Đang tải...

CLB Điện tử - Viễn thông Tổng quan chỉ tiêu cơ học của động cơ và động cơ xe điện.

Thảo luận trong 'Câu lạc bộ các ngành kỹ thuật' bắt đầu bởi hui, 4/8/10.

Thành viên đang xem bài viết (Users: 0, Guests: 0)

  1. hui
    Offline

    hui
    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    24/7/09
    Số km:
    1,207
    Được đổ xăng:
    44
    Mã lực:
    201
    Xăng dự trữ:
    34 lít xăng
    Người ta hay tròn mắt thích thú hay trầm trồ thán phục khi chứng kiến một chiếc xe tăng tốc cực nhanh, lao đi với tốc độ lớn, hay một chiếc xe ba gác máy "lực sĩ" với máy Push 60 phân khối đẩy cả tấn hàng lên cầu xa lộ Sài Gòn dốc 35 độ. Nhưng với đa số thì việc thấu hiểu về tính năng của tác động từ động cơ vào chiếc xe để đạt đến sức nhanh, sức mạnh đó hầu như còn ở cấp độ bàng quan.

    Vì vậy, có những câu hỏi : động cơ công suất lớn có làm cho xe chạy nhanh hơn không ? Muốn tăng tốc độ xe điện thì làm sao ? v.v... và những giải thích chung cũng chưa đủ trả lời thoả đáng câu hỏi này.

    xin phân tích các chỉ tiêu cơ học của động cơ (và động cơ điện nói riêng) để các bạn dễ dàng nắm bắt và sử dụng thế nào cho phù hợp với nhu cầu của mình.

    A/. Động cơ và các chỉ tiêu động lực học :

    Định nghĩa : "Động cơ là công cụ cơ khí, là chế tác đặc biệt của nhân loại, nhằm mục đích biến đổi các dạng năng lượng khác thành năng lượng hữu ích và hữu hướng để phục vụ cho một mục tiêu cơ học nhất định."

    Từ thời thượng cổ, con người đã biết dùng thuỷ động năng của dòng nước chảy để tạo ra các bờ xe nước nổi tiếng kỳ quan để dẫn thuỷ nhập điền, làm máy giã gạo .v.v... Tiếp theo là hoá năng của hợp chất nitrat, kali sulfur... để làm ra tên lửa dưới dạng pháo thăng thiên, động cơ phản lực 1 thì kỳ diệu. Tên lửa hơi nước chế tạo sau đó không lâu làm tăng ý nghĩa và nhận thức về sự phong phú của năng lượng cho động cơ. Cối xay gió làm sáng danh đảo quốc Hà Lan, tô điểm cho câu chuyện hài “Don Quijotte, nhà quý tộc tài ba xứ Mantra” (Cervantes, Espanã) cũng góp phần tạo nên động cơ turbin khí, tiền thân của các động cơ turbine hiện đại.

    (trích patent GM2001 - Dr Kim)

    1/. Công cơ học :

    Công cơ học của động cơ là một đại lượng vô hướng, giá trị của nó bảo toàn ở mọi phép đo khác nhau không lệ thuộc hệ quy chiếu. Thứ nguyên của công là tích của lực (đo bằng Newton) với khoảng cách (đo bằng mét), đơn vị là Nm (Newton Mét). Đối với xe cộ thì công là kết quả của quá trình vận chuyển, không liên quan đến khái niệm tốc độ.

    2/. Công suất :

    Công suất là tốc độ sinh công, nghĩa là khả năng tạo một công cơ học trên đơn vị thời gian, có thứ nguyên là Nm/s. Vì vậy, công suất động cơ biểu thị cho tốc độ. Bảo rằng "xe trang bị động cơ công suất lớn hơn thì có khả năng đạt tốc độ cao hơn" là hoàn toàn đúng về cơ học.

    Tóm tắt : động cơ có công suất càng lớn càng có khả năng phát triển tốc độ nhưng không nhằm đạt yêu cầu sức mạnh.

    3/. Moment xoắn :

    Khi lực tác động vào trọng tâm của vật đủ lớn thì sẽ làm vật đó di chuyển. Nếu phương của lực lệch khỏi trọng tâm thì sẽ làm vật đó quay quanh một trục xuyên tâm (trục ào xuyên qua trọng tâm của vật hay một trục quay thực không xuyên tâm). Lúc đó moment xoắn sẽ xuất hiện. Với lực đo bằng Newton, khoảng cách phương tích tác động của lực đến trục quay đo bằng mét thì moment có thứ nguyên là Nm.

    Một điểm lý thú là đơn vị đo moment xoắn (Nm) lại giống như đơn vị đo công. Tuy nhiên cần phải phân biệt, vì moment xoắn là đại lượng có hướng, tức là giá trị của nó thu được tùy thuộc vào hệ quy chiếu.

    Tóm tắt : Moment xoắn đại biểu cho sức mạnh của động cơ, nó cho phép tăng tốc nhanh, lực đẩy mạnh nhưng không nhằm đạt mục tiêu tốc độ cao.

    4/. Tỷ số truyền :

    - Từ cốt máy động cơ, động lực được truyền trực tiếp vào trục quay bánh xe hay truyền gián tiếp qua hộp số (bánh răng) hay dây đai (courroie) vào trục quay bánh xe. Tỷ số truyển càng lớn thì chênh lệch tốc độ giữa động cơ và trục quay bánh xe càng lớn, nói khác đi, tỷ số truyền bằng 3/1 thì 3 vòng quay động cơ mới tạo một vòng quay trục quay bánh xe.

    - Đối với các động cơ accouplement (ghép thẳng trục hay cardent - chữ thập) thì tỷ số truyền là bằng 1. Tốc độ của động cơ chính là tốc độ trục quay --> tốc độ xe bằng tốc độ động cơ nhân với Pi lần đường kính bánh xe.

    Sp = V x 3,1416 D ... Trong đó :

    Sp : Speed - tốc độ xe.
    V : Vitesse - tốc độ động cơ.
    D : đường kính bánh xe chủ động.

    - Với xe có hộp số hay ghép boulie tuỳ động (như xe tay ga) thì tỷ số truyền được thay đổi chủ định (sang số) hay tự động. Mục tiêu của việc thay đổi tỷ số truyền là thay đổi moment xoắn. Số nhỏ (như số 1, số 2) thì tỷ số truyền lớn, xe chạy mạnh mà không nhanh; số lớn hơn thì tỷ số truyển nhỏ --> xe chạy nhanh hơn cùng với quán tính.

    Tóm tắt : tỷ số truyền có mục tiêu thay đổi moment xoắn trục quay bánh xe, chủ động đáp ứng yêu cầu tốc độ hay sức mạnh của xe. Việc sử dụng hộp số hay boulie tự động đã giải quyết mâu thuẫn đó.

    B/. Động cơ điện nói riêng :

    Giống như mọi loại động cơ khác về mục tiêu và phương thức, nhưng động cơ điện có các đặc thù riêng :

    1/. Cấu trúc động cơ : Phân biệt có chổi quét (Brushed) hay không chổi quét (Brushless), lồng sóc hay cuộn dây hoặc cuộn dây - lồng sóc. Loại 1 đôi cực hay nhiều đôi cực, phân biệt theo số bước (động cơ bước - Stepped motor), dùng nam châm vĩnh cửu hay nam châm điện.

    2/. Nguồn điện sử dụng : Phân biệt thành động cơ DC (dùng điện một chiều) hay AC (dùng điện xoay chiều), động cơ điện xoay chiều một pha hay nhiều pha (3 pha là chủ yếu).

    3/. Tốc độ và cách điều khiển tốc độ :

    a/. Điều khiển tốc độ động cơ điện bằng nguồn điện của nó.

    - Điều khiển bằng điện áp - dòng điện.

    - Điều khiển pha.

    - Điều tốc bằng tần số.

    - Điều tốc với điều khiển bước xung.

    b/. Điều tốc bằng tỷ số truyền :

    Trong công nghiệp và dân dụng, người ta thường xuyên dùng hệ thống hộp số hay boulie - courroie với dây đai để tạo tỷ số truyền động lực của động cơ điện theo yêu cầu công tác của động cơ.

    c/. Điều tốc hỗn hợp điện - cơ :

    Một cơ cấu điều khiển hỗn hợp giữa bộ điều động tỷ số truyền (cơ - có cấp) và điều khiển trên nguồn điện (vô cấp) tạo một khoảng động lực tiện ích rất rộng cho xe điện hay xe hybrid (xe lai cơ - điện) cho phép tạo dòng xe điện vừa có động lực lớn (moment xoắn rất cao - khởi hành nhanh, kéo mạnh) và tốc độ cao.
     

Chia sẻ trang này