Động cơ 1 chiều là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Động cơ DC một chiều là dạng motor phổ biến nhất hiện nay. Chúng phổ biến đến nỗi mà hầu như nó còn xuất hiện trong các dạng đồ chơi của trẻ em. Và hiển nhiên ứng dụng của nó được sử dụng rộng rãi cho đến các dạng động cơ hàng nghìn Watts. Trong bài viết dưới đây, cùng mình tìm hiểu kiến thức về động cơ 1 chiều là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng đó là như thế nào.

Động cơ 1 chiều là gì?

Động cơ một chiều DC (DC là từ viết tắt của “Direct Current Motors”) được điều khiển bằng dòng có hướng xác định hay nói cách khác thì đây là loại động cơ chạy bằng nguồn điện áp DC – điện áp 1 chiều.

Động cơ một chiều (DC) là động cơ biến năng lượng từ dòng điện một chiều và thành cơ năng.

Động cơ 1 chiều ngày nay không chỉ xuất hiện trong dân dụng. Mà chúng đang có mặt ngày càng nhiều hơn trong các hệ thống công nghiệp. Đơn cử như động cơ servo, động cơ bước…

Các dạng động cơ DC một chiều
Các dạng động cơ DC một chiều

Bạn có biết, động cơ DC đầu tiên được phát triển vào khoảng những năm 1830-1840.

Ban đầu, chúng không thành công về mặt thương mại, bởi vì nguồn cấp năng lượng chủ yếu là pin. Mà lúc này pin thì cực kỳ đắt đỏ nhưng chất lượng thì lại thấp.

Cho đến khi lưới điện được tạo ra và pin sạc được phát minh vào cuối những năm 1800. Thì  động cơ 1 chiều DC mới được thương mại hoá và có mặt trên thị trường.

Một số ví dụ về các ứng dụng mà chúng vẫn được sử dụng cho đến nay như:

  • Dùng trong cần cẩu
  • Ở các dây chuyền, băng tải
  • Công cụ máy móc cầm tay
  • Đồ chơi trẻ em
  • Bộ khởi động động cơ trên ô tô…

Cấu tạo và phân loại động cơ điện 1 chiều

Cấu tạo động cơ điện một chiều DC
Cấu tạo động cơ điện một chiều DC

Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều thường gồm những bộ phận chính như sau:

  • Stator: là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện
  • Rotor: phần lõi được quấn các cuộn dây để tạo thành nam châm điện
  • Chổi than (brushes): giữ nhiệm vụ tiếp xúc và tiếp điện cho cổ góp
  • Cổ góp (commutator): làm nhiệm vụ tiếp xúc và chia nhỏ nguồn điện cho các cuộn dây trên rotor. Số lượng các điểm tiếp xúc sẽ tương ứng với số cuộn dây trên rotor.
Phân loại động cơ điện một chiều DC
Phân loại động cơ điện một chiều DC

Căn cứ vào phương pháp kích từ, có thể chia động cơ điện 1 chiều thành những dòng chính như sau:

  • Động cơ điện 1 chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu
  • Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập
  • Động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp
  • Động cơ điện 1 chiều kích từ song song
  • Động cơ điện 1 chiều kích từ hỗn hợp bao gồm 2 cuộn dây kích từ, 1 cuộn được mắc nối tiếp với phần ứng, 1 cuộn được mắc song song với phần ứng

Sự phân cực ngược nhau giữa hai từ trường bên trong động cơ làm cho nó quay. Động cơ DC là loại động cơ đơn giản nhất và được sử dụng trong các thiết bị gia dụng, chẳng hạn như dao cạo điện và cửa sổ điện trên ô tô.

Cách hoạt động của động cơ điện 1 chiều như thế nào?

Stato của động cơ điện 1 chiều thường là nam châm vĩnh cửu hoặc cuộn dây điện từ, để tạo ra từ trường. Rotor gồm có các cuộn dây quấn và được kết nối với nguồn điện một chiều.

Một phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều chính là bộ phận chỉnh lưu. Bộ phận này làm nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong chuyển động quay của rotor là liên tục.

Thông thường, bộ phận này sẽ có 2 thành phần: một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

Nguyên lý hoạt động của động cơ 1 chiều DC
Nguyên lý hoạt động của động cơ 1 chiều DC

Khi dòng điện đi qua phần ứng, còn được gọi là cuộn dây, đặt giữa cực bắc và cực nam của nam châm, từ trường do phần ứng tạo ra tương tác với từ trường từ nam châm và tạo ra mômen.

Nguyên lý hoạt động của DC một chiều

Hướng của lực này được xác định theo quy tắc bàn tay trái của Fleming và độ lớn của nó được tính bởi F = B.I.L. Trong đó, B = mật độ từ thông, I = dòng điện và L = chiều dài của dây dẫn trong từ trường.

Quy tắc bàn tay trái của Fleming: Nếu chúng ta duỗi ngón thứ nhất, ngón thứ hai và ngón cái của bàn tay trái vuông góc với nhau.

Và hướng của từ trường được biểu thị bằng ngón thứ nhất, chiều của dòng điện được biểu thị bằng ngón thứ hai. , thì ngón tay cái biểu thị hướng của lực tác dụng bởi vật dẫn dòng điện.

Nguyên lý hoạt động của DC một chiều
Nguyên lý hoạt động của DC một chiều

Trong động cơ điện một chiều, nam châm tạo thành stato, phần ứng được đặt trên rôto và một cổ góp chuyển dòng điện từ cuộn dây này sang cuộn dây kia.

