Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo giáo trình Điện công nghiệp
132 Chương TRANG BỊ ĐIỆN THANG MÁY VÀ MÁY NÂNG 9-1 Khái niệm chung Thang máy máy nâng thiết bị vận tải dùng để vận chuyển hàng hố người theo phương thẳng đứng Hình 9-1 hình dáng tổng thể thang máy chở khách Thang máy lắp đặt nhà cao tầng, khách sạn, siêu thị, công sở, bệnh viện v.v…, máy nâng thường lắp đặt giếng khai thác mỏ hầm lò, nhà máy sàng tuyển quặng Phụ tải thang máy thay đổi phạm vi rộng, phụ thuộc vào lượng hành khách lại ngày đêm hướng vận chuyển hành khách Ví dụ thang máy lắp đặt nhà hành chính; buổi sáng đầu làm việc, hành khách nhiều theo chiều nâng, buổi chiều, cuối làm việc lượng hành khách nhiều theo chiều xuống Bởi thiết kế thang máy, phải tính cho phụ tải “xung” cực đại Lưu lượng khách thang máy thời điểm cao tính thời gian phút, tính theo biểu thức sau: Q5 ' = A( N − a )i N 100 (9-1) Trong A - tổng số người làm việc nhà N - số tầng nhà a - số tầng mà người làm việc không sử dụng thang máy (thường lấy a=2) i/100 - số cường độ vận chuyển hành, H 9-1 Dáng tổng thể thang máy đặc trưng cho số lượng khách lên xuống thời gian 5’ Đại lượng Q5’ phụ thuộc vào tính chất ngơi nhà mà thang máy phục vụ; nhà chung cư Q5’% = (4 ÷ 6)%; khách sạn Q5’ = (7 ÷ 10)%; cơng sở Q5’% = (12÷ 20)%; giảng đường đường đại học Q5% = (20÷ 35)% 133 Năng suất thang máy số lượng hành khách mà thang máy vận chuyển theo hướng đơn vị thời gian tính theo biểu thức: P= 3600 E γH + ∑ tn V (9-2) Trong đó: P- suất thang máy tính cho giờ; E- trọng tải định mức thang máy (số lượng người lần vận chuyển thang máy) γ- hệ số lấp đầy phụ tải thang máy; H- chiều cao nâng (hạ), m; v- vận tốc di chuyển buồng than, m/s; Σtn- tổng thời gian thang máy dừng tầng (thời gian đóng, mở cửa buồng thang, cửa tầng, thời gian ra, vào hành khách) thời gian tăng, giảm tốc buồng thang; Σtn = (t1 + t2 + t3)(md +1) + t4 + t5 +t6 (9-3) Trong đó: t1 - thời gian tăng tốc; t2 - thời gian giảm tốc; t3 - thời gian mở, đóng cửa; t4 - thời gian vào hành khách; t5 - thời gian hành khách; t6 - thời gian buồng thang chờ khách đến chậm; md - số lần dừng buồng thang (tính theo xác suất) Số lần dừng md (tính theo xác suất xác định dựa đồ thị hình 9-2) mt số tầng buồng thang md di chuyển Theo biểu thức (9-3) ta thấy suất thang máy tỷ lệ thuận với trọng tải buồng thang E tỷ lệ nghịch với Σtn, đặc biệt thang máy có tải trọng lớn Còn hệ số lấp đầy γ phụ thuộc chủ yếu vào cường độ vận chuyển hành khách thường lấy bằng: γ = (0,6 ÷ 0,8) m t H.9-2 Đồ thị xác định số lần dừng 134 9-2 Trang thiết bị thang máy Mặc dầu thang máy máy nâng có kết cấu đa dạng trang thiết bị thang máy máy nâng gồm có: buồng thang, tời nâng, cáp treo buồng thang, đối trọng, động truyền động, phanh hãm điện từ thiết bị điều khiển Tất thiết bị thang máy bố trí giếng buồng thang (khoảng không gian từ trần tầng cao đến mức sâu tầng 1), buồng máy (trên trần tầng cao nhất) hố buồng thang (dưới mức sàn tầng) Bố trí thiết bị thang máy biểu diễn hình 9-3 Các thiết bị thang máy gồm: động điện; Puli; Cáp treo; Bộ phận hạn chế tốc độ; Buồng thang; Thanh dẫn hướng; Hệ thống đối trọng; Trụ cố định; Puli dẫn hướng; 10 Cáp liên động; 11 Cáp cấp điện; 12 Động đóng, mở cửa buồng thang a) Thiết bị lắp buồng máy + Cơ cấu nâng Trong buồng máy lắp hệ thống tời nâng - hạ buồng thang 1(cơ cấu nâng) tạo lực kéo chuyển động buồng thang đối trọng Cơ cấu nâng gồm có phận: phận kéo cáp (puli tang quấn cáp), hộp giảm tốc, phanh hãm điện từ động truyền động Tất phận lắp đế thép Trong thang máy thường dùng hai cấu nâng: (hình 9-4) - Cơ cấu nâng có hộp tốc độ (H.9-4a) - Cơ cấu nâng khơng có hộp tốc độ (H.9-4b) Cơ cấu nâng khơng có hộp tốc độ thường sử dụng thang máy tốc độ cao + Tủ điện: tủ điện lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì loại, cơng tắc tơ rơle trung gian + Puli dẫn hướng H 9-3 Bố trí thiết bị thang máy 135 + Bộ phận hạn chế tốc độ làm việc phối hợp với phanh bảo hiểm cáp liên động 10 để hạn chế tốc độ di chuyển buồng thang H 9-4 Cơ cấu nâng a) Cơ cấu