Các Cách Điều Khiển Tốc Độ Motor 1 Pha Hiệu Quả

Bạn đã bao giờ tự hỏi làm thế nào để chiếc quạt bàn yêu thích của bạn chuyển từ nhịp gió nhẹ sang cơn lốc xoáy mát lạnh chỉ trong tích tắc? Bí mật nằm ở cách điều khiển tốc độ motor 1 pha! Bạn có thể nghĩ điều khiển tốc độ chỉ dành cho những chuyên gia điện máy, nhưng sự thật là việc này hoàn toàn nằm trong tầm tay bạn.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá thế giới của biến tần và các phương pháp điều chỉnh kỳ diệu, giúp bạn làm chủ tốc độ của các thiết bị quen thuộc như máy bơm, quạt gió, thậm chí cả máy chạy bộ mini tại nhà. Hãy chuẩn bị sẵn sự tò mò và tinh thần khám phá, hành trình chinh phục những vòng quay motor 1 pha siêu thú vị đang chờ đón bạn!

1) Motor AC 1 pha là gì?

Motor AC 1 pha là loại động cơ có dây quấn stato nhưng chỉ có 1 cuộn dây pha, còn nguồn cấp của chúng bao gồm 1 dây pha và 1 dây nguội, được trang bị thêm 1 tụ điện để làm lệch pha. Tuy nhiên, nếu bộ điều khiển tốc độ motor 1 pha chỉ có 1 cuộn dây pha thì động cơ của bạn sẽ không tự mở máy được vì từ trường 1 pha có đặc điểm là từ trường đập mạch. 

Để động cơ 1 pha có thể tự mở máy và thay đổi tốc độ được, các bạn có thể dùng nhiều phương pháp khác nhau, chẳng hạn như sử dụng biến tần, thay đổi tần số của động cơ, dùng điện trở, mắc nối tiếp với 1 điện trở khác hay đơn giản hơn là sử dụng bộ điều chỉnh chuyên dụng. 

Động cơ điện không đồng bộ 1 pha, người ta còn gọi là motor điện 1 pha thường được sử dụng nhiều trong cuộc sống, hiện đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như chế tạo máy bơm nước, các loại máy nén khí, dây tời kéo, các dụng cụ cầm tay,…

Motor điện 1 pha thường được dùng nhiều trong cuộc sống

Ưu điểm trước tiên của motor 1 pha phải kể đến chính là nguyên tắc hoạt động thông minh, giúp cho người dùng có thể vận hành và lắp đặt một lần cho nhiều phương tiện, thiết bị hay máy móc khác nhau. Động cơ điện xoay chiều 1 pha còn là loại động cơ thường sử dụng công suất nhỏ, có thể không quá vài kW trở xuống, chạy bằng dòng điện xoay chiều 1 pha. Cũng vì máy có kích thước nhỏ, cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ nên chúng chỉ cần sử dụng nguồn điện có 2 dây là đủ. 

Thường có một số loại motor 1 pha như:

• Động cơ điện không đồng bộ 1 pha có vòng ngắn mạch chạy bằng công suất dưới 150w.
• Động cơ không đồng bộ 1 pha sử dụng tụ điện hoặc có vòng dây được chập ngược. Các kiểu động cơ này đều sử dụng roto lồng sóc để vận hành các máy móc gia dụng.
• Động cơ điện vạn năng: Là động cơ có cả stato và roto đều sử dụng dây quấn.

2) Bộ điều khiển tốc độ motor 1 pha mini

Bộ điều khiển tốc độ motor 1 pha hay còn gọi động cơ giảm tốc mini 1 pha có thể điều chỉnh giảm xuống 1 nửa. Ví dụ đang là 50 vòng thì xuống được 25 vòng

Các công suất phổ biến: 400w, 370w, 250w, 200w, 180w, 120w, 60w, 30w

3) Bộ điều khiển tốc độ motor 1 pha loại nhỏ mặt bích

Với loại mặt bích hình chữ nhật mini, bảng bên phải dưới đây thể hiện tốc độ trục ra, ví dụ từ 280 vòng có thẻ giảm xuống còn 250, 200, 150 và chậm nhất là 140 vòng. 

