Tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển thang máy chở khách 6 tầng dùng PLC

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
-----------

ĐỒ ÁN
ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ TRANG BỊ ĐIỆN

Đề tài: Tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển
thang máy chở khách 6 tầng dùng PLC
Giáo viên hướng dẫn : Ths. Nguyễn Hữu Hải
Lớp

: Tự động hóa 2 – K8

Sinh viên thực hiện

:

Hồ Văn Tú

0841240276

Dương Văn Tuấn

0841240138

Phạm Anh Tuấn

0841240099

Vũ Thanh Tùng

0841240108

HÀ NỘI 2016
1|Page


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do - Hạnh Phúc

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ TRANG BỊ ĐIỆN
Đề: 02
Họ và tên HS-SV : Nhóm 8
1. Hồ Văn Tú

0841240276

2. Dương Văn Tuấn

0841240138

3. Phạm Anh Tuấn

0841240099

4.Vũ Thanh Tùng

0841240108

Lớp : ĐH TĐH2
Khoá : 8……………………………………………………… Khoa : Điện………….………………………………….
Giáo viên hướng dẫn : THs.Nguyễn Hữu Hải
NỘI DUNG
Tính toán , thiết kế hệ thống thang máy chở khách 6 tầng dùng PLC
TT

Tên bản vẽ

Khổ giấy

Số lượng

1

Sơ đồ mạch động lực

A3

01

2

Sơ đồ mạch điều khiển

A3

01

3

Sơ đồ đấu nối

A4
Phần thuyết minh

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Khái quát về hệ thống thang máy chở khách
Phân tích và lựa chọn mô hình hệ thống thang máy chở khách
Thiết kế mạch điều khiển cho hệ thống
Thuyế minh hoạt động mạch điều khiển
Tính chọn các thiết bị cần thiết
Vẽ sơ đồ đấu nối

Ngày giao đề : 26/08/2016
Trưởng bộ môn

Hoàn thành:......................
Giáo viên hướng dẫn
Nguyễn Hữu Hải

MỤC LỤC


PHẦN 1

PHẦN 1
TÌM HIỂU VỀ THANG MÁY
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG MÁY
1.1.1. Khái niệm chung về thang máy
Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu
v.v... theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15 0 so với phương thẳng
đứng theo một tuyến đã định sẵn.

[Type text]

Page 4


PHẦN 1

Hình 1.1 : Hình dáng tổng thể của thang máy.
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 v.v... Đặc điểm vận

[Type text]

Page 5

PHẦN 1
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 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 v.v. tuy nhiên 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 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 các toà 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 chỉ 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 (Interphone), chuông
báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin (đối trọng), công tác an toàn của cabin, khóa an
toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất điện nguồn...
1.1.2. Phân loại thang máy
Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều kiểu và nhiều
loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng loại công trình. Có thể phân
loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau:

[Type text]

Page 6


PHẦN 1
1.1.2.1. Phân loại theo chức năng:

• Thang máy chở người:
- Thang máy chở người trong các nhà cao tầng: Có tốc độ chậm hoặc trung bình,
đòi hỏi vận hành êm, yêu cầu an toàn cao và có tính mỹ thuật.
- Thang máy dùng trong các bệnh viện: Đảm bảo tuyệt đối an toàn, tối ưu về tốc
độ di chuyển và có tính ưu tiên đáp ứng đúng các yêu cầu của bệnh viện.
- Thang máy dùng trong các hầm mỏ, xí nghiệp: Đáp ứng được các điều kiện làm
việc nặng nề trong công nghiệp như tác động môi trường về độ ẩm, nhiệt độ, thời gian
làm việc, ăn mòn. ..

• Thang máy chở hàng:
Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, ngoài ra nó còn được dùng trong nhà
ăn, thư viện. .. Loại này có đòi hỏi cao về việc dừng chính xác cabin để đảm bảo hàng
hoá lên xuống dễ dàng, tăng năng suất lao động.
1.1.2.2. Phân loại theo tốc độ di chuyển:

• Thang máy tốc độ chậm v = 0,5 m/s:
Hệ truyền động cabin thường sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hoặc
dây quấn, yêu cầu về dừng chính xác không cao.

