Motor điện

Động cơ điện là một loại thiết bị cực kỳ phổ biến trong thế giới hiện đại, nó đã giúp thay đổi bộ mặt cuộc sống quanh ta một cách nhanh chóng nhờ vào các ứng dụng hằng ngày. Nếu như không có phát minh động cơ điện thì có lẽ nền văn minh của nhân loại đã không thể nào có những bước tiến nhảy vọt như hiện nay, dẫu cho có các loại động cơ thay thế như động cơ đốt trong, động cơ gió, ...

Vậy động cơ điện là gì? Tạo sao nó lại có thể quay được nhờ vào dòng điện? Nguyên lý và cấu tạo của động cơ điện ra sao? Hiện nay đang có bao nhiêu loại động cơ trên thị trường? Những ứng dụng của nó ra sao? Hãy cũng Kho Máy Bơm tìm hiểu về động cơ điện thông qua bài viết dưới đây nhé. Và mong rằng những tư vấn dưới đây sẽ giúp bạn hiểu về động cơ điện hơn, giúp bạn tìm mua động cơ điện tốt nhất hiện nay cho mình.

Động cơ điện là gì?

Động cơ trong tiếng Việt có rất nhiều nghĩa khác nhau, nó là cụm từ để thể hiện một điều gì đó giúp tạo ra một hành động. Trong tiếng Anh động cơ là Motor, một từ mà các "dân nghề" ưu thích dùng vì nó tiện và "sang". Nếu gắn vào thêm chữ "điện" đằng sau thì bạn cũng có thể hiểu ra được phần nào của cụm từ "động cơ điện".

Động cơ điện chính là các loại thiết bị có khả năng chuyển hóa điện năng thành động năng. Tất cả những loại động cơ tiêu thụ điện năng rồi sau đó chuyển hóa chúng thành một động lực quay, đẩy hoặc kéo sẽ đều được gọi là động cơ điện. Nhờ vào sức mạnh tuyệt vời mà động cơ điện mang lại, nền văn minh của loài người đã bước vào một kỷ nguyên mới, giúp cho mọi hoạt động trong đời sống trở nên tiện nghi, thoải mái và năng suất hơn. Nên chẳng lạ gì khi người ta xem động cơ điện như là một phát minh vĩ đại của loài người.

Động cơ điện đã phát triển như thế nào?

Nền tảng cho động cơ điện là những kiến thức khoa học về sự tương tác qua lại giữa nguồn điện và từ trường. Theo thời gian, lượng kiến thức của con người được tích lũy, cập nhật và phát triển theo năm tháng. Với một mong muốn mà chúng ta theo đuổi chính là sử dụng những kiến thức về điện từ để giúp cho cuộc sống trở nên dễ dàng hơn. Vậy động cơ điện được khởi phát từ khi nào.

