Luận Văn Thiết kế hệ truyền động cho thang máy chở người

Đồ án môn học năm 2012
Đề tài: Thiết kế hệ truyền động cho thang máy chở người



MỤC LỤC:
LỜI NÓI ĐẦU . 3
CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 5
1.1 Khái niệm chung về thang máy . 5
1.2 Cấu trúc chung của thang máy 5
1.2.1 Thiết bị lắp trong buồng máy 5
1.2.2 Thiết bị lắp trong giếng thang máy . 5
1.2.4 Các thiết bị chuyên dùng trong thang máy . 6
1.3 Phân loại thang máy 7
1.3.1 Phân loại theo chức năng 7
1.3.2 Phân loại theo tốc độ dịch chuyển . 7
1.3.3 Phân loại theo tải trọng . 7
1.4 Yêu cầu công nghệ, truyền động . 7
1.4.1 Dừng chính xác buồng thang . 7
1.4.2 Tốc độ di chuyển buồng thang . 8
1.4.3 Gia tốc lớn nhất cho phép . 8
1.4.4 Phạm vi điều chỉnh tốc độ . 9
1.4.5 Đặc điểm phụ tải của thang máy 9
CHƯƠNG II :TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 12
2.1 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN .12
2.2 TÍNH TOÁN SƠ BỘ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ .15
 2.2.1 Xác định phụ tải tĩnh .15
2.2.2 Xác định hệ số đóng điện tương đối 16
2.3 CHỌN SƠ BỘ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ .18
2.3.1 Tính công suất đẳng trị trên trục động cơ .18
2.3.2 Momen tương ứng với lực kéo đặt lên puli cáp .18
 2.3.3 Chọn động cơ .19
 Động cơ một chiều kích từ độc lập .19
 Động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ roto lồng sóc: 19
 Động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu .19
2.4 Kiểm nghiệm động cơ 23
2.4.1 Kiểm nghiệm điều kiện quá tải 23
2.4.2 Kiểm nghiệm điều kiện khởi động .23
CHƯƠNG III:LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG .24
3.1 Chọn loại biến tần 24
 3.1.2 Biến tần nguồn dòng. .25
 3.1.2 Biến tần nguồn áp. .26
3.2 Chọn phương pháp điều khiển biến tần .26
 3.2.1 Điều khiển vô hướng .26
 3.2.2 Phương pháp FOC. .27
 3.2.3 Phương pháp DTC 29
CHƯƠNG IV:TÍNH TOÁN MẠCH BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT .31
4.1 Mạch động lực .31
4.1.1 Khối bộ chỉnh lưu cầu ba pha diode .31
4.1.2 Khối bộ lọc .32
4.1.3 Khối hãm dập động năng bằng điện trở hãm mạch một chiều .32
4.1.4 Khối bộ nghịch lưu độc lập .33
4.2 TÍNH TOÁN THÔNG SỐ MẠCH LỰC .35
4.2.1 Van cho bộ chỉnh lưu 36
4.2.2 Tính toán cho mạch nghịch lưu .36
 4.2.3 Chọn giá trị của tụ điện .37
4.2.4 Chọn giá trị điện trở dập và van của bộ dập Chopper: .37
CHƯƠNG V:XÂY DỰNG CẤU TRÚC HỆ TRUYỀN ĐỘNG & MÔ PHỎNG 37
5.1 Mô tả toán học động cơ không đồng bộ ba pha .37
5.1.1 Mô hình vecto 37
5.1.2 Mô hình động cơ không đồng bộ 3 pha trong hệ tọa độ trực giao (α-β) 39
5.1.3 Mô hình động cơ không đồng bộ 3 pha trong hệ tọa độ quay (d-q) .41
5.2 Mô hình FOC .43
5.2.1 Tổng quan hệ FOC – Động cơ không đồng bộ 43
5.2.2 Khối FOC . Error! Bookmark not defined.
5.2.3 Vòng điều chỉnh tốc độ .45
5.2 Mô tả toán học các khâu tính toán các hàm truyền 45
5.2.1 Khối nghịch lưu 45
5.2.2 Khối đo dòng 45
5.2.3 Bộ tính từ thông .46
5.3 Tính toán các tham số động cơ .46
5.3.1 Tính các trị số 0 0 0, ,sd sq rdi i  46
5.3.2 Tính toán các tham số cần thiết .46
5.4:Kết quả mô phỏng .47
KẾT LUẬN 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO .51



