Nghiên cứu khái quát về thang máy thiết kế điều khiển thang máy bằng công nghệ PLC

CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY
1.1. Khái niệm chung về thang máy:
Thang máy là thiết bò vận tải chuyên dùng để chở hàng và người
theo phương thẳng đứng.
Thang máy được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư,
bệnh viện, các đài quan sát,.v.v. đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so
với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận
chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục. Ngoài ý
nghóa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ
đẹp và tiện nghi của công trình.
Thang máy là một thiết bò vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm
ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng của con người. Vì
vậy, yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, lắp đặt, vận hành, sử
dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về
kỹ thuật an toàn được quy đònh trong các tiêu chuẩn, quy trình quy phạm.
Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dòu thì
chưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đầy đủ các thiết bò an
toàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện,
điện thoại nội bộ, chuông báo, bộ bảo hiểm, công tắc an toàn của cửa
cabin, khóa an toàn cửa tầng, .v.v…
1.2. Phân loại thang máy:
Tuỳ thuộc vào chức năng, thang máy có thể phân loại theo các
nhóm sau:
1. Thang máy chuyên chở người
2. Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm
3. Thang máy chuyên chở bệnh nhân
4. Thang máy chuyên chở hàng có ngøi đi kèm
5. Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm
Phân loại theo hệ thống dẫn động :
1. Thang máy dẫn động điện

2. Thang máy thủy lực
3. Thang máy khí nén
-
7
Phân loại theo trọng tải:
1. Thang máy loại nhỏ Q < 160Kg
2. Thang máy trung bình Q = 500 ÷ 2000kG
3. Thang máy loại lớn Q > 2000Kg
Phân loại theo tốc độ di chuyển:
1. Thang máy chạy chậm v=0,5m/s
2. Thang máy tốc độ trung bình v= (0,75 ÷ 1,5) m/s
3. Thang máy cao tốc v = (2,5 ÷ 5) m/s
1.3 Cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của thang máy:
Thang máy có nhiều loại khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ
phận chính sau: bộ tời kéo: cabin cùng hệ thống treo cabin. Cơ cấu đóng
mở cửa cabin và bộ hãm bảo hiểm, cáp nâng, đối trọng và hệ thống vân
bằng, hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động trong
giếng thang, bộ phận giảm chấn cho cabin và đối trọng đặt ở đáy giếng
thang, hệ thống hạn chế tốc độ tác
động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng
cabin khi tốc độ vượt quá giới hạn cho
phép, tủ điều khiển cùng các trang
thiết bò điện để điều khiển tự động
thang máy hoạt động theo đúng chức
năng yêu cầu và đảm bảo an toàn,
cửa cabin và các cửa tầng cùng hệ
thống khóa liên động.
Bộ tời kéo 21 được đặt trong
buồng máy 22 nằm ở phía trên giếng
thang 15. giếng thang 15 chạy dọc

suốt chiều cao của công trình và được
che chắn bằng kết cấu chòu lực (gạch,
bêtông hoặc kết cấu thép với lưới che
hoặc kính) và chỉ để các cửa vào
giếng thang để lắp cửa tầng 7. Trên
kết cấu chòu lực dọc theo giếng thang
có gắn các ray dẫn hướng 12 và 13
cho đối trọng 14 và cabin 18. cabin và
đối trọng được treo trên hai đầu của
-
8
cáp nâng 20 nhờ hệ thống treo 19. Hệ thống treo có tác dụng đảm bảo
cho các nhánh cáp nâng riêng biệt có độ căng như nhau. Cáp nâng được
vắt qua các rãnh cáp của puly ma sát của bộ tời kéo. Khi bộ tời kéo hoạt
động puly ma sát quay và truyền chuyển động đến cáp nâng làm cabin và
đối trọng đi lên hoặc xuống dọc theo giếng thang.
Khi chuyển động cabin và đối trọng tựa trên các ray dẫn hướng
trong giếng thang nhờ các ngàm dẫn hướng 16. Cửa cabin 4 và cửa tầng 7
thường là loại cửa lùa sang một bên hoặc hai bên và chỉ đóng mở được
khi cabin dừng trước cửa tầng nhờ cơ cấu đóng mở cửa 3 đặt trên nóc
cabin. Cửa cabin và cửa tầng được trang bò hệ thống khóa liên động và
các tiếp điểm điện để đảm bảo an toàn cho thang máy hoạt động (thang
không hoạt động được nếu một trong các cửa tầng hoặc cửa cabin chưa
đóng hẳn, hệ thống khoá liên động đảm bảo đóng kín các cửa tầng và
không mở được từ bên ngoài khi cabin không ở đúng vò trí của tầng, đối
với loại cửa lùa đóng mở tự động thì khi đóng hoặc mở cửa cabin, hệ
thống khóa liên động kéo theo cửa tầng cùng đóng hoặc mở ). Tại điểm
trên cùng và dưới cùng của giếng thang có đặt các công tắc hạn chế hành
trình cho cabin.
Phần dưới của giếng thang là hố thang 10 để đặt các giảm chấn 11

