Đồ án Thiết kế điều khiển thang máy chở người mười tầng

Thiết kế điều khiển thang máy chở người mười tầng TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 2.1. Sơ đồ tổng quan truyền động và điều khiển: Hình 2.1. Sơ đồ tổng quan về điều khiển thang máy * Các thông số kỹ thuật của thang máy: Số tầng: 10 tầng Chiều cao trần nhà: 4,5 m Trọng lượng ca bin: 1000 Kg Trọng lượng định mức: 630 Kg Tốc độ của thang: 1 m/s Gia tốc cực đại: 1,5 m/s2 Độ giật khi khởi động và hãm: 15 m/s3 Đường kính puli dẫn độmg: 0,45 m * Tính toán công suất của động cơ: + Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng: Trong đó: Gbt: Khối lượng buồng thang (Kg); ta có Gbt = 1000 Kg G: Khối lượng hàng (Kg); ta có Gđm = 630 Kg V: Tốc độ nâng (m/s); ta có v = 1m/s g: Gia tốc trọng trường (m/s2); ta lấy g = 9,81m/s2 h: Hiệu suất của cơ cấu nâng; ta lấy h = 0,8 k: Hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng; ta lấy k = 1,2 Vậy Pc = 23,9855(KW) + Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có dùng đối trọng: mà Gđt = Gbt + a.Gđm (Kg) Trong đó: a là hệ số cân bằng; ta chọn a = 0,4 Þ Gđt = 1000 + 0,4´630 = 1252 (Kg) Vậy Pcn = 12,19 (KW). + Công suất tĩnh của động cơ lúc hạ tải có dùng đối trọng: Vậy Pch = 33,77(KW). 2.2. Tính chọn biến tần và động cơ: * Khi thiết kế hệ trang bị điện - điện tử cho thang máy việc lựa chọn một hệ truyền động, chọn một loại động cơ phải dựa trên các yêu cầu sau: + Độ chính xác khi dõng. + Tốc độ di chuyển buồng thang. + Gia tốc lớn nhất cho phép. + Phạm vi điều chỉnh tốc độ. Trong thang máy có thể sử dụng các hệ truyền động sau: + Hệ truyền động một chiều máy phát - động cơ + Hệ truyền động Tiristo - động cơ một chiều có đảo chiều + Hệ truyền động xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ điều chỉnh bằng biến tần. * Ngày nay hệ truyền động cho thang máy chở người có tốc độ trung bình hầu hết đều sử dụng hệ truyền động biến tần - động cơ rôto lồng sóc kết hợp với bộ điều khiển PLC. Hệ truyền động này có ưu và nhược điểm là: Ưu điểm: + Có thể thay đổi được các thông số thông qua việc lập trình cho biến tần. + Có khả năng thay đổi thời gian khởi động thông qua việc lập trình cho biến tần. + Có khả năng thay đổi thời gian khởi động, thời gian hãm một cách mềm mại để giảm độ dật cho buồng thang, điều khiển tốc độ mềm hoàn toàn. + Có khả năng giữ độ cứng cơ của động cơ tốt, dễ vận hành và bảo dưỡng. Nhược điểm: + Giá thành đầu tư cao song ngày nay với việc chế tạo hàng loạt nên giá thành cho một biến tần ngày càng giảm. + Dạng điện áp đầu ra của biến tần có chứa nhiều sóng hài nên dễ gây nhiễu cho lưới điện áp ba pha và lưới thông tin ở gần vị trí đặt biến tần nhất là đối với các biến tần công suất lớn thì khả năng gây nhiễu lớn nên các bộ biến tần công suất lớn thường được chế tạo kèm theo với một bộ lọc nhiễu. 