Động cơ 1 pha là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Động cơ 1 pha là một trong những thiết bị điện phổ biến được sử dụng trong đời sống hàng ngày. Tuy nhiên, bạn có bao giờ thắc mắc về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của loại động cơ này không? Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn thông tin hữu ích và giải đáp mọi thắc mắc về động cơ điện một pha.

 

Khái niệm động cơ 1 pha là gì?

 

Động cơ điện 1 pha còn được gọi là motor điện 1 pha, có đặc điểm là chỉ chứa một cuộn dây pha trong bộ quấn Stator. Nguồn cấp chính bao gồm một dây pha và một dây nguội, có thể đi kèm với tụ điện để tạo lệch pha. Tuy nhiên, khi bạn chỉ sử dụng một cuộn dây pha, động cơ sẽ không tự khởi động được vì từ trường chỉ xuất hiện khi có dòng chạy qua.

Thông tin chi tiết về động cơ 1 pha hiện nay

Để giải quyết vấn đề này và đảm bảo khả năng tự mở máy của động cơ điện 1 pha, chúng ta có nhiều phương pháp để áp dụng. Động cơ này rất phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng như máy nén khí, tời kéo, máy bơm nước là một thành phần quan trọng trong ngành công nghiệp.

 

Tìm hiểu thêm về động cơ điện 3 pha là gì?

 

Cấu tạo của động cơ điện 1 pha

 

Cấu trúc của động cơ không đồng bộ (ĐCKĐB) 1 pha phụ thuộc vào loại vỏ bọc, có thể là loại kín hoặc loại hở, tùy thuộc vào hệ thống làm mát sử dụng cánh quạt thông gió có thể đặt bên trong hoặc bên ngoài động cơ.

Cấu tạo của động cơ điện 1 pha chi tiết

 

Đối với motor điện 1 pha bao gồm hai phần: phần tĩnh và phần quay.

 

Phần tĩnh (Stato):

 

• Lõi thép: Đây là bộ phận dẫn từ của máy, có hình dạng trụ rỗng, được tạo từ lá thép kỹ thuật điện với độ dày từ 0.35mm đến 0.5mm. Lõi thép có hình dạng vành khăn và được sơn phủ kín sau khi được ghép.
• Dây quấn: Dây quấn stato được làm từ đồng hoặc dây nhôm (loại dây email) và được đặt trong các rãnh bên trong lõi thép. Các bộ phận phụ như vỏ máy (làm bằng nhôm hoặc gang), chân đế và nắp được sử dụng để bảo vệ, giữ chặt lõi thép. Nắp còn chứa ổ đỡ (hoặc bạc) để hỗ trợ trục quay của rotor.

 

Phần quay (Roto):

 

• Lõi thép: Có hình dạng trụ được chế tạo từ lá thép kỹ thuật điện, dập thành đĩa và ép chặt lại. Trên mặt lõi có các đường rãnh để đặt thanh dẫn hoặc cuộn dây quấn. Lõi thép được chặt ghép vào trục quay và đặt trên hai ổ đỡ của phần stato.

• Dây quấn: Phần rotor có hai loại chính là rotor lồng sóc và cuộn rotor dây quấn.

• Rotor dây quấn: Cấu trúc này giống với bộ phận stato, với cuộn dây quấn. Rotor này có mô men quay lớn, nhưng kết cấu phức tạp và chi phí cao.

• Rotor lồng sóc: Loại này được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh của rotor, tạo thành các thanh nhôm. Nó cũng được nối ngắn mạch ở hai đầu và có cánh quạt được đúc thêm để làm mát bên trong mỗi khi rotor quay.

 

Phần dây quấn của động cơ xoay chiều 1 pha được tạo ra từ thanh nhôm và hai vòng ngắn mạch hình thành một cái lồng, nên thường được gọi là rotor lồng sóc. Các đường rãnh trên rotor thường được dập xiên theo trục, giúp cải thiện khả năng mở máy và giảm rung chuyển do lực điện từ trong động cơ tác động lên rotor một cách liên tục.

 

Phần cố định của động cơ xoay chiều 1 pha bao gồm: vỏ máy, lõi sắt, nắp máy, cuộn dây stato và chụp che quạt. Bộ phận quay có lõi thép quay, cuộn dây rotor (thường có dạng lồng sóc), trục quay, ổ trục, cánh quạt và công tắc ly tâm hoặc rơle. Ngoài ra, có tụ điện, biển nhãn hiệu và tổ hợp nối dây của động cơ.

