Thiết kế truyền động thang máy truyền động bằng đcdb

Họ và tên : Nguyễn Thành Trung
Lớp : ĐTĐ48-ĐH1
Môn học : Tổng hợp hệ điện - cơ

Đề Cương Sơ Bộ
Thiết kế truyền động thang máy truyền động bằng
ĐCDB
Chương I : Tổng quan về thang máy ,các yêu cầu về công nghệ
và truyền động .
1. Tổng quan về thang máy
2. Các yêu cầu về công nghệ và truyền động
Chương II : Chọn phương án truyền động ,tính chọn cơng suất
động cơ và mạch lực
1 . Hệ truyền động động cơ điện xoay chiều
2. Tính chọn cơng suất động cơ truyền động
3. Tính chọn các van mạch động lực và mạch lọc
4. Đo lường tốc độ và dịng điện
Chương III : Mơ hình tốn học của động cơ khơng đồng bộ
rơto lồng sóc và xây dựng cấu trúc tổng hợp hệ
1. Mơ hình tốn học của động cơ KĐB
2. Điều chỉnh tần số động cơ KĐB
3. Tính tốn các khâu
4. Tổng hợp các mạch vòng
Chương IV : Thiết kế mạch điều khiển
1. Sơ đồ khối chức năng
2. Yêu cầu đối với mạch điều khiển
3. Mạch biến đổi điện áp – tần số
4. Mạch hạn chế dịng

Lịch trình làm đồ án:
Tuần 9 :

Hồn thiện chương I
Tuần 10+ 11 :
Hoàn thiện chương II
Tuần 12+ 13 :
Hoàn thiện chương III
Tuần 14+ 15 :
Hoàn thiên chương IV


Chương I
Tổng quan về thang máy
Các yêu cầu về công nghệ và truyền động

I.

Tổng quan về thang máy
Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở hàng và chở người theo
phương thẳng đứng. Những thang máy hiện đại có kết cấu cơ khí cũng như
hệ truyền động và hệ khống chế phức tạp . Kết cấu của thang máy gồm có :
- Động cơ
- Đối trọng
- Buồng thang
- Hố thang
- Cáp
- Cửa tầng
- Cửa phòng thang
- Bảng gọi tầng
- Bảng điều khiển cabin
- Bộ cứu hộ
1. Buồng thang

Thường đặt trên cùng của hố thang máy và bao gồm :
- Động cơ truyền động
- Hộp giảm tốc
- Phanh hãm điện từ
- Tang nâng
- Tủ điện
Trong tủ điện gồm có : Cầu dao , cầu chì , cơng tắc tơ thuận và ngược
Trong hố thang máy gồm :
- Hai thanh dẫn hướng mà buồng thang trượt theo nó , buồng
thang có đối trọng .
- Hệ thống lò xo giảm chấn ở phía dưới cùng của hố
- Hệ thống dây điện mềm cấp điện cho buồng thang
2. Các phần tử đặc trưng của thang máy
a. Phanh hãm điện từ : dùng để hãm dừng thang máy khi gần đến sàn
tầng , gồm 2 kiểu :
- phanh đai
- phanh guốc
b. Phanh bảo hiểm : Phanh tác động khi thang vượt quá tốc độ cho phép,
hay cáp sắp đứt


c. Công tắc chuyển đổi tầng : Là cảm biến vị trí dùng để xác định vị trí
buồng thang và nhớ vị trí buồng thang , gồm 3 loại :
- Chuyển đổ tầng kiểu cơ khí ( có tiếp điểm )
- Chuyển đổi tầng kiểu cảm ứng
- Chuyển đổi tầng kiểu quang điện
3. Phân loại thang máy
a. Phân loại theo trọng lượng
- Thang máy nhỏ : Q < 160 kg
- Loại trung bình : Q = 500 – 2000 kg

- Loại lớn
: Q > 2000 kg
b. Phân loại theo tốc độ di chuyển
- Loại chạy chậm : v < 1 m/s
- Loại chạy trung binh : v = 1 - 2,5 m/s
- Loại tốc độ cao : v = 2,5 – 4 m/s
- Loại tốc độ rất cao : v > 4 m/s

II.

