Chính vì vậy, phát triển ngành cơ điện tử có ýnghĩa hết sức quan trọng vì các sản phẩm của ngành phục vụ trong tất cả các ngành kháctrong nền kinh tế như: phục vụ trong lĩnh vực tự động
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
Động cơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu
Động cơ DC nam châm vĩnh cửu là một động cơ trong đó từ thông chính được sinh ra bởi nam châm vĩnh cửu Dòng điện chạy qua cuộn dây phần ứng từ nguồn điện áp một chiều làm cho phần ứng hoạt động như một nam châm.
Hình 1.1 Cấu tạo động cơ nam châm vĩnh cửu
Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều thường gồm những bộ phận chính như sau:
Stator: là bộ phận sinh ra từ trường nó gồm có:
Dây quấn kích thích: Mạch từ và dây cuốn kích từ lồng ngoài mạch từ (nếu động cơ được kích từ bằng nam châm điện), mạch từ được làm băng sắt từ (thép đúc, thép đặc) Dây quấn kích thích hay còn gọi là dây quấn kích từ được làm bằng dây điện từ, các cuộn dây điện từ nay được mắc nối tiếp với nhau.
Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép k礃̀ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng thép khối Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện k礃̀ thành một khối, tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ được đặt trên các cực từ này được nối tiếp với nhau.
Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông.
Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại, trong máy điện lớn thường dùng thép đúc Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.
Các bộ phận khác: Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn và an toàn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ, sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại.
Phần động ( rotor): Bao gồm những bộ phận chính sau:
Phần sinh ra sức điện động gồm có: Mạch từ được làm bằng vật liệu sắt từ (lá thép kĩ thuật) xếp lại với nhau Trên mạch từ có các rãnh để lồng dây quấn phần ứng Cuộn dây phần ứng: Gồm nhiều bối dây nối với nhau theo một qui luật nhất định Mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây các đầu dây của bối dây được nối với các phiến đồng gọi là phiến góp, các phiến góp đó được ghép cách điện với nhau và cách điện với trục gọi là cổ góp hay vành góp Tỳ trên cổ góp là cặp trổi than làm bằng than graphit và được ghép sát vào thành cổ góp nhờ lò xo.
Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép k礃̀ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió Khi máy làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto Dùng giá rôto có thể tiết kiệm thép k礃̀ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto.
Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua, dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ có công suất dưới vài Kw thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật, dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc đai chặt dây quấn Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay bakelit +)
Cổ góp: Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm và hợp thành một hình trục tròn Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng.
1.1.3 Phân loại động cơ điện 1 chiều
Động cơ điện 1 chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu.
Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập.
Động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp.
Động cơ điện 1 chiều kích từ song song.
Động cơ điện 1 chiều kích từ hỗn hợp bao gồm 2 cuộn dây kích từ, 1 cuộn được mắc nối tiếp với phần ứng, 1 cuộn được mắc song song với phần ứng.
Hình 1.3 Nguyên lí hoạt động động cơ nam châm vĩnh cửu
Stato của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hoặc nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hay nam châm điện, rotor gồm có các cuộn dây quấn và được kết nối với nguồn điện một chiều Một phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều chính là bộ phận chỉnh lưu, bộ phận này làm nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong chuyển động quay của rotor là liên tục.
Thông thường, bộ phận này sẽ có 2 thành phần: một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.
Nguyên tắc hoạt động động cơ điện 1 chiều:
Nếu trục của động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài thì động cơ này sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một xuất điện động cảm ứng Electromotive force Khi vận hành ở chế độ bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp được gọi là sức phản điện động counter-EMF hoặc sức điện động đối kháng, vì nó đối kháng lại với điện áp bên ngoài đặt vào động cơ Sức điện động này sẽ tương tự như sức điện động được phát ra khi động cơ sử dụng như một máy phát điện Như vậy điện áp đặt trên động cơ sẽ bao gồm 2 thành phần: sức phản điện động và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phản ứng Dòng điện chạy qua động cơ sẽ được tính theo công thức sau:
Công suất cơ mà động cơ đưa ra được sẽ tính bằng:
1.1.5 Ưu, nhược điểm và ứng dụng của động cơ điện 1 chiều Ưu điểm:
Có moment mở máy lớn, do đó sẽ kéo được tải nặng khi khởi động.
