Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU………………………………………………………………………
Trang
1
Chương 1: Tổng quan về thang máy…………………………………………
1.1 Khái niệm chung về thang máy………………………………………….
1.1.1 Giới thiệu………………………………………………………………
1.1.2 Lịch sử phát triển của thang máy………………………………………
3 3 3 3
1.1.3 Tình hình sử dụng thang máy ở Việt Nam……………………………… 4
1.1.4 Phân loại và ký hiệu thang máy………………………………………… 5
1.1.5 Cấu tạo của thang máy…………………………………………………. 7
1.2 Chế độ làm việc của tải và yêu cầu của hệ truyền động điện dùng trong
thang máy………………………………………………………………….
1.2.1 Chế độ làm việc của tải…………………………………………………
1.2.2 Các yêu cầu về truyền động điện……………………………………….
1.2.3 Yêu cầu về dừng chính xác, tiết kiệm năng lượng và an toàn………….
1.2.4 Tính chọn công suất động cơ…………………………………………...
1.3 Nghiên cứu các hệ truyền động điện hiện đại dùng trong thang máy
1.3.1 Lựa chọn biến tần………………………………………………………
1.3.2 Lựa chọn động cơ……………………………………………………….
1.4 Kết luận……………………………………………………………………
Chương II: Nghiên cứu mô hình toán học và phương pháp điều khiển tần số
động cơ không đồng bộ Rotor lồng sóc……………………………………….
2.1 Mô hình toán học nhiều biến của động cơ không đồng bộ ba pha………..
2.1.1 Đặc điểm của mô hình toán học trang thái động của động cơ KĐB
26
26
26
26
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2.1.2 Mô hình toán học nhiều biến của động cơ KĐB ba pha………………...
2.1.2.1 Phương trình điện áp…………………………………………………..
2.1.2.2 Phương trình từ thông…………………………………………………
2.1.2.3 Phương trình chuyển động…………………………………………….
2.1.2.4 Phương trình mô men………………………………………………….
2.1.2.5 Mô hình toán học động cơ không đồng bộ ba pha…………… ……..
2.2 Giới thiệu về điều khiển tần số động cơ không đồng bộ………………….
2.2.1 Điều khiển vô hướng SFC………………………………………………
2.2.2 Điều kiện định hướng theo từ trường FOC……………………………..
2.2.3 Điều khiển trực tiếp mô men DTC……………………………………..
2.3 Kết luận …………………………………………………………………..
Chương III: Nghiên cứu hệ truyền động biến tần 4Q - Động cơ không đồng
bộ (ASM) cho thang máy……………………………………………………..
3.1 Khái quát về chỉnh lưu PWM……………………………………………..
3.1.1 Lĩnh vực sử dụng chỉnh lưu…………………………………………….
3.1.2 Một số đánh giá chỉnh lưu đối với lưới …………………………………
3.1.3 Biện pháp khắc phục ……………………………………………………
3.2 Chỉnh lưu PWM …………………………………………………………..
3.2.1 Nhiệm vụ ………………………………………………………………..
3.2.2 Cấu trúc mạch lực và hoạt động của chỉnh lưu PWM…………………..
3.2.3 Các phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM …………………………
3.3 Phân tích hệ truyền động biến tần - Động cơ không đồng bộ cho Cabin
thang máy…………………………………………………………………….
3.3.1 Khối mạch lực………………………………………………………….
3.4 Các thông số chủ yếu của hệ truyền động biến tần 4Q – ASM …………...
69Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
3.4.1 Động cơ ASM……………………………………………………………
3.5 Sơ đồ mô phỏng và các kết quả……………………………………………
3.5.1 Sơ đồ mô phỏng hệ thống và sơ đồ minh hoạ chi tiết…………………...
3.5.2 Các kết quả mô phỏng…………………………………………………..
3.6 Kết luận……………………………………………………………………
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với việc công nghiệp và hiện đại hoá xã hội ngày càng
phát triển, các toà nhà cũng ngày càng cao hơn và hiện đại hơn. Một yếu tố
không thể thiếu về nhu cầu thể hiện sự bề thế sang trọng của toà nhà là ,những
thang máy lắp đặt bên trong. Vì vậy thang máy là một phần không thể thiếu
và đóng góp vai trò rất quan trọng cũng như làm tăng thêm sự sang trọng cho
toà nhà. Chính vì những yếu tố trên nên sự cần thiết phải trang bị, thiết kế một
hệ thống thang máy sao cho không những đảm bảo được tính thẩm mỹ, tiện
dụng và an toàn cho người sử dụng. Thang máy có vai trò hết sức quan trọng
trong việc vận chuyển người và hàng hoá. Thử hỏi những toà nhà cao tầng,
siêu thị, bệnh viện mà không được trang bị thang máy thì mục đích sử dụng sẽ
không đảm bảo, đôi khi không có ý nghĩa. Do vậy các yếu tố kể trên đòi hỏi
sự ra đời và sự có mặt của thang máy. Trong những năm gần đây , do sự ra
tăng dân số, tốc độ đô thị hoá nhanh, cùng với những phát triển mạnh mẽ của
nền kinh tế, tốc độ công nghiệp hoá tăng nhanh nên nhu cầu về chỗ ở rất cấp
bách, việc xây dựng những khu nhà chung cư có số tầng tương đối cao đang
là giải pháp hữu hiệu về chỗ ở hiện nay. Để có thể đáp ứng được việc đi lại
giữa các tầng trong toà nhà chủ yếu là cầu thang máy. Vấn đề đặt ra ở đây là
ta cần thiết kế, lắp đặt một hệ thống thang máy đáp ứng được yêu cầu
trên. Một vấn đề nữa đặt ra đối với thang máy đó là phải vận tải được con
người và hàng hoá thì yêu cầu về vận hành êm, an toàn lại luôn được coi
trọng. Chính những yêu cầu khắt khe của khách hàng khi sử dụng và lựa chọn
thang máy đòi hỏi những chuyên gia, các hãng sản xuất ngày càng phải nâng
cao, cải tiến công nghệ sao cho chất lượng được tốt nhất.
Vì vậy việc triển khai đề tài: “ Nghiên cứu hệ truyền động biến tần
động cơ không động bộ nâng hạ cabin thang máy” nhằm giải pháp phầnSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
nào những yêu cầu về tính kinh tế, kỹ thuật cũng như tính công nghệ đang có
xu hướng ứng dụng cao đối với quy trình sản xuất thang máy.
Xuất phát từ thực tiễn tác giả muốn được đóng góp nững phững phần
nhỏ tìm tòi, nghiên cứu của mình vào việc nghiên cứu hệ truyền động điện tự
động cho cabin thang máy bằng động cơ không đồng bộ sử dụng bộ biến tần
PWM.
Toàn bộ nội dung luận văn được trình bày với các nội dung sau đây:
Chƣơng 1 - Tổng quan về thang máy
Chƣơng 2 – Nghiên cứu mô hình toán học và phƣơng pháp điều khiển
tần số động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc
Chƣơng 3 – Nghiên cứu hệ truyền động biến tần 4Q (Four quarter) -
động cơ không đồng bộ (ASM) cho thang máy
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY
1.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THANG MÁY.
1.1.1. Giới thiệu
Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá,
vật liệu,… theo phương thẳng đứng hay nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với
phương thẳng đứng theo một góc đã định sẵn.
Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư,
bệnh viện, đài quan sát, tháp truyền hình, các nhà máy và công xưởng,… Đặc
điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là
thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở
máy liên tục. Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn là một trong
những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình.
Ý nghĩa sử dụng của thang máy rất lớn cho nên nhiều quốc gia trên thế
giới đã quy định đối với các 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. Đối với những công trình đặc biệt như bệnh viện, nhà
máy, khách sạn,…do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy nếu
như số tầng nhỏ hơn 6. Giá thành của thang máy trang bị cho công trình có
thể chiếm tới 10% tổng giá thành của công trình.
1.1.2. Lịch sử phát triển của thang máy
Cuối thế kỷ 19, trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời
như OTIS, Schindler. Chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo và đưa vào
sử dụng của hãng thang máy OTIS (Mỹ) năm 1853. Đến năm 1874, hãng
thang máy Schindler (Thuỵ Sĩ) cũng đã chế tạo thành công những thang máy
khác. Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa
tầng đóng mở bằng tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp.
Đầu thế kỷ 20, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như KONE (Phần
Lan), MISUBISHI, NIPPON ELEVATOR (Nhật Bản), THYSEN (Đức),Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
SABIEM (Ý),… đã chế tạo loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi trong
cabin tốt hơn và êm hơn.
Vào đầu những năm 1970 thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ
450m/phút, những thang máy chở hàng đã có tải trọng nâng tới 30 tấn đồng
thời cũng trong khoảng thời gian này đã có những thang máy thuỷ lực ra đời.
Sau một khoảng thời gian rất ngắn với tiến bộ của các ngành khoa học khác,
tốc độ thang máy đã đạt tới 600m/phút. Vào những năm 1980, đã xuất hiện hệ
thống điều khiển động cơ mới bằng phương pháp biến đổi điện áp và tần số
(inverter). Thành tựu này cho phép thang máy hoạt động êm hơn, tiết kiệm
được khoảng 40% công suất động cơ. Đồng thời cũng vào những năm này đã
xuất hiện loại thang máy dùng động cơ cảm ứng tuyến tính.
Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy có
tốc độ đạt tới 750m/phút và các thang máy có chức năng kỹ thuật đặc biệt.
Trong thời điểm hiện nay khi mà mật độ dân cư tại các thành phố và
các khu công nghiệp ngày càng tăng dẫn đến sự phát triển của các khu đô thị
cao tầng, nhiều toà nhà cao tầng được xây dựng thì nhu cầu sử dụng thang
máy là không thể thiếu.
