Đồ án xây dựng một bãi đỗ xe tự động - hiện đại theo dạng tầng cao ốc hoặc hầm ngầm

Tại các nước này đều có các công ty chuyên kinh doanh bãi đỗ xe nhiều loại, trong đó hệ thống đỗ xe ôtô nhiều tầng tự động được sử dụng rất phổ biến.. Giới thiệu về một số hệ thống bãi đ

MỞ ĐẦU

Trải qua nhiều thập kỷ ôtô đã trở thành một phương tiện gắn bó mật thiết đối với đời sống của con người.Và cho tới nay nền công nghiệp ôtô ngày càng phát triển và số lượng ôtô tăng chóng mặt từng ngày.Sự gia tăng ngày càng nhiều

về số lượng xe ôtô điều này cũng phản ánh sự phát triển của một quốc gia Song song với sự phát triển đó người ta đặt ra vấn đề là xây dựng những bãi đỗ xe phục

vụ cho người dân trong việc đi lại thuận tiện

Nhưng với đời sống công nghiệp như hiện nay thì việc xây dựng các bãi giữ xe có diện tích lớn là một vấn đề nan giải Vậy để giải quyết được bài toán nan giải trên, hiện nay cần phải xây dựng bãi đỗ xe theo kiểu tiết kiệm diện tích mặt bằng càng nhỏ càng tốt Chính vì vậy, các nước công nghiệp trên thế giới đã ứng dụng công nghệ khoa học - điều khiển tự động vào để giải quyết bài toán này

Đó là xây dựng một bãi đỗ xe tự động - hiện đại theo dạng tầng cao ốc hoặc hầm ngầm với cách giải quyết trên thực sự đã đem lại rất nhiều lợi ích như:

- Tiết kiệm thời gian và giảm ùn tắc

- Tạo cho khách hàng cảm giác tiện nghi, thoải mái

- Tiết kiệm nhiên liệu, giảm nguy cơ va chạm, hao mòn xe, giảm lượng khí thải ô nhiễm

- Tránh tình trạng xung đột, căng thẳng và giảm nguy cơ gây tai nạn

- …

Nhiều nước trên thế giới đã sử dụng hệ thống đỗ xe tự động nhiều tầng, và

đã trở thành phổ biến, không chỉ ở các nước Châu Á đất chật người đông như Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ, Singapore, Malaysia, Trung Quốc mà còn ở những nước Châu Âu và Mỹ Trong khi đó ở Việt Nam, nhất là ở các khu đô thị lớn như thành phố Hồ Chí Minh, thủ đô Hà Nội việc xây dựng và sử dụng các bãi đỗ xe tự động chỉ đếm trên đầu ngón tay

Theo khảo sát, có rất nhiều các cao ốc tại Việt Nam có tầng hầm để xe nhưng đa phần đều không đáp ứng nổi nhu cầu đậu xe Một số cao ốc khác thậm chí còn không có tầng hầm để xe nên các xe phải đậu dưới lòng đường, trên vỉa hè hoặc tìm chỗ đậu xa.Điều này đồng nghĩa với việc thiếu bãi đậu xe các loại nghiêm trọng cho cả hai đô thị lớn nhất Việt Nam trong khi lượng xe ngày càng dồn nhiều hơn về khu vực trung tâm Có thể nói, tình trạng kẹt xe và tai nạn giao thông xảy ra liên tục do quỹ đất cho giao thông tĩnh đã quá chật

Vì vậy: giải pháp xây dựng bãi đỗ xe tự động nhiều tầng rất cần thiết đối với Việt Nam hiện nay

Tuy nhiên,để xây dựng các bãi đỗ xe tự động đúng tiêu chuẩn,đòi hỏi phải

có đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao và luôn được trau dồi để

thích ứng với công nghệ ngày càng hiện đại

Trước những yêu cầu trên, công tác giáo dục và đào tạo chiếm tầm quan trọng trong công cuộc đổi mới, phát triển đất nước Trong quá trình đào tạo nguồn nhân lực cao,các trường đại học và cao đẳng không những chỉ chú trọng kiến thức

lý thuyết mà phải đặc biệt chú trọng đến thưc hành.Các bài giảng phải được thể hiện bằng mô hình thực tế,bằng trực quan sinh động.Tạo điều kiện cho sinh viên

dễ dàng hơn trong việc tiếp cận với công nghệ cao.Giúp cho họ có thể nắm bắt kịp thời với nền khoa học kỹ thuật hiện đại của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG

1.1 Giới thiệu chung

Vấn đề cấp bách nhất của các thành phố lớn ở Việt Nam hiện nay chính

là vấn đề quy hoạch giao thông đô thị Trong những năm trở lại đây, cùng với sự phát triển về kinh tế, mức tăng trưởng phương tiện giao thông, đặc biệt là xe ô tô cá nhân đã tăng một cách nhanh chóng Phương tiện cá nhân

nhiên, việc đáp ứng nhu cầu đất này ngày càng tỏ ra không khả thi do giá trị đất đang tăng nhanh, và nhu cầu đất cho các mục đích cấp bách khác cũng đang thiếu trầm trọng Giải pháp “chữa cháy” là sử dụng một phần diện tích mặt đường làm chỗ đậu xe chỉ mang tính chất tạm thời và vẫn không đáp ứng đủ nhu cầu

Hiện nay, để giải quyết vấn đề như các đô thị Việt Nam đang phải đối mặt này, nhiều nước trên thế giới đã sử dụng hệ thống đỗ xe nhiều tầng tự động, và đã trở thành phổ biến, không chỉ ở các nước Châu Á đất chật người đông như Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ, Singapore, Malaysia, Trung Quốc mà còn ở những nước Châu Âu và Mỹ Tại các nước này đều có các công ty chuyên kinh doanh bãi đỗ xe nhiều loại, trong đó hệ thống đỗ xe ôtô nhiều tầng tự động được sử dụng rất phổ biến Các công ty sản xuất hệ thống

đỗ xe tự động là các nhà chế tạo, không trực tiếp kinh doanh bãi đỗ xe mà chi cung cấp và lắp đặt thiết bị cho các nhà đầu tư Các công ty sản xuất hệ thống đỗ xe tại các nước này đều là các công ty cơ khí có kinh nghiệm về các thiết bị nâng hạ Ngoài ra còn các hệ thống các công ty sản xuất các thiết

bị phụ trợ như : hệ thống lấy vé tự động đọc thẻ, cửa trả tiền tự động, hệ thống máy tính điều khiển tự động Bãi đỗ xe ôtô nhiều tầng theo kiểu dùng

cơ cấu nâng - hạ đưa lên tầng cao, sau đó lái xe ra tầng đỗ là kiểu đỗ xe nhiều tầng kết hợp hệ thống cơ khí đơn giản nhất, xuất hiện từ năm 1918 tại

