Đề tài tính chọn công suất động cơ cho thang máy chờ người

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP


ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Đề tài:

GVHD: Th.s Trần Quang Thọ
SVTH: Nguyễn Minh Tuaán
MSSV: 04102139


I/ GIỚI THIỆU 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,thang cuốn nói chung 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, chung cư , bệnh viện,
các đài quan sát, tháp truyền hình, 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 nghóa 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 tở lên đều phải
được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết kiêm thời gian và tăng
năng suất lao động.Với các nhà tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy là bắt
buộc để phục vụ cho việc đi lại trong tòa nhà.
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 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 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 cho một nhà cao
tầng, do đó sau khi học môn học truyền động điện nhằm củng cố lại kiến thức đã học nên
em đã chọn nội dung tính chọn công suất động cơ của môn học để ứng dụng vào việc tính
chọn công suất động cơ cho một thang máy lắp đặt cho tòa nhà hành chính cao 10 tầng.

I/ Giới thiệu chung về thang máy:
1)

Khái niệm chung về thang máy:

Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hóa, vật liệu,
v.v… theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc 150 so với phương thẳng đứng theo
một tuyến đã định sẵn.
2)Cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của thang máy :
Thang máy có nhiều kiểu dáng khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phận chính
như sau: bộ tời kéo, cabin cùng hệ thống treo cabin, cơ cấu đóng mở cửa cabin và bộ hãm
bảo hiểm, cáp nâng, đối trọng và hệ thống cân bằng, hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và
đối trọng chuyển động trong giếng thang , bộ phận giảm chấn cho cabin và đối trọng đặt ở
đáy giếng thang, hệ thống hạn chế tốc độ tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng cabin khi
tốc độ vượt quá giới hạn cho phép, tủ điện điều khiển cùng các trang thiết bị điện để điều
khiển tự động thang máy hoạt động theo đúng chức năng yêu cầu và bảo đảm an toàn, cửa
cabin và các cửa tầng cùng hệ thống khóa liên động.


Bộ tời kéo được đặt trong
buồng máy nằm ở trên giếng
thang. Giếng thang chạy dọc suốt
chiều cao của công trình và được

che chắn bằng kết cấu chịu lực
(gạch, bê tông hoặc kết cấu thép
với lưới che hoặc kính ) và chỉ để
các
cửa
vào
giếng
thang
để lắp
cửa
tầng.

Puly

Cabin

Đối trọng

Xích cân bằng

Trên kết cấu chịu lực dọc
theo giếng thang có gắn các ray
dẫn hướng cho đối trọng và cabin.
Cabin và đối trọng được treo trên
hai đầu của các cáp nâng nhờ hệ
thống treo. Hệ thống treo có tác dụng đảm bảo cho các nhánh cáp nâng riêng biệt có độ
căng như nhau. Cáp nâng được vắt qua các rãnh cáp của puly ma sát của bộ tời kéo. Khi bộ
tời kéo hoạt động, puly ma sát quay và truyền chuyển động
đến cáp nâng làm cabin và đối trọng đi lên hoặc đi xuống dọc
theo giếng thang. Khi chuyển động, cabin và đối trọng tựa trên

các
ray dẫn hướng trong giếng thang nhờ các ngàm dẫng hướng.
Cửa cabin và cửa tầng thường là loại cửa lùa sang một
bên hoặc hai bên và chỉ đóng mở được khi cabin dừng trươc
cửa tầng nhờ cơ cấu đóng mở cửa đặt trên nóc cabin. Cửa
cabin và cửa tầng được trang bị hệ thống khóa liên động và
tiếp điểm điện để đảm bảo an toàn cho thang máy hoạt động (thang không hoạt động được
nếu một trong các cửa tầng hoặc cửa cabin chưa đóng hẳn, hệ thống khóa liên động đảm
bảo đóng kín các cửa tầng và không mở được từ bên ngoài khi cabin không ở đúng vị trí
cửa tầng, đối với loại cửa lùa đóng mở tự động thì khi đóng hoặc mở tự động thì khi đóng
hoặc mở cửa cabin, hệ thống khó liên động kéo theo cửa tầng cùng đóng hoặc mở). Tại