Khả năng điều chỉnh tốc độ và quá tải tốt.
Bền bỉ, tuổi thọ lớn.
Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, đắt tiền nhưng hay hư hỏng trong quá trình vận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa cẩn thận, thường xuyên.
Tia lửa điện phát sinh trên cổ góp và chổi than có thể sẽ gây nguy hiểm, nhất là trong điều kiện môi trường dễ cháy nổ.
Giá thành đắt mà công suất không cao. Ứng dụng của động cơ điện 1 chiều cũng rất đa dạng trong mọi lĩnh vực của đời sống: trong tivi, máy công nghiệp, trong đài FM, ổ đĩa DC, máy in- photo, đặc biệt trong công nghiệp giao thông vận tải, và các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục trong phạm vi lớn…
Hệ thống treo
Hệ thống treo trên ô tô là bộ phận quan trọng giúp mang lại sự êm ái và tạo cảm giác an toàn cho người dùng trên xe Bộ phận quan trọng này ngày nay cũng được các nhà sản xuất ô tô chú trọng và tạo ra những công nghệ mới phục vụ tốt nhất cho khách hàng có thể kể đến như hệ thống treo khí nén điện tử, hệ thống treo độc lập đa liên kết, Tuy nhiên, không phải ai cũng biết được hoạt động của nó như thế nào? Và bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu thêm về công dụng cũng như các bộ phận cấu thành hệ thống treo.
1.2.1 Hệ thống treo trên ô tô thực chất là gì?
Có thể nói hệ thống treo ô tô là một trong những nhân tố làm giảm chấn chỉnh trên ô tô, giúp chiếc xe di chuyển êm ái và ít bị xóc nảy hơn Nếu như chiếc xe đi trên những đoạn đường có nhiều ổ gà, gồ ghề thì hệ thống này sẽ loại bỏ đi những dao động thẳng đứng và hạn chế các ảnh hưởng cơ học đến phần khung, các chi tiết kim loại tránh cho việc chiếc xe bị nảy lên quá nhiều từ đó mang lại sự thoải mái cho người ngồi trong xe.
Hình 1.4 Hệ thống giảm chấn xe ô tô
Hệ thống treo trên xe ô tô được gắn với cầu trước và cầu sau thuộc một bộ phận ở khung gầm cạnh các hệ thống như:
Hệ thống khung (Frame): Làm nhiệm vụ đỡ trọng lượng của thân xe, hệ thống khung này sau đó lại được đỡ bởi hệ thống treo.
Hệ thống bánh lái (steering system) chuyển tải thao tác của người lái ở vô lăng xuống 2 bánh điều hướng phía trước.
Hệ thống bánh xe: giúp liên kết cơ khó nối bánh xe với khung gầm của xe.
1.2.2 Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo trên ô tô a, Công dụng:
Hệ thống treo là tập hợp tất cả các cơ cấu dùng để nổi đàn hồi khung hoặc vó ô tô mảy kéo với các cầu hay hệ thống chuyển động (bánh xe, xích).
Hệ thống treo nói chung, gồm có ba bộ phận chính là: Bộ phận đàn hồi, Bộ phận dần hướng và Bộ phận giảm chấn Mỗi bộ phận đảm nhận một chức năng và nhiệm vụ riêng biệt.
Bộ phận đàn hồi: Dùng đề tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng, làm giảm va đập và tải trọng động tác dụng lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho ô tô máy kéo khi chuyển động.
Bộ phận dẫn hướng: Dùng để tiếp nhận và truyền lẻn khung các lực dọc, ngang cũng như các mômen phản lực và mômen phanh tác dụng lên bánh xe. Động học của bộ phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối của bánh xe đối với khung vỏ.
Bộ phận giảm chấn: cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực cản, dập tắt các dao động của phần được treo và không được treo, biến cơ năng của dao động thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh.