4) Bộ điều khiển tốc độ motor 1 pha chân đế

Động cơ điện 1 pha có thể gắn như hình 1: trục ra vuông góc cốt âm, hình 2, trục ra vuông góc cốt dương.

Hình số 3, quý khách có thể điều chỉnh tốc độ trong khoảng 200 vòng phút tới 100 vòng phút. Hình số 4 là trục ra chạy 40-200 vòng phút.

Phần trên là bộ điều khiển tốc độ motor 1 pha( bộ điều tốc motor 1 pha) chân đế 0.37kw, 0.75kw, 1.1kw, 1.5kw. Còn từ 2.2kw trở lên ta có hình sau:

5) Bộ điều khiển tốc độ motor 1 pha trục ra vuông góc

Điều tốc cơ màu xanh( ảnh dưới) có kích thước lớn hơn loại mầu trắng. Công suất lớn nhất có thể phục vụ đối với motor 1 pha có công suất2.2kw, 3kw, 3.7kw, còn 3 pha thì tới 7.5kw. 

Vỏ điều tốc màu xanh bằng gang đặc nặng, chịu lực lớn hơn. 

Có nhiều hướng lắp đặt, quý khách chỉ cần xoay phần hộp số mầu trắng là trục quay 360 độ tùy ý.

6) Bộ điều khiển tốc độ motor 1 pha trục vít

Giảm tốc WP tạo ra 2 kiểu lắp đặt( hình số 3 và 4)

Kiểu số 3 là lắp rất gọn, mô tơ ở trên hộp số, còn kiểu số 4 là khi hạn chế chiều cao, mô tơ đứng ở dưới thấp 

Công suất motor 1 pha phù hợp để lắp đặt là: 1hp 2hp 3hp tới 5hp.

7) Bộ điều khiển tốc độ motor 1 pha hộp số RV

Ưu điểm của hộp giảm tốc NMRV hay RV là vỏ nhôm, nhẹ và luồn được vào các chi tiết máy ở trên cao 1 cách dễ dàng.

Hình 1 và hình 2 dưới đây là loại trục ra vuông góc, cốt dương - cốt lồi, hoặc cốt âm -cốt lõm

Công suất phổ biến: 60w, 140w, 250w, 370w

Đường kính trục thông dụng: 18mm và 25mm

Tốc độ trục ra có thể giảm xuống được một nửa, ví dụ đang có trục ra 20 vòng thì có thể giảm xuống còn 10 vòng. Nếu giảm thấp nữa thì mới mất nhiều lực momen - tải yếu đi

8) Các cách điều khiển tốc độ motor 1 pha

Có rất nhiều cách để điều khiển động cơ điện 1 pha mà bạn đọc có thể đọc và tham khảo dưới đây:

8.1. Điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 pha bằng cách sử dụng điện trở

Đây được xem là phương pháp điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 pha đơn giản nhất mà chúng ta có thể làm. Chỉ cần mắc nối tiếp 1 điện trở vào trong phần ứng, độ dốc của đường đặc tính trong máy sẽ giảm, số vòng quay giảm đi và tốc độ cũng sẽ chậm lại tương ứng.

8.2. Điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 pha bằng cách điểu khiển từ thông

Điều chỉnh từ thông còn được gọi là phương pháp điều chỉnh mô men điện từ và suất điện động của động cơ. Khi từ thông giảm đi thì tốc độ quay của động cơ cũng sẽ tăng lên. Tuy nhiên, trên thực tế thì phương pháp này ít được ưa chuộng vì khá khó để có thể thực hiện.

Điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 pha bằng cách điểu khiển từ thông

8.3. Điều chỉnh tốc độ cho máy nén khí bằng phương pháp thay đổi tần số

Tốc độ của motor được tính bằng công thức: KĐB n = n1(1-s) = (60f/ p)(1-s). Khi hệ số trượt của động cơ có sự thay đổi ít thì tốc độ động cơ cũng sẽ được tỷ lệ thuận với tần số.