Mỹ, sau đó lan truyền sang châu Âu Ngay tại TP HCM hiện nay vẫn còn dấu tích của thang nâng xe này loại bãi đỗ xe bên hông khách sạn Kim Đô Sau đó, đến năm 1964, hệ thống bán tự động ra đời tại Châu Âu (Đức và Ý), với hệ thống này thang nâng kết hợp di chuyển xe đến vị trí của tầng, nhưng vẫn cần người lái xe đưa xe vào hệ thống Loại hình này được ứng dụng tại Nhật Bản từ khoảng năm 1975 Kể từ năm 1982, hệ thống tự động hoàn toàn không cần người lái tiếp tục được phát minh tại châu Âu (đầu tiên tại Đức)

Do tính chất đất chật người đông, các công ty Nhật Bản nhanh chóng phát triển công nghệ này tại Nhật bản và ứng dụng rộng rãi từ năm 1985 Hiện nay, Nhật Bản và Hàn Quốc là 2 nước có số lượng hệ thống đỗ xe tự động nhiều nhất thế giới, khách du lịch có thể dễ dàng tìm thấy bãi đỗ xe tự động

tại bất kì khu phố nào tại Tokyo và Seoul Vì vậy việc thiết kế bãi đỗ xe tự động cho ôtô là điều hết sức cần thiết trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện nay, để phục vụ tốt hơn cho cuộc sống con người Theo những kết quả nghiên cứu mới đây của các nhà hoạch định giao thông đô thị và của Sở GTCC Hà Nội, hiện tại các bãi đỗ xe trong thành phố chỉ đáp ứng được khoảng 10%, 90% còn lại đang nằm tản mát trên các hè phố, lòng đường và các ngõ ngách Trong năm 2005, toàn thành phố mới có khoảng 350.000 m2 cho tất cả các bãi đỗ xe Đây là con số quá thấp và nó chỉ đáp ứng được khoảng 10% so với yêu cầu thực tế Theo thống kê, hiện tại trên địa bàn toàn thành phố, chỉ có khoảng hơn 130 điểm đỗ xe ôtô công cộng, do các đơn vị khai thác điểm đỗ xe Hà Nội quản lý với tổng diện tích khoảng 230.000m2 và công suất đỗ 6000 xe các loại Các bãi đỗ này chủ yếu tập trung ở các quận Hai Bà Trưng, Hoàn Kiếm, Long Biên và Ba Đình, hiện tại Hà Nội có 42.132 chiếc xe ôtô con (loại từ 4-7 chỗ) dự báo vào năm

2010, con số này sẽ tăng lên khoảng 85.000 chiếc Đây thực sự là điều nan giải cho các nhà quản lý đô thị bởi quỹ đất cho giao thông tĩnh vốn đã thiếu lại càng thiếu trầm trọng Hiện nay diện tích điểm đỗ xe ở Hà Nội chỉ chiếm 0,3% quỹ đất, ở TPHCM chiếm 0,1% quỹ đất Trong khi đó ở những đô thị phát triển, diện tích dành cho đỗ xe bình quân phải chiếm từ 3% đến 6%

129 điểm đỗ xe công cộng của Hà Nội từ lâu đã luôn trong tình trạng quá tải Nhiều đường, phố, đường ven hồ… được "bóp bụng" dành cho đỗ xe Nhưng vẫn không theo kịp với tốc độ phát triển của phương tiện giao thông

cá nhân Trong quy hoạch phát triển không gian, Hà Nội đặt mục tiêu đến năm 2010, quỹ đất dành cho đỗ xe phải đạt 3%, tức là khoảng 500-750ha đất, tuy nhiên việc thực hiện sẽ rất khó khăn bởi nơi cần thì không có quỹ đất còn nơi có quỹ đất thì không phù hợp nhu cầu

Một số hình ảnh thực tế vẫn còn tồn tại hiện nay

Dự báo trong vòng 15 năm tới (2006-2020), với mức độ tăng trưởng xe

cơ giới rất cao ở nước ta hiện nay, số lượng ô tô sẽ tăng thêm khoảng 4 lần Vậy để quy hoạch tổng thể hệ thống các điểm đỗ xe, trong vòng từ nay đến năm 2020, Hà Nội cần phải tăng gấp 20 lần quỹ đất dành cho bãi đỗ xe so với hiện nay Đây quả thực là bài toán nan giải và chưa thực sự có lời giải hữu hiệu Không ít người tham gia giao thông ở Hà Nội phải bức xúc trước tình trạng các bãi đỗ xe mọc lên tự phát, chiếm dụng vỉa hè, lòng đường gây cản trở, ùn tắc giao thông và mất mỹ quan đô thị Hầu hết các tuyến đường trong nội thành đều rất hẹp nhưng vẫn phải dành riêng gần một nửa mặt đường để làm nơi đỗ xe

Đó là những vấn đề tiêu biểu đang rất ảnh hưởng đến mỹ quan đô thị và

nó đang làm mất đi nhiều giá trị vô hình và hữu hình khác Cần có những giải pháp tốt để giải quyết những vấn đề này Từ những nhận định trên nên việc đưa giải pháp bãi đỗ xe tự động sẽ giảm thiểu được những vấn đề nêu trên trong xu thế xã hội ngày càng phát triển hiện nay, chính vì vậy đề tài nhằm đưa ra một giải pháp tăng diện tích đỗ xe, trong khi diện tích đất còn hạn hẹp

1.2 Phân loại bãi đỗ xe tự động

Bãi đỗ xe tự động là công nghệ - giải pháp xếp rỡ xe vào vị trí lưu đỗ sao cho tiết kiệm không gian và thời gian Để đạt được điều đó, hệ thống được thiết kế vị trí đỗ theo tầng theo lớp Để chuyển xe từ tầng này đến tầng khác đều sử dụng thiết bị nâng hạ - gọi chung là thang nâng Trên mồi tầng có đường lưu chuyển hợp lý, cơ cấu di chuyển và đường lưu chuyển có thể nói

là đặc trưng của công nghệ Ta có thể phân loại hệ thống bãi đỗ xe như sau:

1.2.1 Phân loại hệ thống theo cơ cấu và cách thức lưu chuyển

1, Hệ thống cơ cấu nâng - hạ- robot ; (TM-RB)

2, Hệ thống cầu trục-dịch chuyển ngang ; (CT-DN)

3, Hệ thống Thang cuốn-quay vòng dứng ; (TC-QD)

4, Hệ thống Thang nâng-quay vòng ngang ; (TN-QN)

5, Hệ thống thang nâng- quay vòng tròn ; (TN-QT)

6, Hệ thống thang nâng-dịch chuyển ngang : (TN-DN)

7, Hệ thống thang treo-quay vòng đứng ; (TT-QD)

8, Hệ thống nâng hạ-dịch chuyển ngang ; (NH-DN)

* Các loại cơ cấu tác động xếp/rỡ (cơ cấu công tác)

- Cơ cấu cánh tay robot (CRB)

- Cơ cấu móc kéo (CMK)

- Cơ cấu tháo khớp (CTK)

