Động cơ DC là gì? Phân loại, ưu – nhược điểm của động cơ DC

Động cơ DC ngày càng trở nên quen thuộc đối với con người nhờ ứng dụng rộng rãi và giá thành phải chăng. Vậy động cơ DC là gì? Chúng có cấu tạo như thế nào và nguyên lý hoạt động ra sao. Từ những đặc điểm đó, chúng tôi đưa ra so sánh chi tiết giữa động cơ DC và AC cùng những ứng dụng của chúng.

1. Động cơ DC là gì?

Động cơ DC (từ viết tắt của “Direct Current”) là loại động cơ điện một chiều, có nhiệm vụ chuyển điện năng thành cơ năng. Từ đó, vòng quay cơ học sinh ra trong động cơ và tạo năng lượng cho quá trình vận hành của thiết bị, máy móc,… Tốc độ quay khi không có tải của động cơ DC nếu không giảm tốc có thể đạt từ 1000RPM tới 40.000RPM.

Động cơ điện một chiều DC có cấu tạo từ 3 bộ phận chính bao gồm Stator (phần cảm), rotor (phần ứng) và phần cổ góp – chỉnh lưu.

  • Stator: Một hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện, có nhiệm vụ kích từ động để sinh ra từ trường.
  • Rotor: Các cuộn dây quấn được nối với nguồn điện một chiều
  • Bộ phận chỉnh lưu: Có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường, bộ phận này bao gồm thêm bộ chổi than và cổ góp.
Động cơ DC là gì
Động cơ DC là động cơ điện một chiều

2. Phân loại động cơ DC

Động cơ DC được phân chia thành các loại chủ yếu như sau:

a. Động cơ DC có chổi than

Loại động cơ này tạo từ trường nhờ cuộn dây hoặc nam châm vĩnh cửu, thông qua việc đưa dòng điện đi qua cổ góp và chổi than. Chúng có hiệu quả hoạt động vừa phải, chi phí thấp, an toàn và dễ sử dụng nhưng nhanh chóng giảm tuổi thọ nếu phải hoạt động với công suất cao thường xuyên. Hơn nữa, động cơ DC có chổi than còn đòi hỏi bảo trì thường xuyên do chổi than dễ bị ăn mòn.

b. Động cơ DC không chổi than

Động cơ DC không chổi than là một loại động cơ đồng bộ với tốc độ rotor bằng tốc độ từ trường. Trong đó, từ trường được tạo ra nhờ nam châm vĩnh cửu và sự dịch chuyển của mạch điện xung quanh stato. Nhờ đó, chúng có hiệu quả và tuổi thọ cao hơn so với động cơ DC có chổi than, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống.

c. Động cơ DC kích từ độc lập

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có nguồn cung cấp điện riêng biệt cho cuộn cảm và cuộn dây. Chính vì vậy, hoạt động giữa dòng cảm ứng và dòng điện trường là độc lập và không can thiếp lẫn nhau. Loại động cơ này có tốc độ quay không đổi và không phụ thuộc vào tải nên được trang bị trên các loại máy móc có momen khởi động thấp.

d. Động cơ DC tự kích từ

Động cơ điện một chiều DC tự kích từ bao gồm các mạch nối tiếp, song song và hỗn hợp. Chúng bao gồm các cuộn dây được kết nối với nhau và sử dụng chung một nguồn cấp điện duy nhất. Loại động cơ này bị giới hạn ở tốc độ 5000 vòng/phút, phù hợp với động cơ cần momen khởi động lớn như cẩu, cần, tời,..

