể̉nh tốc độ đơn giản, tuyến tính. Đặc tính khởể̉i động tốt.
 Nhược điểm: Giá thành đắt, cấu tạo phức tạp, tốn kém chi phí bảo trì bảo

dưỡng.
* Động cơ xoay chiều 3 pha khơng đồng bộ roto lồng sóc:
 Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, chắc chắn, vậị̣n hành an tồn. Sửể̉ dụị̣ng ng̀ồ̀n cung

cấp trực tiếp từồ̀ lưới điện xoay chiều 3 pha. Giá thành thấp hơn động cơ 1
chiều, phổể̉ biến, luậị̣t điều khiểể̉n phong phú.
 Nhược điểm: Điều chỉể̉nh tốc độ và khống chế các q trình q độ khóó́ khăn.
Chỉể̉ tiêu khởể̉i động xấu hơn nhiều so với động cơ một chiều.
* Động cơ khơng đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu:
 Ưu điểm: Hiệu suất cao, phù hợp với dải công suất nhỏ, thường dùng cho cơ

cấu truyền động cóó́ vùng điều chỉể̉nh rộng, độ chính xác cao. Cóó́ kích thước nhỏ
hơn so với động cơ khơng đờồ̀ng bộ cùng cơng suất. Sửể̉ dụị̣ng vậị̣t liệu từồ̀, cóó́ mậị̣t
độ từồ̀ cao, tổể̉n thất từồ̀ và độ nhụị̣t từồ̀ nhỏ, khả năng tái nạp từồ̀ tốt, chịị̣u nhiệt cao.
 Nhược điểm: Giá thành cao.
Ta lựa chọn động cơ không đờồ̀ng bộ roto lờồ̀ng sóó́c cho thang máy.
4.2 Thơng số động cơ

4.3 Kiểm nghiệm động cơ
- Ta cóó́:

Mđm =

P
đm

n

.9,55

=

11000.9,55

2940

= 35,73 (Nm)

- Ta thấy:

TIEU LUAN MOI download :


Mcđ = 31,39 < Mđm nên động cơ đã chọn thỏa mãn điều kiện quá tải mô men.
- Tốc độ quay của động cơ n = 2940 vòng/phút > 2149 vịng/phút.

=> Động cơ đạt u cầu về mơ men làm việc và tốc độ.
5. Chọn biến tần
Hiện nay cóó́ khá nhiều kiểể̉u thiết bịị̣ hỗ trợ tải truyền điện đểể̉ bạn cóó́ thểể̉ lựa chọn bộ
máy biến tần phù hợp. Một trong những thiết bịị̣ hỗ trợ một cách tốt nhất đểể̉ đem lại một
sự ổể̉n địị̣nh và khả năng tiết kiệm điện. Với công nghệ cấu tạo dựa trên ngun lý chủể̉n
đởể̉i dịng điện thì các loại biến tần trực tiếp và gián tiếp sẽẽ̃ hỗ trợ tốt cho thiết bịị̣ đầu vào
và đầu ra khi muốn tải và nạp điện.
Biến tần được phân loại dựa trên nguyên lý hoạt động chuyểể̉n đổể̉i công suất điện vào.
Các tần số lưới được chyểể̉n thành công suất điện ra đểể̉ sao cho tần số phù hợp theo yêu
cầu cấp cho tải thiết bịị̣.
5.1 Biến tần trực tiếp
Điện lưới xoay chiều được trực tiếp biến đởể̉i thành điện; dịng điện xoay chiều sẽẽ̃ cóó́
tần số khác đểể̉ cấp cho tải (khơng cần qua khâu trung gian là điện một chiều nên hiệu suất
cao). Cóó́ khả năng làm việc ởể̉ tần số thấp thậị̣m chí ngya cả khi cóó́ sự cố. Dùng cho dải
công suất lớn đến vài chụị̣c MW.

Biến tần trực tiếp
+ Biến tần Cyclo:
Với Cyclo thì các bộ chuyểể̉n mạch 2 chiều được làm từồ̀ thyristor điều khiểể̉n đóó́ng mởể̉
theo góó́c pha. Và chúng hốn đởể̉i giữa các pha của ng̀ồ̀n đểể̉ cóó́ thểể̉ tạo ra điện áp xoay
chiều cóó́ các tần số thấp cấp cho mỗi pha của thiết bịị̣ tải.
+ Biến tần ma trận:
Điều đặc biệt các chuyểể̉n mạch 2 chiều tần số đóó́ng cắt cao bằng IGBT cóó́ thểể̉ tạo nên
ma trậị̣n. Việc chuyểể̉n giữa pha vào nguồồ̀n vào 3 pha ra cấp cho việc tải. Tần số và điện áp

