Động cơ 1 chiều là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Động cơ một chiều (DC) là động cơ biến năng lượng từ dòng điện một chiều và thành cơ năng.

Động cơ 1 chiều ngày này không riêng gì Open trong gia dụng. Mà chúng đang xuất hiện ngày càng nhiều hơn trong những mạng lưới hệ thống công nghiệp. Đơn cử như động cơ servo, động cơ bước …

Bạn có biết, động cơ DC đầu tiên được phát triển vào khoảng những năm 1830-1840.

Ban đầu, chúng không thành công xuất sắc về mặt thương mại, chính do nguồn cấp nguồn năng lượng đa phần là pin. Mà lúc này pin thì cực kỳ đắt đỏ nhưng chất lượng thì lại thấp .

Cho đến khi lưới điện được tạo ra và pin sạc được phát minh vào cuối những năm 1800. Thì  động cơ 1 chiều DC mới được thương mại hoá và có mặt trên thị trường.

Một số ví dụ về những ứng dụng mà chúng vẫn được sử dụng cho đến nay như :

• Dùng trong cần cẩu
• Ở các dây chuyền, băng tải
• Công cụ máy móc cầm tay
• Đồ chơi trẻ em
• Bộ khởi động động cơ trên ô tô…

Cấu tạo và phân loại động cơ điện 1 chiều

Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều thường gồm những bộ phận chính như sau :

• Stator: là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện
• Rotor: phần lõi được quấn các cuộn dây để tạo thành nam châm điện
• Chổi than (brushes): giữ nhiệm vụ tiếp xúc và tiếp điện cho cổ góp
• Cổ góp (commutator): làm nhiệm vụ tiếp xúc và chia nhỏ nguồn điện cho các cuộn dây trên rotor. Số lượng các điểm tiếp xúc sẽ tương ứng với số cuộn dây trên rotor.

Cấu tạo của động cơ điện 1 chiềuCăn cứ vào chiêu thức kích từ, hoàn toàn có thể 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 nối tiếp
• Động cơ điện 1 chiều kích từ song song
• Động cơ điện 1 chiều kích từ hỗn hợp bao gồm 2 cuộn dây kích từ, 1 cuộn được mắc nối tiếp với phần ứng, 1 cuộn được mắc song song với phần ứng

Sự phân cực ngược nhau giữa hai từ trường bên trong động cơ làm cho nó quay. Động cơ DC là loại động cơ đơn thuần nhất và được sử dụng trong những thiết bị gia dụng, ví dụ điển hình như dao cạo điện và hành lang cửa số điện trên xe hơi .

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện 1 chiều

Stato của động cơ điện 1 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 1 chiều chính là bộ phận chỉnh lưu. Bộ phận này làm nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong chuyển động quay của rotor 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 hút, từ trường do phần ứng tạo ra tương tác với từ trường từ nam châm hút và tạo ra mômen .

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện 1 chiều

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 từ 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 liên kết nguồn điện đứng yên với phần ứng trải qua việc sử dụng chổi than hoặc thanh dẫn điện. Hơn nữa, động cơ DC hoạt động giải trí với vận tốc cố định và thắt chặt so với điện áp cố định và thắt chặt và không có hiện tượng kỳ lạ 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

Ưu nhược điểm của động cơ DC

Ưu điểm của điện 1 chiều 

• Ưu điểm nổi bật của động cơ điện 1 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 1 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.

Ứng dụng của động cơ DC

Nhờ có những loại động cơ điện một chiều khác nhau, nên có rất nhiều ứng dụng cho loại động cơ DC này trong mọi nghành của đời sống : trong tivi, máy công nghiệp, trong đài FM, ổ đĩa DC, máy in – photo, đặc biệt quan trọng trong công nghiệp giao thông vận tải vận tải đường bộ, và những thiết bị cần tinh chỉnh và điều khiển vận tốc quay liên tục trong khoanh vùng phạm vi lớn … … .Ở xung quanh tất cả chúng ta, động cơ DC nhỏ được sử dụng trong những công cụ, đồ chơi và những thiết bị gia dụng khác nhau .Trong công nghiệp, những ứng dụng của động cơ DC gồm có băng tải và bàn xoay, … việc sử dụng động cơ DC hiệu suất lớn trong những ứng dụng như phanh và hòn đảo chiều

Tóm lược

Một số ví dụ cụ thể hơn cho động cơ DC:

• Động cơ DC dùng trong quạt máy: Mặc dù quạt truyền thống sử dụng động cơ AC nhưng ngày càng có nhiều quạt trần động cơ DC tung ra thị trường. Những chiếc quạt này đang trở nên phổ biến vì chúng tiết kiệm hơn nhiều so với các loại quạt tương đương AC, nhờ vào cách thức hoạt động của chúng. Nhược điểm thực sự duy nhất của quạt động cơ DC là giá thành của nó, nhưng năng lượng tiết kiệm được dễ dàng bù đắp điều này.
• Máy bơm thủy lực: Là một công cụ công nghiệp thiết yếu, được sử dụng trong hầu hết các ngành công nghiệp bao gồm; xây dựng, khai thác mỏ, sản xuất thép… ;Động cơ DC được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các máy bơm này vì khả năng điều khiển tốc độ thay đổi dễ dàng và phản ứng tuyệt vời khi di chuyển.
• Động cơ DC sử dụng trong ôtô điện.
• Động cơ 1 chiều DC sử dụng trong ngành chế tạo Robot…

Hy vọng bài viết này sẽ trang bị thêm kỹ năng và kiến thức cho những bạn đang khám phá về động cơ 1 chiều .Cảm ơn những bạn đã theo dõi bài viết của mình .

Source: https://mindovermetal.org
Category: Ứng dụng hay