nâng có hộp tốc độ; b) Cơ cấu nâng khơng có hộp tốc độ Động truyền động; Phanh hãm điện từ; Hộp tốc độ; Bộ phận kéo cáp b) Thiết bị lắp giếng thang máy + Buồng thang: trình làm việc, buồng thang (h.9-3) di chuyển giếng thang máy dọc theo dẫn hướng Trên buồng thang có lắp đặt bảo hiểm, động truyền động đóng - mở cửa buồng thang 12 Trong buồng thang lắp đặt hệ thống nút bấm điều khiển, hệ thống đèn báo, đèn chiếu sáng buồng thang, công tắc liên động với sàn buồng thang điện thoại liên lạc với bên trường hợp thang điện Cung cấp điện cho buồng thang dây cáp mềm 11 + Hệ thống cáp treo (h.9-3) hệ thống cáp hai nhánh đầu nối với buồng thang đầu lại nối với đối trọng với puli dẫn hướng + Trong giếng thang máy lắp đặt cảm biến vị trí dùng để chuyển đổi tốc độ động cơ, dừng buồng thang tầng hạn chế hành trình nâng - hạ thang máy c) Thiết bị lắp đặt hố giếng thang máy Trong hố giếng thang máy lắp đặt hệ thống giảm xóc hệ thống giảm xóc giảm xóc thuỷ lực tránh va đập buồng thang đối trọng xuống sàn giếng thang máy trường hợp cơng tắc hành trình hạn chế hành trình xuống bị cố (khơng hoạt động) 136 9-3Các thiết bị chuyên dùng thang máy a) Phanh hãm điện từ: Về kết cấu, cấu tạo, nguyên lý hoạt động giống phanh hãm điện từ dùng cấu cầu trục b) Phanh bảo hiểm ( phanh dù): có nhiệm vụ hạn chế tốc độ di chuyển buồng thang vượt giới hạn cho phép giữ chặt buồng thang chỗ cách ép vào hai dẫn hướng trường hợp bị đứt cáp treo Về kết cấu cấu tạo, phanh bảo hiểm có ba loại: - Phanh bảo hiểm kiểu nêm dùng để hãm khẩn cấp - Phanh bảo hiểm kiểu kìm (h 9-5) dùng để hãm êm - Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm dùng để hãm khẩn cấp H 9-5 Phanh bảo hiểm kiểu kìm Thanh dẫn hướng; Gọng kìm; Dây cáp liên động với hạn chế tốc độ; Tang- bánh vít; Nêm Phanh bảo hiểm lắp đặt buồng thang, hai gọng kìm trượt dọc theo hai dẫn hướng 1.Nằm hai cánh tay đầu gọng kìm có nêm gắn chặt với hệ truyền lực trục vít tang - bánh vít Hệ truyền lực bánh vít - trục vít có hai dạng ren: bên phải ren phải, phần bên trái ren trái Khi tốc độ buồng thang thấp trị số giới hạn tối đa cho phép, nêm hai đầu trục vít vị trí xa so với tang - bánh vít 4, làm cho hai gọng kìm trượt bình thường dọc theo dẫn hướng Trong trường hợp tốc độ buồng thang vượt giới hạn cho phép, tang - bánh vít quay theo chiều để kéo dài hai đầu nêm phía mình, làm cho hai gọng kìm ép chặt vào dẫn hướng, kết hạn chế tốc độ di chuyển buồng thang trường hợp bị đứt cáp treo, giữ chặt buồng thang vào hai dẫn hướng c) Cảm biến vị trí Trong máy nâng thang máy, cảm biến vị trí dùng để: - Phát lệnh dừng buồng thang tầng - Chuyển đổi tốc độ động truyền động từ tốc độ cao sang tốc độ thấp buồng thang đến gần tầng cần dừng, để nâng cao độ dừng xác 137 - Xác đinh vị trí buồng thang Hiện nay, sơ đồ khống chế thang máy máy nâng thường dùng loại cảm biến vị trí : + Cảm biến vị trí kiểu khí (cơng tắc chuyển đổi tầng) (hình 9-6): loại cơng tắc ba vị trí Khi buồng thang di chuyển lên, tác dụng vấu gạt (lắp tầng) gạt tay gạt lên làm cho cặp tiếp H.9-6 Cảm biến kiểu khí điểm phía kín; buồng thang di 1.Tấm cách điện; Tiếp điểm tĩnh; Tiếp điểm động; chuyển theo chiều xuống, vấu gạt tay Cần gạt; Vòng đệm cao su gạt xuống, cặp tiếp điểm phía kín; buồng thang gần vị trí tầng (phía sàn tầng) tay gạt nằm vào giữa, hai tiếp điểm hở Loại cảm biến có ưu điểm kết cấu đơn giản, thực đủ chức cảm biến vị trí, nhược điểm tuổi thọ khơng cao, đặc biệt thang máy tốc độ cao, gây tiếng ồn nhiễu cho thiết bị vô tuyến + Cảm ứng vị trí kiểu cảm ứng Đối với thang máy tốc độ cao, dùng cảm biến kiểu khí, làm giảm độ tin cậy trình làm việc Bởi vây sơ đồ khống chế thang máy tốc độ cao thường dùng cảm biến không tiếp điểm: kiểu cảm ứng, kiểu điện dung kiểu điện quang Nguyên lý làm việc cảm biến kiểu cảm ứng vị trí dựa H 9-7 Cảm ứng vị trí kiểu cảm ứng thay đổi trị số điện cảm L a) cấu tạo cảm biến; b) sơ đồ nguyên lý cuộn dây có mạch từ mạch từ 1.Mạch từ; 2.Cuộn dây; Tấm sắt chữ U kín mạch từ hở Cấu tạo cảm biến vị trí kiểu cảm ứng (h.9-7a) gồm mạch từ 1, cuộn