Động cơ không đồng bộ ba pha ( AC Induction Motor ) có vai trò chuyển đổi năng lượng điện thành cơ năng, cung cấp moment lực, với ưu điểm dễ dàng điều khiển, lắp đặt, chi phí đầu tư thấp, nó rất phổ biến trong các máy móc công nghiệp hiện nay. Bài viết này, chúng mình sẽ tìm hiểu rõ hơn về động cơ ba pha này nhé.
Nguyên lý, cấu tạo động cơ không đồng bộ 3 pha
Động cơ không đồng bộ ba pha được khái quát như hình trên, có hai phần chính để cho động cơ hoạt động là
- Phần Stato (đứng yên) gồm cuộn dây đồng quấn trên khung được ghép lại bởi các lá thép kỹ thuật điện.Khi cho dòng điện chạy qua đó, điện năng sẽ biến đổi thành hệ thống các đường sức từ trường lông có hướng, khép kín trên mạch từ.
- Phần quay của động cơ (Rotor) được chia làm hai dạng, rotor lồng sóc và dây quấn. Nhưng trong thực tế, động cơ rotor lồng sóc chiến ưu thế hơn cả vì dễ dàng chế tạo và lắp đặt, chi phí giá thành rẻ hơn. Nó gồm các thanh đồng được đúc xuyên qua các rãnh của rotor và được nối tắt ở hai đầu, kèm theo cánh tản nhiệt và quạt làm mát.
Hình trên mô tả nguyên lý tạo ra từ trường quay của stator. Khi chúng ta cấp điện áp 3 pha vào đầu cuộn dây của động cơ, trong stator sẽ có một từ trường như hình vẽ, từng trường này quét qua các thanh đồng của rotor, sẽ tạo ra dòng điện kín bên trong đó, làm xuất hiện các suất điện dộng và dòng điện cảm ứng.
Bachkhoatech chuyên cung cấp các loại động cơ điện 3 Pha- đầy đủ các mức công suất.
Hai lực tương tác giữa từ trường quay và dòng điện cảm ứng này tạo ra momen quay tác động lên rotor, làm rotor quay theo chiều của từ trường với tốc độ gần bằng tốc độ của từ trường quay
Để hiểu rõ hơn, các bạn thao khảo nguyên lý tạo từ trường quay trên hình vẽ.
Video này chỉ rõ từng chi tiết khi về cấu tạo cũng như cách vận hành của motor điện 3 pha không đồng bộ.
Công suất định mức được ghi trên máy là công suất trên đầu trục động cơ. Nó gồm các thông số cơ bản sau
- Công suất định mức Pđm (kW, W)
- Điện áp định mức Uđm ( V )
- Dòng điện động cơ Iđm (A)
- Tốc độ quay định mức nđm
- Hiệu suất làm việc định mức l %
- Hệ số công suất định mức Cos
Lưu ý trong chọn động cơ 3 pha công suất lớn cho tải
Trên hình là giản đồ năng lượng khấu hao trong quá trình chạy của động cơ không đồng bộ. Các tổn hao gây nên được cộng dồn, vậy nên chúng ta phải tính toán công suất động cơ dư ra dựa trên các số liệu trên ấy, để bảo đảm công suất động cơ đầu ra đủ để cho tải hoạt động bền bỉ và ổn định
Tùy theo cấp điện áp, và đặc tính của phụ tải, người ta đấu động cơ hình sao hay tam giác cho phù hợp quá trình hoạt động
Động cơ 3 pha, hay còn được gọi là mô tơ điện 3 pha, là loại mô tơ sử dụng nguồn điện 380V và phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp và sản xuất. Được biết đến với độ bền cao, khả năng hoạt động ổn định và dễ bảo trì, động cơ 3 pha đã trở thành lựa chọn phổ biến cho nhiều ngành công nghiệp.
So với các loại động cơ khác, động cơ 3 pha có nhiều ưu điểm vượt trội, chính điều này giải thích sự phổ biến của nó. Được thiết kế để hoạt động với dòng điện xoay chiều 3 pha, động cơ này thường được ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất quy mô lớn như máy sản xuất thực phẩm, máy bơm ly tâm, và nhiều ứng dụng công nghiệp khác.
Động cơ điện 3 pha có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khá đặc biệt. Điều này phụ thuộc vào việc sử dụng dòng điện xoay chiều 3 pha để tạo ra một trường từ quay, từ đó thúc đẩy rotor (phần quay) của động cơ. Cấu trúc phức tạp này cho phép động cơ hoạt động với hiệu suất cao và ổn định trong thời gian dài.
Động cơ điện 3 pha còn được chia thành nhiều loại khác nhau tùy thuộc vào cấu trúc và ứng dụng cụ thể. Ví dụ, có các loại động cơ không đồng bộ, động cơ đồng bộ, và nhiều loại khác.
