0981676163Miền Nam
0984601144Miền Bắc

Roto Dây Quấn Và Roto Lồng Sóc

22 thg 2 2021 22:33

Rotor bao gồm có 2 loại là roto dây quấn và roto lồng sóc, được phát minh vào khoảng thời gian đầu những năm 1800, do các sĩ quan hải quân tên là R. P. C. Spengler và Theo A. van Hengel phát minh ra. Đến nay, đã qua nhiều thế kỷ rotor đã được cải tiến và nâng cấp lên với nhiều loại thiết kế, mẫu mã khác nhau để ứng dụng được đa dạng hơn trong các lĩnh vực của đời sống.

1. Khái niệm roto dây quấn và roto lồng sóc

Trước khi tìm hiểu về roto dây quấn và roto lồng sóc, chúng ta hãy cùng tìm hiểu xem roto là gì nhé!

Rotor được biết đến là 1 thành phần chuyển động (tức là phần quay) của 1 hệ thống điện từ ở bên trong động cơ điện cũng như máy phát điện hoặc là máy phát điện xoay chiều. Vòng quay của nó có được là do sự tương tác liên tục giữa các cuộn dây và từ trường nhằm mục đích tạo ra 1 mô men xoắn chuyển động quanh trục của rotor.

Roto Dây Quấn Và Roto Lồng Sóc

Rotor là 1 thành phần chuyển động của 1 hệ thống điện từ

Động cơ cảm ứng (động cơ không đồng bộ), máy phát cũng như máy phát điện xoay chiều (động cơ đồng bộ) thường có một hệ thống điện từ bao gồm 2 phần chính stator và rotor. Có 2 thiết kế dành cho rotor trong 1 động cơ cảm ứng: rotor lồng sóc và rotor dây quấn. Trong động cơ máy phát điện và máy phát điện xoay chiều, các thiết kế của rotor thường là rotor cực lồi hoặc rotor cực ẩn.

So sánh sự khác biệt giữa stator và rotor cụ thể dưới đây:

Stator

Rotor

Là phần đứng yên

Là phần quay (chuyển động)

Bao gồm cầu trục, lõi và cuộn dây (gọi chung là phần ứng)

Gồm có phần ứng, cổ góp và lõi rotor

Bố trí cuộn dây khá phức tạp

Bố trí cuộn dây đơn giản

Cung cấp cho stator là 3 pha

Tự kích thích, theo nguyên tắc cảm ứng điện từ

Tổn thất do ma sát nhiều hơn. Đòi hỏi phải cách nhiệt nhiều hơn vì có dòng điện nặng

Đòi hỏi ít phải cách nhiệt hơn.

1.1. Rotor dây quấn (tiếng Anh: Wound rotor)

Rotor dây quấn là 1 thanh nam châm lớn với các cực được chế tạo từ cách cán thép chiếu ra khỏi lõi rotor. Các cực của nó được cung cấp bởi dòng điện trực tiếp hoặc dòng điện từ hóa bằng nam châm vĩnh cửu.

Phần ứng với cuộn dây 3 pha nằm trên phần stator là nơi điện áp được cảm ứng. Dòng điện một chiều (dòng DC), từ 1 bộ kích ở bên ngoài hoặc 1 cầu diode được gắn lên trên trục rotor sẽ tạo ra một từ trường quay để cung cấp năng lượng cho cuộn dây bên trong trường quay. Lúc này, dòng điện xoay chiều cũng sẽ cung cấp năng lượng cho cuộn dây ở phần ứng một cách đồng thời.

Hình ảnh của rotor dây quấn sử dụng trong động cơ

Hình ảnh của rotor dây quấn sử dụng trong động cơ

Đặc điểm của rotor dây quấn

  • Rotor này thường hoạt động ở tốc độ không đổi và đặc biệt là có dòng khởi động thấp hơn. 
  • Điện trở ngoài được thêm vào trong mạch rotor, làm tăng mô men xoắn khởi động.
  • Hiệu suất chạy của động cơ được cải thiện trong khi sức cản bên ngoài giảm đi cùng lúc với động cơ tăng tốc.
  • Mô men xoắn và chế độ kiểm soát tốc độ cao hơn.
  • Với động cơ rôto dây quấn, phần dây quấn rôto có số đôi cực vừa bằng số đôi cực của phần dây quấn stato. Do vậy, khi đấu nối lại dây quấn stato để có được số đôi cực khác thì lúc này dây quấn rôto cũng phải tiến hành đấu lại. Điều này cũng không tiện lợi, do đó đối với động cơ điện loại này thì người ta không sử dụng phương pháp thay đổi số lượng đôi cực để giúp điều chỉnh tốc độ.

1.2. Rotor lồng sóc (tiếng Anh: Squirrel cage rotor)

Rotor lồng sóc bao gồm nhiều lớp thép được xếp ở trong lõi cùng với các thanh đồng hoặc nhôm được đặt cách đều nhau dọc theo trục ngoại vi, đến các vòng cuối, chúng sẽ bị chập vĩnh viễn vào nhau ở hai đầu. Cấu trúc vô cùng đơn giản nhưng chắc chắn này sẽ giúp cho nó được sử dụng trong nhiều thiết kế của động cơ.

Việc lắp ráp sẽ sinh ra một vòng xoắn, khi đó các thanh được đặt xiên, hoặc nghiêng, để làm giảm tiếng ồn từ tính và làm hài hòa khe để nhằm mục đích giảm xu hướng khóa. Nằm bên trong stator, phần răng của rotor và stator có thể khóa lại khi chúng đạt được số lượng bằng nhau và khi đó các nam châm nằm cách đều nhau, quay ngược chiều với nhau theo cả hai hướng.

Hình ảnh của rotor lồng sóc trong động cơ

Hình ảnh của rotor lồng sóc trong động cơ

Vòng bi ở mỗi đầu sẽ gắn rotor vào trong vỏ của nó, cùng với 1 đầu của trục nhô ra ngoài để cho phép bạn gắn tải vào. Trong 1 số động cơ, sẽ có 1 phần mở rộng ở đầu không điều khiển cảm biến tốc độ hoặc hệ thống điều khiển điện tử khác. Các mô men xoắn lúc này sẽ tạo ra lực chuyển động thông qua các cánh quạt để đi đến tải.

Đặc điểm:

  • Rotor lồng sóc thường quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay bên trong stator hoặc độ lớn của tốc độ đồng bộ.
  • Rotor cung cấp năng lượng cảm ứng cần thiết của dòng rotor để giúp cho mô men xoắn động cơ lúc này sẽ tỷ lệ với độ trượt.
  • Khi tốc độ cánh quạt tăng lên thì độ trượt sẽ giảm.
  • Việc tăng độ trượt tất yếu sẽ làm tăng dòng điện trong động cơ, do đó sẽ làm tăng dòng rotor, dẫn đến tình trạng mô men xoắn lúc này lại cao hơn để tăng thêm nhu cầu tải.
  • Kết cấu của loại rotor này rất khác với loại dây quấn stato. Loại rôto lồng sóc có công suất >100KW, trong khi đó các rãnh của lõi thép sẽ đặt tại các thanh đồng, 2 đầu nối ngắn mạch bằng 2 vòng dây đồng sẽ tạo thành lồng sóc.
  • Ở các loại động cơ có công suất nhỏ, lồng sóc sẽ được chế tạo bằng phương pháp đúc nhôm vào trong các rãnh lõi thép rôto, từ đó tạo thành thanh nhôm và 2 đầu đúc vòng ngắn mạch. Do đó, động cơ điện này còn được gọi là động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc.

2. Điểm khác nhau của roto lồng sóc và rôto dây quấn

Loại rôto dây quấn: 

  • Dây quấn sẽ được đặt trong phần rãnh của lõi thép trong roto. Dây quấn 3 pha của rôto thường được đấu nối hình sao (Y), 3 đầu còn lại được nối với 3 vòng trượt làm bằng chất liệu đồng và lắp cố định ở đầu trục (xem hình a), tỳ lên 3 vòng trượt là 3 chổi than (xem hình b).
  • Thông qua chổi than có thể tiến hành ghép thêm điện trở phụ hay đưa suất điện động phụ vào mạch roto để có thể cải thiện được đặc tính mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện được giá trị cosϕ. Khi làm việc bình thường thì dây quấn rôto sẽ được nối ngắn mạch.

Điểm khác nhau của roto lồng sóc và rôto dây quấn

Điểm khác nhau của roto lồng sóc và rôto dây quấn

Loại rôto lồng sóc (còn được gọi là rôto ngắn mạch):

  • Trong mỗi chiếc rãnh của lõi thép rôto được đặt vào thanh dẫn làm bằng đồng hoặc bằng chất liệu nhôm, 2 đầu dài sẽ ló ra khỏi lõi thép. Các thanh dẫn lúc này cũng được nối tắt lại với nhau ở 2 đầu bằng 2 vòng ngắn mạch cũng được làm bằng đồng hoặc nhôm để tạo thành một cái lồng (trông giống như lồng sóc) như ở hình a.
  • Để cải thiện được tính năng mở máy của động cơ, trong các máy thường có công suất tương đối lớn và rãnh của roto thường làm là rãnh sâu hoặc là lồng sóc kép (gồm có 2 rãnh lồng sóc). Ở máy điện cỡ nhỏ, phần rãnh rôto thường được làm chéo đi một góc ở tâm trục để cải thiện dạng sóng s.đ.đ (hình b).

Rãnh của roto thường làm là rãnh sâu hoặc là lồng sóc kép

Rãnh của roto thường làm là rãnh sâu hoặc là lồng sóc kép

3. Nguyên lý hoạt động của roto lồng sóc và rôto dây quấn

Trong máy điện cảm ứng 3 pha, dòng điện xoay chiều (AC) sẽ cung cấp cho cuộn dây stator nhằm tạo năng lượng cho nó để tạo ra từ thông quay. Từ thông sẽ tạo ra 1 từ trường khác ở trong khe hở của không khí giữa stato cùng với rotor để tạo ra một điện áp, đồng thời tạo ra dòng điện chạy qua các thanh rotor.

Mạch và dòng điện trong dây dẫn của rotor lúc này cũng được kích hoạt. Tác động của từ thông quay và dòng điện lúc này sẽ tạo ra một lực để tạo ra mô men xoắn giúp khởi động động cơ.

Một rotor của máy phát điện sẽ được tạo thành từ 1 cuộn dây khi đó đã được bọc xung quanh phần lõi sắt. Thành phần có từ tính của rotor cũng được chế tạo từ các lớp thép để có thể hỗ trợ cho việc dập các khe dẫn nhằm giúp hình thành các hình dạng và kích thước cụ thể.

Khi dòng điện đang chạy qua cuộn dây, 1 từ trường cũng sẽ được tạo ra xung quanh phần lõi, được gọi tên là dòng điện trường. Cường độ dòng điện trường sẽ điều khiển mức năng lượng lên/ xuống của từ trường.

Dòng điện 1 chiều (DC) lúc này sẽ điều khiển dòng điện trường quay theo một hướng và chúng sẽ được đưa đến cuộn dây bằng 1 bộ chổi và cuộn dây quấn. Giống như bất kỳ thanh nam châm nào, từ trường quay được tạo ra cũng bao gồm có cực bắc và cực nam.

Động cơ lúc này sẽ quay theo hướng cùng với chiều kim đồng hồ, rotor cung cấp năng lượng có thể được điều khiển bằng phương pháp sử dụng nam châm và từ trường cũng được cài đặt trong mẫu thiết kế của roto, cho phép động cơ có thể chạy ngược hoặc theo chiều kim đồng hồ.

Nguyên lý hoạt động của roto lồng sóc và rôto dây quấn

Nguyên lý hoạt động của roto lồng sóc và rôto dây quấn

3. Ưu nhược điểm của roto lồng sóc và rôto dây quấn

3.1. Động cơ roto dây quấn:

 Ưu điểm: Có ưu điểm về mở máy cũng như điều chỉnh tốc độ.

 Nhược điểm: Giá thành cao nhưng khi vận hành lại kém tin cậy.

3.2. Động cơ roto lồng sóc:

 Ưu điểm: Làm việc cực kỳ đảm bảo, giá thành sản phẩm rẻ.

 Nhược điểm: Điều chỉnh tốc độ tương đối khó vì có dòng khởi động lớn.

Kết luận

Hy vọng bài viết này sẽ giúp cho các bạn hiểu rõ hơn về ưu, nhược điểm cũng như sự khác nhau giữa roto lồng sóc và rôto dây quấn là gì? Đặc biệt hơn là các bạn có được những kiến thức bổ ích về nguyên lý hoạt động và ứng dụng của roto lồng sóc và rôto dây quấn để lựa chọn và sử dụng đúng loại động cơ mà mình cần.

6.261 reviews

Tin tức liên quan

Hộp Giảm Tốc Trục Vít Bánh Vít 1 Cấp
Motor Giảm Tốc Đảo Chiều
Hộp Giảm Tốc 2 Cấp Đồng Trục
Hộp Giảm Tốc Phân Đôi
Hộp Giảm Tốc Motor 775
/ /