Đặt vấn đề Trong thời điểm hiện nay nền kinh tế đang ngày càng tăng trưởng mạnh, các ngành công nghiệp ngày càng được tăng cao và việc khai thác các tài nguyên thiên nhiên cũng được đẩy mạnh. Việc khai thác được đẩy mạnh trong khoảng thời gian lâu dài là nguyên nhân dẫn đến tình trạng thiếu hụt và cạn kiệt, điển hình như xăng, dầu,… Khi sử dụng các loại năng lượng hóa thạch ( điển hình như xăng, dầu) chúng sẽ thải ra môi trường một lượng lớn khí CO2 và các khí gây ô nhiễm môi trường khác, tác động không nhỏ đến hiệu ứng nhà kính. Do đó cần phải mau chóng tìm ra các nguồn năng lượng tái tạo dự trữ thay thế mới. Cụ thể năng lượng điện rất “sạch” trong quá trình sử dụng và gần gũi với đời sống hàng ngày của con người.
Có rất nhiều cách để tạo ra năng lượng điện như : mặt trời, gió, sóng biển, nhiệt điện, thủy điện,… Năng lượng điện có thể được cung cấp đến mọi nơi thông qua trạm phát điện và đường dây cao áp. Tại các nhà máy thủy điện nước chảy là quay tua bin từ đó các máy phát điện có thể truyền tải năng lượng điện đi đến nơi cần sử dụng. Năng lượng điện là nguồn năng lượng có tiềm năng năng to lớn có thể dần thay thế cho một số loại năng lượng hóa thạch hiện nay. Khí thải từ nhà máy và các phương tiện giao thông thải ra môi trường.
Xu hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa đang ngày càng được phổ biến, xe điện ra đời cũng chính là thành quả thừa hưởng của xu hướng này. Cùng với việc nguồn tài nguyên hóa thạch ngày càng cạn kiệt, ô nhiễm không khí do các khí thải từ nhà máy, phương tiện giao thông ngày một tăng cao, xe điện chính là giải pháp giải quyết các vấn đề này một cách hiệu quả. Các loại xe sử dụng điện như ô tô điện và xe máy điện. Thị trường xe máy điện trong nước ta đang “nóng” lên từng ngày, cùng với sự cạnh tranh quyết liệt giữa các hãng xe trong và ngoài nước.
Đa dạng về kiểu dáng, giá cả, tính năng,… xe máy điện đang ngày càng được người dân tin dùng, phù hợp với mỹ quan đô thị “xanh”, cuộc sống “xanh”. Tuy nhiên, mỗi một mẫu sản phẩm mới thiết kế cần được thông qua công đoạn kiểm nghiệm là điều vô cùng quan trọng trước khi đưa vào quá trình sản xuất và đưa đến người tiêu dùng nhằm hạn chế rủi ro đồng thời rút ra được những điểm cần hoàn chỉnh hơn và cải thiện những sai xót còn tồn đọng. Vì thế động cơ điện cũng cần một thiết bị để kiểm tra và đánh giá khả năng hoạt động của động cơ điện khi sản xuất cũng như sau một thời gian sử dụng. Chính vì thế việc áp dụng băng thử động cơ để kiểm tra động cơ điện là điều tất yếu cần phải thực hiện.
Thông qua băng thử động cơ có thể đưa ra những mặt mạnh yếu của động cơ và đồng thời có những giải pháp khai thác sử dụng động cơ một cách tối ưu. Vì vậy nhóm chúng tôi quyết định chọn đề tài” Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bằng thử động cơ điện xe máy không chổi than” để đáp ứng những nhu cầu về kiểm tra và khảo sát khả năng vận hành của động cơ điện trước khi đưa vào sử dụng. Các nghiên cứu đã công bố trong và ngoài nước 1. Các nghiên cứu trong nước Nhóm nghiên cứu do TS.
