Động cơ điện 1 pha là một thiết bị được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực cơ khí và máy móc. Loại động cơ này ngày càng thể hiện sự vượt trội trong tính năng và công dụng của nó. Cùng Cầu Trục Thới An khám phá cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các ứng dụng của động cơ điện 1 pha để hiểu tại sao nó đã trở thành một thiết bị phổ biến trong lĩnh vực công nghệ.
Động cơ điện 1 pha là gì?
Động cơ điện 1 pha (motor điện 1 pha) là loại động cơ có phần dây quấn stato chỉ gồm 1 cuộn dây pha, còn nguồn cấp chính là 1 dây pha và 1 dây nguội (có thể có thêm tụ điện để làm lệch pha).
Nhưng nếu cấu tạo chỉ với 1 cuộn dây pha thì động cơ sẽ không khởi động được (vì từ trường 1 pha chính là từ trường đập mạch). Để động cơ điện 1 pha có thể tự khởi động, ta có nhiều phương pháp khác nhau.
Thiết bị này trở thành một dụng cụ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất máy nén khí, máy bơm nước, tời kéo…
Cấu tạo của động cơ điện 1 pha
Tùy theo từng loại vỏ bọc mà động cơ không đồng bộ 1 pha có cấu tạo kín hoặc hở. Nguyên nhân là do hệ thống làm mát sử dụng cánh quạt thông gió có thể được đặt ở bên trong hoặc đưa ra bên ngoài.
Nhìn chung, động cơ điện 1 pha gồm 2 phần chính là phần tĩnh và phần quay.
Phần tĩnh (stato)
Phần tĩnh được cấu tạo từ lõi thép và dây quấn:
- Lõi thép: Đây là bộ phận dẫn từ của máy, có hình trụ tròn rỗng. Lõi thép được ghép từ các lá thép kỹ thuật có độ dày 0,35-0,5mm, được dát theo hình vành khăn và phía trong có các rãnh xẻ đặt dây quấn. Ngoài ra, nó có thể được sơn phủ kín trước khi được khép lại.
- Dây quấn: Làm bằng nhôm hoặc đồng và được đặt trong các rãnh của lõi thép.
Động cơ điện 1 pha còn được cấu tạo từ các bộ phận phụ trợ là vỏ máy. Nó có tác dụng chính là để bao bọc lõi thép. Vỏ máy thường được làm từ nhôm hoặc gang, có thể được dùng để giữ chặt lõi thép bên dưới làm chân đế nhằm bám chặt vào bệ máy. Nắp có 1 ổ đỡ (hay còn gọi là bạc) dùng để đỡ cho trục quay roto.
Phần quay (roto)
- Lõi thép: có dạng hình trụ, được làm từ các tấm thép cách điện, được dập thành hình dĩa và ép mạnh. Trên bề mặt chúng có các đường rãnh để có thể đặt được các thanh dây dẫn hoặc cuộn dây quấn. Lõi thép còn được ghép chặt với trục quay và được đặt trên 2 ổ đỡ của stato.
- Dây quấn: Roto có 2 loại là roto lồng sóc và roto dây quấn. Đối với roto dây quấn thì cuộn dây được quấn giống như phần tĩnh. Nó có ưu điểm là momen lớn nhưng cấu tạo lại phức tạp và có giá thành cao.
- Roto lồng sóc: Loại này có cấu trúc khác biệt so với dây quấn stato. Nó được tạo ra bằng cách đúc nhôm vào các rãnh của roto để tạo thành các thanh nhôm. Ngoài ra, nó có tác dụng làm giảm các hiện tượng rung chuyển do lực điện từ bên trong động cơ tác động không liên tục lên roto.
Nguyên lý hoạt động động cơ điện 1 pha
Để động cơ điện 1 pha có thể hoạt động thì phải cung cấp cho nó 1 dòng điện xoay chiều. Dòng điện chạy qua cuộn dây phần tĩnh tạo ra từ trường quay nhanh có vận tốc n = 60 f/p (vòng/phút). Trong đó f là tần số nguồn điện và p là số cặp cực trong cuộn dây stato.
Trong quá trình quay, từ trường sẽ liên tục đi qua thanh dẫn trên roto, tạo ra một sức điện động cảm ứng. Do dây quấn trên rôto là mạch kín, điều này sẽ tạo ra một dòng điện trong các thanh dẫn roto. Những thanh dẫn này có dòng điện và đặt trong từ trường, do đó chúng tương tác với nhau, tạo ra lực điện từ được đặt vào thanh dẫn.
Sự kết hợp các lực trên tạo ra momen quay quanh trục roto, làm cho roto quay cùng chiều với từ trường. Trong quá trình hoạt động, tốc độ của roto (n) luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường (n1).
Động cơ này được gọi là động cơ không đồng bộ bởi điều này làm cho roto quay chậm lại, giảm tốc nhỏ hơn n1. Độ chênh lệch giữa tốc độ của roto và từ trường còn gọi là hệ số trượt (S) và hệ số S đo được vào khoảng 2%-10%.
Ưu điểm động cơ điện 1 pha
- Sử dụng điện áp 1 pha 220V, tần số 50Hz dân dụng, dễ dàng lắp đặt
- Đảm bảo an toàn cho người vận hành.
- Công suất nhỏ, phù hợp với các máy móc dân dụng hoặc sản xuất nhỏ.
- Trọng lượng nhẹ, dễ dàng di chuyển.
- Có cấu tạo đơn giản, không đòi hỏi kỹ thuật cao trong quá trình sử dụng
Ứng dụng động cơ điện 1 pha
Động cơ điện 1 pha được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau:
- Trong công nghiệp: Băng tải, băng truyền…
- Trong nông nghiệp: Máy ấp trứng, máy cho gà ăn…
- Trong đời sống sinh hoạt: quạt, máy bơm nước, máy giặt, máy nướng vịt, nướng gà; máy vặt lông vịt, gà…
- Trong quảng cáo, bảng hiệu, thiết bị trưng bày tại nhà hàng khách sạn, quán bar…
So sánh động cơ điện 1 pha và động cơ điện 3 pha
Động cơ điện 1 pha thường được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, còn trong lĩnh vực công nghiệp thì người ta sử dụng động cơ điện 3 pha. Để phân biệt rõ giữa hai loại động cơ này, hãy cùng nhau so sánh các đặc điểm cơ bản trong bảng dưới đây.
| Động cơ điện 1 pha | Động cơ điện 3 pha | |
| Cấu tạo | Stator với một cặp cuộn dây quấn
Có rotor gọi là cực đơn hoặc cực kép. |
Stator với ba cặp cuộn dây quấn.
Có rotor từ hoặc rotor quấn |
| Nguyên lý hoạt động | Sử dụng 1 pha điện độc lập để tạo ra trường từ, có thể là động cơ đồng bộ hoặc không đồng bộ. | Sử dụng 3 pha điện độc lập để tạo ra trường từ xoay chiều, thông thường là động cơ không đồng bộ. |
| Hiệu suất làm việc | Có hiệu suất thấp, phù hợp với các ứng dụng nhỏ | Hiệu suất cao hơn so với động cơ điện 1 pha. |
| Ứng dụng | Thường được sử dụng cho các máy móc gia đình và các thiết bị dân dụng. | Thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, như máy móc sản xuất và các hệ thống điện công nghiệp. |
