Chế tạo mạch nghịch lưu ứng dụng IC TL494

Đồ án tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô
giáo trong Trường Đại Học Quảng Bình nói chung và các thầy cô giáo
trong khoa Kỹ Thuật - Công nghệ nói riêng đã tận tình giảng dạy truyền đạt
cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Ngọc Dũng, Thầy đã tận
tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ
án tốt nghiệp.
Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm
nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ
nghiên cứu kỹ thuật nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết
cho em trong quá trình học tập và công tác sau này. Sau cùng xin gửi lời
cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động viên, đóng góp ý kiến và
giúp đỡ trong quá trình học tâp, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn.

Sinh viên thực hiện

Dương Văn Thương

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

1

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC

A. MỞ ĐẦU .................................................................................................. 5
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................... 5
2. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................. 5
3. Đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu ..................................... 6
4. Kế hoạch nghiên cứu ............................................................................. 6
5. Dự kiến kết quả đạt được của đề tài và khả năng ứng dụng ................. 6
B. NỘI DUNG............................................................................................... 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY ......................................... 8
1.1. Khái niệm chung về thang máy.......................................................... 8
1.1.1. Khái niệm .................................................................................... 8
1.1.2. Phân loại thang máy .................................................................... 9
1.1.3. Cấu tạo thang máy ..................................................................... 11
1.2. Yêu cầu chung về công nghệ và truyền động .................................. 13
CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU ........................... 16
2.1. Giới thiệu chung ............................................................................... 16
2.2. Cấu tạo của động cơ điện một chiều ................................................ 16
2.2.1. Stator (Phần tĩnh) ………………………………………..……….17
2.2.2. Rotor (phần quay)…………………………………………..…….18
2.2.3. Các bộ phận khác………………………….………………..……19

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

2

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

2.3. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều………………….20
2.4. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều…. ............ 21
2.4.1.. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông Φ………….22
2.4.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ R f trên
mạch phần ứng……………………………………………………..22
2.4.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp………………23
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH THANG MÁY VẬN CHUYỂN
HÀNG ......................................................................................................... 25
3.1. Thiết kế thang máy ........................................................................... 25
3.2. Thông số chính của thang máy ........................................................ 25
3.3. Tính khối lượng đối trọng ................................................................ 26
3.4. Tính thời gian đóng điện tương đối ................................................. 26
3.5. Tính chọn động cơ............................................................................ 27
3.6. Các hệ truyền động đối với động cơ một chiều ............................... 28
3.6.1. Hệ truyền động F-Đ .................................................................. 28
3..6.2. Hệ truyền động T-Đ có đảo chiều quay ................................... 29
3.6.3. Hệ khuếch đại từ - động cơ một chiều (KĐT-Đ) ...................... 30
3.6.4. Hệ băm điện áp - động cơ một chiều (ĐAX-Đ)........................ 31
3.7. Thiết kế mô hình thực nghiệm ......... Error! Bookmark not defined.
C. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 35

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

3

SVTH: Dương Văn Thương

Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1. Cấu tạo của Stator ....................................................................... 16
Hình 2.2 Cấu tạo của Rotor ......................................................................... 17
Hình 2.3. Cấu tạo động cơ điện một chiều .................................................. 20
Hình 2.4. Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều .......................... 22
Hình 2.5. Đồ thị đặc tính khi tải thay đổi .................................................... 23
Hình 2.6 Đồ thị đặc tính khi thay đổi điện áp ............................................. 24
Hình 3.1. Mô hình thang máy ..................................................................... 25
Hình 3.2. Hệ truyền động F-Đ .................................................................... 28
Hình 3.3. Hệ truyền động T-Đ .................................................................... 29
Hình 3.4. Hệ truyền động KĐT-Đ .............................................................. 30
Hình 3.5. Hệ truyền động ĐAX-Đ .............................................................. 31
Hình 3.6. Mô hình thực nghiệm của thang máy vận chuyển hàng ............. 32
Hình 3.7. Mạch điều khiển của mô hình ..................................................... 32

