TỔNG HỢP HỆ ĐIỆN CƠ.
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Liên Anh.
Sinh viên thực hiện: Mai Thanh Hùng Lớp TĐH1-K46.
Tên đề tài: Thiết kế hệ truyền động cho thang máy chở hàng.
Các thông số kỹ thuật:
Số tầng n: 4
Chiều cao mỗi tầng nhà h
0
: 4 [m].
Tốc độ truyền động v: 1,5 [m/s].
Gia tốc cực đại a
max
: 1,5 [m/s
2
].
Trọng lượng cabin G
0
: 1500 [kg].
Tải trọng định mức G
đm
: 1300 [kg].
Đường kính puli D: 0,4 [m].
Yêu cầu nội dung:
Nêu các yêu cầu về công nghệ và truyền động.
Chọn phương án truyền động. Tính chọn công suất cho động cơ và
mạch lực.
Xây dựng cấu trúc tổng hợp của hệ.
Thiết kế mạch điều khiển.
Mô phỏng hệ thống sử dụng phần mềm Matlab/Similink.
Phương án thiết kế:

5.2. Hệ thống điều khiển thiết bị chỉnh lưu............................................. 37
Chương 6 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM MATLAB.......42
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................. 44
2

Chương 1 CÁC YÊU CẦU VỀ CÔNG NGHỆ VÀ TRUYỀN ĐỘNG.
1.1. Khái niệm chung về thang máy.
1.1.1. Khái niệm.
Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở người và hàng hoá theo phương
thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15
0
so với phương thẳng đứng. Nó là
một loại hình máy nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất của
nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây dựng,
luyện kim, công nghiệp nhẹ... ở những nơi đó thang máy được sử dụng để vận
chuyển hàng hoá, sản phẩm, đưa công nhân tới nơi làm việc có độ cao khác nhau...
Nó đã thay thế cho sức lực của con người và đã mang lại năng suất cao. Đặc điểm
của vận chuyển bằng thang may so với các phương tiện vân chuyển khác là thời
gian của một chu kì vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục.
Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công
tình.Nhiều quốc gia trên thế giới đã qui định, đối với những toà nhà cao 6 tầng trở
lên đều phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết
kiệm thời gian và tăng năng suất lao động. Giá thành của thang máy trang bị cho
công trình so với tổng giá thành công trình chiếm khoảng (6 -> 7)% là hợp lý. Đối
với những công trình đặc biệt như nhà máy, bệnh viện, khách sạn ... tuy số tầng nhỏ
hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy. Với các nhà
nhiều tầng có chiều cao lớn thì viểc trang bị thang máy là cần thiết để phục vụ việc
đi lại trong toà nhà. Nếu vấn đề vận chuyển người trong các toà nhà này không
được giải quyết thì các dự án xây dựng các toà nhà cao tầng không thành hiện thực.
Thang máy l thià ết bị vận chuyển đòi hỏi tính an to n nghiêm ngà ặt, nó

- Thang máy thuỷ lực (Bằng xilanh-pittong): Thang máy được đẩy lên từ
dưới lên trên nhờ pittong-xilanh thuỷ lực nên hành trình bị hạn chế(thường tối
đa là 18m).
- Thang máy khí nén.
4

Theo vị trí đặt bộ tời kéo:
Đối với thang máy điện:
- Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang.
- Thang máy có bộ tời kéo đặt phía dưới giếng thang.
Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thanh răng thì
bộ tời kéo dẫn động đặt ngay trên nóc cabin.
Đối với thang máy thuỷ lực: buồng máy đặt tại tầng trệt.
Theo hệ thống vận hành:
- Theo mức độ tự động: + loại tự động
+ loại bán tự động.
- Theo tổ hợp điều khiển: + điều khiển đơn.
+ điều khiển kép
+ điều khiển theo nhóm.
- Theo vị trí điều khiển: + điều khiển trong cabin
+ điều khiển ngoài cabin
+ điều khiển cả trong và ngoài cabin.
Theo thông số cơ bản:
- Theo tốc độ di chuyển của cabin:
+ loại tốc độ thấp: v < 1m/s
+ loại tốc độ trung bình: v = 1 -> 2,5m/s
+ loại tốc độ cao: v = 2,5 -> 4 m/s
+ loại tốc độ rất cao: v > 4m/s
- Theo khối lượng vận chuyển của cabin:
+ loại nhỏ : Q < 500 kg