Mặt khác, từ biểu thức cho trước: E1=4.44f1W1K dq Ømax, chúng ta nhận thấy tốc độ max sẽ tỷ lệ thuận với E1/ f1. Nếu muốn đảm bảo cho Ømax= const thì các bạn buộc phải điều chỉnh đồng thời cả thông số E và f. Điều này có nghĩa là chúng ta phải sử dụng 1 nguồn điện đặc biệt, đó cũng chính là các sản phẩm có tên là bộ biến tần máy nén khí, thiết bị này được dùng trong công nghiệp.

Do sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của kỹ thuật vi điện tử và hệ thống mạch điện tử công suất, các bộ biến tần cũng lần lượt ra đời. Điều này đã mở ra 1 triển vọng lớn cho con người hiện đại trong lĩnh vực điều khiển các động cơ xoay chiều bằng cách sử dụng phương pháp thay đổi tần số. 

Sử dụng biến tần để giúp cho điều khiển động cơ điện chạy theo các quy luật khác nhau (chẳng hạn như theo quy luật U/ f, điều khiển một vectơ,...) đã tạo ra những hệ điều khiển tốc độ khác nhau cho động cơ điện với nhiều tính năng vô cùng vượt trội.

8.4. Điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 pha bằng cách điều khiển hệ thống điện áp phần ứng

Chúng ta có thể dùng bộ điều chỉnh tốc độ motor 220V để lựa chọn điều chỉnh điện áp là nguồn cấp cho mạch phần ứng của động cơ máy móc hoặc điều chỉnh điện áp cấp cho phần mạch kích từ của các động cơ. Khi chúng ta thay đổi điện áp của phần ứng thì lúc này tốc độ quay của động cơ cũng có sự thay đổi tương ứng.

Điều khiển hệ thống điện áp phần ứng để thay đổi tốc độ động cơ điện 1 pha

8.5. Sử dụng biến tần để điều khiển tốc độ motor 1 pha

Biến tần Frecon đã được tích hợp sẵn chức năng điều khiển động cơ 1 pha 220VAC với 2 lựa chọn là có bỏ tụ điện và không cần phải bỏ tụ điện. Sản phẩm này phù hợp cho các ứng dụng động cơ đơn giản với công suất nhỏ, yêu cầu tải nhẹ.

Hầu hết các dòng sản phẩm biến tần hiện nay đều được dùng để điều khiển tốc độ cho động cơ không đồng bộ 3 pha 220VAC hoặc động cơ 3 pha 380 VAC. Điện áp ra U-V-W còn phụ thuộc vào điện áp của đầu vào R-S-T. 

Tuy nhiên, hiện nay cũng có rất nhiều ứng dụng điện dân dụng sử dụng động cơ 1 pha và cũng yêu cầu có sự thay đổi tốc độ một cách linh hoạt. Vì vậy, các dòng biến tần Frecon có nguồn cấp 1 pha là 220VAC, đầu ra 3 pha là 220V AC.

Để kích hoạt chức năng sử dụng biến tần điều khiển động cơ 1 pha có 2 phương pháp khác nhau cùng với việc đấu nối các cuộn dây và tụ điện cũng khác nhau. Có 2 dòng biến tần Frecon có thể điều khiển động cơ 1 pha có công suất từ 0.4~ 2.2 kw, đó chính là FR100 và Fr150.

Sử dụng biến tần điều khiển động cơ một chiều, chúng ta có thể loại bỏ tụ điện của động cơ điện 1 chiều. Cách này phức tạp hơn so với sơ đồ đấu nối ở hình bên dưới và cần chọn chế độ điều khiển ở tham số là F08:00 = 2. Đồng thời, chúng ta cũng cần  kiểm tra xem cuộn dây nào là cuộn khởi động (KĐ), cuộn dây nào là cuộn làm việc (LV).

