4.4.1 Hiệu ứng Hall trong điều khiển tốc độ động cơ
4.4.1.1 Hiệu ứng Hall
Hiệu ứng Hall là một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi áp dụng một từ trường vuông góc lên một bản làm bằng kim loại hay chất bán dẫn hay chất dẫn điện nói chung (thanh Hall) đang có dòng điện chạy qua. Lúc đó người ta nhận được hiệu điện thế (hiệu thế Hall) sinh ra tại hai mặt đối diện của thanh Hall. Tỷ số giữa hiệu thế Hall
và dòng điện chạy qua thanh Hall gọi là điện trở Hall, đặc trưng cho vật liệu làm nên thanh Hall. Hiệu ứng này được khám phá bởi Edwin Herbert Hall vào năm 1879.
Hiệu ứng Hall được giải thích dựa vào bản chất của dòng điện chạy trong vật dẫn điện. Dòng điện này chính là sự chuyển động của các điện tích (ví dụ như electron trong kim loại). Khi chạy qua từ trường, các điện tích chịu lực Lorentz bị đẩy về một trong hai phía của thanh Hall, tùy theo điện tích chuyển động đó âm hay dương. Sự tập trung các điện tích về một phía tạo nên sự tích điện trái dầu ở 2 mặt của thanh Hall, gây ra hiệu điện thế Hall.
Màu đỏ trên thanh Hall thể hiện sự tập trung của điện tích dương, còn màu xanh, ngược lại, là nơi tập trung điện tích âm.
Trên các hình B, C, D, chiều của nguồn điện và/hoặc từ trường được đổi ngược. Công thức liên hệ giữa hiệu thế Hall, dòng điện và từ trường là:
VH = (IB)/(den)
với VH là hiệu thế Hall, I là cường độ dòng điện, B là cường độ từ trường, d là độ dày của thanh Hall, e là điện tích của hạt mang điện chuyển động trong thanh Hall, và n
mật độ các hạt này trong thanh Hall.
Công thức này cho thấy một tính chất quan trong trong hiệu ứng Hall là nó cho phép phân biệt điện tích âm hay dương chạy trong thanh Hall, dựa vào hiệu thế Hall âm hay dương. Hiệu ứng này lần đầu tiên chứng minh rằng, trong kim loại, electron chứ không phải là proton được chuyển động tự do để mang dòng điện. Điểm thú vị nữa là, hiệu ứng cũng cho thấy trong một số chất (đặc biệt là bán dẫn), dòng điện được mang đi bởi các lỗ trống điện tử (có điện tích tổng cộng là dương) chứ không phải là electron đơn thuần.
Khi từ trường lớn và nhiệt độ hạ thấp, có thể quan sát thấy hiệu ứng Hall lượng tử, thể hiện sự lượng tử hóa điện trở của vật dẫn.
Với các vật liệu sắt từ, điện trở Hall bị tăng lên một cách dị thường, được biết đến là hiệu ứng Hall dị thường, tỷ lệ với độ từ hóa của vật liệu.
4.4.1.2 Ứng dụng hiệu ứng hall trong tay vịn xe tiết kiệm nhiên liệu
Có thể dùng Hiệu ứng Hall để chế tạo các cảm biến có chức năng xác định vị trí cơ học. Các thiết bị kiểu này không có một chi tiết cơ học chuyển động nào và có thể được chế tạo kín, chịu được bụi, chất bẩn, độẩm, bùn lầy...
Các cảm biến sử dụng hiệu ứng Hall tạo ra một hiệu điện thế vH tỷ lệ thuận (với hệ số tỷ lệ biết trước) với cường độ từ trường sinh ra bởi nam châm điện hay nam châm vĩnh cửu, do đó tỷ lệ thuận với cường độ của dòng điện đó.
Hình 4.11 Cảm biếnHall AH49E được đặt trong tay vịn xe tiết kiệm nhiên liệu
4.4.1.3 Mạch điều khiển tốc độ động cơ xe tiết kiệm nhiên liệu
4.5 Ưu điểm, tính kinh tế. 4.5.1 Ưu điểm 4.5.1 Ưu điểm
¾ Vì xe chạy bằng năng lượng mặt trời nên không tốn nhiên liệu chế tạo từ thiên nhiên như các loại xe máy khác.
¾ Xe không xả khí thải gây ô nhiễm môi trường.
¾ Tính kinh tế
4.5.2 Nhược điểm
¾ Khối lượng bình ắc quy còn nặng, những vật liệu được chọn sẽ khó thi công cho khung xe
4.5.3 Tính kinh tế
4.5.3.1 Chi phí đầu tư ban đầu
Trong phần này, so sánh giữa một chiếc xe máy chạy bằng nhiên liệu xăng và xe tiết kiệm nhiên liệu thu được kết quả sau:
Bảng 4.5 Bảng tính toán chi phí đầu tư ban đầu xe tiết kiệm nhiên liệu
STT Tên Thiết Bị Số Lượng Thành Tiền(VNĐ)
1 Pin mặt trời 8 9.000.000 2 Bình ắc quy 4 850000 3 Bộđiều khiển sạc 1 300000 4 Khung xe 1 6.000.000 5 Biên dạng xe 1 6.000.000 Tổng tiền 22.150.000 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ bảng tính toán trên thu kết quả chi phí đầu tư một chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu là 22.150.000VNĐ. Trong khi đó chi phí cho một chiếc xe máy chạy bằng động cơ xăng cũng là 24.000.000 VNĐ.
4.5.3.2 Chi phí bảo trì trong năm:
Bảng 4.6 Bảng chi phí bảo trì trong năm
Xe tiết kiệm nhiên liệu Xe động cơ xăng
Bình ắc quy 800000VNĐ 150000
4.5.3.3 Chi phí nhiên liệu
Bảng 4.7 Bảng chi phí nhiên liệu vận hành trong năm
Quãng đường (km/ngày) Đơn vị tính (lít/ngày) Số tiền (VNĐ/ngày) Số tiền (VNĐ/năm) Xe tiết kiệm năng lượng 50 0 0 0 Xe động cơ xăng 50 1 21.000 7,665,000
Từ các kết quả trong bảng trên, chi phí đầu tư ban đầu của xe tiết kiệm nhiên liệu và xe động cơ xăng gần bằng nhau, tổng chi phí bảo trì và nhiên liệu của xe tiết kiệm nhiên liệu trong năm tổng cộng là 950000VNĐ (bao gồm chi phí bình ắc quy và bộ điều khiển). Trong khi đó tổng chi phí bảo trì và nhiên liệu trong một năm của xe động cơ xăng 7,665,000 VNĐ. Vì vậy, chi phí nhiên liệu của xe động cơ xăng trong vòng 3 năm thì có thểđầu tư thêm một chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu. Do đó, sử dụng xe tiết kiệm nhiên liệu sẽ có tính kinh tế hơn và hiệu quả hơn.
CHƯƠNG 5 - KẾT LUẬN
Từ kết quả nghiên cứu đã đưa ra được vật liệu aluminum alloy để làm khung xe và vật liệu composite dùng để thiết kế và chế tạo biên dạng thân xe
Từ kết quả mô phỏng ta có thể dựđoán được quá trình biến dạng của từng vật liệu khi xe gặp tai nạn
Xe sau khi thiết kế đã giảm bớt trọng lượng từ 120 kg kể cả người lái nay còn lại khoảng 85 kg, công suất của động cơ sẽ giảm và dung lượng cho pin mặt trời cũng giảm, thời gian nạp cho bình ắc quy cũng giảm, giảm giá thành thi công tăng thời gian hoạt động của xe
Từ mô hình thử nghiện cho thấy để giảm thiểu tiêu hao nhiên liệu:
• Có kỹ năng lái xe
• Tăng tốc đột ngột
• Hãm phanh gấp
• Giảm độ nhạy khởi động
Hướng Phát Triển
Đề tài xe tiết kiệm nhiên liệu sử dụng năng lượng mặt trời sẽứng dụng và phát triển fuel cell, để khi vận hành xe có thể vừa chạy online bằng nguồn năng lượng mặt trời, vừa có thểđiện phân hidro để tích trữ chạy động cơ fuel cell.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Bốn, Hoàng Dương Hùng “Năng Lượng Mặt Trời”, NXB ĐH BK Đà Nẵng.
[2]. Nguyễn Minh Châu, “Thiết Bị Điện Trong Công Nghiệp”, Đại Học Lạc Hồng, phần 3, trang 114.
[3]. Nguyễn Thị Hiền, Nguyễn Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, “Truyền Động Điện”, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội, chương 4, trang 66.
[4]. Đào Kim Hoa, Phạm Văn Hòa, Nguyễn Hữu Khái, Đào Quang Thạch, Nguyễn Hùng Thám, Lã Văn Út, “Nhà Máy Điện Và Trạm Biến Áp”, Phần Điện, trang 219. [5]. Hoàng Dương Hùng , “Năng Lượng Mặt Trời Lý Thuyết Và Ứng Dụng”, NXB ĐHBK Đà Nẵng.
[6]. Nguyễn Thế Kiệt, Nguyễn Trọng Thắng, “Công Nghệ Chế Tạo Và Tính Toán Sữa Chữa Máy Điện”, ĐHSPKTTPHCM, tập 2, trang 195.
[7]. Solar battery chargers for NiMH batteries.
[8]. http:/www.ant7.com. [9]. http://www.vtc.vn
[10]. http:/ www.webdien.com
[11].www.proengineertips.com/.../tutorial-dvanced-surface-in-pro-e-wildfire-general-blend- bottle-tutori.html (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[12].http://www.me.cmu.edu/academics/courses/nsf_edu_proj/stranalysis_ansys/pb1_part1_m enu.html