Động cơ DC là động cơ hoạt động với dòng điện một chiều, được sử dụng rộng rãi trên nhiều loại máy móc, thiết bị. Tuy nhiên, có nhiều người vẫn chưa hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như những ưu điểm và nhược điểm của nó. Hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây để có thêm những thông tin hữu ích.
1. Động cơ DC là gì? Ứng dụng của động cơ DC
a. Động cơ DC là gì?
Động cơ DC (viết tắt của Direct Current Motors) là động cơ điện một chiều (dòng điện có hướng xác định) chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Động cơ DC lấy điện năng từ dòng điện trực tiếp và chuyển đổi năng lượng này thành vòng quay cơ học.
Động cơ DC được cấu tạo bởi 2 bộ phận chính là phần tĩnh (Stato) và phần động (Rotor) với đặc điểm:
- Stator của động cơ điện một chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hay nam châm điện với chức năng bảo vệ và hỗ trợ cho động cơ. Bộ phận này có nhiệm vụ kích từ động cơ để sinh ra từ trường.
- Rotor: Gồm các cuộn dây được nối với nguồn điện 1 chiều. Bộ phận chỉnh lưu của động cơ điện một chiều có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong khi các chuyển động quay của rotor là liên tục.
b. Ứng dụng của động cơ điện một chiều DC
Động cơ DC hiện nay được trang bị trên nhiều loại máy móc, thiết bị như TV, máy công nghiệp, đài FM,… Trong công nghiệp, động cơ điện với dòng một chiều được sử dụng cho các thiết bị cần điều khiển với tốc độ quay liên tục trong phạm vi lớn như băng tải, bàn xoay,… Các ví dụ cụ thể nhất như sau:
- Động cơ DC trang bị trên quạt máy: Ngày càng nhiều loại quạt lắp đặt động cơ DC được tung ra thị trường và ngày càng trở nên phổ biến vì chúng rẻ và tiết kiệm điện hơn nhiều so với các loại quạt trang bị động cơ AC.
- Động cơ DC trên máy bơm thủy lực: Máy bơm thủy lực là một thiết bị công nghiệp được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực như: xây dựng, khai thác mỏ, sản xuất thép,… Động cơ DC được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị này nhờ vào khả năng điều tiết tốc độ chính xác.
2. Các loại động cơ DC phổ biến nhất hiện nay
Dựa vào phương pháp kích từ, người ta thường chia động cơ điện 1 chiều thành các loại phổ biến như sau:
a. Động cơ DC có chổi than
Động cơ điện 1 chiều DC có chổi than tại ra từ trường bằng cách đưa dòng điện đi qua cổ góp và chổi than. Từ trường của stato được tạo ra nhờ cuộn dây hoặc nam châm vĩnh cửu. Chính vì vậy, động cơ DC có chổi than thường có giá rẻ và dễ điều khiển hơn so với các loại khác.
Động cơ DC có chổi than với hiệu quả hoạt động vừa phải, chi phí thấp, an toàn và dễ sử dụng nhưng tuổi thọ giảm khi sử dụng với công suất cao. Bên cạnh đó, chổi than dễ bị mòn nên phải bào trì và thay thế thường xuyên.
b. Động cơ DC không chổi than
Động cơ DC không chổi than (hay còn được gọi là BLDC) tạo từ trường Rotor bằng cách sử dụng nam châm vĩnh cửu và sự dịch chuyển của mạch điện xung quanh stato. Động cơ DC không chổi than là một động cơ đồng bộ, tốc độ rotor bằng tốc độ từ trường. Chính vì vậy, chúng hiệu quả hơn và có tuổi thọ cao hơn so với động cơ DC có chổi than và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
c. Động cơ DC kích thích riêng biệt
Động cơ điện một chiều kích thích riêng biệt có nguồn cung cấp điện riêng biệt cho cuộn cảm ứng và cuộn dây trường. Vì vậy, hoạt động của dòng cảm ứng và dòng điện trường không can thiệp vào hoạt động của nhau.
Động cơ DC kích thích riêng biệt có tốc độ không thay đổi và không phụ thuộc vào tải. Chính vì vậy, chúng được ứng dụng nhiều với momen khởi động thấp như máy công cụ. Bên cạnh đó, chúng có thể điều chỉnh tốc độ bằng cách lắp thêm điện trở nối tiếp với phần cứng hoặc điện trở nối tiếp với mạch kỷ tử.
d. Động cơ DC tự kích thích
Động cơ điện một chiều DC tự kích thích bao gồm các mạch nối tiếp, song song và hỗn hợp. Loại động cơ này có các cuộn dây kết nối với nhau và dùng chung một nguồn cung cấp điện duy nhất và bị giới hạn ở tốc độ 5000 vòng/phút.
Động cơ DC tự kích thích phù hợp với những thiết bị cần momen khởi động lớn như cần cẩu, tời,… Trong quá trình sửu dụng, cần tránh vận hành động cơ DC nối tiếp ở chế độ không tải vì chúng sẽ tăng đến mức không kiểm soát được.
3. Nguyên lý hoạt động của động cơ DC
Như đã trình bày ở trên, stato của động cơ điện một chiều thường là nam châm vĩnh cửu hoặc cuộn dây điện từ, để tạo ra từ trường. Rotor gồm có các cuộn dây quấn và được kết nối với nguồn điện một chiều. Bộ chỉnh lưu làm nhiệm vụ liên tục đổi chiều dòng điện trong chuyển động quay của rotor. Thông thường, bộ phận này sẽ có 2 thành phần: một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.
Khi một động cơ DC được cung cấp nguồn điện, từ trường tạo ra trong stato thu hút và đẩy lùi nam châm trên rotor khiến rotor quay. Để duy trì được điều này, bộ chuyển đổi được gắn vào dòng điện cung cấp nguồn điện cho cuộn dây động cơ. Điều này giúp giảm điện năng sử dụng bởi một dòng điện trực tiếp thay vì dòng điện xoay chiều. Nhờ đó, động cơ DC có khả năng kiểm soát chính xác tốc độ của rotor và stator, ngay lập tức khởi động, dừng lại và đảo ngược. Đây là điều rất cần thiết cho các loại máy móc công nghiệp.
4. Ưu, nhược điểm của động cơ DC
Giống như bất kỳ các loại động cơ được trang bị trên máy móc, thiết bị nào, động cơ DC sở hữu cả ưu và nhược điểm. Cụ thể như sau:
a. Ưu điểm của động cơ điện 1 chiều
- Mo men mở máy lớn, có khả năng tải nặng khi khởi động.
- Khả năng điều chỉnh tốc độ và kiểm soát tình trạng quá tải tốt.
- 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.
- Cấu trúc ổn định, bền bỉ, tuổi thọ lớn (trung bình khoảng 15 năm).
- Trọng lượng nhẹ nên dễ dàng lắp đặt ở vị trí cao.
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn, vận hành êm ái.
- Tình trạng nhiễu điện từ nhỏ.
- 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.
b. Nhược điểm của động cơ điện 1 chiều
Bên cạnh những ưu điểm, động cơ DC còn tồn nhược điểm như sau: có cấu tạo đơn giản nhưng tiếp điểm giữa chổi than và cổ góp có khả năng tạo ra tia lửa điện và mài mòn cơ học trong quá trình vận hành. Từ đó, làm tăng nhiệt độ động cơ và có nguy cơ gây hư hỏng, chập cháy khi hoạt động quá mức. Bên cạnh đó, công suất của động cơ điện một chiều chỉ ở mức trung bình, không quá cao.
4. So sánh động cơ DC và động cơ AC
Động cơ DC và AC sở hữu những đặc điểm cũng như ưu nhược điểm riêng và phù hợp với những mục đích sử dụng cụ thể. Dưới đây là bảng so sánh động cơ DC và động cơ AC trên một số tiêu chí:
BẢNG SO SÁNH: ĐỘNG CƠ DC VÀ ĐỘNG CƠ AC STT Tiêu chí so sánh Động cơ DC Động cơ AC 1 Số pha Một pha Một hoặc ba pha 2 Chiều dòng điện Một chiều Xoay chiều 3 Cấu trúc
Cuộn dây phần ứng quay và từ trường không quay.
Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi dòng điện phần ứng
Cuộn dây phần ứng không quay và từ trường quay liên tục.
Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi tần số của dòng điện
4 Giao thoa điện Giao thoa điện nhỏ Ngăn ngừa sự nhiễu sóng điện, bảo vệ độ nhạy trong thời gian dài Ngăn sóng nhiễu từ đảm bảo thiết bị không bị quá tải nhiệt. Độ giao thoa điện lớn, hay biến động khiến thiết bị nhanh mất độ nhạy. 5 Mức tiêu thụ năng lượng Tiêu thụ ít điện năng hơn Tiêu thụ nhiều điện năng hơn 6 Tiếng ồn khi sử dụng Động cơ DC chuyển mạch không gây tiếng ồn Động cơ AC ồn hơn so với DC khi vận hành 7 Bảo dưỡng, thay thế Nhiều bộ phận chuyển động đắt tiền nên việc sửa chữa, thay thế thường tốn kém hơn Sử dụng bộ điều khiển điện tử nên việc bảo dưỡng, thay thế ít tốn kém hơn 8 Ứng dụng Ứng dụng trong các trường hợp tốc độ động cơ buộc phải điều khiển từ bên ngoài Ứng dụng trong các trường hợp đòi hỏi hiệu suất năng lượng tăng cao trong một thời gian dài
5. Động cơ điện trên xe nâng hàng
Động cơ không chổi than luôn là sự lựa chọn ưu tiên với nhiều doanh nghiệp khi chọn mua xe nâng hàng nhờ khả năng tiết kiệm điện đáng kể, tuổi thọ cao và khả năng vận hành bền bỉ trong suốt quá trình sử dụng. Mặc dù vậy, động cơ DC chổi than cũng được ứng dụng nhiều trong các loại máy móc với công suất vừa đủ.
Đối với xe nâng điện, nguồn năng lượng cung cấp từ ắc quy hoặc pin Lithium là dòng điện một chiều DC. Chính vì vậy, người ta phải trang bị thêm bộ biến tần DC-AC để có thể biến đổi dòng một chiều thành xoay chiều, cung cấp cho stato tạo từ trường xoay.
Hiện nay, xe nâng điện Hangcha được trang bị ắc quy axit-chì hoặc pin Lithium hiện đại cung cấp dòng điện DC cho xe sử dụng. Thông qua bộ biến đổi, dòng DC trở thành AC để xe nâng có thể sử dụng và tiến hành công việc. Công suất của xe nâng Hangcha luôn mạnh mẽ,ổn định và hiệu quả hơn nhiều lần so với các thiết bị khác. Nếu quý khách hàng có nhu cầu chọn mua xe nâng điện tốt với giá cả phải chăng, hãy liên hệ ngay với chúng tôi qua hotline 0869 285 225 để được tư vấn chu đáo nhất!