TIEU LUAN MOI download :


ra cấp cho việc tải trong điều khiểể̉n qua trạng trái đóó́ng cắt của các khóó́a chuyểể̉n mạch
trong ma trậị̣n chuyểể̉n mạch.
Nhược điểm: Sửể̉ dụị̣ng nhiều van bán dẫn làm cho mạch điều khiểể̉n phức tạp. Hệ số
công suất thấp. Trong thực tế ít sửể̉ dụị̣ng cho nên khơng sửể̉ dụị̣ng biến tần trực tiếp cho hệ
điều khiểể̉n thang máy.
5.2 Biến tần gián tiếp
Điện lưới xoay chiều được chuyểể̉n thành điện một chiều qua phần chỉể̉nh lưu trên
thanh cái một chiều. Sau đóó́ điện một chiều này lại được chuyểể̉n thành điện xoay chiều
cấp cho tải qua nghịị̣ch lưu.

Bộ biến tần gián tiếp
+ Biến tần nguồn áp (VSI)
Với biến tần nguồn áp điều chế độ rộng xung (VS-PWM-I): Điện áp trên thanh cái
một chiều là không đổể̉i, điện áp xoay chiều đầu ra được thay đổể̉i. Bằng cách thay đổể̉i thời
gian đóó́ng/ cắt các khóó́a chuyểể̉n mạch ởể̉ bộ nghịị̣ch lưu.
Biến tần nguồn áp điều chế biên độ (CS-PWM-I): Thời gian đóó́ng cắt của các khóó́a
chuyểể̉n mạch của bộ nghịị̣ch lưu là không đổể̉i; việc điện áp xoay chiều đầu ra được thay
đổể̉i. Bằng cách thay đổể̉i điện áp trên thanh cái một chiều; thông qua việc thay đổể̉i thời
gian đóó́ng cắt của các khóó́a chuyểể̉n mạch trong phần chỉể̉nh lưu.

TIEU LUAN MOI download :


Biến tần nguồn áp
Khâu trung gian một chiều là tụị̣ C e, thực hiện chức năng nguồồ̀n áp cho bộ nghịị̣ch lưu.
Phù hợp với tải nhỏ dưới 30kW. Hệ số cơng suất của mạch lớn. Hình dạng và biên độ

điện áp ra khơng phụị̣ thuộc tải, dịng điện cho tải quy địị̣nh. Cóó́ thểể̉ áp dụị̣ng kỹ thuậị̣t
PWM đểể̉ giảm tởể̉n hao do sóó́ng hài bậị̣c cao, khửể̉ đậị̣p mạch momen.
Nhược điểm: Không trả được năng lượng về lưới. Nếu muốn trả năng lượng về lưới
thì phải mắc thêm một khâu chỉể̉nh lưu mắc song song ngược với khâu chỉể̉nh lưu ban đầu
hoặc dùng chỉể̉nh lưu PWM.
+Biến tần nguồn dòng (CSI)
Biến tần nguồn dịng (CSI): Các khóó́a bán dẫn trong phần nghịị̣ch lưu được nối với
một dịng ng̀ồ̀n. Việc ng̀ồ̀n dòng này thực hiện qua mạch vòng điều khiểể̉n dòng và các
cuộn cảm mắc nối tiếp với thanh cais điện áp một chiều. Dịng cao cho dịng điện tải là
khơng đởể̉i nên điện áp đầu ra của biến tần; nóó́ sẽẽ̃ khơng phụị̣ thuộc vào biến tần mà nóó́ phụị̣
thuộc vào việc tải.

Biến tần nguồn dòng
Khâu trung gian một chiều là cuộn kháng L f thực hiện chức năng nguồồ̀n dịng cho bộ
nghịị̣ch lưu. Cóó́ khả năng trẳ năng lượng về lưới. Khơng sợ chế độ ngắn mạch vì dịng
điện một chiều được giữ không đổể̉i. Phù hợp cho dải công suất lớn trên 100kW.
Nhược điểm: Hiệu suất kém ởể̉ dải cơng suất nhỏ, cờồ̀ng kềnh vì cóó́ cuộn kháng. Hệ số
công suất thấp và phụị̣ thuộc vào phụị̣ tải nhất là khi tải nhỏ.
 Từ các phân tích trên, ta lựa chọn biến tần nguồn áp chỉnh lưu diode và có điện
trở hãm.

TIEU LUAN MOI download :


TIEU LUAN MOI download :