Motor Cảm Ứng Là Gì? Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động, Ưu Điểm Và Ứng Dụng

Motor cảm ứng (động cơ cảm ứng điện từ) là tên gọi khác của động cơ không đồng bộ: stator tạo từ trường quay, từ trường này cảm ứng dòng điện trong rotor và kéo rotor quay chậm hơn từ trường một chút. Không có chổi than, không cổ góp nên motor cảm ứng chạy êm, bền, chịu chạy liên tục nhiều giờ – lý do máy rửa xe, máy bơm, máy nén, quạt công nghiệp đều chuộng loại này. Chọn motor cảm ứng dựa vào công suất, tốc độ (số cực), điện áp 1 pha 220V hay 3 pha 380V, momen khởi động cần thiết và hiệu suất.

1) Motor cảm ứng là gì

Motor (động cơ điện) là máy điện biến điện năng thành cơ năng. Trong số các loại motor, motor cảm ứng chiếm phần đông nhất ở cả gia đình lẫn nhà xưởng. Chữ "cảm ứng" mô tả đúng cách nó làm việc: rotor không được cấp điện trực tiếp, dòng điện trong rotor sinh ra nhờ cảm ứng từ stator, giống như cuộn thứ cấp của máy biến áp nhưng quay được.

Để có dòng cảm ứng, rotor phải quay chậm hơn từ trường quay; phần chênh lệch đó gọi là độ trượt, thường 2–6% khi chạy đủ tải. Nếu rotor quay đúng tốc độ đồng bộ, không còn từ thông cắt qua thanh dẫn, không còn dòng cảm ứng và không còn momen. Vì vậy motor cảm ứng còn được gọi là động cơ điện không đồng bộ.

2) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của motor cảm ứng

a) Cấu tạo

• Stator (phần tĩnh): lõi thép ghép từ lá thép kỹ thuật điện có rãnh, trong rãnh đặt cuộn dây đồng tráng men. Motor 3 pha có 3 cuộn lệch nhau 120° điện; motor 1 pha có cuộn chạy và cuộn đề.
• Rotor (phần quay): đa số là rotor lồng sóc – các thanh nhôm đúc trong rãnh, hai đầu nối tắt bằng vành ngắn mạch. Motor cần chỉnh tốc độ bằng điện trở ngoài thì dùng rotor dây quấn có vành trượt.
• Phụ kiện: trục thép, bạc đạn hai đầu, vỏ gang/nhôm có gân tản nhiệt, quạt làm mát, hộp cực. Motor 1 pha có thêm tụ đề, tụ ngâm và công tắc ly tâm hoặc rơ le đề.

b) Nguyên lý hoạt động

Dòng xoay chiều chạy trong cuộn stator tạo từ trường quay với tốc độ n1 = 60 × f / p. Từ trường quét qua thanh dẫn rotor, sinh sức điện động và dòng cảm ứng (định luật Faraday). Theo định luật Lenz, dòng cảm ứng chống lại nguyên nhân sinh ra nó – tức chống lại chuyển động tương đối – nên rotor bị kéo quay theo từ trường để giảm chênh lệch tốc độ, nhưng không bao giờ đuổi kịp.

Motor 1 pha chỉ có từ trường đập mạch, không tự tạo từ trường quay, nên cần cuộn đề lệch pha nhờ tụ điện hoặc vòng chập để khởi động. Đây là lý do motor 1 pha hỏng tụ thì kêu ù mà không quay, lấy tay mồi mới chạy.

3) Các loại motor cảm ứng thường gặp

a) Motor cảm ứng 3 pha

Tự tạo từ trường quay, khởi động khỏe, hiệu suất cao, dải công suất từ 0.18kW tới hàng nghìn kW. Là lựa chọn mặc định của motor điện 3 pha trong công nghiệp.

b) Motor cảm ứng 1 pha

• Motor tụ đề – tụ ngâm (tụ khởi động + tụ chạy): momen khởi động lớn, dùng cho máy nén, bơm, máy xay xát; công suất phổ biến tới 3–4kW, loại lớn nhất thường đến 7.5kW.
• Motor tụ ngâm (PSC): chạy êm, momen khởi động vừa, dùng cho quạt, bơm nhỏ, máy giặt đời cũ.
• Motor vòng chập (cực từ có vòng ngắn mạch): rẻ, yếu, hiệu suất thấp, dùng cho quạt bàn nhỏ, motor đĩa quay lò vi sóng, quạt tản nhiệt.

Xem thêm các dòng động cơ điện 1 pha theo công suất.

c) Motor cảm ứng từ trong máy xịt rửa, máy bơm gia đình

Trên máy rửa xe, máy hút bụi công nghiệp, người bán thường ghi "motor cảm ứng từ" để phân biệt với "motor chổi than". Máy rửa xe motor cảm ứng 1.300–2.500W chạy 1.400 hoặc 2.800 vòng/phút, nặng hơn, đắt hơn, nhưng chạy liên tục được, êm, ít hỏng; máy chổi than nhẹ, rẻ, tốc độ cao, hợp rửa xe gia đình vài lần mỗi tháng.

4) Dòng điện, điện áp và biến tần cho motor cảm ứng

• Motor 3 pha 380V (4 cực, đủ tải): 0.75kW khoảng 2A; 1.5kW khoảng 3,6A; 2.2kW khoảng 5A; 3kW khoảng 6,5A; 5.5kW khoảng 11,5A; 7.5kW khoảng 15A; 11kW khoảng 22A.
• Motor 1 pha 220V: 0.37kW khoảng 3–3,5A; 0.75kW khoảng 5–6A; 1.5kW khoảng 10A; 2.2kW khoảng 14–15A.
• Dòng khởi động trực tiếp 5–7 lần dòng định mức; motor 1 pha có thể còn cao hơn khi tụ đề yếu.
• Biến tần: motor cảm ứng 3 pha điều khiển tốc độ bằng biến tần 3 pha 380V, hoặc biến tần 1 pha vào – 3 pha 220V ra (motor đấu tam giác 220V). Chọn biến tần có dòng ra định mức bằng hoặc lớn hơn dòng motor; tải nặng chọn lớn hơn một cấp. Motor 1 pha có tụ thường không hợp biến tần thông dụng; muốn chỉnh tốc độ nên chuyển sang motor 3 pha + biến tần.

Cách tính dòng theo công suất chi tiết có trong bài công thức tính công suất động cơ.

5) Ưu điểm và nhược điểm của motor cảm ứng

a) Ưu điểm

• Chạy liên tục nhiều giờ không giảm công suất – điểm khác biệt lớn nhất so với motor chổi than; máy rửa xe motor cảm ứng chạy cả ca ở tiệm rửa xe vẫn ổn.
• Êm, ít ồn: không có chổi than cọ cổ góp nên tiếng chạy chủ yếu là gió quạt và bạc đạn.
• Kết cấu đơn giản, ít hỏng vặt; bảo trì chủ yếu thay bạc đạn, thay tụ (motor 1 pha), vệ sinh.
• Giá hợp lý, phụ tùng và thợ quấn lại có khắp nơi; motor 3 pha gắn biến tần là chỉnh tốc độ được.

b) Nhược điểm

• Nặng hơn motor chổi than cùng công suất, do tốc độ thấp hơn nên khung to hơn.
• Dòng khởi động cao, cosφ thấp khi chạy non tải.
• Tốc độ thay đổi theo tải (do độ trượt); không đạt tốc độ trên 3.000 vòng/phút ở lưới 50Hz nếu không có biến tần.
• Motor 1 pha phụ thuộc tụ điện – tụ yếu là motor đề không lên.

6) Ứng dụng của motor cảm ứng

• Máy bơm xịt rửa áp lực cao, máy rửa xe motor cảm ứng từ, máy phun rửa chuồng trại, nhà xưởng.
• Máy hút bụi công nghiệp chạy motor cảm ứng (loại bơm chân không vòng nước, quạt hút ly tâm) cho xưởng gỗ, xưởng may.
• Máy bơm nước gia đình, bơm tăng áp, bơm giếng khoan, bơm ly tâm công nghiệp.
• Máy nén tủ lạnh, máy điều hòa đời không inverter, máy nén khí piston.
• Quạt điện, quạt hút thông gió, hệ thống thông gió tòa nhà, thang máy đời cũ.
• Máy giặt đời cũ, motor đĩa quay lò vi sóng (motor vòng chập hoặc motor đồng bộ nhỏ).
• Băng tải, máy khuấy, máy trộn, máy khoan bàn, máy tiện, động cơ giảm tốc cho cơ cấu chạy chậm.

7) So sánh motor cảm ứng với motor đồng bộ và motor chổi than

Phân tích sâu hơn trong bài so sánh motor đồng bộ và không đồng bộ.

8) Câu hỏi thường gặp về motor cảm ứng

a) Người sắp mua máy dùng motor cảm ứng cần hỏi gì, xác minh gì

• Làm sao biết máy rửa xe, máy hút bụi là motor cảm ứng thật hay motor chổi than? Motor cảm ứng có tốc độ ghi trên tem quanh 1.400 hoặc 2.800 vòng/phút, thân nặng, có tụ điện gắn ngoài (bản 1 pha). Motor chổi than ghi tốc độ hàng chục nghìn vòng/phút, nhẹ, có nắp vặn thay chổi than ở hai bên thân. Nghe tiếng chạy: chổi than rít cao, cảm ứng ù trầm.
• Cần đối chiếu những thông số nào trên tem? Công suất kW, điện áp, dòng định mức, tốc độ, trị số tụ (μF và điện áp chịu của tụ) với motor 1 pha, cấp IP. Motor 1 pha 1.5kW ghi dòng 4A là bất thường – chuẩn phải khoảng 9–10A.
• Chọn motor 1 pha hay 3 pha? Nhà chỉ có điện 1 pha thì motor 1 pha tụ đề – tụ ngâm cho công suất tới khoảng 3–4kW là phổ biến. Xưởng có điện 3 pha thì chọn 3 pha: rẻ hơn, khỏe hơn, bền hơn, gắn biến tần dễ.
• Hỏi người bán những gì? Dây quấn đồng hay nhôm, cấp cách điện, bạc đạn mã gì, bảo hành motor bao lâu, có tụ dự phòng không, motor có bảo vệ quá nhiệt bên trong không (hay gặp ở máy bơm, máy rửa xe).
• Giá motor cảm ứng chênh lệch vì sao? Giá trung bình thị trường Việt Nam phụ thuộc dây đồng hay nhôm, lõi thép dài hay ngắn, thương hiệu, cấp hiệu suất. Cùng ghi 2.2kW nhưng nặng hơn nhau vài ký thường là khác nhau ở lượng đồng và thép.

b) Người đã mua: lắp cho đúng, dùng cho tối ưu

• Đấu điện motor cảm ứng 1 pha thế nào? Theo sơ đồ trên nắp hộp cực: cuộn chạy nối nguồn, cuộn đề nối qua tụ (và công tắc ly tâm nếu có). Đảo chiều bằng cách đảo hai đầu cuộn đề. Chi tiết xem bài cách đấu điện motor 1 pha 2 tụ.
• Đấu motor 3 pha vào lưới nào thì sao hay tam giác? Tem 220/380V: lưới 380V đấu sao, lưới 220V 3 pha (hoặc biến tần 1 pha ra 3 pha 220V) đấu tam giác. Tem 380/660V: lưới 380V đấu tam giác.
• Chọn dây, CB cho motor cảm ứng? Motor 1 pha 1.5kW dòng khoảng 10A: dây đồng 2,5mm², CB 20–25A loại chịu dòng khởi động (đường đặc tính C hoặc D). Motor 3 pha 7.5kW dòng 15A: dây 4mm², CB 32A, rơ le nhiệt chỉnh 15–16A.
• Máy rửa xe motor cảm ứng dùng sao cho bền? Cấp đủ nước trước khi bật để bơm không chạy khô, dùng dây điện đủ tiết diện, tắt máy khi ngưng xịt lâu nếu máy không có chế độ tự ngắt; đặt máy chỗ thoáng để motor tản nhiệt.
• Muốn tiết kiệm điện cho motor cảm ứng? Chọn công suất sát tải (chạy 75–100% tải là hiệu suất tốt nhất), bơm/quạt gắn biến tần, giữ điện áp ổn định, vệ sinh quạt làm mát và gân tản nhiệt định kỳ.