Đăng Việt Hà, Trung tâm thử nghiệm xe cơ giới, Cục Đăng kiểm Việt Nam đã thực hiện nhiệm vụ khoa học công nghệ nhằm phát triển công tác thử nghiệm cho một số linh kiện quan trọng trên xe đạp điện, xe gắn máy điện như: đèn chiếu sáng, khung, vành, ắc quy… Năm 2016, nhóm nghiên cứu đã được Bộ Giao thông Vận tải giao thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thử công suất động cơ điện của xe đạp điện, xe máy điện”. Mục đích của đề tài là mở rộng lĩnh vực thử nghiệm, đáp ứng yêu cầu kiểm soát chất lượng linh kiện và giảm chi phí đầu tư mua thiết bị của nước ngoài. 2 - Nghiên cứu một cách tổng quát về thiết bị thử công suất động cơ điện của xe đạp, xe máy điện. - Tìm hiểu một cách hệ thống các tiêu chuẩn, tài liệu quốc tế và Việt Nam về thiết bị thử công suất động cơ điện và ứng dụng của nó.
Về ý nghĩa thực tiễn, thiết bị có thể sử dụng phục vụ công tác thử nghiệm linh kiện xe cơ giới; sản xuất lắp ráp theo tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành. Ngoài ra thiết bị còn phục vụ công tác nghiên cứu khoa học, nghiên cứu phát triển các loại động cơ điện của các doanh nghiệp và phục vụ công tác quản lý chất lượng phương tiện. Hướng nghiên cứu tiếp tục của đề tài sẽ là tự động hóa hoàn toàn quá trình thử nghiệm công suất động cơ xe đạp, xe máy điện. [5] Nhóm tác giả do Phan Đăng Lưu và Võ Ngọc Đại do TH.s Nguyễn Trung Hiếu hướng dẫn đã nghiên cứu và thiết kế băng thử động cơ điện với đường truyền tải công suất từ động cơ điện lên máy phát như sau: Hình 1.3: Sơ đồ truyền tải công sức từ động cơ điện lên máy phát Nhóm giả đã đo được dòng điện qua tải khoảng 60A ở tốc độ quay là 1145rpm và mức tải tối đa là 0.
Điện áp tối đa đạt được là 12,5V [1] Tuy nhiên mô hình băng thử vẫn chưa thể hiện được hết công suất của động cơ, chưa cấp được tốc độ tối đa cho máy phát. Các nghiên cứu ngoài nước Nhóm tác giả Pálma Kapitány và József Lénárt đã nghiên cứu băng thử có chứa một mạch thủy lực, cung cấp tải có thể điều khiển được cho động cơ. Hệ thống thủy lực được trang bị một bơm thủy lực và van cuộn và một áp kế. Kết nối cơ khí giữa bơm thủy lực và động cơ BLDC được thiết kế với hai ly hợp và kết cấu hai tấm tấm.
Băng ghế có chứa đồng hồ đo mô-men xoắn, được lắp giữa hai trục của động cơ và 3 máy bơm. Hệ thống có thể xác định tốc độ quay, mô-men xoắn, dòng điện và điện áp đối với tải.4: Mô hình băng thử của tác giả Tập đoàn Koord đã nghiên cứu băng thử nghiệm tự động cung cấp các thông số động cơ trong vòng vài giây: Mômen khởi động, dòng khởi động, tốc độ và dòng dưới tải / không tải, điện áp, công suất đầu vào, công suất đầu ra, hệ số công suất, hiệu suất, chiều quay. Biểu diễn động lực học - dao động quán tính, ma sát, tốc độ và mô men xoắn.5: Đồ thị thể hiện tốc độ mô-men xoắn và dao động quán tính của băng thử. Mục tiêu Đồ án chúng tôi sẽ tìm hiểu về động cơ xe máy điện và nguyên lý hoạt động để thiết kế chế tạo băng thử động cơ điện phù hợp.
Nhiệm vụ của đồ án thực hiện các yêu cầu sau: 4 - Khảo sát tình hình thị trường xe máy điện trong và ngoài nước. - Khảo sát các loại động cơ xe máy điện. - Khảo sát các bộ điều khiển động cơ điện. - Tìm hiểu động cơ một chiều không chổi than (BLDC).
- Tìm hiểu, khảo sát các loại băng tải động cơ điện. - Thiết kế, chế tạo băng thử động cơ điện thử nghiệm động cơ. - Áp dụng mô hình băng thử vào công nghiệp để kiểm tra được nhiều loại động cơ điện. Phương pháp và phương tiện nghiên cứu 1.
Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết, tiến hành thực nghiệm mô hình. - Dựa vào lý thuyết tiến hành xây dựng mô hình. - Đưa sản phẩm hoạt động thử trong thực tế. - Tham khảo tài liệu từ internet và thư viện trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.
Phương tiện nghiên cứu - Máy tính cá nhân. - Sử dụng các phần mềm hỗ trợ viết chương trình và vẽ mạch. - Sử dụng các thiết bị và dụng cụ đo lường khác: đồng hồ VOM, thước kẹp, máy hàn… 1. Nội dung - Lý thuyết về động cơ điện không chổi than - Thiết kế, chế tạo băng thử động cơ điện - Thiết kế lập trình phần mềm 1.
Bố cục của đề tài - Chương 1. Tổng quan đề tài - Chương 2. Cơ sở lý thuyết - Chương 3. Các thiết bị thu thập dữ liệu - Chương 4.
Thiết kế và thử nghiệm băng thử động cơ điện - Chương 5. Kết luận và định hướng phát triển 5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Nghiên cứu chọn loại động cơ 2. Ưu điểm của động cơ điện Trong tương lai xe điện sẽ trở thành phương tiện giao thông chính.
Xe điện góp phần cho thế giới xanh hơn. Vì vậy xe điện sẽ mang lại nhiều ưu điểm nổi trội hơn so với động cơ đốt trong truyền thống. Động cơ điện không sử dụng nhiên liệu đốt ( xăng, dầu) vì vậy nó không thải khí xả, chất độc hại nên không gây ô nhiễm môi trường. Khả năng đáp ứng mô – men nhanh và chính xác Kích thước động cơ nhỏ ít tỏa nhiệt.
Có thể dễ dàng tính toán chính xác mô – men của động cơ điện bằng cách đo đạc các thông số về dòng điện và điện áp của động cơ (điều rất khó thực hiện được ở động cơ đốt trong truyền thống). Thực tế ở Việt Nam nói riêng và toàn thế giới nói chung, xe máy điện là một công nghệ đang rất nóng và đang được xem là bước chuyển mình nhằm thay đổi nên công nghiệp xe máy ở nhiều nơi. Vấn đề giao thông hiện nay Sự tăng trưởng đến chóng mặt của kinh tế và bùng nổ dân số ở nước ta đã làm cho quá trình cơ giới hóa diễn ra nhanh chóng, đặc biệt về sở hữu phương tiện cá nhân. Quá trình phát triển kinh tế nhanh chóng làm cho nhu cầu cuộc sống tăng lên.
Hiện nay theo khảo sát cho tổng nhu cầu đi lại xe máy chiếm 73%, các phương tiện công cộng chiếm 5%, xe ô tô con chiếm 10% tỷ lệ xe đạp giảm xuống còn 3,8% còn lại là các phương tiện khác (8,2%). Theo tình hình của những nước có nền kinh tế đang phát triển số người sử dụng xe máy vẫn chiếm só lượng đông đảo nước ta cũng không ngoại lệ và cả những thành phố ở các nước Đông Nam Á khác. Hiện nay thì tình hình giao thông trong các thành phố lớn ở nước ta ngày càng trở nên xấu đi. Tắc nghẽn giao thông ngày càng tăng, an toàn giao thông ngày càng giảm, tai nạn xảy ra vẫn còn ở mức cao, ô nhiễm không khí tăng cao, công trình đô thị bị xuống cấp, khả năng tiếp cận các dịch vụ đô thị giảm.