Tính toán truyền động thang máy

Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
MỤC LỤC
Page 1
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THANG MÁY
I.Khái niệm
Thang máy là thiết bị vận tải dùng để trở người và hàng hóa theo phương thẳng
đứng. Nó là một loại hình máy nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong các
ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong
ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ…ở những nơi đó thang máy được sử
dụng để vận chuyển hàng hóa, sản phẩm, đưa công nhân tới nơi làm việc có độ cao
khác nhau…Nó đã thay thế cho sức lực của con người và đã mang lại năng suất
cao.
Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy được sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao
tầng, cơ quan, khách sạn…Thang máy đã giúp cho con người tiết kiệm được thời
gian và sức lực…
Ở Việt Nam từ trước tới nay thang máy chỉ chủ yếu được sử dụng trong công
nghiệp để trở hàng và ít được phổ biến. Nhưng trong giai đoạn hiện nay nền kinh
tế nước ta đang có những bước phát triển mạnh mẽ thì nhu cầu sử dụng thang máy
trong mọi lĩnh vực ngày càng tăng lên.
II.Các bộ phận chính của thang máy.
Nhờ loại thang máy hiện tại có cơ cấu cơ khí phức tạp, hệ truyền động hệ thống khống
chế phức tạp nhằm nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn. Tất cả thiết bị điện
được lắp trong buồng thang và buồng máy.
- Buồng thang: Bộ phận để chứa tải chuyên chở, buồng thang luôn được giữ theo
phương thẳng đứng nhờ có các giá treo và những con trượt dẫn hướng.
- Giếng thang: Là khoảng không gian giới hạn bưởi đáy hố giếng, vách bao
quanh và trần giếng, cabin và đối trọng di chuyển trong giếng thang nhờ các
cáp và khay dẫn hướng.
- Buồng thang: Chứa động cơ, bộ tời kéo, bộ hạn chế tốc độ và các thiết bị liên
quan. Buồng máy được bố trí ở tầng trên cùng của thang máy.

- Phanh bảo hiểm: Là cơ cấu để dừng và giữ buồng thang hoặc đối trọng trên ray
dẫn hướng khi vận tốc quá (20-40%) giá trị cho phép, dây treo bị đứt hoặc khi
mất điện toàn hệ thống.
Phanh bảo hiểm có 3 kiểu
• Phanh bảo hiểm kiểu nêm.
• Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm.
• Phanh bảo hiểm kiểu kìm (hay sử dụng).
- Hố giếng: Là khoảng không gian từ mặt bằng sàn tầng 1 cho đến đáy giếng
phục vụ cho việc bảo dưỡng, sửa chữa, điều chỉnh.
III.Phân loại:
Có thể phân loại thang máy như sau:
Page 2
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
+ Phân loại theo công dụng: Có 3 loại thang máy sau.
• Thang máy chở khách trong các nhà cao tầng.
• Thang máy chở hàng có người điều khiển.
• Thang máy vừa chở khách vừa chở hàng.
+ Phân loại theo tốc độ di chuyển của buồng thang:
• Thang máy chạy chậm: v=0,5-0,65 m/s.
• Thang máy tốc độ trung bình: v=0,75-1,5 m/s.
• Thang máy cao tốc: v=2,5-5 m/s.
+ Phân loại theo trọng tải:
• Thang máy loại nhỏ: Q < 160 Kg.
• Thang máy loại trung bình: Q = 500-2000 Kg.
• Thang máy loại lớn: Q > 2000 Kg.
Về kết cấu cơ khí, thang máy thuộc loại máy cơ cấu nâng có dây cáp 2 đầu. Để đảm
bảo an toàn cho hành khách cũng như hàng hóa và thiết bị ở thang máy được sử dụng
phanh hãm cơ điện, ngoài ra ở buồng thang có trnag bị bộ phanh bảo hiểm (phanh dù).
Phanh bảo hiểm này có nhiệm vụ giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi
tốc độ di chuyển vượt quá (20-40%) tốc độ định mức.

