Luận văn thiết kế mô hình bãi đậu xe tự động

1.2.2 Hướng giải quyết bài toán: Sử dụng các kiến thức đã được học trên lớp liên quan đến công nghệ cơ khí, truyền động cơ khí, vật liệu kỹ thuật, robot công nghiệp, kỹ thuật điện, côn

BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC

1.1.1 Giới thiệu về bãi đỗ xe thông minh:

Hệ thống đậu xe tự động đã được phát triển do nhu cầu chỗ đậu xe ngày càng tăng và sự khan hiếm đất Sự ra đời đầu tiên của bãi đậu xe tự động diễn ra tại Paris, Pháp vào năm 1905, với mô hình xe chồng lên xe và sử dụng thang máy để di chuyển Khách hàng chỉ cần giao xe tại khu vực chỉ định, trong khi nhân viên sẽ sử dụng thang máy để đưa xe lên vị trí đỗ Bãi đậu xe tự động không chỉ tiết kiệm diện tích mà còn được trang bị công nghệ hiện đại nhằm bảo vệ môi trường và cải thiện chất lượng không khí.

Sự gia tăng nhanh chóng của kinh tế và giao thông động đang tác động trực tiếp đến giao thông tĩnh, đặc biệt là các bến bãi đỗ xe, trong bối cảnh thực tế hiện nay.

● Đời sống đang dần được nâng cao, ô tô nhiều nhưng bãi đỗ xe không đáp ứng được nhu cầu thực tế

Các bãi đậu xe hiện nay không đảm bảo an toàn cho người gửi xe, dễ dẫn đến tình trạng mất cắp phụ tùng Hơn nữa, những tài xế thiếu kinh nghiệm thường phải tốn nhiều thời gian để đỗ xe.

Bãi xe tự lái thường có diện tích rộng lớn, dẫn đến việc lái xe phải tốn nhiều thời gian để tìm chỗ đỗ hoặc xác định vị trí xe của mình khi lấy xe.

Phần lớn nhà đầu tư đặc biệt quan tâm đến diện tích bãi đỗ xe tự lái, với bình quân 25m² cho mỗi vị trí đỗ, bao gồm cả diện tích đường di chuyển.

Nhiều công trình xây dựng cao cấp hiện nay không đáp ứng đủ nhu cầu đỗ xe của người sử dụng, với số lượng ô tô đỗ chỉ đạt dưới 50% so với nhu cầu thực tế Tình trạng ùn tắc do bãi đỗ xe tràn ra lề đường đã trở thành vấn đề phổ biến tại các khách sạn, văn phòng cao cấp, siêu thị, trung tâm hội nghị và trung tâm triển lãm.

SVTH: Hồ Thanh Nguyên – Huỳnh Anh Tú –Lê Đăng Khoa Trang 2

1.1.2 Tình hình phát triển bãi đỗ xe tự động trên thế giới

Trên thế giới hiên nay các bãi đỗ xe tự động đã phát triễn vượt bậc như:

Tháp xe Car Tower hình trụ cao 20 tầng trong công viên Autostadt của Volkswagen ở Đức

Car Tower là một tháp đỗ xe cao 20 tầng, có sức chứa 800 xe, tọa lạc trong công viên Autostadt, tỉnh Wolfsburg Tháp được thiết kế hình trụ bằng kính trong suốt, nằm ở trung tâm và trở thành biểu tượng đặc trưng của công viên xe lớn này.

Mỗi tòa nhà cao hơn 20 tầng có khả năng chứa hơn 400 chiếc xe, đồng thời là nơi lưu trữ xe hơi Với kiến trúc độc đáo và công nghệ tự động, việc đưa một chiếc xe ra hoặc vào chỉ mất 45 giây trong giờ cao điểm, biến nơi đây thành trung tâm phân phối xe hơi lớn nhất thế giới.