Các yêu cầu về công nghệ và truyền động
1. Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc, độ giật tới hệ truyền động thang
máy
Một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ thống truyền động thang máy
là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Buồng thang chuyển
động êm hay không phụ thuộc vào gia tốc mở máy và hãm máy.
Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việc của máy là :
- Tốc độ chuyển động : v(m/s) =
- Gia tốc : a(m/ s2) =
- Độ giật : p(m/ s3) =

ds
dt

, s là quãng đường

dv d 2 s
 2
dt
dt

da d 2 v d 3 s

 3
dt dt 2
dt

Tốc độ di chuyển của buồng thang ảnh hưởng đến năng suất của thang
máy đặc biệt thang máy làm việc ở những nơi có độ cao lớn
Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách
giảm gia tốc mở máy và hãm máy . Nhưng như thế sẽ ảnh hường đến độ êm
của buồng thang , nên gia tốc tối ưu là <= 2(m/ s2)
Khi chọn tốc độ của thang máy phải xem xét đối tượng thang máy
phục vụ . Nếu tốc độ càng cao thì giá thành càng lớn , do đó phải chọn sao
cho tốc độ phù hợp . Đường cong biểu diễn quãng đường , gia tốc ,tốc độ và
độ giật tối ưu của thang máy :


s : vi tri
s,v

s

a,

v,m/ s
a,m/ s

mo may

ham xuong

toc do thap

c.d on dinh

,m/ s
v
a

t

O

a
Vmin
a

Đồ thị trên chia làm 5 giai đoạn theo tính chất thay đổi tốc độ của
buồng thang : Mở máy , chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng
thang đến tầng và hãm dừng. Giới hạn gia tốc và độ giật là : a <= 2 (m/s2),
p <= 20(m/s3).
2. Vấn đề dừng chính xác buồng thang

Buång
thang
Buång thang vuợt quá
Múc dùng buồng thang
Buồng thang chua tới

S''
S'

S1

Múc đặt c¶m biÕn dïng cũng
Đây
là
một
trong
những yêu cầu
quan trọng của hệ truyền động và điều khiên thang máy. Nếu dừng không


chính xác buồng thang sẽ ảnh hưởng đến việc ra vào của người và hàng hóa ,
dẫn đến nó làm giảm năng suất của buồng thang .
Khi buồng thang tác động vào cảm biến dừng đến khi phanh hãm điện
từ tác động thì buồng thang đi được một quãng đường là S’
S’ = V0 t (m)
Trong đó :
V0 : vận tốc ban đầu khi hãm dừng
t : thời gian quán tính điện từ của các phần tử chấp hành
Từ khi phanh hãm điện từ tác động đến khi dừng hẳn buồng thang sẽ
trượt một quãng đường là S”
S” =

mV02
2i ( F ph Fc )

Trong đó :
m : khối lượng các phần tử chuyển động của buồng thang
Fph : lực cản của cơ cấu phanh hãm điện từ

Fc : lực cản của tải trọng gây ra
i : tỉ số truyền
Dấu (+) tương ứng với buồng thang đi lên
Dấu (-) tương ứng với buồng thang đi xuống
Biểu thức S” còn được tinh bởi công thức sau:
S'' =

J 0
2i ( M ph

D
2
M c )

Trong đó :
J : mơ men qn tính
D : đường kính tang nâng
M ph : mơ men cản do cơ cấu phanh hãm điện từ gây ra
M c : mô men cả do tải trọng gây ra
Vậy :
S = S’+ S” = V0 t +

J 0
2i ( M ph

D
2
M c )

Do đó, ta thấy độ dừng chính xác của buồng thang phụ thuộc vào

nhiều tham số , ta xét chủ yếu là vận tốc V0
Muốn dừng chính xác buồng thang thì vận tốc V0 phải giảm nhanh , vì
vậy trước lúc tác động vào cảm biến dừng phải có một cảm biến chuyển đổi
từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp
3. Phương án lập bài tốn điều khiển thang máy
Có 4 vấn đề chính :
- u cầu về an tồn


