Những điều cần biết về động cơ xoay chiều
1. Động cơ AC là gì?
2. Nguyên lý làm việc của động cơ AC
3. Các loại động cơ AC
4. Cách đọc thông số kỹ thuật của loại động cơ AC
5. Các yếu tố bạn cần xem xét trước khi chọn động cơ điện
6. Ưu điểm và nhược điểm của động cơ AC
7. Ứng dụng của động cơ điện xoay chiều
1. Động cơ AC là gì?
Động cơ chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành năng lượng cơ học được gọi là động cơ AC xoay chiều.
Một động cơ AC thông thường bao gồm hai phần: một stator có cuộn dây cảm ứng cho dòng điện AC đi qua để tạo ra chuyển động xoay từ trường và phần trong rotor được gắn thêm một trục bên ngoài. Rotor sẽ cung cấp một mô-men xoắn bằng từ trường quay được tạo ra bởi dòng điện xoay chiều.
2. Nguyên lý làm việc của động cơ AC
2. Nguyên lý làm việc của động cơ AC
Khi động cơ được cấp một dòng điện xoay chiều sẽ tạo ra từ trường. Nhờ đó, sự tương tác từ trường giữa roto và stato trong động cơ sẽ gây ra chuyển động quay quanh trục.
Đầu tiên, stato sẽ được cấp một dòng điện xoay chiều. Dòng điện đó chạy qua stato gây ra điện từ trường có tốc độ quay n. Trong quá trình quay, từ trường sẽ quét qua tất cả các thanh dẫn của roto. Và cuối cùng làm cho suất điện động cảm ứng hình thành. Vì dây quấn được kín mạch nên suất điện động tạo ra này sẽ tạo ra dòng điện cảm ứng ở trong các thanh dẫn của roto. Các thanh dẫn có điện và nằm trong từ trường nên chúng sẽ tương tác với nhau tạo ra lực điện từ đặt vào dây dẫn.
3. Các loại động cơ AC
Động cơ AC được chia thành 2 loại gồm động cơ AC 3 pha và động cơ AC 1 pha.
1. Động cơ điện xoay chiều 1 pha
Dựa theo nguyên tắc của động cơ không đồng bộ ba pha, người ta chế tạo được những động cơ không đồng bộ một pha. Stato của loại động cơ này gồm hai cuộn dây đặt lệch nhau một góc, một dây nối thẳng với mạng điện, dây kia nối với mạng điện qua một tụ điện. Cách mắc như vậy làm cho hai dòng điện trong hai cuộn dây lệch pha nhau và tạo ra từ trường quay. Động cơ không đồng bộ một pha chỉ đạt được công suất nhỏ, nó chủ yếu được dùng trong các dụng cụ gia đình như quạt điện, máy hút bụi, máy bơm nước…
- Sử dụng nguồn điện 1 pha 220V. Nó có công suất phổ biến khoảng 0.12kW đến 5.5kW.
Đầu tiên, stato sẽ được cấp một dòng điện xoay chiều. Dòng điện đó chạy qua stato gây ra điện từ trường có tốc độ quay n. Trong quá trình quay, từ trường sẽ quét qua tất cả các thanh dẫn của roto. Và cuối cùng làm cho suất điện động cảm ứng hình thành. Vì dây quấn được kín mạch nên suất điện động tạo ra này sẽ tạo ra dòng điện cảm ứng ở trong các thanh dẫn của roto. Các thanh dẫn có điện và nằm trong từ trường nên chúng sẽ tương tác với nhau tạo ra lực điện từ đặt vào dây dẫn.
3. Các loại động cơ AC
Động cơ AC được chia thành 2 loại gồm động cơ AC 3 pha và động cơ AC 1 pha.
1. Động cơ điện xoay chiều 1 pha
Dựa theo nguyên tắc của động cơ không đồng bộ ba pha, người ta chế tạo được những động cơ không đồng bộ một pha. Stato của loại động cơ này gồm hai cuộn dây đặt lệch nhau một góc, một dây nối thẳng với mạng điện, dây kia nối với mạng điện qua một tụ điện. Cách mắc như vậy làm cho hai dòng điện trong hai cuộn dây lệch pha nhau và tạo ra từ trường quay. Động cơ không đồng bộ một pha chỉ đạt được công suất nhỏ, nó chủ yếu được dùng trong các dụng cụ gia đình như quạt điện, máy hút bụi, máy bơm nước…
- Sử dụng nguồn điện 1 pha 220V. Nó có công suất phổ biến khoảng 0.12kW đến 5.5kW.
2. Động cơ điện xoay chiều 3 pha
Từ trường quay được tạo ra bằng cách cho dòng điện ba pha chạy vào ba nam châm điện đặt lệch nhau trên một vòng tròn. Cách bố trí các cuộn dây tương tự như trong máy phát điện ba pha, nhưng trong động cơ điện người ta đưa dòng điện từ ngoài vào các cuộn dây 1, 2, 3.
Khi mắc động cơ vào mạng điện ba pha, từ trường quay do stato gây ra làm cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rôto được trục máy truyền ra ngoài và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác.
- Sử dụng nguồn điện 3 pha 220V/380V hoặc 380V/660V. Công suất của động cơ này thường rơi vào khoảng 5.5kW trở lên.
Từ trường quay được tạo ra bằng cách cho dòng điện ba pha chạy vào ba nam châm điện đặt lệch nhau trên một vòng tròn. Cách bố trí các cuộn dây tương tự như trong máy phát điện ba pha, nhưng trong động cơ điện người ta đưa dòng điện từ ngoài vào các cuộn dây 1, 2, 3.
Khi mắc động cơ vào mạng điện ba pha, từ trường quay do stato gây ra làm cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rôto được trục máy truyền ra ngoài và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác.
- Sử dụng nguồn điện 3 pha 220V/380V hoặc 380V/660V. Công suất của động cơ này thường rơi vào khoảng 5.5kW trở lên.
Trên tem của loại động cơ trên thường có một số các thông tin sau:
- Model/Type: là mã động cơ. Các hãnh khác nhau sẽ có quy ước riêng.
- POEL/P: cho biết số cực của động cơ.
- kW/HP: cho biết công suất của động cơ hay mã lực HP (sức ngựa).
- B3/B5/B14/B35: là kiểu lắp của động cơ.
- IE: là tiêu chuẩn về hiệu suất, có thể là: IE1, IE2, IE3,…
- RPM (Round Per Minute): thể hiện tốc độ quay của động cơ (vòng/phút).
- 1 Phase/ 3 Phase: là động cơ 1 pha hoặc 3 pha.
- VOLS/V: là điện áp định mức của động cơ, là 220V hoặc 380V.
- Hz: là tần số của của nguồn điện. Ở Việt Nam đây là tần số phổ biến nhất của lưới điện xoay chiều.
- AMP/A: Cường độ dòng điện định mức của động cơ.
- Trên đây là một số thông số nên biết của động cơ điện này, bên cạnh đó còn có các thông số khác như: hệ số cos của động cơ, chế độ làm mát IEC,….
- Model/Type: là mã động cơ. Các hãnh khác nhau sẽ có quy ước riêng.
- POEL/P: cho biết số cực của động cơ.
- kW/HP: cho biết công suất của động cơ hay mã lực HP (sức ngựa).
- B3/B5/B14/B35: là kiểu lắp của động cơ.
- IE: là tiêu chuẩn về hiệu suất, có thể là: IE1, IE2, IE3,…
- RPM (Round Per Minute): thể hiện tốc độ quay của động cơ (vòng/phút).
- 1 Phase/ 3 Phase: là động cơ 1 pha hoặc 3 pha.
- VOLS/V: là điện áp định mức của động cơ, là 220V hoặc 380V.
- Hz: là tần số của của nguồn điện. Ở Việt Nam đây là tần số phổ biến nhất của lưới điện xoay chiều.
- AMP/A: Cường độ dòng điện định mức của động cơ.
- Trên đây là một số thông số nên biết của động cơ điện này, bên cạnh đó còn có các thông số khác như: hệ số cos của động cơ, chế độ làm mát IEC,….
5. Các yếu tố bạn cần xem xét trước khi chọn động cơ điện
Chọn tốc độ động cơ điện
Tốc độ chạy (tính bằng vòng / phút): tốc độ tối đa mà động cơ đạt được được tính theo công thức sau: (tần số nguồn điện xoay chiều 120 x tính bằng Hz) ÷ các cực của động cơ.
Tốc độ là thông số quan trọng khi chọn động cơ điện. Tùy theo yêu cầu của tải như yêu cầu về lưu lượng, cột áp đối với bơm/quạt hay yêu cầu về tốc độ dài trong các ứng dụng khác mà ta phải chọn số cực động cơ, phổ biến là: 2 cực, 4 cực hay 6 cực tương ứng với tốc độ quay là 2900 vòng/phút, 1450 vòng/phút, 9600 vòng/phút.
Trong đó, loại 2 cực (2 Poles) thường được dùng cho các loại bơm/quạt cần lưu lượng lớn trong khi cột áp không cao. Loại 4 cực (4 Poles) là loại phổ biến nhất được dùng trong đa số ứng dụng. Loại 6 cực (6 Poles) thì hay gặp trong các ứng dụng đòi hỏi moment lớn và tốc độ thấp như máy nghiền, máy băm, bơm thủy lực…
Chọn công suất động cơ:
Mô-men xoắn khởi động: lượng mô-men xoắn mà động cơ tạo ra khi bắt đầu ở tốc độ bằng không.
Hầu hết các thiết bị như bơm/quạt, tời kéo, các loại máy móc khác đều có bảng hướng dẫn của nhà sản xuất chọn công suất động cơ điện phù hợp và moment yêu cầu cho thiết bị của họ. Do đó chúng ta chỉ việc chọn theo hướng dẫn và tra cứu lại moment đầu trục động cơ có đáp ứng moment yêu cầu của nhà sản xuất máy hay không – thông thường thì không cần kiểm tra nếu sử dụng động cơ chất lượng.