2.2.1. Tính chọn động cơ: a. Tính mô men nâng và mô men hạ: * Mômen nâng tải: Trong đó: Gđm: Trọng lượng tải (Kg) Gbt: Trọng lượng buồng thang (Kg) Gđt: Trọng lượng đối trọng (Kg) u: Bội số hệ thống ròng rọc; chọn u = 1 i: Tỉ số truyền; ta có: R: Bán kính puli dẫn động; Động cơ dự tính chọn có nđm = 905v/ph = 15,08v/s. Vậy Vậy Mn = 49,66(Nm) * Mômen hạ tải: Vậy Mh = 29,8(Nm). b. Tính tổng thời gian hành trình nâng và hạ của buồng thang bao gồm: Thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định. Thời gian mở máy và hãm máy. Tổng thời gian còn lại: thời gian đóng mở cửa buồng thang + thời gian ra vào buồng thang của hành khách. Ta có biểu đồ tốc độ tối ưu, biểu đồ gia tốc, biểu đồ độ dật: Hình 2.2. Biểu đồ tốc độ tối ưu, biểu đồ gia tốc, biểu đồ để dật Ta có phương trình tốc độ, phương trình quãng đường: và Để con người không có cảm giác khó chịu chọn amax = 1,5 (m/s) và độ dật r = 15 (m/s3). * Thời gian mở máy: mà v3 = 1(m/s) v2 = v1 + amax.(t2 - t1) t1 = t3 - t2 =0,1(s) Thay vào phương trình của v3 ta có: ® t2 - t1 = 0,6(s) Vậy thời gian mở máy: Tm = t1 + (t2 - t1) + (t3 - t2) = t3 = 0,1 + 0,6 + 0,1 = 0,8(s). Các quãng đường: + s1 = 0,0025(m) + + mà t3 - t2 = 0,1(s) v2 = v1 + amax.(t2 - t1) = 0,075 + 1,5´0,6 = 0,975(m/s) Vậy sm = s1 + s2 + s3 = 0,0025 + 0,075 + 0,315 = 0,425(m). Giả thiết quãng đường từ khi gặp sensor giảm tốc đến khi dừng là sd = 0,45 (m) Þ slv = 4,5 - 0,425 - 0,45 = 3,625 (m) * Thời gian thang máy chuyển động đều là: * Giả sử thang máy từ khi giảm tốc đến khi gặp sensor dừng chuyển động chậm dần đều với tốc độ giật bằng không và quãng đường hãm là 0,045 (m), vận tốc giảm xuống còn 0,2 (m/s). Ta có: s = vtb.t Þ Thời gian từ sau khi giảm tốc đến khi gặp sensor dõng: Thời gian hãm và phanh cơ khí để thang máy dừng hẳn là: Vậy thời gian hãm và phanh cơ khí để thang máy dừng hẳn là: Th+d = 0,67 + 0,025 + 0,45 = 1,145 (s) Þ Tổng thời gian hoạt động trong một tầng của thang máy là: T = Tm + Tlv + Th+d = 0,8 + 3,625 + 1,145 = 5,57 (s) * Giả thiết đặt thời gian để thang mở cửa và hành khách ra vào mỗi tầng là 5(s). Vậy tổng thời gian cho mỗi tầng của thang máy là: 5,57 + 5 = 10,57 (s). Khi thang đi đến tầng 5, cho dõng 10(s) rồi tiếp tục cho thang đi xuống. + Thời gian thang chạy từ tầng 1 lên tầng 2 bằng thời gian thang chạy từ tầng 2 lên tầng 3 bằng thời gian thang chạy từ tầng 3 lên tầng 4 và bằng thời gian thang chạy từ tầng 4 lên tầng 5 và bằng thời gian thang chạy từ tầng 5 đến tầng 6 và bằng thời gian thang chạy từ tầng 6 đến tầng 7 và bằng thời gian thang chạy từ tầng 7 đến tầng 8 và bằng thời gian thang chạy từ tầng 8 đến tầng 9 và bằng thời gian thang chạy từ tầng 9 đến tầng 10 bằng 5,57(s). + Thời gian nghỉ của thang máy ở mỗi tầng bằng 5(s). c. Tính mô men đẳng trị và tính chọn công suất động cơ: * Mô men đẳng trị: Trong đó Mi là trị số mômen tương ứng với khoảng thời gian ti. mà Pđt = Mđt.wĐ Trong đó wĐ là vận tốc góc của động cơ, ta có: ® Pđt = 93,37´49,95 = 4664 (W) = 4,664(KW). T§% = å tilv å tilv + å ting * Tính hệ số tiếp điện tương đối: Trong thùc tÕ ®éng c¬ dïng cho cÇu trôc, m¸y n©ng-h¹ th­êng cã hÖ sè tiÕp ®iÖn T§% = 25%, v× vËy ta quy ®æi c«ng suÊt ®éng c¬ vÒ lo¹i cã T§% = 25%. T§% = 2´4´5,57 2´4´5,57 + 2´5´5 + 10 ´100% = 42% P = P®t T§th% T§tc% = 4,664 