- Yêu cầu về điều khiển tốc độ, gia tốc, độ giật
- Yêu cầu về điều khiển vị trí buồng thang
- u cầu về tín hiệu
Điều khiển buồng thang có thể thực hiện ở hai vị trí , ở các cửa tầng
bằng cách ấn nút ấn gọi tầng (GT) có thể gọi buồng thang theo 2 chiều đi lên
hoặc đi xuống, trong buồng thang có các nút ấn đến tầng(ĐT). Như vậy bài
toán điều khiển là liên tục phải quét các tín hiệu đầu vào để ghi nhân các
lệnh trong khi đang vận hành, từ đó đưa ra các tín hiệu xử lý các lệnh và
điều khiển vị trí buồng thang . Việc điều khiển buồng thang phải thỏa mãn
các yêu cầu sau :
- Phục vụ được tất cả các tín hiệu gọi và dừng chính xác buồng
thang theo các lệnh gọi đó
- Đảm bảo điều khiển vị trí buồng thang đáp ứng yêu cầu của các
lệnh gọi theo một quy luật tối ưu
- Đảm bảo thông tin cần thiết về vị trí hiện tại của buồng thang
và chiều chuyển động của nó
- Hệ điều khiển phải đảm bảo được các yêu cầu về vận hành :
việc đóng mở cửa tầng chỉ được thực hiện khi thang máy dừng hẳn và thang
máy chỉ được chuyển động khi các cửa tầng và cửa buồng đóng kín
Trong hệ thống điều khiển thang máy thường dùng 2 phương án tối ưu
để điều khiển:

a. Tối ưu về vị trí :
Phương án này phục vụ các tín hiệu gọi theo thứ tự dựa trên sự so
sánh về khoảng cách giữa tín hiệu gọi và tín hiệu hiện tại của buồng thang.
Thứ tự xử lý tín hiệu gọi phục vụ từ gần đến xa.
Ưu điểm của phương pháp này là tối ưu hóa về đường đi, nhưng do
đầu vào của bài toán thay đổi liên tục dẫn đến sự rối loạn trong mạch điều
khiển
b. Tối ưu hóa về chiều chuyển động :
Giả sử buồng thang đang chuyển động theo chiều đi lên thì nó sẽ xử lý tất cả
các lệnh trên đó, cịn các lệnh thấp hơn nó sẽ lưu lại và xử lý sau khi đã thực
hiện hết hành trình đi lên và ngược lại .

Chương II : Chọn phương án truyền động
Tính chọn cơng suất động cơ và mạch lực
Hệ truyển động được thiết kế phải có độ tin cậy làm việc cao , sơ đồ
điều khiển hệ truyền động đó phải hoạt động rất khoát , phân minh. Các


phần tử cấu thành trong hệ thống trang bị điện có kết cấu gọn nhẹ , chắc
chắn , dễ dàng trong công tác sửa chữa thay thế .
Đối với hệ truyển động thang máy thì tốc độ di chuyển của buồng
thang quyết định năng suất của thang máy tức là tốc độ càng cao thì năng
suất càng tăng. Nhưng cái chính là điều chỉnh tốc độ như thế nào để buồng
thang dừng đúng vị trí tầng cần đến và khơng làm ảnh hưởng tới gia tốc và
độ giật.
Để truyền động cho thang máy ta dùng động cơ kéo puli . Truyền
động thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại có đảo chiều quay , động
cơ truyền động ở đây ta chọn động cơ điện xoay chiều .Do đó ta dùng :
Hệ truyền động động cơ xoay chiều
I.

Hệ truyền động động cơ điện xoay chiều
1. Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ dùng bộ biến đổi Tiristor
Khi điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ thì các thong số cịn lại khơng
thay đổi và tốc độ trượt S = const. Ta có phương trình đặc tính cơ :
M

3U 12f R2'
2


R' 
2

S   R1  2   X nm
s 
 


,S 

0  
0

3U 12f
2 M th 1  aS th 
R2'
R1
M
, S th 
, a  , M th 

2
2
2
S S th
R2
R

X
2 0 R1  R12  X nm
1
nm

 2aS th
S th
S





Từ phương trình đặc tính cơ , ta nhận thấy rằng M tỉ lệ với bình
phương điện áp và với hệ số tỉ lệ KM, S = const
 Mu = KM(S)U12 (1) và Mth = KM' U12
Trong đó có một giá trị điện áp định mức Uđm
 Mtn = KM(s)Uđm2 (2)
Lấy phương trình (1) chia cho phương trình (3) ta có:
 U
(1)
 M u M th  1
(3)

 U đm

2


2
  M u M th U 1* 


Nhận xét
- Pham vi điều khiển hẹp , tốc độ hẹp , tổn hao tăng
P M(1  0 )

s
M
1

- Để tăng phạm vi điều chỉnh D thì phải tăng Sth, mà để tăng Sth
thì phải tăng điện trở R2 (nhưng điều này chỉ áp dụng cho động
cơ không đồn bộ rô to dây quấn)