1.1.3. Tình hình sử dụng thang máy ở Việt Nam
Chúng ta có thể thấy rằng trong thời đại công nghiệp hoá và hiện đại
hoá hiện nay thì thời gian và sức lực của con người là thứ vô cùng quý giá,
chính vì vậy cần được tiết kiệm và sử dụng hợp lý, đây cũng chính là tiêu
chí mà các nhà sản xuất đưa ra để nghiên cứu chế tạo các loại thang máy tối
ưu tiết kiệm thời gian và sức lực cho con người nhất.
Thị trường sử dụng thang máy lớn nhất ở nước ta là hai thành phố lớn:
Thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, đây là nơi tập trung các công sở,
trung tâm thương mại, các chung cư cao tầng. Hầu hết các toà nhà cao tầng
đều đã được lắp đặt thang máy. Không chỉ dừng lại ở những trung tâm lớn,
mà thị trường sử dụng thang máy đã và sẽ được mở rộng tới các thành phố,
thị xã, các khu công nghiệp khác trong cả nước,…
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hiện nay trên thị trường thang máy nước ta có các sản phẩm của các
hãng như: Hãng MITSUBISHI elevator, LG elevator, NIPPON elevator, FUJI
elevator,… Ở Việt Nam, có nhiều công ty kinh doanh về lĩnh vực thang máy
như công ty thang máy Thiên Nam là một thay mặt hang đầu của thành phố
Hồ Chí Minh, là độc quyền cho hãng thang máy nổi tiếng Hàn Quốc SIGMA,
và công ty thang máy Thái Bình cũng là một thay mặt thành phố Hồ Chí
Minh,… các công ty này đều có khả năng cung cấp các loại thang máy chất
lượng cao mà giá thành chỉ bằng 1/3 giá thành thang máy nhập ngoại, các
công ty này hầu hết đã mở rộng thị trường ra miền nam, miền trung và miền
bắc. Hiện nay các công ty thang máy trong nước đều có khả năng lắp đặt, bảo
trì và sửa chữa các loại thang máy và đang không ngừng nâng cao tỷ lệ nội
địa hoá để giảm giá thành sản phẩm cũng như tăng khả năng tự chủ trong việc
sản xuất thang máy.
1.1.4. Phân loại và ký hiệu thang máy
Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều
kiểu loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình. Có
thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau:
* Phân loại theo công dụng: Có 5 loại ( TCVN 5744 – 1993 )
- Thang máy chuyên chở người
- Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm
- Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm
- Thang máy chuyên chở hang không có người đi kèm
Ngoài ra còn có các loại thang chuyên dùng khác như thang máy cứu
hoả, chở ôtô,...
* Phân loại theo hệ thống dẫn động cabin:
- Thang máy dẫn động điện: loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ
động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hay tang cuốn cáp.
- Thang máy thuỷ lực
- Thang máy khí nén
CHƢƠNG II
NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH TOÁN HỌC
VÀ PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SÓC
Như đã phân tích ở chương 1, phương án truyền động cho thang máy
hiện nay thường dùng là hệ thống bộ biến đổi tần số (dùng chỉnh lưu PWM) -
động cơ không đồng bộ (ASM – Asynchronous Machine). Trong chương 2, ta
sẽ đi nghiên cứu cụ thể về hệ truyền động này.
2.1. Mô hình toán học nhiều biến của động cơ không đồng bộ ba pha
Muốn nâng cao chất lượng của hệ thống điều tốc biến tần - động cơ xoay
chiều, cải thiện phương pháp thiết kế, trước tiên phải làm rõ bản chất trạng
thái động của động cơ xoay chiều thông qua mô hình toán học.
2.1.1. Đặc điểm của mô hình toán học trạng thái động của động cơ
không đồng bộ
Khi nghiên cứu về động cơ điện một chiều ta nhận thấy: Từ thông của
động cơ điện loại này được sinh ra bởi cuộn dây kích từ, có thể được xác lập
từ trước mà không tham gia vào quá trình động của hệ thống (trừ khi điều tốc
bằng điều chỉnh từ thông). Vì vậy mô hình toán học trạng thái động của nó
chỉ có một biến vào (đó là điện áp mạch rotor) và một biến ra (đó là tốc độ
quay). Trong đối tượng điều khiển có chứa hằng số thời gian điện cơ Tm và
hằng số thời gian điện từ mạch điện rotor Te, nếu tính cả thiết bị chỉnh lưu
điều khiển tiristor vào đó thì còn có cả hằng số thời gian trễ của khối chỉnh
lưu. Trong ứng dụng kỹ thuật, ở điều kiện cho trước một hệ số cho phép có
thể biểu diễn hệ thống tuyến tính cấp III thành hệ thống một biến số (một vào,
một ra), và hoàn toàn có thể ứng dụng lý thuyết điều khiển tuyến tính kinh
điển và phương pháp thiết kế kỹ thuật thực dụng và từ đó phát triển ra để tiến
hành phân tích và thiết kế.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Tuy nhiên, lý luận và phương pháp nói trên khi vận dụng vào việc phân
tích và thiết kế hệ thống điều tốc xoay chiều thì gặp khá nhiều khó khăn, phải
đưa ra một số giả thiết mới có thể nhận được sơ đồ cấu trúc trạng thái động
gần đúng, bởi vì so sánh giữa mô hình toán học của động cơ điện xoay chiều
và mô hình động cơ điện một chiều có sự khác nhau khá căn bản:
(1) Lúc điều tốc biến tần động cơ không đồng bộ cần tiến hành điều
khiển phối hợp điện áp và tần số, có hai biến số đầu vào độc lập là điện áp và
tần số, nếu khảo sát điện áp 3 pha thì biến số đầu vào thực tế phải tăng lên.