Cổ góp kết nối nguồn điện đứng yên với phần ứng thông qua việc sử dụng chổi than hoặc thanh dẫn điện. Hơn nữa, động cơ DC hoạt động với tốc độ cố định đối với điện áp cố định và không có hiện tượng trượt.

Dòng điện chạy qua động cơ được tính theo biểu thức sau:

I=(Vnguon-Vphandiendong)/Rphanung

Công suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng:

P=I*Vphandiendong

Ưu nhược điểm của động cơ DC

Ưu điểm của điện 1 chiều 

  • Ưu điểm nổi bật của động cơ điện 1 chiều là có moment mở máy lớn, do đó sẽ kéo được tải nặng khi khởi động.
  • Khả năng điều chỉnh tốc độ và quá tải tốt.
  • Tiết kiệm điện năng
  • Bền bỉ, tuổi thọ lớn
  • Động cơ điện một chiều có chổi than có hiệu suất tốt.
  • Mật độ mô-men xoắn tương đối cao đối với các động cơ này.
  • Động cơ một chiều chạy êm và phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng.
  • Khả năng quá tải tốt và nhiễu điện từ nhỏ.

Nhược điểm của động cơ điện 1 chiều:

  • Nhược điểm của động cơ điện một chiều là cấu trúc
  • Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, đắt tiền nhưng hay hư hỏng trong quá trình vận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa cẩn thận, thường xuyên, tuổi thọ ngắn.
  • Có tiếp điểm trượt giữa cổ góp và chổi than gây ra tia lửa điện có thể sẽ gây nguy hiểm, nhất là trong điều kiện môi trường dễ cháy nổ và mài mòn cơ học.
  • Giá thành đắt mà công suất không cao.

Ứng dụng của động cơ DC

Nhờ có các loại động cơ điện một chiều khác nhau, nên có rất nhiều ứng dụng cho loại động cơ DC này trong mọi lĩnh vực của đời sống: trong tivi, máy công nghiệp, trong đài FM, ổ đĩa DC, máy in- photo, đặc biệt trong công nghiệp giao thông vận tải, và các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục trong phạm vi lớn…….

Ứng dụng của động cơ điện 1 chiều DC
Ứng dụng của động cơ điện 1 chiều DC

Ở xung quanh chúng ta, động cơ DC nhỏ được sử dụng trong các công cụ, đồ chơi và các thiết bị gia dụng khác nhau.

Trong công nghiệp, các ứng dụng của động cơ DC bao gồm băng tải và bàn xoay,… việc sử dụng động cơ DC công suất lớn trong các ứng dụng như phanh và đảo chiều

Tóm lược

Một số ví dụ cụ thể hơn cho động cơ DC:

  • Động cơ DC dùng trong quạt máy: Mặc dù quạt truyền thống sử dụng động cơ AC nhưng ngày càng có nhiều quạt trần động cơ DC tung ra thị trường. Những chiếc quạt này đang trở nên phổ biến vì chúng tiết kiệm hơn nhiều so với các loại quạt tương đương AC, nhờ vào cách thức hoạt động của chúng. Nhược điểm thực sự duy nhất của quạt động cơ DC là giá thành của nó, nhưng năng lượng tiết kiệm được dễ dàng bù đắp điều này.
  • Máy bơm thủy lực: Là một công cụ công nghiệp thiết yếu, được sử dụng trong hầu hết các ngành công nghiệp bao gồm; xây dựng, khai thác mỏ, sản xuất thép… ;Động cơ DC được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các máy bơm này vì khả năng điều khiển tốc độ thay đổi dễ dàng và phản ứng tuyệt vời khi di chuyển.
  • Động cơ DC sử dụng trong ôtô điện.
  • Động cơ 1 chiều DC sử dụng trong ngành chế tạo Robot…

Hy vọng bài viết này sẽ trang bị thêm kiến thức cho các bạn đang tìm hiểu về động cơ 1 chiều.

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của mình.

Xem thêm bài viết: {+ TOP 5} Bộ hiển thị tín hiệu PID Controller  



Bài viết liên quan

Bảng chọn code PT100 RLR

Cảm biến nhiệt độ phòng là gì?

Nói về cảm biến nhiệt độ thì chắc có lẽ nhiều bạn sẽ không còn xa lạ với cụm từ này, Nhưng Cảm biến nhiệt độ phòng thì các bạn sẽ nghe khác lạ hẳn đúng không? Nói một cách nôn na dễ hiểu Cảm biến nhiệt độ cũng có thể gọi là cảm biến […]

Cảm Biến Nhiệt Độ Nước RTD Sang 4-20mA

Đối với nền công nghiệp phát triển hiện nay, Cảm biến nhiệt độ nước là một thành phần quan trọng; trong hệ thống cung cấp nước và các ứng dụng liên quan đến quản lý nhiệt độ của nước như hệ thống giám sát nhiệt độ nước của tòa nhà, hệ thống thoát nước, và […]

Cảm biến nhiệt độ Arduino là gì?

Arduino là nền tảng vi điều khiển mã nguồn mở, được ưa chuộng bởi sự linh hoạt, dễ sử dụng và giá thành hợp lý. Một trong những ứng dụng nổi bật của cảm biến nhiệt độ Arduino là đo nhiệt độ, đáp ứng nhu cầu đo lường chính xác và hiệu quả trong nhiều […]