và thiết bò căng cáp hạn chế tốc độ 9. Khi hỏng hệ thống điều khiển,
cabin hoặc đối trọng có thể đi xuống phần hố thang 10, vượt qua công tắc
hạn chế hành trình và tỳ lên giảm chấn 11 để đảm bảo an toàn cho kết
cấu máy và tạo khoảng trống cần thiết dưới đáy cabin để có thể đảm bảo
an toàn khi bảo dưỡng, điều chỉnh và sữa chữa.
Bộ hạn chế tốc độ 2 được đặt trong buồng máy 22 và cáp của bộ
hạn chế tốc độ 8 có liên kết với hệ thống tay đòn của bộ hãm bảo hiểm
17 trên cabin. Khi đứt cáp hoặc cáp trượt trên rãnh puly do không đủ ma
sát mà cabin đi xuống với tốc độ vượt quá giá trò cho phép, bộ hạn chế
tốc độ qua cáp 8 tác động lên bộ hãm bảo hiểm 17 để dừng cabin tựa trên
các ray dẫn hướng trong giếng thang. Ở một số thang máy, bộ bảo hiểm
và hệ thống hạn chế tốc độ còn được trang bò cho cả đối trọng.
1.4. Thiết bò cơ khí của thang máy:
1.4.1 Ray dẫn hướng:
Ray dẫn hướng được lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hướng
cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo giếng thang. Ray dẫn hướng
-
9
đảm bảo cho cabin đối trọng luôn nằm ở vò trí thiết kế của chúng trong
giếng thang và không bò dòch chuyển theo phương ngang trong quá trình
chuyển động. Ray dẫn hướng được lắp đặt ở hai bên cabin và đối trọng
với độ chính xác cần thiết theo yêu cầu đặt ra trong tiêu chuẩn lắp đặt
thang máy (độ thẳng, độ thẳng đứng của ray, khoảng cách các đầu ray…).
1.4.2 Giảm chấn:
Giảm chấn được lắp đặt dưới đáy hố thang để dừng và đỡ cabin và
đối trọng trong trường hợp cabin hoặc đối trọng chuyển động xuống dưới
vượt quá vò trí đặt công tắc hạn chế hành trình dưới cùng.
Có hai loại giảm chấn: giảm chấn lò xo được dùng thông dụng cho
các loại thang có tốc độ 0,5 ÷ 1 m/s. Giảm chấn thủy lực là loại tốt nhất
và thường dùng cho thang máy có tốc độ trên 1 m/s.

Hình 1.2. Cấu tạo bộ giảm chấn thuỷ lực
Giả sử thang máy bò sự cố khi cabin đi xuống. Đáy cabin sẽ tác động
một lực F là cho piston (1) đi xuống, đẩy dầu ép từ buồng thang (3) lên
buồng (2) theo đường dẫn (4). Quá trình này diễn ra từ từ cho đến khi
cabin ngừng hẳn.
Sau khi sử lý sự cố, cabin thôi tác dụng lực F lên piston thì lò xo (5)
đẩy piston vào vò trí cũ, dầu ép từ buồng thang (2) theo đường dẫn (4) về
lại buồng thang (3).
Trong trường hợp thang máy gặp sự cố khi đi lên thì quá trình diễn ra
tương tự nhưng khi đó bộ giảm chấn của đối trọng làm việc.
 Cabin và các thiết bò liên quan:
Cabin là hệ thống mang tải của thang máy. Cabin phải có kết cấu
sao cho có thể tháo rời nó thành từng bộ phận nhỏ. Theo cấu tạo, cabin
-
10
gồm 2 phần: kết cấu chòu lực (khung cabin) và các vách che trần, sàn tạo
thành buồng cabin. Trên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hướng, hệ
thống treo cabin, hệ thống tay đòn và bộ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa và
cơ cấu đóng mở cửa….
Ngoài ra, cabin của thang máy chở người phải đảm bảo các yêu
cầu về thông gió, nhiệt độ và ánh sáng.
 Khung cabin: có cấu trúc dạng đỡ, có thể móc cáp vào để
kéo cabin.
 Ngàm dẫn hướng: có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối
trọng chuyển động dọc theo ray dẫn hướng và khống chế độ dòch chuyển
ngang của cabin và đối trọng trong giếng thang không vượt quá giá trò cho
phép. Có hai loại ngàm dẫn hướng: ngàm trượt (bạc trượt) và ngàm con
lăn.
 Hệ thống treo cabin: do cabin và đối trọng được treo bằng
nhiều sợi cáp riêng biệt cho nên phải có hệ thống treo để đảm bảo cho

các sợi cáp nâng riêng biệt này có độ căng như nhau. Trong trường hợp
ngược lại, sợi cáp chòu lực căng lớn sẽ bò quá tải còn sợi cáp chùng sẽ
trượt trên rãnh của puly ma sát nên rất nguy hiểm. Có hai loại hệ thống
treo: kiểu tay đòn và kiểu lò xo.
 Buồng cabin: là một kết cấu có thể tháo rời được gồm trần,
sàn và vách cabin. Các phần này có liên kết với nhau và liên kết với
khung chòu lực của cabin.
Các yêu cầu chung đối với buồng cabin:
- Trần, sàn và vách cabin phải kín, không có lỗ thủng.
- Phải có độ bền, độ cứng cần thiết.
- Buồng cabin phải đảm bảo yêu cầu về thông gió, thoát
nhiệt và ánh sáng. Ngoài ra, phải có phương tiện liên lạc bên ngoài trong
trường hợp sự cố, có cửa thoát hiểm.
- Tiếp điểm đảm bảo khi lượng tải trong cabin đạt 90% tải
trọng danh nghóa thì các lệnh gọi tầng từ bên ngoài sẽ mất tác dụng và
chỉ thực hiện các lệnh điều khiển trong cabin.
- Tiếp điểm đảm bảo khi cabin quá tải thì ngắt mạch động
lực và thang không hoạt động được, đèn tín hiệu báo quá tải sáng.
-
11
 Hệ thống cửa tầng và cửa cabin: là những bộ phận có vai
trò rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và có ảnh hưởng đến chất
lượng, năng suất của thang máy.
Cơ cấu đóng mở cửa được đặt trên nóc cabin gồm động cơ điện đảo
chiều, bộ truyền đai, hộp giảm tốc, cần gạt, cáp.
Các yêu cầu an toàn đối với hệ thống cửa gồm:
- Đủ độ cứng và độ bền. Cửa được lắp kín, khít và có kích
thước phù hợp với các quy đònh trong tiêu chuẩn.
- Cửa phải được trang bò hệ thống khóa cửa sao cho hành
khách không thể mở từ bên ngoài.