● Hệ thống cơ khí: Tương tự như 1 Robot 3 bậc tự do

● Hê thống ĐK: Được thiết kế tự động nâng đỡ xe và chuyển xe đến vị trí đã định

Bãi đỗ xe Sinh Đôi Marina City ở Chicago, Mỹ

Bãi đỗ xe Marina City là hai tòa nhà "sinh đôi" nằm giữa trung tâm thành phố Chicago Phần bên dưới chứa 896 chỗ để xe

● Hệ thống cơ khí: Kết cấu bê tông cốt thép,

Bãi đỗ xe tự động lớn nhất thế giới tại Dubai có khả năng phục vụ 250 chiếc ôtô mỗi giờ và sức chứa lên đến 765 xe Hệ thống này tự động xếp các xe cạnh nhau, tối ưu hóa không gian sử dụng.

● Hệ thống cơ khí: Kết cấu khung thép, được ghép thành nhiều tầng có thể nâng hạ tùy

● Hê thống ĐK: Tự động nâng hạ, có thể hệ thống sử dụng thủy lực hoặc motor điện

1.1.3 Tình hình phát triển bãi đỗ xe tự động ở Việt Nam:

Bãi đỗ xe tự động mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với bãi đỗ xe truyền thống, không chỉ nhanh chóng và tiện lợi mà còn giúp bảo vệ xe khỏi va chạm, xô xát và trầy xước nhờ vào việc cách ly hoàn toàn với môi trường bên ngoài.

Vào đầu năm 2006, Ủy Ban Nhân Dân thành phố Hồ Chí Minh đã kêu gọi các tổ chức và cá nhân tham gia đầu tư xây dựng 7 bãi đậu xe ngầm tại trung tâm thành phố Bãi đậu xe ngầm thứ 8, nằm tại công viên Lê Văn Tám, được giao cho Công ty cổ phần Đầu tư phát triển không gian ngầm IUS làm chủ đầu tư.

Hiện nay, các bãi đỗ xe ngầm vẫn chưa được khởi công, dẫn đến nhu cầu đậu xe tại khu vực trung tâm TPHCM ngày càng tăng Để giải quyết vấn đề này, thành phố cần sớm xây dựng các bãi đậu xe nổi nhiều tầng với thiết bị tự động, trong khi chờ đợi các bãi đỗ xe ngầm được hoàn thành.

HƯỚNG NGHIÊN CỨU CHÍNH CỦA LUẬN VĂN

Trong luận văn này tác giả sẽ giải quyết hai bài toán sau đây:

Mô hình bãi đậu xe tự động được thiết kế với 16 chỗ đỗ, chia thành 4 tầng, mỗi tầng có 4 chỗ đậu Các chỗ đậu được sắp xếp cách nhau 90 độ, và bao gồm các bản vẽ kỹ thuật cho các kết cấu cơ khí.

● Lập trình điều khiển xe chạy ra, vào và đậu đúng nơi quy định

1.2.2 Hướng giải quyết bài toán:

Sử dụng kiến thức về công nghệ cơ khí, truyền động cơ khí, vật liệu kỹ thuật, robot công nghiệp, kỹ thuật điện, công nghệ chế tạo máy và vi xử lý để phát triển mô hình bãi đậu xe tự động hoàn chỉnh.

Phần cơ được thiết kế dựa trên cấu trúc của một bãi đậu xe thực tế, nhằm tạo ra bản vẽ hoàn chỉnh và sử dụng các thiết bị gia công để phát triển mô hình.

Phần chuyển động của bãi đậu xe gồm thanh răng bánh răng, bánh răng thẳng, tời kéo, hộp số

Bộ điều khiển trung tâm sử dụng PLC S7 200

- Sử dụng tín hiệu xung điều khiển động cơ AC Servo xoay theo góc độ đã định

- Điều khiển đông cơ AC Servo nâng, hạ xe theo tầng của bãi đậu xe

- Điều khiển động cơ DC trượt để đưa xe ra, vào đúng chỗ qui định

● Giới hạn của luận văn:

- Bãi đậu xe tự động có độ chính xác và linh hoạt chưa cao

- Hệ thống nâng hạ xe và hệ thống đưa xe ra vào hoạt động chưa êm

- Mô hình chưa sử dụng hết diện tích và không gian bãi đậu xe

- Mô hình hóa hình học hoàn chỉnh bãi đậu xe tự động nhằm kiểm tra độ chính xác cách nâng hạ, đưa xe ra vào của mô hình

- Lập trình điều khiển xe nâng hạ theo tầng và đưa xe ra vào bãi đậu đúng nơi qui định

- Nghiên cứu và áp dụng thêm nhiều công nghệ để đưa vào thực tế

TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHÍNH CỦA MÔ HÌNH

2.1.1 Tính toán kết cấu khung để xe

Phương pháp gia công: cắt Khoan lỗ ∅12

Khối lượng của bàn đỡ mô hình:

V = S x 3 = 3.630.000 (mm) 3 Khối lượng: 7.8 10 -6 x V = 28,45 (kg) Tính toán lựa chọn kết cấu tầng

Phương pháp gia công : Khoan lỗ ∅10

Ta chọn vật liệu làm khung là nhựa mica dày 10mm Khối lượng tầng 1:

V = S x 10 = 3.984.000 (mm)3 Khối lượng khung: 1,31 10 -6 V = 5 (kg)

Ta chọn vật liệu là nhựa mica dày 10mm Khối lượng tầng :

Phương pháp gia công: tiện ren Ren 𝑀8

Chọn vật liệu gia công là sắt Khối lượng:

V = S x 540 = 27.129,6 (mm)3 Khối lượng: 7,85.10 -6 V = 0,21 (kg) Tổng trọng lượng là 0,21x16 = 3.5 (kg)

2.2.1 Tính toán kết cấu Robot

● Thiết lập ma trận tổng quát

2.2.2 Tính toán trọng lượng nâng:

Hình 2.1: Đơn giản hóa mô hình

Giả thiết bỏ qua trọng lượng bản thân của vật liệu

Hình 2.2: Giảng đồ nội lực khâu 3

Hình 2.5: Giảng đồ nội lực ngàm chiệu lực

Lực dọc trong thanh N = P = 5kg Chọn tiết diện thanh

Giã sử ứng suất cho phép của vật liệu 𝜎 = 100kg/cm 2 h = 2b

Tương tự ta có: b M = 1400kg/cm, 𝜎= 100kg/cm 2 h = 5,7cm b=2.85cm c M = 200kg/cm, (𝜎) = 100kg/cm 2 h = 2,88cm b=1,44cm d N= 5kg/cm, (𝜎)= 100kg/cm 2

Từ những thông số trên ta có được các thông số cho các khâu

Bảng khối lượng của các thanh stt Dài(mm) Rộng (mm) Cao(mm) Khối Lượng(kg)

TRUYỀN ĐỘNG CHO TOÀN BỘ MÔ HÌNH

CHUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

3.1.1 Truyền động thanh răng banh răng:

Hệ thống truyền động bao gồm các chi tiết và cấu trúc liên kết như bánh răng, cam, và trục khuỷu, nhằm mục đích truyền chuyển động và lực Để thiết kế hiệu quả cho cơ cấu truyền động, việc nắm vững các định luật cơ học là rất quan trọng.

● Phân tích truyền động: tính toán về chuyển động và lực

● Phân tích tĩnh học: tính toán sự cân bằng của hệ thống và các bộ phận

● Phân tích động lực học: tính toán chuyển động của tất cả các chi tiết dưới tác dụng của lực

Bánh răng là một thành phần cơ khí quan trọng, được sử dụng để truyền lực và chuyển động giữa các bộ phận trong máy móc Với độ bền cao, bánh răng có khả năng truyền lực hiệu quả lên tới 98%.

Cơ cấu truyền động bánh răng thông thường bao gồm từ hai bánh răng trở lên, thường dùng trong các trường hợp:

● Thay đổi hướng chuyển động

Hình 3.2: Bánh răng Phân nhóm bánh răng: dựa theo vị trí các trục truyền động:

Phân loại bánh răng: dựa vào cấu tạo:

Loại bánh răng thông dụng nhất và đơn giản nhất là bánh răng trụ thẳng

Các trục tuyền động được bố trí song song nhau khi cần thay đổi tốc độ và chiều quay của các trục

Các loại bánh răng thường được sử dụng cho kiểu truyền động này bao gồm:

Bánh răng trụ thẳng có bộ răng song song với trục

Bánh răng trụ thẳng là một trong những chi tiết phổ biến nhất trong thiết kế cơ khí nhờ vào sự đơn giản trong thiết kế và lắp đặt Tuy nhiên, loại bánh răng này có khả năng chịu lực thấp và phát ra nhiều tiếng ồn hơn so với các loại bánh răng khác.

Có 2 loại bánh răng trụ thẳng là răng ngoài và loại răng trong

Bánh răng trụ nghiêng với răng nghiêng góc so với trục cho phép nhiều răng tiếp xúc đồng thời trong quá trình truyền động, từ đó nâng cao khả năng chịu lực và đảm bảo vận hành êm ái hơn.

Góc giữa răng và trục gọi là góc nghiêng của răng

Bánh răng xương cá còn gọi là bánh răng ăn khớp chữ V, đây là bánh răng trụ nghiêng có răng nghiêng theo hai hướng

 Bánh vít và trục vít

Bánh vít là loại bánh răng nghiêng với trục vít có ren hình thang Khi bánh răng ngừng hoạt động, trục vít sẽ dừng ngay lập tức, do đó, bánh vít thường được sử dụng trong các ứng dụng cần giảm tốc độ nhanh chóng.

 Bánh vít hypoid là bánh răng có răng nghiêng 90o với trục, dùng để đổi hướng chuyển động Bánh vít này được dùng khi truyền lực lớn, vận hành êm

 Thanh răng và bánh răng

Gồm bánh răng trụ thẳng ăn khớp với thanh răng thẳng Thanh răng và bánh răng được dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động thẳng

Hình 3.3: Thanh rang và bánh răng

3.1.2 Cấu tạo kỹ thuật của bánh răng

Là góc giữa tiếp tuyến của đường tròn ăn khớp và phương của lực tác dụng

Góc áp lực quyết định kích thước vòng tròn cơ sở và dạng profile răng Góc áp lực tiêu chuẩn thường là 14.5o, 20o, và 25o

Danh mục bánh răng cũng được phân loại dựa theo số lượng răng và góc áp lực

Hệ số truyền động của bánh răng được xác định bằng tỷ số giữa các đường kính của các vòng tròn ăn khớp, từ đó tạo ra dạng truyền động tăng tốc hoặc giảm tốc tùy thuộc vào tỷ số này.

Hệ số truyền động còn được tính theo tỷ số vòng quay hoặc theo tỷ số giữa số lượng răng của bánh răng

3.1.4 Tính toán thanh răng bánh răng:

● Phân phối tỉ số truyền

Tỷ số truyền chung của hệ thống :

   ich=ixich × ibrt × ibrn ich : tỉ số truyền chung ibrt : tỉ số truyền của bộ truyền răng trụ

Công suất trên các trục:

N 1 =N 0,1 0,97 0,097KW dc br    Mômen xoắn trên các trục:

Với : n 1 : là số vòng quay của trục I

N 1 : là công suất trên trục I

Từ các thông số trên ta chọn kích thước bánh răng như sau:

● Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền

Các thông số của bô truyền bánh răng thẳng được tính theo công thức trong bảng 3-2: Môdun : m=1mm

Góc ăn khớp là 𝛼 o, đây là cặp bánh răng ăn khớp chuẩn Độ hở hướng tâm được tính là c = 0,25m = 0,25×1 = 0,25mm Đường kính vòng chia của bánh nhỏ được tính bằng công thức d₁ = m×Z₁ = 1×21 mm, trong khi đường kính vòng chia của bánh lớn là d₂ = m×Z₂ = 1×74 mm.

     Đường kính vòng đỉnh răng:

D e1 : là đường kính vòng đỉnh răng bánh nhỏ

D e2 : là đường kính vòng đỉnh răng bánh lớn Đường kính vòng chân răng:

D i1 : là đường kính vòng chân răng bánh nhỏ

D i2 : là đường kính vòng chân răng bánh lớn

Chiều rộng bánh răng: b bn : là chiều rộng bánh răng nhỏ b bl =8 : là chiều rộng bánh răng lớn

● Tính Đường Kính Sơ Bộ Của Các Trục

C : là hệ số phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép, đối với vật liệu trục là thép

Khi tính toán đường kính đầu trục vào của hộp giảm tốc và trục truyền chung, có thể sử dụng công thức C0÷110 Đối với đầu trục vào và trục truyền chung, đường kính trục được xác định là C0 d.

N : công suất truyền kW n : số vòng quay trong 1 phút của trục Đối với trục I:

ĐỘNG CƠ SERVO

Nó là một hệ thống để kiểm soát dụng cụ cơ khí phù hợp với biến đổi vị trí hoặc tốc độ mục tiêu giá trị

Hệ thống servo không chỉ là phương pháp thay thế cho việc điều khiển vị trí và tốc độ của các cơ cấu cơ học, mà còn đã trở thành hệ thống điều khiển chính trong lĩnh vực này Ngày nay, hệ thống servo được ứng dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị cơ khí phức tạp, đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ chính xác và hiệu suất của các cơ cấu định vị.

Cơ cấu định vị đơn giản :

Các vị dụ về cơ cấu này đó là xy lanh hay trục cam hay bộ ly hợp và phanh hãm

Cơ cấu này có những ưu điểm nổi bật như tính đơn giản, chi phí thấp và khả năng hoạt động với tốc độ cao Hệ thống định vị linh hoạt được điều khiển bởi servo motor.

Cơ cấu này có thể được điều khiển theo ba phương thức: vòng hở, nửa kín và vòng kín Ưu điểm nổi bật của nó là độ chính xác cao và khả năng đáp ứng nhanh, cho phép dễ dàng thay đổi vị trí đích và tốc độ của cơ cấu chấp hành Cơ cấu chuyển động định hướng hoạt động theo hướng được chỉ định từ bộ điều khiển, với khả năng thực hiện cả chuyển động tịnh tiến và quay.

SVTH: Hồ Thanh Nguyên – Huỳnh Anh Tú –Lê Đăng Khoa Trang 24 Ưu điểm là cơ cấu chấp hành đơn giản và nâng cao tuổi thọ hộp số truyền động

Backlash là giới hạn chuyển động của hệ thống servo, thể hiện điểm trung tính giữa chuyển động theo chiều dương và âm Tương tự như động cơ, trước khi đảo chiều, vận tốc cần giảm về 0 Trong trường hợp chuyển động tịnh tiến, hiện tượng này có thể được minh họa qua hình ảnh.

Chuyển động tính tiến được điều khiển bởi động cơ servo, với chuyển động tới và lui bị giới hạn bởi một khoản trống, gọi là backlash Động cơ quay theo chiều dương hoặc âm để thanh quét di chuyển trong khoản trống mà không vượt quá giới hạn này Tuy nhiên, việc điều chỉnh độ quay chính xác của động cơ để con trượt quét toàn bộ khoản trống là một thách thức, đòi hỏi hệ thống servo phải có các hàm lệnh để thực hiện bù trừ và hiệu chỉnh.

Hệ thống servo gửi xung lệnh để điều chỉnh số lượng xung lệnh điều khiển, bao gồm cả các xung lệnh hiệu chỉnh cộng và trừ Tuy nhiên, các xung lệnh hiệu chỉnh này sẽ không được tính vào bộ đếm xung.

Có ba dạng : Điều khiển vòng hở:

Nghĩa là bộ điều khiển vị trí chỉ đặt lệnh cho động cơ quay mà thôi

Điều khiển nửa kín cho phép mã hóa số vòng quay của động cơ step và hồi tiếp thông tin về bộ điều khiển vị trí Điều này có nghĩa là động cơ step chỉ quay một số vòng nhất định theo "lệnh" từ bộ điều khiển, cho phép điều khiển chạy hoặc dừng động cơ dựa trên lập trình đã được thiết kế trước.

Vòng hồi tiếp hiện tại không phải là hồi tiếp từ trục động cơ mà là hồi tiếp vị trí của bàn chạy thông qua một thước tuyến tính Bộ điều khiển vị trí giờ đây không điều khiển số vòng quay của motor mà trực tiếp điều khiển vị trí của bàn chạy, giúp loại bỏ các sai số tĩnh do sự khác biệt trong các bánh răng hoặc hệ thống truyền động.

3.2.4 Cấu hình của hệ thống servo: Động cơ servo

Động cơ servo khác biệt so với các động cơ sử dụng cảm ứng từ ở chỗ nó được trang bị một máy dò để phát hiện tốc độ quay và vị trí.

Bộ điều khiển servo giám sát tốc độ quay của động cơ dựa trên tín hiệu điện áp đầu vào, điều chỉnh tốc độ tương ứng để đảm bảo hoạt động chính xác Hệ thống điều khiển động cơ servo có những đặc điểm nổi bật, giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác trong quá trình vận hành.

Dải công suất có giới hạn trên khoảng 30 kW Vì hệ TĐ không cần được thiết kế cho chế độ dài hạn

Giá trị mômen danh định Mb của hệ TĐ và khả năng quá tải mômen ngắn hạn (Mmax/Mb) liên quan chặt chẽ đến tốc độ quay tối đa Nmax và phạm vi điều khiển tốc độ quay, bao gồm cả hai chiều và tốc độ quay bằng không Cần bổ sung số liệu về độ chính xác chạy đồng đều ở tốc độ quay thấp vào tài liệu kỹ thuật Đối với điều kiện đặt vị trí hay đặt góc, cần có thêm thông tin về độ phân giải của vị trí.

Hiện tại có thể coi các thông số danh định sau đây là giá trị định hướng cho hệ TĐ Servo:

Mômen quay danh định Mb: tới 200 Nm (đôi khi có thể tới 500 Nm)

Quá tải mômen quay Mmax/Mb: 3 10

Giới hạn trên của tốc độ quay Nmax: 20.000 min -1

SVTH: Hồ Thanh Nguyên – Huỳnh Anh Tú –Lê Đăng Khoa Trang 27 Độ phân giải đo vị trí trục động cơ: tối đa 4.600.000 bước ứng với 0.0001

Giới hạn dưới của tốc độ quay vẫn bảo đảm quay tròn đều: 0.01 min -1

Khả năng lặp lại của chuyển động thẳng phớa sau hộp số: 0.1 àm

Khả năng quá tải về mômen quay cao (Mmax/Mb ≈ 4 10)

Khả năng gia tốc lớn, được xác định bởi công thức \( \frac{d\omega}{dt}_{\text{max}} = \frac{M_{\text{max}}}{J_{\text{ges}}} \), là một đặc điểm quan trọng của các kết cấu trục chuyển động Điều này dẫn đến yêu cầu động cơ và các cấu kiện đi kèm như hộp số và côn nối cần phải có quán tính nhỏ (FI nhỏ).

Công suất động tối đa lớn (limit dynamic power) được định nghĩa là biến thiên của công suất L = Mmax ⋅ |dω /dt|max Để đạt được điều này, cần có một phạm vi rộng về điều kiện tốc độ tuyến tính, bao gồm cả tốc độ quanh điểm đứng im.

Một số đòi hỏi khác về kết cấu đối với hệ TĐServo:

Thoát nhiệt tốt kể cả ở trạng thái đứng im (dự kiến sẵn làm mát độc lập)

Ngăn ngừa truyền nhiệt qua trục động cơ tới đối tượng TĐ (tới phụ tải)

(đòi hỏi về cấp chính xác đối với máy công cụ, động cơ KĐB bất lợi với vai trò động cơ ĐK vì có tổn thất lớn trong Rotor)

Sự đồng đều của chuyển động (trước hết ở tốc độ quay nhỏ)

Tích hợp động cơ ĐK trực tiếp vào đối tượng TĐ

Tích hợp khâu đo tốc độ quay và vị trí vào động cơ ĐK(tiết kiệm không gian và hạ giá thành)

Tích hợp động cơ và cảm biến đo vị trí,đo tốc độ quay(nhỏ gọn,giá thành hạ)

Tích hợp động cơ điều khiển và trục vit bi thành hệ truyền động tuyến tính giả

Truyền động điện bao gốm:

3.3.1 Động cơ điện một chiều

 Giới thiệu: Động cơ điện một chiều dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng hay cơ năng thành điện năng (khi hãm)

Trong lĩnh vực động cơ điện, có nhiều loại khác nhau, bao gồm động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ với rotor lồng sóc hoặc dây quấn, và động cơ điện xoay chiều ba pha có cổ góp Đối với động cơ điện một chiều, có các loại như động cơ điện một chiều kích từ độc lập, kích từ song song, kích từ nối tiếp, và kích từ hỗn hợp hoặc kích từ bằng nam châm vĩnh cửu.

Động cơ điện một chiều là thiết bị quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất và cơ cấu vận hành như thang máy và máy nâng Nó đóng vai trò thiết yếu trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Với cấu tạo đơn giản, việc chế tạo và sửa chữa động cơ này không quá khó khăn, góp phần cải thiện cuộc sống và nâng cao sức lao động của người dân Việt Nam.

3.3.2 Nguyên lý và cấu tạo của động cơ điện một chiều

RƠLE BẢO VỆ

Rơle bảo vệ là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện, giúp ngăn chặn thiệt hại kinh tế cho chủ đầu tư khi xảy ra sự cố Thiệt hại từ các sự cố này có thể lớn hơn nhiều lần so với chi phí đầu tư cho hệ thống bảo vệ rơle Do đó, thiết bị bảo vệ này đóng vai trò thiết yếu trong vận hành hệ thống điện Hiện nay, rơle bảo vệ cần đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao về độ tin cậy, bao gồm tính chọn lọc, tốc độ thao tác, độ nhạy và tính bảo đảm.

Rơle bảo vệ là thiết bị tự động hoạt động như người canh gác, liên tục theo dõi tình trạng làm việc của đối tượng bảo vệ bằng cách đo lường các tham số điện và không điện Khi phát hiện trạng thái làm việc bất thường, rơle sẽ phát ra tín hiệu cảnh báo Nhờ sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và công nghệ, các chức năng bảo vệ của tủ rơle điện cơ cồng kềnh đang dần được thay thế bằng các bộ rơle số đa năng nhỏ gọn, đây là nội dung chính của báo cáo này.

Những yêu cầu cơ bản về rơle bảo vệ

Hệ thống rơle bảo vệ nhằm ngăn ngừa sự cố và bảo vệ thiết bị lực khỏi hư hỏng, đồng thời duy trì sự ổn định của hệ thống Nó cũng đảm bảo tách chọn lọc các phần tử gặp sự cố mà không ảnh hưởng đến các hộ tiêu thụ điện.

Tính chọn lọc của bảo vệ rơle là khả năng chỉ cắt những máy cắt gần nhất với vị trí xảy ra sự cố, nhằm tách riêng phần bị sự cố ra khỏi hệ thống điện và duy trì nguồn cấp cho các phần không bị ảnh hưởng.

Cắt chọn lọc là yếu tố quan trọng trong bảo vệ rơle, giúp duy trì nguồn điện ổn định cho các hộ tiêu thụ, ngoại trừ những hộ bị ảnh hưởng trực tiếp bởi sự cố.

● Hệ thống rơle phải tác động nhanh

Ngắn mạch giẫư các pha trên hệ thống điện là một trong những sự cố nguy hiểm nhất, với dòng ngắn mạch lớn có khả năng làm hư hỏng cách điện và thiết bị, dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế và kỹ thuật Do đó, việc dập tắt nhanh chóng sự cố này là yêu cầu quan trọng trong công tác bảo vệ hệ thống điện.

Tuy nhiên trong thực tế vẫn có một khoảng thời gian trễ khi cắt điện, đó là khoảng thời gian tác động của rơle và máy cắt

● Độ nhạy của bảo vệ

Khi phát hiện sự cố, rơle cần phải tác động một cách dứt khoát, đảm bảo rằng tiếp điểm của nó tiếp xúc chắc chắn Rơle chỉ hoạt động khi tín hiệu đo được vượt quá ngưỡng đã đặt, với sức từ động lớn hơn hẳn lực cản của nó.

● Độ tin cậy của bảo vệ

Rơle được cấu thành từ nhiều phần tử, và bất kỳ phần tử nào hư hỏng đều có thể làm giảm hiệu quả của hệ thống bảo vệ Do đó, độ tin cậy bảo vệ phụ thuộc vào khả năng hoạt động hoàn hảo của tất cả các phần tử trong mạng lưới Một hệ thống tin cậy sẽ tác động chính xác khi có sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ của nó.