Trong biến số đầu ra, ngoài tốc độ quay, từ thông cũng được tính là một tham
số độc lập. Bởi vì động cơ chỉ có một nguồn điện 3 pha, việc xác lập từ thông
và sự thay đổi tốc độ quay là tiến hành đồng thời, nhưng muốn có chất lượng
động tốt, còn muốn điều khiển đối với từ thông, làm cho nó không thay đổi
trong trạng thái động, mới có thể khai thác được mô men lớn hơn. Vì những
nguyên nhân này nên động cơ không đồng bộ là một hệ thống nhiều biến số
(nhiều đầu vào, nhiều đầu ra), mà giữa điện áp (dòng điện), tần số, từ thông,
tốc độ quay lại có ảnh hưởng lẫn nhau, nên nó là hệ thống nhiều biến có quan
hệ với nhau rất chặt chẽ. Trước khi tìm ra mô hình toán học rõ ràng, có thể
dùng sơ đồ hình 2.1 để biểu diễn.
(2) Trong động cơ không đồng bộ, từ thông kéo theo dòng điện sinh ra
mô men quay, tốc độ quay kéo theo từ thông nhận được sức điện động cảm
ứng quay, bởi vì chúng đồng thời biến đổi, nên trong mô hình toán học có
chứa hai biến nhân với nhau, như vậy, dù không khảo sát nhân tố bão hoà từ,
mà mô hình toán học cũng là phi tuyến.Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
(3) Mạch stator động cơ không đồng bộ có 3 nhóm cuộn dây, mỗi một
nhóm khi sản sinh từ thông đều có quán tính điện từ riêng của nó, lại thêm
vào quán tính cơ điện của hệ thống chuyển động, vì thế dù cho không xét tới
yếu tố chậm sau trong thiết bị biến tần, thì mô hình toán học động cơ không
đồng bộ ít nhất cũng là hệ thống bậc 7.
Tóm lại, mô hình toán học động cơ không đồng bộ là hệ thống nhiều
biến, bậc cao, phi tuyến, ràng buộc nhau rất chặt, hệ thống điều tốc biến tần
lấy nó làm đối tượng có thể được thể hiện bằng hệ thống nhiều biến như trên
hình 2.2.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2.1.2. Mô hình toán học nhiều biến của động cơ KĐB ba pha
Khi nghiên cứu mô hình toán học nhiều biến của động cơ không đồng
bộ, thường phải đưa ra một số giả thiết như sau:
(1) Bỏ qua sóng hài không gian, coi 3 cuộn dây 3 pha đối xứng nhau (về
không gian chúng cách nhau 1200, sức điện động được sinh ra phân bố theo
quy luật hình sin dọc theo khe hở xung quanh;
(2) Bỏ qua bão hoà mạch từ, tự cảm và hỗ cảm của các cuộn dây đều là
tuyến tính;
(3) Bỏ qua tổn hao trong lõi sắt từ; không xét tới ảnh hưởng của tần số
và thay đổi của nhiệt độ đối với điện trở cuộn dây. Dù cho rotor động cơ là
loại dây quấn hay lồng sóc đều chuyển đổi về rotor dây quấn đẳng trị, đồng
thời chuyển đổi về phía mạch stator, số vòng quấn mỗi pha sau khi chuyển
đổi đều bằng nhau, như vậy, nhóm cuộn dây của động cơ thực tế được đẳng
trị thành mô hình vật lý động cơ không đồng bộ 3 pha như trên hình 2.3.
Trong hình, trục của các cuộn dây 3 pha A, B, C trên stator là cố định, lấy trục
A làm trục tọa độ chuẩn, đường trục của các cuộn dây trên rotor a, b, c là
quay theo rotor, đường trục a của rotor làm với đường trục A của stator một
này chính là lượng biến thiên góc pha không gian. Đồng
thời quy định chiều dương của điện áp, dòng điện, từ thông (từ thông móc
vòng) phù hợp với thông lệ của động cơ điện và quy tắc bàn tay phải. Lúc
này, mô hình toán học của động cơ không đồng bộ được hình thành bởi các
phương trình điện áp, từ thông, mô men và phương trình chuyển động.
2.1.2.1. Phương trình điện áp
Phương trình cân bằng điện áp của nhóm cuộn dây mạch stator 3 pha là:Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
tương ứng với nó, phương trình đối xứng điện áp của nhóm cuộn dây mạch
rotor 3 pha sau khi tính chuyển đổi về mạch stator là:
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU………………………………………………………………………
Trang
1
Chương 1: Tổng quan về thang máy…………………………………………
1.1 Khái niệm chung về thang máy………………………………………….
1.1.1 Giới thiệu………………………………………………………………
1.1.2 Lịch sử phát triển của thang máy………………………………………
3 3 3 3
1.1.3 Tình hình sử dụng thang máy ở Việt Nam……………………………… 4
1.1.4 Phân loại và ký hiệu thang máy………………………………………… 5
1.1.5 Cấu tạo của thang máy…………………………………………………. 7
1.2 Chế độ làm việc của tải và yêu cầu của hệ truyền động điện dùng trong
thang máy………………………………………………………………….
1.2.1 Chế độ làm việc của tải…………………………………………………
1.2.2 Các yêu cầu về truyền động điện……………………………………….
1.2.3 Yêu cầu về dừng chính xác, tiết kiệm năng lượng và an toàn………….
1.2.4 Tính chọn công suất động cơ…………………………………………...
1.3 Nghiên cứu các hệ truyền động điện hiện đại dùng trong thang máy
1.3.1 Lựa chọn biến tần………………………………………………………
1.3.2 Lựa chọn động cơ……………………………………………………….
1.4 Kết luận……………………………………………………………………
Chương II: Nghiên cứu mô hình toán học và phương pháp điều khiển tần số
động cơ không đồng bộ Rotor lồng sóc……………………………………….
2.1 Mô hình toán học nhiều biến của động cơ không đồng bộ ba pha………..
2.1.1 Đặc điểm của mô hình toán học trang thái động của động cơ KĐB
26
26
26
26
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
You must be registered for see links
2.1.2 Mô hình toán học nhiều biến của động cơ KĐB ba pha………………...
2.1.2.1 Phương trình điện áp…………………………………………………..
2.1.2.2 Phương trình từ thông…………………………………………………
2.1.2.3 Phương trình chuyển động…………………………………………….
2.1.2.4 Phương trình mô men………………………………………………….
2.1.2.5 Mô hình toán học động cơ không đồng bộ ba pha…………… ……..
2.2 Giới thiệu về điều khiển tần số động cơ không đồng bộ………………….
2.2.1 Điều khiển vô hướng SFC………………………………………………
2.2.2 Điều kiện định hướng theo từ trường FOC……………………………..
2.2.3 Điều khiển trực tiếp mô men DTC……………………………………..
2.3 Kết luận …………………………………………………………………..
Chương III: Nghiên cứu hệ truyền động biến tần 4Q - Động cơ không đồng
bộ (ASM) cho thang máy……………………………………………………..
3.1 Khái quát về chỉnh lưu PWM……………………………………………..
3.1.1 Lĩnh vực sử dụng chỉnh lưu…………………………………………….
3.1.2 Một số đánh giá chỉnh lưu đối với lưới …………………………………
3.1.3 Biện pháp khắc phục ……………………………………………………
3.2 Chỉnh lưu PWM …………………………………………………………..
3.2.1 Nhiệm vụ ………………………………………………………………..
3.2.2 Cấu trúc mạch lực và hoạt động của chỉnh lưu PWM…………………..
3.2.3 Các phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM …………………………
3.3 Phân tích hệ truyền động biến tần - Động cơ không đồng bộ cho Cabin
thang máy…………………………………………………………………….
3.3.1 Khối mạch lực………………………………………………………….
3.4 Các thông số chủ yếu của hệ truyền động biến tần 4Q – ASM …………...
69Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
You must be registered for see links
3.4.1 Động cơ ASM……………………………………………………………
3.5 Sơ đồ mô phỏng và các kết quả……………………………………………
3.5.1 Sơ đồ mô phỏng hệ thống và sơ đồ minh hoạ chi tiết…………………...
3.5.2 Các kết quả mô phỏng…………………………………………………..
3.6 Kết luận……………………………………………………………………
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
You must be registered for see links
1MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với việc công nghiệp và hiện đại hoá xã hội ngày càng
phát triển, các toà nhà cũng ngày càng cao hơn và hiện đại hơn. Một yếu tố
không thể thiếu về nhu cầu thể hiện sự bề thế sang trọng của toà nhà là ,những
thang máy lắp đặt bên trong. Vì vậy thang máy là một phần không thể thiếu
và đóng góp vai trò rất quan trọng cũng như làm tăng thêm sự sang trọng cho
toà nhà. Chính vì những yếu tố trên nên sự cần thiết phải trang bị, thiết kế một
hệ thống thang máy sao cho không những đảm bảo được tính thẩm mỹ, tiện
dụng và an toàn cho người sử dụng. Thang máy có vai trò hết sức quan trọng
trong việc vận chuyển người và hàng hoá. Thử hỏi những toà nhà cao tầng,
siêu thị, bệnh viện mà không được trang bị thang máy thì mục đích sử dụng sẽ
không đảm bảo, đôi khi không có ý nghĩa. Do vậy các yếu tố kể trên đòi hỏi
sự ra đời và sự có mặt của thang máy. Trong những năm gần đây , do sự ra
tăng dân số, tốc độ đô thị hoá nhanh, cùng với những phát triển mạnh mẽ của
nền kinh tế, tốc độ công nghiệp hoá tăng nhanh nên nhu cầu về chỗ ở rất cấp
bách, việc xây dựng những khu nhà chung cư có số tầng tương đối cao đang
là giải pháp hữu hiệu về chỗ ở hiện nay. Để có thể đáp ứng được việc đi lại
giữa các tầng trong toà nhà chủ yếu là cầu thang máy. Vấn đề đặt ra ở đây là
ta cần thiết kế, lắp đặt một hệ thống thang máy đáp ứng được yêu cầu
trên. Một vấn đề nữa đặt ra đối với thang máy đó là phải vận tải được con
người và hàng hoá thì yêu cầu về vận hành êm, an toàn lại luôn được coi
trọng. Chính những yêu cầu khắt khe của khách hàng khi sử dụng và lựa chọn
thang máy đòi hỏi những chuyên gia, các hãng sản xuất ngày càng phải nâng
cao, cải tiến công nghệ sao cho chất lượng được tốt nhất.