- Cửa phải có khả năng chống cháy.
- Loại cửa lùa đóng mở tự động thì chỉ mở cửa bằng cơ cấu
đóng mở cửa đặt trên nóc cabin. Khi đóng cửa, nếu gặp chướng ngại vật
thì cửa phải tự mở ra và sau đó lại tiếp tục đóng để tránh trình trạng
người chưa vào hẳn trong cabin bò kẹt giữa cửa và cháy động cơ của cơ
cấu đóng mở cửa.
- Cửa phải có tiếp điểm điện an toàn để đảm bảo rằng thang
máy chỉ có thể hoạt động được khi cửa cabin và tất cả các cửa tầng đã
đóng kín và khoá đã sập.
 Hệ thống cân bằng trong thang máy:
-Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, cáp hoặc xích cân bằng là những bộ
phận của hệ thống cân bằng trong thang máy để cân bằng với trọng lượng
cabin và tải trọng nâng. Việc chọn sơ đồ động học và trọng lượng các bộ
phận của hệ thống cân bằng có ảnh hưởng lớn đến momen tải trọng và
công suất của động cơ của cơ cấu dẫn động, đến lực căng lớn nhất của
cáp nâng và khả năng kéo của puly ma sát.
 Đối trọng:
-Đối trọng là bộ phận đóng vai trò chính trong hệ thống cân bằng
của thang máy.
Trọng lượng đối trọng được tính theo công thức:
Đ = C+ ψ.Q [ I.1.1]
Trong đó: C: trọng lượng cabin
Q: tải trọng nâng danh nghóa của thang máy.
ψ: hệ số cân bằng.
-
12
 Xích và cáp cân bằng: khi thang máy có chiều cao nâng trên
45m hoặc trọng lượng cáp nâng và cáp điện có giá trò trên 0,1.Q thì phải
đặt thêm cáp hoặc xích cân bằng để bù lại phần trọng lượng của cáp nâng
và cáp điện chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng và

ngược lại.
 Cáp nâng: cáp được bện từ những sợi thép cacbon.
Cáp nâng được chọn theo điều kiện sau:
S
max
.n≤ S
đ
[ I.1.2]
Trong đó: S
max
– lực căng cáp lớn nhất trong quá trình làm việc của
thang máy.
S
đ
– tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo xác đònh và
cho trong bảng cáp tiêu chuẩn tuỳ thuộc vào loại cáp, đường kính cáp và
giới hạn bền của vật liệu sợi thép bện cáp.
n - hệ số an toàn của cáp, lấy không nhỏ hơn giá trò quy
đònh trong tiêu chuẩn, tuỳ thuộc vào tốc độ, loại thang máy và loại cơ cấu
nâng.
 Bộ tời kéo:
Theo phương pháp dẫn động có bộ tời kéo dẫn động thủy lực và bộ
tời kéo dẫn động điện. Bộ tời kéo dẫn động thủy lực chỉ dùng cho thang
máy có chiều cao không lớn. Bộ tời kéo dẫn điện là loại thông dụng hơn
cả.
Bộ tời kéo dẫn động điện gồm loại có hộp giảm tốc và loại không
có hộp giảm tốc.
 Thiết bò an toàn cơ khí :
-Thiết bò an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò đảm đảm bảo an
toàn cho thang máy và hành khách trong trường hợp xảy ra sự cố như: đứt

cáp, cáp trượt trên rãnh puly ma sát, cabin hạ với tốc độ vượt quá giá trò
cho phép. Thiết bò an toàn cơ khí trong thang máy gồm hai bộ phận chính:
bộ hãm bảo hiểm và bộ hạn chế tốc độ.
 Thiết bò điện trong thang máy:
1.5.1 Thiết bò động lực :
Là những thiết bò điện có công suất lớn và dùng để truyền động và hãm
thang máy. Các thiết bò gồm có:
 Động cơ điện: yêu cầu chung của động cơ điện là ít ồn, Roto
của động cơ có momen quán tính lớn (để hạn chế gia tốc khi mở máy), có
-
13
hệ số trượt đònh mức cao (5÷12%), bội số momen mở máy lớn (1,8÷2,5%)
và thỏa mãn biểu đồ tốc độ tối ưu của buồng thang.
-Khi chọn động cơ điện thang máy người ta thường dựa vào các yêu cầu
về độ chính xác khi dừng, tốc độ di chuyển buồng thang, gia tốc lớn nhất
cho phép và phạm vi điều chỉnh tốc độ.
-Đối với thang máy chạy chậm (v<0,5m/s) và trọng tải Q<320 KG người
ta thường dùng động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc một tốc độ.
Loại động cơ này có cấu tạo đơn giản, giá thành hạ, làm việc tin cậy
nhưng khó điều chỉnh tốc độ.
-Đối với thang máy tốc độ trung bình và trọng tải Q=320÷3200 KG người
ta thường dùng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc hai tốc độ. Tốc độ
lớn được dùng khi thang máy chạy từ tầng này đến tầng khác, còn tốc độ
bé được dùng khi buồng thang gần đến tầng cần dừng. Điều đó vừa đảm
bảo năng suất cao vừa đảm bảo tầng dừng chính xác và hạn chế gia tốc
dừng.
-Đối với thang máy tốc độ nhanh và trọng tải lớn người ta thường dùng
động cơ điện không đồng bộ roto dây quấn. Loại động cơ này có cấu tạo
phức tạp hơn và giá thành cao hơn động cơ roto lồng sóc, nhưng dể điều
chỉnh tốc độ hơn và có thể hạn chế dòng điện mở máy.

