Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều

Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều hay còn được biết đến là động cơ DC. Đây là động cơ được điều khiển bằng dòng có hướng xác định trước. Nói một cách đơn giản và dễ hiểu hơn thì đây là động cơ chạy bằng nguồn điện áp DC. Động cơ DC là động cơ một chiều và nguồn điện áp là nguồn một chiều.

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều

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. Một phần quan trọng khác của động cơ điện một chiều chính là bộ phận chỉnh lưu. Bộ phận này làm nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong chuyển động quay của roto là liên tục. 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 dòng điện đi qua phần ứng, 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 với từ trường từ nam châm và tạo ra momen.

Hướng của lực này 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, B = mật độ từ thông, I = dòng điện và L = chiều dài của dây dẫn trong từ trường.

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

Trong động cơ điện một chiều, nam châm tạo thành stato, phần ứng được đặt trên rôto và một 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 sử dụng chổi than hoặc thanh dẫn điện. Hơn nữa, động cơ DC hoạt động với tốc độ cố định đối với điện áp cố định và không có hiện tượng trượt.

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

I=(Vnguon-Vphandiendong)/Rphanung

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

P=I*Vphandiendong

Xem thêm: Một động cơ điện xoay chiều hoạt động bình thường

Ưu nhược điểm của động cơ DC

Ưu điểm của điện một chiều

Ưu điểm nổi bật của động cơ điện một chiều là có moment mở máy lớn, do 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 các động cơ này.

Động cơ một chiều chạy êm và phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng.

Khả năng quá tải tốt và nhiễu điện từ nhỏ.

Nhược điểm của động cơ điện một chiều:

Nhược điểm của động cơ điện một chiều là cấu trúc

Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, đắt tiền nhưng hay hư hỏng trong quá trình vận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa cẩn thận, thường xuyên, tuổi thọ ngắn.

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

Giá thành đắt mà công suất không cao.

Cơ chế sinh lực quay của động cơ điện một chiều

Khi có một dòng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non. Cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên. Trong khi cạnh đối diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái của Fleming. Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho rotor quay. Để làm cho rô to quay liên tục và đúng chiều, 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 là khi mặt của cuộn dây song song với các đường sức từ trường. Nghĩa là lực quay của động cơ bằng 0 khi cuộn dây lệch 90o  so với phương ban đầu của nó. Khi đó Rô to sẽ quay theo quán tính.

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

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

Liên hệ với chúng tôi để dược tư vấn và giải đáp thắc mắc về động cơ điện

CÔNG TY TNHH THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP & DỊCH VỤ VIỆT Á

Điện thoại: 043 875 1908 – 0988 947 064

Email: maynenkhivieta@gmail.com

Fanpage: facebook.com/thietbicongnghiepvieta/

Website: thietbivieta.com