Động cơ điện 1 chiều là gì? Cấu tạo, ứng dụng và phương pháp khởi động

Từ lâu, động cơ điện 1 chiều đã được nghiên cứu và đưa vào áp dụng trong việc chế tạo máy móc, đáp ứng yêu cầu trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Giúp tiết kiệm công sức lao động và chi phí sản xuất đáng kể, thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế nước ta. Trong bài viết này, chúng ta cùng tìm hiểu xem động cơ điện 1 chiều là gì? Cấu tạo, ứng dụng và phương pháp khởi động của chúng ra sao nhé.

Động cơ điện 1 chiều là gì?

Động cơ điện 1 chiều (Direct Current Motors) là một loại động cơ được điều khiển bằng dòng điện có hướng được xác định. Hay nói cách khác thì đây chính là loại động cơ hoạt động bằng nguồn điện áp DC điện áp 1 chiều. Động cơ điện 1 chiều chính là loại động cơ đồng bộ, hoạt động bằng cách sử dụng dòng điện 1 chiều. Ở loại động cơ 1 chiều, tốc độ quay của động cơ điện 1 chiều có tỉ lệ thuận với nguồn điện áp đặt vào nó, và ngẫu lực quay cũng tỉ lệ thuận đối với dòng điện. Nhờ vào các đặc tính trên mà động cơ điện 1 chiều được xem như là thành phần không thể thiếu trong chế tạo máy móc kỹ thuật đòi hỏi momen khởi động lớn.

Cấu tạo và phân loại động cơ điện 1 chiều

Trong cuộc sống hàng ngày, động cơ điện 1 chiều được sử dụng rất phổ biến và áp dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau, góp phần thúc đẩy nền kinh tế của con người. Để tìm hiểu và sử dụng được động cơ điện 1 chiều thì ta cần biết được cấu tạo và phân loại của chúng.

Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều

Động cơ điện 1 chiều thường gồm những bộ phận chính sau:

• Rotor: là bộ phận chính, có cấu tạo trục, được quấn các cuộn dây lại với nhau. Nhờ vậy mà sẽ tạo được nên một chiếc nam châm điện. 
• Stator: có kết cấu giống với một chiếc nam châm vĩnh cửu, hoặc nam châm điện. Nhờ vậy mà chúng sẽ hoạt động với công dụng tương đương.
• Cổ góp (Commutator): bộ phận này là nơi tiếp xúc và nó có khả năng truyền điện tới cho các cuộn dây ở trên rotor. Số điểm tiếp xúc ở trên cổ góp tương ứng với số dây được quấn ở trên bộ phận Rotor.
• Chổi than (Brushes): là nơi tiếp xúc và giúp tiếp điện được cho bộ phận cổ góp.

Lưu ý: Động cơ điện 1 chiều gồm 2 bộ phận chính là nam châm tạo ra từ trường (bộ phận đứng yên) và khung dây dẫn cho dòng điện chạy qua (bộ phận quay). Bộ phận đứng yên gọi là Stato, bộ phận quay được gọi là roto.

Phân loại động cơ điện 1 chiều

Dựa vào phương pháp kích từ, ta chia động cơ điện 1 chiều thành những dòng chính như sau:

• Động cơ điện 1 chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu.
• Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập.
• Động cơ điện 1 chiều kích từ song song.
• Động cơ điện 1 chiều kích từ hỗn hợp, gồm 2 cuộn dây kích từ, 1 cuộn được mắc nối tiếp với phần ứng và 1 cuộn được mắc song song với phần ứng.
• Động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp.

Sự phân cực ngược nhau giữa hai từ trường ở trong động cơ sẽ làm cho nó quay.

Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện 1 chiều

Stato của động cơ điện 1 chiều thường có một hay vài cặp nam châm vĩnh cửu, nam châm điện hoặc cũng có thể là cuộn dây điện từ để tạo ra từ trường. Phần rotor gồm các cuộn dây quấn và được kết nối trực tiếp với nguồn điện một chiều.

Ngoài ra, phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều không thể không nói đến chính là bộ phận chỉnh lưu. Bộ phận chỉnh lưu có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong chuyển động quay, giúp rotor duy trì chuyển động liên tục. Bộ phần này thường sẽ có 2 thành phần là một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

Khi trục của động cơ điện 1 chiều được kéo bằng một lực ngoài, động cơ này sẽ hoạt động giống như máy phát điện một chiều.

Từ đó, ta tạo ra suất điện động cảm ứng. Suất điện động này còn được gọi là Electromotive Force. Khi vận hành ở chế độ cơ bản, rotor sẽ quay và phát ra điện áp. Điện áp này có tên là sức phản điện động Counter EMF (hay còn được gọi là sức điện động đối kháng), lý do đơn giản là bởi vì chúng đối kháng với điện áp được đặt bên ngoài vào động cơ. Sức điện động này sẽ tương tự như sức điện động được phát ra khi động cơ sử dụng giống như một máy phát điện. Như vậy điện áp đặt trên động cơ sẽ gồm 2 thành phần: sức phản điện động và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phản ứng. 

Dòng điện chạy qua động cơ sẽ được tính theo công thức:

I=(Vnguon-Vphandiendong)/Rphanung

Công suất cơ mà động cơ đưa ra sẽ được tính bằng:

P=I*Vphandiendong

Ưu và nhược điểm của động cơ điện 1 chiều

Cũng giống như các loại động cơ khác, động cơ điện 1 chiều cũng có ưu và nhược điểm riêng. Để sử dụng và áp dụng động cơ điện 1 chiều vào đời sống ta cần nắm rõ một số ưu và nhược điểm sau:

Ưu điểm

• Ưu điểm nổi bật nhất của động cơ điện 1 chiều là có momen mở máy lớn, do đó sẽ kéo được tải nặng khi khởi động.
• Có khả năng điều chỉnh tốc độ và quá tải tốt hơn nhiều so với những thiết bị khác
• Tiết kiệm được điện năng, bền bỉ và có tuổi thọ lớn.
• Động cơ điện 1 chiều có chổi than có hiệu suất khá tốt.
• Mật độ momen xoắn tương đối cao với loại động cơ này.
• Động cơ điện 1 chiều chạy êm và có phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng.
• Có khả năng quá tải tốt và nhiễu được điện từ nhỏ.