điểm trên cùng và dưới cùng của giếng thang có đặt các công tắc hành trình hạn chế cho
cabin.
Phần dưới của giếng thang là hố thang để đặt các bộ phận giảm chấn và thiết bị
căng cáp hạn chế tốc độ. Khi hỏng hệ thống điều khiển, cabin hoặc đối trọng có thể đi
xuống phần hố thang, vượt qua công tắc hạn chế hành trình và tỳ lên bộ giảm chấn để đảm
bảo an toàn cho kết cấu máy va tao khoảng trống cần thiết dưới đáy cabin để có thể đảm
bảo an toàn khi bảo dưỡng , điều khiển va sửa chữa.
Bộ hạn chế tốc độ được đặt trong buồng máy và cáp của bộ hạn chế tốc độ có liên
kết với hệ thống tay đòn của bộ hãm bảo hiểm trên cabin. Khi đứt cáp hoặc cáp trượt trên
rãnh puly do không đủ ma sát mà cabin đi xuống với tốc độ vượt quá giá trị cho phép, bộ
hạn chế tốc độ qua cáp tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng cabin tựa trên các ray dẫn
hướng trong giếng thang. Ở một số thang máy, bộ hãm bảo hiểm và hệ thống hạn chế tốc
độ còn được trang bị cho cả đối trọng.
Hệ thống điều khiển thang máy là toàn bộ các trang thiết bị va linh kiện điện, điễn
tử, bán dẫn bảo đảm cho thang máy hoạt đông theo đúng chức năng yêu cầu và đảm bảo
an toàn.
Các nút ấn trong cabin cho phép thực hiện các lệnh chuyển động đến các tầng cần

thiết. Các nút ấn ở cửa tầng cho phép hành khách gọi cabin đến cửa tầng đang đứng. Các
đèn tín hiệu ở cửa tầng và trong cabin cho biết trạng thái làm việc của thang máy và vị trí
của cabin.
II/ CỞ SỞ LUẬN:
1) xác định các thông số của thang máy và lựa chọn loại, kiểu động cơ truyền
động:
a) các thông số của thang máy và các số liệu liên quan:
-trọng lượng buồng thang
-trọng tải
-tốc độ di chuyển và gia tốc lớn nhất cho phép
-chiều cao tòa nhà, khoảng cách giữa các tầng
- các số liệu về bộ truyền lực ( tỉ số truyền hay bán kính của puly…)
b) xác định loại, kiểu động cơ truyền động cho thang máyPuly
:
2)

xây dựng đồ thị phụ tải tónh:
a)công suất tónh của động cơ khi nâng tải có đối trọng:
cabin
Ptải = F.V = m.a.V = m t − mdt .g.V, [kW]

Đối
trọng

Trong đó: mt = mbt + mkhách
Xích cân bằng

mbt – khối lượng buồng thang
mkhách – khối lượng hành khách trên thang máy
v – Tốc độ nâng, [m/s]

g – Gia tốc trọng trường, g = 9,8 [m/s2]


mdt – khối lượng đối trọng
* khối lượng của đối trọng được tính theo biểu thức sau đây:
mdt = mbt + α .mkhách max , [kg]
Trong đó: α - hệ số cân bằng ( α = 0,3 ÷ 0,6)
Phần lớn các thang máy chở khách chỉ vận hành đầy tải trong những giờ cao điểm, thời
gian còn lại luôn làm việc non tải, cho nên đối với thang máy chở khách nên chọn hệ
số α = 0,35 ÷ 0,4.
Tính chu kỳ làm việc của thang máy (thời gian khi nâng tải, thời gian khi hạ tải và thời
gian nghỉ của thang máy).
Thơi gian của một chuyến chở được tính theo công thức:
T=

2h
+ tp
V

Trong đó: h – chiều cao nâng cabin (m)
V – vận tốc danh nghiã của cabin
tp – thời gian phụ (s) cần thiết cho việc tập kết cabin ở tầng, thời gian để
khách ra khỏi cabin, thời gian mở cửa và đóng cửa, thời gian mở máy chuyển động
cabin….
Sơ bộ thời gian phục vụ tp có thể tính theo công thức:
tp= [ t1(K+1) + t2.z. ϕ ].1,1
Với:
t1 – thời gian ơ mỗi điểm dừng cần thiết cho việc mở và đóng các cửa, cho việc mở máy
và dừng máy thang máy (lấy theo bảng 1.3)
K – số điểm dừng xác suất của thang máy ở những tầng cao hơn tầng trệt

t2 – thời gian chi phí cho một hành khách để vào và ra khỏi cabin , tùy thuộc vào chiều
rộng của cửa
z – hành khách
ϕ - hệ số làm đầy cabin

Hệ số 1,1 tính đến sự trễ do không lường trước được.
Bảng 1.3 thời gian t1 ở mỗi tầng để điều khiển các cửa, mở máy và dừng cabin thang
máy:


Thời gian t1 (s)
Tốc độ thang máy
(m/s)

Loại thang máy

Cửa dẫn động tự động có chiều rộng:
Đến 1000mm
(hai cánh)

Đến 600 mm
(một cánh)

Cửa dẫn động
bằng tay

Chở hàng

0,5
0,63

-

-

12- 15
9 – 12

Chở người

1,0
2,5
3,5

6,5 – 7,5
7,5 – 8,5
8 - 10

7–9
-

10 – 13
-

Số điểm dừng xác suất có thể tính theo xác suất của chúng.Để tính tóan sơ bộ, số điểm
dừng xác suất có thể lấy từ đồ thị trong sách tra cứu:
Từ các số liệu tính toán ở trên ta vẽ đồ thị phụ tải tương đối của thang máy theo công
suất
3) Tính và chọn sơ bộ công suất động cơ:
Chọn công suất động cơ theo phương pháp công suất đẳng trị đảm bảo 2 tiêu chuẩn:

Pđm ≥ Plv= Pđt
Vì thang máy là thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại biến đổi nên qui về làm việc dài
hạn ta phải chọn theo công thức sau:
ε (%) LV
≥
ε (%)TC
P
P
đm

lv.

n

Với: Plv= Pđt =

∑P .t
2

i

i

i

n

∑
t
i

i

ε (%) LV - hệ số đóng điện tương đối của động cơ
t lv
ε (%) LV =
.100%
t lv + t 0

Trong đó: tlv – thời gian làm việc của động cơ
t0 – thời gian nghỉ của động cơ
ε (%)TC - hệ số đóng điện tương đối của động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp
lại theo tiêu chuẩn thông thường là: 15%, 25%, 40%, 60%
Chọn hệ số đóng điện tiêu chuẩn ε (%)TC phù hợp với ε (%) LV thực tế .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 với 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

≥

ε (%)LV
100%

Plv.

4) xây dựng đồ thị phụ tải chính xác của động cơ:

sau khi chọn sơ bộ động cơ cho thang máy, ta chọn được động cơ. Từ động cơ đã chọn
ta có được thông số cần thiết để xây dựng chính xác đồ thị phụ tải của thang máy
5) kiểm tra lại khả năng quá tải, các điều kiện mở máy và điều kiện phát nóng:
a)xác định momen cực đại trên tải:
Mmax =? Có được từ đồ thị phụ tải
b) xác định momen cực đại qui về trên trục động cơ:
ta có: Mmaxtr =

M

max

i

trong đó: i – tỉ số truyền của cơ cấu
ta có:
i=

ω
ω

yc
dc

trong đó: ω yc -vận tốc góc của thang máy

ω

dc

- vận tốc góc của động cơ

ω

yc

=

2.V yc
D

Với: Vyc – tốc độ yêu cầu di chuyển của thang máy
D – bán kính puly
2π .
ω dc = ndm với ndm – tốc độ định mức của động cơ, [vòng/phút]
60

a) xác định momen cực đại của động cơ đã chọn:
* tính momen định mức của động cơ:
Mđm =

P
ω

dm
dm

Với: P đm – công suất định mức động cơ, [KW]
ω dm - vận tốc góc của động cơ, [rad/s]
* Tính momen cực đại của động cơ:

từ cataloge của dộng cơ ta có được tỉ số momen K =

M
M

max
dm

⇒ M
max = K.Mđm

Từ các số liệu đã tính toán ở trên ta kiểm tra
Nếu Mmax ≥ Mmaxtr :thì động cơ chọn thỏa mãn
Ngược lại thì ta phải tính chọn lại động cơ cho phù hợp

IV/ Ví dụ thực tế tính chọn công suất động cơ cho một thang máy :


1) xác định các thông số của thang máy và lựa chọn loại, kiểu động cơ truyền động:
a) các thông số của thang máy và các số liệu liên quan:
-trọng lượng buồng thang : mbt= 1000 kg
-trọng tải tối đa: m= 1000 kg ( 13 người)
-tốc độ di chuyển lớn nhất cho phép: V= 1(m/s) , gia tốc lớn nhất cho phép: a= 1,5
(m/s2)
- tòa nhà cao 10 tầng, khoảng cách giữa các tầng 3,6 m ⇒ H= 3,6.10 = 36 [m]
-đường kính puly: D= 0,8 [m]
b) xác định loại, kiểu động cơ truyền động cho thang máy:
-dùng loại động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc
1) xây dựng đồ thị phụ tải tónh:
a) công suất tónh của động cơ có đối trọng:

mđt = mbt + α .mkhách max
= 1000 + 0,4.1000
= 1400 [kg]
mt= mbt + mkhách
P tải = mt − mdt .g.V
Thời gian của một chuyến chở được tính theo công thức:
T=

2h
+ tp
V

thời gian phục vụ tp có thể tính theo công thức:
tp= [ t1(K+1) + t2.z. ϕ ].1,1
-Từ bảng 1.3 ta chọn t1= 6,5
- từ đồ thị ta chọn K= 7
- t2= 1s ( một người ra vào thang máy mất 1s )
- chọn ϕ = 0,8
Từ các số liệu tính toán ở trên ta có bảng và đồ thị phụ tải tương đối của thang máy
theo công suất :
Số lượng
khách

m khách
(kg)

m tải
(kg)

m dt

(kg)

Số tầng di
chuyển

13
10
6
4
2

1000
770
462
308
154

2000
1770
1462
1308
1154

1400
1400
1400
1400
1400
1400

4
2
1
1
2

Thời gian
một chuyến
chở(s)
97,44
80,4
69,68
67,92
73,36
18

Công suất
phụ tải
P (KW)
5,89
3,63
0,6
0,9
2,41
0


0

0

1000

11
6
5
3
1

847
462
385
231
77

1847
1462
1385
1231
1077

0

0

1000

4
6
3

2
1

308
462
231
154
77

1308
1462
1231
1154
1077

0

1000

13
10
6
4
2

1000
770
462
308
154

1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400
1400

2000
1770
1462
1308
1154

10

129,2
20
102,88
76,88
68,8
67,04
65,28
15
100,4
13
75,12
69,68
67,04
66,16
65,28
50
86
24
97,44
80,4
69,68
67,92
73,36

5
2
1

1
1

2
1
1
1
1

4
2
1
1
2

3,9
0
4,38
0,6
0,15
1,66
3,16
0
3,9
0
0,9
0,6
1,66
2,41
3,16

0
3,9
0
5,89
3,63
0,6
0,9
2,41

* Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị phụ tải của thang máy như sau:
P (kW)
5,89

5,89

4,38

3,63

3,9

3,9

3,9

3,63

3,16

2,41

t (s)


2) tính và chọn sơ bộ công suất động cơ:
chọn công suất động cơ theo phương pháp công suất đẳng trị đảm bảo 2 tiêu chuẩn:
ε (%) LV
≥
ε (%)TC
P
P
đm

đt.

n

Với: Pđt=

∑P .t
2

i

i

i

n

∑
t
i

i

18838,58
= 3,1 [KW]
1957,36
3774,72
ε (%) LV =
.100% = 96,4%
3914,72
ε (%)TC = 100%
=

⇒ P
≥
ñm 3,1.

96,4
= 3 [KW]
100

Tải bản FULL (file word 23 trang): bit.ly/3aeVfym
Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net

⇒ Pđm chọn phải lớn hơn 3 KW

Từ đó ta chọn loại động cơ có công suất 4KW

Ta có thông số kỹ thuật do nhà sản xuất cung cấp như sau:
KIỂU:

3K112M4

Cơng suất:

4 KW - 5,5HP

Tốc độ:

1435 Vg/ph

Điện áp ∆/

220V-50Hz

Dịng điện

14,9/8,6 A

Hiệu suất η%:

84

Hệ số Cơng suất Cosϕ :

0.84

Tỷ số Mơmen max

Tỷ số mơmen khởi động
Tỷ số dịng điện khởi động
Khối lượng:

2,2
2,0
6,5
62 Kg

3) xây dựng đồ thị phụ tải chính xác của động cơ:
4) kiểm tra lại khả năng quá tải, các điều kiện mở máy và điều kiện phát nóng:
a)xác định momen cực đại trên tải:


Mmax =

P
ω

max

yc

.η

Ta có: Pmax= 5,89 [KW]

ω

=

yc

V

yc

D
2

Với: Vyc = 1[m/s]

bán kính puly D=0,8 [m]
1
⇒ ω yc = 0,8 = 2,5 [rad/s]
2
5,89. 10 3
⇒ Mmax =
2,5.0,84 = 2356 [Nm]

b) xác định momen cực đại qui về trên trục động cơ:
ta có:

ω

dc

=

⇒ i=

2π . ndm
60

ω
ω

= 150,2 [rad/s]

150,2

dc

= 2,5 = 60
yc

Từ đó ta tính được momen max:
Mmaxtr =

M
i

max

2356

= 60 = 39,27 [Nm]

b) xác định momen cực đại của động cơ đã chọn:
* tính momen dịnh mức của động cơ:

P
Mđm =
ω

dm
dm

4.10 3
=
= 26,63 [Nm]
150.2

*tính momen cực đại của động cơ:
từ cataloge của dộng cơ ta có được tỉ số momen K =

M
M

max

= 2,2

dm

⇒ M
max = K.Mđm = 2,2.26,63= 58,6 [Nm]

So sánh vơi Mmaxtr ta thấy Mmax > Mmaxtr (58,6 > 39,27)

V/ Kết Luận:
Thang máy được qui định thuộc nhóm thiết bị có đòi hỏi nghiêm ngặt về kỹ thuật an
toàn và phải được định kỳ bảo trì vì vậy phải tùy thuộc các yêu cầu về tính năng kỹ thuật

Tải bản FULL (file word 23 trang): bit.ly/3aeVfym
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net


và tính kinh tế của nó cho tòa nhà thiết kế do đó ta thường chọn nhiều phương án khác
nhau rồi so ánh chúng đ tìm ra phương án hợp lý nhất.
Phương án tính toán nêu ở trên chỉ là một trong những cách tính chọn động cơ cho
thang máy một cách đơn giản là dựa vào đồ thị phụ tải, ngoài cách tính phụ tải như đã nêu
thì còn phụ tải còn phụ thuộc vào độ dừng chính xác của thang máy, trọng lượng cáp, các
lực cản chuyển động phụ của cabin và tổn thất ở các puly dẫn hướng ( như lực cản chuyển
động do ma sát ở các ray dẫn hướng và nhiều hệ số ma sát khác như ma sát giữa guốc trượt
cabin, ma sát trên puly….).
Việc tính chọn động cơ cho thang máy còn phụ thuộc vào các tiêu chuẩn của nhà
nước và các văn bản qui phạm pháp luật ví dụ như các tiêu chuẩn về : độ dừng chính xác
cabin ở mỗi tầng, sự giới hạn trị số tăng tốc và hãm máy khi mở máy và dừng cabin, không
ồn khi làm việc cũng như không gây nhiễu cho sự thu vô tuyến…
Vì vậy tùy vào công trình thiết kế mà ta chọn cách tính chọn công suất động cơ cho
từng trường hợp cụ thể. Nếu có đầy đủ các thông số yêu cầu lắp đặt thang máy thiết kế
cho một tòa nhà và các yêu cầu khác (nếu có) ta phải tính chọn công suất động cơ một
cách chi tiết chính xác để đáp ứng được nhu cầu đặt ra về khả năng làm việc của thang
máy. Trong trường hợp chưa có các thông số đầy đủ hoặc nhà cao tầng có lượng hành
khách lớn , quá trình chọn thang không đơn giản mà vẫn phải chọn công suất động cơ cho
thang máy phù hợp với yêu cầu đặt ra khi đó ta có thể sử dụng các chương trình chọn có
sẵn hoặc tham khảo các tài liệu hướng dẫn chọn động cơ từ các bảng có sẵn và cần tham
khảo thêm các nhà chuyên môn.
Trong việc lựa chọn công suất động cơ có một ý nghóa quan trọng đối với một hệ

thống truyền động điện. Nếu nâng cao công suất động cơ chọn so với phụ tải thì động cơ
sẽ kéo tải dễ dàng nhưng giá thành đầu tư tăng cao, hiệu suất kém và làm tụt hệ số công
suất cos ϕ của lưới điện do động cơ chạy non tải.
Nếu chọn công suất động cơ nhỏ hơn công suất tải yêu cầu thì động cơ có thể hoặc
không kéo nổi tải hay kéo tải một cách nặng nề , dẫn tới các cuộn dây bị phát nóng quá
mức làm giảm tuổi thọ động cơ hoặc làm động cơ bị cháy hỏng nhanh chóng.

4000921