Ngoài ba bộ phận chính trên, trong hệ thống treo của các ô tô du lịch, ô tô khách và một số ô tô vận tải, còn có thêm một bộ phận phụ nữa là bộ phận ổn định ngang Bộ phận này có nhiệm vụ giảm độ nghiêng và các dao động góc ngang của thùng xe. b, Yêu cầu
Hệ thống treo phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau đây:
Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo (đặc trưng bởi độ võng tĩnh ft và hành trình động fđ) phải đảm bảo cho xe có độ êm dịu cần thiết khi chạy trên đường tốt và không bị va đập liên tục lên các ụ hạn chế khi chạy trên đường xấu không bằng phẳng với tốc độ cho phép Khi xe quay vòng, tăng tốc hoặc phanh thì vỏ xe không bị nghiêng, ngửa hay chúc đầu.
Đặc tính động học, quyết định bởi bộ phận dần hướng, phải đảm bảo cho xe chuyển động ổn định và có tính điều khiển cao, cụ thể là:
Đảm bảo cho chiều rộng cơ sở và góc đặt các trụ quay đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi hoặc thay đổi không đáng kể.
Đảm bảo sự tương ứng động học giữa các bánh xe và truyển động lái, để tránh gây ra hiện tượng tự quay vòng hoặc dao động các bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ quay của nó.
Giảm chấn phải có hệ sổ dập tắt dao động thích hợp để dập tắt dao động được hiệu quả và êm dịu.
Có khối lượng nhỏ, đặc biệt là các phần không được treo.
Kết cẩu đơn giản, dễ bố trí Làm việc bển vừng, tin cậy.
Hình 1.5 Hệ thống treo xe bus
Dù hệ thống treo được thiết kế với công nghệ nào thì thiết kế phải đáp ứng với mục đích là mang lại được sức nặng của xe trong điều kiện địa hình Đảm bảo sự ổn định, linh hoạt của chiếc
16 xe khi chuyển hướng, vào cua, tăng hay giảm tốc Giảm thiểu tối đa các tác động của bề mặt địa hình lên phần thân trên xe nhằm tăng sự thoải mái cho người ngồi trong xe Cuối cùng là đảm bảo các điều kiện an toàn tối thiểu trong va chạm.
Trong thực tế, khi tiến hành nghiên cứu và sản xuất ra hệ thống treo trên ô tô thì các hãng xe buộc phải tuân theo những tiêu chí như sau:
Bảng 1.1 Tiêu chí tiến hành nghiên cứu và sản suất ra hệ thống treo trên ô tô
Tiêu chí 1 Tiêu chí 2 Tiêu chí 3
Tiêu chí 4 Ưu tiên trải nghiệm của xe: khả năng kiểm soát xe, sự thoải mái, tiếng ồn độ rung lắc của hệ thống treo,…
Dựa trên thiết kế tổng của xe: kết cấu tổng thể xe, không gian chiếm dụng của hệ thống treo,… Ưu tiên giá thành/ chi phí sản xuất
1.2.3 Cấu tạo của hệ thống treo trên xe ô tô thông thường
Dựa theo cấu tạo chung của hệ thống treo đa số xe hiện nay thì hệ thống treo của xe gồm 3 bộ phận chính:
Bộ phận đàn hồi là bộ phận quan trọng nhất (thường là các loại như : Nhíp,
Lò xo, Thanh xoắn, Khí nén, Cao su), có tác dụng làm giảm tần số dao động của ô tô, đảm bảo độ êm dịu khi xe chuyển động qua những cung đường không bằng phẳng.
Bộ phận giảm chấn có nhiệm vụ loại dao động của bánh và thân ô tô, tăng độ bám đường cho bánh, giúp tránh không bị rung lắc mạnh.
Bộ phận dẫn hướng (thanh ổn định) có chức năng tiếp nhận, truyền lực và mô-men giữa bánh và khung xe Cũng căn cứ theo điều này, hệ thống treo thường được chia làm hai loại chính là treo độc lập và treo phụ thuộc Hai thuật ngữ Phân loại hệ thống treo trên xe ô tô này ám chỉ khả năng điều chỉnh các bánh xe đối nhau chuyển động độc lập.
1.2.4 Phân loại hệ thống treo trên xe ô tô