● Độ tin cậy của bảo vệ phụ thuộc vào những yếu tố sau đây : Độ phức tạp của mạng lưới bảo vệ

Quy chế bảo dưỡng và vận chuyển thiết bị trước khi lắp đặt

Quy chế bảo dưỡng kỹ thuật

● Các phần tử tham gia trong hệ thống rơle bảo vệ :

Rơ le trung gian đầu ra

Hệ thống nguồn tự dùng (một, xoay chiều)

Cáp điều khiển cộng với các đầu nối

Các loại rơle dòng điện

Các rơle ga và dòng dầu

Hệ thống hiện thị tín hiệu

Trong đó, 2 thiết bị đầu tiên là những thiết bị bắt buộc đối với bất kỳ hệ thống bảo vệ nào

Các loại bảo vệ cơ bản

Như ta đã biết, có 4 yêu cầu cơ bản đối với các bảo vệ rơle, đó là : o Tính chọn lọc o Tác động nhanh o Độ nhạy o Tính bảo đảm

Khi xảy ra ngắn mạch, dòng điện trong sự cố sẽ tăng lên Rơle dòng điện được kết nối với phần tử bảo vệ sẽ phát hiện quá dòng điện, từ đó khởi động và tác động để cắt phần tử gặp sự cố.

Bảo vệ quá dòng điện được chia thành hai loại: bảo vệ quá dòng điện và bảo vệ cắt nhanh dòng điện Sự khác biệt cơ bản giữa chúng nằm ở cách đảm bảo yêu cầu tác động chọn lọc Để đạt được tính chọn lọc cho bảo vệ dòng điện, cần thiết lập thời gian trì hoãn phù hợp, trong khi đó, để đảm bảo tính chọn lọc cho bảo vệ cắt nhanh, việc lựa chọn dòng khởi động thích hợp là rất quan trọng.

SVTH: Hồ Thanh Nguyên – Huỳnh Anh Tú –Lê Đăng Khoa Trang 36 a Bảo vệ QDĐ cho đường dây tải điện

Bảo vệ quá dòng điện cho đường dây hình tia với một nguồn cung cấp là rất quan trọng Đối với mạng có một nguồn cung cấp, bảo vệ quá dòng điện được đặt ở đầu nguồn của đường dây Do đó, mỗi đường dây sẽ có hệ thống bảo vệ riêng biệt.

Khi sự cố xảy ra tại N1, tất cả các bảo vệ 1, 2, 3, 4 đều khởi động, nhưng chỉ có bảo vệ 4 được tác động để cắt phần tử sự cố Để thực hiện điều này, bảo vệ quá dòng cần có thời gian trì hoãn, thời gian này tăng dần từ hộ tiêu thụ đến nguồn Nhờ vào cách chọn lọc này, bảo vệ 4 sẽ tác động sớm nhất khi xảy ra sự cố tại N1 Sau đó, các bảo vệ 1, 2, 3 sẽ trở về vị trí ban đầu mà không kịp tác động Khi sự cố xảy ra tại N2, bảo vệ 3 sẽ tác động Nguyên tắc trì hoãn tác động này được gọi là nguyên tắc bậc thang.

Bảo vệ QDĐ cần được thực hiện một cách chắc chắn trong quá trình NM, nhưng không được ảnh hưởng đến dòng phụ tải cực đại và các biến động ngắn hạn của dòng này do các động cơ tự khởi động Để đảm bảo điều này, cần thực hiện hai điều kiện quan trọng.

Để đảm bảo rơle bảo vệ không bị tác động khi dòng làm việc đạt cực đại I Lvmax, cần chọn dòng khởi động của bảo vệ I kđb lớn hơn I Lvmax.

Sơ đồ giải thích cách chọn dòng khởi động bảo vệ

Rơle dòng cần phải trở về vị trí ban đầu một cách chắc chắn sau khi ngắn mạch ngoài được cắt ra Ví dụ, khi xảy ra ngắn mạch tại điểm N của mạng, các rơle dòng của bảo vệ 1 sẽ hoạt động để đảm bảo an toàn cho hệ thống.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

HÌNH ẢNH MÔ HÌNH

Tiêu đề	Thiết Kế Mô Hình Bãi Đậu Xe Tự Động
Tác giả	Lê Đăng Khoa, Hồ Thanh Nguyên, Huỳnh Anh Tú
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Văn Giáp, ThS. Trần Trung Lê
Trường học	Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn
Chuyên ngành	Khoa Cơ Khí - Ngành Công Nghệ Cơ Điện Tử
Thể loại	Luận văn tốt nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	4,54 MB