dây Khi mạch từ hở, điện cảm cảm biến điện trở cuộn dây, mạch từ bị che kín thép chữ U3 điện trở cảm biến tăng đột biến thành phần điện cảm L cuộn dây tăng Sơ đồ nguyên lý cảm biến kiểu cảm ứng mô tả hình 9-7b Bộ cảm biến đấu nối tiếp với rơle trung gian RTr chiều rơle trung gian xoay chiều Khi mạch từ hở, điện trở cảm biến nhỏ nên 138 rơle trung gian RTr tác động; cịn mạch từ kín, điện trở cảm biến lớn, RTr không tác động Để nâng cao độ tin cậy làm việc rơle trung gian, tụ C đấu song song với cuộn dây cảm biến Trị số điện dung C chọn cho sắt che kín mạch từ cảm biến tạo chế độ cộng hưởng dịng Thơng thường cảm biến CB lắp thành giếng thang máy, sắt động lắp buồng thang + Cảm biến vị trí kiểu quang điện Bộ cảm biến vị trí dùng hai phần tử quang điện, cấu tạo hình 9-8 gồm khung gắ chữ U thường làm vật liệu không kim loại Trên khung cách điện gá lắp hai phần tử quang điện đối diện nhau: phần tử phát quang (điôt phát quang ĐF) phần tử thu quang (transisto quang) Để nâng cao độ tin cậy cảm biến không bị ảnh hưởng độ sáng môi trường thường dùng phần tử phát quang thu quang hồng ngoại Thanh gạt di chuyển khe hở khung gá phần tử quang điện Sơ đồ nguyên lý cảm biến kiểu quang điện (h.9-8b) Khi buồng thang chưa đến tầng, ánh sáng chưa bị che khuất, transisto TT H.9-8 Cảm biến vị trí kiểu quang điện thơng, transisto T1 khố T2 thơng, rơle trung gian RTr tác động; buồng thang đến tầng, ánh sáng bị che khuất, TT khố, T1 thơng, T2 khố, rơle trung gian RTr khơng tác động 9-4 Đặc tính thông số thang máy máy nâng Tuỳ thuộc vào tính chất, chức thang máy máy nâng, phân thành nhóm sau: 1.Thang máy chở khách kèm theo hành lý chuyên chở vật gia dụng nhà cao tầng, công sở, siêu thị trường học Thang máy dùng bệnh viện, dùng chuyên chở bệnh nhân băng ca có nhân viên y tế kèm Máy nâng trọng tải bé (dưới 160kg) dùng thư viện, nhà hàng ăn uống để vận chuyển sách, thực phẩm Máy nâng trọng tải lớn dùng công nghiệp để chuyên chở thiết bị, máy móc, vật liệu, quặng, v.v… 139 + Trọng tải thang máy máy nâng thiết kế theo trị số định mức sau: - Máy nâng trọng tải bé: 100 160kg - Máy nâng trọng tải lớn: 500; 750; 1000; 2000; 3000 5000kg - Thang máy chở khách: 350; 500 1000kg - Thang máy dùng bệnh viện: 500kg + Tốc độ thang máy máy nâng tuỳ thuộc vào vị trí mục đích sử dụng thiết kế khoảng v = (0,1 ÷ 5)m/s Trị số tốc độ di chuyển buồng thang (của thang máy) phụ thuộc vào nhóm, thiết kế theo trị số định mức sau: - Máy nâng trọng tải bé: 0,25 0,5m/s - Máy nâng trọng tải lớn: 0,1; 0,25; 0,5; 1,0 1,5m/s - Thang máy chở khách: 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5; 3,5 5m/s - Thang máy dùng bệnh viện: 0,5m/s Thang máy máy nâng tuỳ thuộc vào tốc độ di chuyển buồng thang phân loại sau: - Thang máy tốc độ thấp: v ≤ 0,5m/s - Thang máy tốc độ trung bình: 0,75 < v < 1,5m/s thường dùng cho nhà có số tầng từ (6 ÷ 12) tầng - Thang máy tốc độ cao: 2,5 < v < 3,5m/s thường dùng cho nhà có số tầng mt > 16 - Thang máy có tốc độ cao (siêu cao) v = 5m/s thường dùng cho tháp cao tầng 9-5 Tính chọn cơng suất động truyền động thang máy máy nâng Để xác định công suất động truyền động di chuyển buồng thang cần phải có điều kiện thơng số sau: - Sơ đồ động học cấu nâng thang máy - Trị số tốc độ gia tốc giới hạn cho phép - Trọng tải thang máy - Khối lượng buổng thang đối trọng (nếu có) - Chế độ làm việc thang máy Tính chọn cơng suất động thực theo bước sau: - Chọn sơ công suất động dựa công suất cản tĩnh - Xây dựng biểu đồ phụ tải tồn phần có tính đến phụ tải chế độ độ - Kiểm tra công suất động chọn theo điều kiện phát nhiệt (theo phương pháp dịng điện đẳng trị mơmen đẳng tri) Công suất cản tĩnh động nâng tải khơng dùng đối trọng tính theo biểu thức: 140 PC = (G + Gbt ).v.g η 10 −3 [kW] (9-4) Trong đó: G - khối lượng hàng hố, kg; Gbt- khối lượng buồng thang, kg; v - tốc độ nâng hàng, m/s; η - hiệu suất cấu nâng, thường lấy 0,5 ÷ 0,8 g - gia tốc trọng trường, m/s2 Khi có đối trọng, công suất cản tĩnh nâng tải động tính theo biểu thức: ⎡ ⎤ Pcn = ⎢(G + Gbt ) − G dt η ⎥.v.k g 10 −3 η ⎣ ⎦ [kW] (9-5) [kW] (9-6) Và hạ tải: ⎡ 1⎤ Pch = ⎢(G + Gbt )η + G dt ⎥.v.k g 10 −3 η⎦ ⎣ Trong đó: Pcn: cơng suất cản tĩnh động nâng có dùng đối trọng, kW Pch: cơng suất cản tĩnh động hạ có dùng đối trọng, kW k : hệ số có tính đến ma sát dẫn hướng buồng thang đối trọng; thường chọn 1,15 ÷ 1,3 Gdt: khối lượng đối trọng, kg Khi tính chọn khối lượng đối trọng Gđt, cho khối lượng cân với khối lượng buồng thang Gbt phần khối lượng hàng hoá G Khối lượng đối trọng tính theo biểu thức sau: Gđt = Gbt + αG [kg] (9-7) Trong α hệ số cân bằng, trị số thường lấy α = 0,3 ÷ 0,6 Phần lớn thang máy chở khách vận hành đầy tải cao điểm, cịn lại ln làm việc non tải nên α thường lấy từ 0,35 ÷ 0,4 Đối với thang máy chở hàng, nâng thường làm việc đầy đủ, cịn hạ thường khơng tải (G = 0) nên chọn α = 0,5 Dựa vào biểu thức (9-4) (9-5) xây dựng biểu đồ phụ tải (đơn giản hoá) động truyền động chọn sơ công suất động sổ tay tra cứu Để xây dựng biểu đồ phụ tải tồn phần (biểu đồ phụ tải xác) cần phải tính đến thời gian tăng tốc, thời gian hãm hệ truyền động, thời gian đóng, mở cửa buồng thang cửa tầng, số lần dừng buồng thang, thời gian ra, vào buồng thang hành khách thời gian cao điểm Thời gian vào hành khách thường lấy 1s cho hành khách Số lần dừng buồng thang (tính theo xác suất) md tính chọn dựa đường cong hình 9-2 141 Mặc khác, tiến hành xây dựng biểu đồ phụ tải tồn phần cần phải tính đến số yếu tố khác phụ thuộc vào chế độ vận hành điều kiện khai thác thang máy như: thời gian chờ khách, thời gian thang máy làm việc với tốc độ thấp đến gần tầng cần dừng v.v… Khi tính chọn xác cơng suất động truyền động thang máy cần phải phân biệt hai chế độ tải trọng: tải trọng đồng (hầu khơng đổi) tải trọng biến đổi Phương pháp tính chọn công suất động với chế độ tải trọng đồng thực theo bước sau: 1) Tính lực kéo cáp đặt lên vành bánh puli kéo cáp cấu nâng, buồng thang chất đầy tải đứng tâng lần dừng theo dự kiến F = (G + Gbt - Gđt – k1∆G1)g [N] (9-8) Trong đó: k1 - số lần dừng theodự kiến buồng thang ∆G1 - độ thay đổi tải trọng sau lần dừng, kg Thường lấy ∆G1 = G ; kd số lần dừng buồng thang theo dự kd kiến xác định đường cong h.9-2 2) Tính momen theo lực kéo F R iη F R η M= i M = [N.m] với F > [N.m] với F< (9-9) Trong đó: R - bán kính puli kéo cáp , m; i - tỷ số truyền cấu nâng; η - hiệu suất cấu nâng 3) Tính tổng thời gian hành trình nâng hạ buồng thang bao gồm: thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định, thời gian tăng tốc, thời gian hãm thời gian phụ khác (thời gian đóng, mở cửa, thời gian ra, vào buồng thang hành khách) 4) Dựa kết bước tính tốn trên, tính momen đẳng trị tính chọn cơng suất động đảm bảo thoả man điều kiện M ≥ Mđt 5) Xây dựng biểu đồ phụ tải toàn phần hệ truyền động có tính đến q trình q độ, tiến hành kiểm nghiệm động theo dòng điện đẳng trị Đối với chế độ phụ tải khơng đồng đều, bước tính chọn công suất động truyền động tiến hành theo bước nêu Nhưng để tính lực kéo đặt lên puli kéo cáp phải có biểu đồ thay đổi tải trọng theo tầng buồng thang di chuyển lên xuống 142 9-6 Ảnh hưởng tốc độ, gia tốc dộ giật hệ truyền động thang máy Một yêu cầu hệ truyền động thang máy phải đảm bảo cho buồng thang di chuyển êm Buồng thang di chuyển êm hay không phụ thuộc chủ yếu vào trị số gia tốc buồng thang mở máy hãm dừng Những tham số đăc trưng cho chế đô làm việc thang máy là: tốc độ di chuyển buồng thang v [m/s], gia tốc H.9-9 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc quảng đường s, tốc độ v, gia tốc a độ dật ρ theo thời gian a [m/s ] độ dật ρ [m/s ] Trên hình 9-9 biểu diễn đường cong: quãng đường thang máy s, tốc độ v, gia tốc a độ giật theo hàm thời gian t Từ biểu thức (9-2) ta rút nhận xét: trị số tốc độ di chuyển buồng thang định suất thang máy, trị số tốc độ di chuyển đặc biệt có ý nghĩa quan trọng thang máy nhà cao tầng Những thang máy tốc độ cao (v = 3,5m/s) phù hợp với chiều cao nâng lớn, số lần dừng Trong trường hợp thời gian tăng tốc giảm tốc nhỏ so với thời gian di chuyển buồng thang với tốc độ cao, trị số tốc độ trung bình thang máy gần đạt tốc độ định mức cuả thang máy Mặt khác, trị số tốc độ di chuyển buồng thang tỉ lệ thuận với giá thàng thang máy Nếu tăng tốc độ thang máy từ v = 0,75m/s → 3,5m/s, giá thành thang máy tăng lên (4 ÷ 5) lần Bởi tuỳ thuộc vào độ cao nhà mà thang máy phục vụ để chọn trị số di chuyển thang máy phù hợp với tốc độ tối ưu, đáp ứng đầy đủ tiêu kinh tế kỹ thuật Trị số tốc độ di chuyển trung bình thang máy tăng cách giảm thời gian tăng tốc giảm tốc hệ truyền đông thang máy, có nghĩa tăng gia tốc Nhưng buồng thang di chuyển với gia tốc lớn gây cảm giác khó chụi cho hành khách (chóng mặt, cảm giác sợ hãi nghẹt thở v.v…) Bởi vậy, trị số gia tốc chọn tối ưu a ≤ 2m/s2 Một đại lượng khác định di chuyển êm buồng thang tốc độ tăng gia tốc mở máy tốc độ giảm gia tốc hãm Nói cách da d v d s khác độ giật ρ (đạo hàm bậc gia tốc ρ = = = ) Khi dt dt dt gia tốc a < 2m/s2, trị số độ giật tốc độ tối ưu ρ < 20m/s3 143 Biểu đồ làm việc tối ưu thang máy với tốc độ trung bình tốc độ cao biểu diễn hình 9-9 Biểu đồ phân thành giai đoạn theo tính chất thay đổi tốc độ di chuyển buồng thang: tăng tốc, di chuyển với tốc độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng hãm dừng Biểu đồ tối ưu đạt dùng hệ truyền động chiều dùng hệ biến tần - động xoay chiều Nếu dùng hệ truyền động xoay chiều với động không đồng roto lồng sóc hai cấp tốc độ, biểu đồ làm việc đạt gần với biểu đồ tối ưu hình 9-9 Đối với thang máy tốc độ chậm, biểu đồ làm việc có giai đoạn: thời gian tăng tốc (mở máy), di chuyển với tốc độ ổn định hãm dừng 9-7 Dừng xác buồng thang H 9-10 a) sơ đồ xác dừng buồng thang; b) phụ thuộc độ dừng xác ∆s buồng thang vào trị số tốc độ gia tốc Đường - amax = 1m/s2; đường 2max - a = 2/m2; đường - amax = 3m/s2 Buồng thang thang máy cần phải dừng xác so với mặt sàn tầng cần đến hãm dừng Nếu buồng thang dừng khơng xác gây tượng bất lợi sau: - Đối với thang máy chở khách, làm cho khách vào buồng thang khó khăn hơn, tăng thời gian ra, vào dẫn đến giảm suất thang máy 144 - Đối với thang máy chở hàng gây khó khăn việc bốc xếp dỡ hàng hố Trong số trường hợp khơng thực việc bốc xếp, dỡ hàng hoá Để khắc phục hậu đó, ấn nhấp nút bấm đến tầng (ĐT) lắp buồng thang để đạt độ xác dừng buồng thang theo yêu cầu, dẫn đến vấn đề khơng lợi sau: - Hỏng thiết bị điều khiển - Gây tổn thất lượng hệ truyền động, dung động khơng đồng roto lồng sóc truyền động thang máy dẫn đến gây phát nóng động giới hạn cho phép - Gây hỏng hóc thiết bị khí thang máy - Tăng thời gian từ lúc phanh hãm tác độn buồng thang dừng hẳn Độ dừng xác buồng thang đánh giá đại lượng ∆S Trên hình 9-10, ∆S nửa hiệu số hai quảng đường buồng thang trượt từ phanh hãm điện từ tác động đến buồng thang dừng hẳn có tải khơng có tải theo hướng di chuyển buồng thang Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dừng xác buồng thang gồm: mômen cấu phanh hãm điện từ sinh ra, mơmen qn tính buồng thang tải trọng, trị số tốc độ di chuyển buồng thang bắt đầu hãm dừng số yếu tố phụ khác Quá trình hãm dừng buồng thang xãy sau: buồng thang gần đến sàn tầng cần dừng, tác động vào cảm biến vị trí lệnh dừng buồng thang Các thiết bị chấp hành sơ đồ điều khiển thang máy có thời gian tác động ∆t, quãng thời gian đó, buồng thang di chuyển đoạn đường S’ phanh hãm điện từ tác động là: S’ = v0.∆t [m] (9-10) Trong đó: v0 trị số tốc độ di chuyển buồng thang bắt đầu hãm; Sau phanh hãm điện từ tác động trình hãm dừng buồng thang Trong thời gian buồng thang quãng đường S” mv S = 2( F ph ± FC ) '' [m] (9-11) Trong đó: m - khối lượng tất khâu chuyển động thang máy, kg; Fph- lực ép cấu phanh hãm điện từ sinh ra, N; FC - lực cản tĩnh tải trọng gây ra, N Dấu (+) dấu (-) biểu thưc (9-11) tuỳ thuộc vào chế độ làm việc buồng thang: hãm (+), chuyển động (-) Biểu thức (9-11) viết dạng khác sau: 145 S '' = Jω 2i ( M ph D ± MC ) [m] (9-12) Trong đó: J - mơmen quán tính quy đổi trục động truyền động, kgm2; Mph, Mc - mômen cấu phanh hãm điện từ sinh momen cản tĩnh tải trọng gây ra, N.m; ω0 - tốc độ góc đông bắt đầu hãm dừng, rad/s; D - đường kính puli kéo cáp, m; i - tỷ số truyền Quảng đường buồng thang từ cảm biến vị trí lệnh dừng đến buồng thang dừng sàn tầng bằng: S = S’ + S’’ = v0∆t + Jω 02 2i ( M ph D ± MC ) [m] (9-13) Bộ cảm biến vị trí đặt cách sàn tầng khoảng cách để hiệu số hai quãng đường buồng thang đầy tải không tải chia đôi thành hai thành phần so với mức sàn tầng Sai số lớn (độ dừng khơng xác lớn nhất) tính theo biểu thức: ∆S max = S − S1 [m] (9-14) Trong đó: S1 - quãng đường trượt nhỏ buồng thang; S2 - quãng đường trượt lớn buồng thang Phân tích biểu thức (9-13) ta có kết luận: thơng số ảnh hưởng đến độ xác dừng buồng thang gồm: - J: mơmen quán tính phần chuyển động buồng thang - ∆t: quán tính điện từ phần tử chấp hành sơ đồ điều khiển thang máy - Mph, MC : mômen cấu phanh hãm điện từ sinh tải trọng thang máy Đối với thang máy, ba thơng số coi không đổi Một thông số quan trọng ảnh hưởng đến độ xác dừng buồng thang đại lượng v0 (tốc độ di chuyển buồng thang bắt đầu hãm dừng) Để nâng cao độ xác dừng buồng thang thang máy tốc độ cao thực cách: buồng thang đến gần sàn tầng cần dừng, giảm tốc độ di chuyển buồng thang cảm biến vị trí cho lệnh dừng buồng thang Để đánh giá độ xác dừng buồng thang ∆S phụ thuộc vào tốc độ v0 gia tốc buồng thang, khảo sát theo 146 đường cong hình 9-10 Đối với thang máy, độ khơng xác dừng buồng thang cho phép ∆Smax ≤ ± 20mm 9-8 Các hệ truyền động dùng thang máy máy nâng Khi thiết kế, tính chọn hệ truyền động cho thang máy máy nâng phải dựa yêu cầu sau: - Độ dừng xác buồng thang - Tốc độ di chuyển buồng thang - Trị số gia tốc lớn cho phép - Phạm vi điều chỉnh tốc độ yêu cầu + Hệ truyền đông xoay chiều với động không đồng (roto lồng sóc roto dây quấn) sử dung để truyền động loại thang máy máy nâng có tốc độ thấp trung bình - Hệ truyền động xoay chiều với động không đồng roto lồng sóc thường dùng thang máy tốc độ thấp máy nâng có trọng tải nhỏ - Hệ truyền động xoay chiều với động không đồng roto dây quấn thường dùng cho loại máy nâng trọng tải lớn, cho phép nâng cao chất lượng hệ thống truyền động tăng tốc giảm tốc, nâng cao độ xác dừng - Hệ truyền động xoay chiều với động khơng đồng roto lồng sóc hai cấp tốc độ (có hai dây quấn stato độc lập nối theo sơ đồ hình sao) thường dùng thang máy tốc độ trung bình Số đơi cực dây quấn stato động thường chọn là: 2p = → 2p = 24 2p = → 2p = 20 tương đương với tốc độ đồng động bằng: n0 = 1000/250 vòng/phút 1500/300 vòng/phút - Hệ truyền động xoay chiều với động khơng đồng roto lồng sóc cấp nguồn từ biến tần thường dùng thang máy tốc độ cao (khi v > 1,5m/s), cho phép hạn chế gia tốc độ giật giới hạn cho phép đạt độ xác dừng cao (∆S ≤ ± 5mm) - Hệ truyền động xoay chiều với động đồng thường dùng máy nâng tải trọng lớn (công suất động truyền động lớn P > 300kW) ngành khai thác mỏ + Hệ truyền động chiều thường dùng cho thang máy tốc độ cao (v ≥ 1,5m/s) Thường dùng hai hệ truyền động sau: - hệ F-Đ có khuếch đại trung gian làm nguồn cấp cho cuộn kích từ máy phát (khuếch đại trung gian máy điện khuếch đại khuếch đại từ) - hệ T-Đ, máy phát chiều thay chỉnh lưu dùng thyristor Khi chọn đông truyền động thang máy máy nâng phải dựa sơ đồ động học cấu nâng Đối với thang máy máy nâng dùng cấu 147 có hộp tốc độ, thường dùng loại động xoay chiều kiểu A2, AO2; động khơng đồng có hệ số trượt cao kiều AC, AOC; động cấp tốc độ động roto dây quấn kiểu AK Đối với thang máy tốc độ cao (v > 1,5m/s), dùng cấu nâng khơng có hộp giảm tốc thường chọn loại động tốc độ chậm Các nhà máy chế tạo điện chế tạo loại động chuyên dụng cho thang máy với cấp công suất P = (28 ÷ 40)kW tốc độ quay định mức n = 83 vòng/phút 9-9 Một số sơ đồ khống chế thang máy điển hình a) Sơ đồ khống chế thang máy tốc độ trung bình dùng hệ truyền động xoay chiều với động không đồng rơto lồng sóc hai cấp tốc độ (h 9-11) Hệ truyền động điện dùng cho thang máy tốc độ trung bình thường hệ truyền động xoay chiều với động không đồng hai cấp tốc độ Hệ đảm bảo dừng xác cao, thực cách chuyển tốc độ động xuống tốc độ thấp (v0 = 0,25m/s) trước buồng thang đến sàn tầng Hệ thường dùng cho thang máy chở khách nhà cao tầng (7 ÷ 10 tầng) với tốc độ di chuyển buồng thang 1m/s Sơ đồ nguyên lý hình 9-11 Cấp nguồn cung cấp cho hệ thống cầu dao CD áp tô mát Ap Cuộn dây stato cuả động nối vào nguồn cấp qua tiếp điểm công tắc tơ nâng N công tăc tơ hạ H công tắc tơ chuyển đổi tốc độ cao C thấp T Nguồn cấp cho mạch điều khiển lấy từ hai pha Các cửa tầng trang bị khố liên động với hãm cuối 1CT ÷ 5CT Then cài ngang cửa liên động với hãm cuối 1PK ÷ 5PK Việc đóng mở cửa tầng tác động lên khoá then cài cửa tầng làm cho nam châm NC1 tác động Khi cắt nguồn nam châm NC1 lúc buồng thang đến sàn tầng làm quay then cài, then cài tác động lên hãm cuối PK mở khoá cửa tầng Hãm cuối HC(22) đặt buồng thang, tác động lên tiếp điểm HC nam châm dừng theo tầng NC2 cần đóng - mở cửa tầng Cơng tắc chuyển đổi tầng 1CĐT ÷ 5CĐT có ba vị trí cảm biến dừng buồng thang xác định vị trí thực buồng thang so với tầng Điều khiển hoạt động thang máy thực từ hai vị trí: cửa tầng bấm nút gọi tầng 1GT ÷ GT buồng thang nút bấm đến tầng 1ĐT ÷ 5ĐT Khởi động cho thang máy làm việc khi: 1D kín, 1CĐT ÷ 5CĐT kín (các cửa tầng đóng), 2D, CT kín, FBH (liên động với phanh bảo hiểm) kín, cửa buồng thang đóng, CBT kín 3D kín Hãm cuối 1HC 2HC liên động với sàn buồng thang Nếu buồng thang có người, tiếp điểm chúng mở 1HC đấu song song với CBT dù 1HC hở mạch nối liền qua CBT, 2HC mở loại trừ khả điều khiển thang máy nút ấn gọi tầng GT 148 CD1 1D 1CT 2CT 3CT 5CT 4CT (1) 2D CT CBT FBH 3D N H N H C T (2) 1HC 36V (3) RTr ĐH1 ĐH2 ĐH3 ĐH4 ĐH5 ĐH6 RN 5GT RT5 RN NCH Đ (4) 5CĐT RTr 2HC 4GT RT4 (9) 5ĐT RT5 5GT (5) (10) RT5 4CĐT 4ĐT (11) RT4 3GT 4GT (12) RT4 RT3 (13) (6) 3CĐT 3ĐT RT3 3GT 2GT (14) RT3 (15) RT2 2ĐT RT2 (7) (16) 2CĐT 2GT 1GT 1ĐT 1,2,3,4,5ĐT RT1 HC 1,2HC (8) RT2 (17) RT1 1GT (18) RT1 (19) 1CĐT 1PK T HC 2PK 3PK 4PK 5PK T C N H N H N H CL C (20) (21) (22) (23) 1NC (24) N H 2NC C H 9-12 Sơ đồ nguyên lý điện thang máy tầng (25) T (26) 149 Trong sơ đồ có đèn báo ĐH1 ÷ ĐH5 lắp cửa tầng đèn chiếu sáng buồng thang ĐH6 Khi có người buồng thang, tiếp điểm 2HC mở ra, cuộn dây rơle trung gian điện, tiếp điểm thường kín RTr(3) đóng làm cho đèn ĐH1 ÷ ĐH6 sáng lên báo cho biết thang bận chiếu sáng cho buồng thang Sơ đồ nguyên lý hình 9-12 tồ nhà tầng cho trường hợp buồng thang tầng Giả sử lúc có khách tầng (cùng với buông thang) muốn đến tầng Khách vào buồng thang, đóng cửa tầng cửa buồng thang (khơng mơ tả việc đóng mở cửa) Do trọng lượng hành khách, hai tiếp điểm thường kín 1HC 2HC(9) mở → RTr(9) = 0, → RTr(3) = 1, đèn ĐH1 ÷ ĐH6 sáng lên báo hiệu buồng thang có người, buồng thang soi sáng ĐH6; nút gọi tầng 1GT ÷ 5GT tác dụng (khơng có điệ 2HC(9) = Muốn lên tầng khách ấn vào 5ĐT đặt buồng thang → 5ĐT (10) = 1, → RT5(10) = 1, → RT5(4) = 1, RT5(11) = 1, → C(20) = 1, → C(26) = 1, C(23) = 1, → 2NC(25) = 1, kéo HC(22) tránh không cho gạt vào vấu đặt sàn tầng; 1NC(24) = 1, → đóng 1PK(20) → N(21) = 1, → N(25) = 1, N(21) = 1, → tạo mạch trì cho cuộn dây N(21) , C(20) RTr(10) nhờ tiếp điểm T(21) nối song song với HC(22) nối tiếp với N(21); N(2) = 0, làm điện toàn nút gọi Động đóng điện nhờ công tắc tơ N C làm cho buồng thang nâng lên với tốc độ cao; cuộn dây nam châm NCH có điện giải phóng trục động làm cho buồng thang di chuyển Buồng thang di chuyển nhanh qua tầng đến tầng gạt công tắc chuyển đổi tầng 1CĐT ÷ 4CĐT phía buồng thang đến gần sàn tầng phía dưới, 5CĐT bị gạt vào làm cho RT5(10) = 0, C(20) = 0, → C(26) = 1, → T(26) = 1, → T(21) = 0, mạch trì lúc HC(22) nối tiếp với N(21); chỉnh lưu CL = 0, → 2NC(25) = 0, giải phóng HC(22) vị trí chuẩn bị ấn vào vấu sàn tầng Mạch động lực lúc đóng N T nên buồng thang nâng với tốc độ thấp Khi buồng thang đến ngang sàn tầng 5, HC(22) bị ấn vấu đặt sàn tầng làm N(22) = 0, → T(26) = 0, → động điện nam châm hãm kẹp chặt trục động để buồng thang dừng tầng Khách bước khỏi buồng thang Lúc giả sử có khách khác tầng 3, khách phải ấn vào 3GT đặt bên cạnh cửa tầng 3.Quá trình làm việc tương tự mô tả, khác lúc động có điện H đóng nên buồng thang hạ nhanh sau hạ chậm để buồng thang dừng tầng Hiện nay, công tắc chuyển đổi tầng kiểu khí thay cảm biến kiểu không tiếp điểm, cho phép nâng cao độ tin cậy làm việc thang máy Ngồi ra, việc đóng mở cửa tầng cửa buồng thang thực hoàn toàn tự động hệ truyền động riêng biệt 150 b) Sơ đồ khống chế thang máy cao tốc hệ F-Đ có MĐKĐ trung gian Động điện chiều truyền động di chuyển buồng thang cấp nguồn từ máy phát F Trị số tốc độ chiều quay phụ thuộc vào trị số cực tính điện áp máy phát máy phát F Cuộn kích từ máy phát CKTF cấp nguồn từ máy điện khuếch đại từ trường ngang MĐKĐ Nó có cuộn khống chế sau: + CCĐ - cuộn chủ đạo thực hai chức năng: - Đảo chiều quay động hai công tắc tơ H N - Điều chỉnh tốc độ động H 9-13 Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động thang công tắc tơ 1G máy dùng hệ F- Đ 2G + CFA - cuộn phản hồi âm điện áp, thực chức cưỡng kích từ cho máy điện khuếch đại giảm thời gian tăng tốc động Sức từ động sinh cuộn CFA ngược chiều với sức từ động cuộn CCĐ + CFTĐ - cuộn phản hồi âm tốc độ thực chức ổn định tốc độ động chế độ xác lập Sức từ động sinh cuộn CFTĐ ngược chiều với sức từ động cuộn CCĐ + CFGD - cuộn phản hồi âm gia tốc độ giật, thực chức hạn chế gia tốc độ giật động q trình q Cuộn CFGD cấp từ hai biến áp - Biến điện áp TU Nếu bỏ qua điện áp rơi phần ứng động điện áp cuộn thứ cấp TU tỷ lệ với đạo hàm bậc tốc độ động gia tốc động U (TU ) ≡ deu dn = =a dt dt (9-15) - Biến dòng TI (biến dòng chiều hoạt động khuếch đại từ) Điện áp biến dòng TI bằng: U TI ≡ di dt ≡ dM d n = =ρ dt dt (9-16) 151 Sức từ động sinh cuộn CFGD ngược chiều với sức từ động sinh cuộn CCĐ, có khả hạn chế gia tốc độ giật trình độ + CÔĐ - cuộn ổn định cuộn phản hồi mềm điện áp MĐKĐ, thực chức ổn định điện áp phát MĐKĐ> Sức từ động tổng MĐKĐ bằng: FΣMĐKĐ= FCCĐ – FCFA – FCFGD ± FCÔĐ (9-17) 9-10 Những thiết bị đặt biệt dùng thang máy dại a) Bộ tìm - chọn tầng Trong thang máy tốc độ thấp tốc độ trung bình, cảm biến vị trí dùng loại cảm biến kiểu khí (cơng tắc chuyển đổi tầng ba vị trí) Ngồi chức cảm biến vị trí để chuyển đối tốc độ dừng lại tầng cịn nhớ vị trí buồng thang Trong sơ đồ khống chế thang máy đại thường dùng cảm biến vị trí khơng tiếp điểm Bản thân cảm biến vị trí khơng tiếp điểm khơng nhớ vị trí buồng thang Bởi để chấp hành lệnh điều khiển buồng thang phải có tìm - chọn tầng Chức tìm - chọn tầng sơ đồ khống chế thang máy đại gồm: - Chọn hướng di chuyển buồng thang - Xử lý lệnh gọi tầng lệnh đến tầng - Chuyển đổi tốc độ động truyền động chuẩn bị dừng tầng - Báo vị trí buồng thang số tín hiệu báo hiệu khác - Nâng cao độ dừng xác buồng thang Bộ tìm chọn tầng kiểu rơle giới thiệu hình 9-14 + 1CB ÷ 5CB, cảm biến vị trí kiểu cảm ứng + 1RTr ÷ 5RTr, rơle trung gian Số lượng cảm biến vị trí CB rơle trung gian số tầng nhà mà thang máy phục vụ Nguyên lý làm việc sơ đồ: Giả sử buồng thang tầng 1, cuộn dây rơle chọn tầng 1RC cấp nguồn qua tiếp điểm 1RTr 2RTr (đóng buồng thang chưa đến tầng 2) Khi buồng thang rời khỏi tầng 1, rơle trung gian 1RTr tác động dẫn đến 1RC điện Khi buồng thang đến tầng 2, rơle chọn tầng 2RC có điện Cứ vậy, buồng thang di chuyển theo chiều nâng, rơle chọn tầng có điện theo thứ tự 1RC, 2RC, 3RC v.v… Rơle chọn tầng tầng trước điện buồng thang tới tầng liền kề Khi buồng thang di chuyển theo chiều xuống, thứ tự có điện rơle chọn tầng RC theo chiều ngược lại Hệ thống đèn báo báo vị trí buồng thang lắp đặt hai nơi: buồng thang tầng (hình 9-14c) ... phanh hãm điện từ động truyền động Tất phận lắp đế thép Trong thang máy thường dùng hai cấu nâng: (hình 9- 4 ) - Cơ cấu nâng có hộp tốc độ (H. 9- 4 a) - Cơ cấu nâng khơng có hộp tốc độ (H. 9- 4 b) Cơ cấu... '''' [m] ( 9- 1 1) Trong đó: m - khối lượng tất khâu chuyển động thang máy, kg; Fph- lực ép cấu phanh hãm điện từ sinh ra, N; FC - lực cản tĩnh tải trọng gây ra, N Dấu (+) dấu (-) biểu thưc ( 9- 1 1) tuỳ... định đường cong h. 9- 2 2) Tính momen theo lực kéo F R iη F R η M= i M = [N.m] với F > [N.m] với F< ( 9- 9 ) Trong đó: R - bán kính puli kéo cáp , m; i - tỷ số truyền cấu nâng; η - hiệu suất cấu nâng