2. Điều chỉnh xung điện trở mạch rơto

§K

CL

§K

L

R0

Re
T1
Rf

C

T2
V0

T1

T

L1

t

Hình . Sơ đồ điều chỉnh xung điện trở rơto
Từ hình vẽ ta có :
Re R0

T1
R0
T

- Nếu điều chỉnh T1 và T = const , thì bị hạn chế bởi 0 < T1 < T,

do đó mà dải điều chỉnh D hẹp


T1
T nhỏ dẫn

- Nếu thay đổi T và giữ T1 = const thì khi T >> T1
đến gián đoạn dịng điện
Do vậy mà ta phải tính theo phương pháp điều chỉnh số gia, từ sơ đồ trên ta
có :
P2 = 3I22(R2 + Rf)
Và P2 = Id2(2R2 + Re)
 3I22(R2 + Rf) = Id2(2R2 + Re)
Vậy ta có :
K 2 (2 R2  Re )
Rf 
 R2 ,với Id = KI2
3

Đặc điểm :
- Phương pháp điều chỉnh xung điện trở rơ to có kết cấu mạch
lực và mạch điều khiển đơn giản và dễ thực hiện
- Độ chính xác thường khơng cao do mơ hình động cơ chưa xây
dựng một cách hồn thiện
- Hiệu suất thấp


3. Điều chỉnh công suất trượt
Trong các trường hợp điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cach làm mềm
đặc tính và để ngun tốc độ khơng tải lý tưởng thì cơng suất trượt đươc tiêu

tán trên điện trở mạch rôto :
P2 = Pđt - Pcơ
P1
P2 = Mđt1 - M
Sta to
Mđt = M thì P2 = M(1 - ) = MS1
P2 = S Pđt
Tuy nhiên khi cơng suất lớn thì phần tổn hao này là
P®t
đáng kể , do vậy trong trường hợp này để tận dụng
P1
công suất tổn hao người ta đưa ra các sơ đồ để đưa
công suất này trả về lưới điện. Phương pháp này gọi
là phương pháp cơng suất trượt . Khi điều chỉnh cơng
suất trượt thì độ lớn của dịng điện phụ thuộc hồn
P2
Pc¬
tồn vào tải của động cơ chứ khơng phụ thuộc vào
góc điều khiển của bộ nghịch lưu.
Đặc điểm :
- Hiệu suất của hệ cao hơm so với phương pháp điều chinh xung
điện trở rô to
- Mạch phức tạp về cấu trúc , mạch điều khiển và mạch lực
- Độ chính xác của phương pháp thường không cao
- Giá thành của hệ cao
4. Điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho động cơ bằng các bộ biến
đổi tần số Tiristor hay Tranzitor
Biến tần là thiết bị biến đổi năng lượng điện xoay chiều từ tần số này
sang tần số khác
Có bốn loại biến tần cơ bản :

- Biến tần trực tiếp
- Biến tần gián tiếp
NMC
F
NL§L
§k
- Biến tần nguồn áp
- Biến tần nguồn dịng
Ta xét loại biến
tần nguồn áp :
L
 Sơ đồ nguyên lý mạch lực củaId bộ biến tần nguồn áp gồm 4 khối chức
năng chính sau :
D1 D3
D5
ua
S1
S3
S5
- Nguồn một chiều NMC
ia
- Mạch lọc F
Nghịch lưu
Ud độc lập Cnguồn áp NLĐL
- Động cơ khơng đồng bộ ĐK
D4

D6

D2

S4

U®k

S6

S2


Hình . Sơ đồ nguyên lý biến tần nguồn áp
Nguồn một chiều và mạch lọc tạo ra điện áp một chiều có giá trị điều chỉnh
được. Nghịch lưu gồm 6 khóa bán dẫn S1….S6 và cần 6 van khơng điều
khiển được D1….D6. Các khó nghịch lưu được đóng cắt theo thứ tự nhất
định tạo thành điện áp xoay chiều 3 pha đặt lên động cơ chấp hành , góc dẫn
của các khóa thường là 180. Thời điểm các khóa S1, S3, S5 và S2, S4, S6 bắt
đầu dẫn lệch nhau 120 , điện áp dây của nghịch lưu có dạng xung chữ nhật
với độ rộng là 120
Các khóa S là các khóa bán dẫn , ở các truyền động cơng suất nhỏ thường
dùng tranzitor cịn ở các truyền động cơng suất lớn thì dùng các van tiristor.
Kết luận :
D
Qua việc phân tích ở trên , nhận thấy rằng biến tần nguồn
áp dùng cho
truyền động thang máy là có ưu thế hơn cả . Cả về điều chỉnh tốc độ , độ
trơn điều chỉnh . Do vậy mà ta sẽ sử dụng Hệ truyền động biến tần
Puligián
chđ tiếp
nguồn áp
®éng
II.