• Thang máy tốc độ trung bình v = (0,75 ÷ 1,5) m/s:
Thường sử dụng trong các nhà cao tầng, hệ truyền động cabin là truyền động một
chiều.

• Thang máy cao tốc v = (2,5 ÷5) m/s:
Sử dụng hệ truyền động một chiều hoặc truyền động bộ biến tần - động cơ xoay
chiều ba pha, hệ thống điều khiển sử dụng các phần tử cảm biến phi tiếp điểm, các
phần tử điều khiển lôgic, các vi mạch cỡ lớn lập trình được hoặc các bộ vi xử lý.
1.1.2.3. Phân loại theo trọng tải:

• Thang máy loại nhỏ Q < 160kG.
• Thang máy trung bình Q = 500 ÷ 2000kG.
[Type text]

Page 7


PHẦN 1

• Thang máy loại lớn Q > 2000 kG.
1.1.3. Cấu Tạo Thang Máy
Kết cấu cơ khí của thang máy được giới thiệu trên hình vẽ 1.2.
Hố giếng của thang máy Là khoảng không gian từ mặt sàn tầng trệt cho đến đáy giếng.
Để nâng hạ buồng thang người ta dùng động cơ 9. Động cơ 9 được nối trực tiếp với cơ
cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc. Nếu nối trực tiếp buồng thang được nâng qua puli
quấn cáp. Nếu nối gián tiếp thì giữa puli quấn cáp và động cơ lắp hộp giảm tốc.
Cabin 1 được treo lên puli quấn cáp kim loai 8 ( thương dùng từ 1 dến 4 sợi cáp).
Buồng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫn hướng 3 và những
con trượt dẫn hướng 2 ( con trượt là loại puli có bọc cao su bên ngoài). Buồng thang
và dối trọng di chuyển dọc theo chiều cao của thành giếng theo các thanh dẫn hướng
6.

[Type text]

Page 8


PHẦN 1

[Type text]

Page 9

1. Cabin
2. Con trượt dẫn hướng Cabin
3. Ray dẫn hướng Cabin
4. Thanh kẹp tăng cáp
5. Cụm đối trọng
6. Ray dẫn hướng đối trọng
7. ụ dẫn hướng đối trọng
8. Cáp tải
9. Cụm máy
10. Cửa xếp Cabin
11. Chêm chống rơi
12. Cơ cấu chống rơi
13. Giảm chấn
14. Thanh đỡ
15. Kẹp ray Cabin
16. Gá ray Cabin
17. Bu lông bắt gá ray
18. Gá ray đối trọng
19. Kẹp ray đối trọng

Hình 1.2: Kết cấu cơ khí của thang máy.


PHẦN 1
1.1.4. Chức nămg của một số bộ phận trong Thang máy
1.1.4.1 - Cabin:
Là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy , nó sẽ là nơi chứa
hàng , chở người đến các tầng , do đó phải đảm bảo các yêu cầu đề ra về kích thước,
hình dáng , thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó.
Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trên đường trượt, là
hệ thống hai dây dẫn hướng nằm trong một phẳng để đảm bảo chuyển động êm nhẹ ,
chính xác không dung dật trong cabin trong quá trình làm việc. Để đảm bảo cho cabin
hoạt động đều cả trong quá trình lên và xuống , có tải hay không có tải người ta xử
dụng một đối trọng có chuyển động tịnh tiến trên hai thanh khác đồng phẳng giống
như cabin nhưng chuyển động ngược chiều với cabin do cáp được vắt qua puli kéo.
Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tính toán tỷ lệ và
kỹ lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy ra hiện tượng trượt trên
puli cabin, hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một cơ hệ phối hợp chuyển động nhịp
nhàng do phần khác điều chỉnh đó là động cơ.
1.1.4.2. Động cơ:
Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéo
cabin lên xuống. Động cơ được sử dụng trong thang máy là động cơ 3 pha rôto dây
quấn hoặc rôto lồng sóc , vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại cộng
với yêu cầu sử dụng tốc độ, momen động cơ theo một dải nào đó cho đảm bảo yêu
cầu về kinh tế và cảm giác của người đi thang máy. Động cơ là một phần tử quan trọng
được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ một hệ thống điện tử ở bộ xử lý trung tâm.
1.1.4.3. Phanh:
Là khâu an toàn, nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im ở các vị trí dừng
tầng, khối tác động là hai má phanh sẽ kẹp lấy tang phanh, tang phanh gắn gắn đồng
trục với trục động cơ. Hoạt động đóng mở của phanh được phối hợp nhịp nhàng với

quá trình làm việc của đông cơ.
1.1.4.4. Động cơ mở cửa:

[Type text]

Page 10


PHẦN 1
Là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo ra momen mở cửa cabin kết hợp với
mở cửa tầng. Khi cabin dừng đúng tầng, rơle thời gian sẽ đóng mạch điều khiển động
cơ mở cửa tầng hoạt động theo một quy luật nhất định sẽ đảm bảo quá trình đóng mở
êm nhẹ không có va đập. Nếu không may một vật gì đó hay người kẹp giữa cửa tầng
đang đòng thì cửa sẽ mở tự động nhờ bộ phận đặc biệt ở gờ cửa có găn phản hồi với
động cơ qua bộ xử lý trung tâm.
1.1.4.5. Cửa:
Gồm cửa cabin và cửa tầng .
Cửa cabin để khép kín cabin trong quá trình chuyển động không tạo ra cảm giác
chóng mặt cho khachs hàng và ngăn không cho rơi khỏi cabin bất cứ thứ gì. Cửa tầng
để che chắn bảo vệ toàn bộ giếng thang và các thiết bọi trong đó . Cửa cabin và cửa
tầng có khoá tự động để đảm bảo đóng mở kịp thời.
1.1.4.6 - Bộ hạn chế tốc độ :
Là bộ phận an toàn khi vận tốc thay đổi do một nguyên nhân nào đó vượt quá vạn tốc
cho phép , bộ hạn chế tốc độ sẽ bật cơ cấu khống chế cắt điều khiển động cơ và phanh
làm việc.
Các thiết bị phụ khác: như quạt gió, chuông điện thoại liên lạc , các chỉ thị số
báo chiều chuyển động… được lắp đặt trong cabin để tạo ra cho khách hàng một cảm
giác dễ chịu khi đi thang máy.
1.2. YÊU CẦU AN TOÀN TRONG THANG MÁY
1.2.1. Yêu cầu an toàn của thang máy khi mất điện hoặc đứt cáp

Kết quả nghiên cứu đã đưa ra, một hệ truyền động hiện đại có đầy đủ các chế độ
thực hiện khi mất điện và việc đóng cắt chuyển nguồn cho an toàn thiết bị.
Hiện nay Thang máy được lắp đặt hệ thống cứu hộ tự đông khi mất điện đột ngột. Hệ
thống này gồm: Các mạch VXL, bộ chuyển đổi điện, bình ắc qui và tụ điện. Các bộ
phận này được kết nối với tủ điều kiển chính của thang máy. Khi có điện, thang máy
hoạt động ắc qui được nạp điện. Nếu mất điện đột ngột trong khi thang máy đang hoạt

[Type text]

Page 11


PHẦN 1
động, dòng điện 1 chiều của ắc qui sẽ nhanh chóng chuyển thành dòng xoay chiều cấp
điện cho hệ thống

Nhờ có hệ thống chống mất nguồn đột ngột, hệ thống điều khiển không bị ảnh hưởng
do được nuôi bằng một hệ thống chống mất nguồn công suất nhỏ, các cảm biến vị trí
và các hệ đo lường cảnh báo khác vẫn làm việc bình thường. Tuy nhiên do nguồn bị
mất động cơ truyền động bị dừng lại trong thời gian tức thời. Lúc này thiết bị điều
khiển động cơ phải xả nguồn do các hệ lưu tích điện đang chứa và chuẩn bị đóng
nguồn mới, cắt hệ nguồn cũ tránh có điện trở lại gây xung đột nguồn. Sau khi nguồn
mới được cấp, chương trình điều khiển sẽ làm việc theo một chương trình mới dành
cho sự cố mất điện. Chương trình này sẽ điều khiển thang máy về tầng gần nhất, sau
đó mở cửa tầng để cho khách đi ra, đồng thời từ chối tất cả các lệnh gọi khác, cảnh
báo hệ thống bị mất điện. lúc này hệ thống cho phép việc mở cửa cabin, các hệ thống
chuông báo liên lạc thực hiện. Sau đó truyền động công suất lớn sẽ không được thực
hiện nhằm tiết kiệm điện năng có hạn của bộ lưu điện dự phòng. Khi hệ thông có điện
trở lại, các role cảm nhận trạng thái mất điện sẽ hoạt động có phản hồi cho biết nguồn
điện đã có, hệ thống sẽ thực hiện tuần tự thao tác xả điện dư, đóng nguồn mới và thực