Để đảm bảo động cơ 3 pha hoạt động ổn định và bền bỉ, việc bảo dưỡng và vận hành đúng cách là rất quan trọng. Điều này bao gồm việc thực hiện kiểm tra định kỳ, lau chùi vệ sinh, kiểm tra nhiệt độ và tiếng ồn, cũng như đảm bảo rằng động cơ không bị quá tải hoặc không hoạt động trong điều kiện môi trường không thích hợp.
Cấu tạo động cơ 3 pha
1. Stator:
- Stator là đứng yên của động cơ. Nó bao gồm một lõi sắt tạo thành các lá dây cuộn quấn dày đặt xen kẽ với nhau.
- Trong mỗi lõi sắt này, được bố trí các cuộn dây dẫn điện. Có thể có ba cuộn dây, mỗi cuộn đại diện cho một pha của điện ba pha.
2. Rotor:
- Rotor là phần di động của động cơ, nằm bên trong Stator. Nó thường được làm từ một tấm sắt dẻo hoặc một chuỗi các lá sắt.
- Rotor có các thanh dẫn được ngắn mạch ở hai đầu, tạo điều kiện cho dòng điện cảm ứng.
Nguyên lý hoạt động
Động cơ điện không đồng bộ ba pha hoạt động dựa trên nguyên lý tạo ra một từ trường quay, kích thích rotor quay và tạo ra công suất cơ học.
Khi đấu nối động cơ vào nguồn điện xoay chiều ba pha, dòng điện sẽ chảy vào ba dây quấn của stator. Điều này tạo ra một từ trường quay với tốc độ n1, được tính bằng công thức:
n1 = 60f/p
Trong đó f là tần số của dòng điện và p là số cặp cực của động cơ.
Từ trường quay này sẽ cắt các thanh dẫn của dây quấn rotor và tạo ra các sức điện động. Do dây quấn rotor nối kín mạch, nó sẽ sinh ra dòng điện trong các thanh dẫn rotor. Sức điện động này tác động lên rotor, kéo nó quay với tốc độ n, nhỏ hơn n1 và cùng chiều với n1.
Rotor có tốc độ quay luôn luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n1 vì tốc độ bằng nhau sẽ làm dòng điện cảm ứng và sức điện động bằng không trong dây quấn rotor.
Hệ số trượt (s) được tính bằng công thức:
s = (n1-n)/n1
Tốc độ của động cơ được tính bằng công thức:
n = 60f/p.(1-s) (vòng/phút).
Những tiêu chí phân loại động cơ điện ba pha dựa trên nguyên lý hoạt động này, bao gồm cấu tạo rotor lồng sóc để tránh sự dao động của momen quay và giảm dòng điện xoáy. Điều này cho phép động cơ điện ba pha khởi động một cách tự động và hoạt động một cách ổn định.
Cách đấu dây động cơ 3 pha
Hiện nay, việc sử dụng điện lưới 3 pha trong sản xuất ngày càng phổ biến hơn. Điện lưới 3 pha mang lại nhiều ưu điểm vượt trội và tiết kiệm dây dẫn. Để đấu dây động cơ 3 pha, cần tuân thủ các bước sau:
1. Xác định đầu dây của động cơ 3 pha
- Sử dụng đồng hồ VOM để xác định các cặp dây.
- Đo từng cặp dây để xác định cặp nào lên cùng một pha.
- Đánh dấu các cặp dây đã xác định để thuận tiện sau này.
2. Đấu nối động cơ 3 pha
- Đấu Nối Động Cơ 3 Pha 380V
Điện 3 pha 380V là chuẩn điện áp phổ biến tại Việt Nam. Để đấu nối động cơ điện 3 pha 380V:
- Đảm bảo rằng động cơ và lưới điện đều hoạt động ở mức điện áp 380V.
- Sử dụng sơ đồ đấu nối phù hợp (kiểu tam giác hoặc hình sao) tùy thuộc vào thông số của động cơ và điện áp của lưới điện.
- Đấu Nối Động Cơ 3 Pha 200V:
Điện 3 pha 200V là chuẩn điện áp tại Nhật Bản. Để đấu nối động cơ điện 3 pha 200V:
- Sử dụng động cơ 3 pha với đầu ra 3 dây (3 dây pha) và 1 dây trung tính (dây mát).
- Sử dụng máy ổn áp Standa để chuyển từ điện 3 pha 380V sang 200V.
3. Chuyển dổi dòng điện 3 pha thành điện 1 pha
- Đặt một trong hai cuộn dây thành cuộn dây làm việc và cuộn dây còn lại là cuộn dây khởi động.
- Chọn trị số tụ điện để tạo góc lệch pha giữa dòng điện của cuộn dây làm việc và cuộn dây khởi động là 900.
- Sử dụng sơ đồ nguyên lý để thực hiện chuyển đổi.
Lưu Ý
- Tuân thủ các hướng dẫn của nhà sản xuất đối với thông số cụ thể của động cơ và điện áp định mức.
- Đảm bảo an toàn bằng cách liên hệ với các thợ sửa chữa điện nước chuyên nghiệp nếu bạn không am hiểu sâu về điện.
Ứng dụng động cơ 3 pha trong sản xuất:
Động cơ điện 3 pha có sự ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp và sản xuất. Với khả năng hoạt động ổn định dưới điện áp 3 pha và tần số 50Hz, động cơ này đem lại nhiều lợi ích cho các quy trình sản xuất. Dưới đây là các ứng dụng chủ yếu của động cơ điện không đồng bộ 3 pha:
1. Máy Bơm Nước 3 Pha:
- Cung cấp nước cho dây chuyền sản xuất.
- Sử dụng trong nồi hơi, tháp tản nhiệt.
- Đặc biệt quan trọng trong hệ thống PCCC (Phòng Cháy Chữa Cháy).
2. Máy Phát Điện Xoay Chiều 3 Pha:
- Tạo ra nguồn điện xoay chiều ổn định.
3. Motor Giảm Tốc 3 Pha:
- Sử dụng trong các dây chuyền sản xuất phân bón.
- Công nghệ sản xuất sắt thép.
- Motor 3 pha của các máy tời trong ngành xây dựng và công nghiệp.
4. Motor Kéo 3 Pha:
- Sử dụng trong động cơ của các loại máy bơm nước, với tốc độ cao.
Những ứng dụng trên đây cho thấy sự đa dạng và quan trọng của động cơ 3 pha trong ngành công nghiệp và sản xuất hiện nay. Các thiết bị này đảm bảo vận hành ổn định và đáng tin cậy, đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì quy trình sản xuất liên tục và hiệu quả.
Phân loại động cơ 3 pha
Xem thêm: Động cơ 3 pha
1. Phân loại động cơ điện 3 pha theo kích thước
Khi phân loại theo kích thước của bộ phận Stator (bộ phận cố định của động cơ), chúng ta có thể chia động cơ điện 3 pha thành ba loại chính: lớn, vừa và nhỏ.
- Động cơ điện 3 pha loại lớn: Được định nghĩa bởi đường kính bên ngoài của lõi thép Stator lớn hơn 99mm và chiều cao trung tâm của động cơ lớn hơn 630mm.
- Động cơ điện 3 pha loại vừa: Có đường kính bên ngoài lõi thép Stator trong khoảng từ 560 đến 990mm và chiều cao trung tâm của động cơ nằm trong khoảng từ 355 đến 630mm.
- Động cơ điện 3 pha loại nhỏ (mini): Có đường kính bên ngoài lõi thép Stator trong khoảng từ 25 đến 560mm và chiều cao trung tâm của động cơ nằm trong khoảng từ 90 đến 315mm.
2. Phân loại động cơ điện 3 pha theo tốc độ quay
Tốc độ quay của động cơ 3 pha có thể là một tiêu chí phân loại quan trọng. Dưới đây là các loại động cơ dựa trên tốc độ quay:
- Động cơ 3 pha tua nhanh 2 pole (2800 vòng/phút): Tốc độ lý thuyết là 3000 vòng/phút, nhưng thực tế tốc độ giảm xuống khoảng 2800 – 2900 vòng/phút do trượt và tải.
- Động cơ 3 pha tua chậm 4 pole (1400 vòng/phút): Tốc độ lý thuyết là 1500 vòng/phút, nhưng thực tế tốc độ giảm xuống khoảng 1400 – 1450 vòng/phút do trượt và tải. Đây là loại có tốc độ quay thấp hơn một nửa so với trục 2 pole.
- Động cơ 3 pha tua nhanh 6 pole (900 vòng/phút): Tốc độ lý thuyết là 1000 vòng/phút, nhưng thực tế tốc độ giảm xuống khoảng 900 – 960 vòng/phút do trượt và tải.
- Động cơ 3 pha tua nhanh 8 pole (700 vòng/phút): Tốc độ lý thuyết là 750 vòng/phút, nhưng thực tế tốc độ giảm xuống khoảng 700 – 730 vòng/phút. Đây là động cơ có tốc độ quay thấp nhất.