• Năm 1740: Một phát hiện của giao sư khoa học Andrew Gordon người Scotland về hiên tượng điện từ đã giúp khởi phát cho các thí nghiệm thú vị về điện từ.
• Năm 1821: Faraday lần đầu tiên công bố nghiên cứu của mình, một nguyên lý về sự chuyển đổi từ năng lượng điện sang dạng chuyển động cơ học (cơ năng). Một cột mốc quan trọng đánh đấu cho sự phát triển của động cơ điện.
• Năm 1834: Sau 13 năm công trình nghiên cứu của Faraday ra đời, một loại động cơ điện chạy bằng pin lần đầu tiên được sản xuất. Đó là loại động cơ được thương mại bởi Thomas Davenport ở Vermont. Động cơ điện này đủ sức để làm hoạt động một thiết bị máy in quy mô nhỏ. 
• Năm 1886: Động cơ điện một chiều lần đầu tiên được phát minh bởi DC William Sturgeo, nó có khả năng giúp vận hành máy móc một cách trơn tru nhờ vào tốc độc không đổi trong quá trình vận hành. Loại động cơ điện này đã giúp thay đổi tư duy của cả nền công công nghiệp thời bấy giờ, tạo ra bước ngoặt cho việc chế tạo các loại thiết bị động cơ điện.
• Năm 1887: Ngay sau phát minh động cơ điện một chiều được ra mắt, Nikolas Tesla đã phát minh ra một loại động cơ điện thế hệ mới, mà ngay nay người ta biết tới nó là động cơ điện AC, sử dụng nguồn điện xoay chiều. Mặc dù phát minh này rất hữu ích, nhưng vì thời bấy giờ nguồn điện xoay chiều chưa phổ biến nên nó không phù hợp với các thiết bị lúc đấy.\
• Năm 1891: Động cơ điện xoay chiều 3 pha bắt đầu được phát triển bởi General Electric
• Năm 1892: Động cơ điện cảm ứng được sản xuất thực tế, tiếp theo là roto cuộn dây thanh quay giúp cải tiến động cơ phù hợp với các phương tiện di chuyển.
• Năm 2000: Động cơ điện AC và DC được thương mạnh mạnh mẽ và được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp trên toàn cầu và là một phần không thể thiếu trong nhiều ứng dụng. 

Cấu tạo động cơ điện

Cấu tạo cơ bản của một động cơ điện bao gồm 2 phần chính là Stator (phần đứng yên) và Rotor (phần chuyển động). Trong đó, Rotor có cấu tạo từ các thanh dẫn điện và các lõi thép còn Stator sẽ là những cuộn đây đồng và các lõi thép. Stator được bố trí xung quanh vành tròn, có tác dụng như một thỏi nam châm đảo cực, giúp tạo ra từ trường quay. 

Phần tĩnh (stato): Là bộ đứng yên trọng động cơ, nó có cấu tạo là những cuộn đây đồng, khi có dòng điện chạy qua sẽ tạo ra từ trường quay bên trong động cơ, giúp cho động cơ chuyển động quay đều nhờ vào từ trường quay. Phần tĩnh thường được đặt cách nhau một khoảng cách 90 độ để giúp cho động cơ vận hành trơn tru hơn.

Phần quay (Rotor): Như đúng tên gọi, đây là bộ phận sẽ quay đều bên trong động cơ, nó có dạng hình trụ được làm từ các tấm thép dẫn điện xếp chồng lên nhau. Trên bề mặt là các đường rãnh để đặt các thanh dẫn hoặc dây quấn. Xung quanh roto là phần dây quấn, chúng có chức năng tương tự như dây quấn của phần tĩnh (stato) nhưng với bán kính lớn hơn, giúp tạo ra vùng điện tường lớn hơn.

Chỉ với cấu tạo như vậy thì động cơ điện chưa thể vận hành một cách trơn tru, mà chúng cần có các bộ phận nhỏ theo kèm khác, có chức năng là hỗ trợ cho việc sử dụng điện năng một cách hiệu quả và tối ưu nhất.

Lõi thép

Lõi thép là bộ phận dẫn từ của máy, có dạng hình trụ rỗng, được dập thành hình vành khăn từ một tấm thép dẫn điện dày từ 0,35 đến 0,5 mm, bên trong có rãnh để đặt dây quấn.

Cuộn dây rôto

Để chuyển hóa từ dòng điện thành một loại "nam châm điện" thì người ta sẽ cần tới ứng dụng của cuộn cảm. Đó là khi bạn quấn sợi dây lại thành dạng cuộn, giúp tạo ra một cuộn cảm, hay còn được gọi là cuộn từ. Đây là thiết bị mà dòng điện sẽ chạy qua và tạo ra từ trường, và nhờ vào lực từ trường giúp cho động cơ chuyển động.