- Thang máy nghiêng
- Thang máy zigzag.
1.1.3. Cấu tạo thang máy:
6

Thang máy có nhiều kiểu dạng khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phận
chính sau: bộ tời kéo, cabin cùng hệ thống treo cabin, cơ cấu đóng mở cửa cabin và
hệ thống phanh bảo hiểm; cáp nâng; đối trọng và hệ thống cân bằng; hệ thống ray
dẫn hướng cho cabin và đối trọng; bộ phận giảm chấn cho cabin và đối trọng đặt ở
giếng thang; hệ thống hạn chế tốc độ tác động lên bộ bảo hiểm để dừng cabin khi
tốc độ hạ vượt mức cho phép; tủ điện điều khiển cùng các trang thiết bị điện để điều
khiển tự động thang máy; cửa cabin và các cửa tầng cùng hệ thống khoá liên động.
Một số bộ phận chính:
a, Cáp thép :
Cáp thép là chi tiết rất quan trọng được sử dụng hầu hết trong các máy nâng
nói chung và thang máy nói riêng.
Yêu cầu chung đối với cáp phải là:
o An toàn trong sử dụng
o Độ mềm cao dễ uốn cong, đảm bảo nhỏ gọn của cơ cấu và máy, đảm bảo
độ êm dịu không gây ồn khi làm việc trong cơ cấu và máy nói chung.
o Trọng lượng riêng nhỏ, giá thành thấp, đảm bảo độ bền lâu.
Trong thang máy thì người ta dùng từ 3÷5 sợi làm cáp treo, treo buồng
thang.
b, Puly-puly ma sát:
Puly là chi tiết dùng để dẫn cáp bằng ma sát (gọi tắt là Puly ma sát), thường
được dùng phổ biến trong thang máy. Puly ma sát có các rãnh riêng biệt mà không
theo hình xoắn ốc. Số rãnh cáp trên Puly ma sát tuỳ thuộc vào số sợi cáp dẫn động
trong máy và cách mắc cáp. Một số Puly ma sát có phủ chất dẻo để tăng ma sát.
Rãnh Puly và cáp có cùng độ cứng sẽ đảm bảo độ mòn ít nhất đối với cả cáp và
rãnh Puly. Hình dạng mặt cắt rãnh cáp trên Puly có ảnh hưởng lớn đến khả năng

căng cáp lớn nhất F
max
trên nhánh cuốn cần thiết để dịch chuyển tải trọng là:
F
max
= U + F
min
d, Phanh an toàn:
Để tránh cho ca bin rơi trong giếng thang khi đứt cáp hoặc hạ với tốc độ
vượt quá giá trị cho phép, phanh an toàn tự động dừng và giữ ca bin tựa trên các ray
dẫn hướng. Ca bin của tất cả các loại thang máy đều phải được trang bị phanh an
toàn. Phanh an toàn còn được được trang bị cho đối trọng khi đối trọng nằm trên lối
đi hoặc phần diện tích có người đứng. Theo nguyên tắc làm việc có loại phanh dừng
đột ngột và phanh dừng êm dịu, phanh dừng đột ngột thường được áp dụng đối với
loại thang máy có vận tốc cỡ 0.71m/s, theo kết cấu có các loại phanh như phanh
kiểu nêm và kiểu cam. Đối với loại thang máy có tốc độ trên 1m/s và các loại thang
máy được sử dụng trong bệnh viện thì thường dùng loại phanh dừng êm dịu với bộ
phận công tác là nêm hoặc kẹp. Phanh an toàn thường lắp với cáp nâng(được sử
dụng cho thang máy dùng tang cuốn cáp) và mắc với bộ hạn chế tốc động (dùng cho
thang máy sử dụng Puly ma sát).
8

1.2. Yêu cầu chung về công nghệ và truyền động:
Yêu cầu cơ bản nhất đối với thang máy đó là dễ điều khiển, di chuyển êm
dịu, dừng chính xác và đảm bảo an toàn ngay cả khi mất điện hay đứt cáp. Thang
máy được bố trí ở các công sở, nhà ở – những nơi mà người sử dụng không phải ai
cũng có trình độ hiểu biết nhiều về thang máy do vậy hệ thống điều khiển càng đơn
giản càng dễ sử dụng. Cũng chính vì vậy người ta thích dùng động cơ điện không
đồng bộ rôto lồng sóc và rôto dây quấn. Tuy nhiên động cơ rôto lồng sóc chỉ dùng
cho thang máy chạy chậm vì nó không đáp ứng dược các yêu cầu về dừng máy

o Yêu cầu về gia tốc: gia tốc a ≤ 2 m/s
2
.
gia tốc cực đại a =1,5 m/s
2
.
o Yêu cầu về cơ cấu hãm:
+ Buồng thang phải dừng chính xác
+ Không được rơi tự do khi mất điện hoặc đứt dây treo.
+ Quá trình hãm êm và chính xác.
+ Cơ cấu hãm phải giữ buồng thang tại chỗ khi tốc độ di chuyển ≥ 20
% tốc độ định mức .
o Yêu cầu về tính chất mômen quán tính: J = const
o Yêu cầu về vận hành: Không được vận hành trong trạng thái bất bình
thường, nếu cần đảo chiều tốc độ phải êm, tốc độ không được giảm đột
ngột
Khi lựa chọn hệ truyền động phải dựa trên các yêu cầu sau:
o Độ chính xác khi dừng máy
o Tốc độ di chuyển của buồng thang
o Gia tốc lớn nhất cho phép
o Phạm vi điều chỉnh tốc độ.
Phụ tải của thang máy là phụ tải thế năng. Sơ đồ sau cho ta thấy mối liên hệ
giữa quãng đường, vận tốc, gia tốc và độ giật như sau: ta thấy quá trình di chuyển
của thang máy có 5 giai đoạn: mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp,
buồng thang đến tầng và hãm dừng. Đối với thang máy chạy chậm thì chỉ có ba giai
đoạn: mở máy, chế độ ổn định và hãm dừng.
Dựa vào đồ thị tốc độ của thang máy ta thấy rằng phụ tải trong hệ truyền
động là loại phụ tải ngắn hạn lặp lại, quá trình mở máy, chuyển động với vận tốc ổn
10


thống tối ưu nhất trong qua trình làm việc với thời gian di chuyển tối ưu, êm dịu
cũng như tổn hao công suất và tổn hao năng lượng là nhỏ nhất, đồng thời các chi
phí cũng hợp lý. Trong truyền động thang máy thì động cơ là có đảo chiều quay và
điều chỉnh tốc độ. Theo đó ta có hai phương án chủ yếu sau để tính chọn:
o Dùng hệ truyền động động cơ xoay chiều có điều chỉnh tần số.
o Dùng hệ truyền động động cơ một chiều dùng phương pháp chỉnh lưu.
2.1. Dùng hệ truyền động động cơ một chiều dùng phương pháp chỉnh lưu:
Do chỉnh lưu Tiristor dẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiển khi mở, còn
khoá theo điện áp lưới cho nên truyền động van thực hiện đảo khó khăn và phức tạp
hơn truyền động máy phát - động cơ. Cấu trúc mạch lực cũng như cấu trúc mạch
điều khiển hệ truyền động T-Đ đảo chiều có yêu cầu an toàn cao và có logic điều
khiển chặt chẽ. Có hai nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động đảo chiều:
o Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ động
cơ.
o Giữ nguyên chiều dòng kích từ và đảo chiều dòng điện phần ứng.
Trong thực tế, các sơ đồ truyền động T - Đ đảo chiều có nhiều song đều thực
hiện theo hai nguyên tắc và được phân ra 5 loại sơ đồ chính.
Sơ đồ 1: Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều
quay bằng đảo chiều dòng kích từ. Loại sơ đồ này dùng cho công suất lớn và rất ít
đảo chiều.
12

Sơ đồ 2: Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều
quay bằng công tắc tơ chuyển mạch ở phần ứng ( từ thông giữ không đổi). Loại này
dùng cho công suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp.
Sơ đồ 3 : Truyền động dùng hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển
riêng. Loại này có ưu điểm là dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiều lớn.
Sơ đồ 4: Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song ngược điều khiển
chung. Loại này dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn , thực hiện được công việc
đảo chiều êm hơn

2.1.2. Truyền động T-Đ điều khiển chung:
Nguyên tắc: Tại một thời điểm thì cả hai bộ biến đổi BĐ1 và BĐ2 đều nhận
được xung mở nhưng chỉ có một bộ biến đổi cấp dòng cho nghịch lưu còn bộ biến
đổi kia làm việc ở chế độ đợi. Sơ đồ 4, 5 thực hiện theo nguyên tắc này .
Nếu chọn |E
d1
| = |E
d2
| thì ỏ1+ ỏ2=π và ta có phương pháp điều khiển chung
đối xứng khi này sđđ tổng trong mạch vòng giữa hai bộ biến đổi sẽ triệt tiêu và
dòng điện trung bình chảy vòng qua hai bộbiến đổi cũng triệt tiêu: I
cb
= 0.
Trong phương pháp điều khiển chung mặc dù đảm bảoE
d2
 ≥ E
d1
 tức là
không xuất hiện giá trị dòng cân bằng song giá trị tức thời của suất điện động của
các bộ chỉnh lưu là e
d1
(t) và e
d2
(t) luôn khác nhau do đó vẫn xuất hiện thành phần
xoay chiều của dòng điện cân bằng và để hạn chế dòng điện cân bằng này thường
dùng các cuộn kháng cân bằng L
cb
.
2.2. Hệ truyền động xoay chiều có điều chỉnh tốc độ:
15

rd
+ R
f
.
Trong đó : R
rd
:điện trở đây quấn roto.
R
f
:điện trở ngoài mắc thêm vào mạch roto.
Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rô to thì mô men tới hạn của động cơ
không thay đổi và độ trượt tới hạn tỉ lệ bậc nhất với điện trở:
Mô men:
i
rdr
S
RI
M
ω
2
3
=
16

S
i
: Độ trượt khi điện trở mạch rô to là R
rd
Nếu giữ cho I
r

không .
2.2.1.2. Phương pháp điều chỉnh công suất trượt:
Đối với các hệ truyền động công suất lớn, tổn hao ∆Ps là lớn vì vậy để diều
chỉnh được tốc độ vừa tận dụng được công suất trượt người ta dùng các sơ đồ điều
chỉnh công suất trượt.
Theo cách tính tổn thất khi điều chỉnh thì:
( )
∆
∆
P M M s P s
s
P
P
s c c dt
s
dt
= − = =
=
.
ω ω ω
1 1
a) Phương pháp biến đổi tần số:
Phương pháp này điều chỉnh tốc độ động cơ dựa trên nguyên tắc điều chỉnh
tần số f
1
sang tần số f
2
. Khi điều chỉnh tần số động cơ KĐB thường kéo theo cả việc
điều chỉnh điện áp, dòng điện hoặc cả từ thông mạch stato. Do vậy đây là một
phương pháp phức tạp phải dùng nhiều thiết bị .

2
với tần số f
2
sau khi qua bộ nghịch lưu độc
lập. Hiệu suất biến tần loại này thấp song cho phép thay đổi dễ dàng f
2
mà không
phụ thuộc f
1
. Loại biến tần này cho phép nhận được ở đầu ra tần số biến thiên dải
rộng, dễ điều chỉnh tần số, điện áp bằng cách tác động vào mạch điều khiển. Thông
thường người ta hay dùng điều chỉnh tần số ở mạch chỉnh lưu, cũng có trường hợp
điều chỉnh cả hai ở nghịch lưu tuy nhiên mạch điều khiển phức tạp. Nhược điểm
của loại này là hiệu suất không thể cao vì có hai quá trình biến đổi năng lượng.

Kết Luận: Qua phân tích hai loại hệ truyền động trên ta thấy cả hai phương
án đều có những ưu điểm thoả mãn yêu cầu công nghệ. Tuy nhiên ở đây ta chọn
phương án dùng loại hệ truyền động chỉnh lưu Tiristo - Động cơ có đảo chiều quay
vì nó có các ưu điểm nổi bật sau đây:
Độ tác động của hệ này nhanh và cao, không gây ồn và dễ tự động hoá do
các van bán dẫn công suất có hệ số khuyếch đại công suất rất cao. Điều này thuận
tiện cho việc thiết lập hệ thống điều chỉnh tự động nhiều vòng để nâng cao chất
lượng các đặc tính tĩnh và đặc tính động của hệ thống.
Trong hệ truyền động một chiều này, em sẽ sử dụng mạch lực là sơ đồ ba
pha bởi vì loại này có ưu điểm là dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiều
NLĐL
Mạch
lọc
CL
MĐK