42 25 = 6 (KW) Trong ®ã: tilv lµ kho¶ng thêi gian lµm viÖc ting lµ kho¶ng thêi gian nghØ Dựa vào cuốn “ Các đặc tính động cơ trong truyền động điện” ta chọn động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc loại cầu trục luyện kim kiểu MTR; 380; TĐ25%. Kí hiệu: MTK-22-6 có các thông số sau: Pđm = 7,5 KW nđm = 905 vg/ph Istđm = 19,3 (A) Ist0 = 12 (A) Rst = 0,685 (W) Xst = 0,733 (W) Mô men quán tính của rôto: J = 0,138 Kgm2 Khối lượng của động cơ : Q = 153 Kg d. Kiểm nghiệm công suất động cơ đã chọn: Ta có: M®m = mµ w®m = 2.p.n 60 = 2´3,14´905 60 = 94,72 (rad/s) Þ M®m = 7,5´103 94,72 = 79,18 (Nm) P®m w®m Thực tế động cơ chịu M = 2,3.Mđm = 2,3´79,18 = 182,11 (Nm) mà ta có: Mđt = 58,5 (Nm) Þ Mđc > Mđt vì vậy theo phương pháp mômen đẳng trị ta thấy đạt yêu cầu về mặt phát nóng. 2.2.2. Chọn biến tần: 1. Giới thiệu về biến tần: * Bộ biến tần (BBT) là thiết bị biến đổi năng lượng điện từ tần số công nghiệp (50Hz) sang nguồn có tần số thay đổi cung cấp cho động cơ xoay chiều. * Bộ biến tần phải thoả mãn các yêu cầu sau: Có khả năng điều chỉnh tần số theo giá trị tốc độ đặt mong muốn. Có khả năng điều chỉnh điện áp theo tần số để duy trì từ thông khe hở không đổi trong vùng điều chỉnh mômen không đổi. Có khả năng cung cấp dòng điện định mức ở mọi tần số. * Các bộ biến tần được chia làm hai loại chính: a.Bộ biến tần phụ thuộc (hay BBT trực tiếp): Là loại biến tần có tần số đầu ra luôn nhỏ hơn tần số lưới f1, fs = (0 đến 0,5)f1. Đặc điểm của loại biến tần này là có số lượng các van bán dẫn lớn, nên mặc dù có ưu điềm là biến đổi trực tiếp nguồn có tần số này sang nguồn có tần số khác với hiệu suất cao, nh­ng vẫn Ýt được sử dụng vì lý do kinh tế. Thực tế thường dùng cho truyền động có công suất lớn. Sơ đồ khối: ~f1,U1 ~f2,U2 BBT ~f1 ~f2 Hình 2.3. Cấu trúc của BBT trực tiếp BBT trực tiếp biến đổi thẳng dòng điện xoay chiều tần số f1 thành f2, không qua khâu chỉnh lưu nên hiệu suất cao nhưng việc thay đổi tần số ra khó khăn và phụ thuộc vào tần số vào f1. b.Bộ biến tần độc lập (hay BBT gián tiếp): + Sơ đồ khối: U1,f1 + - Ud Id §K U1,f1 Läc CL NL Hình 2.4. Cấu trúc của BBT gián tiếp + Điện áp xoay chiều tần số công nghiệp (50Hz) được chỉnh lưu thành nguồn một chiều nhờ bộ chỉnh lưu không điều khiển hoặc bộ chỉnh lưu điều khiển, sau đó được lọc và bộ nghịch lưu sẽ biến đổi thành nguồn điện áp xoay chiều ba pha có tần số biến đổi cung cấp cho động cơ. + Tuỳ theo tính chất của bộ chỉnh lưu và dạng tín hiệu đầu ra mà BBT gián tiếp chia ra BBT nguồn dòng hay BBT nguồn áp: Bé biến tần nguồn dòng: có nguồn cấp một chiều là nguồn dòng, điện trở trong của nguồn rất lớn. Điều này dẫn đến dạng sóng của dòng điện các pha sau bộ nghịch lưu có dạng chữ nhật nếu bỏ qua giai đoạn chuyển mạch, điện áp ra có dạng Sin nhưng mang các định nhọn ở thời điểm chuyển mạch. Khác với bộ nghịch lưu nguồn áp, ở bộ nghịch lưu dòng liên lạc điện áp một chiều phải qua cuộn dây. Cuộn dây liên lạc một chiều ngăn các biến thiên đột ngột của dòng điện nên truyền động này rất thích hợp với những nơi cần tránh biến