Sơ đồ đấu dây chạy theo chiều thuận khi sử dụng biến tần

Còn đây là sơ đồ đấu dây chạy theo chiều nghịch:

Còn phương pháp điều khiển động cơ chạy một chiều bằng biến tần mà không cần phải loại bỏ tụ điện sẽ đơn giản hơn. Ta chỉ việc cài đặt động cơ theo tham số F08:00 = 3 để có thể chuyển chế độ và đấu được 2 dây của động cơ 1 pha vào 2 chân ra của biến tần ký hiệu là U và V như hình bên dưới đây là có thể điều khiển tốc độ của động cơ một cách dễ dàng. 

Một vài tham số điều khiển cơ bản cần lưu ý:

• F00: 04 = 1 Reset: Là tham số về mặc định.
• F01: 01 = lệnh thay đổi tốc độ (= 0 là thay đổi qua 2 nút tăng hoặc giảm, = 1 chiết áp ở trên bàn phím, chẳng hạn =2 analog, =3 truyền thông)
• F02: 01 = lệnh chạy dừng (= 0 là chạy dừng ở trên bàn phím, = 1 là chạy dừng bằng công tắc bên ngoài, còn = 2 là chạy truyền thông)
• F03: 00 = Thời gian để tăng tốc (tính bằng s)
• F03: 01 = Thời gian để giảm tốc (tính bằng s)

Chú ý thêm: với phương pháp không loại bỏ tụ điện thì bạn sẽ không thể đảo chiều được động cơ.

Sơ đồ điều khiển động cơ chạy một chiều bằng biến tần không loại bỏ tụ

9) Sử dụng bộ điều chỉnh tốc độ motor 1 pha

Bộ điều chỉnh tốc độ của motor 220V đối với động cơ AC 1 pha hiện nay đang được sử dụng thông qua một thiết bị điều khiển có tên là dimmer. Đây là một trong những thiết bị điện cho phép người tiêu dùng có thể điều chỉnh tốc độ của động cơ 1 pha bằng cách cắt điện áp của sóng điện AC nhằm mục đích dẫn đến sự giảm năng lượng.

Thông thường, mỗi thiết bị dimmer sẽ có một công suất riêng biệt, cho nên khi chúng ta lựa chọn loại dimmer thì cần phải xem kỹ công suất của động cơ đo được chính xác là bao nhiêu. Vì nếu như các bạn chọn loại dimmer có công suất lớn hơn so với công suất động cơ cần có thì sẽ gây lãng phí. Ngược lại, nếu nhỏ hơn thì động cơ sẽ bị quá tải và nhanh hao mòn, quá nhiệt gây hư hỏng.

Ngoài ra, đối với việc điều khiển tốc độ một số loại động cơ 1 pha, chúng ta sẽ có thể tham khảo thêm bộ phận cảm biến Hall. Đối với động cơ điện AC 3 pha thì sẽ dùng để điều khiển tốc độ, các bạn cần phải sử dụng các biến tần để điều khiển tần số.

10) Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ 1 pha bằng bộ phận cảm biến Hall

Nguyên lý hoạt động

Bộ phận cảm biến Hall là một thiết bị điện tử sử dụng hiệu ứng Hall để phát hiện từ trường. Nguyên lý hoạt động của hiệu ứng Hall là khi một vật dẫn điện nằm trong từ trường, một điện áp cảm ứng sẽ xuất hiện trên bề mặt vật dẫn đó. Điện áp cảm ứng này có độ lớn tỷ lệ thuận với cường độ từ trường và cường độ dòng điện trong vật dẫn.

Trong phương pháp điều khiển tốc độ động cơ 1 pha bằng bộ phận cảm biến Hall, bộ phận cảm biến Hall được lắp đặt trên trục của động cơ. Khi động cơ quay, từ trường sinh ra bởi nam châm vĩnh cửu trong động cơ sẽ tác dụng lên bộ phận cảm biến Hall. Điện áp cảm ứng từ bộ phận cảm biến Hall sẽ được sử dụng để điều khiển tốc độ của động cơ.