3. Phân loại động cơ điện 3 pha theo đặc tính cơ khí
Khi xem xét đặc tính cơ khí của động cơ điện 3 pha, chúng ta có một số loại động cơ khác nhau:
- Động cơ 3 pha có Rotor lồng sóc thông thường: Rotor lồng sóc bao gồm nhiều lớp thép bên trong lõi với các thanh bằng đồng hoặc nhôm được xếp cách đều nhau và đặt ở dọc theo trục ngoại vi.
- Động cơ 3 pha có 2 lồng sóc: Động cơ này có hai lồng sóc đặt trong nhau.
- Động cơ 3 pha có 2 lồng sóc đặc biệt: Động cơ này có hai lồng sóc đặc biệt với cấu trúc đặc biệt.
- Động cơ 3 pha có Rotor quấn dây: Rotor quấn dây được tạo ra từ cách cuộn thép thành dây quấn tạo cấu trúc rotor.
4. Phân loại động cơ điện 3 pha theo công suất
Phân loại động cơ điện 3 pha dựa trên công suất của chúng:
- Động cơ 3 pha mini công suất 1Hp hoặc thấp hơn: Động cơ nhỏ với công suất dưới 1Hp.
- Động cơ 3 pha công suất từ 1Hp đến 10Hp: Động cơ vừa với công suất từ 1Hp đến 10Hp.
- Động cơ 3 pha công suất trên 10Hp: Động cơ lớn với công suất trên 10Hp.
5. Phân loại động cơ điện 3 pha theo ứng dụng
Cuối cùng, động cơ điện 3 pha cũng có thể được phân loại dựa trên các ứng dụng cụ thể mà chúng được thiết kế để hoạt động:
- Động cơ 3 pha cho ứng dụng công nghiệp chung: Động cơ phổ biến được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp.
- Động cơ 3 pha cho ứng dụng nông nghiệp: Động cơ thiết kế đặc biệt để phục vụ nhu cầu nông nghiệp.
- Động cơ 3 pha cho ứng dụng gia đình: Động cơ dành cho các thiết bị gia đình như máy giặt, máy lạnh, vv.
Cách lựa chọn động cơ điện 3 pha
Khi lựa chọn động cơ điện 3 pha, cần xem xét một số yếu tố quan trọng để đảm bảo phù hợp với nhu cầu và yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Dưới đây là các yếu tố cần xem xét:
1. Công suất
Xác định công suất cần thiết của động cơ dựa trên yêu cầu của ứng dụng. Điều này bao gồm cân nhắc về mô-men xoắn, tốc độ và khả năng vận hành ổn định trong thời gian dài.
2. Điện áp và tần số
Xác định điện áp và tần số của nguồn điện cung cấp. Điện áp phải tương ứng với động cơ 3 pha và tần số phù hợp với nguồn điện cung cấp trong khu vực hoạt động.
3. Mô-men xoắn và tốc độ
Xem xét yêu cầu về mô-men xoắn và tốc độ của ứng dụng để lựa chọn động cơ có khả năng đáp ứng. Điều này liên quan đến công suất và kích thước của động cơ.
4. Loại động cơ
Có nhiều loại động cơ điện 3 pha như động cơ không đồng bộ, đồng bộ và động cơ tự kích từ. Xem xét yêu cầu về hiệu suất, khởi động, đáp ứng tải và yêu cầu vận hành để chọn loại động cơ phù hợp.
5. Môi trường làm việc
Xác định điều kiện môi trường làm việc của động cơ, bao gồm nhiệt độ, độ ẩm và môi trường chất lỏng hoặc hóa chất. Chọn động cơ có khả năng hoạt động tốt trong môi trường cụ thể.
6. Độ tin cậy và tuổi thọ
Xem xét độ tin cậy và tuổi thọ của động cơ để đảm bảo sự ổn định và đáng tin cậy của hệ thống. Đánh giá về độ bền, tuổi thọ của vật liệu, hãng sản xuất và thông tin phản hồi từ người dùng trước đó.
7. Yêu cầu đặc biệt
Nếu có yêu cầu đặc biệt như chống rung, chống nhiễu điện, chống cháy nổ, hãy chọn động cơ có tính năng và tính năng bảo vệ tương ứng.
Lưu ý cơ bản
- Việc không nắm rõ thông số kỹ thuật của động cơ có thể dẫn đến việc lựa chọn không phù hợp, gây hỏng hóc hoặc lãng phí.
- Lựa chọn mô tơ điện dựa trên thông số của thiết bị cụ thể sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng.
- Hãy luôn tham khảo ý kiến của chuyên gia hoặc nhà sản xuất để đảm bảo lựa chọn đúng động cơ cho ứng dụng của bạn.
Việc nắm vững các thông số cơ bản của mô tơ điện sẽ giúp bạn lựa chọn một cách chính xác và đảm bảo hiệu suất tối đa của hệ thống của bạn.