thiên đột ngột của mômen trên trục động cơ. Hơn nữa, ở bộ nghịch lưu nguồn dòng khi ngắn mạch đầu cực động cơ không gây hư hỏng nghịch lưu vì dòng điện luôn có xu hướng giữ không đổi. Mội điểm quan trọng là ở biến tần nguồn dòng có thể thực hiện được hãm tái sinh động cơ chỉ với mạch lực đơn giản. Bộ biến tần nguồn dòng làm tăng được công suất đơn vị động cơ nên thích hợp cho truyền động có đảo chiều, công suất động cơ truyền động lớn.Dạng dòng điện của nguồn dòng xác định dạng dòng điện ra trên tải, còn dạng điện áp trên tải thì phụ thuộc các thông số tải. Đặc điểm là có sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy, đã từng được sử dụng rộng rãi để điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều ba pha, động cơ rôto lồng sóc. Sơ đồ gồm một cầu chỉnh lưu và một cầu biến tần, mỗi tiristor được nối tiếp thêm một điôt gọi là điôt chặn. Bé biến tần nguồn áp: Ta có cấu trúc BBT nguồn áp: Hình 2.5. Sơ đồ cấu trúc bộ biến tần nguồn áp - Bộ biến tần nguồn áp có nguồn cấp một chiều là nguồn áp, điện trở trong rất nhỏ. Dạng điện áp của nguồn áp xác định dạng điện áp ra trên tải, còn dạng dòng điện tải thì phụ thuộc các thông số của tải. Việc điều chỉnh điện áp ra ở trên tải được thực hiện dễ dàng bằng điều khiển qui luật mở van của phần nghịch lưu. Phương pháp điều khiển này thay đổi dễ dàng tần số mà không phụ thuộc vào lưới. - Nguyên lý của BBT nguồn áp bao gồm một mạch chỉnh lưu CL, chỉnh lưu điện áp xoay chiều ba pha thành điện áp một chiều. Điện áp một chiều này qua mạch lọc trung gian L sau đó đưa vào bộ nghịch lưu NL tạo ra điện áp xoay chiều ba pha có tần số và biên độ khác so với điện áp lưới. - Điều khiển tần số động cơ không đồng bộ với bộ biến tần nguồn áp: Tốc độ của động cơ không đồng bộ tỉ lệ trực tiếp với tần số nguồn cung cấp. Do đó, thay đổi tần số cung cấp cho động cơ sẽ thay đổi tốc độ đồng bộ và tương ứng là tốc độ của động cơ. Sức điện động cảm ứng trong stator (E) tỉ lệ với tích tần số cung cấp và từ thông khe hở trong không khí. Nếu bỏ qua điện áp rơi trên điện trở stator, có thể xem suất điện động E » điện áp nguồn cung cấp. Nếu giảm tần số nguồn nhưng giữ nguyên điện áp sẽ dẫn đến việc gia tăng từ thông khe hở không khí dẫn đến bão hoà mạch từ làm dòng từ hoá tăng, méo dạng dòng và áp cung cấp, gia tăng tổn hao lõi và tổn hao đồng stator và gây tiếng ồn có tần số cao. Ngược lại từ thông khe hở không khí giảm dưới định mức sẽ làm giảm khả năng tải của động cơ. Vì vậy, việc giảm tần số động cơ dưới tần số định mức thường đi đôi với việc giảm điện áp pha U sao cho từ thông trong khe hở không khí được giữ không đổi. + Thiết bị biến tần chỉ tạo ra được điện áp hình sin chữ nhật hoặc gần chữ nhật, chứa nhiều sóng hài. Muốn giảm nhỏ ảnh hưởng của sóng hài, người ta có thể dùng các bộ lọc, và như vậy, trọng lượng và giá thành của thiết bị biến tần sẽ cao. Điều mong muốn là làm thế nào để vừa điều chỉnh được điện áp ra mà vẫn giảm nhỏ được ảnh hưởng của các sóng hài bậc thấp. Biện pháp “ điều biến độ rộng xung” nhằm đáp ứng yêu cầu trên có nội