Tính chọn cơng suất động cơ truyền động
Để tính được cơng suất động cơ truyền động cho thang máy cần có
các điều kiện tham số sau :
- Sơ đồ động học của thang máy
- Tốc độ và gia tốc lớn nhất cho phép
- Trng ti
Đối
Ca
H
- Trng lng bung thang
trọng
bin

Dây
cáp

Puli bị
động


Hình. Sơ đồ động học của thang máy
Vì hệ truyền động thang máy làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại, mở máy
và hãm máy nhiều nên khi tính chọn cơng suất động cơ thì phải xét đến phụ
tải động và phụ tải tĩnh.
a. Xác định phụ tải tĩnh
Phụ tải tĩnh là phụ tải do trọng lượng cabin , trong lượng của tải trọng. trọng
lượng của đối trọng và trọng lượng của dây cáp gây ra khi ở trạng thái tĩnh.
Thông qua puli, hộp giảm tốc tác dụng lên trục động cơ
Các lực tác dụng lên puli chủ động theo các nhánh cáp là :
F1 = (G0 + G +gc(H - hcb))g (N)

F2 = (Gđt +gc(H - hđt))g
(N)
Vậy lực tác động lên puli lúc nâng và hạ tải là :
Fn = F1 - F2 = (G0 + G –Gđt)g + gc(hđt - hcb)g (N )
Fh = F2 - F1 = (Gđt - G0 - G)g + gc(hcb – hđt)g (N)
Trong đó :
G0 : khối lượng Cabin (kg)
G : khối lượng tải trọng (kg)
Gđt : khối lượng đối trọng (kg)
gc : khối lượng một đơn vị dài dây cáp (kg/m)
g : gia tốc trọng trường (m/s2)
Để đơn giản, giả sử rằng hđt = hcb. Thay vào trên ta được :
Fn = (G0 + G – Gđt)g (N)
(1)


Fh = (Gđt - G0 - G)g
(N)
(2)
Khối lượng của đối trọng được tính như sau :
Gđt = G0 + Gđm
Đối với thang máy trở hàng khi nâng thường có tải và khi hạ thường không
tải nên chọn :  = 0,5
Thay vào biểu thức (1) và (2), ta được :
Fn = (Gđm - Gđm)g (N)
Fh = (Gđm – Gđm)g (N)
Như vậy công suất trên trục động cơ khi thang máy di chuyển đi lên và khi
thang máy di chuyển đi xuống là :
F V (G   G ) g
Pcn  n3  đm 3 đm

10 
10 
FV
(Gđm  Gđm ) g
Pch  h 3  

10
10 3

Trong đó :
Pcn : công suất tĩnh của động cơ lúc nâng tải
Pch : công suất tĩnh của động cơ lúc hạ tải
V : vận tốc chuyển động của cabin (m/s)
 : hiệu suất của cơ cấu nâng (0,5 – 0,8)
Thay số vào biểu thức trên ta tính được
Fn = (1400 - 0,5.1400).9,81 = 6867(N)
Fh = (0,5.1400 - 1400).9,81 = -6867(N)
Và
6867.2,5

Pcn = 103.0,8 21, 4594 (kW)
Pch =

6867.2,5
0,8 13, 734 (kW)
103

b. Xác định mômen tương ứng với các lực kéo
Fn R Fn D


( Nm)
i
2i
FR
FD
M h  h   h  ( Nm)
i
2i
Mm 

Trong đó :
Mn : mơmen khi nâng tải
Mh : mơmen khi hạ tải
i : tỉ số truyền , chọn i = 12
D : đường kính puli
R : bán kính puli
Thay số, ta được :


6867.0, 4
143, 0625( Nm)
2.12.0,8
6867.0, 4
Mh 
.0,8 91,56( Nm)
2.12
Mn 

c. Xác định hệ số đóng điện tương đối
Để xác định được hệ số đóng điện tương đối của động cơ truyền động thang

máy thì ta cần phải xác định các khồng thời gian làm việc cũng như thời
gian dừng của thang máy trong một chu kỳ làm việc
Để đơn giàn hóa giả thiết rằng qua mỗi tầng thang máy chỉ dừng một lần để
bốc xếp hàng. Các khoảng thời gian giả thiết như sau :
- Thời gian bốc dỡ hàng được tính gần đúng là 20(s)
- Thời gian mở buồng thang 1(s)
- Thời gian đóng buồng thang 1(s)
- Thời gian khởi động của thang máy từ vận tốc bằng 0 tăng lên
vận tốc 1,5(m/s)
V
1,5
t kđ  
0,6( s )
a 2,5