Nói một cách đơn giản, thì cuộn dây roto chính là cuộn cảm, có chức năng chính là dẫn diện và tạo từ trường. Để mang lại hiệu quả cao, người ta thường sẽ sử dụng vật liệu Đồng để làm cuộn cảm, bởi đây là loại vật liệu có khả năng dẫn điện tốt thứ 2 trong số các loại kim loại dẫn điện (chỉ đứng sau vàng), hơn nữa giá thành của nó cũng rất rẻ. Khi dòng điện chạy qua thì cuộn dây sẽ trở thành một thỏi nam châm điện.

Phần ứng

Kế đến là phần ứng, một thiết bị giúp tạo suất điện động cảm ứng. Đây là phần khung dây được sử dụng để tạo ra dòng điện.Nó có sẽ hỗ trợ cuộn dây, giúp cho nam châm điện hoạt động hiệu quả hơn.

Nam châm vĩnh cửu

Một số động cơ không sử dụng nam châm điện (cuộn cảm), với cấu tạo cuộn dây nhiều vòng làm bằng đồng, mà thay vào đó là nam châm vĩnh cửu. Sử dụng nam châm vĩnh cửu sẽ giúp tạo ra một từ trường ổn định hơn, thay vi cần phải có dòng diện chạy qua mới sinh ra từ trường. Khi cuộn dây quay quanh từ trường ổn định này thì dòng điện cảm ứng sẽ được sinh ra hoặc ngược lại.

Cổ góp

Cổ góp là một bộ phận nằm trong cơ cấu lấy điện dạng quay được sử dụng rất nhiều cho động cơ điện roto dây quấy. Cố góp có tên tiếng Anh là Slip Ring, là một bộ phân dạng hình trụ tròn, với các vành quấn xung quanh. Nó hoạt động tựa như một vòng quay của ổ bi, với phần bên trong thì quay liên tục, còn phân bên ngoài thì đứng yên. Cổ góp giúp hoán đổi các cuộn dây qua mỗi nửa lượt. Mỗi đầu của cuộn dây được nối với một trong hai nửa của cổ góp.

Chổi than

Như tên gọi, chỏi than có hình dáng tựa như một chiếc bàn chải, được đặt trong các thiết bị điện cầm tay. Chổi than được làm từ than đá, xung quan nó được quấn bằng các sợi dây động dẫn điện. Chúng có tác dụng chỉnh là giữ liên lạc cho cổ góp mặc giúp đang quay tròn. Dòng điện chạy vào và ra khỏi động cơ thông qua các chổi than. Trong động cơ, các chổi than thường được làm từ carbon.

Nguyên lý của động cơ điện

Nguyên lý hoạt động của động cơ diện có thể hiểu một cách đơn giản chính là sự thay đổi dòng diện dẫn tới sự thay đổi từ trường, chính sự thay đổi này đã tạo ra một lực, được gọi là lực từ trường, làm cho động cơ điện quay.  Từ trường có thể được tạo ra bằng cách cho dòng diện chạy qua cuộn cảm. Dòng diện có thể là dòng một chiều hoặc xoay chiều nhiều pha.

Động cơ điện hoạt động được chính là nhờ vào dòng điện di chuyển bên trong stato của động cơ, nó đã làm biến đổi từ trường, được gọi là trường quay, tạo ra sức điện động cảm ứng tạo ra dòng điện trong thanh. Vật dẫn mang dòng điện nằm trong từ trường nên tương tác với nhau, tạo ra lực điện từ.

Đối với dòng điện xoay chiều, khi ta cấp cho động cơ điện, nó sẽ sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ: n=60 f/p (vòng/ phút) trên dây quấn stato. Trong đó: f : là tần số của nguồn điện, còn p: là số đôi cực của dây quấn stato.

Trong quá trình quay từ trường này sẽ quét qua các thanh dẫn của rôto, làm xuất hiện sức điện động cảm ứng. Vì dây quấn rôto là kín mạch nên sức điện động này tạo dòng điện trong các thanh dẫn của rôto. Các thanh dẫn có dòng điện lại nằm trong từ trường, nên sẽ tương tác với nhau, tạo ra lực điện từ đặc vào các thanh dẫn.