-Cuối cùng đối với các thang máy cao tốc và trọng tải lớn người ta thường
dùng động cơ điện một chiều. Động cơ loại này có cấu tạo phức tạp hơn
và giá thành cao hơn động cơ không đồng bộ, nhưng có thể điều chỉnh tốc
độ một cách dễ dàng và trong phạm vi rộng.
 Hãm điện từ : hãm điện từ dùng để hãm động cơ khi mất điện
và khi cần dừng thang máy.
1.5.2 Các thiết bò điều khiển và bảo vệ:
 Công tắc tầng :
Các công tắc tầng dùng để chuyển đổi trạng thái mạch điện khi buồng
thang đi qua hoặc đến tầng. Các công tắc tầng được đặt ở vò trí thích hợp
trên thành giếng thang.
Hiện nay người ta thường sử dụng trong thang máy 3 loại công tắc tầng:
- Công tắc tầng cơ khí
- Cảm biến kiểu điện cảm
- Tế bào quang điện
 Hãm bảo hiểm và cái hạn chế tốc độ:
-
14
Mục đích của hãm bảo hiểm là ngăn ngừa buồng thang rơi trong trường
hợp đứt dây cáp. Trong trường hợp này hãm bảo hiểm sẽ khởi động và
kẹp chặt buồng thang vào giá trượt đònh hướng. Ngoài nhiệm vụ kiểm tra
tốc độ của buồng thang, hãm bảo hiểm còn kiểm tra độ căng của cáp treo
buồng thang.
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý bộ phanh tời dạng đòn góc
1.6 Các đòn góc
1.7 Nam châm điện
1.8 Buolon điều chỉnh
1.9 Đòn phanh
1.10 Má phanh
1.11 Tang phanh

Nam châm (2) được mắc song song với động cơ nâng. Khi mở máy
động cơ, nam châm có điện, phần ứng của nó được nâng lên làm các đòn
góc (1) xoay . Các đòn góc tựa vào buolon điều chỉnh (3) lắp trên đòn
phanh (4) làm tách các má thắng (5) ra khỏi tang phanh (6). Trục của
động cơ được giải phóng để làm việc. Khi đến vò trí dừng cabin, nguồn
điện được ngắt ra khỏi động cơ thì nam châm (2) cũng không có điện, các
lò xo (3) đẩy đò phanh (5) về vò trí hãm tang phanh (6).
Kiểu phanh điện từ hiện nay đang dùng rất phổ biến.
CHƯƠNG 2:
YÊU CẦU TRONG HỆ THỐNG THANG MÁY
-
15
2.1. Yêu cầu chung của thang máy:
Để thang máy hoạt động ổn đònh, phục vụ tốt cho người sử dụng,
nó phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
- An toàn
- Độ tin cậy cao.
- Độ chính xác dừng tầng của cabin.
- Đáp ứng nhanh yêu cầu của khách .
- Hạn chế tiếng ồn.
- Tiện nghi.
2.1.1 An toàn:
Đối tượng phục vụ của thang máy (thang chở người) là phục vụ
trực tiếp con người. Vì vậy an toàn là yêu cầu quan trọng nhất.
Đặt vấn đề an toàn tức là đưa ra mọi khả năng, tình huống có
thể xẩy ra trong khi sử dụng thang máy để tính toán, có biện pháp đề
phòng, xử lý nhanh chóng. Có thể chia thành hai trạng thái hoạt độngcủa
thang máy:
• Thang máy hoạt động bình thường.
• Thang máy có sự cố.

 Khi thang máy hoạt động bình thường:
Cửa thang máy phải đóng kín khi Cabin đang chuyển động hoặc
chưa dừng hẳn.
Sau khi cửa mở để hành khách ra vào tại tầng có yêu cầu, cửa
Cabin chỉ đóng lại nếu chưa quá tải và không còn hành khách hoặc hàng
hóa nào di chuyển qua cửa Cabin.
 Khi thang máy có sự cố:
Khi bò cúp điện Cabin cần được đưa về tầng gần nhất và mở cửa
bằng nguồn phụ.
Khi Cabin chạy quá hành trình cho phép do bộ điều khiển hoạt
động không bình thường hoặc vì lý do nào đó, phải có biện pháp xử lý để
nó không tiếp tục chuyển động phá vỡ kết cấu, gây tai nạn.
Cửa Cabin và cửa tầng phải có kết cấu thích hợp, cho phép mở ra
trong trường hợp có sự cố và thang máy đang ở vò trí tầng nào đó.
Cabin cần có cửa thoát hiểm để sử dụng trong các tình huống xấu
nhất.
-
16
 Các tín hiệu an toàn của hệ thống thang:
• Tín hiệu giới hạn trên:
Bảo vệ khi Cabin vượt lố tầng trên cùng. Khi tín hiệu này tác
động sẽ cắt toàn bộ hệ thống mạch điều khiển, kết hợp với bộ giảm chấn
làm cho Cabin ngừng khẩn cấp.
• Tín hiệu giới hạn dưới cùng:
Bảo vệ khi Cabin vượt lố tầng dưới cùng. Khi tín hiệu này tác
động sẽ cắt toàn bộ hệ thống mạch điều khiển, kết hợp với bộ giảm chấn
làm cho Cabin ngừng khẩn cấp.
• Tín hiệu bảo vệ quá tốc:
Khi tốc độ Cabin vượt quá tốc độ cho phép ( theo tiêu chuẩn
là 110% tốc độ đònh mức), tín hiệu này sẽ tác động cắt toàn bộ hệ thống