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

4

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

A. MỞ ĐẦU
1.

Lý do chọn đề tài

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 chở hàng nói
chung và thang máy chở người nói riêng đã đang và sẽ được sử dụng ngày
càng nhiều.
Thang máy thường được sử dụng trong các khách sạn, công sở, bệnh
viện, trong các nhà máy, công xưởng..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 nghĩa vận chuyển thang máy còn là một trong những yếu tố làm
tăng vẽ đẹp và tiện nghi của công trình.
Thang máy là thiết bị 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, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dung
và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các kỹ thuật an toàn
được quy định trong các tiêu chuẩn. Và việc tính toán lựa chọn động cơ cho
thang máy là một phần quan trọng trong việc thiết kế thang máy vận
chuyển hàng. Chính vì những lẽ đó mà em chọn đề tài: “Thiết kế mô hình
thang máy vận chuyển hàng”.
2.

Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu, đề xuất phương án lắp đặt mô hình thang máy vận

chuyển hàng hóa hướng tới các tiêu chí sau:
- Giúp cho người sử dụng nó tốn ít thời gian và công sức để vận
chuyển.

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

5

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

- Đảm bảo an toàn trong khi vận chuyển hàng hóa và tiết kiệm được
thời gian đi lại.
- Đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật, quy trình, máy móc hiện đại hóa
công nghiệp.
3.

Đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Thang máy vận chuyển hàng, động cơ một

chiều.
Phạm vi nghiên cứu:
- Tìm hiểu tổng quan về hệ thống thang máy nói chung và thang máy
vận chuyển hàng nói riêng.
- Tìm hiểu khái quát về động cơ một chiều
- Thiết kế được mô hình thang máy vận chuyển hàng và lắp đặt mô
hình thực nghiệm
Phương pháp nghiên cứu: Lý thuyết  Mô hình thực nghiệm
4.

Kế hoạch nghiên cứu
Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài: 1/2016
Tính toán, xây dựng mô hình thang máy vận chuyển hàng trên lý

thuyết: 2/2016
Lắp đặt mô hình thực nghiệm: 3/2016
Viết báo cáo: 4/2016
Hoàn thiện và bảo vệ đề tài: 5/2016
5.

Dự kiến kết quả đạt được của đề tài và khả năng ứng dụng
Giúp sinh viên có kinh nghiệm và ứng dụng từ lý thuyết học được

vào thực tế.
GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

6

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

Đề xuất một phương án cho mô hình thang máy vận chuyển hàng
hóa cho các trung tâm thành phố lớn của cả nước để nếu đạt kết quả tốt thì
có thể đưa vào sử dụng từ mô hình của sinh viên.

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

7

SVTH: Dương Văn Thương

Đồ án tốt nghiệp

B. NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY
1.1.

Khái niệm chung về thang máy

1.1.1. Khái niệm
Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở người và hàng hoá theo
phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15 0 so với 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 hoá, 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. Đặc điểm của vận
chuyển bằng thang mỏy so với các phương tiện vân chuyển khác là thời
gian của một chu kì vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy
liên tục. Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn làm tăng vẻ đẹp và
tiện nghi của công trình. Nhiều quốc gia trên thế giới đã qui định, đối với
những toà nhà cao 6 tầng trở lên đều phải được trang bị 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 công trình chiếm khoảng (6 -7)% là hợp lý. Đối với những công trình
đặc biệt như nhà máy, bệnh viện, khách sạn ... tuy số tầng nhỏ hơn 6 nhưng
do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy. Với các nhà nhiều
tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy là cần thiết để phục vụ
việc đi lại trong toà nhà. Nếu vấn đề vận chuyển người trong các toà nhà

này không được giải quyết thì các dự án xây dựng các toà nhà cao tầng
không thành hiện thực.

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

8

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

Thang máy là thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt,
nó liên quan trực tiếp tới 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,
sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu kỹ thuật an
toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm.
Ở Việt Nam từ trước tới nay thang máy chỉ chủ yếu được sử dụng
trong công nghiệp để chở hàng và ít được phổ biến. Nhưng trong giai đoạn
hiện nay nền kinh tế nước ta đang có những bước phát triển mạnh thì nhu
cầu sử dụng thang máy trong mọi lĩnh vực ngày càng tăng lên.
1.1.2. Phân loại thang máy
Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với
nhiều kiểu, nhiều loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng
công trình. Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm
sau:
- Theo công dụng: thang máy được phân thành 5 loại:
+ Thang máy chuyên chở người: trong khách sạn, chung cư,
công sở...
+ Thang máy chuyển chở người có tính đến hàng đi kèm: siêu

thị, khu triển lãm...
+ Thang máy chuyên chở bệnh nhân: bệnh viện, khu điều
dưỡng...
+ Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm: nhà máy,
công xưỡng, kho...
+ Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm.
- Theo hệ thống dẫn động cabin:

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

9

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

+ Thang máy dẫn động điện: loại này dẫn động cabin lên
xuống nhờ động điện truyền qua hộp giảm tốc tới puli ma sát hoặc
tang cuốn cáp.
+ Thang máy thuỷ lực (Bằng xilanh-pittong): Thang máy được
đẩy lên từ dưới lên trên nhờ pittong-xilanh thuỷ lực nên hành trình bị
hạn chế(thường tối đa là 18m).
+ Thang máy khí nén.
- Theo vị trí đặt bộ tời kéo:
+ Đối với thang máy điện: Thang máy có bộ tời kéo đặt phía
trên giếng thang hoặc thang máy có bộ tời kéo đặt phía dưới giếng
thang.
+ Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh
răng thanh răng thì bộ tời kéo dẫn động đặt ngay trên nóc cabin.

+ Đối với thang máy thuỷ lực: buồng máy đặt tại tầng trệt.
- Theo hệ thống vận hành:
+ Theo mức độ tự động có loại tự động, loại bán tự động
+ Theo tổ hợp điều khiển có loại điều khiển đơn, điều khiển
kép và điều khiển theo nhóm
+ Theo vị trí điều khiển có loại điều khiển trong cabin, loại
điều khiển ngoài cabin, loại điều khiển cả trong và ngoài cabin.
- Theo thông số cơ bản:
+Theo tốc độ di chuyển của cabin có loại tốc độ thấp (v <
1m/s), loại tốc độ trung bình (v = 1 -> 2,5m/s), loại tốc độ cao (v =
2,5 -> 4 m/s), loại tốc độ rất cao (v > 4m/s).

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

10

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

+Theo khối lượng vận chuyển của cabin có loại nhỏ (Q < 500
kg), loại trung bình (Q = 500 -> 1000kg), loại lớn (Q = 1000 -> 1600kg),
và loại rất lớn (Q > 1600kg).
+ Theo kết cấu của bộ tời kéo có bộ tời kéo có hộp giảm tốc,
bộ tời kéo không có hộp giảm tốc, bộ tời kéo có sử dụng động cơ một tốc
độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh vô cấp, động cơ cảm ứng tuyến tính, bộ
tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên xuống.
1.1.3. Cấu tạo thang máy
Thang máy có nhiều kiểu dạng 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 hệ thống phanh bảo hiểm; cáp nâng; đối trọng và hệ thống
cân bằng; hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng; bộ phận giảm
chấn cho cabin và đối trọng đặt ở giếng thang; hệ thống hạn chế tốc độ tác
động lên bộ bảo hiểm để dừng cabin khi tốc độ hạ vượt mức cho phép; tủ
điện điều khiển cùng các trang thiết bị điện để điều khiển tự động thang
máy; cửa cabin và các cửa tầng cùng hệ thống khoá liên động.
Một số bộ phận chính:
a.

Cáp thép:
Cáp thép là chi tiết rất quan trọng được sử dụng hầu hết trong các

máy nâng nói chung và thang máy nói riêng.
Yêu cầu chung đối với cáp:
- An toàn trong sử dụng
- Độ mềm cao dễ uốn cong, đảm bảo nhỏ gọn của cơ cấu và máy,
đảm bảo độ êm dịu không gây ồn khi làm việc trong cơ cấu và máy nói
chung.

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

11

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

- Trọng lượng riêng nhỏ, giá thành thấp, đảm bảo độ bền lâu.

- Trong thang máy thì người ta dùng từ 35 sợi làm cáp treo, treo
buồng thang.
b.

Puli ma sát:
Puli là chi tiết dùng để dẫn cáp bằng ma sát (gọi tắt là Puli ma sát),

thường được dùng phổ biến trong thang máy. Puli ma sát có các rãnh riêng
biệt mà không theo hình xoắn ốc. Số rãnh cáp trên Puli ma sát tuỳ thuộc
vào số sợi cáp dẫn động trong máy và cách mắc cáp. Một số Puli ma sát có
phủ chất dẻo để tăng ma sát. Rãnh Puli và cáp có cùng độ cứng sẽ đảm bảo
độ mòn ít nhất đối với cả cáp và rãnh Puli. Hình dạng mặt cắt rãnh cáp trên
Puli có ảnh hưởng lớn đến khả năng kéo và tuổi thọ của nó.
c.

Tang cuốn cáp:
Người ta thường sử dụng tang cuốn cáp đối với thang máy chở hàng

(không có đối trọng), loại này có kích thước cồng kềnh và đòi hỏi công suất
động cơ lớn so với công suât động cơ dùng Puli ma sát. Trong máy nâng
nói chung người ta dùng tang cuốn cáp một lớp, trong trường hợp dung
lượng cuốn cáp trên tang lớn để giảm dung lượng của tang người ta dùng
tang nhiều lớp cáp. Khi tang quay đã biến chuyển động quay thành chuyển
động tịnh tiến và truyền lực dẫn động tới cáp và các bộ phận khác.
Tang ma sát là một loại tang có đặc điểm là không cố định đầu cáp
trên tang mà cuốn lên tang một số vòng, khi tang quay thì thì một nhánh
cáp cuốn vào với lực căng Fc = Fmax và nhánh kia nhả ra với lực căng Fn =
Fmin.
Tang truyền chuyển động nhờ ma sát giữa cáp và tang. Tang ma sát
gồm loại hình trụ và loại có đường kính thay đổi.

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

12

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

Khả năng kéo cần thiết của tang ma sát U để dịch chuyển tải trọng
được tính từ lực cản dịch chuyển tải trọng và các điều kiền làm việc với hệ
số an toàn cần thiết. Lực căng cáp nhỏ nhất Fmin trên nhánh nhả được tính
từ điều kiện lực căng ban đầu để truyền lực bằng ma sát hoặc từ điều kiện
độ võng cho phép của cáp. Vậy lực căng cáp lớn nhất Fmax trên nhánh
cuốn cần thiết để dịch chuyển tải trọng là:
Fmax = U + Fmin
d.

Phanh an toàn:
Để tránh cho cabin rơi trong giếng thang khi đứt cáp hoặc hạ với tốc

độ vượt quá giá trị cho phép, phanh an toàn tự động dừng và giữ cabin tựa
trên các ray dẫn hướng. Cabin của tất cả các loại thang máy đều phải được
trang bị phanh an toàn. Phanh an toàn còn được được trang bị cho đối trọng
khi đối trọng nằm trên lối đi hoặc phần diện tích có người đứng. Theo
nguyên tắc làm việc có loại phanh dừng đột ngột và phanh dừng êm dịu,
phanh dừng đột ngột thường được áp dụng đối với loại thang máy có vận
tốc cỡ 0.71m/s, theo kết cấu có các loại phanh như phanh kiểu nêm và kiểu
cam. Đối với loại thang máy có tốc độ trên 1m/s và các loại thang máy

được sử dụng trong bệnh viện thì thường dùng loại phanh dừng êm dịu với
bộ phận công tác là nêm hoặc kẹp. Phanh an toàn thường lắp với cáp nâng
(được sử dụng cho thang máy dùng tang cuốn cáp) và mắc với bộ hạn chế
tốc động (dùng cho thang máy sử dụng Puli ma sát).
1.2.

Yêu cầu chung về công nghệ và truyền động
Yêu cầu cơ bản nhất đối với thang máy đó là dễ điều khiển, di

chuyển êm dịu, dừng chính xác và đảm bảo an toàn ngay cả khi mất điện
hay đứt cáp. Thang máy được bố trí ở các công sở, nhà ở – những nơi mà
người sử dụng không phải ai cũng có trình độ hiểu biết nhiều về thang máy

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

13

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

do vậy hệ thống điều khiển càng đơn giản càng dễ sử dụng. Cũng chính vì
vậy người ta thích dùng động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc và rôto
dây quấn. Tuy nhiên động cơ rôto lồng sóc chỉ dùng cho thang máy chạy
chậm vì nó không đáp ứng dược các yêu cầu về dừng máy chính xác, đồ thị
tốc độ tối ưu và số lần đóng điện trong một giờ bị hạn chế. Ngày nay nhờ
sự phát triển của công nghệ bán dẫn mà động cơ một chiều cũng đã được
sử dụng phổ biến. Để đảm bảo tính chất an toàn trong mạch khống chế
người ta bố trí nhiều công tắc chuyển đổi, công tắc hành trình và tiếp diểm

điều kiện, dùng phanh hãm cơ điện và phanh hãm bảo hiểm. Phanh bảo
hiểm giữ buồng thang máy tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độ di
chuyển vượt quá (20 -40)% tốc độ định mức. Phanh bảo hiểm thường dùng
loại kiểu kìm, nó đảm bảo cho thang máy dừng êm. Phanh bảo hiểm
thường được lắp phía dưới buồng thang. Cùng với cơ cấu phanh bảo hiểm,
buồng thang có trang bị thêm cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm. Khi buồng
thang di chuyển sẽ làm cho cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm quay. Khi tốc
độ di chuyển buồng thang tăng cơ cấu đai truyền sẽ làm cho tang truyền
quay và kìm sẽ ép chặt buồng thang vào thanh dẫn hướng và hạn chế tốc độ
của buồng thang. Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc vào
gia tốc khi mở máy và khi hãm máy. 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 ra cảm giác khó chịu
cho khách hàng. Bởi vậy gia tốc tối ưu là a ≤ 2m/s2. Một yếu tố quyết định
việc tăng giảm gia tốc nữa đó là độ giật. Độ giật p chính là sự biến thiên
của gia tốc khi tăng và khi giảm. Khi gia tốc a ≤ 2m/s2 thì độ giật p ≤
20m/s3.
Ngoài ra hệ truyền động còn có các yêu cầu sau:

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

14

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

- Yêu cầu về truyền động: Truyền động trong hệ thang máy phải là
loại truyền động có đảo chiều quay

- Yêu cầu về gia tốc:
+ Gia tốc a ≤ 2 m/s2
+ Gia tốc cực đại a =1,5 m/s2
- Yêu cầu về cơ cấu hãm:
+ Buồng thang phải dừng chính xác
+ Không được rơi tự do khi mất điện hoặc đứt dây treo
+ Quá trình hãm êm và chính xác
+ Cơ cấu hãm phải giữ buồng thang tại chỗ khi tốc độ di chuyển ≥
20 % tốc độ định mức
- Yêu cầu về tính chất mômen quán tính: J = const
- Yêu cầu về vận hành: Không được vận hành trong trạng thái bất
bình thường, nếu cần đảo chiều tốc độ phải êm, tốc độ không được giảm
đột ngột
- Khi lựa chọn hệ truyền động phải dựa trên các yêu cầu sau:
+ Độ chính xác khi dừng máy
+ Phạm vi điều chỉnh tốc độ
Phụ tải của thang máy là phụ tải thế năng. Sơ đồ sau cho ta thấy mối
liên hệ giữa quãng đường, vận tốc, gia tốc và độ giật như sau: ta thấy quá
trình di chuyển của thang máy có 5 giai đoạn: mở máy, chế độ ổn định,
hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng. Đối với thang
máy chạy chậm thì chỉ có ba giai đoạn: mở máy, chế độ ổn định và hãm
dừng.

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

15

SVTH: Dương Văn Thương

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
2.1.

Giới thiệu chung
Động cơ điện một chiều dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng

hay cơ năng thành điện năng và trong nhiều máy móc cần đến các loại
động cơ điện một chiều với những mức công suất lớn nhỏ khác nhau phù
hợp với chức năng hoạt động của nó.
Nói tóm lại động cơ điện một chiều được sử dụng rộng rãi và phổ
biến trong các dây truyền thiết bị, các cơ cấu vận hành như thang máy, máy
nâng.
Ưu điểm của động cơ điện một chiều là có thể dùng làm động cơ
điện hay máy phát điện trong những điều kiện làm việc khác nhau. Song ưu
điểm lớn nhất của động cơ điện một chiều là điều chỉnh tốc độ và khả năng
quá tải. Nếu như bản thân động cơ không đồng bộ không thể đáp ứng được
hoặc nếu đáp ứng được thì phải chi phí các thiết bị biến đổi đi kèm (như bộ
biến tần) rất đắt tiền thì động cơ điện một chiều không những có thể điều
chỉnh rộng và chính xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản
hơn đồng thời lại đạt chất lượng cao.
Nhược điểm chủ yếu của động cơ điện một chiều là có hệ thống cổ
góp - chổi than nên giá thành chế tạo đắt (tốn nhiều kim loại) và việc bảo
quản, sửa chữa khó khăn
2.2.

Cấu tạo của động cơ điện một chiều
Cấu tạo động cơ điện một chiều gồm có hai phần chính là phần tĩnh

(Stator) và phần động (Rotor)

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

16

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

Hình2.1. Cấu tạo của Stator

2.2.1. Stator (Phần tĩnh)
Stator hay còn gọi là phần kích từ động cơ, là bộ phận sinh ra từ
trường nó gồm có:
- Mạch từ và dây quấn kích từ lồng ngoài mạch từ (nếu động cơ được
kích từ bằng nam châm điện), mạch từ thường được làm băng sắt từ (thép
đúc, thép đặc). Dây quấn kích thích hay còn gọi là dây quấn kích từ được
làm bằng dây điện từ, các cuộn dây điện từ nay được mắc nối tiếp với nhau.
- Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và
dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá
thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt.
Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng thép khối. Cực từ được gắn chặt vào
vỏ máy nhờ các bulông. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc
cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối, tẩm
sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt
trên các cực từ này được nối tiếp với nhau.
- Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính. Lõi thép
của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

17

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được
gắn vào vỏ máy nhờ những bulông.
- Gông từ: Gông từ sử dụng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng
thời làm vỏ máy. Trong động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày
uốn và hàn lại, trong máy điện lớn thường dùng thép đúc. Có khi trong
động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.
2.2.2. Rotor (phần quay)

Hình 2.2. Cấu tạo của Rotor

Rotor phần sinh ra sức điện động gồm có:
- Mạch từ được làm bằng vật liệu sắt từ (lá thép kỹ thuật) xếp lại với
nhau. Trên mạch từ có các rãnh để lồng dây quấn phần ứng. Cuộn dây phần
ứng: Gồm nhiều bối dây nối với nhau theo một qui luật nhất định. Mỗi bối
dây gồm nhiều vòng dây các đầu dây của bối dây được nối với các phiến
đồng gọi là phiến góp, các phiến góp đó được ghép cách điện với nhau và
cách điện với trục gọi là cổ góp hay vành góp. Tỳ trên cổ góp là cặp chổi
than làm bằng than graphit và được ghép sát vào thành cổ góp nhờ lò xo.
- Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kỹ
thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

18

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để
sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào. Trong những động cơ trung bình trở lên
người ta còn dập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo
được những lỗ thông gió dọc trục. Trong những động cơ điện lớn hơn thì
lõi sắt thường chia thành những đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một
khe hở gọi là khe hở thông gió. Khi máy làm việc gió thổi qua các khe hở
làm nguội dây quấn và lõi sắt. Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt
phần ứng được ép trực tiếp vào trục. Trong động cơ điện lớn, giữa trục và
lõi sắt có đặt giá rotor. Dùng giá rotor có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và
giảm nhẹ trọng lượng rotor.
- Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất
điện động và có dòng điện chạy qua, dây quấn phần ứng thường làm bằng
dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ có công suất dưới vài KW
thường dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn thường dùng
dây tiết diện chữ nhật, dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi
thép. Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm
để đè chặt hoặc đai chặt dây quấn. Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay bakelit.
- Cổ góp: Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có được mạ cách điện với
nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm và hợp thành một hình trục tròn.
Hai đầu trục tròn dựng hai hình ốp hình chữ V ộp chặt lại. Giữa vành ốp và

trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàn
các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng.
2.2.3. Các bộ phận khác
- Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư
hỏng dây quấn và an toàn cho người khỏi chạm vào điện. Trong máy điện
nhỏ và vừa nắp máy còn có tác dụng làm giỏ đỡ ổ bi. Trong trường hợp này
nắp máy thường làm bằng gang.
GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

19

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

- Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu
chổi than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo to
đặt lên cổ góp. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện
với giá. Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho
đúng chỗ, sau khi điều chỉnh xong thì được vít cố định lại.
2.3.

Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều hoạt động dựa trên nguyên lý của hiện

tượng cảm ứng điện từ.

I

Hình 2.3. Cấu tạo động cơ điện một chiều

Thanh dẫn có dòng điện đặt trong từ trường sẽ chịu tác dụng lực điện
từ. Vì vậy khi cho dòng điện một chiều đi vào chổi than A và đi ra ở chổi
than B thì các thanh dẫn sẽ chịu tác dụng của lực điện từ. Bên cạnh đó do
dòng điện chỉ đi vào thanh dẫn nằm dưới cực N và đi ra ở các thanh dẫn chỉ
nằm trên cực S nên dưới tác dụng của từ trường lên các thanh dẫn sẽ sinh ra
mô men có chiều không đổi và làm cho roto của máy quay.
Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện
phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau,
lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập.

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

20

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

Để tiến hành mở máy, đặt mạch kích từ vào nguồn Ukt, dây cuốn kích
từ sinh ra từ thông Φ. Trong tất cả các trường hợp, khi mở máy bao giờ
cũng phải đảm bảo có Φmax tức là phải giảm điện trở của mạch kích từ Rkt
đến nhỏ nhất có thể. Cũng cần đảm bảo không xảy ra đứt mạch kích thích
vì khi đó Φ = 0, M = 0, động cơ sẽ không quay được, do đó Eư = 0 và theo
biểu thức U = Eư + RưIư thì dòng điện Iư sẽ rất lớn làm cháy động cơ. Nếu
mômen do động cơ điện sinh ra lớn hơn mômen cản (M > Mc) rôto bắt đầu
quay và suất điện động Eư sẽ tăng lên tỉ lệ với tốc độ quay w. Do sự xuất
hiện và tăng lên của Eư, dũng điện Iư sẽ giảm theo, M giảm khiến n tăng

chậm hơn.
2.4.

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
Theo lý thuyết máy điện ta có phương trình sau:
U

w0 

U  I u ( Ru  R f )
K .

w
 w 0  w với 
K .
w  I u .( Ru  R f )

K .

hay w 

( Ru  R f ).M
U

K .
( K .) 2

Từ hai phương trình trên ta thấy w (tốc độ của động cơ) phụ thuộc
vào Φ (từ thông), R (điện trở phần ứng), U (điện áp phần ứng). Vì vậy để
điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều ta có ba phương án.

- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông Φ.
- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi bằng cách thay đổi điện trở
phụ Rf trên mạch phần ứng.
- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp.

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

21

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

2.4.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông Φ

w
w0’’’
w0’’
Φ δ’’’
Φ δ’’
Φ δ’
Φ δđm
M(Iư)
Hình 2.4. Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều

Đồ thị hình trên cho thấy đường đặc tính cơ của động cơ điện một
chiều ứng với các giá trị khác nhau của từ thông. Khi từ thông giảm thì n 0
tăng nhưng ∆n còn tăng nhanh hơn do đó ta mới thấy độ dốc của các đường
đặc tính cơ này khác nhau. Chúng sẽ cùng hôi tụ về điểm trên trục hoành

ứng với dòng điện rất lớn: Iư = (U/Rư). Phương pháp cho phép điều chỉnh
tốc độ lớn hơn tốc độ định mức. Giới hạn trong việc điều chỉnh tốc độ quay
bằng phương pháp này là 1:2; 1:5; 1:8.
Tuy nhiên có nhược điểm khi sử dụng phương pháp là phải dùng các
biện pháp khống chế đặc biệt do đó cấu tạo và công nghệ chế tạo phức tạp,
khiến giá thành máy tăng.
2.4.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ Rf trên mạch
phần ứng.
Ta có:
w

( Ru  R f ).M
U

K .
( K .) 2

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

22

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

Từ thông không đổi nên w0 không đổi, chỉ có ∆w là thay đổi. Một
điều dễ thấy nữa là, do ta chỉ có thể đưa thêm R f chứ không thể giảm Rư
nên ở đây chỉ điều chỉnh được tốc độ dưới tốc độ định mức.
Do Rf càng lớn đặc tính cơ càng mềm nên tốc độ sẽ thay đổi nhiều

khi tải thay đổi (từ đồ thị cho thấy, khi I biến thiên thì ứng với cùng dải
biến thiên của I đường đặc tính cơ nào mềm hơn tốc độ sẽ thay đổi nhiều
hơn).
Tuy nhiên phương pháp này làm tăng công suất và giảm hiệu suất.
w

Mđm(Iđm) M(Iư)

Hình 2.5. Đồ thị đặc tính khi tải thay đổi

2.4.3.

Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp
Phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc độ cả trên và dưới định

mức. Tuy nhiên do cách điện của thiết bị thường chỉ tính toán cho điện áp
định mức nên thường giảm điện áp U. Khi U giảm thì w0 giảm nhưng ∆n là
const nên tốc độ w giảm. Vì vậy thường chỉ điều chỉnh tốc độ nhỏ hơn tốc
độ định mức. Còn nếu lớn hơn thì chỉ điều chỉnh trong phạm vi rất nhỏ.

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

23

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

w

4
1
(U
2 đm)
3

Mđm(Iđm)

M(Iư)

Hình 2.6. Đồ thị đặc tính khi thay đổi điện áp

Đặc điểm quan trọng của phương pháp là khi điều chỉnh tốc độ thì
mô men không đổi vì từ thông và dòng điện phần ứng đều không thay đổi
(M = K. Φ. Iư ).
Phương pháp cho phép điều chỉnh tốc độ trong giới hạn 1:10, thậm
chí cao hơn nữa có thể đến 1:25.
Phương pháp chỉ dùng cho động cơ điện một chiều kích thích độc lập
hoặc song song làm việc ở chế độ kích từ độc lập.

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

24

SVTH: Dương Văn Thương


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH THANG MÁY VẬN

CHUYỂN HÀNG
3.1.

Thiết kế thang máy
Thang máy gồm bộ phận chính là một buồng thang (cabin) được di

chuyển nhờ hệ thống thanh ray cố định vào thân hố thang. Cabin được kết
nối với đối trọng qua cáp tời và puli gắn với trục động cơ chính. Động cơ
dùng để kéo puli cáp có thể là động cơ một chiều hoặc động cơ không đồng
bộ xoay chiều. Trong đề tài này em lựa chọn phương án sử dụng động cơ
một chiều. Phía trên và dưới hố thang đặt các công tắc hành trình để điều
khiển đóng ngắt cho động cơ. Tủ điều khiển và động cơ được đặt ở sàn trên
của thang máy (tham khảo mô hình).

Hình 3.1. Mô hình thang máy

3.2.

Thông số chính của thang máy
- Tốc độ: v = 0,25m/s

GVHD: Nguyễn Ngọc Dũng

25

SVTH: Dương Văn Thương