Trong khoảng thời gian này buồng thang đi được một quãng đường là Skđ :
S kđ V0t kđ

at kđ2
2,5.0,6 2

0.0,6 
0,45(m)
2
2

Thời gian hãm dừng ở mỗi tầng là :
th 

V

1,5

0,6( s )
a
2,5

Quãng đường mà buồng thang chuyển động được trong thời gian hãm dừng :
S kđ V1t h 

at h2
2,5.0,6 2
1,5.0,6 
0,45(m)
2
2

Quãng đường mà buồng thang di chuyển được với vận tốc V1 = 1,5(m/s)
S = h0- (Skđ + Sh) = 4 - (0,45 + 0,45) = 3,1(m)
Thời gian buồng thang di chuyển với vận tốc V1 = 1,5(m/s)
S V1t 

at 2
2,5t 2
 3,1 1,5t 
 t 1,4( s )
2
2

Vậy thời gian làm việc của buồng thang giữa hai tầng liên tiếp nhau là :
tlv = tkđ + th + t = 0,6 + 0,6 + 1,4 = 2,6(s)

Vậy tổng thời gian làm việc của buồng thang trong một chu kỳ làm việc từ
tầng 1 lên tầng 4 và từ tầng 4 xuống tầng 1 là :
tlv = 6tlv = 6.2,6 = 15,6(s)
Giả thiết thời gian nghỉ ở mỗi tầng để bốc dỡ hàng là 20(s), vậy tổng thời
gian nghỉ của buồng thang trong một chu kỳ làm việc là :
tnghỉ = 6.20 = 120(s)
Giả thiết thời gian thang máy đóng mở cửa buồng thang là :


Tđm = tđ + tmở = 1+1 = 2(s)
Tổng thời gian buồng thang đóng mở cửa trong một chu kỳ làm việc là :
tđm =2.6 = 12(s)
Vậy thời gian chu kỳ làm việc của thang máy là :
tck = tlv + tnghỉ + tđm = 15,6+120+12 = 147,6(s)
Từ đó ta có đồ thị vận tốc và đồ thị phụ tải của thang máy như sau :
V(m/s)
1.5
tlv

o

t(s)

2.6

2

0.6

Hình 2.8 Đồ thị vận tốc

Hình 2.9. Đồ thị phụ tải

Tính hệ số đóng điện phần trăm tương đối
t
15,6
 %   lv 100% 
100% 10,57%
tck
147,6

d. Xác định mômen đẳng trị Mđt và công suất đẳng trị Pđt
M đt 

2
i i

M t
t



i

M
t ck

2
i i

t



M n2 tlvn  M h2 tlvh
tlvn  tlvh

Trong một chu kỳ làm việc của thang máy thì : tlvn = tlvh = tlv/2
Vậy ta có :
M n2  M h2
143, 06252  91,562

120, 01( Nm)
2
2
M n
Pđt  Pqd  đt
9550

M đt 

Ta có :
V

- Tốc độ góc :   R



2V
2.1,5


7,5( rad / s )
D
0,4

- Tốc độ góc của động cơ : đc = i.  = 12.7,5 = 90(rad/s)
- Tốc độ động cơ : nđc 

60đc 60.90

859, 44(vòng / phút )
2
2

Vậy :
Pđt Pqd 

M đt n 120, 01.859, 44

10,8(kW )
9550
9550


Công suất chọn động cơ theo : %chuẩn = 25%
 tt %
10,57
10,8
7, 02(kW )
 %chuân

25

Pchon Pqd

Dựa vào công suất động cơ đã chọn ở trên , tra phụ lục trong tài liệu
đặc tính cơ của động cơ tra được động cơ khơng đồng bộ rơto lồng sóc 380
(V), 50(Hz), % = 25%, cấp cách điện E và D gồm có các thông số kỹ thuật
sau :
Kiểu
MTK
2116

Pđm
nđm cos Ist,đm Ist0 rst
(kW) (v/p)
(A) (A) ()
7.5

905

X  IØ

rr'
()

xr'
J
Q
3
() (kgm ) (kg)

0.79 18.4 11 0.68 1.07 13.6 1.62 1.05

e. Sơ đồ thay thế của động cơ
Từ sơ đồ thay thế ta có
EÐ
X =
IÝto
(

Ir'đm
(A)

xst
()

Rs

Xs

0.11

Xr'

Es

X

Rr'/S

'
r

R 2
)  ( X r' ) 2
S
IÝto
Hình 2.10. Sơ đồ thay thế động cơ

S

0   n0  n
2 f
60 f1 60.50

; 0 
; n0 

1000(vong / phut )
0
n0
p
p
3

Tính được

1000  905
 S
0.095

1000

1,62 2
)  1,05 2
0,095
X  13,6
21,123()
11
Vậy ta tính được tổng trở của động cơ là
1,62
R'
(
 j1,05) j21,123
( r  jX r' ) jX
0,095
S
Z R s  jX s  '
0,68  j1,07 
1,62
Rr
 j1,05  j21,123
 jX r'  jX
0,095
S
Z 10,4042  j9,55()
(

110

f. S nguyờn lý bin tn ngun ỏp
S1

NMC

F

NLĐL

Đk
S2
S3

L
Id
S4
D1

D3

D5
S1

S3

ua

S5
ia

Ud

C

S5
S6

D4

D6

D2
S4

S6

S2

ua

Uđk
ub

uc

Hỡnh 2.11. Sơ đồ điện áp ra sau nghịch lưu
Từ độ thị điện áp ra ta có

 3


2
3
1
1
E 2
2E 2 
2
2
Upha 
Upha 
2 ( ) dt  ( ) dt 
E


2 0
 0 3
3
2 3

3

3U
3
 E  pha 
.220 466,7( V)
2
2
Ta có ZA = ZB = ZC = Z = 10.4042 + j9.55 = R + jL
Vậy R = 10,042(), L = 9,55()
Lúc này ta tính được dịng điện cơ bản I0

E
466,7
I0  
44,857( A )
R 10,4042
Lại có


A2
3
2

Q
3Q(1  a )
L
9,55
3
,
Q



0
,
918
,
a

e
0,385

Với A  1 
2(1  a  a2 )
R 10.4042
vậy
3.0,918(1  0,385 2 )
0,7 2
A  1
0,7  Id 2.44,857.
14,65( A )
2(1  0,385  0,385 2 )
3
II.3. Tính chọn các van mạch động lực và mạch lọc
II.3.1. Tính chọn van mạch chỉnh lưu
Dịng điện đầu ra của bộ chỉnh lưu cầu ba pha là I d = 14,65(A), điện
áp ra bộ chỉnh lưu là Ud = Ucl = E = 466,7(V). Vậy ta có
E = Ud = 2,34U2
E
466,7
 U2 

199,444( V)
2,34 2,34
Vậy điện áp ngược lớn nhất mà điện áp phải chịu là
UngMax  6U2 2,45U2 2,45.199,444 488,537( V)
Từ đó dựa vào hai thơng số là dịng điện trung bình qua van I d và điện áp
ngược lớn nhất đặt lên van ta tiến hành chọn van như sau. Tra trong tài liệu
hướng dẫn thiết kế điện tử công suất ta chọn diode co các thơng số kỹ thuật
sau
Id 2I0

Kí hiệu
SW06PCN030

Itbmax(A)
25

Id(A)
300

Ungược max(V)
600

II.3.2. Tính chọn van mạch nghịch lưu
Dựa vào đồ thị điện áp ta thấy các van lần lượt mở thứ tự twf T 1 dến
T6 với góc lệch pha giữa hai van một là 60 độ. Như vậy trong bất cứ thời
điểm nào cũng có 3 van được dẫn. Để xác định điện áp ra tải ta cần phải biết
kiểu đấu tải, ta giả thiết ở đây tải đấu theo hình sao
Do vậy mà dịng điện pha tải có ba đoạn khác nhau trong nửa chu kỳ
Tong khoảng thời gian từ



E
(1  a)(2  a) Q
0  : iA 
(1 
e ) 15(1  1,232 e  1,09  )
3
3
3R

(1  a )
 2
E
(1  a) 2 Q
 : iA 
(2 
e ) 15(2  1,8e  1,09  )
3
3 3
3R
(1  a )
2
E
(1  a)(2  a) Q
 : i A 
(1 
e ) 15(1  1,232 e  1,09  )
3
3
3R
1 a
ở nửa chu kỳ sau dòng điện tương tự nhưng có dấu ngược với chu kỳ trên.
Vậy dịng điện trung bình qua van là
2