dung chính như sau: + Tạo một sóng dạng sin um, ta gọi là sóng điều biến, có tần số bằng tần số mong muốn. + Tạo một sóng dạng tam giác, biên độ cố định up, ta gọi là sóng mang, có tần số lớn hơn nhiều (thường là bội ba) tần số của sóng điều biến. + Dùng một khâu so sánh để so sánh um và up. Các giao điểm của hai sóng này xác định khoảng tác động của xung điều khiển tiristor và transitor công suất. Người ta chia điều biến độ rộng xung thành hai loại: Điều biến độ rộng xung đơn cực và điều biến độ rộng xung lưỡng cực. Sơ đồ: Hình 2.6. Sơ đồ điều biến độ rộng xung Điều biến độ rộng xung đơn cực: + Điện áp ra trên tải là một chuỗi xung, độ rộng khác nhau, có trị số 0 và +E trong nửa chu kì dương và 0 và -E trong nửa chu kì âm. + Giản đồ điều biến độ rộng xung đơn cực, một pha, tải R+L: Hình 1.8 + Sóng hài trong điện áp tải: Nếu chuyển gốc toạ độ sang O’, điện áp tải u là một hàm chu kì, lẻ. Khai triển Fourier của nó chỉ chứa các thành phần sóng dạng sin. Biên độ của các sóng hài tính theo công thức: Hình 2.7. Điều biến độ rộng xung đơn cực, một pha, tải R+L Khi n = 1, ta có: U2m = 0 Khi n = 3: Biên độ của các sóng hài có dạng tổng quát nh­ sau: Trong đó: n = 1,3,5… ai - góc chuyển trạng thái, i biến thiên từ 1 đến k; ak - góc trạng thái cuối cùng trước p/2; Nh­ vậy, đối với điều biến độ rộng xung đơn cực, để điện áp tải không chứa các sóng hài bậc 3,5 và 7 cần phải có: Điều biến độ rộng xung lưỡng cực: + Điện áp ra trên tải là một chuỗi xung, độ rộng khác nhau, có trị số ±E. Tỷ số giữa biên độ sóng điều biến và biên độ sóng mang, kí hiệu là M, được gọi là tỷ số điều biến, M = Am / Ap. Điều chỉnh Am cũng chính là điều chỉnh độ rộng xung. Khi M = 1 thì điện áp ra tải có biên độ lớn nhất. Muốn giảm nhỏ điện áp ra, ta giảm nhỏ Am. + Giản đồ điều biến độ rộng xung lưỡng cực, tải R+L: Hình 1.9 + Sóng hài trong điện áp tải: Nếu chuyển gốc toạ độ sang O’, điện áp tải có dạng chu kỳ, lẻ, chỉ chứa các thành phần sin. Hình 2.8. Điều biến đồ rộng xung lưỡng cực, tải L+R Biên độ sóng hài được tính theo công thức: U2m = 0 Biểu thức tổng quát của biên độ sóng hài của điều biến độ rộng xung lưỡng cực: Khi u bắt đầu bằng một xung dương. Khi u bắt đầu bằng một xung âm. Nếu muốn loại trừ sóng hài bậc 3 và 5 cần phải có: 1 - 2cos3a1 + 2cos3a2 = 0 1 - 2cos5a1 + 2cos5a2 = 0 Bằng phương pháp tính gần đúng tìm được a1 = 230 616, a2 = 3303. Nh­ vậy điện áp ra chỉ chứa sóng cơ bản và các sóng hài bậc cao 7,9,11… Có thể xem: * Các BBT hiện nay được chế tạo chọn bộ, các BBT này thông thường bao gồm: hệ thống mạch có thể là tiristor hoặc có thể là tranzitor và một trung tâm điều khiển CPU ứng dụng công nghệ one-chip. Trung tâm điều khiển này làm nhiệm vụ đóng mở các van bán dẫn mạch lực, có khả năng giao tiếp với thế giới bên ngoài và truyền thông với các thiết bị khác. Ngoài ra trong BBT còn có bộ phận bảo vệ cho các van. Từ những đặc điểm của biến tần vừa nêu, đối chiếu với yêu cầu của đồ án thì em chọn biến tần nguồn áp. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ trong nhiều ngành công nghiệp. Nã cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều nói chung và động cơ xoay chiều nói chung và động cơ không đồng bộ nói riêng. Trước hết chúng ta ứng dụng các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc nh­ các truyền động của nhóm máy dệt, băng tải, bánh lăn… phương pháp này còn được ứng dụng nhiều cho cả các thiết bị đơn lẻ nhất là những cơ cấu có yêu cầu tốc độ cao như máy ly tâm, máy mài. Đặc biệt là hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi nguồn cung cấp sử dụng cho động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc sẽ có kết cấu đơn giản vững chắc giá thành hạ và có thể làm việc trong nhiều môi trường . 2. Chọn biến tần: Dùa theo các yêu cầu về thang máy và các số liệu đã tính toán với động cơ, em chọn biến tần loại 3G3MV-A4075 + Môdul điều khiển trở phanh hãm PLKEB47P5 + 75W/780W của hãng OMRON có các thông số nh­ sau: Điện áp danh định: 3 pha 400VAC. Cấu trúc bảo vệ: Loại kín lắp trên tường (NEMA1 và IP20). Công suất tải động cơ tối đa: 7,5KW. a.Các chức năng thuận tiện khi sử dụng biến tần 3G3MV - A4075: + Dễ dàng thiết lập thông số ban đầu và thao tác với núm chỉnh FREQ ở mặt điều khiển trước. + Dễ bảo trì, quạt làm mát có thể dễ dàng sửa và thay thế. Tuổi thọ của quạt có thể kéo dài bằng cách chỉ bật lên khi biến tần bắt đầu hoạt động. + Triệt tiêu sóng hài: có thể nối với cuộn kháng DC vốn hiệu quả hơn cuộn kháng AC thông thường; hoặc có thể kết hợp cả hai để tăng hiệu quả. + Tương thích với RS - 422/485 và Compobus/D: Các bé 3G3MV đều có sẵn RS - 422/485 cho truyền tin nối tiếp theo giao thức ModBus. Ngoài ra 3G3MV có thể lắp thêm một card mạng Compobus/D tuỳ chọn cho giao tiếp với mạng DeviceNet. Chỉ mét trong hai loại truyền tin trên là có thể sử dụng tại một thời điểm. b.Kí hiệu: Hình 2.9. Sơ đồ biến tần 3G3MV-A4075 Trong đó: Hình 2.10. Sơ đồ hiển thị của biến tần c. Hành trình của thang máy: Hình 2.11. Đồ thị hoạt động của thang máy d. Đặt đường cong V/f (n11 đến n17): Đặt đường cong V/f sao cho mômen đầu ra motor được điều chỉnh đến mức mômen tải yêu cầu. 3G3MV có sẵn chức năng tăng momen tự động . Do đó một mức tối đa là 150% momen bình thường có thể được đưa ra đầu ra ở tần số 3Hz mà không cần thay đổi thông số mặc định nếu không cần phải thay đổi đặc tính momen. Ta có bảng khoảng đặt, đơn vị đặt các giá trị tần số, điện áp. Bảng 2.1. Bảng thông số điện áp và tấn số của biến tần Khoảng đặt Đơn vị đặt n11 Tần sè max ( FMAX) 50 - 400 (Hz) 0.1 Hz n12 Điện áp max (VMAX) 1 - 255 (V) 1V n13 Tần số điện áp max (FA) 0.2 - 400 (Hz) 0.1 Hz n14 Tần sè ra giữa (FB) 0.1 - 399,9 (Hz) 0.1 Hz n15 Điện áp tần số ra giữa (VC) 1 - 255 (V) 1V n16 Tần sè ra min (FMIN) 0.1 - 10.0 (Hz) 0.1 Hz n17 Điện áp tần số ra min (VMIN) 1 - 50 (V) 1V Hình 2.12. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tần số và điện áp Chó ý: Tải trục đứng hay tải với ma sát trượt lớn có thể yêu cầu mômen cao ở tốc độ thấp. Nếu không đủ mômen ở tốc độ thấp, tăng điện áp ở dải tốc độ thấp khoảng 1V, với điều kiện là không có quá tải để phát hiện. Nếu phát hiện thấy có quá tải, hãy giảm giá trị đặt hay xem xét đến một loại biến tần có công suất cao hơn. Theo tính toán ở phần trên, ta tính được f1stator,U1; f2stator,U2; f3stator,U3 để từ đó ta đặt được đường cong V/f: + (Hz) ® (Hz) + (Hz) (Hz) + (Hz) (Hz) Chương 3 VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 3.1. Yêu cầu chung về điều khiển: 3.1.1. Yêu cầu về kĩ thuật: Thang máy phải dễ điều khiển, làm việc tin cậy, có độ bền vững và tuổi thọ lớn, dừng chính xác ở sàn tầng. 3.1.2. Yêu cầu về an toàn: Đối với thang máy chở người, yêu cầu về an toàn là yếu tố quan trọng nhất vì nếu chẳng may xảy ra sự cố thì sự mất an toàn có thể trả giá bằng tính mạng của hành khách. Để đảm bảo thang máy làm việc tuyệt đối an toàn thì mọi bộ phận của thang máy phải đạt độ tin cậy cao nhất. Giữa phần cơ và phần điện của thang máy phải có khoá liên động chặt chẽ, các bộ phận cơ khí phải thoả mãn các yêu cầu về an toàn thì phần điện mới được phép hoạt động. 3.1.3. Yêu cầu về kinh tế: Thang máy phải có vốn đầu tư vừa phải tương ứng với loại nhà, chi phí vận hành Ýt. 3.1.4. Yêu cầu về công nghệ: + Thang máy phải dễ điều khiển và hiệu chỉnh ( tính đơn giản cao ). + An toàn tuyệt đối cho người và thiết bị. + Yêu cầu về dừng chính xác cao, không gây khó chịu cho hành khách, phạm vi điều chỉnh tốc độ từ 3:1 đến 10:1. 3.1.5. Yêu cầu về truyền động: Có thể nói một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm. 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] Độ dật: r [m/s3] * Tốc độ di chuyển của buồng thang: quyết định năng suất của thang máy, có ý nghĩa quan trọng, nhất là đối với các nhà cao tầng. * Đối với các nhà cao tầng, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v = 3,5 m/s), giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đạt 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 = 3,5 m/s, giá thành tăng lên 4 ¸ 5 lần. Vì vậy, tuỳ theo độ cao của toà 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, nghĩa là tăng gia tốc. Nhưng khi gia tốc lớn có thể gây ra cảm giác khó chịu cho hành khách ( nh­ chóng mặt, sợ hãi, nghẹt thở,…) vì vậy gia tốc tối ưu là a £ 2 m/s2. * Một đại lượng nữa quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ của gia tốc khi hãm máy đó chính là độ dật r: r = da dt = d2v dt2 Khi gia tốc a £ 2 m/s2 thì độ dật không được quá 20 m/s3. Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao biểu diễn trên hình II.1. Hình 3.1. Các đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường s, tốc độ v và độ dật r theo thời gian. Biểu đồ trên chia làm 5 giai đoạn: mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng. * Thang máy làm việc tin cậy trong mọi điều kiện nghiệt ngã của môi trường nhằm nâng cao năng suất, an toàn trong vận hành và khai thác. Phải đảm bảo khởi động động cơ truyền động khi đầy tải đặc biệt là vào mùa đông khi nhiệt độ môi trường giảm làm tăng mômen ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kể mômen cản tĩnh. Khi w = 0 thì Mc lớn; Mc = ( 2¸ 2,5) Mcđm 3.1.6. Yêu cầu về cơ cấu hãm: * Buồng thang dừng chính xác: Buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng. Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây những hiện tượng sau: Đối với thang máy chở khách làm cho khách ra, vào khó khăn; tăng thời gian ra, vào của hành khách dẫn đến giảm năng suất. Đối với thang máy chở hàng gây khó khăn trong việc xếp và boóc dỡ hàng. Trong một số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng. * Buồng thang không được rơi tự do khi mất điện hoặc đứt dây treo. * Cơ cấu hãm phải giữ buồng thang khi tốc độ di chuyển vượt quá (20¸ 40)% tốc độ định mức. 3.1.7. Yêu cầu về mômen quán tính: Phụ tải của thang máy là phụ tải thế năng. Động cơ truyền động cho thang máy phải làm việc với phụ tải ngắn hạn. 3.1.8. Yêu cầu về vận hành: Không được vận hành trong trạng thái bất thường, nếu cần đảo chiều phải êm, tốc độ không được giảm đột ngột. 3.2. Chọn thiết bị điều khiển: 3.2.1. Tổng quan về PLC: 1. Giới thiệu về PLC: a. PLC (Program mable Logic Controler - Bộ điều khiển lập trình): Thực chất là một máy tímh công nghiệp đặt tại dây truyền sản xuất. Hiện nay PLC không những tín hiệu logic mà còn xử lý những tín hiệu analog (tương tự) thực hiện các luật điều khiển trong các bộ điều chỉnh tự động PI, PID, Fuzzy hoặc các mạch vòng điều khiển nh­ mạch vòng tốc độ, mạch vòng vị trí. b. Hệ thống điều khiển PLC: * Hệ thống điều khiển là tập hợp các dụng cụ thiết bị điện tử được dùng ở những hệ thống cần đảm bảo tính ổn định, sự chính xác, sự chỉnh đổi nhịp nhàng của một quy trình hoặc một hoạt động sản xuất. Nó thực hiện bất cứ yêu cầu nào của dụng cụ từ cung cấp năng lượng đến một thiết bị bán dẫn.Với những thành quả của sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thì việc điều khiển những hệ thống phức tạp sẽ được thực hiện bởi hệ thống tự động hoá hoàn toàn đó là PLC. * PLC được sử dụng để kết hợp với máy tính chủ. Ngoài ra nó còn được giao diện để kết nối vối các thiết bị khác (nh­ bảng điều khiển động cơ, quận dây, hiển thị LED,…). Khả năng chuyển giao mạng của PLC có thể cho phép chúng phối hợp xử lí, điều khiển hệ thống lớn.Ngoài ra nó còn thể hiện sự linh hoạt cao trong việc phân loại các hệ thống điều khiển. Mỗi một bộ phận trong hệ thống điều khiển đóng vai trò rất quan trọng. PLC sẽ không nhận biết được điều gì nếu không được kết nối với các thiết bị cảm ứng (sensor) và nó cũng không cho phép bất kì máy móc nào hoạt động nếu đầu ra của PLC không được kết nối với động cơ , rơle,… c. Đặc điểm của bộ điều khiển PLC : PLC là một máy tính công nghiệp , PLC được chế tạo ở các dạng modul chuẩn dễ dàng lắp ráp và bảo dưỡng. PLC là những thiết bị có độ bền cao đối với môi trường có nhiệt độ khắc nghiệt. Dễ sử dụng và giao tiếp . PLC thực chất là một hệ vi xử lí có cấu trúc đặc biệt. d. Khả năng làm việc của bộ điều khiển chương trình của PLC : + Điều khiển chuyên gia giám sát : Thay cho điều khiển rơle. Thời gian đếm . Thay cho các PANEL điều khiển mạch in. Điều khiển tự động , bán tự động bằng tay các máy và các quá trình. + Điều khiển dãy: Các phép toán