1.2.2 Phân loại theo quy mô kiến trúc

1, Bãi đỗ lưu kho (LK)

1.2.3 Phân loại theo hệ thống điều khiển

1, Hệ thống điều khiển bán tự động (MAN)

2, Hệ thống điều khiển logic khả lập trình (PLC)

3, Hệ thống điều khiển thông minh (LPC)

1.3 Giới thiệu về một số hệ thống bãi đỗ xe tự động

Qua các cách phân loại như trên trên thực tế có một số loại hệ thống bãi

đỗ xe điển hình thường gặp sau :

1.3.1 Hệ thống thang máy - robot (TM - RB)

- Thang máy : có nhiệm vụ nâng hạ robot tự hành từ vị trí bắt đầu đến các tầng và đảm bảo dừng chính xác tại địa điểm mà hệ thống điều khiển chỉ định

- Robot tự hành : có nhiệm vụ từ vị trí đỗ (trên bàn thang máy) di chuyển trên đường ray của mỗi tầng đến vị trí xác định (vị trí lưu đỗ) xếp hai bên đường ray Tại địa điểm lấy xe ra này, cánh tay robot di chuyển đến vị trí bánh xe ôtô rồi thực hiện thao tác : kẹp – nâng – kéo xe ôtô về bàn đỗ của robot, xong rồi thang máy đưa xe xuống nơi trả xe Tại địa điểm gửi xe vào thì thao tác ngược lại

Hình 1.1 Sơ đồ vận chuyển xếp rỡ hệ thống thang máy – robot

- Đặc điểm :

+ Hệ thống này được sử dụng rất rộng rãi cho lưu kho và đỗ xe có quy

mô lớn, hệ số an toàn cao (do vị trí lưu đỗ là tĩnh tại) Đặc biệt hệ thống này

là giải pháp tiết kiệm năng lượng lưu chuyển

+ Hệ số sử dụng diện tích k = 2/3

1.3.3 Hệ thống thang nâng-quay vòng ngang (TN-QN)

- Thang nâng trong hệ thống này có dạng thang máy hoặc vận thăng

- Cơ cấu vận chuyển trên 1 tầng theo phương pháp đấy/ kéo trượt ngang các pallet theo một vòng tròn khép kín (pallet có thể dịch chuyển theo 2 phương nằm ngang )

- Cơ cấu công tác thực hiện việc xếp vào/lấy ra khá đơn giản theo nguyên tắc tháo khớp truyền lực giữa các pallet với nhau

Hình 1.3 Sơ đồ vận chuyển hệ thống thang nâng - quay vòng ngang

(TN-QN)

- Đặc điểm : Hệ thống này cho hệ số sử dung diện tích khá cao (>80%) thường sử dụng cho bãi đỗ ngầm Nhược điểm của hệ thống này là chi phí năng lượng riêng lớn

1.3.4 Hệ thống thang cuốn - quay vòng đứng (TC-QD)

- Thang cuốn ở đây thuộc loại xích tải nó có thể nâng/hạ pallet liên tục theo vòng tròn đứng

- Việc dịch chuyển trên mỗi tầng được thực hiện nhờ cơ cấu đẩy kéo chuỗi pallet theo từng nhịp (mỗi bước dịch chuyển bằng chiều rộng của pallet) chúng dừng lại khi thẳng hàng với pallet trên thang cuốn

- Cơ cấu công tác ở đây là cơ cấu tháo khớp Khớp liên kết truyền lực giữa pallet liền kề khi chúng thẳng hàng Khi thang cuốn dịch chuyển thì khớp tự phân khai Đường lưu chuyển của hệ thống này là vòng tròn khép kín giữa tầng này với tầng khác kết hợp với 2 thang cuốn

Hình 1.4 Sơ đồ lưu chuyển hệ thống thang cuốn - quay vòng đứng

- Đặc điểm : Hệ thống này sử dụng rộng rãi cho bãi đỗ ngầm vì sử dụng tối

hệ thống này ở chỗ phải sử dụng đến nhiều bộ truyền động, chi phí năng lượng riêng cao

1.3.5 Hệ thống thang nâng - quay vòng tròn (TN-QT)

- Thang nâng ở hệ thống này thực hiện 2 chuyển động : nâng hạ theo phương đứng và quay quanh trục của nó

- Cơ cấu công tác : thực hiện thao tác xếp vào/lấy ra nhờ cơ cấu cánh tay robot Khi thang nâng, nâng bàn robot kết hợp chuyển động quay vòng đến

vị trí xác định thì robot bắt đầu làm việc

Hình 1.5 Sơ đồ lưu chuyển hệ thống thang nâng - quay vòng tròn (TN-QT)

- Đặc điểm : Hệ thống này được sử dụng ở mọi địa hình, sử dụng ít không gian, thời gian lấy xe ngắn

1.3.6 Hệ thống thang nâng – dịch chuyển ngang (TN - DN)

- Thang nâng ở đây thường sử dụng kiểu vận thăng ròng rọc kép di chuyển trên 4 đường ray theo phương thẳng đứng

- Cơ cấu móc kéo thực hiện việc xếp vào/lấy ra khỏi vị trí đỗ, cơ cấu này được đặt có định trên bàn của thang nâng Khi thang nâng dừng ở vị trí xác định thì cơ cấu móc kéo đấy / kéo pallet theo phương ngang vào vị trí đỗ trên sàn hay bàn thang nâng

Hình 1.5 Sơ đồ lưu chuyển hệ thống thang nâng – dịch chuyển ngang (TN -

DN)

- Đặc điểm: Hệ thống này kết cấu đơn giản, dễ thi công, thường sử dụng cho bãi đỗ kiểu tháp cao Hệ số sử dung diện tích k = 2/3 - 4/5

1.4 Ưu nhược điểm và ứng dụng của bãi đỗ xe nhiều tầng

1.4.1 Ưu nhược điểm của bãi đỗ xe tự động

a.Ưu điểm

Ưu điểm lớn nhất của hệ thống bãi đỗ xe tự động là giúp cho thời gian gửi và nhận xe nhanh chóng,tận dụng tối đa diện tích và tăng lượng xe đỗ trên cùng một diện tích ( số lượng ô tô đỗ được theo kiểu tự động có thể tăng

từ gấp đôi đến gấp 20 lần so với số lượng xe ô tô đỗ theo kiểu tự lái thông thường )

Hệ thống đỗ xe tự động có thể giải quyết hầu hết các bất tiện của bãi ô

tô tự lái Sau khi đưa xe vào phòng xe, hệ thống lập trình sẽ tự động đưa xe vào vị trí đỗ, người lái xe không cần thao tác bất kỳ động tác nào ngoài việc bấm nút số xe (hoặc nhận thẻ từ hệ thống) Nếu mặt bằng chật hẹp, với bàn xoay 360 độ và các con lăn định vị xe thì dù người lái xe yếu tay lái nhất cũng dễ dàng đưa xe vào phòng xe Khi có bất kỳ sự cố nào bất thường trong

hệ thống (ví dụ như có người đột nhập, cửa xe bị bật ra…) thì hệ thống sẽ báo động tức thời về trung tâm xử lý