Ngoài truyền động nâng hạ buồng thang (Truyền động chính theo phương thẳng đứng)
ở thang máy còn có các truyền động phụ (Là truyền động đóng mở cửa buồng thang).
Truyền động này có 1 động cơ lồng sóc kéo qua một hệ thống tay đòn.
IV.Yêu cầu đối với thang máy.
1. Yêu cầu về công nghệ.
- Dễ điều khiển và hiệu chỉnh, tính đơn giản cao.
- Về vị trí: khi dừng thang máy phải dừng chính xác so với sàn tầng và quá trình
hãm sao cho cabin dừng đúng tại sàn tầng với yêu cầu độ chính xác cao nhất
sau khi ấn nút dưng.
- An toàn: Thang máy chỉ vận hành khi cửa tầng và cửa Cabin đã đóng hay khi
thang máy quá tải thì không vận hành.
2. Yêu cầu về truyền động.
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 hay
không phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm. Các tham số chính đặc
trưng cho chế độ làm việc của thang máy là : Tốc độ di chuyển v [m/s], gia tốc
a [
2
/m s
], độ giật
ρ
[
3
/m s
]
Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy, có ý
nghĩa quan trọng nhất là đối với các nhà cao tầng.
Page 3
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Đối với các nhà chọ trời, tối ưu nhất là dùng thang máy cáo tốc (v=3,5m) giảm

thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đạt gần bằng
tốc dộ định mức. Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến giá thành thang máy tăng
lên. Nếu tăng tốc độ của thang máy v=0,75 m/s lên v=3,5 m/s giá thành tăng
lên 4-5 lần. Bởi vậy tùy theo độ cao của tòa nhà mà chọn thang máy có tốc độ
phù hợp với tốc độ tối ưu.
Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giảm thời
gian mở máy và hãm máy có nghĩa là tăng gia tốc.Nhưng khi gia tốc lớn sẽ gây
cảm giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, sợ hãi nghẹt thở…). Bởi
vậy gia tốc tối ưu là: a
≤
2
2 /m s
.
Một đại lượng nữa quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là tốc độ tăng
của gia tốc mở mãy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy. Nói cách khác đó
là độ giật (đọa hàm bậc nhất của gia tốc
ρ
=
da
dt
hoặc đạo hàm bậc hai của
tốc độ
=
2
2
d a
v
dt
). Khi
≤

2
2 /a m s
thì độ giật
ρ
≤
2
20 /m s
.
Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao biểu
diễn trên hình:
Biểu đồ này chia làm 5 giai đoạn: mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ
thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng.
Sơ đồ động học của thang máy
Page 4
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Sơ đồ trên bao gồm:
• Đối trọng
• Puli bị động
• Thanh dẫn
• Puli chủ động
• Hộp số
• Động cơ
Đồ thị đặc tính cơ: (Trường hợp này sử dụng đối trọng)
Page 5
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Đặc tính M
C (ω)
nằm cả 4 góc phần tư
Đồ thị đặc tính cơ của thang máy
Thang máy không được rơi tự do khi mất điện hoặc đứt dây treo. Không được vận

hành trong trạng thái bất thường, khi đảo chiều phải êm, tốc độ không được giảm đột
ngột. Phụ tải của thang máy là phụ tải thế năng. Động cơ truyền động cho thang máy
phải làm việc với phụ tải ngắn hạn.
Thang máy làm việc tin cậy trong mọi điều kiện nghiệt ngã của môi trường nhằm
nâng cao năng suất an toàn trong vận hành và khai thác, phải đảm bảo khởi động động
cơ truyền động đầy tải đặc biệt là vào mùa đông khi nhiệt động môi trường làm tăng
momen ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kể momen cản tĩnh.
Page 6
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Chương II: CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
Chọn phương án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ và kết quả tính chọn
công suất động cơ,từ đó chọn ra một hệ truyền động có thể thỏa mãn yêu cầu công
nghệ đặt ra. Bằng việc phân tích, so sánh các chỉ tiêu kinh tế, chỉ tiêu kỹ thuật của hệ
truyền động này kết hợp với tính khả thi cụ thể mà có thể lựa chọn được phương án
phù hợp với yêu cầu thang máy. Động cơ dùng để kéo puli cáp trong thang máy có thể
là động cơ một chiều hoặc động cơ xoay chiều không đồng bộ. Thang máy làm việc ở
chế độ ngắn hạn có đảo chiều quay.
I.Với động cơ một chiều.
1. Hệ thống truyền động F-Đ.
Hệ thống F-Đ là hệ thống truyền động điện mà bộ biến đổi là máy phát điện một chiều
kích từ độc lập. Máy phát do động cơ sơ cấp không đồng bộ ba pha quay và coi tốc độ
quay của máy phát là không đổi. Tích chất này của máy phát được xác định bởi hai
đặc tính:
- Đặc tính từ hóa: là sự phụ thuộc giữa sức điện động của máy phát và dòng điện
kích từ.
- Đặc tính tải: là sự phụ thuộc của điện áp rơi trên hai cự của máy phát vào dòng
điện tải.
Các đặc tính này nói chung là phi tuyến do tính chất của lõi sắt, do phản ứng của dòng
điện phần ứng.
Trong tính toán gần đúng có thể tuyến tính hóa các đặc tính này:

φ ω ω
= =. . . . .
F F F F F F kF
E K K C i
Với K
F
là hệ số kết cấu của máy phát.
φ
∆
=
∆
F
kF
C
i
Gọi là hệ số góc của đặc tính từ hóa.
Nếu dây quấn kích thích của máy phát được cấp bởi nguồn áp l ý tưởng thì:
=
/
kf kf kf
I U R
và ta coi gần đúng máy phát điện một chiều là một bộ khuếch
đại thì :
= .
F F kF
E K U
.Nếu ta đặt
= +
öf öd
R R R

thì ta có thể viết phương
trình đặc tính của hệ F-Đ như sau:
Page 7
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
ω
φ φ
ω
φ
φ
= −
= −
2
( )
f
kF
f
kF
k
RI
U
k k
k
RM
U
k
k
Biểu thức trên chứng tỏ rằng khi điều chỉnh dòng điện kích từ của máy phát thì
điều chỉnh tốc độ không tải của hệ thống còn độ cứng thì giữ nguyên.Cũng có thể điều
chỉnh kích từ của động cơ để có dải điều chỉnh rộng hơn.
Đặc điểm: Chỉ tiêu chất lượng của hệ máy phát động cơ về cơ bản tương tự như hệ

điều áp dùng bộ biến đổi nói chung
Ưu điểm: Nổi bật của hệ máy phát động cơ là sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất
linh hoạt,khả năng quá tải lớn. Do vậy thường sử dụng hệ nguồn truyền động F-Đ ở
các máy khai thác công nghiệp mỏ. Do thang máy chở hàng là một hệ truyền động có
tải ổn định nên phương pháp này không có tính khả thi.
Nhược điểm cơ bản quan trọng của hệ máy phát-động cơ là dùng nhiều máy điện
quay trong đó ít nhất là hai máy điện một chiều gây ôn lớn công suất lắp đặt máy ít
nhất gấp ba lần công suất của động cơ chấp hành. Ngoài ra do máy phát có từ dư đặc
tính từ hóa có trễ nên khó điều chỉnh tốc độ.
2.Hệ truyền động T-Đ có đảo chiều quay.
Do hệ chỉnh lưu Tiristor dẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiển khi mở còn
khóa theo điện áp lưới cho nên truyền động van thực hiện đảo khó khăn và phức tạp
hơn truyền động máy phát-động cơ. Cấu trúc mạch lực cũng như cấu trúc mạch điều
khiển hệ truyền động T-Đ đảo chiều yêu cầu an toàn cao và có logic điều khiển chặt
chẽ. Có hai nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động đảo chiều.
Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ động cơ.
Giữ nguyên chiều dòng kích từ và đảo chiều dòng điện phần ứng.
Trong thực tế, các sơ đồ truyền động T-Đ đảo chiều có nhiều song đều thực hiện theo
hai nguyên tắc và được phân ra 5 sơ đồ chính.
Sơ đồ 1: Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng
đảo chiều dòng kích từ. Loại sơ đồ này dùng cho công suất lớn và rất ít đảo chiều.
Page 8
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Sơ đồ 2: Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng
công tắc tơ chuyển mạch ở phần ứng (từ thông giữ không đổi). Loại này dùng cho
công suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp.
Sơ đồ 3: Truyền động dùng hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng. Loại
này có ưu điểm là dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiều lớn.
Sơ đồ 4: Truyền động dùng hai bộ biến đổi song song ngược điều khiển chung:
Page 9

Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Loại này dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn, thực hiện được công việc đảo chiều
êm hơn.
Sơ đồ 5: Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối theo sơ đồ chéo điều khiển chung.
Sơ đồ này dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn,thực hiện việc đảo chiều êm. Tuy
nhiên kích thước cồng kênh, vốn đầu tư lớn và tổn thất lớn.
II. Hệ truyền động động cơ xoay chiều.
1.Hệ điều chỉnh điện áp động cơ có dùng bộ biến đổi Tiristor
Khi điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ thì các thông số còn lại không thay đỏi và tốc
độ trượt S=const. Ta có phương trình đặc tính cơ:
Page 10
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
2 '
1 2
0
'
2 2
2
0
1
2
'
1
2 1
2 2 2 2
2
1 0 1 1
3
,
[( ) ]

3
2 (1 )
, , ,
2 ( )
2
f
nm
f
th th
th th
th
nm nm
th
th
U R
M S
R
S R X
s
U
M aS
R R
M S a M
S
S
R
R X R R X
aS
S S
ω ω

ω
ω
ω
−
= =
+ +
+
= = = =
+ + +
+ +
Từ phương trình đặc tính cơ, ta nhận thấy rằng M tỉ lệ với bình phương điện áp và với
hệ số tỉ lệ
M
K
,S=Const

2
1
( )
u M
M K S U=
(1) và
' 2
1th M
M K U=
Trong đó có một giá trị điện áp định mức U
dm

2
( )

tn M dm
M K s U=
(2)
Lấy phương trình (1) chia cho phương trình (3) ta có:
2 2
1
1
1
3
=> = => =
*
( )
( ) ( )
( )
u th u th
ñm
U
M M M M U
U
Nhận xét
- Phạm vi điều khiển hẹp, tốc độ hẹp, tổn hao tăng
1 0
1
ω
ω ω
ω
∆ = − =( )
s
P M M
- Để tăng phạm vi điều chỉnh D thì phải tăng

th
S
, mà để tăng
th
S
thì phải
tăng điện trở R
2
(Nhưng điều này chỉ áp dụng cho động cơ không đồng bộ roto
dây quấn)
2. Điều chỉnh xung điện trở mạch roto
Page 11
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Sơ đồ xung điện trở Rôto
Từ hình vẽ ta có:
1
0 0
ρ
= =
e
T
R R R
T
- Nếu điều chỉnh T
1
và T= Const, thì bị hạn chế bởi 0<T
1
<T
Do đó mà dải điều chỉnh D hẹp
- Nếu thay đổi T và giữ nguyên T

1
=const,thì khi T>> T
1

1
T
T
Nhỏ dẫn đến gián đoạn dòng điện.
Do vậy mà ta phải tính theo phương pháp điều chỉnh số gia, từ sơ đồ trên ta có:
Vậy ta có :
Đặc điểm :
• Phương pháp điều chỉnh xung điện trở roto có kết cấu mạch lực và mạch
điều khiển đơn giản và dễ thực hiện
Page 12
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
• Độ chính xác thường không cao do mô hình động cơ chưa xây dựng một
cách hoàn thiện
• Hiệu suất thấp
3. Điều chỉnh công suất trượt
Trong các trường hợp điều chỉnh tốc động động cơ KĐB bằng cách làm mềm đặc tính
và để giữ nguyên tốc độ không tải lý tưởng thì công suất trượt được tiêu tán điện trở
mạch roto :
Tuy nhiên khi công suất lớn thì phần tổn hao này là đáng kể, do vậy trong trường hợp
này để tận dụng công suất tổn hao người ta đưa ra các sơ đồ để công suất này trả về
lưới điện. Phương pháp này gọi là phương pháp công suất trượt. Khi điều chỉnh công
suất trượt thì độ lớn của dòng điện phụ thuộc hoàn toàn vào tải của động cơ chứ
không phụ thuộc vào góc điều khiển của bộ nghịch lưu.
Đặc điểm:
- Hiệu suất của hệ cao hơn so với phương pháp điều chỉnh xung điện trở roto
- 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 xoay chiều từ tần số này sang tần số khác
Có bốn loại biến tần có bản :
• Biến tần trực tiếp
• Biến tần gián tiếp
• Biến tần nguồn áp
• Biến tần nguồn dòng
a. Nguyên lý điều chỉnh:
Theo lý thuyết máy điện ta có biểu thưc:
1
2
π
ω
=
f
p
 Điều đó có nghĩa là thay đổi tần số sẽ làm tốc độ từ trường quay và do đó
dẫn đến tốc độ động cơ thay đổi. Dạng đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi
tần số được trình bày dưới dạng hình vẽ sau:
Page 13
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Đặc tính cơ của động cơ KĐB khi điều chỉnh tần số
Từ đặc tính cơ ta thấy khi tần số tăng (f>f
dm
), thì momen tới hạn lại giảm (với điện áp
giữ không đổi), cụ thể là :
2

1
1
≈
th
M
f
Trong trường hợp tần số giảm, nếu giữ nguyên điện áp thì dòng điện động cơ tăng (do
f giảm =>
2
π
=X fL
cũng giảm => I tăng), gây ảnh hưởng xấu đến các chỉ tiêu của
động cơ. Vì vậy để đảm bảo một số chỉ tiêu mà không làm động cơ bị quá dòng cần
phải điều chỉnh cả điện áp của động cơ, cụ thể là giảm điện áp cùng với việc giảm tần
số theo quy luật nhất định.
b .Đánh giá và phạm vi ứng dụng
Từ đặc tính cơ của động khi điều chỉnh nguồn ta có nhận xét là : Nếu đảm bảo được
luật điều chỉnh điện áp-tần số thì ta có mọi đường đặc tính cơ mong muốn khi giảm
tần số. Nghĩa là phương pháp điều chỉnh tần số nguồn cung cấp kết hợp với việc điều
chỉnh điện áp Stato mở ra khả năng áp dụng cho mọi yêu cầu truyền động.
Do có khả năng linh hoạt trong việc điều chỉnh cả tốc độ không tải lý tưởng và tốc độ
trượt tới hạn, cụ thể là khi tốc độ trượt giảm thì tốc độ không tải cũng giảm với tỷ lệ
tương ứng nên phương pháp này cho phép tổn thất điều chỉnh nhỏ nhất.
Vì việc điều chỉnh tần số yêu cầu phải điều chỉnh cả điện áp nên việc tìm ra quy luật
điều chỉnh và trang bị thiết bị điều chỉnh, biến đổi công suất phức tạp, nói chung giá
thành các bộ biến tần có đắt hơn giá thành của các bộ biến đổi trang bị cho các
phương pháp điều chỉnh khác.
c.Chọn sơ đồ biến tần:
Page 14
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.