Tổng hợp các lực này sẽ tạo ra moment quay đối với trục rôto, làm cho rôto quay theo chiều của từ dường. Độ sai lệch giữa tốc độ rôto và tốc độ từ trường được gọi là hệ số trượt, ký hiệu là S, thông thường hệ số trượt vào khoảng 2% đến 10%.

Các lực này sẽ tạo ra một mômen quay với trục rôto, làm cho rôto quay theo chiều của từ trường. Hầu hết các động cơ điện đều hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ trường. Tuy nhiên, người ta vẫn sử dụng động cơ hoạt động theo nguyên lý khác như tác dụng lực tĩnh điện hoặc hiệu điện thế.

Nhìn chung, động cơ điện hoạt động phụ thuộc chủ yếu vào sự tương tác qua lại giữa từ trường và điện trường. Trên thị trường cũng có hai loại động cơ điện chính là loại AC và DC. Trong đó, động cơ DC là động cơ hoạt động bằng dòng điện một chiều, còn động cơ AC hoạt động dựa vào nguồn diện xoay chiều.

Các loại động cơ điện hiện có trên thị trường

Chúng ta có một vài loại động cơ điện phổ biến trên thị trường hiện có. Cụ thể có các loại như:

Động cơ AC không chổi than

Động cơ AC không chổi than thường được ứng dụng cho các loại xe nâng điện, bởi nó giúp tăng sức bền cho xe, đồng thời giúp xe hoạt động bền bỉ hơn và không cần phải bao trì thường xuyên. Bạn có thể tìm thấy loại động cơ này xuất hiện rất nhiều trong các những thiết bị điều khiển chuyển động. Chúng hoạt động nhờ vào từ trường quay của nam châm vĩnh cửu, được tạo ra trong stato, để quay cả stato và rôto với tốc độ đồng bộ.

Động cơ DC chổi than

Motor điện một chiều có chổi than sử dụng cấu hình gồm các cuộn dây quấn, phần ứng, hoạt động như một nam châm điện hai cực.

Chiều của dòng điện được đảo chiều hai lần mỗi chu kỳ bằng cổ góp, công tắc quay cơ học. Điều này tạo điều kiện cho dòng điện chạy qua phần ứng; do đó, các cực của nam châm điện kéo và đẩy các nam châm vĩnh cửu dọc theo bên ngoài động cơ. Sau đó cổ góp đảo ngược cực của nam châm điện phần ứng khi các cực của nó cắt ngang các cực của nam châm vĩnh cửu.

Động cơ DC không chổi than

Động cơ DC không chổi than lần đầu tiên được phát triển để đạt được hiệu suất cao hơn trong không gian nhỏ hơn so với động cơ chổi than DC và chúng nhỏ hơn so với các mẫu AC tương đương. Bộ điều khiển nhúng được sử dụng để vận hành trong trường hợp không có vòng trượt hoặc cổ góp.

Động cơ truyền động trực tiếp

Động cơ truyền động trực tiếp là bất kỳ động cơ nào, trong đó tải được kết nối trực tiếp với động cơ, không có các phần tử truyền động cơ học như hộp số hoặc hệ thống dây đai và ròng rọc. Nói cách khác, động cơ trực tiếp truyền động đến tải.

Động cơ truyền động trực tiếp là một triển khai công nghệ hiệu quả cao, ít hao mòn thay thế động cơ servo thông thường và các hộp số đi kèm của chúng. Ngoài việc dễ bảo trì hơn trong thời gian dài, những động cơ này tăng tốc nhanh hơn.

Động cơ tuyến tính

Động cơ tuyến tính là động cơ cảm ứng điện tạo ra chuyển động theo đường thẳng chứ không phải chuyển động quay. Trong động cơ điện truyền thống, rôto (phần quay) quay bên trong stato (phần tĩnh); trong động cơ tuyến tính, stato không được bọc và đặt phẳng. Và “rôto” di chuyển qua nó theo một đường thẳng.

Động cơ Servo

Động cơ servo là một bộ truyền động quay hoặc bộ truyền động tuyến tính cho phép điều khiển chính xác vị trí góc hoặc tuyến tính, vận tốc và gia tốc. Nó bao gồm một động cơ phù hợp được kết hợp với một cảm biến để phản hồi vị trí.

Động cơ bước

Động cơ bước sử dụng rôto bên trong, được điều khiển điện tử bằng nam châm bên ngoài. Rôto có thể được chế tạo bằng nam châm vĩnh cửu hoặc kim loại mềm. Khi các cuộn dây được cung cấp năng lượng, các răng của rôto sẽ thẳng hàng với từ trường. Điều này cho phép chúng di chuyển từ điểm này sang điểm khác với gia số cố định.

Động cơ điện 1 chiều

Động cơ DC là thành phần chuyển động lấy năng lượng điện dưới dạng dòng điện một chiều (hoặc một số dạng điều khiển của dòng điện một chiều) và chuyển nó thành chuyển động quay cơ học. Động cơ thực hiện điều này thông qua việc sử dụng từ trường sinh ra từ dòng điện để thúc đẩy chuyển động quay của rôto được cố định với trục đầu ra. Mô-men xoắn đầu ra và tốc độ phụ thuộc vào nguồn điện đầu vào và thiết kế động cơ.

Động cơ một chiều là một máy điện biến năng lượng điện thành cơ năng.

Động cơ điện xoay chiều

Động cơ điện xoay chiều là động cơ điện chạy bằng dòng điện xoay chiều (AC). Động cơ xoay chiều thường bao gồm hai phần cơ bản, một stato bên ngoài có các cuộn dây được cung cấp dòng điện xoay chiều để tạo ra từ trường quay và một rôto bên trong được gắn với trục đầu ra tạo ra từ trường quay thứ hai. Từ trường rôto có thể được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu, từ trở, hoặc cuộn dây điện một chiều hoặc xoay chiều.

Động cơ đồng bộ

Nguyên lý làm việc của động cơ đồng bộ chủ yếu phụ thuộc vào nguồn điện 3 pha. Stato trong động cơ điện tạo ra dòng điện quay với tốc độ ổn định dựa trên tần số xoay chiều. Cũng như tốc độ rôto phụ thuộc vào dòng điện stato. Các động cơ này được ứng dụng trong tự động hóa, chế tạo rô bốt, …

Động cơ không đồng bộ

Động cơ điện chạy tốc độ không đồng bộ còn được gọi là động cơ cảm ứng. Động cơ cảm ứng chủ yếu sử dụng cảm ứng điện từ để thay đổi năng lượng từ điện năng thành cơ năng. Dựa trên cấu tạo rôto, các động cơ này được phân thành hai loại là loại lồng sóc & loại quấn pha.

Động cơ 1 pha

Là động cơ điện sử dụng nguồn điện một pha. Được cấp nguồn bởi hai dây: nóng và trung tính. Công suất của chúng có thể đạt 3kW và điện áp cung cấp thay đổi đồng thời.

Chúng chỉ có một hiệu điện thế xoay chiều duy nhất. Đoạn mạch hoạt động với hai dây dẫn và cường độ dòng điện chạy qua chúng luôn bằng nhau.

Trong hầu hết các trường hợp, đây là những động cơ nhỏ với mô-men xoắn hạn chế. Chúng không tạo ra từ trường quay; chúng chỉ có thể tạo ra một trường thay thế, có nghĩa là chúng cần một tụ điện để khởi động.

Chúng dễ sửa chữa và bảo trì cũng như giá cả phải chăng.

Loại động cơ này được sử dụng chủ yếu trong gia đình, văn phòng, cửa hàng và các công ty nhỏ phi công nghiệp. Các ứng dụng phổ biến nhất của chúng bao gồm thiết bị gia dụng, HVAC gia đình và doanh nghiệp và các thiết bị khác như máy khoan, máy điều hòa không khí và hệ thống đóng mở cửa nhà để xe.