c) Các lỗi người dùng thường mắc và cách chỉnh sửa

• Motor 1 pha kêu ù, không quay, mồi tay mới chạy. Tụ đề hỏng hoặc công tắc ly tâm không đóng. Đo tụ bằng đồng hồ đo điện dung, thay tụ đúng trị số μF và điện áp chịu (thường 250–450VAC); kiểm tra tiếp điểm công tắc ly tâm.
• Thay tụ to hơn để motor "khỏe hơn". Tụ ngâm lớn quá làm dòng cuộn đề tăng, motor nóng và cháy cuộn đề. Trả về đúng trị số trên tem hoặc tụ cũ.
• Motor nóng, dòng cao hơn tem. Điện áp thấp, dây dẫn nhỏ, tải kẹt, bạc đạn khô. Đo điện áp tại hộp cực khi motor đang chạy; tụt dưới 200V với motor 220V thì phải nâng tiết diện dây hoặc cải thiện nguồn.
• Cắm motor qua ổ cắm, dây nối dài mảnh. Sụt áp lúc khởi động làm motor đề không lên, CB nhảy hoặc ổ cắm nóng chảy. Dùng ổ và dây riêng đủ tải, motor từ 1.5kW nên đấu qua CB riêng.
• Motor rung, kêu lạch cạch sau thời gian dài dùng. Bạc đạn mòn, rotor cạ stator, cánh quạt lỏng. Thay bạc đạn đúng mã, kiểm tra độ đồng tâm, siết lại cánh quạt.

d) Dành cho sinh viên cơ điện mới vào ngành: nên tìm hiểu gì trước

• Khái niệm cần nắm đầu tiên? Định luật Faraday và Lenz, từ trường quay, tốc độ đồng bộ, độ trượt, momen – tốc độ, cosφ và hiệu suất. Hiểu được vì sao rotor không bao giờ đuổi kịp từ trường là hiểu được bản chất motor cảm ứng.
• Học loại nào trước? Motor cảm ứng 3 pha lồng sóc trước, rồi motor 1 pha tụ đề – tụ ngâm, motor vòng chập. Sau đó so sánh với motor đồng bộ, motor chổi than để thấy khác biệt.
• Thực hành gì cho nhớ? Tháo một motor quạt hoặc motor bơm 1 pha cũ, đo điện trở cuộn chạy (nhỏ hơn) và cuộn đề (lớn hơn), xác định chân chung; đo tụ; lắp lại, đổi chiều quay bằng cách đảo cuộn đề.
• Tự kiểm chứng bằng đồng hồ thế nào? Đo dòng không tải và có tải bằng ampe kìm, đo tốc độ bằng tachometer, tính độ trượt s = (n1 – n)/n1; so sánh dòng đo được với dòng trên tem để đánh giá mức tải.
• Đọc thêm gì? Cách đọc tem motor, cấp IP, cấp cách điện F, cách chọn tụ cho motor 1 pha, nguyên lý biến tần V/f. Bài biến tần là gì là bước tiếp theo hợp lý.

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

• Motor điện 3 pha: cấu tạo, ký hiệu, tiêu chuẩn thiết kế
• Giá motor 3 pha Hitachi, Toshiba, Mitsubishi, ABB, Siemens, giá quấn lại motor
• Biến tần điều khiển tốc độ motor 3 pha, lợi ích, khái niệm
• Động cơ Parma và chất lượng motor điện
• Cách đấu điện motor 1 pha, đấu tụ, đảo chiều