Động cơ điện một chiều DC

3. Nguyên lý làm việc và phương pháp điều chỉnh tóc độ động cơ DC

a. Nguyên lý làm việc của động cơ DC ​

Động cơ DC hoạt động theo nguyên lý không quá phức tạp bao gồm các giai đoạn:
  • Khi động cơ điện một chiều được cung cấp nguồn điện, từ trường tạo ra trong stato hút và đẩy nam châm trên rotor khiến rotor quay.
  • Bộ chuyển đổi cung cấp nguồn điện cho cuộn dây động cơ. Điều này giúp giảm điện năng sử dụng bởi một dòng điện trực tiếp thay vì dòng điện xoay chiều. Nhờ đó, động cơ DC có khả năng kiểm soát chính xác tốc độ quay của rotor và sator.

b. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ DC

Để điều chỉnh tốc độ động cơ DC, bạn có thể thực hiện theo các cách sau đây:

  • Thay đổi điện áp phần ứng
  • Thay đổi điện trở mạch rotor
  • Thay đổi từ thông

Trên thực tế, phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là thay đổi điện áp phần ứng bằng phương pháp thay đổi độ rộng xung PWM. Hầu hết các loại mạch điều khiển động cơ DC được dùng để thay đổi điện áp phần ứng đặt vào động cơ và đảo chiều động cơ bằng cách thay đổi chiều điện áp đặt lên phần ứng.

4. Ưu, nhược điểm của động cơ DC

Động cơ điện 1 chiều DC sở hữu những ưu, nhược điểm nhất định. Cụ thể như sau:

a. Ưu điểm của động cơ điện 1 chiều

  • Thời gian phản hồi nhanh để bắt đầu/dừng và tăng tốc.
  • Công suất khởi động, mô men xoắn cao hơn, có khả năng tải nặng khi khởi động.
  • Động cơ DC có công suất 35 – 60W, tiêu thụ ít điện năng hơn do chỉ cấp điện cho Stato chứ không cần cấp điện cho Roto.
  • Cấu trúc ổn định, bền bỉ, tuổi thọ lớn (trung bình khoảng 15 năm).
  • Trọng lượng nhẹ nên dễ dàng lắp đặt ở vị trí cao.
  • Phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn, vận hành êm ái.
  • Tình trạng nhiễu điện từ nhỏ.
  • Động cơ điện một chiều DC có chổi than được đánh giá cao với khả năng khởi động và điều chỉnh đạt hiệu suất tốt.
  • Yêu cầu cài đặt, bảo trì đơn giản hơn.
  • Động cơ có nhiều loại với các yêu cầu điện áp khác nhau.
Cấu tạo động cơ điện một chiều

b. Nhược điểm của động cơ điện 1 chiều

Mặc dù sở hữu nhiều ưu điểm, động cơ DC vẫn tồn tại nhược điểm lớn là hiện tượng mài mòn cơ học trong quá trình vận hành. Hơn thế nữa, tiếp điểm giữa chổi than và cổ góp có nguy cơ gây hư hỏng, chập cháy nếu hoạt động quá mức. Ngoài ra, công suất của động cơ điện một chiều chỉ ở mức trung bình, không quá cao nên có thể chưa đủ để đáp ứng cường độ làm việc của một số loại máy móc, thiết bị lớn.

5. So sánh động cơ DC và AC

Động cơ điện hiện nay bao gồm 2 loại chủ yếu: Động cơ DC và động cơ AC. Trong đó, động cơ AC là động cơ điện xoay chiều. Giữa 2 loại động cơ này có những sự khác biệt nhất định. Tùy thuộc vào loại máy móc, thiết bị mà nhà sản xuất cân nhắc lựa chọn động cơ DC hay AC. Dưới đây là bảng so sánh giữa động cơ DC và AC:

Sự khác biệt giữa Động cơ DC và động cơ AC
STT Tiêu chí so sánh Động cơ DC Động cơ AC
1 Số pha 1 pha 2 pha, 3 pha
2 Công suất hoạt động Động cơ DC có công suất hoạt động 35-60W. Động cơ AC có công suất hoạt động lớn hơn 80W
3 Chiều dòng điện Dòng điện 1 chiều Dòng điện xoay chiều
4 Cấu trúc Cuộn dây phần ứng quay và từ trường không quay.
Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi dòng điện phần ứng
Cuộn dây phần ứng không quay và từ trường quay liên tục.
Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi tần số của dòng điện
5 Giao thoa điện Giao thoa điện nhỏ
Ngăn ngừa sự nhiễu sóng điện, bảo vệ độ nhạy trong thời gian dài
Ngăn sóng nhiễu từ đảm bảo thiết bị không bị quá tải nhiệt.
Độ giao thoa điện lớn, hay biến động khiến thiết bị nhanh mất độ nhạy.
6 Mức tiêu thụ năng lượng Tiêu thụ nhiều năng lượng hơn so với động cơ AC Mức tiêu thụ năng lượng của dòng điện AC nhỏ hơn khoảng 70% so với dòng điện 1 chiều nhờ khả năng hạn chế hao phí năng lượng do dòng điện truyền đi xa
7 Tiếng ồn khi sử dụng Động cơ DC chuyển mạch không gây tiếng ồn Động cơ AC ồn hơn so với DC khi vận hành
8 Bảo dưỡng, thay thế Nhiều bộ phận cơ khí phức tạp nên việc sửa chữa, thay thế thường tốn kém hơn Sử dụng bộ điều khiển điện tử nên việc bảo dưỡng, thay thế ít tốn kém hơn
9 Tuổi thọ Thời gian hoạt động có thể lên tới 10 năm Thời gian hoạt động có thể lên tới 10 năm
10 Ứng dụng Ứng dụng trong các trường hợp tốc độ động cơ buộc phải điều khiển từ bên ngoài Ứng dụng trong các trường hợp đòi hỏi hiệu suất năng lượng tăng cao trong một thời gian dài

6. Ứng dụng của động cơ DC

Động cơ DC hiện nay được ứng dụng rộng rãi trên nhiều loại máy móc, thiết bị đòi hỏi sự quay liên tục trong phạm vi lớn. Một số ví dụ phổ biến có thể kể đến như:

  • Động cơ DC trang bị trên quạt máy: Động cơ DC được trang bị phổ biến trên nhiều loại quạt máy vì chúng rẻ và tiết kiệm điện hơn nhiều so với quạt trạng bị động cơ AC.
  • Động cơ DC trang bị trên máy bơm thủy lực: Đây là một loại thiết bị công nghiệp được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, khai thác mỏ, sản xuất. Động cơ DC được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị này nhờ vào khả năng điều tiết tốc độ chính xác.
Động cơ điện DC chổi than
Động cơ điện DC chổi than

Hiện nay, với sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ, người dùng luôn hướng tới những loại động cơ hiện đại, mang lại hiệu suất lớn. Trong đó, động cơ không chổi than là sự lựa chọn ưu tiên của nhiều cá nhân, doanh nghiệp bởi khả năng vận hành bền bỉ, thân thiện hơn với môi trường và tiết kiệm nhiên liệu.

Động cơ không chổi than được trang bị trên xe nâng Hangcha là động cơ điện xoay chiều. Điều này giúp động cơ xe sở hữu công suất đáng kinh ngạc và tuổi thọ cao, khả năng vận hành bền bỉ với cường độ lớn trong suốt quá trình sử dụng.

Nếu có nhu cầu chọn mua xe nâng Hangcha nhập khẩu chính hãng, đảm bảo chất lượng với giá tốt cùng chế độ bảo hành dài hạn, quý khách hàng vui lòng liên hệ hotline 0975 645 225 để được các chuyên gia của Hangchavn hỗ trợ hết mình vào báo giá tốt nhất.

Trên đây là bài viết về chủ đề Động cơ DC và những vấn đề liên quan. Hi vọng rằng những thông tin mà chúng tôi cung cấp sẽ giúp ích cho bạn. Để xem thêm nhiều kiến thức và tin tức về lĩnh vực kỹ thuật nói chung và xe nâng nói riêng, bạn vui lòng truy cập đường dẫn: https://hangchavn.com/tin-tuc/