Vì vậy việc triển khai đề tài: “ Nghiên cứu hệ truyền động biến tần
động cơ không động bộ nâng hạ cabin thang máy” nhằm giải pháp phầnSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
You must be registered for see links
2nào những yêu cầu về tính kinh tế, kỹ thuật cũng như tính công nghệ đang có
xu hướng ứng dụng cao đối với quy trình sản xuất thang máy.
Xuất phát từ thực tiễn tác giả muốn được đóng góp nững phững phần
nhỏ tìm tòi, nghiên cứu của mình vào việc nghiên cứu hệ truyền động điện tự
động cho cabin thang máy bằng động cơ không đồng bộ sử dụng bộ biến tần
PWM.
Toàn bộ nội dung luận văn được trình bày với các nội dung sau đây:
Chƣơng 1 - Tổng quan về thang máy
Chƣơng 2 – Nghiên cứu mô hình toán học và phƣơng pháp điều khiển
tần số động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc
Chƣơng 3 – Nghiên cứu hệ truyền động biến tần 4Q (Four quarter) -
động cơ không đồng bộ (ASM) cho thang máy
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
You must be registered for see links
3CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY
1.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THANG MÁY.
1.1.1. Giới thiệu
Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá,
vật liệu,… theo phương thẳng đứng hay nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với
phương thẳng đứng theo một góc đã định sẵn.
Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư,
bệnh viện, đài quan sát, tháp truyền hình, các nhà máy và công xưởng,… Đặc
điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là
thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở
máy liên tục. Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn là một trong
những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình.
Ý nghĩa sử dụng của thang máy rất lớn cho nên nhiều quốc gia trên thế
giới đã quy định đối với các 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. Đối với những công trình đặc biệt như bệnh viện, nhà
máy, khách sạn,…do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy nếu
như số tầng nhỏ hơn 6. Giá thành của thang máy trang bị cho công trình có
thể chiếm tới 10% tổng giá thành của công trình.
1.1.2. Lịch sử phát triển của thang máy
Cuối thế kỷ 19, trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời
như OTIS, Schindler. Chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo và đưa vào
sử dụng của hãng thang máy OTIS (Mỹ) năm 1853. Đến năm 1874, hãng
thang máy Schindler (Thuỵ Sĩ) cũng đã chế tạo thành công những thang máy
khác. Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa
tầng đóng mở bằng tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp.
Đầu thế kỷ 20, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như KONE (Phần
Lan), MISUBISHI, NIPPON ELEVATOR (Nhật Bản), THYSEN (Đức),Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
You must be registered for see links
4SABIEM (Ý),… đã chế tạo loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi trong
cabin tốt hơn và êm hơn.
Vào đầu những năm 1970 thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ
450m/phút, những thang máy chở hàng đã có tải trọng nâng tới 30 tấn đồng
thời cũng trong khoảng thời gian này đã có những thang máy thuỷ lực ra đời.
Sau một khoảng thời gian rất ngắn với tiến bộ của các ngành khoa học khác,
tốc độ thang máy đã đạt tới 600m/phút. Vào những năm 1980, đã xuất hiện hệ
thống điều khiển động cơ mới bằng phương pháp biến đổi điện áp và tần số
(inverter). Thành tựu này cho phép thang máy hoạt động êm hơn, tiết kiệm
được khoảng 40% công suất động cơ. Đồng thời cũng vào những năm này đã
xuất hiện loại thang máy dùng động cơ cảm ứng tuyến tính.
Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy có
tốc độ đạt tới 750m/phút và các thang máy có chức năng kỹ thuật đặc biệt.
Trong thời điểm hiện nay khi mà mật độ dân cư tại các thành phố và
các khu công nghiệp ngày càng tăng dẫn đến sự phát triển của các khu đô thị
cao tầng, nhiều toà nhà cao tầng được xây dựng thì nhu cầu sử dụng thang
máy là không thể thiếu.
