ĐỘNG CƠ AC VÀ ĐỘNG CƠ DC ỨNG DỤNG TỪNG LOẠI ĐỘNG CƠ (PHẦN 2)
Xin chào các bạn.!
Thật tuyệt vời khi được viết những bài chia sẻ những kiến thức, kinh nghiệm về ngành cơ khí được mình đúc kết từ thực tế quá trình làm việc, trau truốt từng bài viết để chia sẻ đến cộng đồng.
Để xem phần 1 và các bài viết trước của mình về động cơ, các bạn nhấn vào đây:
- ĐỘNG CƠ AC VÀ ĐỘNG CƠ DC ỨNG DỤNG TỪNG LOẠI ĐỘNG CƠ (PHẦN 1)
- So sánh động cơ step và động cơ servo
- Tìm hiểu về động cơ Servo và ứng dụng của động cơ Servo.
Ở phần 2 này mình sẽ nói tiếp về động cơ DC và ứng dụng của động cơ, các món quà gửi tới các bạn luôn ở cuối bài viết nhé.
1 Động cơ DC
Một động cơ DC đặt một cuộn ứng trên rotor và cuộn từ trên stator, là nơi ngược lại với các động cơ AC như đã miêu tả trước đây. Chúng được thiết kế để vận hành với nguồn điện DC, mặc dù động cơ có thể thay đổi chiều dòng điện trong cuộn dây thông qua cổ góp. Stator có các cực lồi được kích bởi một hoặc nhiều cuộn từ; chúng tạo ra một từ trường đối xứng xung quanh các các trục cực, còn được gọi là trục từ hoặc trục chính. Điện áp được sinh ra trong cuộn ứng thay đổi bằng cách sử dụng một bàn chải cổ góp như một thiết bị chỉnh lưu cơ học. Ngoài ra, một động cơ DC không chổi than sử dụng một công tắc ngoài điện được đồng bộ với vị trí của rotor.
Cuộn từ và cuộn ứng có thể được kết nối theo nhiều cách khác nhau cung cấp các tính năng xử lý khác nhau. Cuộn từ có thể được kết nối nối tiếp, dạng nhánh (song song với cuộn ứng), hoặc là sự kết hợp của cả hai, được gọi là động cơ phức hợp. Các động cơ DC cũng có cả PM.
Động cơ DC có chổi than
Cuộn từ được đặt trên stator để kích cho cực từ và cuộn ứng được đặt trong rotor. Một cổ góp bao gồm một vòng trượt được kết nối tới mỗi điểm cuối của cuộn dây rotor. Điện áp DC kế tiếp được sử dụng cho chổi quét; để làm cho rotor quay, chổi quét tiếp xúc với nửa vòng trượt khác, làm thay đổi chiều dòng điện và tạo nên một từ trường thay thế. Từ trường này không bao giờ thẳng hàng với các cực lồi của stator, từ trường này giữ cho rotor chuyển động.
Sẽ có nhiều hơn một bộ vòng và cực và chúng thường được sử dụng trong các động cơ DC lớn hơn. Khoảng cách giữa trung tâm các cực liền kề được biết đến là bước cực từ, trong khi sự khác nhau giữa về khoảng cách giữa hai mặt cuộn dây thì được gọi là bước cuộn dây. Nếu bước cuộn dây và bước cực bằng nhau, thì chúng được gọi là cuộn dây đủ bước. Một bước cuộn dây ngắn hơn bước cực là gọi là cuộn dây bước ngắn hoặc cuộn dây bước lẻ. Động cơ AC thường có cuộn dây bước ngắn, trong khi động cơ DC thì lại có cuộn dây đủ bước. Hình 3 sẽ minh họa cấu trúc của một cuộn dây DC có chổi than.
Các điểm bất lợi của chổi than
Bởi vì chổi than liên tục bị mòn do chúng phải nén lại với vành cổ góp, nên cuối cùng chúng thường phải được thay thế. Chổi quét cũng tạo ra các tia lửa vì chúng đi qua khe cách điện trong cổ góp. Ở tốc độ cao chổi than sẽ có một khoảng thời gian khó duy trì tiếp xúc với cổ góp hơn; điều này cũng tạo ra các tia lửa. Tia lửa có thể làm lủng lỗ trên bề mặt cổ góp, tạo ra sự mất cân đối và làm bật các tiếp điểm của chổi than, gây ra nhiều tia lửa hơn. Chúng có thể bị quá nhiệt và cuối cùng là phá hủy cổ góp và chổi than. Động cơ DC có chổi than cũng tạo ra một số tiếng ồn vì những tia lửa này, và tốc độ tối đa bị giới hạn.
Một số các vấn đề được tạo ra bởi chổi than được loại bỏ trong động cơ không chổi than, là động cơ sử dụng lâu dài và hiệu quả hơn khi chúng dùng năng lượng.
Một số vấn đề của động cơ DC có chổi than được loại bỏ trong thiết kế không chổi quét. Trong động cơ này, công tắc xoay cơ khí hoặc bánh răng cổ ghép lắp ráp được thay thế bởi một công tắc ngoài đồng bộ với vị trí rotor. Động cơ không chổi than thông thường mang lại hiệu suất từ 85 đến 90 phần trăm hoặc hơn ( hiệu suất cao hơn đối với động cơ điện không chổi quét lên đến 96.5 phần trăm đã được ghi nhận lại bởi Đại học Tokai ở Nhật Bản năm 2009), ngược lại thì động cơ DC có chổi than chỉ mang lại hiệu suất từ 75 đến 80 phần trăm.
Động cơ không chổi than
Động cơ không chổi than DC được thay thế chổi than và cổ góp thành một xung điện chuyển đổi được đồng bộ với vị trí của rotor. Cảm biến hiệ ứng Hall được sử dụng để đo vị trí của PMs trên rotor và cuộn điều khiển được kích hoạt một cách liên tục. Cuộn dây thường được sắp xếp theo nhóm 3, hoạt động tương tự với động cơ đồng bộ 3 pha.
Một phương pháp khác để xác định vị trí rotor bằng cách phát hiện lực điện động ngược trong cuộn điều khiển không được kích hoạt. Điều này cho phép điều khiển điển để xác định được vận tốc và vị trí của động cơ. Các động cơ này thường được sử dụng trong các ứng dụng cần đến sự chính xác về điều khiển tốc độ.
Động cơ DC không chổi than sử dụng lâu dài hơn loại có chổi than và chạy mát hơn so với động cơ AC. Chúng vận hành rất yên lặng về mặc tiếng ồn lẫn âm thanh. Bởi vì chúng không tạo ra các tia lửa như động cơ có chổi quét, thì chúng sẽ phù hợp cho môi trường cháy nổ và môi trường hóa học.
Động cơ DC coreless hoặc ironless
Một động cơ có thể tăng tốc rất nhanh đó chính là động cở coreless hoặc ironless. Động cơ này đảm bảo sẽ có một rotor rất nhẹ bằng cách quấn chính nó như môt cuộn dây mà không có thêm các vật liệu thép hoặc sắt từ trong rotor. Phương pháp này có thể được sử dụng cho động cơ có chổi than và cổ góp hoặc động cơ không chổi than. Rotor có thể được đặt bên phía nam châm stator hoặc làm thành dạng giống như một cái rổ hình trụ bên ngoài stator. Việc quấn dây cho rotor thường được đóng gói trong nhựa epoxy để mang lại độ bền vật lý. Các loại động cơ này thường nhỏ. Chúng có thể tạo ra một ít nhiệt vì chúng không có kim loại để có thể thực hiên như một bộ tản nhiệt; chúng thường đòi hỏi một cách làm mát, như ép khí vào cuộn dây rotor.
Động cơ vạn năng và động cơ DC quấn nối tiếp
Động cơ DC với cuộn từ và cuộn ứng được đặt nối tiếp cho phép động cơ có thể chạy ở nguồn DC hoặc AC. Những động cơ này được gọi là động cơ vạn năng hoặc động cơ quấn nối tiếp. Mặc dù chúng rất đa dạng trong việc sử dụng nguồn, nhưng chúng lại có vài điểm bất lợi khi so sánh với các loại động cơ DC và AC.
Với một động cơ vạn năng khi tự tăng tốc, thì mô-men xoắn ngoài của động cơ lại giảm, làm cho chúng không thực hiện được các ứng dụng sử dụng mô-men lớn tốc độ cao. Khi không có tải, động cơ có thể bị “run away”, gây tổn hại nghiêm trọng cho động cơ. Một tải dài hạn như quạt mát thường được gắn với một cái trục để hạn chế tình trạng này. Mô-men khởi động lớn có thể rất hữu ích trong một số ứng dụng khởi động.
Động cơ vạn năng hoạt động tốt hơn khi sử dụng nguồn DC và là động cơ tốt nhất khi sử dụng không liên tục. Điều khiển tốc độ chính xác cũng có thể là một vấn đề.
2 Động cơ tuyến tính
Động cơ tuyến tính hoạt động theo một tính chất tương tự với các loại động cơ điện tiêu chuẩn ngoại trừ rotor và stator được đặt kế nhau trong kiểu tuyến tính. Các loại động cơ tuyến tính nói chung được phân loại the gia tốc cao hoặc thấp. Động cơ cảm ứng từ tuyến tính AC (LIMs) được sử dụng cho các ứng dụng gia tốc cao. Thông thường chúng sử dụng một cuộn stator nguồn với một tấm dẫn như một rotor đang chịu tải.
Động cơ đồng bộ tuyến tính (LSMs) được sử dụng với những yêu cầu về động cơ lớn chịu tải nặng và mô-men lớn. Chúng cũng sử dụng một cuộn stator nguồn nhưng lại sử dụng một mảng cực nam châm xen kẽ được gắn với khung chịu tải như rotor. Những động cơ này có gia tốc thấp hơn loại LIM.
Trên đây là bài viết về so sánh động cơ AC và động cơ DC, ứng dụng của từng loại động cơ phần 2 . Hy vọng qua bài viết của mình các bạn sẽ hiểu sơ lược về động cơ AC và động cơ DC và áp dụng tốt trong công việc.
Gửi đến các bạn 1 số web hãng động cơ mà các nhà máy hay sử dụng:
nếu bạn cần thêm hãng động cơ nào khác hãy để lại Coment bên dưới để mình hỗ trợ nhé!
Các bạn nếu có thắc mắc hay cần thêm thông tin gì có thể coment dưới bài viết. Nếu bạn nào có đóng góp hay những kinh nghiệm về cơ khí, cơ điện tử cần chia sẻ tới mọi người xin gửi về email: cokhithanhduy@gmail.com.
Các bạn đừng quên để lại một Like để mình có thêm nhiều động lực cũng như ủng hộ cokhithanhduy nhé ! chúc các bạn thành công trong công việc và cuộc sống.
Jaem nguyễn.
Leave a Reply