Nhược điểm

• Nhược điểm của động cơ điện 1 chiều chính là ở cấu trúc. Bộ phận cổ góp có cấu tạo khá phức tạp, giá thành cao nhưng lại hay hư hỏng trong quá trình vận hành nên cần phải được bảo dưỡng và sửa chữa thường xuyên.
• Có tiếp điểm trượt giữ cổ góp và chổi than dễ gây ra tia lửa điện, có thể sẽ gây nguy hiểm nhất là khi ở trong điều kiện môi trường dễ cháy nổ và mài mòn cơ học
• Có giá thành tương đối đắt nhưng công suất mang lại không cao.

Ứng dụng của động cơ điện 1 chiều

Động cơ điện 1 chiều được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực và trở thành một phần không thể thiếu trong quá trình phát triển phát triển của nền kinh tế nước ta. Ngày nay, ứng dụng của động cơ điện 1 chiều rất đa dạng và đôi khi không thể thay thế bởi nguyên lý đặc biệt chỉ có ở động cơ này.

Trong lĩnh vực đời sống

Động cơ điện 1 chiều thường được ứng dụng trong đài FM, ổ đĩa DC, trong tivi, các loại máy in, máy photo,..Đối với các động cơ điện 1 chiều nhỏ thường được sử dụng trong các công cụ, đồ chơi và các thiết bị gia dụng khác nhau.

Trong công nghiệp

Trong công nghiệp, động cơ điện 1 chiều được áp dụng vào các sản phẩm như băng tải và bàn xoay,..việc sử dụng động cơ điện 1 chiều công suất lớn trong các ứng dụng như phanh và đảo chiều. Máy công nghiệp, trong công nghiệp giao thông vận tải và các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục trong phạm vi lớn. Ngoài ra động cơ điện 1 chiều còn được ứng dụng nhiều trong ngành chế tạo Robot,..

Các phương pháp khởi động động cơ điện 1 chiều

Dựa vào cấu tạo và nguyên tắc hoạt động ở trên. Động cơ điện 1 chiều thường được khởi động với 3 pha phương pháp chính sau đây:

Phương pháp mở máy động cơ điện 1 chiều bằng khởi động mềm

Điều khiển điện áp 1 chiều cấp cho động cơ thường hay sử dụng thiết bị khởi động mềm thyristors. Do vậy, ta cần giảm dòng khởi động và làm cho gia tốc của động cơ không bị tăng lên một cách đột ngột, hạn chế được sự sụt áp của biến áp trong khi động cơ đang được khởi động.

Hầu hết các khởi động mềm của động cơ điện 1 chiều hiện nay đều đã có được thiết kế tích hợp sẵn các chức năng để bảo vệ động cơ để người dùng yên tâm khi sử dụng.

Phương pháp sử dụng biến tần để khởi động

Phương pháp sử dụng biến tần đang được giới chuyên môn đánh giá là toàn diện nhất. Bởi vì nó hạn chế được dòng khởi động và tích hợp nhiều tính năng an toàn, cụ thể như là chế độ bảo vệ động cơ, giúp tránh tình trạng quá nhiệt, quá tải, quá áp, thấp áp, mất pha, lệch pha,..

Khởi động sử dụng biến tần êm ái, giúp bảo vệ cho các chi tiết máy quan trọng như hộp số, ổ bi, tang trống,.. được tích hợp cùng rất nhiều công nghệ hiện đại khác như bộ điều khiển PID, chế độ làm sạch đường ống, giám sát momen tải, khởi động bám và từ đó giúp bảo vệ toàn diện cho động cơ điện.

Phương pháp mở máy trực tiếp cho động cơ điện

Phương pháp này được giới chuyên môn đánh giá là phương pháp đơn giản nhất, khi mở máy trực tiếp thì dòng điện mở máy rất lớn và kéo theo momen mở máy cũng rất lớn.

Đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện và có chi phí thấp. Tuy nhiên, đối với động cơ trung bình và động cơ lớn thì quán tính của tải cũng lớn theo. Nhược điểm này gây kéo dài thời gian mở máy, gây cho động cơ điện phát quá nóng và gây ảnh hưởng lớn đến điện áp lưới điện bởi vì thời gian cần để giảm áp quá lâu.

Thành Thái Motor: Nơi cung cấp các loại động cơ, động cơ điện 1 chiều đảm bảo chất lượng

Thành Thái Motor tự hào là nơi cung cấp các thiết bị, động cơ, động cơ điện 1 chiều đảm bảo uy tín, chất lượng và với giá thành hợp lý nhất trên thị trường hiện nay. 

Nếu bạn có nhu cầu mua các loại thiết bị động cơ với giá cả tốt trên thị trường hiện nay cùng với các chế độ bảo hành đảm bảo thì Thành Thái Motor chính là nơi mà các bạn nên cân nhắc. Cùng với chất lượng sản phẩm thì Thành Thái Motor cũng có đội ngũ chuyên viên tư vấn chuyên nghiệp, nhiệt tình, luôn hỗ trợ quý khách hàng 24/24h để giúp quý khách hàng chọn được sản phẩm tốt, phù hợp nhu cầu sử dụng của bạn với giá tối ưu nhất.