3
1 3
 1,09 

 1,09 
 1,09 
Itb  15(1  1,232e
)dt  15(2  1,8e
)dt  15(1  1,232e
)dt 

 0

2


3
3
Itb 17,76( A )
và điện áp ngược lớn nhất đặt lên van sẽ là
UngượcMax = EnlkdtU
Trong đó
kdtU - Hệ số dự trữ điện áp, chọn kdtU = 1,6
Vậy
UngượcMax = 466,7.1,6 = 746,67(V)
Từ các giá trị dịng điện trung bình chạy qua van và điện áp ngược lớn
nhất đặt lên van đã tính được ở trên ta tiến hành chọn van. Tra trong tài liệu
hướng dẫn thiết kế điện tủt công suất ta tra được Tranzitor có các thơng số
kỹ thuật sau
Kí hiệu
BUV36

Ic max(A)
15

Pc max(W)
90

Uceo max(V)
800

Ucbo max(V)
850

f(MHz)
6

II.3.3 Tính chọn mạch lọc
Chức năng của bộ lọc là cho dịng điện có tận số nào đó đi qua mà
biên độ không bị suy giảm, đồng thời làm suy giảm mạch dòng điện ở tần số
khác
Bộ lọc LC được dùng cho thiết bị chỉnh lưu công suất lớn, bộ lọc này
cho phép thành phần một chiều của điện áp chỉnh lưu đi qua và ngăn chặn
thành phần xoay chiều
Ta có
LC
A
LC  2 3
C
U
n  k LC
Cd
Với mạch chỉnh lưu cầu 3 pha ta có A = 0,095,

n = 6, kLC = 0,01 và  = 314(rad/s)
0,095
 Lc 
2,6765 .10  6
2
36.314 .0,01
Chọn L = 2,6765(mH)
2,6765.10  6
1000F
Vậy C =
2,6765.10  3

II.4. Đo lường tốc độ và dòng điện
II.4.1. Máy phát tốc một chiều
Tốc độ truyền động là đại lượng điều chỉnh chính, vì vậy thiết bị đo
tốc độ có vai trị quan trọng quyết định tới chất lượng động và tĩnh của
truyền động
Sơ đồ nguyên lý đo tốc độ bằng máy phát tốc một chiều. Khi từ thông
R
máy phát tốc không đổi, điện áp đầu ra máy
phát tốc là
U = K - RưpI - Uct

FT

C

Rt

Nếu chọn điện trở đủ lớn, gần đúng ta có
U = K
Khi có bộ lọc đầu ra thì hàm truyền máy
Hình 2.12. Mạch nguyên lý đo
tốc độ
phát tốc là
U (p)
K
FFT (p)  

(p) 1   fp
Trong đó
K - Hệ số tỉ lệ
I - Dòng tải của máy phát
Rư - Điện trở phần ứng máy phát
Tf - Hằng số thời gian bộ lọc
Chọn U = 10(V), vậy ta có

U
U


U
2ndmp 2.905
, víi : dm 

94,77(rad / s)

60
60

10
 K 
0,1055 0,1
94,77
Hằng số thời gian của bộ lọc Tf < 5(ms), chọn Tf = 1(ms)
Vậy ta có hàm truyền máy phát tốc là
0,1
FFT (p) 
1  0,001p
II.4.2. Máy đo dòng điện
Sơ đồ đo dòng xoay chiều ba pha đơn giản là dùng biến dịng, gồm ba
bíên dịng lắp ở ba pha với điện trở tải R 0. Điện áp sơ cấp biến dòng qua
mạch chỉnh lưu cầu diode ba pha, mạch lọc RC lọc thành phần xoay chiều
sau chỉnh lưu
K 

R
Ia

Ic

Ib

I2

U2I

R1
C

R0

R0

R0

D0

U2I0

Hình: 2.13. Mạch đo dòng xoay chiều ba pha
Điện áp đầu ra chỉnh lưu
3 2
I2

Trong mạch bố trí R1 nối tiếp D0 phục vụ cho việc do tín hiệu dịng
điện khơng U20 khi diode dẫn điện áp UD0 = 0,5(V)
Ta kí hiệu PI là tỷ số biến dòng, vậy cơ cấu hàm ttruyền đo dòng điện là
U (p)
kI
FI(p )  2I

I1 (p) 1 T fi p
Trong đó
kI - Hệ số tỉ lệ, kI = PIR1
Tfi - Hằng số thời gian bộ lọc Tfi = RC
U2d = R1Id, với Id 