Trong thực tế hệ biến tần-động cơ có thể có 3 loại sau:
*Biến tần trực tiếp : Là loại biến tần có tần số đầu ra luôn nhỏ hơn tần số lưới f
1
;f
s
(0-
0,5)f
s
.Đặc điểm của loại biến tần này là có số lượng các van bán dẫn lớn, nên mặc dù
có ưu điểm là biến đổi trực tiếp nguồn có tần số này sang nguồn có tần số khác với
hiệu suất cao, nhưng vẫn ít sử dụng vì lý do kinh tế. Thực tế thường dùng cho truyền
động công suất lớn.
*Biến tần gián tiếp nguồn áp: Đặc điểm của loại biến tần này là nguồn cáp cho BBĐ
là nguồn sức điện động với nội trở nhỏ. Các bộ nghịch lưu điện áp ưa dùng tranzitor
thay vì tiristor vì lý do tổn hao chuyển mạch bé và có khả năng điều khiển khóa van
mà không cần (biến điệu độ rộng xung) áp dụng cho các bộ nghịch lưu điện áp, cho
phép các dạng sóng gần Sin hơn và vì vậy nâng cao được chất lượng điều chỉnh.
Những đặc điểm đó đưa đến khả năng ứng dụng bộ biến tần nguồn áp trong truyền
động yêu cầu cao về độ chính xác điều chỉnh, chiếm ưu thế trong truyền động công
suất nhỏ và truyền động nhiều động cơ hoạt động chính xác đồng bộ.
*Biến tần gián tiếp nguồn dòng: Trong trường hợp này, nguồn cung cấp là nguồn
dòng tức là dòng điện vào bộ nghịch lưu không phụ thuộc vào tổng trở tải. Điều này
dẫn đến dạng sóng của dòng điện các pha sau bộ nghịch lưu có dạng hình chữ nhật
nếu bỏ qua giai đoạn chuyển mạch, điện áp ra có dạng Sin nhưng mang các đỉnh nhọn
ở thời điểm chuyển mạch. Khác với bộ nghịch lưu nguồn áp, ở bộ nghịch lưu dòng
liên lạc điện áp 1 chiều phải qua cuộn dây. Cuôn dây liên lạc một chiều ngăn các biến
thiên đột ngột của dòng điện nên truyền động này rất thích hợp đối với những nơi cần
tránh biến thiên đột ngột của momen trên trục động cơ. Hơn nữa, ở bộ nghịch lưu
nguồn dòng khi ngắn mạch đầu cực động cơ không gây hư hỏng nghịch lưu vì dòng
điện luôn có xu hướng giữ không đổi.

Một đặc điểm quan trọng là ở biến tần nguồn dòng ta có thể thực hiện hãm tái sinh
động cơ chỉ với mạch lực đơn giản. Bộ biến tần nguồn dòng làm tăng được công suất
đơn vị động cơ nên thích hợp cho truyền động có đảo chiều, công suất động cơ truyền
động lớn
Từ những đặc điểm của biến tần vừa nêu, đối chiếu với yêu cầu của đồ án : truyền
động với công suất nhỏ, có độ chính xác cao, chọn loại biến tần nguồn áp.
Sơ đồ nguyên lý biến tần nguồn áp:
Page 15
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Trên đây là sơ đồ nguyên lý mạch lực của một bộ biến tần nguồn áp bao
gồm 4 khối chức năng chính: Nguồn điện một chiều (NMC), mạch lọc
C, nghịch lưu nguồn áp NL và động cơ không đồng bộ KĐB.
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 T1->T6 và cần 6 van không
điều khiển là 6 điot D1->D6. Các khóa nghịch lưu được đóng cắt theo
thứ tự nhất định. Tạo thành điện áp xoay chiều ba pha đặt lên điện áp
chấp hành, góc dẫn của các khóa là 180 độ, thời điểm các khóa
T1,T3,T5 và T2,T4,T6 bắt đầu dẫn lệch nhau 120 độ do đó điện áp ra
của nghịch lưu cũng lệch nhau về thời gian là 120 độ. Điện áp dây của
nghịch lưu có dạng xung chữ nhật với độ rộng xung là 120 độ và thỏa
mãn điều kiện phân tích thành chuỗi điều hòa.
Chương III.TÍNH CHỌN THIẾT BỊ
I.Tính chọn động cơ.
Page 16
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Để tính được công suất động cơ truyền động 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
• Trọng tải

• Trọng lượng buồng thang
Mô hình thang máy:
Hình:Sơ đồ động học của thang máy
Yêu cầu của hệ cần thiết kế:
• Số tầng: 7
• Vận tốc: 1 m/s
• Gia tốc a: 1.5 m/
2
s
• Chiều cao mỗi tầng:
0
h
= 4 m
• Trọng lượng Cabin:
0
G
=500 Kg
• Tải trọng định mức:
dm
G
= 300 Kg
• Đường kính Puli: D=0,3 m
• Hiệu suất:
η
= 0,8
Page 17
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
• Tỉ số truyền: i=22
Vì hệ truyền đông thang máy làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại, mở máy và hãm
máy nhiều nên khi tính chọn công suất động cơ thì phải xét đến phụ tải động và phụ

tải tính.
1.Xác định phụ tải tính
Phụ tải tính là phụ tải do trọng lượng cabin, trọng lượng của tải trọng.Trọng lượng của
đối trọng và trọng lượng cảu 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:
Bên phía cabin: (N)
Bên phía đối trọng: (N)
Vậy lực tác động lên puli lúc nâng hạ tải là:
Lực nâng tải: (N)
Lực hạ tải: (N)
Trong đó:
0
G
: Khối lượng Cabin (Kg)
G: Khối lượng tải trọng (Kg)
dt
G
: Khối lượng đối trọng (Kg)
C
g
: Khối l ượng một đơn vị dài dây cáp (Kg/m)
g: Gia tốc trọng trường (m/
2
s
)
Để đơn giản, Giả sử: . Khi đó:
Lực nâng tải: (N)
Lực hạ tải: (N)
Khối lượng của đối trọng được tính như sau:

= + α.
Đối với thang máy trở hàng khi nâng thường có tải và khi hạ thường không tải nên
chọn
α
=0.4
Page 18
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Thay vào biểu thức (1) và (2), ta được:
Như vậy công suất trên trục động cơ khi thang máy di chuyển đi lên và khi thang máy
di chuyển đi xuống là:
Trong đó:
cn
P
: Công suất tĩnh của động cơ lúc nâng tải
ch
P
: Công suất tĩnh của động cơ lúc hạ tải
V: Vận tốc chuyển động của cabin (m/s)
η
: Hiệu suất của cơ cấu nâng (0,5-0,8)
Thay số vào biểu thức ta tính được:
n
F
=(300-0,4.300).9,81= 1766 (N)
h
F
=(0.4.300-300).9,81= -1766 (N)
Và
3 3
.

1766.1
2.2
10 . 10 .0,8
n
cn
F V
P
η
= = =
(Kw)
n
ch
3 3
F .V.η 1766.1.0,8
P = = =1.4 (Kw)
10 10
2.Xác định moment tương ứng với các lực kéo.
Page 19
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Trong đó:
M
n
: Momen khi nâng tải.
M
h
: Momen khi hạ tải.
i: Tỉ số truyền,chọn i=30
D: Đường kính Puli
R: Bán kính Puli
Thay số vào ta được:

Mômen khi nâng tải:
n
.
F .R
1766.0,3
= = = =15,05 (N.m)
. 2. . 2.22.0,8
n
n
F D
M
i i
η η
Mômen khi hạ tải:
n
.
F .R 1766.0,3.0,8
= = = =9,63 (N.m)
2. 2.22
n
h
F D
M
i i
η η
3.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 khoảng thời gian làm việc cũng như thời gian dừng của thang
máy trong một chu kỳ làm việc
Để đơn giản hóa giả thiết rằng qua mỗi tầng thang máy chỉ dừng một lần để bốc xếp

hàng.Các khoảng thời gian giả thiết 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
(m/s)
d
1
0,66( )
1,5
k
V
t s
a
= = =
Trong khoảng thời gian này buồng thang đi được một quãng đường là S
kd
:
Page 20
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
2 2
0
1,5.0,66
0.33( )
2 2
kd
at
S v t m= + = =
Sau thời gian này Cabin đi được quãng đường là :
kd

0,33
h
S S m= =
Thời gian hãm dừng ở mỗi tầng là:
1
0,66( )
1,5
h
V
t s
a
= = =
Quãng đường mà buồng thang chuyển động được trong thời gian hãm dừng:
2
2
1
1,5.0,66
1.0,66 0,33( )
2 2
h
hd h
at
S V t m= − = − =
Quãng đường mà buồng thang di chuyển được với vận tốc V
1
=1 (m/s)
0
( ) 3,5 (0,33 0,33) 2,84( )
kd h
S h S S m

= − + = − + =
Thời gian buồng thang di chuyển với vận tốc V
1
=1 (m/s)
2 2
1
1,5
2,84 1 1,39( )
2 2
at t
S V t t t s= + − > = + − > =
Vậy thời gian làm việc của buồng thang giữa hai tầng liên tiếp nhau là:
0,66 0,66 1,39 2,71( )
lv kd h
t t t t s= + + = + + =
Vậy tổng thời gian làm việc của buồng thang trong một chu kỳ làm việc từ tầng 1 lên
tầng 7 và từ tầng 7 xuống tầng 1 là:
12 12.2,71 35,52( )
lv lv
t t 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:
12.20 240( )
nghi
t s= =
∑
Page 21
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Giả thiết thời gian thang máy đóng mở cửa buồng thang là:

/
1 1 2( )
d mo d mo
t t t s
= + = + =
Tổng thời gian buồng thang đóng mở cửa trong một chu kỳ làm việc là:
2.12 24( )
dm
t s= =
∑
Vậy thời gian chu kỳ làm việc của thang máy là:
35,52 240 24 299,52( )
ck lv nghi dm
t t t t s
= + + = + + =
∑ ∑ ∑
Ta có đồ thị vận tốc và đồ thị phụ tải của thang máy như sau:
Đồ thị phụ tải
Tính hệ số đóng điện phần trăm tương đối:
ε
= = =
∑
35,52
% 100% .100% 11,85%
299,52
lv
ck
t
t
Vậy hệ số đóng điện tương đối của phụ tải tính được là :11,85%

Ta có đồ thị phụ tải của thang máy,tải của thang máy là tải thế năng:
Page 22
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Đồ thị phụ tải
4.Xác định momen đẳng trị M
đt
và công suất đẳng trị P
đt
Trong một chu kỳ làm việc của thang máy thì:
= = / 2
lvn lvh lv
t t t
2 2
2 2
15,05 9,63
12.63( )
2 2
n h
dt
M M
M Nm
+
+
= = =
9550
dt
dt qd
M n
P P= =
Ta có :

• Tốc độ góc:
ω
= = = =
2 2.1
6,67( / )
0,3
V V
rad s
R D
• Tốc độ góc của động cơ:
. 22.6,67 146.74( / )
dc
i rad s
ω ω
= = =
• Tốc độ động cơ:
60
60.146,74
1401( / )
2 2
dc
dc
n v phut
ω
π π
= = =
Vậy:
12,63.1401
1,85( )
9550 9550

dt
dt qd
M n
P P Kw= = = =
Page 23
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
Công thức quy đổi là:
%
11,85
. 1,85. 1,27( )
% 25
tt
qd dt
P P Kw
ε
ε
= = =
Chọn
ε
%
=25%
Vậy Chọn động cơ của hãng ABB với các thông số sau:
Thông số cụ thể như sau:
• Loại: M2BA 100LC 3GBA 102 213-B
• Tần số hoạt động: f=50 [Hz]
• Điện áp dây định mức:
1dm
U
=400 [V]
• Công suất định mức:

dm
P
=2,2 [Kw]
• Tốc độ định mức:
dm
n
=1450[r/min]
• Hiệu suất:
η
=85,9 %
• Hệ số công suất:
ϕ
Cos
=0,78
• Dòng điện stator định mức:
1dm
I
=4,7 [A]
• Dòng điện khởi động định mức: 6,4x4,7=30,8 [A]
• Mômen định mức:
dm
M
=14,4 [Nm]
• Mômen khởi động max: 2,9x14,4=41,76 [Nm]
• Mômen tới hạn: 3,6x14,4=51,84 [Nm]
Page 24
Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy.
• Mômen quán tính: J=0,00948 [
2
Kgm

]
• Khối lượng: m=36 [Kg]
• Số cực: 4 [Pole]
Ta có: công suất định mức đưa vào động cơ:
d 1
2,2
3. . . os 2,458( )
0,859
dm
dm
v m dm
P
P I U c kw
ϕ
η
= = = =
Tốc độ đồng bộ: n=1500 (rpm)
Tốc độ định mức:
1450( )
dm
n rpm
=
Hệ số trượt định mức:
1500 1450 1
1500 30
dm
dm
n n
s
n

−
−
= = =
Tổng trở kháng 1 pha là:
1
1
400
49,13
3. 3.4,7
dm
in
dm
U
Z
I
= = = Ω
Momen của động cơ là:
2. (1 . )
2 .
th th
th
th
th
M a s
M
s
s
a s
s s
+

=
+ +
Với:
Page 25