Do xe không tự vận hành trong hệ thống nên không gây ra các vấn đề

ô nhiễm không khí do chất thải của xe, và vì vậy cũng tránh được nguy cơ cháy nổ do xe lưu thông trong hầm Khi có rủi ro hỏa hoạn, vì bãi đỗ xe tự động không có người nên nguy cơ chết người không thể xảy ra Hệ thống đỗ

xe tự động có thể lắp đặt nối trên mặt đất hoặc ngầm bên dưới

bộ , và người lái xe phải chờ thời gian khá dài để lái xe so với bãi xe tự lái

Do đó, với các công trình có đặc điểm này, nếu muốn lắp đặt hệ thống tự động thì phải có nhiều cửa ra vào khác nhau với nhiều thang nâng để giảm thiểu thời gian lấy xe

Đối với bãi xe thông thường, dù tòa nhà mất điện thì lái xe vẫn có thể lái xe ra khỏi bãi xe.Tuy nhiên với hệ thông tự động, không xe nào có thể ra khỏi hệ thống khi mất điện Do đó,máy phát điện riêng cho hệ thống phải được trang bị Về phòng cháy chữa cháy: ngoài việc tuân thủ các tiêu chuẩn phòng cháy chữa cháy trong xây dựng chung cho nhà cao tầng và tầng hầm, cần thiết phải lắp đặt riêng hệ thống điều khiển báo và chữa cháy tự động cho khu vực đỗ xe

Ngoài ra, hệ thống cần được thiết kế để thoát khói thoát khí cháy Các hầm chứa xe cũng phải bố trí bơm nước tự động để thoát nước khi xảy ra ngập.Đối với các hệ thông tự động đặt trong các công trình nhà ở, bệnh viện, việc tính toán các thiết kế cách âm và chống rung là rất cần thiết để giảm thiểu tiếng ồn

Tùy theo diện tích đất, vị trí các lối ra vào và tùy theo mục đích sử dụng,từ đó chọn loại hệ thống thích hợp cho từng công trình Hiện nay có rất nhiều loại hệ thống đỗ xe tự động trên thế giới : Loại hệ thống vừa lắp được trên mặt đất , vừa lắp được dưới ngầm , hoặc một phần trên mặt đất, một phần dưới ngầm: hệ thống tháp nâng dùng thang máy, hệ thống thang nâng

di chuyển, hệ thống xếp hình…

1.4.2 Ứng dụng của bãi đỗ xe tự động

Do lợi ích của bãi đỗ xe tự động đem lại là rất to lớn,cho nên nhiều quốc gia đã thay thế các bãi đỗ xe truyền thống thành các bãi đỗ xe tự động,như: Nhật Bản,Hàn Quốc,Trung Quốc,Đức,Ý,Mỹ,Hà Lan Mới đây ở Việt Nam,cụ thể là tại TP.Hồ Chí Minh cũng đã xuất hiện bãi đỗ xe tự động

Tuy vậy,việc ứng dụng công nghệ bãi đỗ xe mới đòi hỏi một khoản đầu tư rất lớn Vì thế, cần sự chia sẻ và phối hợp giữa các cơ quan quản lý nhà nước cũng như các nhà đầu tư, các đơn vị cung cấp giải pháp này tìm ra một giải pháp tối ưu, đưa ra mức giá hợp lý cho nhà đầu tư và người thuê chỗ Ngoài ra cần phải đưa ra quy hoạch tổng thế về các hệ thống bãi đỗ xe,

ở vị trí nào có thể lắp đặt được bãi đỗ xe tự động (từ độ cao, diện tích, chiều rộng, lưu lượng chứa xe )

1.5 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG Ở VIỆT NAM

Với tốc độ phát triển kinh tế trong những năm gần đây thì vấn đề cấp bách nhất của các thành phố lớn ở Việt Nam hiện nay chính là vấn đề quy hoạch giao thông đô thị Dù đã có hạn chế nhưng mức tăng trưởng phương tiện giao thông, đặc biệt là xe ô tô cá nhân đã tăng một cách nhanh chóng Phương tiện cá nhân tăng lên, đòi hỏi diện tích đất dành cho bến đỗ xe cũng phải tăng theo Tuy nhiên, việc đáp ứng nhu cầu đất này ngày càng tỏ ra không khả thi do giá trị đất đang tăng nhanh, và nhu cầu đất cho các mục đích cấp bách khác cũng đang thiếu trầm trọng Giải pháp “chữa cháy” là sử dụng một phần diện tích mặt đường làm chỗ đậu xe chỉ mang tính chất tạm thời và vẫn không đáp ứng đủ nhu cầu

Hiện nay, để giải quyết vấn đề như các đô thị Việt Nam đang phải đối mặt này, nhiều nước trên thế giới đã sử dụng hệ thống đỗ xe nhiều tầng tự động,và đã trở thành phổ biến

Đối với nhiều nước trên thế giới, hệ thống đỗ xe tự động đã quá quen thuộc Tại Việt Nam, hệ thống này sẽ là một giải pháp mới để giải quyết

“cơn khát” thiếu chỗ đỗ xe trầm trọng tại các thành phố lớn

Tại Thủ đô Hà Nội

Vừa qua 09/2011,Sở Giao thông Vận tải cho biết, số lượng ôtô tại Hà Nội gần 380.000 chiếc và khoảng 50.000 phương tiện vãng lai.Với số lượng gia tăng đăng ký mới ôtô hiện nay (trung bình 12-14%/năm)

Hiện nay, cả Hà Nội mới chỉ có 5 điểm đỗ xe ôtô chính thức gồm: Điểm đỗ xe Dịch Vọng, điểm đỗ xe cầu Cầu Chui, điểm đỗ xe Kim Ngưu và

2 điểm đỗ xe tại khu vực bến xe Mỹ Đình Mỗi điểm đỗ xe này chỉ đáp ứng tối đa được 200 chỗ Tính cả các điểm đỗ xe không chính thức thì hiện nay

Hà Nội mới chỉ đáp ứng được 8- 10% nhu cầu về đỗ, gửi xe,Còn lại khoảng 90% là phải sử dụng vỉa hè, lòng đường, tầng trệt, sân chung cư và các ngõ ngách làm bãi trông giữ xe

Trong khi đó, theo thông tin từ Công ty Khai thác điễm đỗ xe Hà Nội, quỹ đất dành cho giao thông tĩnh trong khu vực nội thành hiện đã cạn kiệt.Công ty cho biết: “Đơn vị hiện quản lý khoảng 171 điểm đỗ, trông giữ

xe trong khu vực nội thành, tổng diện tích hơn 106.000m2, với sức chứa 10.000 xe ôtô (chủ yếu là tận dụng vỉa hè, lòng đường ) nhưng mới chỉ đáp ứng được 30% nhu cầu”

Hiện tại, các bãi trông đỗ xe tự động tại Hà Nội mới chỉ đếm trên đầu ngón tay.Bãi đỗ xe tự động đầu tiên ở Hà Nội là bãi đỗ xe tự động trước tòa nhà M5 Nguyễn Chí Thanh – Hà Nội,áp dụng theo công nghệ và kỹ thuật của Hàn Quốc.Được đưa vào hoạt động 11/2010

Hệ thống đỗ xe tự động này được xây dựng dưới lòng đất trước tòa nhà với diện tích khoảng 1.000m2 Với 5 tầng hầm xây cất dưới độ sâu 12m, sức chứa tối đa của bãi xe là 202 xe Đây là hệ thống bãi đỗ xe tự động lớn nhất hiện nay tại Hà Nội Toàn bộ chi phí của bãi xe tự động này lên đến

do đó tiết kiệm được rất nhiều diện tích, phía trên vẫn có thể sử dụng để làm các công trình khác.Hiệu quả, tiết kiệm diện tích và hiện đại là điều có thể thấy rõ

Bên cạnh đó, TP Hà Nội đã chấp thuận cho Công ty Khai thác điểm

đỗ xe Hà Nội nghiên cứu, triển khai 4 dự án xây dựng điểm trông đỗ xe tự động tại các địa điểm:

Chưa bao giờ tại TP.HCM tình trạng khan hiếm bãi đỗ xe lại như hiện nay.Theo thống kê, TP.HCM hiện có 3.897 con đường, với tổng chiều dài

khoảng 3.534 km, nhưng phần lớn các tuyến đường đều có bề ngang hẹp, chỉ khoảng 16% số tuyến đường có lòng đường rộng hơn 10m và gần 70% tuyến đường có bề rộng nhỏ hơn 7m Rất ít tuyến đường có thể làm nơi đỗ xe ô tô

` Đứng trước áp lực như vậy, không còn cách nào khác là TP.HCM cần thiết phải áp dụng các công nghệ đỗ xe hiện đại phù hợp với thực tế là đất đai chật hẹp Hệ thống đỗ xe tự động là giải pháp tối ưu nhất cho việc giải bài toán khó lâu nay về khan hiếm bãi đỗ xe

Đó là tiền đề cho việc xuất hiện bãi đỗ xe tự động đầu tiên tại TP.Hồ Chí Minh.Ngày 10/5/2011, tại cao ốc 14 tầng – Công ty CP Địa ốc Thảo Điền (19 Hoàng Hoa Thám, Q Bình Thạnh, TP.HCM), hệ thống đỗ xe ô tô

tự động đã chính thức được vận hành Hệ thống này do Công ty TNHH SX

Cơ khí & Cầu trục NMC gia công kết cấu thép tại VN, thiết kế, lắp đặt và bảo hành theo công nghệ chuyển giao của Hàn Quốc

Cao ốc Thảo Điền 14 tầng, được xây dựng trong khuôn viên đất 477 m2 Tuy chỉ sử dụng 66 m2 (6m x 11m), Công ty NMC đã xây dựng thành công một hệ thống đỗ xe tự động cho cao ốc Thảo Điền, với sức chứa 12 chiếc ô tô 5 – 7 chỗ ngồi trong 3 tầng hầm (sâu dưới lòng đất 8m)

Bên cạnh đó, TP.Hồ Chí Minh còn đầu tư gần 2.500 tỷ đồng cho dự

án xây bãi đỗ xe ngầm tại quận 1 chưa từng có ở châu Á do Công ty TNHH Tập đoàn Đông Dương làm chủ đầu tư :

 Dự án xây dựng theo hình thức BOT (Đầu tư - Kinh doanh - Chuyển giao): Được xây dựng tại sân vận động Hoa Lư,Quận 1.Dự án có diện tích xây dựng 15.400 mét vuông gồm 5 tầng ngầm với số lượng ô tô tối đa 3.062 chiếc, bãi đậu xe được xây dựng theo công nghệ xếp xe tự động Dự kiến dự án sẽ hoàn thành vào năm 2014

 Dự án xây dựng theo hình thức BO (Đầu tư - Sử dụng): Được xây dựng tại khu vực sân khấu Trống Đồng,Quận 1.Với số chỗ để xe ô tô

khoảng 560 chỗ,tổng vốn 882 tỉ đồng

CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN - LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

Đối với các hệ thống điều khiển tự động thường sử dụng một số thiết bị điện như sau:

Hình 2.1 Rơle trung gian kiểu chân cắm

Rơle trung gian được dùng rất nhiều trong các hệ thống bảo vệ điện, trong các hệ thống điều khiển tự động Do có số lượng tiếp điểm lớn 4-6 tiếp điểm, vừa thường đóng vừa thường mở Rơle trung gian được sử dụng khi khả năng đóng ngắt của tiếp điểm của rơle chính không đủ, hoặc chia tín hiệu từ rơle chính đến nhiều bộ phận khác nhau của sơ đồ mạch điện điều khiển Trong các bảng mạch điều khiển dùng linh kiện điều khiển, rơle trung gian thường được dùng làm phần tử đầu ra để truyền tín hiệu cho các bộ phận mạch phía sau, đồng thời cách ly điện áp khác nhau giữa phần điều khiển thường là điện áp thấp 1 chiều(5V , 10V, 12V , 24V) với phần chấp hành thường là điện áp lớn xoay chiều(220V , 380V)

* Cấu tạo:

+ Mạch từ: gồm mạch từ tĩnh và mạch từ động làm bằng vật liệu sắt từ(sát non, thép kĩ thuật điện)

+ Cuộn hút: cuộn dây điện từ( day emay, dây cô tong) được cuốn quanh mạch tù tĩnh

+ Các cặp tiếp điểm cơ khí gắn trên mạch từ tĩnh và động ( có cách điện với mạch từ)

+ lò xo phản kháng

* Nguyên lý hoạt động:

Khi cấp năng lượng điện đủ ngưỡng (1 chiều, xoay chiều) vào cuộn hút, lực điện từ xuất hiện thắng lực lò xo làm cho mạch từ động được hút chặt vào mạch từ tĩnh do đó làm thay đổi trạng thái của các cặp tiếp điểm cơ khí( tiếp điểm thường đóng sẽ mở ra, tiếp điểm thường mở sẽ đóng vào) Khi cắt nguồn vào cuộn hút, lực lò xo chuyển tiếp điểm về trạng thái ban đầu

* Những chú ý khi chọn Rơle trung gian

+ Điện áp hoạt động lớn nhất : DC_24V

+ Dòng điện làm việc Ilv = 5A nhỏ

+ Kết cấu sử dụng đơn giản

+ Công suất ngắt của hệ thống tiếp điểm là đủ lớn

+ Độ bền cơ, độ bền điện của cặp tiếp điểm

+ Số lượng cặp tiếp điểm phù hợp với nhu cầu sử dụng

2.2 Nút ấn

Nút ấn còn gọi là nút điều khiển, nó là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau; các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ …Ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V và mạch điện xoay chiều điện áp 500V, tần

số 50HZ; 60HZ, nút nhấn thông dụng để khởi động, đảo chiều quay động cơ điện bằng cách đóng và ngắt các cuộn dây của contactor nối cho động cơ Nút ấn thường được đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút ấn

ẩm ướt, không có hơi hóa chất và bụi bẩn Nút ấn có thể bền tới 1.000.000 lần đóng không tải và 200.000 lần đóng ngắt có tải Khi thao tác nhấn nút cần phải dứt khoát để mở hoặc đóng mạch điện

* Cấu tạo

Nút ấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường hở – thường đóng và vỏ bảo vệ Khi tác động vào nút ấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái; khi không còn tác động, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu

Hình 2.2 sau trình bày kết cấu 1 số nút ấn và kí hiệu của chúng trên bản

vẽ điện

Hình 2.2 a) Nguyên lý cấu tạo của nút ấn thường đóng, mở và kết hợp

b) Ký hiệu nút ấn thường mở, thường đóng

Một số loại nút ấn thường đóng dùng trong mạch bảo vệ hoặc mạch dừng còn có chốt khóa Khi bị ấn, nút tự giữ trạng thái bị ấn Muốn xóa trạng thái này, phải xoay nút đi một góc nào đó

* Phân loại

Nút ấn được phân loại theo các yếu tố sau:

- Phân loại theo chức năng trạng thái hoạt động của nút ấn, có các loại: + Nút ấn đơn: mỗi nút ấn chỉ có một trạng thái (ON hoặc OFF) + Nút ấn kép: dễ dàng sử dụng vào tháo ráp lấp lẫn trong quá trình sửa chữa, ta có thể dùng nó như là dạng nút ấn ON hay OFF

- Theo kết cấu bên trong:

+ Nút ấn loại có đèn báo

+ Nút ấn loại không có đèn báo

2.3 Công tắc hành trình

Thông thường đối với các mạch điều khiển ứng dụng ,mức điện áp từ 5V đến 18DC và PLC thì mức điện áp cung cấp cho các đàu vào điều khiển là 24V còn dòng điện thì không lớn lắm chỉ khoảng vài chục đến vài trăm mA Các công tắc hành trình thường được lắp đặt tại vị trí cần thiết để thay đổi sự chuyển động của hệ thống hoặc thực hiện một thao tác khác của hệ thống

Hình 2.4 Cầu chì

- Là một loại khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị điện và lưới điện tránh khỏi dòng điện ngắn mạch Nó thường được dùng đẻ bảo vệ đường dây dẫn, máy biến áp, động cơ điện, thiết bị điện, mạch điều khiển, vv…

- Cầu chì có đặc điểm đơn giản, kích thước bé, khả năng cắt lớn và giá thành hạ nên ngày nay được sử dụng rộng rãi Các phần tử cơ bản của cầu chì là dây chảy(để cắt mạch điện cần được bảo vệ, thiết bị dập tắt hồ quang

để dập tắt hồ quang phát sinh ra sau khi dây chảy bị đứt) ở mạch điện hạ thế, đôi khi không cần dùng thiết bị dập hồ quang

- Cầu chì có các tính chất và yêu cầu sau:

+ Đặc tính Ampe-giây của cầu chì cần phải thấp hơn đặc tính của đối tượng được bảo vệ

+ Khi có ngắn mạch, cầu chì phải làm việc có lựa chọn theo thứ tự + Cầu chì cần có đặc tính làm việc ổn định

+ Công suất thiết bị càng tăng cầu chì càng phải có khả năng cắt cao hơn

+ Việc thay thế dây chảy cầu chì bị cháy phải dễ dàng và tốn ít thời gian

2.4.2 Nguyên lý làm việc

- Trị số dòng điện mà dây chảy cầu chì bị chảy đứt tới giới hạn, được gọi là dòng điện tới hạn Igh Để dây chảy cầu chì không chảy đứt ở dòng điện làm việc định mức Iđm, cần phải đảm bảo điều kiện Igh  Iđm mặt khác, để bảo

vệ tốt và nhạy, dòng điện giới hạn lại phải không lớn hơn dòng điện định mức nhiều, do đó thường cho theo kinh nghiệm sau:

Igh / Iđm =1,62 đối với đồng

Igh / Iđm =1,25 1,45 đối với chì

Igh / Iđm =1,15 đối với hợp kim chì thiếc

- Dòng điện định mức của cầu chì được lựa chọn sao cho khi chạy liên tục qua dây chảy thì chỗ phát nóng lớn nhất của dây chảy không làm cho kim loại bị ôxy hóa quá mức và biến đổi đặc tính bảo vệ đồng thời nhiệt phát ra ở

bộ phận bên ngoài của cầu chì cũng vượt quá trị số ổn định

- Khi có quá tải lớn (dòng điện đi qua dây chảy lớn gấp 3 4 lần dòng điện định mức) thì quá trình phát nóng thực tế sẽ đoạn nhiệt, nghĩa là tất cả nhiệt lượng dây chảy phát sinh ra sẽ phát nóng cục bộ cầu chì Kết quả làm cho dây chảy cầu chì phát nóng lên đến nhiệt độ chảy sau đó chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng, tức là chảy đứt dây chì Khi chảy hơi kim loại trong

hồ quang càng tăng, càng khó dập tắt hồ quang Do đó trong cầu chì hạ thế, người ta thường giảm thể tích dây bằng cách chế tạo các dây chảy có một số đoạn hẹp trong các đoạn hẹp này, mật độ dòng điện và nhiệt độ tăng cao làm dây chảy nóng và dưới tác dụng của lực điện động sẽ cắt đứt nhanh dây chảy

2.4.3 Dây chảy và cách tính gần đúng dòng điện tới hạn I gh

- Khi lựa chọn kim loại làm dây chảy cần chú ý những điều kiện sau:

+ Điểm nóng chảy phải thấp

+ Khối lượng vật liệu cần phải ít, quán tính nhiệt cũng nhỏ và do đó có nhiều thuận lợi trong dập tắt hồ quang

- Dòng điện giới hạn nóng chảy Igh được tính gần đúng nhờ công thức sau:

I gh =a.d 3/2 (2.1)

Trong đó:

Igh : dòng điện giới hạn nóng chảy

d : Đường kính dây chảy ;

a : hằng số của vật liệu có giá trị sau

U : Điện áp định mức của lưới điện

cos: Hệ số công suất của thiết bị tiêu thụ điện

- Xác định dòng điện định mức Icc của cầu chì sao cho thỏa mãn hai điều

Cảm biến quang được dùng rất lâu, bao gồm một nguồn phát quang

và một bộ thu quang Nguồn quang sử dụng LED hoặc LASER phát ra ánh sáng thấy hoặc không thấy tùy theo bước sóng Bộ thu quang sử dụng diode hoặc transistor quang Ta đặt bộ thu và phát sao cho vật cần nhận biết có thể che chắn hoặc phản xạ ánh sáng khi vật xuất hiện Sơ đồ sử dụng cảm biến quang cho trên hình 2.6

