Thiết kế hệ truyền động điều khiển thang máy

Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích
MỤC LỤC

Lời Nói Đầu
Trong những năm gần đây cùng với quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa
của đất nước hàng loạt các công trình và nhà cao tầng đã được xây dựng trên khắp
mọi miền đất nước và nhờ đó thang máy,thang cuốn nói chung thang máy chở
người nói riêng đã đang và sẽ được sử dụng ngày càng nhiều.
Thang máy là một thiết bị không thể thiếu trong việc vận chuyển người và
hàng hóa… theo phương thẳng đứng trong các nhà cao tầng, chính vì vậy từ khi
xuất hiện đến nay thang máy luôn được nghiên cứu, cải tiến, hiện đại hóa để đáp
ứng nhu cầu ngày càng cao của con người.
Trong những năm gần đây nhiều nhà cao tầng đã được xây dựng trên khắp
mọi miền đất nước và nhờ đó thang máy đã, đang và sẽ được sử dụng ngày càng
nhiều. Do vậy các hãng thang máy hàng đầu trên thế giới đã có mặt tại nước ta.
Là sinh viên của chuyên ngành Tự Động Hoá. Sau những tháng năm học hỏi
và tu dưỡng tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, chúng em được giao đề tài
tốt nghiệp: Thiết kế hệ truyền động điều khiển thang máy”
Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo
của giáo viên hướng dẫn Vũ Hữu Thích đã giúp đỡ chúng em rất nhiều để chúng
em hoàn thành được đồ án này.

1
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

1


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG MÁY VÀ YÊU CẦU
CÔNG NGHỆ
1.1. Giới Thiệu Chung Về Thang Máy
1.1.1. Khái niệm chung về thang máy
Thang máy là một thiết bị nâng hạ, lắp đặt cố định, phục vụ cho những tầng dừng
xác định, có cabin được thiết kế chở người hoặc hàng có hoặc không có người đi
kèm, được treo bằng cáp hoặc xích, di chuyển theo rail dẫn hướng theo phương
thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15 0 so với phương thẳng đứng theo một
tuyến đã định sẵn.
Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh
viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng… Đặc
điểm của 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 nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm
tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình.
Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định: đối với các nhà cao 6 tầng trở lên
đều phải được trang bị bằng thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết
kiệm thời gian và tăng năng suất lao động. Giá thành của thang máy trang bị cho
công trình so với tổng giá thành của công trình chiếm khoảng 6% đến 7% là hợp
lý. Đối với những công trình đặc biệt như bệnh viện, nhà máy, khách sạn… tuy số
tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ nên vẫn phải được trang bị thang máy.
2
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

2

Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

Với các nhà nhiều tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy là bắt
buộc để phục vụ việc đi lại trong nhà. Nếu vấn đề vận chuyển người trong những
toà nhà này không được giải quyết thì các dự án xây dựng nhà cao tầng không
thành hiện thực.
Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên
quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người. Vì vậy yêu cầu chung đối với
thang máy khi thiết kế, chế tạo, 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 định trong các
tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm.
Thang máy có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chưa đủ điều
kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy
như: điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện, điện thoại nội bộ, chuông báo, bộ
hãm bảo hiểm, an toàn cabin, công tác an toàn cabin, khoá an toàn cửa tầng, bộ
cứu hộ khi mất điện nguồn…
1.1.2. Cấu Trúc Điển Hình Của Thang Máy
Các loại thang máy hiện đại có cấu trúc phức tạp nhằm nâng cao tính tin cậy, an
toàn, tiện lợi trong vận hành. Thang máy thường bao gồm một số bộ phận chức
năng sau:
- Cơ cấu dẫn động.
- Cabin cùng hệ thống treo cabin.
- Cơ cấu đóng, mở cửa cabin và phanh an toàn đảm bảo cho cabin không bị
rơi tự do khi gặp sự cố.
- Hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng.
- Bộ hạn chế tốc độ tác động lên phanh an toàn để dừng cabin khi tốc độ
vượt quá giới hạn cho phép.
3

SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

3


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

- Bộ giảm chấn ở đáy giếng thang
- Hệ thống các thiết bị an toàn và phục vụ khác
- Tủ điện và hệ thống điều khiển
Mỗi bộ phận chức năng đó đảm nhận một nhiệm vụ làm thang máy hoàn
chỉnh hơn, an toàn thuận tiện hơn.
Kết cấu, sơ đồ bố trí thiết bị của thang máy được thể hiện ở hình sau:

4
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

4


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

Kết cấu cơ khí của thang máy

1. Cabin.

2. Con trượt ray dẫn hướng.

3. Ray dẫn hướng cabin.

4. Thanh kẹp tăng cáp.

5. Cụm đối trọng.

6. Ray dẫn hướng đối trọng.

5
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

5


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

7. Trụ dẫn hướng đối trọng.

8. Cáp tải.

9. Cụm máy.

10. Cửa xếp cabin.

11. Nêm chống rơi.

12. Cơ cấu chống rơi.

13. Giảm chấn.

14. Thanh đỡ.

15. Kẹp ray cabin.

16. Gía ray cabin.

17. Bulông bắt giá ray.

18. Gía ray đối trọng.

19. Kẹp ray đối trọng.
Thang máy có thể chia thành các khu vực chính sau:
1.1.3. Giếng thang
Giếng thang là khoảng không gian hoạt động lên xuống của thang máy. Trong hố
thang có các rail dẫn hướng của phòng thang và đối trọng, cáp chịu lực và truyền
động chính cho cabin. Phần đáy hố bố trí các giảm sốc như lò xo, cao su hoặc thuỷ
lực. Người ta thiết kế khối lượng của đối trọng sẽ bằng khối lượng của cabin cộng
với 1/2 khối lượng định mức hoạt động của thang.
Hệ thống điện dọc hố thang: các giới hạn hành trình trên cùng và dưới cùng
(có 6 hộp giới hạn được quy định trong các tài liệu là 1-3-5 ở dưới cùng và 2-4-6 ở
trên cùng. Cabin được gắn một thanh cam để có thể tác động các tiếp điểm của hộp
giới hạn này. Khi cabin tác động hộp đầu tiên theo chiều di chuyển thì bắt buộc
phải giảm tốc độ, nếu tiếp tục tác động hộp thứ 2 thì chiều điều khiển dịch chuyển
sẽ được cắt, tác động hộp cuối cùng thì toàn bộ hệ thống điều khiển sẽ ngắt. Người
ta còn lợi dụng hộp điều khiển đầu tiên để reset lại bộ đếm. Hệ thống đèn chiếu
sáng dọc hố, các tiếp điểm cửa tại các tầng, các mạch hiển thị, nút nhấn, đèn nhớ

tại các tầng, các thiết bị an toàn, switch nhận biết đứt hoặc dãn cáp hệ thóng phanh
6
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

6


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

khẩn cấp cơ khí được gọi chung là Govenor (hiểu theo chuyên môn). Govenor gồm
có puly chính đặt ở phòng máy, puly đối trọng làm cho sợi cáp luôn căng và di
chuyển được đặt dưới hố thang. Puly quay nhờ một sợi cáp di chuyển theo cabin,
cabin di chuyển bao nhiêu thì Puly Govenor quay với tốc độ tương ứng. Sợi cáp
này được nối với một tay giật ổ thắng lắp theo cabin.
Hệ thống điện di chuyển theo cabin(loại cáp dẹp, chuyên môn gọi là cáp
Cordon): bao gồm tủ điều khiển trên cabin (có các công tắc hoạt động thang, nút
nhấn điều khiển thang di chuyển lên/ xuống để phục vụ công tác kiểm tra bảo
dưỡng), đèn chiếu sáng, đèn hiển thị và các chức năng điều khiển trong cabin (đèn,
quạt, nút nhấn, đèn nhớ, đèn cứu hộ, chuông dừng tầng, liên lạc nội bộ bên trong
và bên ngoài phòng thang, nút nhấn và cảm biến mở, giữ cửa, nút nhấn đóng cửa
sớm, đèn và chuông báo quá tải…). Ngoài ra còn có hệ thống điều khiển và nhận
biết đóng/ mở cửa cabin, hệ thống an toàn (nóc thoát hiểm, thắng cơ), hệ thống
cảm biến đếm và dừng ngang tầng (dùng cảm biến quang hoặc từ).
1.1.4. Cửa tầng
Khi đứng tại tầng chúng ta sẽ thấy cửa tầng thang máy, cùng với hộp điều
khiển tầng gồm có: hiển thị trạng thái thang đang hoạt động (thang đang ở tầng
nào, chiều phục vụ hiện tại, thang đang ở chế độ kiểm tra bảo dưỡng, báo lỗi…),
nút nhấn gọi thang (loại có đèn nhớ), ổ khoá hoạt động của thang hoặc khoá gọi sử

dụng thang.
Trạng thái bình thường thì các cửa tầng đều được đóng kín (có cơ cấu khoá
cơ khí bên trong chuyên môn gọi là doorlock, nếu muốn mở được cửa từ bên ngoài
thì bạn phải có chìa khoá để mở doorlock này ra, trên các doorlock được bố trí tiếp
điểm điện để nhận biết cửa đóng kín). Cửa tầng được thiết kế luôn luôn có xu
hướng đóng lại nhờ vào đối trọng cửa luôn kéo cửa đóng. Muốn mở cửa ra thì phải
tác dụng lực lớn hõn lực kéo này (một số thang Châu Âu không sử dụng ðối trọng
7
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

7


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

mà dùng lò xo. Thang máy chỉ hoạt động khi tất cả các cửa đều được đóng kín, khi
thang ngang bằng tầng thì cửa cabin mở ra kéo theo cửa tầng mở, nếu cửa đã đóng
kín rồi mà tiếp điểm cửa không đóng thì bộ điều khiển cũng hiểu là cửa chưa đóng
và thang không hoạt động. Tuỳ vào thiết kế mỗi thang mà cửa tầng có 1 hoặc nhiều
cánh, các cánh cửa này sẽ liên kế truyền động với nhau để chúng mở đồng bộ.
1.1.5. Phòng điều khiển
a. Phần động lực.
Đa số máy kéo thang máy hiện nay sử dụng động cơ 3 phases 380V được kết
nối với hộp số (giảm tốc độ, tăng hệ số chịu tải), máy kéo có tiêu chuẩn riêng cho
từng loại thang và được sản xuất đồng bộ ở nước ngoài (Việt Nam chưa sản xuất
được máy kéo thang máy). Đối với thang tốc độ cao người ta sử dụng trực tiếp tốc
độ của động cơ (gọi là động cơ không hộp số, Gearless). Mỗi loại máy kéo sẽ có
thông số chịu tải và tốc độ kéo cabin nhất định. Thông thường ngoài Puly chính

của máy kéo, còn có các Puly đỡ phụ, dùng để thay đổi hướng đi của cáp tải, vị trí
và kích thước của các Puly đỡ phụ này được tính toán sao cho góc ôm là hợp lý,
nếu góc ôm nhỏ quá sẽ sinh ra hiện tượng trượt cáp, còn nếu góc ôm lớn quá thì
cáp mau mỏi, ma sát với Puly lớn làm giảm tuổi thọ cáp tải. Tuỳ vào thiết kế riêng
của từng thang mà máy kéo có thể lắp đặt ngay trên giếng thang, sàn tầng dừng
trên cùng hoặc sàn tầng dừng thấp nhất, hay bố trí bên trong hố thang (thang không
phòng máy)
b. Phần điều khiển.
Phần này được sử dụng để điều khiển toàn bộ hoạt động của thang máy. Kết
hợp điều khiển bằng PLC và VĐK.
c. An toàn.

8
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

8


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

Thang đang hoạt động có thể xảy ra hiện tượng đứt cáp truyền động hoặc
cáp truyền động bị trượt trên Puly kéo. Hệ thống hoạt động như sau: khi cabin di
chuyển với tốc độ cao hơn quy định hoặc đứt cáp treo thì đầu tiên switch an toàn
trên Puly Govenor chính sẽ ngắt, toàn bộ hệ thống điều khiển thang bị ngắt hoàn
toàn. Đồng thời có một switch an toàn phụ được lắp tại tay giật ổ thắng để nhận
biết tay giật dịch chuyển. Trong trường hợp phòng thang vẫn tiếp tục di chuyển sau
khi hệ thống điều khiển đã ngắt thì cơ cấu lực li tâm của Puly Govenor chính hoạt
động, nó nêm chặt sợi cáp lại. Như ta đã biết sợi cáp thì di chuyển theo thang, khi

bị nêm lại thì tất nhiên quán tính của nó sẽ giật tay giật ổ thắng, cơ cấu ổ thắng sẽ
lập tức ép chặt rail dẫn hướng giữ cabin lại.
Ngoài ra còn có hệ thống phanh bảo hiểm (chuyên môn gọi là thắng cơ khí).
Thắng cơ khí được bố trí cạnh máy kéo (có thể thắng đĩa hoặc thắng càng. Ở trạng
thái bình thường thì lực ma sát tĩnh của thắng cơ khí sẽ không cho trục moto quay,
giữ chặt phòng thang cố định, muốn thang di chuyển được ta phải mở thắng cơ khí
này ra bằng cách cấp dòng điện vào cuộn thắng.
1.2. Các Hệ Truyền Động Trong Thang Máy
Hiện tại có rất nhiều dạng hệ truyền động được ứng dụng cho các loại thang máy.
Trước đây hệ truyền động với động cơ một chiều luôn chiếm ưu thế trong các loại
thang máy và máy nâng nhưng ngày nay, với sự phát triển của các loại biến tần
công nghiệp, hệ truyền động với động cơ không đồng bộ cũng đã được ứng dụng
một cách rộng rãi. Việc lựa chọn hệ truyền động phải dựa trên các yêu cầu:
- Độ dừng chính xác buồng thang
- Tốc độ di chuyển buồng thang
- Trị số gia tốc lớn nhất cho phép
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ yêu cầu

9
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

9


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

Hệ truyền động với động cơ không đồng bộ được sử dụng trong các loại
thang máy, máy nâng có tốc độ thấp và trung bình. Với động cơ không đồng bộ ta

có thể lựa chọn các phương án truyền động:
- Hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ, rôto lồng sóc
thường dùng trong các thang máy và máy nâng có tốc độ thấp và tải trọng nhỏ.
- Hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ rôto dây quấn
thường dùng cho các thang máy và máy nâng có tải trọng lớn, cho phép nâng cao
chất lượng của hệ thống truyền động khi tăng, giảm tốc, nâng cao độ chính xác khi
dừng.
- Hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hai
cấp tốc độ (có hai dây quấn stato độc lập nối theo sơ đồ hình sao) thường dùng
trong các thang máy có tốc độ trung bình. Số đôi cực của dây quấn stato thường
chọn là 2p = 6

→

2p = 24 hoặc 2p = 4

→

2p = 20, tương đương với tốc độ đồng bộ

của động cơ là 1000/250vòng/phút hoặc 1500/300vòng/phút.
- Hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc đựơc
cấp nguồn từ bộ biến tần dùng trong các thang máy có tốc độ cao (v > 1,5m/s), cho
phép hạn chế được gia tốc và độ giật trong giới hạn cho phép và đạt độ chính xác
rất cao khi dừng (

∆S ≤ ±5mm

).

Hệ truyền động với động cơ đồng bộ thường dùng trong các máy nâng có tải
trọng lớn, công suất động cơ truyền động P > 300kW. Loại hệ truyền động này
thường chỉ sử dụng trong các ngành khai thác mỏ.
Hệ truyền động với động cơ một chiều thường dùng trong các thang máy có
tốc độ cao (

V ≥ ±1,5m / s

). Có hai dạng hệ truyền động thường được ứng dụng:

10
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

10


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

- Hệ F-Đ, là hệ máy phát một chiều - động cơ một chiều có khuyếch đại
trung gian làm nguồn cấp cho cuộn kích từ của máy phát. Hệ này thường dùng cho
các loại thang máy cao tốc, có khả năng đảm bảo sơ đồ chuyển động hợp lý, nâng
cao độ chính xác khi dừng. Nhược điểm của hệ này là công suất lắp đặt cao, lớn
gấp 3 đến 4 lần so với hệ xoay chiều, phức tạp trong vận hành và sửa chữa.
- Hệ T-Đ, máy phát một chiều được thay bằng bộ chỉnh lưu thyristor. Hiện
nay với sự phát triển của lĩnh vực điện tử công suất lớn, loại hệ truyền động này đã
được áp dụng rông rãi và đã thay thế cho hệ F-Đ.
Như vậy, điểm lại ta có thể thấy hệ truyền động dùng trong thang máy cũng
rất đa dạng có thể ứng dụng cả động cơ một chiều và động cơ xoay chiều. Tuy

nhiên cũng giống như xu thế chung của các ngành công nghiệp khác, động cơ điện
xoay chiều đang dần thay thế cho các loại động cơ một chiều bởi tính đơn giản
trong thiết kế, chế tạo và có khả năng linh động trong việc chọn lựa hệ truyền động
phù hợp với yêu cầu công nghệ. Hơn nữa xét về tính kinh tế hệ dùng động cơ
không đồng bộ có giá thành thấp hơn và ít phải bảo dưỡng hơn động cơ một chiều.
Trước đây, với những hệ truyền động đỏi hỏi độ chính xác cao, động cơ một chiều
luôn là sự lựa chọn số một, hiện tại với sự phát triển của các bộ biến tần bán dẫn,
động cơ không đồng bộ với bộ nguồn biến đổi tần số có thể cho chất lượng điều
chỉnh rất cao và hoàn toàn có thể thay thế cho động cơ điện một chiều.
Nói riêng trong ứng dụng thang máy, với các loại thang máy chở người
không đòi hỏi công suất động cơ truyền động quá lớn do đó động cơ không đồng
bộ điều khiển bằng bộ biến tần vừa đơn giản lại có thể cho chất lượng điều chỉnh
rất cao, ổn định. Với bộ biến tần ta có thể điều chỉnh tốc độ động cơ trong dải khá
rộng, khả năng hãm và dừng với độ chính xác cao, đây chính là yêu cầu rất quan
trọng với thang máy.
11
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

11


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

1.3. Yêu Cầu Công Nghệ
Để làm rõ bài toán công nghệ về khách hàng đợi và ưu tiên về chiều chuyển
động cũng như ưu tiên theo khoảng cách, ta đi thuyết minh một trường hợp phục
vụ hành khách thoả mãn được các yêu cầu công nghệ của thang máy 17 tầng như
sau:

Giả sử thang máy đang dừng ở tầng 1. Có một hành khách A đang ở tầng 2
và muốn lên tầng 17. Muốn vậy, khách A phải ấn nút gọi thang ở tầng 2 và thang
đi lên với tốc độ cao. Khi thang đến gần tầng 2 thì thang máy chuyển tốc độ thấp
và dừng lại đón khách A. Khách A vào cabin ấn nút đến tầng 17. Sau thời gian định
sẵn cabin tiếp tục đi lên tầng 17.
Giả sử lúc này có một hành khách B đang ở tầng 3 và muốn đi xuống tầng 1.
muốn vậy khách B phải ấn nút gọi thang ở tầng 3. Lúc này thang đang đi lên, khi
đi qua tầng 3 nó sẽ không dừng lại. Tuy nhiên nút gọi thang tầng 3 đã được nhớ, nó
sẽ có tác dụng khi thang quay ngược hành trình. Lúc này thang vẫn tiếp tục đi lên.
Giả sử lúc này lại có một hành khách C ở tầng 4 muốn đi lên tầng 17. Muốn
vậy hành khách C này lại ấn nút goi tầng ở tầng 4. Như vậy, tầng 4 đã được nhớ,
khi thang máy đi qua tầng này thang sẽ dừng lại như dừng ở tầng 2 và đón khách C
vào cabin. Hành khách này lại ấn nút dừng 17 trùng với hành khách A và thang tiếp
tục đi lên. Vì tầng 17 đã được nhớ nên khi đến tầng này thang sẽ chuyển tốc độ
thấp và dừng lại mở của trả khách A và C. Như vậy, yêu cầu của khách A và C đã
được phục vụ, còn lại yêu cầu của khách B đang ở tâng 3 muốn đi xuống tầng 1
chưa được đáp ứng.
Khi thang dừng ở tầng 17 trả khách song, sau thời gian định sẵn nó sẽ quay
ngược hành trình chuyển động và đi xuống. Khi đi đến gần tầng 3 nó sẽ giảm tốc
độ và dừng lại mở cửa đón khách B. Khách B đi vào thang máy và ấn nút đến tầng
1, tầng 1 lại được nhớ và khi đi xuống thang sẽ dừng lại ở tầng 1 đáp ứng song yêu
cầu của khách hàng B.

12
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

12


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

Chương 2. TÍNH CHỌN CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG
VÀ BỘ BIẾN ĐỔI
Khi thiết kế hệ trang bị điện - điện tử cho thang máy việc lựa chọn một hệ
truyền động, chọn một loại động 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.
Số liệu của hệ cần thiết kế là:

Nhóm

Trọng
lượng
buồng
thang (kg)

Số hành
khách
(người)
[60kg/1
người]

Tốc độ
buồng
thang lớn
nhất cho
phép
(m/s)

Gia tốc
buồng
thang lớn
nhất cho
phép
(m/s2)

Số tầng
của tòa
nhà

Khoảng
cách giữa
các tầng
(m)

Đường
kính Puly
(m)

Hiệu suất
cơ cấu

nâng hạ
(%)

6

300

14(840kg)

1,3

1,8

17

3,4

0,85

80

Cửa buồng thang: kiểu dẫn động tự động 2 cánh, chiều rộng 1100 mm

13
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

13


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

H

f
F1
F2

Puli chủ động
Puli bị động
Dây cáp

Cabin

Đối
trọng

2.1. Tính Toán Chọn Công Suất Động Cơ

14
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

14


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích
Sơ đồ thang máy

2.1.1.Xác định phụ tải tĩnh
ωT =
•

Vận tốc góc của thang máy:

⇒ Tốc

Vyc
1,3
=
= 3,05
D
0,85
2
2
[rad/s].

độ động cơ: ωđ = ω T .i = ω T .i = 3,05 × 25 = 76,25 [rad/s]; với i = 25.

Sơ đồ động học của cơ cấu nâng-hạ

Các lực tác động lên puli chủ động theo các nhánh cáp là:
F1 = [G0 + G + gc(H - hcb)]g (N)
F2 = [Gđt + gc(H - hđt)]g
(N)
⇒ Lực tổng tác động lên puli chủ động khi nâng và hạ tải (lực gây mômen quay) :
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 :
15
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

15


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

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)
hđt và hcb : chiều cao đối trọng và Cabin (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)
Trọng lượng đối trọng được chọn theo công thức:
Gđt = G0 + αGđm
Trong đó: Gđm là tải định mức.
Với thang máy chở người thì α = 0,35 ÷ 0,4.
Chọn α = 0,4
Khi tính toán công suất động cơ, ta xét động cơ luôn làm việc với tải định mức.
Tức là G = Gđm. Thay vào (2) và (3):
Fn = 0.6Gg (N)

⇒ Fn > 0
Fh = -0.6Gg (N)
⇒ Fh < 0
Như vậy, để cho thang máy chạy đều với vận tốc V thì công suất trên trục động cơ
khi thang lên, xuống là:

P1đm =

FnV
1000ηc
FhV

=

η
P2đm = 1000 c =

0.6GgV
1000ηc
− 0.6GgV
ηc
1000

(N.m/s)

(N.m/s)

(4)

(5)

Trong đó :
P1đm ứng với trường hợp máy điện làm việc ở chế độ động cơ (nâng tải).
P2đm ứng với trường hợp máy điện làm việc ở chế độ máy phát (hạ tải).
V(m/s) là tốc độ của thang.
ηc : hiệu suất của cơ cấu.
16
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

16


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

Thay số liệu vào (4) và (5) ta được:

0.6 × 840× 9,8 ×1.3
= 8,03[kw]
1000× 0,8
P1đm =
0,6 × 840× 9,8 ×1.3
× 0,8 = 5,14[kw]
1000
P2đm =

2.1.2.Tính toán hệ số tiếp điện
Trước tiên ta cần tính toán thời gian của các quá trình chuyển động trong
thang máy.

Dựa vào đồ thị ta có:

•

Trong khoảng thời gian từ t0 đến t1 ta có:
Vận tốc tăng từ v0 đến v1;
Gia tốc tăng từ a0 đến a1 = amax = 1,8 m/s2

17
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

17


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

Tốc độ giật ρ = const trong khoảng thời gian này. Theo định nghĩa về độ giật
ta có:
ρ=

da d 2 v d 3 s
=
= 3
dt dt 2
dt

(2-1)

Tại thời điểm ban đầu ta có t0 = 0; a0 = 0; v0 = 0; S0 = 0.
⇒ρ=

da a1 − a 0 a max
=
=
dt
t1 − t 0
t1

(2-2)

Để không gây chấn động cơ học làm hỏng hóc các thiết bị cơ khí ta chọn ρ
=10 [m/s3].
⇒ t1 =

amax 1,8
=
= 0,18
ρ
10
[s].

Tính vận tốc tại thời điểm t1:
v1 − v 0 = ρ .

( t1 − t 0 ) 2
2

+ a 0 .( t1 − t 0 )

(2-3)

t12
0,18 2
⇒ v1 = ρ = 10.
= 0,162
2
2
[m/s2].

Quãng đường đi được trong khoảng thời gian t0 đến t1.
S1 − S 0 = ρ .

⇒ S1 = ρ
•

( t1 − t 0 ) 3
3

+ a0 .

( t1 − t 0 ) 2
2

+ v 0 .( t1 − t 0 )

(2-4)

t13

0,183
= 10.
= 0,019
3
3
[m].

Trong khoảng thời gian từ t2 đến t3 ta có:
Vận tốc buồng thang tăng dần từ v2 đến tốc độ ổn định v3 = vmax = 1,3s [m/s2]

18
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

18


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

Khi đạt đến tốc độ ổn định buồng thang chuyển động đều. Trong khoảng thời
gian này gia tốc giảm từ a2 = amax → a3 = 0.
Độ giật là không đổi ρ = const = -10 [m/s3].
⇒ρ=

a
da a3 − a 2
=
= − max
dt

t3 − t 2
t3 − t 2

⇒ t3 − t 2 = −

(2-5)

amax 1,8
=
= 0,18
ρ
10
[s].

Tính vận tốc chuyển động của buồng thang tại thời điểm t2.
v3 − v 2 = ρ .

⇒ v2 = v3

( t3 − t 2 ) 2

+ a 2 .( t 3 − t 2 )

2

2
(
t3 − t 2 )
−ρ
− a .( t

2

2

⇒ v 2 = 1,3 − (−10).

3

(2-6)

− t2 )

0,18 2
− 1,8.0,18 = 1,138
2
[m/s].

Quãng đường đi được trong khoảng thời gian t2 đến t3.
S 3 − S 2 = ρ.

( t3 − t 2 ) 3
3

⇒ S 3 − S 2 = (−10)
•

+ a2 .

( t3 − t 2 ) 2
2

+ v 2 .( t 3 − t 2 )

(2-7)

0,183
0,18 2
+ 1,8.
+ 1,138.0,18 = 0,215
3
2
[m]

Trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 ta có:
Buồng thang chuyển động nhanh dần đều với gia tốc không đổi a = a max, vận

tốc tăng từ v1 đến v2, độ giật ρ = 0.
v 2 − v1 = ρ .

( t 2 − t1 ) 2
2

+ a1 .( t 2 − t1 ) = a max .( t 2 − t1 )

19
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

(2-8)
19

Đồ án truyền động điện
⇒ t 2 − t1 =

GVHD:Vũ Hữu Thích

v 2 − v1 1,138 − 0,162
=
= 0,54
a max
1,8

[s].

Quãng đường đi được trong khoảng thời gian t1 đến t2.
S 2 − S1 = ρ .

( t 2 − t1 ) 3
3

+ a1 .

( t 2 − t1 ) 2
2

+ v1 .( t 2 − t1 )

(2-9)

0,54 2

S 2 − S1 = 1,8.
+ 0,162 × 0,54 = 0,35
2
[m].

Tổng quãng đường khởi động:
Skđ = (S1 - S0) + (S2 - S1) + (S3 - S2) = 0,019 + 0,35 + 0,215 = 0,584 [m].
Thời gian mở máy:
tmm = (t1- t0) + (t2 - t1) +(t3 - t2) = 0,18+ 0,54 +0,18 = 0,9 [s].
•

Trong khoảng thời gian từ t4 đến t5 ta có:
Vận tốc giảm từ v4 = 1,3m/s về v5;
Gia tốc giảm từ a4 = 0 xuống a5 = -1,3m/s2;
Độ giật ρ = const trong khoảng thời gian này. Để không gây chấn động cơ học

làm hỏng hóc các thiết bị cơ khí ta chọn ρ =-15 [m/s3].
áp dụng biểu thức (2-3) ta có:
ρ=

da a5 − a4
a5
=
=
dt
t5 − t 4
t5 − t 4

(2-10)

a5 − 1,3
=
= 0,087
⇒ t5 – t4 = ρ − 15
[s]

Vận tốc tại thời điểm t5:
v5 − v4

2
(
t5 − t 4 )
= ρ.
+ a .( t

2

4

5

− t4 )

20
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

(2-11)
20

Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

(t 5 − t 4 ) 2
0,087 2
⇒ v5 = v 4 + ρ
= 1,3 − 15.
= 1,243
2
2
[m/s2]

Quãng đường đi được trong khoảng thời gian này:
S5 − S 4 = ρ .

( t5 − t4 ) 3 + a . ( t5 − t4 ) 2 + v .( t
3

4

2

4

5

− t4 )

(2-12)

0,087 3
S 5 − S 4 = (−15).
+ 0 + 1,3.0,087 = 0,11
3
⇒
[m]
•

Trong khoảng thời gian từ t5 đến t6 ta coi: t6 – t5 = 0,8[s].
Buồng thang chuyển động chậm dần đều (động cơ đang thực hiện hãm xuống

tốc độ thấp) với gia tốc không đổi a = -1,3m/s 2, vận tốc giảm từ v5 xuống v6, độ
giật ρ = 0.
v6 − v5 = ρ .

( t6 − t5 ) 2 + a .( t
2

5

6

− t5 ) = a5 .( t6 − t5 )

(2-13)

⇒ v6 = v5 + a5.(t6 – t5) = 1,243 – 1,3.0,8 = 0,203 [m/s2]
Quãng đường đi được trong khoảng thời gian này là:
S 6 − S5 = ρ .

⇒
•

( t6 − t5 ) 3 + a . ( t6 − t5 ) 2 + v .( t
3

S 6 − S 5 = −1,3.

5

2

5

6

− t5 )

(2-14)

0,8 2
+ 1,243 × 0,8 = 0,578
2
[m].

Trong khoảng thời gian từ t6 đến t7 ta có:
Vận tốc buồng thang giảm dần từ v6 xuống v7;
Tại thời điểm t7, khi cabin đạt tốc độ v7 thì phanh ngoài bắt đầu làm việc để

hãm dừng buồng thang. Trong khoảng thời gian này gia tốc tăng từ a = -1,3m/s 2 →
a = 0.
21
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

21


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

Độ giật là không đổi ρ = const = 15 [m/s3].
⇒ρ=

a
da a7 − a6
=
=− 6
dt
t7 − t6
t7 − t6

⇒ t7 − t6 = −

(2-15)

a6
( −1,3)
=−

= 0,086
ρ
15
[s].

Tính vận tốc chuyển động của buồng thang tại thời điểm t7.
v7 − v6 = ρ .

( t7 − t6 ) 2 + a .( t

⇒ v7 = v6 + ρ .

6

2

7

− t6 )

( t7 − t6 ) 2 + a .( t
6

2

7

(2-16)

− t6 )

0,086 2
⇒ v7 = 0,203 + 15.
+ (−1,3).0,086 = 0,15
2
[m/s].

Quãng đường đi được trong khoảng thời gian này là:
S7 − S6

3
2
(
(
t 7 − t6 )
t7 − t6 )
= ρ.
+a .
+ v .( t

3

⇒ S 7 − S 6 = 15.

6

2

6

7

− t6 )

(2-17)

0,086 3
0,086 2
− 1,3.
+ 0,203.0,086 = 0,016
3
2
[m]

Thời gian hãm xuống tốc độ thấp:
th = (t5 – t4) + (t6 – t5) + (t7 – t6) = 0,086 + 0,8 + 0,086 = 0,972 [s]
Trong thời gian đó cabin đi được quãng đường:
Sh = (S5 – S4) + (S6 – S5) + (S7 – S6) = 0,11 + 0,578 + 0,016 = 0,704 [m]
Coi thời gian đến tầng và thời gian hãm dừng t hd = 0,6 [s] và quãng đường đi
được trong khoảng thời gian này là Shd = 0,1 [m].

22
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

22


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

Thời gian làm việc ổn định khi thang máy di chuyển từ tầng 1 đến tầng trên
cùng (tầng 17) là:

tôđ =

⇒

( n − 1).h0 − S mm − S hm − S hd
v
[s]

t ôđ =

(2-18)

(17 − 1) × 3,4 − 0,584 − 0,704 − 0,1
= 40,78
1,3
[s]

Trong đó: n = 17 là số tầng của tòa nhà;
h0 = 3,4 m, chiều cao của mỗi tầng.
Tổng thời gian để thang máy chuyển động từ tầng 1 đến tầng 17 là:
tlv=tkđ+th+tôđ+thd
tlv = 0,9 + 40,78+ 0,972 + 0,6 = 43,252 [s].
Thời gian buồng thang mở cửa để khách ra/ vào là 7,2 [s] với buồng thang có
cửa rộng dưới 1100mm (mở tự động).
Thời gian để hành khách ra/vào buồng thang được tính gần đúng là 1[s]/
1người.

Quá trình di chuyển của buồng thang ứng với trường hợp tiêu biểu (thỏa mãn
các trường hợp khác) gồm 2 giai đoạn. Thời gian của từng giai đoạn sẽ là:
Giai đoạn 1: Thời gian thang máy di chuyển từ tầng 17 xuống tầng 1 (không
dừng đón/trả khách ở bất kỳ tầng nào khác) với tải trọng định mức: t h đ = 43,252
[s].
Thời gian dừng sau giai đoạn 1 là:
td1 = 7,2 + 1×14 + 1×14 + 7,2 = 42,4 [s], bao gồm thời gian mở cửa buồng
thang, thời gian trả 14 khách ra khỏi buồng thang, thời gian để 12 khách vào buồng
thang và thời gian đóng cửa buồng thang.
23
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

23


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

Giai đoạn 2: Thời gian thang máy di chuyển từ tầng 1 lên tầng 17 (không
dừng đón/trả khách ở bất kỳ tầng nào khác) với tải trọng định mức: tnđ = 43,252 [s].

Thời gian dừng sau giai đoạn 2 là:
td2 = 7,2 + 1×14 + 7,2 = 28,4 [s], bao gồm thời gian mở cửa buồng thang, thời
gian để 12 khách ra khỏi buồng thang và thời gian đóng cửa buồng thang.
Thời gian trong 1 chu kỳ nêu trên là:

Tck = t hđ + t d 1 + t nđ + t d 2

(2-19)

Thay số vào biểu thức (2-22) ta được:
Tck = 43,252 + 42,4 + 43,252 + 28,4 = 157,304 [s].
Tổng thời gian di chuyển của buồng thang là:
Tlv = t hđ + t nđ

[s].

(2-20)

Thay số vào biểu thức (2-23) ta được:
Tlv = 43.252 x2 = 86,504 [s]

Như vậy hệ số đóng điện tương đối

ε% =

Tlv
.100%
Tck

ε% =
⇒

(2-21)

86 ,504
.100% = 55[%]
157,304

24
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

24


Đồ án truyền động điện

GVHD:Vũ Hữu Thích

2.1.3.Chọn sơ bộ động cơ
Động cơ trong truyền động của thang máy làm việc trong chế độ ngắn hạn lặp lại
nên công suất động cơ hiệu chỉnh theo công thức:
n

∑P t
T
i =1

Pđt =Plv=

2

i

lvi

ck

=

8,032 × 86,504 + 5,152 × 86,504
= 7,07 ( KW )
157,304

Chọn hệ số đóng điện tiêu chuẩn

ε qc

ε

phù hợp với hệ số đóng điện làm việc

thực tế lv . Chọn động cơ chạy dài hạn làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. trong
trường hợp này động cơ chạy dài hạn được chọn có công suất nhỏ hơn để tận dụng
khả năng chịu nhiệt động cơ chạy dài hạn được coi là có hệ số đóng điện tương đối
là 100% nên công suất động cơ cần chọn sẽ là:
Pđm chọn ≥ Pđt.

ε lv
ε qc

[kW]

(2-27)

Thay số vào biểu thức (2-27) được:

Pđm chọn

= 7,07.

55
= 5,24
100
[kW]

Tốc độ động cơ:

nđ =

60.ω đ
2π [vòng/phút]

(2-28)

Thay số vào biểu thức (2-28) được:
nđ

=

60 × 76,25
≈ 730
2π
[vòng/phút]

25
SVTH: Nhóm 6 LTCĐĐH Điện 2-K5

25