 

• Vỏ máy motor điện 1 pha: Vỏ máy thường chế tạo từ tấm thép, nhôm đúc hoặc gang, giữ lõi sắt của stato, chụp đầu và chịu mômen ngược chịu phụ tải. Vỏ máy có hình dạng đậy kín, mở ra và phòng hộ. Materiau chế tạo vỏ máy có thể là tấm thép cuốn dày 1,2÷2mm hoặc nhôm đúc, lựa chọn phụ thuộc vào kích thước và yêu cầu của động cơ.

• Lõi thép stato: Cấu tạo từ lá tôn silic dày khoảng 0,35÷0,5mm, xếp chồng và ép chặt lại. Các lá tôn silic có thể được đinh rivê hoặc hàn hồ quang khí Ác-gông Arg để cố định. Lõi thép stato giữ chặt cuộn dây và làm cho động cơ ổn định trong quá trình hoạt động.

• Cuộn dây stato động cơ điện 1 pha: Thường có hai cuộn dây, một cuộn dây chính và một cuộn dây phụ được đặt lệch nhau ở góc 90º. Đối với động cơ một pha, đường kính và số vòng dây của cuộn dây phụ thường nhỏ hơn so với cuộn dây chính. Cuộn dây phụ và chính hoạt động xen kẽ để giúp động cơ quay thuận và ngược.

• Nắp máy: Vật liệu nắp máy giống với vỏ máy và có yêu cầu dung sai lắp ghép chính xác. Nắp máy cần đảm bảo độ cứng và đồng tâm để đảm bảo rôto hoạt động mạnh mẽ. Khe hở giữa rôto và stato cần duy trì ở mức 0,2÷0,3mm để tránh sự cọ sát.

• Lõi thép rôto: Được chế tạo bằng cách ép chồng lá tôn silic. Các rãnh dập nghiêng giảm thiểu chấn động, tiếng ồn và rãnh kín mà không yêu cầu lớp sơn cách điện.

• Cuộn dây rôto: Thường đúc từ nhôm, sử dụng nhôm nguyên chất L1÷L5. Khi sửa chữa, không nên đứt đầu của rôto để tránh tăng điện trở và tổn hao công suất.

• Trục quay động cơ điện 1 pha: Chế tạo từ thép cacbon số 45, thép cacbon số 65 hoặc các loại thép đặc biệt khác, đảm bảo kích thước, hình dáng và độ cứng.

• Công tắc ly tâm motor điện 1 pha: Thiết kế để kiểm soát cuộn dây phụ, một phần của động cơ chỉ hoạt động trong giai đoạn khởi động. Khi động cơ đạt tốc độ 72% - 83% so với tốc độ định mức, công tắc ly tâm kích hoạt, tách cuộn dây phụ khỏi nguồn điện. Lực ly tâm đảm bảo rằng cuộn dây phụ chỉ hoạt động trong giai đoạn khởi động, tránh làm việc quá tải và nguy cơ cháy nổ nếu công tắc ly tâm mất tác dụng. Điều này giúp bảo vệ và tăng tuổi thọ của động cơ.

 

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một pha hiện nay

 

Để kích thích hoạt động của động cơ điện 1 pha, stato cần nhận một dòng điện xoay chiều. Dòng điện chạy qua dây quấn stato tạo ra một từ trường quay với tốc độ được tính theo công thức n = 60f/p (vòng/phút), trong đó f là tần số nguồn điện và p là số đôi cực của phần dây quấn stato.

 

Trong quá trình quay, từ trường này tạo ra một sức điện động cảm ứng khi quét qua thanh dẫn của rôto. Do dây quấn rôto đang kín mạch, sức điện động này tạo ra dòng điện trong thanh dẫn của rôto. Dòng điện này tương tác với từ trường, tạo ra lực điện từ đặt vào thanh dẫn.

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một pha đơn giản

Tổng hợp các lực tác động ở đây sẽ tạo ra mô-men quay đối với trục của rotor, khiến cho rotor quay theo chiều của từ trường. Khi động cơ hoạt động, tốc độ quay của rotor (n) luôn luôn nhỏ hơn tốc độ đo được của từ trường (n1).

 

Kết quả là rotor quay chậm hơn, do đó nó luôn nhỏ hơn n1, là lý do mà động cơ này còn được gọi là động cơ không đồng bộ. Sự chênh lệch giữa tốc độ quay của rotor và tốc độ từ trường được gọi là hệ số trượt, ký hiệu là S, thường nằm trong khoảng từ 2% đến 10%.

 

Ưu điểm của động cơ điện 1 pha

 

• Hoạt động dưới điện áp một pha 220V, tần số 50Hz phổ thông, việc lắp đặt đơn giản.

• Bảo đảm về an toàn cho người vận hành.

• Công suất nhỏ, phù hợp với nhu cầu điều hoà của máy móc trong gia đình hoặc quy mô sản xuất nhỏ.

• Trọng lượng nhẹ và thuận tiện cho việc di chuyển.

• Cấu trúc đơn giản, không đòi hỏi kỹ thuật vận hành cao.

 

Phân loại động cơ điện 1 pha

 

Loại Motor 1 pha tải thường

 

Động cơ điện một pha YL, thường được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam, là loại motor 1 pha phổ biến nhất. Hình ảnh dưới đây biểu diễn các kiểu dáng của motor 1 pha bao gồm mặt bích B5, bích B35 và bích B14. Dưới đây là thông số của motor 1 pha với chân đế.

 

• Công suất: Từ 0.25HP đến 5HP.

• Điện áp sử dụng: 1 pha 220V (có thể hoạt động ổn định từ điện yếu ~190V - 220V).

• Đường kính trục bao gồm: 14mm, 19mm, 24mm, 28mm.

• Kích thước mặt bích B5 bao gồm: 200mm, 250mm, 300mm.

 

Loại Motor 1 pha giảm tốc chân đế GHC

 

Motor 1 pha giảm tốc chân đế GHC thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng đòi hỏi việc thêm hộp giảm tốc cho động cơ điện 220V, nhằm tăng khả năng chịu tải và cải thiện hiệu suất. Dưới đây là một số mẫu động cơ 1 pha giảm tốc mà nhiều người đánh giá cao.

 

• Công suất phổ biến: 0.2kw, 0.4kw, 0.8kw, 1.1kw, 1.5kw, 2.2kw.

• Đường kính trục ra bao gồm: 22mm, 28mm, 32mm, 40mm.

• Tỷ số truyền: Từ 1/10 đến 1/150.

• Lực momen: Từ 4.1 N.m đến 2524 N.m

 

Loại Motor 1 pha giảm tốc mặt bích GVC

 

• Công suất thường dùng: 0.3HP, 0.5HP, 1HP, 1.5HP, 2HP, 3HP

• Đường kính trục ra bao gồm: 22mm, 28mm, 32mm, 40mm

• Tỷ số truyền là: Từ 1/10 đến 1/100

• Lực momen: Từ 4.5 N.m đến 2520 N.m

 

Loại Motor 1 pha mini điều tốc IKR GS

 

Động cơ điện 1 pha IKR trục thẳng, GS mặt bích, có công suất từ Tốc độ có sẵn: 10 vòng đến 1400 vòng/phút.

 

• Công suất phổ biến bao gồm: 60w, 90w, 140w, 250w, 370w.

• Đường kính cốt trục bao gồm: 15mm, 22mm.

• Khả năng điều chỉnh tốc độ thông qua bộ điều khiển.

 

Loại Motor giảm tốc 1 pha mini

 

• Công suất phổ biến: 25w, 30w, 60w, 90w, 140w, 180w, 200w, 250w, 400w.

• Đường kính cốt trục bao gồm: 10mm, 15mm, 22mm.

• Tỷ số truyền: Từ 10 đến 100.

 

Loại Motor 1 pha mini trục thẳng

 

Động cơ điện 1 pha mini 220V, có công suất từ 60W đến 370W.

 

Tốc độ quay trục ra:

 

• 2 cực: Có thể điều chỉnh từ 2900 đến 1400 vòng/phút.

• 4 cực: Có thể điều chỉnh từ 1400 đến 700 vòng/phút.

 

Đường kính cốt trục bao gồm: 11mm, 14mm

 

Hướng dẫn cách chọn lựa động cơ điện 1 pha

 

Hiện nay trên thị trường có nhiều động cơ như: motor điện 1 pha, mô tơ điện 1 pha 2.2kw, motor giảm tốc 1 pha, mô tơ điện 1 pha 2hp, motor điện 1 pha 2hp, mô tơ điện 1 pha 4kw, mô tơ điện 1 pha 3kw và mô tơ điện 1 pha 5kw hay các hãng động cơ khác nhau như: motor Toshiba, motor Mitsubishi, motor Hitachi, motor Teco,...Để lựa chọn động cơ phù hợp, các bạn có thể tham khảo những thông tin dưới đây:

 

• Kiểm tra thông tin mức Ampe và điện áp: Trên sản phẩm, tem chứa đầy đủ thông tin về mức ampe và thậm chí có dòng điện định mức. Lựa chọn motor mới, cần xem mức ampe của loại motor hiện tại để lựa chọn phù hợp.

• Ứng dụng rộng rãi với công suất nặng: Motor điện 1 pha thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như máy nghiền đá, máy cắt sắt, máy ép nghiền gỗ hoặc nâng tạ. Đối với những ứng dụng đòi hỏi công suất nặng, việc lắp đặt dư tải có thể cải thiện tuổi thọ motor.

• Tải hợp lý đối với kích thước Motor: Việc sử dụng động cơ mà không đạt đến tải đủ sẽ giúp motor mát và bền bỉ hơn. Motor nhỏ thì nên sử dụng tối đa 90-95% tải, trong khi motor lớn hơn thì nên sử dụng khoảng 85-90% tải.

• Bảo vệ trong môi trường khắc nghiệt: Đối với môi trường ẩm, bụi cao như trong môi trường sản xuất hay môi trường công nghiệp, chọn motor có cấp độ bảo vệ cao như IP55 thay vì IP44 sẽ giúp bảo vệ motor khỏi tác động của bụi và ẩm.

• Phòng cháy nổ: Trong môi trường có nhiệt độ cao như hầm lò hơi hay nơi sản xuất hóa chất, chọn motor có khả năng phòng chống cháy nổ là quan trọng để đảm bảo an toàn.

• Đo kích thước trước khi mua: Nếu lựa chọn motor xuất xứ từ các hãng Nhật, Đức sản xuất trước năm 2000, cần kiểm tra kích thước thân motor. Các loại motor cũ thường có kích thước nhỏ hơn so với các loại động cơ mới.

• Kiểm tra hệ số Cos: Hệ số cos thể hiện khả năng tiết kiệm năng lượng và hiệu suất của động cơ. Đây là một yếu tố quan trọng được ảnh hưởng bởi nhiều điều kiện, như độ rỗng của rãnh, tiết diện dây đồng và chất lượng từ tính của tôn.

• An toàn điện: Để đảm bảo an toàn điện, quý khách nên trang bị các chi tiết như tụ điện, rơle mất pha và rơle nhiệt để kiểm tra aptomat chịu được dòng điện là bao nhiêu (A).

 

Với những lưu ý trên, chúng tôi hy vọng quý khách sẽ có sự lựa chọn đúng đắn và phù hợp với nhu cầu cụ thể của mình khi mua động cơ điện.

 

Ứng dụng của động cơ điện 1 pha

 

Động cơ giảm tốc một pha 220V, với các công suất đa dạng như 6W, 15W, 25W, 40W, 60W, 90W, 120W, 140W, 180W, 200W, 250W và nhiều loại khác, đang được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

 

• Ngành công nghiệp: Được áp dụng trong các hệ thống băng chuyền sản xuất, băng tải và các quy trình sản xuất công nghiệp khác.

• Nông nghiệp: Sử dụng trong sản xuất máy ấp trứng, máy cho gà ăn và các thiết bị khác hỗ trợ ngành nông nghiệp.

• Đời sống hàng ngày: Có thể thấy trong các thiết bị như máy vặt lông vịt, máy vặt lông gà, máy quay vịt, máy quay gà, máy nướng thịt và nhiều ứng dụng khác trong cuộc sống hàng ngày.

• Lĩnh vực quảng cáo: Được tích hợp vào thiết bị triển lãm, quán bar, khách sạn, nhà hàng và các không gian quảng cáo khác.

 

Đây là những ứng dụng đa dạng chứng minh sự linh hoạt và hiệu quả của động cơ một pha 220V trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

 

Động cơ 1 pha đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ sản xuất công nghiệp đến các thiết bị gia dụng. Việc nắm vững nguyên lý hoạt động và ưu điểm của động cơ này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự linh hoạt và tiện ích mà nó mang lại. Bên cạnh đó, sự phát triển không ngừng của công nghệ đã giúp động cơ 1 pha ngày càng gần gũi với cuộc sống hàng ngày, tạo ra những thiết bị hiệu quả với năng suất cao.