Ưu nhược điểm

• Ưu điểm:
  • Phương pháp này có độ chính xác cao, tốc độ điều khiển được thay đổi mượt mà.
  • Phương pháp này có thể điều khiển tốc độ động cơ trong dải rộng.
• Nhược điểm:
  • Phương pháp này có chi phí cao hơn các phương pháp khác.

Cách lựa chọn bộ phận cảm biến Hall

Khi lựa chọn bộ phận cảm biến Hall để điều khiển tốc độ động cơ 1 pha, cần lưu ý các yếu tố sau:

• Công suất động cơ: Công suất động cơ càng lớn thì bộ phận cảm biến Hall cần có độ nhạy càng cao.
• Tốc độ động cơ: Tốc độ động cơ càng cao thì bộ phận cảm biến Hall cần có tần số đáp ứng càng cao.
• Yêu cầu ứng dụng: Nếu ứng dụng yêu cầu tốc độ động cơ được điều khiển liên tục thì cần chọn bộ phận cảm biến Hall có độ bền cao.

Cách lắp đặt và sử dụng

Bộ phận cảm biến Hall thường được lắp đặt trên trục của động cơ bằng cách sử dụng keo dán hoặc ốc vít. Khi lắp đặt bộ phận cảm biến Hall, cần chú ý hướng của bộ phận cảm biến Hall phải trùng với hướng của từ trường sinh ra bởi nam châm vĩnh cửu trong động cơ.

Sau khi lắp đặt bộ phận cảm biến Hall, cần tiến hành hiệu chỉnh tham số của bộ điều khiển động cơ để đảm bảo tốc độ động cơ được điều khiển chính xác.

11) Các yếu tố cần lưu ý khi lựa chọn phương pháp điều khiển tốc độ động cơ 1 pha

Khi lựa chọn phương pháp điều khiển tốc độ động cơ 1 pha, cần lưu ý các yếu tố sau:

• Công suất động cơ: Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ 1 pha bằng dimmer có thể điều khiển động cơ có công suất nhỏ, khoảng dưới 1 kW. Đối với động cơ có công suất lớn hơn thì cần sử dụng các phương pháp khác, chẳng hạn như sử dụng bộ biến tần.
• Loại động cơ: Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ 1 pha bằng bộ phận cảm biến Hall chỉ áp dụng cho động cơ 1 pha có nam châm vĩnh cửu. Đối với động cơ 1 pha không có nam châm vĩnh cửu thì cần sử dụng các phương pháp khác.
• Yêu cầu ứng dụng: Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ 1 pha bằng bộ phận cảm biến Hall có độ chính xác cao nhưng chi phí cao. Đối với các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao thì nên sử dụng phương pháp này. Đối với các ứng dụng có chi phí thấp thì có thể sử dụng các phương pháp khác.

Kết luận

Cách điều khiển tốc độ động cơ 1 pha phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm công suất động cơ, loại động cơ và yêu cầu ứng dụng. Đối với các động cơ có công suất nhỏ, phương pháp điều khiển tốc độ động cơ 1 pha bằng dimmer là một lựa chọn đơn giản và tiết kiệm chi phí. Đối với các động cơ có công suất lớn hoặc yêu cầu độ chính xác cao, phương pháp điều khiển tốc độ động cơ 1 pha bằng bộ phận cảm biến Hall là một lựa chọn phù hợp

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

• Motor Điều Tốc: Ứng Dụng, Các Phương Pháp Điều Khiển Tốc Độ
• Phương pháp tháp lắp hộp giảm tốc, bảo trì, sửa chữa
• Motor giảm tốc đảo chiều quay khi đấu điện
• Ưu nhược điểm motor giảm tốc cũ, giá cả, cách chọn
• Các loại hộp giảm tốc nhiều người dùng nhất Châu Âu, Á
• Các motor giảm tốc rẻ nhất, bền nhất tại Việt Nam
• Cấu tạo hộp giảm tốc, thiết kế và tính lực truyền động bánh răng