1.1.3. Tình hình sử dụng thang máy ở Việt Nam
Chúng ta có thể thấy rằng trong thời đại công nghiệp hoá và hiện đại
hoá hiện nay thì thời gian và sức lực của con người là thứ vô cùng quý giá,
chính vì vậy cần được tiết kiệm và sử dụng hợp lý, đây cũng chính là tiêu
chí mà các nhà sản xuất đưa ra để nghiên cứu chế tạo các loại thang máy tối
ưu tiết kiệm thời gian và sức lực cho con người nhất.
Thị trường sử dụng thang máy lớn nhất ở nước ta là hai thành phố lớn:
Thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, đây là nơi tập trung các công sở,
trung tâm thương mại, các chung cư cao tầng. Hầu hết các toà nhà cao tầng
đều đã được lắp đặt thang máy. Không chỉ dừng lại ở những trung tâm lớn,
mà thị trường sử dụng thang máy đã và sẽ được mở rộng tới các thành phố,
thị xã, các khu công nghiệp khác trong cả nước,…
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
You must be registered for see links
5Hiện nay trên thị trường thang máy nước ta có các sản phẩm của các
hãng như: Hãng MITSUBISHI elevator, LG elevator, NIPPON elevator, FUJI
elevator,… Ở Việt Nam, có nhiều công ty kinh doanh về lĩnh vực thang máy
như công ty thang máy Thiên Nam là một thay mặt hang đầu của thành phố
Hồ Chí Minh, là độc quyền cho hãng thang máy nổi tiếng Hàn Quốc SIGMA,
và công ty thang máy Thái Bình cũng là một thay mặt thành phố Hồ Chí
Minh,… các công ty này đều có khả năng cung cấp các loại thang máy chất
lượng cao mà giá thành chỉ bằng 1/3 giá thành thang máy nhập ngoại, các
công ty này hầu hết đã mở rộng thị trường ra miền nam, miền trung và miền
bắc. Hiện nay các công ty thang máy trong nước đều có khả năng lắp đặt, bảo
trì và sửa chữa các loại thang máy và đang không ngừng nâng cao tỷ lệ nội
địa hoá để giảm giá thành sản phẩm cũng như tăng khả năng tự chủ trong việc
sản xuất thang máy.
1.1.4. Phân loại và ký hiệu thang máy
Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều
kiểu loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình. Có
thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau:
* Phân loại theo công dụng: Có 5 loại ( TCVN 5744 – 1993 )
- Thang máy chuyên chở người
- Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm
- Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm
- Thang máy chuyên chở hang không có người đi kèm
Ngoài ra còn có các loại thang chuyên dùng khác như thang máy cứu
hoả, chở ôtô,...
* Phân loại theo hệ thống dẫn động cabin:
- Thang máy dẫn động điện: loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ
động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hay tang cuốn cáp.
- Thang máy thuỷ lực
- Thang máy khí nén
CHƢƠNG II
NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH TOÁN HỌC
VÀ PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTOR LỒNG SÓC
Như đã phân tích ở chương 1, phương án truyền động cho thang máy
hiện nay thường dùng là hệ thống bộ biến đổi tần số (dùng chỉnh lưu PWM) -
động cơ không đồng bộ (ASM – Asynchronous Machine). Trong chương 2, ta
sẽ đi nghiên cứu cụ thể về hệ truyền động này.
2.1. Mô hình toán học nhiều biến của động cơ không đồng bộ ba pha
Muốn nâng cao chất lượng của hệ thống điều tốc biến tần - động cơ xoay
chiều, cải thiện phương pháp thiết kế, trước tiên phải làm rõ bản chất trạng
thái động của động cơ xoay chiều thông qua mô hình toán học.
2.1.1. Đặc điểm của mô hình toán học trạng thái động của động cơ
không đồng bộ
Khi nghiên cứu về động cơ điện một chiều ta nhận thấy: Từ thông của
động cơ điện loại này được sinh ra bởi cuộn dây kích từ, có thể được xác lập
từ trước mà không tham gia vào quá trình động của hệ thống (trừ khi điều tốc
bằng điều chỉnh từ thông). Vì vậy mô hình toán học trạng thái động của nó
chỉ có một biến vào (đó là điện áp mạch rotor) và một biến ra (đó là tốc độ
quay). Trong đối tượng điều khiển có chứa hằng số thời gian điện cơ Tm và
hằng số thời gian điện từ mạch điện rotor Te, nếu tính cả thiết bị chỉnh lưu
điều khiển tiristor vào đó thì còn có cả hằng số thời gian trễ của khối chỉnh
lưu. Trong ứng dụng kỹ thuật, ở điều kiện cho trước một hệ số cho phép có
thể biểu diễn hệ thống tuyến tính cấp III thành hệ thống một biến số (một vào,
một ra), và hoàn toàn có thể ứng dụng lý thuyết điều khiển tuyến tính kinh
điển và phương pháp thiết kế kỹ thuật thực dụng và từ đó phát triển ra để tiến
hành phân tích và thiết kế.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
You must be registered for see links
Tuy nhiên, lý luận và phương pháp nói trên khi vận dụng vào việc phân
tích và thiết kế hệ thống điều tốc xoay chiều thì gặp khá nhiều khó khăn, phải
đưa ra một số giả thiết mới có thể nhận được sơ đồ cấu trúc trạng thái động
gần đúng, bởi vì so sánh giữa mô hình toán học của động cơ điện xoay chiều
và mô hình động cơ điện một chiều có sự khác nhau khá căn bản:
(1) Lúc điều tốc biến tần động cơ không đồng bộ cần tiến hành điều
khiển phối hợp điện áp và tần số, có hai biến số đầu vào độc lập là điện áp và
tần số, nếu khảo sát điện áp 3 pha thì biến số đầu vào thực tế phải tăng lên.
