Động cơ điện là máy điện được dùng để biến đổi điện năng sang năng lượng cơ học. Động cơ điện đang dần thay thế động cơ đốt trong truyền thuyền nhờ ưu điểm bảo vệ môi trường, nó cũng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: ô tô, xe máy, xe nâng hay những đồ dùng trong gia đình như quạt điện, tủ lanh, máy giặt… Vậy động cơ điện là gì? Cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động của nó là gì? Hãy cùng hangchavn tìm hiểu về động cơ điện qua bài viết dưới đây nhé !
Nội dung bài viết
1. Tổng quan về động cơ điện
Động cơ điện có ứng dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất máy móc và thiết bị điện tử. Động cơ điện là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó ra sao? Hãy cùng hangchavn tìm hiểu thông qua các thông tin dưới đây
1.1. Lịch sử hình thành của động cơ điện
Nhiều thế kỉ qua, động cơ điện ngày càng được phát triển và cải tiến qua từng năm giúp cho cải tiến các công việc thường ngày trở nên dễ dàng và đơn giản hơn. Dưới đây là lịch sử hình thành và phát triển của động cơ điện:
- Năm 1820: Nhà hóa học Hans Christian Ørsted người Đan Mạch phát hiện ra hiện tượng điện từ.
- Năm 1821: Nhà khoa học người Anh là Michael Faraday phát minh ra nguyên lý chuyển đổi từ năng lượng điện sang năng lượng cơ bằng cảm ứng điện từ. Sau đó, ông công bố kết quả thí nghiệm của ông về chuyển động quay điện từ, gồm chuyển động quay của dây dẫn trong từ trường và chuyển động của nam châm xung quanh dây dẫn.
- Năm 1822: Peter Barlow phát triển ra bánh xe Barlow
- Năm 1828: động cơ điện đầu tiên sử dụng nam châm điện cho cả rotor và stator được phát minh bởi Ányos Jedlink (nhà khoa học người Hungary), sau đó ông đã phát triển động cơ điện có công suất đủ để đẩy được một chiếc xe.
- Năm 1834: Nhà phát minh Thomas Davenport chế tạo ra động cơ chỉnh lưu, đánh dấu một mốc quan trọng.
- Năm 1838: Hermann Jacobi chế tạo ra động cơ điện công suất 220W được dùng cho thuyền.
- Năm 1866: Werner von Siemens chế tạo ra máy phát điện
- Năm 1880: Động cơ điện được đưa vào sử dụng cho mục đích thương mại
- Năm 1886: Động cơ điện một chiều đầu tiên được phát minh bởi DC William Sturgeon
- Năm 1887: Động cơ điện cảm ứng AC xoay chiều được phát minh bởi Nikola Tesla. Tuy nhiên, động cơ này không phù hợp với các loại phương tiện giao thông đường bộ
- Năm 1892: Động cơ điện được sản xuất và cải tiến sao cho phù hợp với các phương tiện giao thông đường bộ
Ngày nay, động cơ điện có ứng dụng quan trọng không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày và ngành công nghiệp, từ các ứng dụng nhỏ như quạt điện và máy giặt đến các hệ thống lớn như máy phát điện và công cụ công nghiệp. Nhờ sự tiến bộ trong công nghệ động cơ điện tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của thế giới hiện đại.
1.2. Động cơ điện là gì?
Động cơ điện là thiết bị dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ học. Các thiết bị ngày nay đều cần sử dụng loại động cơ này. Các thiết bị sử dụng động cơ điện ta có thể thấy trong đời sống hàng ngay như: quạt điện, tủ lạnh, máy giặt, máy hút bụt…Ở một số thành phố hiện đại, động cơ này còn được sử dụng cho các thiết bị vận chuyển như: xe nâng, tàu điện ngầm…
1.3. Cấu tạo của động cơ điện
Hiện nay trên thị trường xuất hiện nhiều loại động cơ điện khác nhau để phù hợp với từng dòng máy, loại thiết bị. Do đó, các loại động cơ cũng có cấu tạo khác nhau. Dưới đây là cấu tạo của các loại động cơ điện thường gặp:
Phần tĩnh
Phần này gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn.
- Lõi thép
Đây là bộ phận dẫn từ của máy, nó có dạng hình trụ rỗng và được dập thành hình vành khăn từ một tấm thép dẫn điện có độ dày từ 0,35 mm đến 0,5 mm, bên trong có các rãnh để đặt dây quấn trước khi được ráp lại.
- Dây quấn
Dây quấn được làm từ dây đồng hoặc dây nhôm, nó được đặt trong các rãnh của lõi thép. Nó còn có bộ phận phụ bao bọc lấy lõi thép là vỏ bằng nhôm
Phần quay
Phần quay bao gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.
- Lõi thép
Lõi thép được làm bằng tấm thép kỹ thuật điện, dập thành đĩa và ép chặt có hình trụ đặc. Lõi thép có liên kết chặt chẽ với trục quay và được đặt vào hai ổ trục của stato
- Dây quấn
Dây quấn gồm có 2 loại, bao gồm: Roto dây quấn và roto dây lồng sóc.
– Roto dây quấn: Roto dây quấn cũng giống dây quấn stato, ưu điểm của nó là momen xoắn lớn. Tuy nhiên nó có nhược điểm là cấu tạo phức tạp và giá thành cao.
– Roto lồng sóc: Nó được làm bằng cách đúc nhôm vào các rãnh của roto, tạo thành các thanh nhôm và nối mạch ngắn ở hai đầu, nó có thêm các cánh quạt để làm mát roto khi roto quay. Dây quấn đực làm bằng dải nhôm và hai vòng ngắn mạch hình lồng nên nó được gọi là roto lồng sóc. Các rãnh của roto được thiết kế theo phương xiên với trục giúp cải thiện đặc tính mở máy, giảm rung do tác dụng của lực điện từ lên roto.
1.4. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện
Dưới đây là nguyên lý hoạt động của động cơ điện:
Động cơ điện có nguyên lý hoạt động là tạo từ trường quay thông qua dòng điện xoay chiều nhiều pha. Do đó, để động cơ có thể hoạt động được thì stato của động cơ cần được cung cấp dòng điện xoay chiều. Dòng điện sẽ tạo ra từ trường quay qua các cuộn dây của stato. Khi quá trình quay diễn ra, từ trường sẽ quét qua các thanh của roto, tạo ra sức điện động cảm ứng. Vật dẫn mang dòng điện trong từ trường tương tác nhau tạo ra lực điện từ.
Các lực này tạo ra momen quay với trục roto, làm cho roto quay theo chiều từ trường. Các động cơ điện đều hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ. Tuy nhiên, người ta cũng sử dụng động cơ hoạt động theo nguyên lý khác
2. Phân loại động cơ điện
Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại động cơ điện. Động cơ điện được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực trong đời sống. Động cơ điện được chia làm 4 loại bao gồm: Động cơ điện 1 pha, động cơ điện 3 pha.
Động cơ điện 1 pha
Động cơ điện 1 pha là động cơ sử dụng nguồn điện một pha . Cấu tạo của động cơ gồm mộ phần cố định và phần quay chỉ có dây quấn 1 pha, nguồn cấp dây 1 pha, dây cấp 1 thường thêm tụ điện lệch pha. Động cơ một chiều gồm: Động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu và động cơ điện một chiều kích từ.
Động cơ điện 3 pha
Đây là động cơ sử dụng dòng điện xoay chiều ba pha, đây là loại động cơ được sử dụng phổ biến nhất hiện nay vì giá thành rẻ, bền bỉ và dễ sửa chữa, bảo dưỡng.
Tùy thuộc vào kích thước của động cơ, người ta phân loại động cơ 3 pha gồm:
- Động cơ nhỏ: Động cơ nhỏ có chiều cao trục 90 – 315mm, đường kính ngoài lõi thép là 25-560mm
- Động cơ trung bình: Có chiều cao trung tâm 355 – 600mm, đường kính ngoài lõi stato là 560 – 900mm
- Động cơ lớn: Có chiều cao của trung tâm hơn 630mm và đường kính ngoài lõi stato hơn 900mm
3. Ứng dụng của động cơ điện
Động cơ điện có nhiều ứng dụng quan trọng trong cuộc sống hàng ngày và trong ngành công nghiệp. Dưới đây là một số ứng dụng nổi bật của động cơ điện:
- Trong ngành công nghiệp: Động cơ điện là trái tim của nhiều dây chuyền sản xuất trong các ngành công nghiệp đa dạng như may mặc, thực phẩm, và kho vận. Chúng được sử dụng để cung cấp sức mạnh và chuyển động cho máy móc sản xuất, máy ép, máy cắt, và nhiều thiết bị công nghiệp khác.
- Trong ngành xây dựng: Nó đã thay thế nhiều thiết bị cầm tay và máy móc xây dựng cỡ vừa và lớn, giúp tăng hiệu suất công việc xây dựng và giảm công sức của công nhân.
- Trong ngành y tế: Y tế là lĩnh vực được ứng dụng nhiều nhất, với hơn 90% các thiết bị sử dụng nguồn điện, bao gồm máy điện tim, máy x-ray, thiết bị phẫu thuật, và nhiều thiết bị chẩn đoán khác.
- Trong ngành dân dụng: Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta sử dụng động cơ điện trong nhiều thiết bị gia đình như tivi, tủ lạnh, máy quạt, máy giặt, và nhiều thiết bị khác, giúp làm cuộc sống tiện lợi hơn.
- Phương tiện di chuyển: Động cơ điện đã trở thành xu hướng trong phương tiện di chuyển như ô tô điện, xe máy điện, tàu điện, và xe buýt điện. Chúng không chỉ giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu mà còn thân thiện với môi trường.
- Ngành xe nâng: Xe nâng điện ngày càng phổ biến và thay thế các dòng xe nâng động cơ đốt truyền thống. Chúng có tính ứng dụng cao, chi phí vận hành thấp, và được sử dụng rộng rãi tại các nhà máy và kho xưởng.
Động cơ điện có vai trò quan trọng trong cả cuộc sống hàng ngày và trong các ngành công nghiệp khác nhau, đóng góp vào sự phát triển và hiệu suất của nhiều loại thiết bị và hệ thống
4. Ưu và nhược điểm của động cơ điện
Bên cạnh cấu tạo và nguyên lý hoạt động, có một đặc điểm mà nhiều người sử dụng quan tâm về động cơ điện đó là ưu và nhược điểm của nó. Dưới đây là ưu và nhược điểm của động cơ điện do hangcha cung cấp !
4.1. Ưu điểm của động cơ điện
Động cơ điện có nhiều ưu điểm quan trọng, bao gồm:
- Không thải ra khí độc hại: Nó hông sản xuất khí độc hại như khí CO2, khí độc CO, và các hạt bụi gây ô nhiễm không khí, giúp giảm tác động tiêu cực đối với môi trường và sức khỏe con người.
- Hiệu suất năng lượng cao: Nó thường có hiệu suất năng lượng cao hơn so với động cơ đốt trong, tức là chúng chuyển đổi năng lượng từ nguồn điện thành công việc làm việc cơ học một cách hiệu quả hơn. Điều này giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm chi phí vận hành.
- Không gây tiếng ồn và rung lắc: Nó hoạt động một cách rất yên tĩnh và không tạo ra tiếng ồn lớn hoặc rung lắc, đặc biệt là so với động cơ đốt trong, điều này làm giảm tiêu thụ tiền và tạo ra môi trường làm việc và sống tốt hơn.
- Không cần bảo dưỡng thường xuyên: So với các động cơ đốt trong, động cơ điện ít yêu cầu bảo dưỡng thường xuyên. Chúng không có nhiều bộ phận chuyển động cơ kháng nên ít hỏng hóc và cần ít công việc bảo dưỡng.
- Sạc từ nguồn năng lượng tái tạo: Động cơ điện có thể sạc từ các nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời và gió. Điều này giúp giảm phụ thuộc vào dầu mỏ và nguồn năng lượng truyền thống, đồng thời tạo điều kiện cho tính bền vững của hệ thống năng lượng.
Động cơ điện có nhiều ưu điểm quan trọng, từ bảo vệ môi trường và tiết kiệm nhiên liệu đến tạo ra môi trường làm việc và sống tốt hơn. Điều này giúp thúc đẩy sự phát triển của công nghệ và hệ thống năng lượng sạch.
4.2. Nhược điểm của động cơ điện
Mặc dù có nhiều ưu điểm, động cơ điện cũng có nhược điểm của riêng. Dưới đây là một số nhược điểm của nó:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn: Một trong những nhược điểm chính của động cơ này là chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với động cơ đốt trong. Mua một xe điện hoặc cài đặt hệ thống điện mặt trời có thể đòi hỏi một số lượng tiền lớn, bao gồm cả việc mua xe hoặc thiết bị và cài đặt hệ thống sạc.
- Trọng lượng pin lớn: Pin của xe điện thường nặng và lớn, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất lái xe và không gian lưu trữ. Trọng lượng lớn của pin có thể làm giảm khả năng tăng tốc và ảnh hưởng đến phân phối trọng lượng của xe.
- Phụ thuộc vào hệ thống sạc và điện lưới phân phối: Việc sạc pin và sử dụng xe điện phụ thuộc vào hệ thống sạc có sẵn và điện lưới phân phối. Trong một số vùng có hạ tầng kém, việc tìm kiếm điểm sạc có thể khó khăn. Ngoài ra, nếu hệ thống điện lưới không ổn định hoặc không được cải thiện, sẽ ảnh hưởng đến sự sẵn sàng của xe điện.
Mặc dù động cơ điện có nhiều ưu điểm, nhưng cũng tồn tại nhược điểm như chi phí đầu tư ban đầu cao hơn, thời gian sạc pin kéo dài, trọng lượng pin lớn và phụ thuộc vào hệ thống sạc và điện lưới phân phối.
5. So sánh động cơ điện và động cơ đốt trong
Dưới đây là bảng so sánh động cơ điện và động cơ đốt trong:
| Đặc điểm | Động cơ điện | Động cơ đốt trong |
| Hiệu suất | Xấp xỉ 90% | Khoảng 35% |
| Kích thước, khối lượng | Nhỏ | Lớn |
| Tốc độ | Tốc độ nhanh | Tốc độ chậm |
| Chi phí bảo trì, sử dụng | Chi phí bảo trì thấp | Chi phí bảo trì cao |
Bài viết trên đã cung cấp cho các bạn các thông tin về động cơ điện, hi vọng thông tin mà hangchavn cung cấp sẽ có ích cho bạn. Nếu các bạn có bất kì thắc mắc gì về bài viết hay có nhu cầu tìm hiểu về xe nâng dầu, xe nâng điện, xe nâng tay… thì vui lòng liên hệ qua số hotline 0975 645 225 để được các chuyên gia của Thiên Sơn tư vấn, hỗ trợ hoặc truy cập website hangchavn để tìm hiểu thêm về các loại động cơ, phụ tùng, vật liệu xây dựng cũng như thông tin về các loại xe nâng hàng.