Động cơ 3 pha

Động cơ ba pha là một loại động cơ xoay chiều. Các động cơ này có thể là động cơ cảm ứng (còn gọi là động cơ không đồng bộ) hoặc động cơ đồng bộ. Động cơ bao gồm ba thành phần chính: stato, rôto và vỏ.

Stato bao gồm một loạt các lá thép hợp kim xung quanh được quấn bằng dây để tạo thành các cuộn dây cảm ứng, một cuộn dây cho mỗi pha của nguồn điện. Các cuộn dây stato được cấp điện từ nguồn điện ba pha.

Rôto cũng chứa các cuộn dây cảm ứng và các thanh kim loại được nối với nhau để tạo thành mạch điện. Rôto bao quanh trục động cơ và là thành phần động cơ quay để tạo ra cơ năng của động cơ.

Vỏ của động cơ giữ rôto với trục động cơ của nó trên một bộ ổ trục để giảm ma sát của trục quay. Vỏ bọc có các nắp giữ các giá đỡ ổ trục và chứa một quạt được gắn vào trục động cơ, quay khi trục động cơ quay. Quạt quay hút không khí xung quanh từ bên ngoài vỏ và ép không khí đi qua stato và rôto để làm mát các bộ phận của động cơ và tản nhiệt được tạo ra trong các cuộn dây khác nhau từ điện trở của cuộn dây. Vỏ bọc cũng thường có các cánh tản nhiệt cơ học nâng lên ở bên ngoài để dẫn nhiệt ra ngoài không khí. Nắp đầu cuối cũng sẽ cung cấp vị trí để chứa các kết nối điện cho nguồn điện ba pha với động cơ.

Ứng dụng động cơ điện

Động cơ điện được sử dụng rất phổ biến. Từ trong dân dụng cho đến công nghiệp nhẹ, công nghiệp nặng.

Chúng có mặt ở hầu hết các hệ thống thiết kế có chuyển động.

Ví dụ như: Một động cơ điện được sử dụng để kéo đầu bơm ly tâm hay bơm trục vít… trong ứng dụng bơm chất lỏng trong các nhà máy công nghiệp như: F&B, dầu mỏ, dệt nhuộm, xử lý nước thải…

Qua bài viết này, các bạn cũng đã biết được các loại động cơ điện hiện có trên thị trường. Cũng như là sự kết hợp của chúng với các dòng máy bơm công nghiệp như thế nào rồi!

Các loại động cơ điện được cung cấp bởi Kho Máy Bơm

Động cơ điện Enertech

Là nhà sản xuất động cơ, mô tơ điện hàng đầu của Australia. Dòng máy có thiết kế đa dạng và phong phú về chủng loại rất thích hợp sử dụng trong mạng lưới Việt Nam sử dụng trong gia đình, công nghiệp, thương lại như máy bơm, máy cắt, cơ khí, chế tạo máy,..với nhiều chủng loại sản phẩm từ 0.09kw đến 20HP, vỏ nhôm, vỏ gang, cùng với điện thế 1 pha, 3 pha đảm bảo phục vụ mọi yêu cầu của quý khách

Động cơ điện Elecktrim

 Là dòng mô tơ điện được nhập khẩu từ singapore sản xuất theo công nghệ Ba Lan. Máy đạt tiêu chuẩn IEC khu vực Châu Á Thái Bình Dương. Là sản phẩm được nhập khẩu trên toàn thế giới với đầy đủ chủng loại và công suất từ 0.09kw ~ 20Hp cùng với thiết kế 2 loại bao gồm chân đế và mặt bích, vỏ nhôm, vỏ gang, đảm bảo phù hợp với quý khách. Ngoài ra đây là motor phù hợp sử dụng trong công nghiệp và cả gia đình. giá của máy dao động từ 1tr5 đến 20 triệu tùy thuộc vào từng model của máy.