Phụ lục bài viết
Động cơ DC là gì? Ưu điểm của động cơ DC
Động cơ DC (Direct Current Motors) hay còn gọi là động cơ một chiều được sử dụng và ứng dụng trong dòng điện một chiều. Động cơ DC còn được coi là máy điện chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học.
Nguyên lý hoạt động của động cơ DC
Động cơ DC lấy năng lượng điện thông qua dòng điện trực tiếp và chuyển đổi năng lượng điện này thành vòng quay cơ học. Khi động cơ DC lấy năng lượng điện sẽ tạo ra một từ trường trong Stator. Từ trường này sẽ thu hút và đẩy lùi nam châm trên Roto, làm cho Roto quay.
Nguyên lý hoạt động này chúng ta còn được biết với cái tên “Quy tắc bàn tay trái” được dạy trong môn Vật Lý. Tuy nhiên, để cỗ máy có thể hoạt động thì Roto cần quay liên tục không ngừng nghỉ, người ta sẽ gắn bộ chuyển đổi vào bàn chải đã kết nối với dòng điện để cung cấp nguồn điện cho cuộn dây động cơ.
Ngoài ra, tốc độ quay của mỗi loại động cơ DC sẽ thay đổi và khác nhau theo từng chu kỳ thời gian, có thể là vòng/phút hoặc nghìn vòng/phút tùy thuộc vào việc ứng dụng đối với từng thiết bị khác nhau.
Có thể nói động cơ DC là loại động cơ đơn giản và phổ biến nhất, được áp dụng trong nhiều ngành công nghiệp sản xuất và chế tạo như trong thiết bị gia dụng, lắp ráp quạt trần, dao cạo thông minh, cửa sổ điện ô tô,…
Ưu điểm của động cơ DC
Động cơ DC có cấu tạo và hoạt động đơn giản nhưng đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ sản xuất và chế tạo một số đồ vật. Dù đơn giản và nhỏ bé nhưng động cơ DC đem lại rất nhiều lợi ích và ưu điểm nổi bật:
- Động cơ DC có công suất 35 – 60W, tiêu thụ ít điện năng hơn do chỉ cấp điện cho Stato chứ không cần cấp điện cho Roto. Vì vậy, động cơ DC có khả năng tiết kiệm hơn các động cơ một chiều khác rất nhiều.
- Động cơ DC có thiết kế đơn giản và có sử dụng nam châm vĩnh cửu nên sử hoạt động bền bỉ hơn, gia tăng được tuổi thọ (trung bình 15 năm).
- Động cơ DC có khả năng biến đổi dòng điện liên tục nên phù hợp với nhiều dòng điện khác nhau mà vẫn đảm bảo hoạt động hiệu quả.
- Trọng lượng khá nhẹ nên có thể dễ dàng lắp đặt dù ở nơi cao và có độ an toàn cao.
- Động cơ điện một chiều DC có chổi than được đánh giá cao với khả năng khởi động và điều chỉnh đạt hiệu suất tốt.
- Động cơ DC được ứng dụng nhiều nhất trong việc lắp ráp và sản xuất quạt trần với khả năng tiết kiệm điện và không gây tiếng ồn.
Nhược điểm của động cơ DC
Đi đôi với những ưu điểm vượt trội, động cơ DC cũng không tránh khỏi những nhược điểm trong quá trình hoạt động như:
- Giá thành cao hơn so với những loại động cơ dòng điện một chiều khác như AC.
- Động cơ điện một chiều DC có cấu tạo đơn giản nhưng có tiếp điểm giữa chổi than và cổ góp, có khả năng tạo ra các tia điện trong quá trình hoạt động và mài mòn cơ học. Do đó, làm tăng nhiệt độ của động cơ DC và có thể hư hỏng, cháy chập khi hoạt động quá mức.
Động cơ DC chổi than và không chổi than
Các thợ điện công nghiệp thường quen thuộc với hai loại động cơ, AC và DC. Động cơ AC thường được sử dụng trong các ứng dụng cố định, nơi thiết bị được kết nối với ổ cắm hoặc đầu vào đường dây 3 pha.
Các động cơ AC này hoạt động trơn tru với hiệu suất tương đối cao. Tuy nhiên, chúng ta không phải lúc nào cũng dễ dàng tiếp cận được với dòng điện xoay chiều.
Các ứng dụng di động, thường được cung cấp năng lượng bằng pin hoặc pin mặt trời, phụ thuộc rất nhiều vào động cơ DC. Các động cơ dòng điện một chiều này thường tiêu thụ nhiều điện năng hơn so với các động cơ AC tương tự cho các ứng dụng tải tương tự. Điều này khiến chúng kém lý tưởng hơn cho các ứng dụng công suất lớn vì động cơ DC có thể tạo ra nhiều nhiệt thải hơn.
Động cơ DC chổi than
Điều quan trọng cần lưu ý là không có động cơ AC chổi than. Động cơ AC tự động thay đổi hướng dòng điện và từ trường, đầu tiên đẩy rôto đang quay, sau đó kéo, rồi đẩy, luôn giữ cho rôto chuyển động. Điều này áp dụng cho cả kiến trúc động cơ 1 pha và 3 pha.
Động cơ DC thì khác. Nếu dòng điện DC được đưa vào các cuộn dây bên trong động cơ AC, sẽ có hiện tượng từ hóa ngắn các cuộn dây và rôto sẽ quay cho đến khi các cực N-S của rôto khớp với từ trường đối diện từ các cuộn dây. Sau đó, nó sẽ ‘dính’ như một nam châm hấp dẫn.