mạch điều khiển làm cho Cabin ngừng khẩn cấp.
• Tín hiệu bảo vệ quá tải:
Khi tải trọng trong Cabin vượt quá tải trọng cho phép, tín hiệu
này sẽ tác động và không cho phép Cabin vận hành.
• Tín hiệu an toàn cửa:
Khi cửa Cabin (hay cửa tầng) chưa đóng sát, tín hiệu này sẽ
tác động và không cho phép Cabin vận hành.
Khi cửa Cabin bò kẹt hoặc có người đi qua khi cửa đang đóng
thì tín hiệu này tác động làm cửa mở ra trở lại.
2.1.2 Độ tin cậy:
Độ tin cậy của thang máy thể hiện ở:
- Tuổi thọ làm việc của các bộ phận cao, ít bò hư hỏng…
- Xử lý đóng, đáp ứng chính xác yêu cầu do người sử dụng đưa ra.
- Sự phối hợp hoạt động của các thiết bò, các thành phần trong
thang máy được điều khiển đồng bộ, thống nhất.
2.1.3 Độ chính xác dừng cabin ở mỗi tầng:
Một yêu cầu của thang máy là buồng thang phải dừng chính xác ở
sàn tầng cần dừng… Nếu buồng thang không dừng chính xác sẽ gây ra
khó khăn trong việc bốc dỡ hàng hóa (đối với thang máy chở hàng) hoặc
làm cho hành khách ra vào khó khăn, tăng thời gian ra vào của hành
khách làm giảm năng suất của thang máy (đối với thang máy chở người).
Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số của
hai quãng đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng
-
17
thang không tải theo cùng một hướng di chuyển. Các yếu tố ảnh hưởng
đến dừng tầng chính xác buồng thang bao gồm: mômen của cơ cấu
phanh, mômen quán tính của buồng thang, tốc độ khi bắt đầu hãm và một
số yếu tố phụ khác.
Quá trình hãm buồng thang xẩy ra như sau: khi buồng thang đi đến

gần tầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh lên hệ thống điều khiển
động cơ để dừng buồng thang. Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn
tầng một khoảng cách nào đó sao cho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai
quãng đường trượt khi phanh đầy tải và không tải.
Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là:
2
S
1
S
2
ΔS
−
=
[ I.2.1]
Trong đó : S
1
– quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi
phanh.
S
2
– quãng dường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh.
Quá trình hãm buồng thang khi buồng thang đi đến gần sàn tầng được
biểu diễn
Mức dừng
Mức đặt
cảm biến dòng
-
v
∆S
M

∆S
M
S
’’
S
2
S
1
S
’
18
Các tham số của các hệ truyền động với độ chính xác khi dừng
∆S:
Hệ truyền động điện Phạm
vi
điều
chỉnh
tốc
độ
Tốc độ
di
chuyển
(m/s)
Gia
Tốc
(m/s
2
)
Độ không
chính xác

khi
dừng(mm)
Động cơ KĐB rô to lồng sốc 1 cấp tốc
độ
Động cơ KĐB rô to lồng sốc 2 cấp tốc
độ
Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp tốc
độ
Hệ máy phát – động cơ (F – Đ)
Hệ máy phát – động cơ có khuếch đại
trung gian.
1:1
1:4
1:4
1:30
1:100
0,8
0,5
1
2,0
2,5
1,5
1,5
1,5
2,0
2
± 120÷150
±10÷15
±25÷35
±10÷15

±5÷10
2.1.4 Đáp ứng nhanh yêu cầu của hành khách:
- Hành khách sẽ trở nên thiếu kiên nhẫn sau một thời gian chờ đợi
thang máy. Vì vậy thang máy phải được thiết kế sao cho thời gian chờ
trong trong thời gian cho phép.
- Thang máy phải đáp ứng các nhu cầu của hành khách, ở nhiều
tầng khác nhau theo thứ tự ưu tiên phù hợp sao cho tối ưu nhất.
- Thang máy phải phục vụ tốt lượng hành khách lớn trong giờ cao
điểm.
2.1.5 Hạn chế tiếng ồn:
Tiếng ồn của thang máy gây ra bởi:
- Chuyển động của cabin
- Các cơ cấu cơ khí (truyền động, ma sát…)
- Các linh kiện trong hệ thống điều khiển.
2.1.6 Tiện nghi:
-
19
Đối với thang máy hiện đại các trang thiết bò giúp hành khách được
thoải mái như chiếu sáng, quạt thông gió, máy lạnh,… và diện tích sử
dụng trong mỗi cabin cũng là yêu cầu rất cần thiết.
TÓM LẠI: yêu cầu cụ thể đối với một thang là:
 Giám đònh thường xuyên liên tục, điều hành các thiết bò hoạt
động theo đúng nguyên tắc làm việc đònh trước cho thang máy.
 Nhận biết, xử lý mọi tình huống xảy ra khi thang máy đang làm
việc:
- Tiếp nhận ghi nhớ các tín hiệu yêu cầu của hành khách.
- Đáp ứng các yêu cầu hành khách theo thứ tự ưu tiên: chiều
chuyển động hiện tại của Cabin, thời điểm yêu cầu, khoảng cách từ
Cabin đến tầng được yêu cầu.
- Xuất tín hiệu điều khiển động cơ: đảo chiều, thay đổi tốc độ,

đóng ngắt nguồn.
- Tính toán để Cabin dừng tầng chính xác: có khả năng hiệu
chỉnh khi dừng quá tầng.
- Điều khiển việc đóng mở cửa: nhận biết sự ra vào của hành
khách, đònh thời gian cần thiết trước khi đóng mở cửa.
- Nhận biết các mức tải trọng và xử lý kòp thời.
 Tốc độ xử lý nhanh, giảm thời gian chờ của hành khách.
 Các thiết bò trong hệ thống điều khiển khi làm việc ít gây tiếng
ồn.
 Bộ điều khiển phải làm việc tin cậy, ít bò hư hỏng, xử lý sai.
 Việc lắp đặt, kiểm tra và bảo trì được dể dàng nhanh chóng.
2.2. Yêu cầu đối với hệ thống điều khiển thang máy:
- Giám đònh thường xuyên liên tục, điều hành các thiết bò hoạt
động theo đúng nguyên tắc làm việc đònh trước cho thang máy.
- Nhận biết, xử lý mọi tình huống xảy ra khi thang máy đang làm
việc
- Tốc độ xử lý nhanh, giảm thời gian chờ của khách.
- Các thiết bò trong hệ thống điều khiển khi làm việc ít tiếng ồn.
- Bộ điều khiển làm việc tin cậy, ít bò hư hỏng, xử lý sai.
- Việc lắp đặt, kiểm tra và bảo trì được dễ dàng, nhanh chóng.
2.3. Thông số kỹ thuật của thang máy:
-
20
Ta chọn thang áp dụng cho thang máy dẫn động điện công nghiệp
dùng chung ( theo sách “thang máy “ của tác giả Vũ Liêm Chính (chủ
biên), nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – Hà Nội - 2000):
1. Cửa vào: mở hai phía
2. Tải trọng: 630 kg
3. Số lượng hành khách: 8
4. Tốc độ: 1m/s

5. Kích thước buồng thang:
-Rộng : 1100 mm
- Dài : 1400 mm
- Cao: 2200 mm
6. Giếng thang:
-Rộng: 1800 mm
-Dài : 2100 mm
7. Cửa vào:
-Rộng: 800 mm
-Cao: 2000 mm
8. Hố giếng: 1700 mm
9. Đỉnh giếng: 4000 mm
10.Kích thước buồng máy:
-Rộng: 2500mm
-Dài: 3700 mm
-Cao: 2600mm
-Diện tích: 15m
2
11.Trọng lượng buồng thang: 450 kg
-
21
CHƯƠNG 3:
HỆ TRUYỀN ĐỘNG TRONG THANG MÁY
3.1. Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ
truyền động thang máy:
Một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy
là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Buồng thang chuyển
động êm phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm máy; và tốc độ
tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy ( đó
chính là độ dật ρ của buồng thang ρ =

dt
v
2
d
).
Để con người không có cảm giác khó chòu tốc độ v của buồng
thang phải nhỏ hơn 5m/s, gia tốc a của buồng thang phải nhỏ hơn 1,5m/s
2
và độ dật ρ của buồng thang phải nhỏ hơn 10m/s
3
. Ngoài ra khi làm việc
thang máy phải có độ ồn và độ rung không vượt quá trò số tiêu chuẩn vệ
sinh.
v a, ρ hãm xuống
Mở máy chế độ ổn đònh tốc độ thấp
v
ρ ρ
a
ρ
-
22
t
a
ρ
a
ρ ρ
Hình 3.1 Biểu đồ vận tốc v, gia tốc a và độ giật ρ
Bảng đưa ra các tham số gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao, không gây
ra cảm giác khó chòu cho hành khách:
Tham số

Hệ truyền động
Xoay
chiều
Một chiều
Tốc độ thang máy(m/s)
Gia tốc cực đại(m/s
2
)
Gia tốc tính toán trung bình
(m/s
2
)
0,5
1
0,5
0,75
1
0,5
1
1,5
0,8
1,5
1,5
1
2,5
2
1
3,5
2
1,5

3.2. Phân loại các hệ thống truyền động trong thang máy:
Việc lựa chọn một hệ truyền động, chọn loại dộng cơ phải dựa trên
các yêu cầu sau:
-Độ chính xác khi dừng
-Tốc độ di chuyển buồng thang
-Gia tốc lớn nhất cho phép
-Phạm vi điều chỉnh tốc độ.
1. Hệ truyền động xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ rotor
lồng sóc một cấp tốc độ. Loại động cơ này có cấu tạo đơn giản, giá thành
hạ, làm việc tin cậy, nhưng khó điều chỉnh tốc độ. Thường động cơ loại
-
23
này dùng cho thang máy có tốc độ chậm (v<0,5m/s), và tải trọng Q <320
kG.
2. Hệ truyền động xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ rotor
lồng sóc hai cấp tốc độ. Tốc độ lớn được dùng khi thang máy chạy từ tầng
này đến tầng khác, còn tốc độ bé được dùng khi buồng thang gần đến
tầng cần dừng. Hệ động cơ này đảm bảo dừng chính xác cao và hạn chế
gia tốc dừng. Đảm bảo năng suất cao. Hệ này dùng cho thang máy tốc độ
trung bình và tải trọng Q = 320 ÷ 3200Kg.
3. Hệ truyền động xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ rotor
dây quấn. Loại động cơ này có cấu tạo phức tạp hơn và giá thành cao hơn
động cơ rotor lồng sóc, nhưng dễ điều chỉnh tốc độ hơn và có thể hạn chế
dòng điện mở máy. Hệ truyền động này dùng cho thang máy tốc độ
nhanh và tải trọng lớn.
4. Hệ truyền động dùng động cơ một chiều. Động cơ này có cấu tạo
phức tạp hơn và giá thành cao hơn động cơ không đồng bộ, nhưng có thể
điều chỉnh tốc độ một cách dễ dàng và trong phạm vi rộng.
3.3. Tính toán và chọn động cơ truyền động:
Qua phân tích trên, ta chọn động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc :

Công suất động cơ:
Công suất tónh của động cơ khi nâng có đối trọng:
3
10 }
1
]{[
−
−+=
gkvGGGP
dtbtcn
η
η
Công suất tónh của động cơ khi hạ có đối trọng:
3
10 }
1
].{[
−
++=
gkvGGGP
dtbtch
η
η
Trong đó:
- v là tốc độ của buồng thang [m/s], theo trên v=1m/s
- η
c
: hiệu suất của cơ cấu nâng (0,5 – 0,8), lấy η
c
= 0,5

- G
bt
= 450 kg : khố lượng buồng thang
- G = 630 kg : khối lượng hàng
- G
dt
= G +α .G
bt
= 630 + 0,4.450 = 810 kg
- α = 0,4 ÷ 0,6 : hệ số cân bằng
- K =1,15÷ 1,3 :Hệsố tính đến ma sát giữa thanh dẫn hướng
và đối trọng. Chọn K= 1,3
Suy ra:
-
24
P
cn
=22,851KW
P
ch
=26,91KW
Vậy ta chọn động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, có:
Công suất P = 27KW, số đôi cực p=2, tốc độ đồng bộ n=1500v/ph,
điện áp 3 pha 380VAC, phạm vi điều chỉnh tốc độ là 1:4, tốc độ di
chuyển v= 1 m/s, gia tốc a=1,5 m/s
2
, độ dừng chính xác khi dừng là ± 25 ÷
35 mm.
3.3.1. Đặc tính động cơ:
Phương trình đặc tính của động cơ điện xoay chiều ba pha không

đồng bộ:






















++
=
2
mm
X
2
s

'
2
R
1
R.
0
sω
'
2
.R
2
1ph
3.U
Μ
[ I.3.2]
Trong đó: X
mm
= X
1
+X
2
’
là điện kháng ngắn mạch.
Đặc tính của động cơ xoay chiều không đồng bộ là một đường cong
phức tạp và có 2 đoạn AK và KB, phân giới bởi điểm tới hạn K.
Hình 3.2. Đặc tính động cơ xoay chiều không đồng bộ.
-
25
M
w

M
mm
M
th
0
w
th
w
0
K
A
B
Đoạn đặc tính AK gần thẳng và cứng. Trên đoạn này, mô men
động cơ tăng thì tốc độ động cơ giảm. Do vậy, động cơ chỉ làm việc trên
đoạn đặc tính này sẽ ổn đònh.
2
mm
X
2
1
R
'
2
R
th
s
+
±=
[I.3.3]







+±
±=
2
mm
X
2
1
R
1
R.
0
2.w
2
1ph
3.U
th
M
[I.3.4]















++
=
2
mm
X
2
'
2
R
1
R.
0
w
'
2
.R
2
1ph
3.U
mm
M
[I.3.5]
3.3.2. Mở máy động cơ:

Các phương pháp mở máy động cơ:
1. Phương pháp dùng điện trở mở máy ở mạch rotor: phương
pháp này chỉ sử dụng cho động cơ rotor dây quấn.
2. Phương pháp mở máy với điện trở hoặc điện kháng nối tiếp
trong mạch stator: phương pháp này có thể áp dụng cho cả động cơ rotor
lồng sóc lẫn động cơ rotor dây quấn. Do có điện trở hoặc điện kháng nối
tiếp nên dòng mở máy của động cơ giảm đi, nằm trong giá trò cho phép.
Mômen mở máy của động cơ cũng giảm.
Do vậy em chọn mở máy với 1 cấp điện trở nối tiếp trong mạch
stator
-
26
Hình 3.3. Sơ đồ mạch động lực của mạch động cơ không đồng bộ
rotor lồng sóc dùng 1 cấp điện trở mở máy
3. Phương pháp dùng máy biến áp tự ngẫu: phương pháp này
tốn kém.
4. Phương pháp đổi nối Υ - ∆ khi mở máy:
Khi mở máy ta đổi nối thành Y. Sau khi máy đã chạy rồi đổi
lại thành cách đấu ∆. Phương pháp này chỉ dùng đối với những động cơ
đấu ∆.
3.3.3. Hãm động cơ:
Có 3 trạng thái hãm :
1. Hãm tái sinh (hãm có hoàn trả năng lượng về lưới): là trạng thái
xảy ra khi tốc dộ động cơ lớn hơn tốc đồng bộ. Hãm này khó thưc hiện
trong trường hợp này.
2. Hãm ngược: là trạng thái đổi nối mạch động cơ để tạo ra mô
men điện từ có chiều ngược với chiều quay mà động cơ đang có.
Hãm ngược có 2 trường hợp:
- Hãm ngược nhờ đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng: biện
pháp này chỉ sử dụng cho động cơ rotor dây quấn

- Hãm ngược nhờ đảo chiều quay: để hãm ta đảo cực tính điện
áp đặt vào phần ứng động cơ. Động cơ sinh ra mô men điện từ có chiều
ngược lại nhưng do quán tính, hệ thống vẫn làm quay rotor theo chiều cũ,
-
27
do vậy, mô men động cơ sẽ là mô men hãm. Biện pháp này cũng khó
thực hiện trong trường hợp này.
3. Hãm động năng: là trạng thái mà động năng của hệ truyền động
tích luỹ được trong quá trình làm việc biến đổi thành điện năng thông qua
động cơ ( làm việc ở chế độ máy phát). Điện năng này được tiêu thụ dưới
dạng nhiệt trên điện trở hãm.
Để động cơ làm việc như máy phát điện, biến cơ năng thành điện
năng, động cơ cần phải có kích từ, nghóa là: phần cảm phải được cấp điện
kích từ còn phần ứng động cơ được cắt khỏi lưới điện và nối với điện trở
hãm. Tùy phương pháp hãm động năng chia ra làm 2 phương pháp:
- Hãm động năng kích từ độc lập: kích từ do nguồn bên ngoài.
- Hãm động năng tự kích từ do chính dòng điện cảm ứng của
động cơ khi hãm.
Ta thấy phương pháp hãm động năng tự kích không có hiệu quả
bằng phương pháp hãm động năng kích từ độc lập, song lại có lợi thế là
không cần nguồn điện một chiều bên ngoài cấp cho cuộn kích từ và có
thể tiến hành hãm khi mất điện. Qua phân tích, ta chọn hãm động năng
kích từ độc lập.
Để hãm động năng động cơ không đồng bộ đang làm việc ở chế độ
động cơ, ta phải cắt stator ra khỏi lưới điện xoay chiều (mở các tiếp điểm
K ở mạch động lực, rồi cấp vào stator dòng điện một chiều để kích từ
(đóng các tiếp điểm H). thay đổi dòng điện kích từ nhờ biến trở R
kt
.
Hình 3.5. sơ đồ hãm động năng động cơ không đồng bộ

-
28
H
K
R
kt
+
_
Vì cuộn dây stator của động cơ là 3 pha nên khi cấp kích từ một chiều
phải tiến hành đổi nối.
Do động năng tích lũy, rotor tiếp tục quay theo chiều cũ trong từ
trường một chiều vừa được tạo ra. Trong cuộn dây phần ứng xuất hiện
một dòng cảm ứng. Lực từ trường tác dụng vào dòng cảm ứng trong cuộn
dây phần ứng sẽ tạo ra mô men hãm và rotor quay chậm dần. Động cơ
điện xoay chiều khi hãm động năng sẽ làm việc như một máy phát điện
có tốc độ( do đó tần số) giảm dần. Động năng (tức cơ năng của hệ truyền
động) qua động cơ sẽ biến đổi thành điện năng tiêu thụ trên điện trở ở
mạch rotor.
Hình 3.6. Đặc tính của quá trình hãm động năng.
-
29
0
AB
M
w
D
Đặc tính hãm động năng của động cơ xoay chiều ba pha không
đồng bộ có dạng như hình vẽ trên. Tốc độ động cơ giảm dần về 0 trên
đoạn đặc tính hãm động năng B0. tại điểm 0 động cơ sẽ dừng nếu tải là
phản kháng, nếu tải có tính chất thế năng thì tải sẽ kéo động cơ quay

ngược ổn đònh tại điểm D.
3.3.4. Điều chỉnh tốc độ động cơ:
Các phương pháp điều chỉnh tốc độ :
1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch
phần ứng (rotor): phương pháp này chỉ sử dụng đối với động cơ rotor dây
quấn.
2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch
phần cảm (stator) : giảm tần số nguồn điện cấp cho stator động cơ.
Phương pháp này cho kết quả tốt, đặc tính cứng nhưng cần có một bộ
biến tần.
Với những truyền động chỉ cần giảm tốc độ thấp trước khi dừng
chính xác thì rõ ràng phương pháp này là không kinh tế và không được sử
dụng.
3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực của động cơ:
đây là cách điều chỉnh tốc độ có cấp. Đặc tính thay đổi vì tốc độ đồng bộ
thay đổi theo số đôi cực:
Ρ
0
2 n
π
ω
=
[I.3.6]
Các động cơ chế tạo sẵn các cuộn dây stator có thể đổi nối để thay
đổi số đôi cực đều có rotor lồng sóc. Tỷ lệ chuyển đổi số đôi cực có thể
là: 2:1,3:1,4:1,hay tới 8:1.
Phương pháp này rất kinh tế , nhất là trong thang máy.
CHƯƠNG 4:
NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA THANG MÁY
4.1. Hệ thống giao tiếp giữa thang máy và hành

khách:
-
30
Tại mỗi tầng có bố trí các nút nhấn gọi thang: nút nhấn yêu cầu lên,
nút nhấn yêu cầu xuống ( mỗi nút nhấn đều có đèn phản hồi việc gọi
thang).
Phía trên mỗi cửa tầng có đèn LED 7 đoạn. Ngoài ra, ở mỗi cạnh
cửa tầng còn có đèn dùng để chỉ hướng mà cabin đang di chuyển.
Trong cabin được bố trí các nút nhấn có ghi số để ra lệnh yêu cầu
tầng đến, mỗi nút nhấn đều có đèn phản hồi việc chọn tầng. 1 nút nhấn
ngừng khẩn cấp trong trường hợp cần thiết. 1 nút báo động. 1 đèn báo
quá tải. Đèn chỉ hướng và hệ thống đèn báo vò trí hiện tại của cabin ( đèn
LED 7 đoạn).
Ngoài ra, trong cabin còn được trang bò các nút nhấn mở cửa nhanh
( giữ cửa) và nút nhấn đóng cửa nhanh dùng trong trường hợp cần thiết.
4.2. Nguyên tắc hoạt động của thang máy:
Nhằm phục vụ và đáp ứng các yêu cầu sử dụng thang, tính an toàn
cao khi sử dụng cũng như khi sửa chữa, hệ thống điều khiển thang được
chia thành hai chế độ: chế độ tự động , chế độ bằng tay.
 Chế độ tự động: tuân theo giải thuật ưu tiên
Nhằm phục vụ các yêu cầu sử dụng sao cho tối ưu nhất về mặt năng
lượng (năng suất sử dụng thang) đồng thời giảm thời gian đợi thang cho
người sử dụng, thang hoạt động phải tuân theo các giải thuật ưu tiên hành
trình:
- Khi thang đang lên (hoặc xuống), thang chỉ dừng
tại những tầng có yêu cầu lên (hoặc xuống ) gần nhất mà chưa phục vụ.
- Khi cabin đã phục vụ xong tất cả các yêu cầu lên
(hoặc xuống ), nếu có yêu cầu xuống ( hoặc lên) thì cabin sẽ quay xuống
(hoặc lên ) để phục vụ.
Khi thang đang ở chế độ chờ phục vụ, nếu có nhiều tín hiệu gọi

thang, cabin sẽ đến tầng có yêu cầu trước tiên để phục vụ. Trong quá
trình này, thang máy hoạt động theo nguyên tắc ưu tiên hành trình như đã
trình bày.
 Chế độ bằng tay (manual):
Trong chế độ này hành khách không thể gọi thang một cách trực tiếp
từ các tầng được.
-
31