Nguyên Lý Hoạt Động Và Kỹ Thuật Quấn Dây Động Cơ Điện Vạn Năng

08 thg 6 2023 19:21

Trong sản xuất công nghiệp cũng như trong đời sống hàng ngày, động cơ vạn năng được ứng dụng hết sức rộng rãi và phổ biến. Để hiểu rõ về khái niệm, cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của động cơ điện vạn năng, mời bạn hãy xem bài viết dưới đây.

Nội dung

1. Động cơ điện vạn năng là gì?
2. Ứng dụng của động cơ điện vạn năng
3. Ưu điểm của động cơ điện vạn năng
4. Cấu tạo động cơ điện vạn năng
5. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện vạn năng
6. Phân loại động cơ điện xoay chiều
7. Kỹ thuật quấn dây động cơ điện vạn năng

1. Động cơ điện vạn năng là gì?

Động cơ vạn năng (tiếng Anh gọi là Universal Motor, Serie motor,...) là một loại động cơ điện có cơ chế hoạt động bằng nguồn điện AC hoặc DC và chúng sử dụng nam châm điện để làm stato quay nhằm tạo ra từ trường.

Động cơ điện vạn năng được vận hành với tốc độ cao và có mô men quay lớn hơn so với các loại động cơ khác. Vì thế, chúng ta không nên để cho động cơ vạn năng vận hành không tải.

Ứng dụng của động cơ vạn năng phổ biến nhất đó là được sử dụng để làm motor máy may, máy khoan điện cầm tay, các loại máy xay,... Việc điều chỉnh tốc độ của động cơ vạn năng dựa trên nguyên tắc là làm giảm điện áp đưa vào bên trong động cơ bằng 1 cuộn cảm kháng, thường được quấn chung với 1 cuộn dây từ cực.

Động cơ vạn năng vận hành với tốc độ cao và có mô men quay lớn

2. Ứng dụng của động cơ điện vạn năng

Động cơ vạn năng có thể vận hành với tốc độ cao, có lúc đạt đến 10.000 vòng/ phút và có mô men quay lớn hơn nhiều so với các loại động cơ khác. Vì thế, cần chú ý không để cho động cơ vạn năng vận hành khi không có tải,vì có thể làm bung các đầu dây vốn được nối vào cổ góp điện.

Khi vận hành có tải thì tốc độ quay của động cơ cũng nằm trong khoảng 2500 vòng/ phút đến 6000 vòng/ phút. Công dụng cơ bản của động cơ vạn năng đó là được sử dụng để làm động cơ của các loại máy may, máy khoan điện cầm tay, máy xay sinh tố, máy xay thịt,...

Ngoài ra sản phẩm còn được dùng để chế tạo các thiết bị cầm tay như máy mài, máy cắt, máy bào, các loại máy như: máy xay sinh tố, máy bơm nước thải,...

3. Ưu điểm của động cơ điện vạn năng

Dưới đây là một số ưu điểm chính của động cơ điện vạn năng:

Hiệu suất cao: Động cơ điện vạn năng có hiệu suất vận hành cao hơn so với động cơ đốt trong. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường.
Sạch và không gây khí thải: Động cơ điện vạn năng không tạo ra khí thải gây ô nhiễm môi trường như các động cơ đốt trong. Việc sử dụng năng lượng điện giúp giảm thiểu lượng khí thải CO2, khí thải hữu cơ và các chất gây ô nhiễm khác.
Tiếng ồn thấp: Động cơ điện vạn năng hoạt động êm ái và không tạo ra tiếng ồn lớn như các động cơ đốt trong. Điều này làm cho chúng phù hợp cho việc sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu yên tĩnh, như trong các khu dân cư hay nơi làm việc.
Tính linh hoạt: Động cơ điện vạn năng có thể được sử dụng trong nhiều loại phương tiện và ứng dụng khác nhau. Chúng có thể được cung cấp năng lượng bởi các nguồn điện khác nhau như pin, bình điện hoặc các nguồn điện mạch lưới.
Bảo trì dễ dàng: So với động cơ đốt trong, động cơ điện vạn năng có ít bộ phận chuyển động và ít hơn cơ hội gặp sự cố. Điều này giúp giảm thiểu nhu cầu bảo trì và sửa chữa, và do đó giảm chi phí và thời gian không hoạt động.
Hiệu quả năng lượng: Động cơ điện vạn năng có thể được kết hợp với các công nghệ tiết kiệm năng lượng như hệ thống phanh tái sinh và hệ thống lưu trữ năng lượng để tận dụng và tái sử dụng năng lượng tự nhiên, giúp tăng hiệu suất năng lượng tổng thể.

4. Cấu tạo động cơ điện vạn năng

Động cơ vạn năng còn được gọi là động cơ cổ góp điện, cấu tạo bao gồm 2 phần dưới đây:

Stato: Phần đứng yên (còn gọi là phần cảm) bên trong có gắn 1 cực từ chính và 1 cực từ phụ.

Cực từ chính: Được lắp ghép bởi những lá thép kỹ thuật điện (tiếng Anh là ton silic) dày khoảng 0.5mm và phần dây quấn kích từ của lồng ngoài lõi sắt. Chúng tạo nên từ trường chính cho máy và phân bố từ trường đều lên trên bề mặt phần ứng. Dây quấn kích từ được làm từ đồng hoặc nhôm và được nối tiếp với nhau.
Cực từ phụ: Các cực từ phụ được đặt xen kẽ với các cực từ chính để hạn chế các tia lửa điện và cải thiện tình trạng đổi chiều. Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép, dây quấn làm bằng đồng hoặc nhôm được bọc cách điện và mắc nối tiếp vào phần ứng.

Rotor: Phần quay hay còn được gọi là phần ứng, bao gồm có: trục chính, lõi thép, dây quấn và phần cổ góp.

Lõi thép: Bao gồm các lá thép kỹ thuật điện được góp lại thành hình trụ. Trên bề mặt lõi thép, người ta tiến hành dập rãnh ở xung quanh và quấn dây đồng/ nhôm theo một trật tự nhất định. Các đầu cuộn dây này được nối ra ở phía đầu cổ góp để tạo thành một mạch kín, còn gọi là phần ứng.
Dây quấn của phần ứng thường được làm bằng đồng, nhôm có hình tròn hoặc dẹt.
Cổ góp điện (còn gọi là vành đổi chiều) được cấu tạo bởi nhiều phiến đồng ghép lại với nhau và được cách điện độc lập bởi 1 lớp mica. Nó cũng được cách điện với trục rotor bằng 1 chiếc ống phíp. Nhiệm vụ của phần này chính là chỉnh lưu suất điện động xoay chiều để tạo thành suất điện động 1 chiều ở trên các chổi than.
Chổi than tiếp xúc bằng cách tỳ lên cổ góp.

Cấu tạo của 1 động cơ điện vạn năng gồm có 2 phần là roto và stato

5. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện vạn năng

Hình dưới đây trình bày một động cơ đơn giản có bộ phận cảm được mắc nối tiếp với phần ứng. Khi cho dòng điện chạy vào động cơ, do tác dụng của lực từ trường của phần cảm lên dòng điện 1 lực điện từ nhất định làm cho roto quay.

Khi roto đã quay được 1 góc 180° thì đến lượt mình, phiến góp cũng di chuyển theo hình H5-2b nên dòng điện sẽ di chuyển trong thanh dẫn ở mỗi từ cực vẫn không đổi mà giữ nguyên chiều cũ. Vì thế, khi đó roto vẫn tiếp tục quay tròn do lực điện từ tác dụng lên nó không bị đổi chiều.

Nếu cho dòng điện xoay chiều chạy vào động cơ thì dòng điện sẽ đổi chiều ở bán kỳ âm. Ngay lúc đó, chiều của từ trường trong phần cảm cũng được đổi chiều nên lực tác dụng lên nó vẫn không đổi chiều. Vì thế, động cơ vẫn tiếp tục quay theo 1 chiều nhất định.

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện vạn năng

6. Phân loại động cơ điện xoay chiều

Trước khi tìm hiểu về kỹ thuật quấn dây động cơ vạn năng, chúng ta hãy cùng tìm hiểu động cơ điện xoay chiều là gì? Động cơ điện xoay chiều là động cơ điện hoạt động bằng dòng điện xoay chiều, được con người sản xuất với nhiều kiểu dáng cũng như mức công suất khác nhau.

Động cơ điện xoay chiều được phân chia thành 2 loại:

Động cơ điện xoay chiều 3 pha: Là loại động cơ mà từ trường quay của motor được tạo ra bằng cách cho dòng điện 3 pha chạy qua 3 chiếc nam châm điện được đặt lệch nhau cùng trên 1 vòng tròn. Cách bố trí các cuộn dây ở động cơ cũng tương tự như trong motor của máy phát điện 3 pha.
Động cơ điện xoay chiều 1 pha: Là loại động cơ mà stato của nó bao gồm có 2 cuộn dây được đặt lệch nhau 1 góc, trong đó 1 dây được nối thẳng vào mạng điện, còn dây kia được nối với 1 tụ điện. Cách mắc như vậy sẽ dòng điện có sự lệch pha nhau và từ đó tạo mới ra từ trường quay.

7. Kỹ thuật quấn dây động cơ điện vạn năng

a) Số liệu kỹ thuật của động cơ điện vạn năng

Động cơ điện vạn năng mà tiêu biểu là chiếc máy xay sinh tố loại 1 lít do hãng Misuko - Nhật Bản sản xuất, Model JBJ 101. Điện áp của máy là 220/ 240V, tần số f = 50 - 60 Hz; áp suất là P = 300W.

Stato của máy bao gồm có 2 cuộn dây: Nấc 1 (nấc xay nhanh) là w = 400 vòng (thêm), nấc 2 (nấc xay trung bình) là w = 30 (thêm), còn nấc 3 (nấc xay chậm) cho qua điốt. Hình dưới đây là sơ đồ đấu dây của máy xay Misuko:

Sơ đồ đấu dây của chiếc máy xay sinh tố Misuko Nhật Bản

b) Trường hợp phần stato trong động cơ bị cháy

Các bạn cần làm ngay 1 chiếc khuôn gỗ rồi quấn lại theo đúng kích cỡ của dây cũ với chiều dài d = 0,3 mm. Hãy nhớ quấn đủ số vòng của mỗi cuộn là ư = 400 và 30 vòng. Sau đó, hãy tiến hành bọc kỹ 2 cuộn dây trên bằng 1 chiếc băng vải rồi lồng vào trong 2 cực lồi của stato. Cuối cùng, ghim buộc chặt chúng lại và tẩm sơn cách điện, thế là xong.

c) Kỹ thuật quấn lại rôto cho động cơ

Quấn lại rôto cho động rất phức tạp nên chúng ta phải làm dấu lại cho cẩn thận, cụ thể các bước quấn dây cho motor động cơ vạn năng như sau:

Cách lấy dấu để quấn dây cho motor cũng giống như ở máy điện 1 chiều. Tiếp đến, cần xác định kiểu quấn dây cho rôto, đếm số bước quấn dây của y1 xem cần mấy rãnh và xác định xem bước trên cổ góp của yk nằm ở trên những phiến nào?
Từ đó, chúng ta có: z = k = 12. Dây quấn mỗi rãnh được làm theo cỡ d = 0,17mm và ta tính được W = 60 + 60 vòng.
Sau khi đã kiểm tra kỹ lưỡng bộ phận cổ góp, không thấy có vấn đề gì thì tiến hành lót 1 lớp cách điện vào trong rãnh 1 và rãnh 6. Dùng dây điện từ có kích cỡ 0,17mm được cạo sạch 1 đoạn ở phần đầu dây, sau đó tiếp tục cuộn chặt thêm 1 vòng vào chốt có phiến góp mà bạn đã chú ý đánh dấu (x) trước đó.
Bắt đầu quấn lại dây của cuộn thứ 1 từ rãnh số 1 (ký hiệu là Đ1) đến rãnh số 6 (y1 = 6) cho đến khi đủ 60 vòng mới dừng. Cuộn chặt phần dây cuối (C1) vào chốt có phiến góp số 2 bên cạnh, tuy nhiên cần phải cạo sạch lớp men ở đầu dây để khi hàn sẽ ngấu hơn.
Chuyển sang quấn lại dây của cuộn số 2, tính từ rãnh số 2 cho đến rãnh số 7 rồi tiến hành quấn đủ 60 vòng vào các rãnh đã được lót 1 lớp cách điện. Dây cuối của cuộn số 2 (ký hiệu là C2) thì bạn cũng phải chú ý cạo sạch men để có thể cuộn chặt được vào bộ phận chốt có phiến góp số 3.

Cần phải cạo sạch lớp men ở đầu dây để khi hàn sẽ ngấu hơn

Tiếp tục lặp lại thao tác giống như trên để có thể quấn đủ được 12 cuộn dây. Sợi dây quấn cuối cùng (ký hiệu C12) sẽ được cạo sạch 1 đoạn rồi tiến hành xoắn chặt với phần chốt đã đánh dấu (x) để từ đó tạo nên 1 mạch kín chạy quanh roto.

Kết luận

Trên đây là khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như sơ đồ quấn dây của động cơ vạn năng giúp cho các bạn có thể có thể tự quấn lại thuận lợi cho người sử dụng. Do đặc tính của động cơ có thể sử dụng được với 2 loại dòng điện: dòng điện 1 chiều và dòng điện xoay chiều nên còn được gọi là động cơ vạn năng là vì vậy.

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

5.902 reviews