Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều hay còn được gọi là động cơ DC. Đây là loại động cơ được điều khiển bằng dòng có hướng xác định trước. Để hiểu rõ hơn về nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều thì hãy cùng Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa giải đáp dưới đây ngay nhé. 

1. Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều

Stato của động cơ điện một chiều thông thường là nam châm vĩnh cửu hoặc à cuộn dây điện từ, để tạo ra từ trường. Rotor bao gồm có các cuộn dây quấn và được kết nối với nguồn điện một chiều. 1 phần quan trọng khác của động cơ điện một chiều đó chính là bộ phận chỉnh lưu. Bộ phận này có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong chuyển động quay của roto là liên tục. Thông thường thì bộ phận này sẽ có 2 thành phần: một bộ cổ góp và 1 bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

Khi dòng điện đi qua phần ứng thì còn được gọi là cuộn dây, đặt giữa cực bắc và cực nam của nam châm, từ trường do phần ứng tạo ra tương tác đối với từ trường từ nam châm và tạo ra momen.

Hướng của lực này sẽ được xác định theo quy tắc bàn tay trái của Fleming và độ lớn của nó được tính bởi F = B.I.L. Trong đó thì B = mật độ từ thông, I = dòng điện và L = chiều dài của dây dẫn ở trong từ trường.

Quy tắc bàn tay trái của Fleming: Nếu như chúng ta duỗi ngón thứ nhất, ngón thứ hai và ngón cái của bàn tay trái vuông góc với nhau cũng như hướng của từ trường được biểu thị bằng ngón thứ nhất, thì chiều của dòng điện được biểu thị bằng ngón thứ hai, lúc này thì ngón tay cái biểu thị hướng của lực tác dụng bởi vật dẫn dòng điện.

Trong động cơ điện một chiều, thì nam châm tạo thành stato, phần ứng được đặt trên rôto và 1 cổ góp chuyển dòng điện từ cuộn dây này sang cuộn dây kia. Cổ góp kết nối nguồn điện đứng yên với phần ứng thông qua việc dùng chổi than hoặc là thanh dẫn điện. Thêm vào đó thì động cơ DC hoạt động với tốc độ cố định đối với điện áp cố định cũng như không có hiện tượng trượt.

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

I=(Vnguon-Vphandiendong)/Rphanung

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

P=I*Vphandiendong

2. Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều

Sau khi nắm được nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều thì hãy cùng tìm hiểu về ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều nhé. 

2.1. Ưu điểm của điện một chiều

Ưu điểm nổi bật của động cơ điện 1 chiều là có moment mở máy lớn, theo đó sẽ kéo được tải nặng khi khởi động.

• Khả năng điều chỉnh tốc độ và quá tải tốt.
• Tiết kiệm điện năng
• Bền bỉ, tuổi thọ lớn
• Động cơ điện một chiều có chổi than có hiệu suất tốt.
• Mật độ mô-men xoắn tương đối cao đối với những động cơ này.
• Động cơ một chiều chạy êm cũng như phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng.
• Khả năng quá tải tốt và nhiễu điện từ nhỏ.

2.2. Nhược điểm của động cơ điện một chiều 

Nhược điểm của động cơ điện một chiều chính là cấu trúc. Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, đắt tiền tuy nhiên hay hư hỏng trong quá trình vận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa cẩn thận, thường xuyên và có tuổi thọ ngắn.

Có tiếp điểm trượt giữa cổ góp và chổi than gây ra tia lửa điện thì có thể sẽ gây nguy hiểm, đặc biệt là trong điều kiện môi trường dễ cháy nổ và mài mòn cơ học.

Đồng thời thì động cơ điện một chiều có giá thành đắt mà công suất không cao.

3. Cơ chế sinh lực quay của động cơ điện một chiều

Khi có 1 dòng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non. Cạnh phía bên cực dương lúc này sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên. Trong khi đó thì cạnh đối diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái của Fleming. 

Những lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho rotor quay. Để có thể làm cho roto quay liên tục và đúng chiều, thì một bộ cổ góp điện sẽ làm chuyển mạch dòng điện sau mỗi vị trí ứng với 1/2 chu kỳ. Chỉ có vấn đề đó là khi mặt của cuộn dây song song với các đường sức từ trường. Có nghĩa là lực quay của động cơ bằng 0 khi cuộn dây lệch 90o  so với phương ban đầu của nó. Và khi đó Roto sẽ quay theo quán tính.

Trong những máy điện một chiều lớn, thì người ta có nhiều cuộn dây nối ra nhiều phiến góp khác nhau trên cổ góp. Nhờ vào đó mà dòng điện và lực quay được liên tục và hầu như không bị thay đổi theo các vị trí khác nhau của Rôto.

Phương trình cơ bản của động cơ 1 chiều:

            E= K Φ.omega          (1)

             V= E+Rư.Iư                (2)

             M= K Φ Iư                  (3)

Với:

          – Φ: Từ thông trên mỗi cực( Wb)

          – Iư: dòng điện phần ứng (A)

          – V : Điện áp phần ứng (V)

          – Rư: Điện trở phần ứng (Ohm)

          – omega : tốc độ động cơ(rad/s)

          – M : moment động cơ (Nm)

          – K: hằng số, phụ thuộc cấu trúc động cơ

Qua giải đáp nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều của Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa nêu trên hy vọng bạn đã có thêm kiến thức về thiết bị này. Để có thêm nhiều kiến thức bổ ích khác, truy cập và liên hệ Limosa.vn để được hỗ trợ nhé.