1. Động cơ DC là gì?
Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động giải trí với dòng điện một chiều .
Hình 1. Động cơ điện một chiều.
2. Phân loại động cơ điện một chiều
– Động cơ điện 1 chiều phân loại theo kích từ thành những loại :
- Kích từ độc lập.
- Kích từ song song.
- Kích từ nối tiếp.
- Kích từ hỗn hợp.
– Phân loại theo kết cấu cực từ:
- Động cơ điện một chiều cực từ là nam châm điện.
- Động cơ điện một chiều cực từ là nam châm vĩnh cửu (Permanent Magnet DC Motor).
Với mỗi 1 loại động cơ điện 1 chiều như trên thì có những ứng dụng khác nhau .
Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu sâu hơn về Permanent Magnet DC Motor (động cơ PMDC) nhé!
3. Cấu tạo của PMDC Motor
Động cơ DC nam châm hút vĩnh cửu là một động cơ trong đó từ thông chính được sinh ra bởi nam châm hút vĩnh cửu. Dòng điện chạy qua cuộn dây phần ứng từ nguồn điện áp một chiều làm cho phần ứng hoạt động giải trí như một nam châm từ. Các cực của phần ứng được lôi cuốn vào những cực của từ trường theo chiều ngược nhau, làm cho phần ứng xoay theo chiều kim đồng hồ đeo tay. Tốc độ của động cơ nam châm hút vĩnh cửu tỷ suất thuận với giá trị điện áp đặt vào phần ứng .
Hình 2. Cấu tạo của PMDC Motor.
4. Nguyên tắc hoạt động của DC Motor
Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm từ vĩnh cửu, hay nam châm hút điện, rotor có những cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều, một phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có trách nhiệm là đổi chiều dòng điện trong khi hoạt động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp .
Hình 3. Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay của rotor.
Hình 4. Pha 2: Rotor tiếp tục quay.
Hình 5. Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1.
Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng Electromotive force (EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện động counter-EMF (CEMF) hoặc sức điện động phản kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài đặt vào động cơ. Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài). Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành phần: sức phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phần ứng. Dòng điện chạy qua động cơ được tính theo biều thức sau:
Công suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng :
Để hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lí hoạt động của động cơ PMDC, ta hãy cùng xem qua đoạn video sau:
5. Đảo chiều động cơ DC
Khi ta cấp điện thế dương ( + ) vào một cực của động cơ và cấp điện thế âm ( – ) vào cực còn lại thì động cơ sẽ quay theo một chiều cố định và thắt chặt. Và khi ta cấp điện thế ngược lại, hòn đảo chiều dương âm thì động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại .
Cụ thể như sau, để hòn đảo chiều quay của động cơ điện một chiều, ta có cách cách sau :
-
Đảo chiều từ thông kích từ (đảo chiều dòng điện phần cảm):
Dễ triển khai với động cơ kích từ độc lập và song song vì mạch từ hiệu suất nhỏ .
- Đảo chiều dòng điện phần ứng .
Hình 6. Cấp điện thế ngược lại để đảo chiều quay của DC Motor.