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý cảm biến quang

Ánh sáng do LED phát ra được hội tụ qua thấu kính Ở phần thu ánh sáng từ thấu kính tác động đến transistor thu quang Nếu có vật che chắn thì chùm tia sẽ không tác động đến bộ thu được Sóng dao động dùng để bộ thu loại bỏ ảnh hưởng của ánh sáng trong phòng Ánh sáng của mạch phát

sẽ tắt và sáng theo tần số mạch dao động Phương pháp sử dụng mạch dao động làm cho cảm biến thu phát xa hơn và tiêu thụ ít công suất

2.6 Encorder

2.6.1 Khái niệm:

- Nhiệm vụ của Encorder là đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc đồng thời chuyển đổi vị trí góc hoặc vị trí thẳng thành tín hiệu nhị phân và nhờ tín hiệu này có thể xác định được vị trí trục hoặc bàn máy Tín hiệu ra của Encorder được sử dụng làm phần tử chuyển đổi tín hiện phản hồi trong các máy CNC và robot

Hình 2.7 Encorder

- Tùy thuộc vào chuyển động của Encorder mà ta có hai kiểu Encorder: thẳng và quay Nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống nhau nhưng Encorder thẳng có điểm khác cơ bản với Encorder quay là :

+ Encorder thẳng chiều dài của Encorder phải bằng tổng chiều dài chuyển động tương ứng có nghĩa là chiều dài cần đo phải bằng chiều dài thước

+ Encorder quay chỉ là một đĩa nhỏ và kích thước của Encorder quay không phụ thuộc vào khoảng cách đo, do đó kích thước của nó nhỏ gọn hơn

so với loại thẳng Encorder quay có thể dùng để đo cả hai thông số là dịch chuyển và tốc độ

- Trong máy công cụ điều khiển số, chuyển động của bàn máy được dẫn động từ một động cơ (động cơ bước, động cơ một chiều và động cơ xoay chiều) qua vít me, đai ốc, bi tới bàn máy, có thể nhờ Encorder lắp trong cụm truyền dẫn

2.6.2 Phân loại Encorder

2.6.2.1 Encorder tuyệt đối

Số dải băng trên đĩa tùy thuộc khả năng công nghệ Công nghệ ngay nay cho phép chia đĩa mã hóa lớn nhất là dải Trên các dải băng, các diện tích phân

tố, có phân tố để trong suốt (ánh sáng có thể xuyên qua được) và cũng có phân tố được phủ một lớp mà ánh sáng không thể xuyên qua được Sự trong suốt và không trong suốt đặc trưng tính của các phân tố

Hình 2.8 Đĩa quang

b) Nguyên lý hoạt động

Đĩa mã hóa được lắp trên trục, đối diện qua đĩa mã hóa bên trái ta bố trí nguồn sáng (đèn Led), phía bên kia của đĩa (bên phải) ta bố trí các photosensor, khuếch đại và Trigger Smiths

Tương ứng với mỗi dải băng ta lắp nguồn sáng Nguồn sáng và các photosensor được lắp cố định Khi ánh sáng từ nguồn sáng chiếu tới đĩa mã hóa, nếu đối diện với tia sáng là diện tích phân tố trong suốt, ánh sáng xuyên qua đĩa tới photosensor làm xuất hiện dòng chạy qua photosensor

Nếu đối diện với tia sáng là phân tố bị phủ lớp chắn sáng, ánh sáng không tới được photosensor và trong photosensor không có dòng điện chạy qua Dòng ra của photosensor nhỏ vì vậy mà ta đưa ra bộ khuếch đại, khuếch đại

đủ lớn để đưa đến tầng tiếp theo

Do quá trình quay đĩa mã hóa, cường độ ánh sáng tăng từ nhỏ đến cực đại (tia sáng xuyên qua hoàn toàn) và tiếp theo giảm dần đến khi tia sáng bị

chặn, dòng trong photosensor bằng không Vì vậy để có xung ra là xung vuông ta cho tín hiệu qua mạch sửa dạng xung Trigger Smiths

Gọi số góc trên đĩa là S và số dải là a, quan hệ giữa số góc và số dải được biểu diễn qua công thức:

2a

S  Trong đó: a là số nguyên dương tuyệt đối

Hình 2.9 Trạng thái lỗi khi sử dụng mã nhị phân

a) Encorder gia số kiểu quay:

Gồm có nguồn sáng (trong kết cấu này nguồn sáng là bóng đèn), thấu kính, đĩa thước cố định, đĩa phát xung, photosensor và mạch điện

Đĩa phát xung được làm bằng vật liệu trong suốt trên có một hoặc hai dải băng (dải băng là tập hợp các vạch sáng tối có chiều dày giống nhau) Một trong hai dải băng trên đĩa làm nhiệm vụ phát xung, dải băng còn lại để xác định góc quay không quy chiếu Đĩa phát xung được lắp trên trục

và chuyển động quay cùng trục

Đĩa thước (thước cố định) có xẻ bốn rãnh trên cùng một hàng, rãnh xẻ thứ năm bố trí trên hàng riêng và thước được cố định trên vỏ cùng phía với photosensor

Hình 2.10 Encorder gia số kiểu quay

Tương ứng với năm rãnh cố định ta lắp năm photosensor, photosensor cũng được lắp cố định với Encorder

Thấu kính làm nhiệm vụ biến đổi đường đi của các tia sáng thành các tia sáng song song

* Nguyên lí làm việc :

Hình 2.11 Sử dụng Encorder làm cảm biến vị trí

b) Encorder gia số kiểu thẳng

- Encorder gia số kiểu thẳng cũng có những thành phần như Encorder gia số kiểu quay nhưng chỉ khác là thước động là thước thẳng

- Nguyên lý hoạt động của nó hoàn toàn giống encorder gia số kiểu quay: + Encorder gia số kiểu thẳng gồm có nguồn sáng (trong kết cấu này nguồn sáng là bóng đèn), thấu kính, đĩa thước cố định, đĩa phát xung, photosensor

và mạch điện

+ Đĩa phát xung dược làm bằng vật liệu trong suốt, trên có một hoặc hai dải băng (dải băng là tập hợp các vạch sáng tối có chiều dày giống nhau)

Hình 2.12 Encoder kiểu thẳng

- Một trong hai dải băng trên đĩa làm nhiệm vụ phát xung, dải băng còn lại

để xác định góc không quy chiếu Đĩa phát xung được lắp trên trục và chuyển động quay cùng trục

- Đĩa thước (thước cố định) có xẻ bốn rãnh trên cùng một hàng, rãnh xẻ thứ năm bố trí trên hàng riêng và thước được cố định trên vỏ cùng phía với photosensor

* So sánh giữa Encorder gia số và Encorder tuyệt đối thì Encorder gia số

có các ưu, nhược điểm sau:

- Ưu điểm

+ Đơn giản và rẻ tiền

+ Không cần mạch giải mã và không cần bộ đếm

+ Giải đo chỉ giới hạn đặc tính của bộ đếm

+ Tốc độ có thể chọn ở bất kỳ điểm nào

+ Không đo được vị trí tuyệt đối do sự thay đổi gia số

+ Rất nhạy cảm với các tín hiệu bên ngoài

+ Ngắt nguồn điện sẽ làm mất gốc 0, muốn đo được phải xác định lại

Kết luận: Với những ưu nhược điểm và giá thành của các loại Encorder nêu

trên, chúng em chọn loại encoder tương đối có thông số kỹ thuật như sau:

100 xung/vòng quay, điện áp đầu vào là 5V, hai pha xung ra có điện áp là

5V, vì vậy cần có một mạch điện tử khuyếch đại tín hiệu điện áp xung từ 5V lên 24V phù hợp với điện áp đầu vào PLC

2.7 Động cơ điện

Động cơ điện là nguồn động lực chủ yếu ở các loại máy Động cơ điện

chia thành nhiều loại :

+ Theo số pha : động cơ điện 1 pha, 2 pha, 3 pha

+ Theo tốc độ quay : động cơ đồng bộ, động cơ không đồng bộ

+ Theo loại điện áp : động cơ xoay chiều , động cơ 1 chiều

+ Theo dây quấn : động cơ roto lồng sóc ( động cơ lồng sóc ), động cơ roto quấn dây ( động cơ dây quấn)

2.7.1 Động cơ điện một chiều

Đây là phần đứng yên của máy, bao gồm các bộ phận chính sau:

- 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

kỹ 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 kỹ 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 và dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu rạo 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

b) Phần quay hay rôto:

Bao gồm những bộ phận chính sau:

- Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ Thường dùng những tấm thép kỹ 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 lạ 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 kỹ 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 Nên có thể làm bằng tre, gỗ hay bakelit

- Cổ góp : Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều Cổ góp gồm nhiều phiến đồng 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

- Các bộ phận khác :

+ Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện một chiều thường chế tạo theo kiểu bảo vệ, ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió Cánh quạt lắp trên trục máy, khi động cơ quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ Gió đi qua vành góp, cực từ lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy

+ Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi Trục máy thường làm bằng thép cacbon tốt

+ Vậy thông qua cấu tạo của động cơ điện một chiều ta thấy so với các động cơ khác động cơ điện một chiều có nhiều tính ưu việt hơn không những động cơ điện một chiều với đặc tính cơ cứng có khả năng điều chỉnh

tốc độ một cách dễ dàng mà cấu trúc mạch lực với đường, mạch điều khiển

đơn giản hơn, Đồng thời lại đạt được chất lượng điều chỉnh cao, đặc tính cơ

điều chỉnh w = f(M) tuyến tính, dải điều chỉnh tốc độ rộng Bên cạnh đó

động cơ điện một chiều cũng có một chiều cũng có một số nhược điểm trong

vận hành như làm việc không tin cậy, cấu tạo phức tạp không thuận tiện khi

sửa chữa, khi vận hành làm nhiễu tín hiệu vô tuyến

2.7.1.2 Đặc điểm, cấu tạo của phương pháp kích từ động cơ điện một

chiều bằng nam châm vĩnh cửu:

Trong máy điện một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu, từ trường

được tạo thành nhờ nam châm vĩnh cửu So với máy kích thích kiểu điện từ,

các máy này chỉ khác ở thiết bị của hệ thống từ

Hình 2.14 Hệ thống từ của máy điện một chiều kích từ bằng nam châm

vĩnh cửu

a Nam châm hình tia có mặt cực

b Nam châm hình tia không có mặt cực

d Nam châm hình vành khăn

- Động cơ nam châm vĩnh cửu có công suất từ vài chục đến vài trăm Oát được dùng trong truyền động công suất nhỏ trong ôtô, máy bay và trong các

hệ tự động khác Các động cơ thường dùng ở chế độ ngắn hạn hoặc ngắn hạn lặp lại, cho phép mở máy và đảo chiều quay không có biến trở trong mạch phần ứng Tốc độ quay của động cơ được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện

áp phần ứng cũng như sử dụng điện áp xung để điều chỉnh sau tốc độ quay

- Ưu điểm: So với máy có kích thích kiểu điện từ, máy điện chiều nam châm vĩnh cửu có hiệu suất cao hơn, điều khiển, làm mát dễ dàng hơn, kích thước lắp đặt, trọng lượng và giá thành nhỏ hơn, kích thích ổn định hơn vì từ trường nam châm vĩnh cửu không phụ thuộc vào tốc độ quay

+ Vật liệu có trong thành phần các hợp kim làm nam châm rất hiếm, công nghệ từ hóa và chế tạo nam châm phức tạp hơn

- Trong mô hình chúng em sử dụng động cơ điện một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu vì:

+ Với mô hình nhỏ thì chỉ cần một động cơ công suất nhỏ là đủ Vì vậy

sử dụng động cơ nam châm vĩnh cửu sẽ cho hiệu suất cao hơn

+ Động cơ nam châm vĩnh cửu với kích thước, trọng lượng nhỏ sẽ dễ dàng bố trí hơn

+ Động cơ nam châm vĩnh cửu có giá thành rẻ hơn và dễ kiếm trên thị trường

2.7.1.3 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều:

Hình 2.13 Sơ đồ nối dây động cơ điện một chiều dùng cuộn kích từ

Phương trình cân bằng điện áp mạch phần ứng:

rct: điện trở tiếp xúc của chổi than ( )

Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:

Eư =    

 . . .2

.

K a

2

U kt

N : là số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây cực từ chính

a : là số đôi mạch nhánh song song

R R K

U K

I R R U K

Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mô men trên trục động cơ bằng

mô men điện từ : Mđt = Mcơ = M

Suy ra:

K

R R K

) (   2

(2.10)

Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều dùng cuộn kích

từ Dạng đặc tính cơ của động cơ được thể hiện trên hình 2.14

M

0

 o



Hình 2.14 Đường đặc tính cơ của động cơ điện một chiều dùng cuộn kích

từ

Dạng đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập có dạng

tuyến tính với tốc độ không tải lý tưởng o và độ cứng đặc tính :

Nhận thấy tốc độ không tải lý tưởng o phụ thuộc vào điện áp

Khi Uư = Uđm thì ta có  0đm Độ cứng đặc tính cơ phụ thuộc vào điện trở

) (  2

Ta thấy rằng quan hệ  = f ( M ) phụ thuộc vào các thông số điện U, ,

Rf Sự thay đổi của những thông số này sẽ cho những đặc tính cơ khác nhau

Như vậy với một mô men tải nào đó thì tốc độ động cơ sẽ khác nhau

* Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng:

Để điều chỉnh điên áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn

điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển Các thiết bị

nguồn này có các chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành một