Động cơ điện là gì? Nguyên tắc hoạt động – Cấu tạo – Cách lựa chọn

Động cơ điện là gì ? Nó chính là một thiết bị có nhiệm vụ biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ. Chúng có mặt tại tất cả các thiết bị từ nhỏ cho đến lớn nhất. Từ các thiết bị gia đình như quạt điện, tủ lạnh, máy giặt,… đến máy móc công nghiệp sản xuất. Để tìm hiểu thêm về động cơ điện, các bạn hãy đọc bài viết dưới đây của chúng tôi nhé!

Động cơ điện là gì ?

Động cơ điện là gì ? Đó chính là thiết bị điện dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ. Còn thiết bị điện dùng để chuyển đổi năng lượng cơ sang năng lượng điện gọi là máy phát điện. Chúng ta sẽ dễ dàng bắt gặp những động cơ điện trong cuộc sống hàng ngày. Như quạt điện, tủ lạnh, máy giặt, máy bơm nước, máy hút bụi,…

Ứng dụng của động cơ điện là gì ?

Động cơ điện là thiết bị sử dụng phổ biến nhất trong các lĩnh vực của cuộc sống hàng ngày.

Chúng có mặt ở những động cơ nhỏ nhất dùng trong lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, các thiết bị xây dựng như máy khoan đến các thiết bị gia đình như máy giặt,… tất cả đều sử dụng động cơ điện.

Ở một số nước hiện đại, động cơ điện được dùng trong các phương tiện di chuyển công cộng như đầu máy xe lửa. Dùng trong công nghệ thông tin như máy tính như ổ cứng, ổ quang,…

Ứng dụng động cơ điện trong xe ô tô và xe máy 

Tình trạng ô nhiễm không khí hiện nay ngày càng tăng cao. Đặc biệt là ở các khu đô thị, thành phố lớn. Trong đó ô nhiễm giao thông được các cơ quan môi trường đánh giá là một trong những nguyên nhân chính dẫn tới tình trạng này.

Cụ thể theo kết quả nghiên cứu của các chuyên gia, hoạt động giao thông sẽ gây ra gần 85% lượng khí cacbon monoxit thải ra không khí mỗi ngày. Với tỷ lệ này, nó có thể gây ảnh hưởng xấu tới cơ thể, thậm chí dẫn tới bị nhiễm độc cấp. 

Ngoài ra, việc khai thác và sử dụng các nhiên liệu hóa thạch (xăng, dầu,…) quá mức cũng khiến cho nguồn tài nguyên bị cạn kiệt.

Vì vậy, việc tìm kiếm và chuyển đổi sang một nguyên liệu khác thân thiện hơn với môi trường trở nên bức thiết hơn bao giờ hết. Theo đó, xe điện bao gồm xe ô tô điện, xe bus và xe máy điện đang được xem là giải pháp tối ưu và hiệu quả trong việc bảo vệ môi trường.

Ứng dụng động cơ điện trong công nghiệp sản xuất

Trong những lĩnh vực công nghiệp nặng. Các loại động cơ điện là một trong những bộ phận chính của thiết bị biến tần cỡ lớn.

Công dụng chính của máy biến tần rất đa dạng với khả năng điều chỉnh tốc độ vận hành cho nhiều loại máy móc khác nhau trong dây chuyền thông qua một máy chủ ( máy tính ) ở khu vực trung tâm điều khiển.

Hệ thống bơm, máy bơm nước

Trục quay của rotor được gắn vào cánh quạt hút nước bơm cho cả hệ thống được ứng dụng cho sinh hoạt hằng ngày, hệ thống tưới tiêu nông nghiệp.

Hệ thống bơm cao áp thường được lắp đặt thêm cửa gió để tăng áp được ứng dụng vào hệ thống bơm công nghiệp, phòng cháy chữa cháy. Máy bơm là ứng dụng hàng đầu được biết đến của motor điện.

Hệ thống thông gió, máy quạt, quạt hút

Trong các tòa nhà, nhà xưởng, trường học, bệnh viện thì tất cả đều phải có hệ thống thông gió cung cấp không khí cho công việc và sinh hoạt. Tương tự như máy bơm, motor hút gió từ ngoài vào sau khi qua bộ lọc gió, không khí được đưa đến khắp nơi trong tòa nhà.

Sau đó, có 1 động cơ điện được đặt để làm quạt hút lại hút không khí ra ngoài. Việc đối lưu không khí làm cho nơi làm việc, sinh hoạt trở nên thông thoáng.

Vừa mát mẻ, có đủ không khí để sử dụng, vừa chống ẩm thấp ngăn ngừa dịch bệnh, vi khuẩn.

Ứng dụng trong Hệ Thống Băng Tải

Một trong những ứng dụng tuyệt vời của động cơ điện, trục quay của rotor sẽ được gắn vào một bộ truyền động hay thông thường còn được gọi là nhông, sên, dĩa.

Bộ truyền động này sẽ truyền moment từ trục quay của động cơ đến trục quay và ổ trục của băng tải, giúp cho việc vận chuyển hàng hóa trở nên dễ dàng. Vừa nhanh chóng vừa không phải tốn nhiều công bưng vác hàng hóa và các thiết bị.

Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện là gì ?

Phần lớn các động cơ điện hoạt động theo nguyên lý điện từ, nhưng loại động cơ dựa trên nguyên lý khác như lực tĩnh điện và hiệu ứng điện áp cũng được sử dụng.

Nguyên lý cơ bản mà các động cơ điện từ dựa vào là có một lực lực cơ học trên một cuộn dây có dòng điện chạy qua nằm trong một từ trường. Lực này theo mô tả của định luật lực Lorentz và vuông góc với cuộn dây và cả với từ trường.

Phần lớn các động cơ điện hiện nay được hoạt động theo nguyên lý điện từ. Bên cạnh đó còn có các nguyên lý khác như lực tĩnh điện và hiệu ứng điện áp.
Phần lớn động cơ từ đều có chuyển động xoay nhưng cũng có một số động cơ tuyến tính. Trong động cơ chuyển động xoay, phần chuyển động được gọi là roto, và phần đứng yên gọi là stato.

Làm thế nào để động cơ điện hoạt động tốt nhất ?

Muốn cho động cơ hoạt động tốt, stato của động cơ cần được cấp thêm 1 dòng điện xoay chiều. Dòng điện chạy qua dây quấn stato sẽ tạo ra một từ trường quay với tốc độ: n = 60. f/ p (vòng/ phút).  Trong đó: f chính là tần số của nguồn điện, còn p chính là số đối cực của phần dây quấn stato.

Trong quá trình quay động cơ, từ trường này sẽ quét qua hầu hết các thanh dẫn của rôto, do đó làm xuất hiện trong nó 1 sức điện động cảm ứng.

Vì dây quấn rôto được kín mạch nên sức điện động này sẽ tạo ra dòng điện ở trong các thanh dẫn của rôto. Các thanh dẫn này lại có dòng điện nằm trong từ trường, cho nên chúng sẽ tương tác với nhau nhằm tạo ra lực điện từ đặt vào trong các thanh dẫn.

Yếu tố ảnh hưởng của động cơ đện

Tổng hợp các lực này sẽ tạo ra 1 mô men quay đối với trục roto, đồng thời làm cho rôto quay theo chiều quay của từ trường. Khi động cơ làm việc, tốc độ của rôto (ký hiệu là n) luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường (ký hiệu là n1).

Kết quả là rôto sẽ quay chậm lại, cho nên nó luôn nhỏ hơn n1, cũng chính vì thế động cơ còn được gọi tên là động cơ không đồng bộ.

Độ sai lệch giữa tốc độ của rôto và tốc độ của từ trường được gọi tên là hệ số trượt, ký hiệu là S và được tính vào khoảng 2% 10%.

Cấu tạo của động cơ điện

Động cơ điện được cấu tạo gồm 2 phần chính là phần đứng yên (stato) và phần chuyển động (rotor) được quấn nhiều vòng từ dây dẫn. Khi cuộn dây trong rotor và stato được nối với nguồn điện thì từ trường sẽ xuất hiện. Lúc này, từ trường sẽ tạo ra chuyển động quay của roto quanh trục cố định.

Stato là gì ?

Stato là phần đứng yên. Không chuyển động trong một hệ thống máy quay và thường có trong các máy phát điện, động cơ điện, rotor sinh học hoặc còi báo động. Tùy vào hình dạng cũng như cấu tạo của động cơ điện mà stator có thể hoạt động như một nam châm (tác dụng với rotor để tạo chuyển động). Hoặc hoạt động như phần ứng, nhận được ảnh hưởng của stator từ di chuyển cuộn dây trường trên rotor.

Rotor là gì ?

Nếu như Stato được biết đến là bộ phận đứng yên thì Rotor lại được biết đến là phần chuyển động, phần quay trong hệ thống điện từ của động cơ máy khoan. Lực tương tác giữa các cuộn dây và các từ trường điện tích sẽ tạo ra một mô men xoắn xoay quanh trục quay của Rotor.

Các thông số kỹ thuật giúp bạn lựa chọn động cơ điện phù hợp nhất

Cực Motor (Pole) thể hiện tốc độ vòng/phút

• P2: 2800 có thể dùng cho các máy cần tốc độ 2800 – 3000 vòng/phút
• P4: 1400 có thể dùng cho các máy cần tốc độ 1400 – 1500 vòng/phút
• P6: 960 có thể dùng cho các máy cần tốc độ 900 – 1000 vòng/phút
• P8: 700 có thể dùng cho các máy cần tốc độ 700 – 720 vòng/phút

Các ký hiệu trên tem động cơ điện hay động cơ điện CG

• kW/ HP: Công suất của động cơ với đơn vị (kW) hay mã lực HP (viết tắt cho từ Horsepower – sức ngựa)
• 1HP = 0.75 kW, được quy ước trong công nghiệp hàng ngày
• RPM – Round Per Minute: Tốc độ vòng/phút
• Vg/ph: Tốc độ quay của trục động cơ với đơn vị vòng/phút
• One Phase/Three Phase: Động cơ chỉ được sử dụng với lưới điện xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha
• VOLS: Điện áp định mức (V) cấp cho động cơ phổ biến 220V hoặc 380V
• INS.CL (insulating class): Cấp chịu nhiệt
• IP – Ingress of protection: Cấp bảo vệ động cơ với bên ngoài
• Cấp bảo vệ IP55 là cấp bảo vệ cao nhất cho các motor thông dụng. Với cấp bảo vệ này, dù là tác động nhỏ nhất cũng không ảnh hưởng đến motor.
• Hz: Tần số lưới điện xoay chiều 50Hz thông dụng nhất tại Việt Nam
• AMP: Ampe dòng điện định mức của động cơ
• mF/V~: Với động cơ 1 pha 220V thì mF/V là giá trị điện dung của tụ điện hoặc điện áp xoay chiều, cho phép tụ điện hoạt động lâu mà không bị trục trặc hay hỏng hóc gì
• Hệ số Cos của động cơ: Hệ số này càng tiến gần đến 1 thì động cơ điện tiết kiệm lượng điện năng càng lớn.
• Chế độ làm mát IEC: Chế độ làm mát này sẽ hiệu quả nhất khi bạn chọn chế độ làm mát toàn phần

Hiệu suất chuyển hóa năng lượng trong động cơ điện

EFF1, EFF2, EFF3

Đây đều là các tiêu chuẩn nhằm mục đích khuyến khích và yêu cầu các nhà máy thiết kế. Chế tạo ra các động cơ điện tiết kiệm điện năng và chống ô nhiễm môi trường. Cụ thể:

• EFF3 for Standard Efficiency: Tiêu chuẩn về hiệu suất sử dụng điện năng và khả năng giảm ô nhiễm môi trường.
• EFF2 for Improved Efficiency: Tiêu chuẩn về tiết kiệm điện năng và bảo vệ môi trường đã được nâng cấp.
• EFF1 for High Efficiency: Tiêu chuẩn tiết kiệm điện năng và bảo vệ môi trường đã được xử lý ở công nghệ cao cấp nhất.

IE1, IE2, IE3

Lý do xuất hiện bộ 3 tiêu chuẩn này nhằm phát triển một bộ tiêu chuẩn có tính toàn cầu hơn. Cụ thể:

• IE: Tiêu chuẩn hiệu suất về sự chuyển hoá năng lượng từ điện năng sang cơ năng cho động cơ không đồng bộ ba pha trong dải công suất từ 0.75 kW đến 375 kW.
• IE1: Tiêu chuẩn về tiết kiệm điện năng và bảo vệ môi trường đã được nâng cấp
• IE2: Tiêu chuẩn tiết kiệm điện năng và bảo vệ môi trường đã được xử lý ở công nghệ cao cấp nhất
• IE3 = Premium Efficiency

Hướng dẫn cách chọn động cơ điện thích hợp nhất

Chọn động cơ điện 1 chiều

Động cơ 1 chiều cho phép thay đổi giá trị của momen và véc tơ vận tốc tức thời gốc trong một khuôn khổ rất rộng. Ưu điểm của động cơ điện 1 chiều là khởi động êm, đảo chiều dễ dàng. Động cơ điện 1 chiều được sử dụng nhiều trong các thiết bị di chuyển bằng điện như thang máy, máy trục,…

Chọn động cơ điện xoay chiều ba pha đồng bộ

Động cơ điện xoay chiều ba pha đồng bộ có ưu điểm. Là vận tốc gốc không đổi, không phụ thuộc vào giá trị của trọng lực vận chuyển.

Động cơ điện xoay chiều 3 pha đồng bộ được ứng dụng trong những trường hợp hiệu suất động cơ và trị số cos<p sở hữu vai trò quyết định như việc mở máy và dừng máy.

Chọn động cơ ba pha không đồng bộ

• Roto dây quấn: Động cơ điện loại này cho phép điều chỉnh véc tơ vận tốc tức thời trong một khuôn khổ nhỏ hơn 5%. Thiết bị phù hợp để sử dụng khi cần điều chỉnh trong khuôn khổ hẹp. Để cho ra vận tốc phù hợp của dây truyền kỹ thuật đã được lắp đặt.
• Roto lồng sóc: Với kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, sở hữu thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha. Ưu điểm này giúp roto lồng sóc không cần biến đổi điện áp khi sử dụng.

Bí quyết sử dụng động cơ điện an toàn và hiệu quả

Với mỗi loại thiết bị thì đều có bí quyết sử dụng để đạt được hiệu quả cao. Để nắm được những điều này mời các bạn theo dõi phần dưới đây nhé.

Nguyên tắc cơ bản khi sử dụng động cơ điện là gì?

Để sử dụng động cơ điện an toàn và hiệu quả, trước khi khởi động. Bạn cần tuân thủ những nguyên tắc cơ bản sau:

• Đánh giá độ ẩm trong động cơ điện. Nếu độ ẩm vượt mức cho phép thì cần phải sấy khô.
• Đánh giá phương pháp đấu điện của động cơ, hệ thống bảo vệ điện. Nếu hệ thống đầu dây của hệ thống bảo vệ không xúc tiếp hoặc xúc tiếp kém thì không được cho khởi động.
• Kiểm tra điện áp bằng đồng hồ. Nếu điện áp vượt hoặc thấp hơn 5% thì buộc phải sử dụng ổn áp điện.
• Đánh giá dây dẫn điện từ trạm điện tới thiết bị. Nếu dây dẫn nhỏ thì phải thay dây dẫn mới to hơn để đảm bảo đúng công suất.

Một số lưu ý về động cơ điện là gì?

Bên cạnh đó. Bạn cũng cần ghi nhớ 1 số lưu ý nhỏ sau đây để động cơ hoạt động tốt nhất:

• Các đầu tiếp xúc phải được kiểm tra và hàn lại, siết chặt để tránh mô ve
• Động cơ điện khi chạy phải tuân theo hướng của các thiết bị. Nếu ngược chiều quay thì nên đảo phương pháp đấu của động cơ điện theo lược đồ đấu.
• Trường hợp động cơ điện hoạt động bị nóng quá. Thì bạn cần xem lại các đánh giá ban đầu để đề phòng các trường hợp xấu nhất.
• Ngắt cầu dao của thiết bị và cầu dao tổng khi mất điện. Để đề phòng điện quay lại làm hỏng động cơ.
• Tổn thất điện năng phụ thuộc vào hệ số Cos của động cơ. Do đó, những động cơ với hệ số Cos nhỏ thì hao phí điện năng lớn.

Kết luận 

Như vậy, bài viết trên đã cung cấp đầy đủ những kiến thức. Về động cơ điện là gì, nguyên tắc hoạt động cùng cách chọn được động cơ điện tốt nhất. Hy vọng những kiến thức chúng tôi cung cấp sẽ mang đến cho bạn tính ứng dụng cao.

Bài Viết Tham Khảo: Động cơ  Servo là gì ?

 

Thông tin liên hệ 

Kỹ sư cơ điện tử 

Mr – Trọng

Mobi: 0975 116 329

Website: chuyendoitinhieu.vn