Để khắc phục vấn đề này, động cơ DC truyền thống sử dụng một cặp chổi than mềm cung cấp tiếp xúc từ các dây dẫn đến các mặt đối diện của rôto đang quay ở giữa. Các chổi than tự nhiên là lý do tại sao chúng được gọi là động cơ DC ‘chải’, mặc dù chúng không phải lúc nào cũng bao gồm thuật ngữ này. Nếu bạn mua ‘Động cơ DC’ thông thường, có thể bạn cho rằng nó được vận hành bằng chổi than bên trong.
Rotor bên trong động cơ có một bộ các tấm kim loại tách biệt, ít nhất là hai tấm, được gắn vào trục. Các chổi than từ dây bên ngoài sẽ tiếp xúc vật lý với hai tấm kim loại, cung cấp năng lượng cho chúng và do đó từ hóa các cuộn dây ở giữa (phần ứng). Ngay khi nam châm quay sắp thẳng hàng với từ trường cố định bên ngoài, các chổi than sẽ trượt vào bộ tấm kim loại tiếp theo, thay đổi cực tính của cuộn dây vào đúng thời điểm.
Điểm tuyệt vời của hệ thống này là từ trường sẽ thay đổi cực tính vào đúng thời điểm bất kể RPM của động cơ là bao nhiêu, vì các tấm kim loại trên trục quay cùng với rotor, khiến nó trở thành một hệ thống tự điều chỉnh.
Một nhược điểm lớn của hệ thống chổi than này là ma sát và bụi phát sinh do chổi than bị mòn. Tiếp xúc vật lý luôn dẫn đến ma sát và mất nhiệt lãng phí. Nó cũng sẽ dẫn đến các yếu tố bảo dưỡng và thay thế thường xuyên các chổi than lò xo.
Ngoài ra, các cuộn dây đó được cấp điện, sau đó chổi than di chuyển đến bộ tấm tiếp theo sẽ tạo ra điện áp ngược, thường được gọi là ‘flyback’. Điều này tạo ra tia lửa có thể nhìn thấy rõ ràng nếu bạn có thể nhìn thấy bên trong động cơ nơi chổi than chạm vào trục.
Về từ trường bên ngoài động cơ, có hai sơ đồ phổ biến. Một số động cơ nhỏ có nam châm đất hiếm vĩnh cửu ở bên ngoài. Hầu hết các xe RC và động cơ sở thích đều sử dụng phương pháp này – điều này rất rõ ràng khi tua vít dính vào động cơ.
Ngoài ra, có thể có các cuộn dây từ trường xung quanh bên ngoài động cơ được cấp điện vĩnh viễn bằng dòng điện. Sự thay đổi cực tính vẫn xảy ra khi chổi than tiếp xúc với rôto liên tục đảo ngược cực tính của phần ứng.
Động cơ DC không chổi than
Như tên gọi của nó, có những chiến lược khác để thay đổi cực tính ngoài chổi than ồn ào và kém hiệu quả. Động cơ DC không chổi than dựa vào mạch điện bán dẫn để đảo ngược hướng dòng điện đến các cuộn dây một cách thường xuyên, tùy thuộc vào tốc độ của động cơ.
Việc loại bỏ tiếp xúc vật lý sẽ cải thiện hiệu quả, nhưng lại gây khó khăn trong việc kiểm soát vì sự thay đổi của các từ trường phải được duy trì theo nhịp RPM của động cơ.
Động cơ DC không chổi than thực sự sử dụng một thiết bị gọi là ‘điều khiển tốc độ điện tử’ hoặc ESC để chuyển đổi tín hiệu từ bộ xử lý (thường là tín hiệu điều chế độ rộng xung) thành mạch cung cấp sự thay đổi bằng cách chuyển đổi chính xác một số bộ chỉnh lưu được điều khiển bằng silicon.
Những động cơ DC không chổi than này có thể đạt tốc độ cao với hiệu suất rất cao và thường được nhìn thấy dưới cánh quạt của máy bay không người lái và các UAV khác.
Nếu được cung cấp bộ giảm tốc thích hợp để chuyển đổi tốc độ thành mô-men xoắn, mô-men xoắn đầu ra có thể rất cao. Một ứng dụng hiện đại phổ biến cho động cơ DC không chổi than là bộ truyền động cho máy khoan không dây từ hầu hết các thương hiệu dụng cụ.
Lưu ý về động cơ bước
Một loại động cơ khác về mặt kỹ thuật phù hợp với loại không chổi than là động cơ bước – mặc dù chúng sẽ không bao giờ được gọi là ‘động cơ không chổi than’. Mạch điện bên trong kiểm soát cực tính của dòng điện qua các cuộn dây theo cách tương tự.
Tuy nhiên, động cơ được điều khiển bởi các xung bước riêng biệt từ mạch điều khiển, khiến nó trở thành động cơ chậm hơn nhưng dễ dự đoán hơn nhiều. Mong đợi thấy động cơ bước trên hầu hết mọi máy CNC nhỏ và máy in 3D.
Nếu bạn cần thiết bị lường đo điện chính hãng, uy tín
Lidinco là công ty cung cấp các loại thiết bị đo lường điện uy tín nhập khẩu trực tiếp với giá cạnh tranh. Các sản phẩm đều được bảo hành theo chính sách hãng, tư vấn kỹ thuật tận tình.
Ngoài ra, Lidinco còn cung cấp các loại thiết bị phân tích, đo lường viễn thông, vật tư nhà máy, công nghiệp, thiết bị giáo dục, thiết bị SMT và các loại thiết bị chuyên dụng khác.
Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com
Xem thêm: Top 10 ampe kìm Fluke tốt nhất
