Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập – Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng thực tế

Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập là một trong những loại động cơ DC (Direct Current Motor) được sử dụng phổ biến trong công nghiệp nhờ khả năng điều chỉnh tốc độ linh hoạt, mô-men ổn định và dễ điều khiển. Dưới đây là thông tin chi tiết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu điểm và ứng dụng của loại động cơ này.

1. Khái niệm động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập là loại động cơ mà mạch kích từ (cuộn dây tạo từ trường) được cấp nguồn riêng biệt, không phụ thuộc vào nguồn cấp cho phần ứng (armature).
Điều này giúp người vận hành điều chỉnh độc lập dòng kích từ và dòng phần ứng, từ đó kiểm soát chính xác tốc độ và moment quay của động cơ.

Công thức tốc độ của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

Trong đó:

• n: tốc độ quay (vòng/phút)
• U: điện áp phần ứng
• Ia​: dòng điện phần ứng
• Ra​: điện trở phần ứng
• Φ: từ thông của cuộn kích từ

Sơ đồ mạch động cơ DC kích từ độc lập

2. Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập là lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng công nghiệp cần điều chỉnh tốc độ linh hoạt và mô-men xoắn cao. Loại động cơ này có cuộn dây kích từ và cuộn dây phần ứng cấp nguồn DC riêng biệt, giúp điều khiển tốc độ và mô-men xoắn một cách độc lập, chính xác và ổn định.

Nhờ cấu tạo gồm stator, rotor, chổi than và cổ góp, động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập mang lại hiệu suất cao, vận hành bền bỉ, phù hợp với máy công cụ, dây chuyền sản xuất, hệ thống tự động hóa và thiết bị nâng hạ. Đây là giải pháp mạnh mẽ được nhiều kỹ sư điện và doanh nghiệp công nghiệp lựa chọn để tối ưu hiệu quả và tuổi thọ thiết bị.

Một động cơ DC kích từ độc lập gồm 2 phần chính:

• Phần cảm (stator): gồm cuộn dây kích từ và lõi thép, có nhiệm vụ tạo ra từ trường chính.
• Phần ứng (rotor): gồm cuộn dây phần ứng, cổ góp và chổi than, giúp biến đổi năng lượng điện thành cơ năng.
• Ngoài ra còn có nguồn kích từ riêng, thường là nguồn DC ổn định (ví dụ: 220VDC hoặc 110VDC).

Cấu tạo cơ bản: stator, rotor, cổ góp và chổi than

3. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập là một trong những loại động cơ được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp nhờ hiệu suất cao và khả năng điều chỉnh tốc độ linh hoạt. Điểm khác biệt nổi bật của động cơ này nằm ở việc cuộn dây kích từ và cuộn dây phần ứng được cấp nguồn riêng biệt, giúp kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn chính xác, ổn định trong mọi điều kiện vận hành.

Sơ đồ lực điện từ trong rotor của động cơ DC

Nhờ đặc tính đó, động cơ điện một chiều kích từ độc lập trở thành lựa chọn lý tưởng cho nhiều hệ thống máy công cụ, băng tải sản xuất, thiết bị tự động hóa và hệ thống nâng hạ, góp phần tối ưu hiệu suất và nâng cao độ tin cậy cho toàn bộ dây chuyền công nghiệp.

Khi cấp nguồn cho cuộn kích từ, từ trường được tạo ra trong stato.
Đồng thời, phần ứng nhận dòng điện từ nguồn DC khác. Sự tương tác giữa từ trường của phần cảm và dòng điện phần ứng tạo ra moment quay, làm rotor chuyển động.

Tốc độ động cơ có thể điều chỉnh bằng hai cách:

1. Thay đổi điện áp phần ứng (U) – điều chỉnh tốc độ trong dải rộng.
2. Thay đổi dòng kích từ (Φ) – giúp điều khiển moment và tốc độ chính xác hơn.

Biểu đồ minh họa tốc độ động cơ thay đổi theo U (phần ứng) và Φ (dòng kích từ)

4. Ưu điểm của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

• Điều chỉnh tốc độ dễ dàng và chính xác bằng thay đổi điện áp hoặc dòng kích từ.
• Moment khởi động lớn, phù hợp với tải nặng hoặc tải thay đổi liên tục.
• Khả năng đảo chiều quay nhanh chỉ bằng cách đổi cực tính phần ứng.
• Hoạt động ổn định, đáp ứng nhanh trong các hệ thống tự động hóa.

Tham khảo:  Gia công bồn inox, máy khuấy, cánh khuấy theo yêu cầu – VIMEX

5. Ứng dụng của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

Nhờ đặc tính linh hoạt và mô-men ổn định, động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như:

• Hệ thống băng tải, máy trộn, máy cán thép, máy ép thủy lực.
• Thiết bị nâng hạ, cầu trục, thang máy công nghiệp.
• Máy bơm hóa chất, bơm định lượng, bơm điều tốc chính xác.
• Hệ thống truyền động yêu cầu thay đổi tốc độ mịn và moment lớn.

Có thể bạn cần biết:  Động cơ điện là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

6. Bảo dưỡng và lưu ý khi sử dụng

• Thường xuyên kiểm tra chổi than và cổ góp để tránh đánh lửa hoặc mòn không đều.
• Đảm bảo nguồn kích từ ổn định để duy trì từ thông và tốc độ ổn định.
• Không nên chạy không tải trong thời gian dài, tránh tăng tốc đột ngột gây hỏng cuộn phần ứng.
• Định kỳ vệ sinh và bôi trơn trục motor giúp kéo dài tuổi thọ.

Tất cả các dòng bơm Vimex đang bán chạy và sẵn hàng

7. Phân loại động cơ điện một chiều

Dựa trên nguyên lý kích từ (field excitation), động cơ điện một chiều (DC Motor) được chia thành nhiều loại khác nhau, mỗi loại có đặc điểm cấu tạo và ứng dụng riêng:

• Động cơ một chiều kích từ nam châm vĩnh cửu (PM DC Motor): Sử dụng nam châm vĩnh cửu để tạo từ trường, giúp thiết kế gọn nhẹ, chi phí thấp và hiệu suất ổn định. Loại động cơ này thường được dùng trong các thiết bị công suất nhỏ hoặc ứng dụng điều khiển tốc độ đơn giản.
• Động cơ một chiều kích từ độc lập (Separately Excited DC Motor): Có cuộn dây kích từ và cuộn dây phần ứng cấp nguồn DC riêng biệt, cho phép điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn linh hoạt, được ứng dụng trong các hệ thống công nghiệp cần độ chính xác cao.
• Động cơ một chiều kích từ song song (Shunt DC Motor): Cuộn dây kích từ mắc song song với phần ứng, tạo từ trường ổn định, rất phù hợp cho máy công cụ, băng tải, quạt công nghiệp hoặc các thiết bị cần tốc độ ổn định.
• Động cơ một chiều kích từ nối tiếp (Series DC Motor): Cuộn dây kích từ nối tiếp với phần ứng, cho mô-men xoắn khởi động lớn, thường được sử dụng trong máy nâng, cần cẩu, đầu máy xe điện và các ứng dụng yêu cầu lực kéo cao.
• Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp (Compound DC Motor): Kết hợp ưu điểm của hai loại song song và nối tiếp, mang lại khả năng vận hành mạnh mẽ, mô-men cao và tốc độ ổn định, thích hợp cho nhiều hệ thống công nghiệp tự động.

Nhờ sự đa dạng về cấu tạo và đặc tính hoạt động, động cơ điện một chiều ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất, thiết bị tự động hóa và hệ thống nâng hạ hiện đại.

Máy bơm tăng áp đóng ngắt liên tục gây ồn ào và cách xử lý

Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng cần điều khiển tốc độ và moment chính xác, đặc biệt trong các hệ thống máy bơm công nghiệp, thiết bị nâng hạ và dây chuyền sản xuất tự động. Với cấu tạo đơn giản, dễ bảo trì và độ bền cao, loại động cơ này vẫn giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp hiện đại, dù công nghệ AC và biến tần ngày càng phát triển.

Quý khách hàng có nhu cầu tư vấn động cơ 1 chiều hay cần tư vấn các vấn đề khác về máy bơm, thiết bị công nghiệp vui lòng liên hệ ngay Vimex để được hỗ trợ nhé. Hân hạnh phục vụ quý khách hàng. Xin cảm ơn!