Chọn tốc độ động cơ điện
Tốc độ chạy (tính bằng vòng / phút): tốc độ tối đa mà động cơ đạt được được tính theo công thức sau: (tần số nguồn điện xoay chiều 120 x tính bằng Hz) ÷ các cực của động cơ.
Tốc độ là thông số quan trọng khi chọn động cơ điện. Tùy theo yêu cầu của tải như yêu cầu về lưu lượng, cột áp đối với bơm/quạt hay yêu cầu về tốc độ dài trong các ứng dụng khác mà ta phải chọn số cực động cơ, phổ biến là: 2 cực, 4 cực hay 6 cực tương ứng với tốc độ quay là 2900 vòng/phút, 1450 vòng/phút, 9600 vòng/phút.
Trong đó, loại 2 cực (2 Poles) thường được dùng cho các loại bơm/quạt cần lưu lượng lớn trong khi cột áp không cao. Loại 4 cực (4 Poles) là loại phổ biến nhất được dùng trong đa số ứng dụng. Loại 6 cực (6 Poles) thì hay gặp trong các ứng dụng đòi hỏi moment lớn và tốc độ thấp như máy nghiền, máy băm, bơm thủy lực…
Chọn công suất động cơ:
Mô-men xoắn khởi động: lượng mô-men xoắn mà động cơ tạo ra khi bắt đầu ở tốc độ bằng không.
Hầu hết các thiết bị như bơm/quạt, tời kéo, các loại máy móc khác đều có bảng hướng dẫn của nhà sản xuất chọn công suất động cơ điện phù hợp và moment yêu cầu cho thiết bị của họ. Do đó chúng ta chỉ việc chọn theo hướng dẫn và tra cứu lại moment đầu trục động cơ có đáp ứng moment yêu cầu của nhà sản xuất máy hay không – thông thường thì không cần kiểm tra nếu sử dụng động cơ chất lượng.
6. Ưu điểm và nhược điểm của động cơ AC
Ưu điểm của động cơ AC
- Có cấu tạo tượng đối đơn giản, dễ sử dụng.
- Sử dụng được điện trực tiếp từ lưới điện, không cần qua quá trình chỉnh lưu.
- Có khả năng điều khiển tốc độ qua khá đa dạng.
- Có kết cấu bền vững và khả năng chịu sự quá tải tốt nhờ có cơ chế bảo vệ.
- Giá thành của nó thấp hơn sơ với việc truyền động sử dụng động cơ một chiều.
Nhược điểm của động cơ AC
- Có momen khởi động nhỏ. Vì vậy mà nó không thể sử dụng được ứng dụng trong các thiết bị cần momen khởi động lớn.
- Nó tiêu tốn lượng điện năng nhiều hơn so với việc sử dụng loại một chiều.
Ưu điểm của động cơ AC
- Có cấu tạo tượng đối đơn giản, dễ sử dụng.
- Sử dụng được điện trực tiếp từ lưới điện, không cần qua quá trình chỉnh lưu.
- Có khả năng điều khiển tốc độ qua khá đa dạng.
- Có kết cấu bền vững và khả năng chịu sự quá tải tốt nhờ có cơ chế bảo vệ.
- Giá thành của nó thấp hơn sơ với việc truyền động sử dụng động cơ một chiều.
Nhược điểm của động cơ AC
- Có momen khởi động nhỏ. Vì vậy mà nó không thể sử dụng được ứng dụng trong các thiết bị cần momen khởi động lớn.
- Nó tiêu tốn lượng điện năng nhiều hơn so với việc sử dụng loại một chiều.
7. Ứng dụng của động cơ điện xoay chiều
Động cơ AC được sử dụng khá rộng rãi trong đời sống hiện nay với nhiều lĩnh vực như:
• Dân dụng: Được ứng dụng trong các động cơ nhỏ của lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, máy giặt, quạt điện hoặc máy chạy bộ,...
• Công nghiệp: Làm linh kiện máy móc trong ngành công nghiệp nặng hoặc nhẹ, khai khoáng, dầu mỏ, máy móc công nghiệp, cần trục điện,...
• Công nghệ thông tin: Sử dụng trong ổ cứng, ổ quang của máy tính.
Động cơ AC được sử dụng khá rộng rãi trong đời sống hiện nay với nhiều lĩnh vực như:
• Dân dụng: Được ứng dụng trong các động cơ nhỏ của lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, máy giặt, quạt điện hoặc máy chạy bộ,...
• Công nghiệp: Làm linh kiện máy móc trong ngành công nghiệp nặng hoặc nhẹ, khai khoáng, dầu mỏ, máy móc công nghiệp, cần trục điện,...
• Công nghệ thông tin: Sử dụng trong ổ cứng, ổ quang của máy tính.