Báo cáo Đồ án Kỹ thuật điều khiển động cơ - Đề tài: Thang máy

Nội dung text: Báo cáo Đồ án Kỹ thuật điều khiển động cơ - Đề tài: Thang máy

1. ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC May 8, 2014 BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH Khoa: Điện_Điện tử Viễn Thông    BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI: THANG MÁY GVHD: TS. LÊ QUANG ĐỨC SVTH: Nhóm 11 • Lê Hữu Phúc DC11 • Trần Văn Hiệu DC11 Năm Học: 2013-2014 Nhóm 11 Page 1
2. ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC May 8, 2014 NỘI DUNG: PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI • Yêu cầu thang máy. • Vấn đề đặt ra. • Hướng giải quyết. • Sơ đồ khối của thang máy. PHẦN 2: TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ • Chương 1: Thiết bị máy sản xuất, thiết bị truyền động, động cơ. • Chương 2: Các thiết bị điện chính. I. Biến tần. II. Cảm biến. • Chương 3: Chọn các thiết bị khác. I. Thiết bị bảo vệ. II. Cáp cho mạch động lực và mạch điều khiển. III. Các thiết bị khác. PHẦN 3: MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN PHẦN 4: CÀI ĐẶT BIẾN TẦN Nhóm 11 Page 2
3. ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC May 8, 2014 PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ❖ Yêu Cầu Của Thang Máy: ▪ Thang máy cho tòa nhà 2 tầng tải nâng hạ. ➢ Thang máy nặng M = 4 tấn, tốc độ nâng hạ V=1.5 m/s. ➢ Chọn động cơ kéo, hộp số, thiết bị điện và điều khiển ➢ Có bảo vệ hành trình hai đầu không cho phép thang máy chạy vượt quá giới hạn cho phép. ➢ Bảo vệ quá trọng lượng bằng limit switch đặt dưới gầm buồng thang: Nếu tải trọng quá nặng thì limit switch đặt dưới gầm sẽ đóng, không cho thang máy chạy và đóng còi báo động hoặc đèn báo hiệu. ➢ Kết hợp điều khiển quá trình thắng cơ khí khi nâng và hạ. ➢ Điều khiển thang máy lên xuống bằng nút ấn: • Ấn nút CL để đi lên. • Ấn nút CX để đi xuống. • Ấn nút Stop để dừng. • Ấn nút Emergency để dừng máy khẩn cấp. Tìm hiểu vấn đề. Đối tượng ở đây là thang máy. Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở hàng hóa và người theo phương thẳng đứng. Những loại thang máy hiện đại có cơ cấu cơ khí phức tạp, hệ thống truyền động, hệ thống khống chế phức tạp nhằm đảm bảo nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn. Tất cả thiết bị điện được lắp đặt trong buồng thang và buồng máy. Các bộ phận chính của thang máy là: 1- Động cơ điện 2- Puli 3- Cáp treo 4- Buồng thang 5- Đối trọng 6- Phanh hãm điện từ 7- Biến tần Nhóm 11 Page 3
4. ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC May 8, 2014 Sơ đồ khối phương pháp điều khiển Nhóm 11 Page 4
5. ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC May 8, 2014 Đường đặc tính cơ của thang máy Vấn đề đặt ra: ➢ Phụ tải thang máy là tải thế năng, yêu cầu của thang máy là phải dừng tầng chính xác, di chuyển êm, không giật, đảm bảo an toàn cho khách. ➢ Động cơ truyền của thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Thời gian khởi động ngắn, moment khởi động lớn để kéo thang máy đi lên. ➢ Khi có lệnh điều khiển thì thang máy tăng tốc từ từ lên tốc độ định mức nhưng phải trong khoảng thời gian ngắn và phải dừng lại tại vị trí chúng ta mong muốn một cách nhẹ nhàng và chính xác, trong trường hợp mất điện buồng thang không bị rớt xuống đáy hố thang mà phải được giữ lại. ➢ Khi quá tải phải có đèn hoặc còi báo hiệu, thang máy phải ngưng hoạt động, khi tình trạng quá tải không còn nữa thì thang máy trở lại làm việc bình thường. ➢ Trong khi thang máy di chuyển thì không thể điều khiển thang máy di chuyển theo chiều ngược lại. Nhóm 11 Page 5
6. ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC May 8, 2014 Hướng Giải quyết: ➢ Sử dụng động cơ có tích hợp hộp số chuyên dùng cho thang máy. ➢ Sử dụng biến tần chuyên dùng cho thang máy là loại biến tần hỗ trợ luật điều khiển vector, ta đặt limit switch ở mỗi tầng để bảo vệ hành trình và dừng thang máy. ➢ Sử dụng thắng cơ khí để bảo vệ người và thang trong trường hợp mất điện. ➢ Sử dụng cơ cấu khóa liên động để khi thang máy đang di chuyển không thể điều khiển thang máy theo chiều ngược lại. ➢ Sử dụng tín hiệu báo sự cố khi quá tải, phải có tín hiệu đèn còi báo cho hành khách biết đồng thời ngắt không cho điều khiển chạy lên xuống, khi không còn tình trạng quá tải thì còi và đèn tự tắt. PHẦN 2: TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ Chương 1: Thiết bị máy sản xuất, thiết bị truyền động, động cơ. 1.1. Tính chọn động cơ. Động cơ có nhiệm vụ kéo máy sản xuất( thang máy) nên động cơ phải có đủ công suất để đảm bảo kéo được thang máy. ❖ Mục đích: Kéo buồng thang máy. ❖ Yêu cầu: ▪ Phù hợp với trọng lượng của tải (M = 4 tấn) và tốc độ nâng hạ (V = 1.5 m/s). ▪ Là động cơ xoay chiều 3 pha. ❖ Chế độ làm việc của thang máy: Thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại ( thời gian làm việc và thời gian nghỉ xen kẻ nhau). Nhiệt độ của động cơ chưa đạt tới giá trị giới hạn khi động cơ làm việc. Khi động cơ nghỉ nhiệt độ của động cơ giảm nhưng chưa đạt tới nhiệt độ của môi trường. Nhóm 11 Page 6
7. ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC May 8, 2014 ❖ Tính toán chọn động cơ: - Trọng lượng thang : G =4000 kg - Ta chọn khối lượng buồng thang Gbt = 1800 kg - Ta có khối lượng hành khách Gt = 2200 kg - Ta có khối lượng đối trọng Gdt= Gbt + α*Gt = 2680 kg +Trong đó: α là hệ số cân bằng (α = 0.3÷0.6). +Với thang máy chở khách ta chọn α = 0.4 - Tốc độ di chuyển lớn nhất cho phép : v = 1.5 m/s - Chọn gia tốc g=9.8m/s2 - Chọn cơ cấu hộp số có hiệu suất truyền : η = 80% - Khối lượng của đối trọng là: Gđt = 2680 kg * Công suất nâng tải: ( đ푡)∗푣∗ (4000 2680)∗1.5∗9.8 P = = = 24255(W) load 휂 0.8 =>Công suất động cơ yêu cầu là: Pđc = Pload + 15%Pload = 24255+24255*0.15 = 27893W= 27.893Kw -Tỉ số truyền của động cơ: Nhóm 11 Page 7
8. ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC May 8, 2014 2 푅푡푛 2 ∗ 0.385 ∗ 1500 푖 = = = 40.32 푣푛 90 Với: Rt là bán kính puly (0.385 mm) n là tốc độ động cơ (1500 v/p) vn là tốc độ nâng tải (1.5 m/s = 90 m/p). ❖ Lực kéo đặt lên puly: F = (Gt + Gbt – k.∆G –Gđt).g Trong đó: Gt : Khối lượng hành khách (2200kg). Gbt : Khối lượng buồng thang (1800kg). k : Số lần dừng của buồng thang (k = 1). ∆G : Độ thay đổi khối lượng tải sau mỗi lần dừng. Vì tòa nhà có 2 tầng nên ∆G = 0. Gđt : Khối lượng đối trọng ( 2680 kg).  F = (2200 + 1800 – 1*0 – 2680)*9.8 =12936 N. ❖ Moment nâng tải: 퐹.푅푡 12936 ∗ 0.385 = = = 154.4 푖.휂 40.32 ∗ 0.8 ❖ Moment hạ tải: 퐹.푅푡 12936 ∗ 0.385 = .휂 = .0,8 = 98.82 푖 40.32 ➢ Giả sử tòa nhà cao 10m, mỗi tầng cao h= 5m. Giả sử thời gian tăng tốc bằng thời gian hãm: t1 = t3 = 1.5s Nhóm 11 Page 8
9. ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC May 8, 2014 Gia tốc của thang máy: 푣 1,5 = = = 1 푠2 푡1 1.5 Quảng đường cabin đi được khi tăng tốc và giảm tốc: 2 2 2 .푡1 .푡1 1∗1.5 . 푠1 = 푠3 = 푣0푡1 + 2 = 2 = 2 = 1.125 Quảng đường cabin đi với tốc độ ổn định: s2 = 5 –2*1.125= 2.75m. Thời gian cabin đi với vận tốc ổn định (1.5m/s): 푠2 2.75 푡 = = = 1.83푠 2 푣 1.5 Thời gian nghỉ của thang máy: t4 = 10s Chu kỳ làm việc của thang máy: T = 2*(1.5+1.83+1.5) + 10 = 19.66s. Kết luận: ➢ Thời gian tăng tốc: t1 = 1.5s. ➢ Thời gian chạy ổn định (1.5m/s): t2 = 1.83s. ➢ Thời gian giảm tốc: t3 = 1.5s. ➢ Thời gian nghỉ của thang máy: t4 = 10s. ❖ Tốc độ góc quy về trục đông cơ: 2∗푖∗푣 2∗40.32∗1.5 157.1 (rad/s) 푤đ = = 0.77 = Nhóm 11 Page 9
10. ĐỒ ÁN THANG MÁY GVHD: TS.LÊ QUANG ĐỨC May 8, 2014 Chu trình hoạt động của thang máy. ❖ Xây dựng đồ thị phụ tải tĩnh. Công suất tĩnh của động cơ có đối trọng. Gdt= Gbt + α*Gt =1800+0.4*2200=2680kg 푡ả푖 = 푡 + ℎá ℎ 푃푡ả푖 = ǀ 푡ả푖 ― Gdtǀ ∗ ∗ 푣 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 ℎá ℎ 푡 G dt 푡ả푖 Công suất phụ tải khách (kg) (kg) (kg) (kg) P (KW) (người) 1 65 1800 2680 1865 11.98 10 650 1800 2680 2450 3.38 15 975 1800 2680 2775 1.4 18 1170 1800 2680 2970 4.3 Nhóm 11 Page 10