hiện điều hiển theo chu trình bình thường. Hệ thống lưu điện phục hồi dần công suất
bằng hệ thống nạp điện tự động.
Ngoài thiết bị cứu hộ khi bị mất điện, trong thang máy còn có một bộ phận
thắng cơ. Trong trường hợp xảy ra đứt cáp thang máy, thiết bị khống chế vượt tốc độ
sẽ hoạt động và tác động đến thắng cơ, nêm chặt phòng thang máy vào ray dẫn hướng,
giữ chặt không cho thang rơi để người đến ứng cứu.

[Type text]

Page 12


PHẦN 1
1.2.2 – Yêu cầu về vận tốc, gia tốc và độ dật
Một trong những điều kiện cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm
bảo cho cabin chuyển động êm. Việc cabin chuyển động êm hay không lại phụ thuộc
vào gia tốc khi mở máy và hãm máy.
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 [m/s2] và độ dật ρ [m/s3].
Tốc độ di chuyển của cabin quyết định năng suất của thang máy, điều này có ý
nghĩa rất quan trọng, nhất là đối với các nhà cao tầng.
Đối với các nhà chọc trời, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v = 3,5m/s),
giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của cabin đặt gần bằng tốc độ
định mức. Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến tăng giá thành của thang máy. Nếu tăng
tốc độ của thang máy v = 0,75 m/s lên v = 3,5m/s, giá thành tăng lên 4÷5 lần, bởi vậy
tuỳ theo độ cao tầng của 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 ra cảm
giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, sợ hãi, nghẹt thở. .v..v..). Bởi vậy gia
tốc tối ưu là a < 2m/s2.

Gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao, không gây cảm giác khó chịu cho hành
khách, được đưa ra trong bảng 1-1.
Bảng 1-1
Tham số

Hệ truyền động

Tốc độ thang máy (m/s)
Gia tốc cực đại (m/s2)

Xoay chiều
0,5
0,75
1
1

1
1,5

Gia tốc tính toán trung bình (m/s2)

0,5

0,8

0,8

Một chiều
1,5
2,5

1,5
2
1

1

3,5
2
1,5

Một đại lượng quyết định sự di chuyển êm của cabin là tốc độ tăng của gia tốc khi mở
máy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy. Nói một cách khác, đó là độ dật (đạo

[Type text]

Page 13


PHN 1
=

hm bc nht ca gia tc

da
dt

d2 v
dt2

=

hoc o hm bc hai ca tc

). Khi gia tc

a < 2m / s2 thỡ dt khụng quỏ 20m/s3.
Biu lm vic ti u ca thang mỏy tc trung bỡnh v tc cao biu din
trờn hỡnh 1.3.
Biu ny cú th chia ra 5 giai on theo tớnh cht thay i tc ca cabin: m
mỏy, ch n nh, hóm xung tc thp, cabin n tng v hóm dng.
Biu ti u hỡnh 1.3 s t c nu dựng h truyn ng mt chiu (F-). Nu
dựng h chuyn ng xoay chiu vi ng c khụng ng b hai cp tc , biu
ch t gn ging biu ti u.
i vi thang mỏy chy chm, biu ch cú 3 giai on: M mỏy ch n nh
v hóm dng.
S,v, a,

Mở máy

Hã m xuống
tốc độ thấp

Chế độ ổn định





v
a

Đ ến Hã m
tầng dừng

S



a

a



t





Hỡnh 1.3: Cỏc ng cong biu din s ph thuc
ca quóng ng S, tc v, gia tc a v git theo thi gian.

[Type text]

Page 14


PHẦN 1

1.3 – Yêu cầu dừng chính xác buồng thang:

Buồng thang của thang máy cần phải dùng chính xác so với mặt bằng của
tầng cần dừng sau khi đã ấn nút dừng . Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ
gây ra các hiện tượng sau :
Đối với thang máy chở khách, làm cho hành khách ra, vào khó khăn, tăng thời
gian ra, vào của hành khách, dẫn đến giảm năng xuất.
Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc xếp và bốc dỡ hàng.
Trong một số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng.
Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhắp nút bấm để đạt đựơc độ chính xác
khi dừng, nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau:
Hỏng thiết bị điều khiển.
Gây tổn thất năng lượng.
Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí.
Tăng thời gian từ lúc hãm đến dừng.
Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số của hai quãng
đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang không tải theo
cùng một hướng di chuyển. Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thang
bao gồm : mômen cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồng thang, tốc độ khi bắt
đầu hãm và một số yếu tố phụ khác .
Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau : Khi buồng thang đi đến gần sàn
tầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh cho hệ thống điều khiển động cơ để dừng
buồng thang . Trong quãng thời gian ∆t (thời gian tác động của thiết bị điều khiển),
buồng thang đi được quãng đường là :
S' = v0 ∆t , [m]
Trong đó :
[Type text]

(2-1)

v0 - Tốc độ lúc bắt đầu hãm, [m/s].
Page 15


PHẦN 1

Khi cơ cấu phanh tác động là quá trình hãm buồng thang. Trong thời gian này,
buồng thang đi được một quãng đường S''.
S" =

m. v20
2(Fph ± Fc )

, [m]

(2-2)

Trong đó : m - Khối lượng các phần chuyển động của buồng thang, [kg]
Fph - Lực phanh, [N]
Fc - Lực cản tĩnh [N]
Dấu (+) hoặc dấu (-) trong biểu thức (2-2) phụ thuộc vào chiều tác dụng của
lực Fc : Khi buồng thang đi lên (+) và khi buồng thang đi xuống (-).
S'' cũng có thể viết dưới dạng sau:
D
2
S" =
2i (M ph ± M c )
J .ω 20 .

Trong đó :

, [m]

(2-3)

J mômen quán tính hệ quy đổi về chuyển động của buồng

thang, [kgm2]
Mph - mômmen ma sát, [N]
Mc - mômen cản tĩnh, [N]
ω0 - tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu phanh, [rad/s]
D - đường kính puli kéo cáp [m]
i - tỷ số truyền
Quãng đường buồng thang đi được từ khi công tắc chuyển đổi tầng cho lệnh
dừng đến khi buồng thang dừng tại sàn tầng là:
D
2
S = S, + S" = v0 . ∆t +
2i (M ph ± M c )
J .ω 20

[Type text]

Page 16

(2-4)


PHẦN 1

Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng một khoảng cách nào đó làm sao
cho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai quãng đường trượt khi phanh đầy tải và
không tải.

∆S =
Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là :

S 2 − S1
2

(2-5)

Trong đó :
S1 - quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh
S2 - quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh xem hình 2-3.
Bảng 2-1 đưa ra các tham số của các hệ truyền động với độ không chính xác khi
dừng ∆s.
Bảng 2-1
Phạm
vi điều
chỉnh
tốc độ

Tốc độ
di chuyển
[m/s]

Động cơ KĐB rô to lồng sóc 1cấp tốc độ

1:1

0,8

1,5

±120÷150

Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp tốc độ

1:4

0,5

1,5

± 10 ÷ 15

Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp tốc độ

1:4

1

1,5

± 25 ÷ 35

Hệ máy phát - động cơ (F - Đ)

1 : 30

2,0

2,0

± 10 ÷ 15

Hệ F - Đ có khuyếch đại trung gian

1:100

2

2

± 5 ÷ 10

Hệ truyền động điện

[Type text]

Page 17

Gia
tốc
[m/s2]

Độ không
chính xác
khi dừng

[mm]


PHẦN 1

Buồng thang
Vượt quá
Mức dừng

Buồng
thang

Dừng

Mức đặt
cảm biến dòng

Hình 2 - 3: Dừng chính xác buồng thang.

[Type text]

Page 18


PHẦN 1
PHẦN 2. CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN
Phụ tải của thang máy chủ yếu do tải trọng quyết định,vì thang máy có đối trọng nên
trong tính toán ta phải lưu ý đến trọng lượng của đối tượng và trọng lượng của cơ cấu
nâng.Để xác định phụ tải một cách chính xác và khoa học ta phải xây dựng sơ đồ động

học của hệ thống truyền động thang máy ,từ sơ đồ động học ta phân tích các quá trình
nâng hạ ở chế độ định mức và ở chế độ không tải để tính toán các thông số kỹ thuật
liên quan.
Cơ cấu truyền động thang máy có hộp điều tốc nên trong tính toán ta phải tính đến tỉ
số truyền vì tỉ số này có ảnh hưởng rất nhiều đến mô men nâng hạ của động cơ truyền
động và tốc độ di chuyển của buồng thang.
Để xác định phụ tải tĩnh,giả sử thang máy đang đi lên mang tải định mức và tải không
thay đổi trong suốt quá trình.Đây là trường hợp nâng nặng nhất.Và khi hạ thang máy
cũng mang tải định mức.
Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng :
Đơn vị :KW
Trong đó:
(Kg)
G :Khối lượng hàng (Kg)
V :Tốc độ nâng (m/s)
g : Gia tốc trọng trường ,chọn g = 9,8 (m/

η :Hiệu suất của cơ cấu nâng,chọn η=0,8
Theo số liệu đã chọn :
Gbt = 1800(kg)
G =750(kg)
V=1(m/s)
[Type text]

Page 19


PHẦN 1

Vậy :

Vì thang máy có đối trọng ,nên tính toán đối trọng phù hợp là cần thiết .
Khối lượng của đối trọng:

Gđt = Gbt + αG (kg)
Gđt :khối lượng đối trọng (kg).
α : hệ số cân bằng ,ta chọn α=0,5
Gđt = 1800+0,5.750=2175 (kg)
Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có đối trọng :
Gbt + G). -Gđt.η]v.k.g.(KW)
Công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải có đối trọng :

[(Gbt + G).η + Gđt.].v.k.g.(KW)
Trong đó :

k: hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng
Chọn k=1,2.

Số liệu về cáp dẫn động :
• Khối lượng riêng dây cáp =0,47(kg/m) →cáp ϴ12
• Sử dụng 4 sợi =4.0,47=1.88(kg/m)
• Chọn 1 tầng cao 4( m ) vậy hành trình dài nhất của cáp
=4.7=28(m)
• Tổng trọng lượng dây cáp
Lực kéo đặt lên puli cáp kéo buồng thang khi có tải định mức :
F=( .g
Trong đó :

[Type text]

Page 20

PHẦN 1

F=(1800+750 -1.6-2175).9,8=9741,2(N)
Tỉ số truyền i của hộp điều tốc :
i=
Trong đó :
R:bán kính puli dẫn động (m)
n: tốc độ động cơ(v/s),n=945(v/p)=15,75(v/s)
u:bội số của hệ thống ròng rọc,chọn u=1
suy ra i=39,58
Thời gian làm việc của thang máy :
Thời gian toàn bộ 1 chu kỳ làm việc của thang máy có thể tính theo năng suất và tải
trọng định mức :
Trong đó :

Vậy
Hệ số tiếp điện tương đối:
TĐ% = =
Mô men tương ứng với lực kéo :
Mô men nâng tải :

=
Mô men hạ tải :
[Type text]

Page 21

PHẦN 1

Công suất động cơ :
Công suất động cơ khi nâng tải tốc độ nhanh:

Công suất động cơ khi hạ tải tốc độ nhanh :
=9731,4.7,8(KW)
Công suất định mức của động cơ :

=11,976.
ền động thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại,khi có tải định mức động cơ
nặng nề.Nên ta chọn động cơ 2 cấp tốc độ ,hai dây quấn riêng biệt cho từng cấp
độ và tốc độ động cơ dưới 1000(v/p).Chọn động cơ có loại công suất 14(kw).
Có các thông số sau :

Cosφ = 0,7

2.2. TÍNH CHO TIẾT DIỆN CÁP ĐỘNG LỰC

Để chọn tiết diện cáp động lực cho động cơ truyền động ta cần chú ý :
• Nếu chọn dây có tiết diện lớn quá thì vốn đầu tư cao ,nhưng điện dẫn
xuất lớn,điện trở nhỏ.
• Nếu chọn dây có tiết diện nhỏ vốn đầu tư ít ,nhưng nếu nhỏ hơn dẫn đến
cáp bị quá tải gây chập cháy giữa các pha trong cáp.
[Type text]

Page 22


PHẦN 1

Chọn loại cáp 3 pha 3 sợi có lõi bằng đồng, vỏ nhựa bọc từng sợi và vỏ cao su
bọc bên ngoài cả cáp.
Tính tiết diện dây 1 sơi theo công thức :

13,82(
Đường kính dây tính toán :

=
Ta chọn d=4,5(mm) cho một sợi.
2.3. TÍNH CHỌN PHANH HÃM ĐIỆN TỪ

Trong thang máy,chuyển động buồng thang lên xuống theo phương thẳng đứng
với tải trọng lớn,nên lực quán tính khá lớn . Khi đột ngột mất điện buồng thang
sẽ rơi tự do với 1 gia tốc rất lớn,người vận hành không thể kìm chế được ngoài
phanh hãm điện từ tác động nhanh.chính vì vậy phanh hãm là không thế thiếu
được.Trong thiết kế thang máy thường sử dụng phanh hãm điện từ nguồn cung
cấp trực tiếp với lưới điện xoay chiều.
Phanh hãm thường có 3 loại :
• Phanh guốc
• Phanh đĩa
• Phanh đại
Nguyên lí hoạt động của phanh nói trên cơ bản giống nhau. Khi động cơ của cơ
cấu nâng hạ được đóng vào lưới điện,thì đồng thời cuộn dây của nam châm

[Type text]

Page 23

PHẦN 1

cũng mất điện ngay lúc này lực căng của lò xo sẽ ép chặt má phanh vào trục
động cơ kịp thời hãm dừng động cơ.
Phanh hãm điện từ được chế tạo theo 2 kiểu : hành trình phản ứng dài và hành
trình phản ứng ngắn.Thường dùng phanh hãm hành trình ngắn .
Khi chọn thông số phanh cần chú ý đến 3 thông số cơ bản :
• Điện áp làm việc
• Hệ số tiếp điện tương đối
• Độ dài hành trình phần ứng
2.3.1. Tính toán và lựa chọn phanh hãm cho thang máy
Lực tác dụng lên trục động cơ khi phanh phụ thuộc vào vị trí số mô men của cơ
cấu phanh và chế độ làm việc của cơ cấu nâng hạ buồng thang :
của cơ cấu phanh
K:hệ số dự trữ tùy thuộc vào chế độ làm việc
2.3.2.Tính chọn nam châm điện của cơ cấu phanh
Lực cần thiết đặt lên má phanh được tính :

=. 9741,2=27832(N)
F: lực tác dụng lên puli
Lực hút nam châm và hành trình của phản ứng yêu cầu được xác định bởi biểu
thức sau :

)

[Type text]

Page 24

PHẦN 1

k : hệ số dự trữ ,chọn k= 0,85
vậy :

2.2. TÍNH CHO TIẾT DIỆN CÁP ĐỘNG LỰC
2.3. TÍNH CHỌN PHANH HÃM ĐIỆN TỪ
2.4. CHỌN APTOMAT
2.5. CHỌN KHỞI ĐỘNG TỪ
2.6. CHỌN RƠ LE TRUNG GIAN
2.7. CHỌN KHÍ CỤ BẢO VỆ CHO MẠCH LỰC
Rơ le nhiệt:
Rơ le nhiệt là một công cụ bảo vệ động cơ và mạch điều khiển khỏi quá tải,
thường dùng kèm với công tắc tơ và khởi động từ. Rơ le nhiệt không tác động tức thời

[Type text]

Page 25