LỜI NÓI ĐẦU
Là sinh viên năm 4 của trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội,việc học tập nghiên cứu
và áp dụng vào những vấn đề thực tế là điều thực sự rất quan trọng và góp phần củng cố
thêm lý thuyết đã được học,đặc biệt là việc làm các đồ án môn học, ngày nay với sự phát
triển mạnh mẽ của nền công nghiệp, tại các trung tâm công nghiệp và thương mại phát sinh
nhu cầu lớn về xây dựng các nhà cao tầng nhằm tiết kiệm đất đai do dân số trong xã hội ngày
càng tăng và nhằm đô thị hoá ở các thành phố lớn. Bên cạnh đó dân số của các đô thị ngày
càng tăng dẫn đến mật độ dân số ở các thành phố tăng ngày càng cao.
Truyền động điện là công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất. Trong dây
truyền sản xuất tự động hiện đại, truyền động đóng góp vai trò quan trọng trong việc nâng
cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Ngày nay, cùng với những tiến bộ của kỹ thuật điện
tử công suất và tin học, các hệ truyền động cũng ngày càng phát triển và có nhiều thay đổi
đáng kể nhờ việc áp dụng những tiến bộ trên. Cụ thể là các hệ truyền động hiện đại không
những đáp ứng được độ tác động nhanh, độ chính xác điều chỉnh cao mà còn có giá thành hạ
hơn nhiều thế hệ cũ, đặc điểm này rất quan trọng trong việc đưa những kết quả nghiên cứu
trong kỹ thuật vào thực tế sản xuất. Vấn đề thang máy cũng yêu cầu có một hệ truyền động
phù hợp với các công nghệ được đưa ra.
Sau thời gian nghiên cứu học tập môn Tổng hợp hệ điện cơem được giao đề tài thiết
kế môn học với nội dung: Thiết kế hệ truyền động cho thang máy chở người.Nhằm mục
đích hiểu sâu môn học cũng như tìm hiểu về một công nghệ vấn còn khá mới ở nước ta.
Được sự hướng dẫn trực tiếp và tận tình của thầy giáo:Nguyễn Quang Địch,em đã
hoàn thành đồ án được giao.
Nội dung của đồ án chia làm 6 chương, cụ thể như sau:
Chương 1: Tìm hiểu công nghệ. Nội dung của chương này đề cập tới trang thiết bị
của thang máy,một số cách phân loại thang máy,các yêu cầu về công nghệ cũng như yêu cầu
về truyền động và điều khiển,các chú ý khi vận hành thang máy
Chương 2: Tính chọn động cơNội dung của chương này trình bày cách xây dựng
các biểu thức phục vụ việc tính chọn công suất cho động cơ truyền động thang máy và tính
toán theo số liệu đặt ra trong đồ án,chọn sơ bộ động cơ,và kiểm nghiệm lại động cơ theo các
yêu cầu công nghệ.
Chương 3: Phân tích và lựa chọn phương án: Nội dung của chương này là tiến
hành phân tích các hệ truyền động điện dựa theo yêu cầu công nghệ và kết quả tính chọn
công suất động cơ,chỉ ra ưu,nhược điểm,phạm vi ứng dụng, để chọn ra loại hệ truyền động
động cơ phù hợp với yêu cầu công nghệ của đồ án.
Chương 4: Thiết kế mạch lựcNội dung chương này là thiết kế mạch lực ,bao gồm
tính chọn các van bán dẫn và các thiết bị đo.
Chương 5:Xây dựng cấu trúc hệ truyền động và mô phỏng: Nội dung của chương
này trình bày mô tả toán học của ĐCKĐB trong các hệ tọa độ,phân tích phương pháp điều
khiển vector tựa từ thông rotor FOC,tổng hợp và thiết kế các bộ điều khiển để đạt được chỉ
tiêu chất lượng như mong muốn. Từ các phân tích ở trên,tiến hành mô phỏng hệ thống truyền
động trên Matlab/Simulink,kiểm định lại việc tính chọn và thiết kế.
Mặc dù em đã rất cố gắng trong việc thiết kế, nhưng do kiến thức của em có hạn nên
chắc chắn không tránh khỏi những hạn chế nhất định, sự chỉ bảo tận tình của thày cô là
những kiến thức quý báu cho em ngay còn khi trong ghế nhà trường cũng như công việc thực
tế sau này. Em mong các thầy đóng góp ý kiến để đồ án được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày 28 tháng 12 năm 2012
Sinh viên thực hiện




CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY
1.1 Khái niệm chung về thang máy
Thang máy là một thiết bị vận tải chuyên dùng để vận chuyển người,hàng hóa,vật liệu theo
phương thẳng đứng.
Thang máyđược lắp đặt trong các tòa nhà cao tầng, khách sạn,công sở,chung cư,bệnh
viện,các đài quan sát, công xưởng . Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các
phương tiện khác là thời gian vận chuyển của một chu kỳ vận chuyển nhỏ,tần suất vận
chuyển lớn,đóng mở máy liên tục.
1.2 Cấu trúc chung của thang máy
Tất cả các thiết bị được bố trí trong giếng buồng thang (khoảng không gian từ trần
của tầng cao nhất đến mức sâu tầng 1),trong buồng máy (trên trần của tầng cao nhất) và hố
buồng thang (dưới mức sàn tầng).Bố trí các thiết bị của thang máy được biểu diễn như Hình
1.1
1.2.1 Thiết bị lắp trong buồng máy
 Cơ cấu nâng
Trong buồng máy có lắp đặt hệ thống tời nâng - hạ buồng thang (cơ cấu nâng) tạo ra lực
kéo chuyển động buồng thang và đối trọng. Cơ cấu nâng gồm có các bộ phận :
- Bộ phận kéo cáp (puli hoặc tang quấn cáp)
- Hộp giảm tốc
- Phanh hãm điện từ
- Động cơ truyền động
Cơ cấu nâng không có hộp tốc độ thường được sử dụng trong các thang máy tốc độ cao.
 Tủ điện:Trong tủ điện lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì các loại, công tắc tơ và rơle trung
gian.
 Puli dẫn hướng
 Bộ phận hạn chế tốc độ: Làm việc phối hợp với phanh bảo hiểm bằng cáp liên động để
hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang.
1.2.2 Thiết bị lắp trong giếng thang máy
 Buồng thang
Trong buồng thang lắp đặt hệ thống nút bấm điều khiển, hệ thống đèn báo, đèn chiếu sáng
buồng thang, công tắc điện liên động với sàn buồng thang và điện thoại liên lạc với người
ngoài trong trường hợp mất điện. Cung cấp điện cho buồng thang bằng dây cáp mềm. Nơi
người và hang hóa đứng khi vận chuyển.
 Hệ thống cáp treo: Là hệ thống cáp hai nhánh, một đầu nối với buồng thang và đầu còn
lại nối với đối trọng cùng với puli dẫn hướng.
 Bộ phận cảm biến vị trí: Dùng để chuyển đổi tốc độ động cơ, dừng buồng thang ở mỗi
tầng và hạn chế hành trình nâng hạ của thang máy.



TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Điện tử công suấtLê Văn Doanh (chủ biên), NXBKHKT 2004
2. Truyền động điệnBùi Quốc Khánh , Nguyễn Văn Liễn , Nguyễn Thị Hiền, NXBKHKT 2005
3. Tự động điều chỉnh truyền động điệnBùi Quốc Khánh , Nguyễn Văn Liễn , Phạm Quốc Hải ,
Dương Văn Nghi, NXBKHKT 2007.
4. Trang bị điện điện tử máy công nghiệp dùng chungVũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Thị
Liên Anh , NXBGD 2007.
5. Truyền động điện thông minhNguyễn Phùng Quang, NXBKHKT 2006.
6. Máy điệnVũ Gia Hanh , Trần Khánh Hà ,Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, NXBĐHBKHN 1998.
7. . MATLAB&SIMULINK danh cho kỹ sư điều khiển tự độngNguyễn Phùng Quang, NXBKHKT
2005