Trong biến số đầu ra, ngoài tốc độ quay, từ thông cũng được tính là một tham
số độc lập. Bởi vì động cơ chỉ có một nguồn điện 3 pha, việc xác lập từ thông
và sự thay đổi tốc độ quay là tiến hành đồng thời, nhưng muốn có chất lượng
động tốt, còn muốn điều khiển đối với từ thông, làm cho nó không thay đổi
trong trạng thái động, mới có thể khai thác được mô men lớn hơn. Vì những
nguyên nhân này nên động cơ không đồng bộ là một hệ thống nhiều biến số
(nhiều đầu vào, nhiều đầu ra), mà giữa điện áp (dòng điện), tần số, từ thông,
tốc độ quay lại có ảnh hưởng lẫn nhau, nên nó là hệ thống nhiều biến có quan
hệ với nhau rất chặt chẽ. Trước khi tìm ra mô hình toán học rõ ràng, có thể
dùng sơ đồ hình 2.1 để biểu diễn.
(2) Trong động cơ không đồng bộ, từ thông kéo theo dòng điện sinh ra
mô men quay, tốc độ quay kéo theo từ thông nhận được sức điện động cảm
ứng quay, bởi vì chúng đồng thời biến đổi, nên trong mô hình toán học có
chứa hai biến nhân với nhau, như vậy, dù không khảo sát nhân tố bão hoà từ,
mà mô hình toán học cũng là phi tuyến.Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
You must be registered for see links
(3) Mạch stator động cơ không đồng bộ có 3 nhóm cuộn dây, mỗi một
nhóm khi sản sinh từ thông đều có quán tính điện từ riêng của nó, lại thêm
vào quán tính cơ điện của hệ thống chuyển động, vì thế dù cho không xét tới
yếu tố chậm sau trong thiết bị biến tần, thì mô hình toán học động cơ không
đồng bộ ít nhất cũng là hệ thống bậc 7.
Tóm lại, mô hình toán học động cơ không đồng bộ là hệ thống nhiều
biến, bậc cao, phi tuyến, ràng buộc nhau rất chặt, hệ thống điều tốc biến tần
lấy nó làm đối tượng có thể được thể hiện bằng hệ thống nhiều biến như trên
hình 2.2.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
You must be registered for see links
2.1.2. Mô hình toán học nhiều biến của động cơ KĐB ba pha
Khi nghiên cứu mô hình toán học nhiều biến của động cơ không đồng
bộ, thường phải đưa ra một số giả thiết như sau:
(1) Bỏ qua sóng hài không gian, coi 3 cuộn dây 3 pha đối xứng nhau (về
không gian chúng cách nhau 1200, sức điện động được sinh ra phân bố theo
quy luật hình sin dọc theo khe hở xung quanh;
(2) Bỏ qua bão hoà mạch từ, tự cảm và hỗ cảm của các cuộn dây đều là
tuyến tính;
(3) Bỏ qua tổn hao trong lõi sắt từ; không xét tới ảnh hưởng của tần số
và thay đổi của nhiệt độ đối với điện trở cuộn dây. Dù cho rotor động cơ là
loại dây quấn hay lồng sóc đều chuyển đổi về rotor dây quấn đẳng trị, đồng
thời chuyển đổi về phía mạch stator, số vòng quấn mỗi pha sau khi chuyển
đổi đều bằng nhau, như vậy, nhóm cuộn dây của động cơ thực tế được đẳng
trị thành mô hình vật lý động cơ không đồng bộ 3 pha như trên hình 2.3.
Trong hình, trục của các cuộn dây 3 pha A, B, C trên stator là cố định, lấy trục
A làm trục tọa độ chuẩn, đường trục của các cuộn dây trên rotor a, b, c là
quay theo rotor, đường trục a của rotor làm với đường trục A của stator một
này chính là lượng biến thiên góc pha không gian. Đồng
thời quy định chiều dương của điện áp, dòng điện, từ thông (từ thông móc
vòng) phù hợp với thông lệ của động cơ điện và quy tắc bàn tay phải. Lúc
này, mô hình toán học của động cơ không đồng bộ được hình thành bởi các
phương trình điện áp, từ thông, mô men và phương trình chuyển động.
2.1.2.1. Phương trình điện áp
Phương trình cân bằng điện áp của nhóm cuộn dây mạch stator 3 pha là:Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
You must be registered for see links
tương ứng với nó, phương trình đối xứng điện áp của nhóm cuộn dây mạch
rotor 3 pha sau khi tính chuyển đổi về mạch stator là:
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: