Động cơ điện

Động cơ điện

Động cơ điện có mặt ở rất nhiều lĩnh vực trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Hãy cùng tìm hiểu về các loại động cơ điện khác nhau nhé.

Vật lý

Từ khoá

elektromotor, cảm ứng điện từ, cảm ứng, động cơ, động cơ điện, Động cơ điện xoay chiều, quy tắc bàn tay phải, nam châm điện, đường sức từ, cảm ứng hiện tại, dòng điện một chiều, xôn xao, dòng điện, từ trường, lực từ, lõi sắt, máy móc, năng lượng, Dòng điện xoay chiều, electro, vật lý học, điện, điện lực

Các mục liên quan

Các cảnh

Phản ứng giữa dòng điện và từ trường

  • dây dẫn điện
  • các đường cảm ứng từ - Các đường ảo được sử dụng để minh hoạt cho cấu trúc của từ trường. Mật độ của chúng chỉ ra độ lớn của độ cảm ứng từ, trong khi hướng của chúng chỉ ra hướng của dòng điện được tạo ra.

Tất cả các động cơ điện đều lợi dụng hiệu ứng từ của dòng điện.

Khi dòng điện chạy trong một dây dẫn, từ trường được tạo ra quanh dây dẫn đó. Tác động của từ trường lên một nam châm vĩnh cửu cũng giống như tác động của một nam châm vĩnh cửu khác, chỉ khác là từ trường[ này có thể điều chỉnh được. Sức mạnh của từ trường được tạo ra phụ thuộc vào cường độ của dòng điện chạy trong dây dẫn và khoảng cách đến dây dẫn, trong khi hướng của nó phụ thuộc vào hướng của dòng điện.

Dây dẫn vòng

  • dây dẫn điện
  • các đường cảm ứng từ - Các đường ảo được sử dụng để minh hoạt cho cấu trúc của từ trường. Mật độ của chúng chỉ ra độ lớn của độ cảm ứng từ, trong khi hướng của chúng chỉ ra hướng của dòng điện được tạo ra.

Cuộn dây đóng vai trò như nam châm điện

  • dây dẫn điện - Sức mạnh của từ trường có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh sức mạnh của dòng điện chạy trong dây dẫn.
  • các đường cảm ứng từ - Chúng trở nên tập trung bên trong các vòng xoắn được tạo ra bởi dây dẫn điện, vậy nên từ trường ở đó sẽ mạnh hơn.
  • lõi sắt - Sức mạnh của từ trường bị ảnh hưởng bởi thành phần vật chất của lõi của cuộn dây.

Từ trường được tạo ra bởi dòng điện có thể được khuếch đại bằng cách tạo ra một vòng xoắn trong dây dẫn, bởi khi làm vậy các đường sức từ sẽ trở nên tập trung hơn ở bên trong vòng xoắn. Từ trường có thể được khuếch đại hơn nữa bằng cách tạo ra nhiều vòng dây dẫn, nghĩa là tạo ra một cuộn dây, và bằng cách cuốn nó quanh một cái cần được làm từ chất liệu có thể từ hóa, ví dụ như lõi sắt. Cuộn dây được tạo ra đó sẽ là một nam châm điện, thứ có thể được tìm thấy trong tất cả các động cơ điện.

Cảm ứng

  • cuộn dây
  • nam châm quay
  • ampe kế

Dòng điện có thể tạo ra từ trường, nhưng từ trường cũng có thể tạo ra dòng điện. Hiện tượng này được gọi là cảm ứng điện từ.

Dòng điện chỉ có thể được tạo ra bởi từ trường thay đổi. Nếu từ trường ở trong môi trường của cuộn dây thay đổi, một điện áp sẽ được tạo ra bên trong cuộn dây và từ đó tạo ra dòng điện. Dòng điện này cũng tạo ra một từ trường, và hai từ trường này có thể tương tác với nhau.

Động cơ điện một chiều DC

  • nam châm vĩnh cửu
  • cuộn dây - Khi một dòng điện được truyền vào trong cuộn dây kim loại, một từ trường sẽ được tạo ra xung quanh cuộn dây, khiến nó hoạt động như một nam châm: nó sẽ quay theo quy luật để tự căn chỉnh theo từ trường vĩnh cửu của phần tĩnh.
  • bộ chuyển mạch - Bộ chuyển mạch quay cùng với phần quay của động cơ DC. Nó nhận dòng điện thông qua các chổi than và truyền nó tới (các) cuộn dây của phần quay. Một động cơ DC dạng đơn giản nhất cũng có hai cực, do đó bộ chuyển mạch cũng có hai đoạn. Khi bộ chuyển mạch quay, các cực của dòng điện bị đảo sau mỗi nửa vòng.
  • chổi - Dòng điện được dẫn tới bộ chuyển mạch, sau đó tới cuộn dây thông qua các chổi. Các chổi này thường được làm từ muội than.
  • lõi sắt - Chức năng của lõi sắt là để khuếch đại từ trường được tạo ra bởi cuộn dây.
  • cách điện

hai loại động cơ điện chính: động cơ dòng điện một chiều (DC) và động cơ dòng điện xoay chiều (AC).

Đúng như cái tên, động cơ DC chạy bằng dòng điện một chiều, được cung cấp bởi pin hoặc nguồn điện bên ngoài. Ở các động cơ DC đơn giản nhất, phần tĩnh là một nam châm vĩnh cửu phần quay là một nam châm điện và là một cuộn dây.

Dòng điện được đưa vào cuộn dây quay thông qua chổi than bộ chuyển mạch. Kết quả của việc cung cấp dòng điện cho cuộn dây là cuộn dây trở thành một nam châm.quay theo quy luật để tự căn chỉnh với sự phân cực của nam châm vĩnh cửu. Tuy nhiên, trước khi tự căn chỉnh theo hướng chính xác, sự phân cực của dòng điện trong bộ chuyển mạch sẽ được đảo ngược. Theo đó, cuộn dây tiếp tục quay về phía cực đối diện, và đây là cách để nó quay liên tục.

Việc sử dụng nhiều cuộn dây trong phần quay là bình thường, vậy nên bộ chuyển mạch cũng có nhiều cực để đảm bảo mọi thứ hoạt động trôi chảy hơn.

Bất lợi của động cơ DC là chổi than sẽ bị mòn, vậy nên chúng phải được thay thế thường xuyên, và các phân tử bụi than được tạo ra có thể gây đoản mạch. Ngoài ra, động cơ DC cũng rất ồn ào.

Động cơ đồng bộ dòng điện xoay chiều AC

  • phần quay - Nam châm vĩnh cửu của phần quay luôn cố theo từ trường quay của phần tĩnh.
  • phần tĩnh - Các cuộn dây của phần tĩnh tạo ra từ trường quay.
  • bộ thiết bị điện tử điều khiển - Nó tạo ra sự lệch pha giữa các cuộn dây.
  • dòng điện xoay chiều

Loại động cơ điện chính khác là động cơ AC, bao gồm động cơ đồng bộkhông đồng bộ.

Động cơ đồng bộ sử dụng dòng điện xoay chiều, loại dòng điện đổi hướng theo chu kỳ, cho phần quay. Dòng điện như vậy có thể được tạo ra từ mạng cấp điện hoặc bằng điện tử. Nếu dòng điện trong các cuộn dây của phần tĩnh không xoay chiều trong cùng một pha sẽ tạo ra từ trường quay. Sự lệch pha có thể được tạo ra bằng cách sử dụng bộ tụ điện hoặc các thiết bị điện tử phức tạp hơn. Trong đa số trường hợp, ta có các nam châm vĩnh cửu trong phần quay nhưng ta cũng có thể có các cuộn dây (cuộn dây được cung cấp bởi dòng điện một chiều từ nguồn điện bên ngoài). Nam châm của phần quay cố gắng theo từ trường quay của phần tĩnh nên nó sẽ xoay cùng từ trường.

Các động cơ đồng bộ chỉ có thể hoạt động ở tốc độ tương ứng với tần số của dòng điện cấp điện cho chúng. Khi một động cơ đồng bộ chạy có tải, phần quay giảm pha xuống một góc nhất định tương ứng với cực của phần tĩnh, nhưng cả hai đều chạy với tốc độ đồng bộ như nhau. Nếu tải được tăng lên, góc đó cũng tăng lên. Nếu đột nhiên quá nhiều tải được đặt lên động cơ, các cực quay và cực tĩnh sẽ thất bại trong việc đồng bộ và động cơ sẽ dừng chạy.

Những động cơ này không tự khởi động được, chúng cần có một cơ chế khởi động. Đa số các động cơ đồng bộ đều được khởi động bằng một cơ chế cảm ứng và chỉ đổi sang chế độ đồng bộ khi chúng đạt đến tốc độ đồng bộ.

Khi truyền động cho các phương tiện, tần số của dòng điện xoay chiều cung cấp cho động cơ đồng bộ được điều khiển bằng các thiết bị điện tử tùy theo tốc độ mong muốn của phương tiện đó. Vì trong các phương tiện điện hiện đại, dòng điện xoay chiều được tạo ra từ dòng điện một chiều bởi mạch điện tử nên những động cơ này có thể được coi là động cơ DC. Chúng cũng còn được gọi là động cơ DC không chổi than hay động cơ BLDC.

Những ích lợi của động cơ đồng bộ so với động cơ DC có chổi than là trong chúng không có linh kiện nào có thể bị mòn và tạo ra bụi; chúng hoạt động rất năng suất và gần như không tạo ra tiếng ồn.

Động cơ không đồng bộ dòng điện xoay chiều AC

  • phần quay - Nó cũng có thể là một xi lanh kim loại đơn giản trong đó dòng điện được tạo ra bởi từ trường thay đổi.
  • phần tĩnh - Các cuộn dây của phần tĩnh tạo ra từ trường quay.
  • bộ thiết bị điện tử điều khiển - Nó tạo ra sự lệch pha giữa các cuộn dây.

Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ dựa trên hiện tượng cảm ứng, vậy nên chúng cũng được gọi là động cơ cảm ứng.

Động cơ không đồng bộ cũng có chứa phần tĩnh và phần quay. Phần tĩnh gồm có nhiều cuộn dây được cấp điện bởi dòng điện xoay chiều. Phần quay có thể là xi lanh kim loại hoặc một cuộn dây đoản mạch, thứ không nhận dòng điện từ nguồn bên ngoài.

Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ như sau:

1. Dòng điện xoay chiều không chạy cùng pha trong các cuộn dây của phần tĩnh, điều đó tạo ra một từ trường quay xung quanh các cuộn dây.

2. Từ trường quay này tạo ra một dòng điện trong phần quay.

3. Dòng điện được tạo ra ở trên tạo ra một từ trường khác quay phần quay.

4. Hai từ trường tác động qua lại lẫn nhau, nên phần quay sẽ cố tự căn chỉnh với từ trường bên ngoài. Tuy nhiên, vì từ trường quay nên phần quay có thể sẽ không bao giờ bắt kịp được nên nó sẽ luôn luôn quay.

Từ trường quay chỉ được tạo ra khi dòng điện trong các cuộn dây của phần tĩnh lệch pha. Nếu sử dụng điện nhiều pha để truyền động cho động cơ, các cuộn dây của phần tĩnh phải được mắc điện lệch pha. Nếu động cơ được truyền động bởi điện một pha, khi đó sự chuyển pha của các cuộn dây bên ngoài sẽ được kiểm soát bởi các bộ tụ điện hoặc bởi những thiết bị điện tử phức tạp hơn.

Hoạt động của động cơ không đồng bộ đỡ phức tạp hơn động cơ đồng bộ vì chúng không dừng hoạt động khi tăng tải.

Động cơ tuyến tính

  • phần tĩnh - Nó chứa các nam châm vĩnh cửu.
  • phần quay - Nó chứa các cuộn dây.
  • bộ cảm biến

Cả hai loại động cơ AC đều có các phiên bản tuyến tính được biết đến như LIM (Động cơ Cảm ứng Tuyến tính) và LSM (Động cơ Đồng bộ Tuyến tính). Hoạt động của những động cơ này không dẫn đến chuyển động quay, nhưng dẫn đến chuyển động theo đường thẳng.

Nguyên lý hoạt động của chúng cũng giống như nguyên lý hoạt động của các động cơ quay, trừ việc cả phần quayphần tĩnh đều nằm trên một đường thẳng. Một điểm khác biệt khác là bộ phận di động thường là bộ phận có chứa các cuộn dây và không phải bộ phận có từ tính hay có thể từ hóa.

các động cơ LIM, một dòng điện xoay chiều nhiều pha được truyền vào hàng dây quay, tạo ra một từ trường quay mà tạo ra dòng điện trong thanh ray kim loại cố định, từ trường của nó sẽ truyền động cho bộ phận di động của động cơ có chứa các cuộn dây.

Đối với các động cơ LSM, thanh ray phải chứa nhiều nam châm xếp thành hàngdòng điện xoay chiều chạy trong các cuộn dây của bộ phận di động phải được thay đổi theo hướng chuyển động để nó luôn chạm đến nam châm tiếp theo vào đúng pha. Việc này sẽ là không thể nếu không có bộ cảm biến và các thiết bị điện tử điều khiển.

Động cơ bước

  • phần quay - Nó cũng có thể là một xi lanh kim loại đơn giản trong đó dòng điện được tạo ra bởi từ trường thay đổi.
  • phần tĩnh - Các cuộn dây của phần tĩnh tạo ra từ trường quay.
  • bộ thiết bị điện tử điều khiển - Nó tạo ra sự lệch pha giữa các cuộn dây.

Động cơ bước sẽ rất có ích với các thiết bị mà ta cần biết chính xác góc (hoặc bước) mà động cơ quay được khi có một lượng điện nhất định chạy qua.

Những động cơ như vậy làm cánh tay của robot hoặc các linh kiện của máy photocopymáy in chuyển động. Phần quay của các động cơ bước chứa nhiều nam châm vĩnh cửu, trong khi phần tĩnh lại là tập hợp các nam châm điện. Các nam châm điện của phần tĩnh được cấp điện riêng biệt bằng các thiết bị điện tử điều khiển theo góc mong muốn.

Phần quay càng được lắp đặt nhiều nam châm vĩnh cửu và phần tĩnh càng được lắp đặt nhiều nam châm điện, góc mà động cơ có thể quay theo từng bước càng nhỏ, vậy nên nó có thể quay chính xác hơn theo hướng ta mong muốn.

Độ chính xác của động cơ cũng có thể tăng lên nếu các nam châm của phần quay và lõi sắt của các nam châm điện của phần tĩnh được khớp. Độ chính xác còn có thể được tăng lên nữa bằng cách thay đổi chính xác dòng điều khiển truyền điện cho các cuộn dây.

Thuyết minh

Động cơ điện có mặt ở rất nhiều lĩnh vực trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Mặc dù có nhiều loại, nhưng tất cả chúng đều lợi dụng hiệu ứng từ của dòng điện.

Khi dòng điện chạy trong một dây dẫn, từ trường được tạo ra quanh dây dẫn đó. Sức mạnh của từ trường được tạo ra phụ thuộc vào cường độ của dòng điện chạy trong dây dẫn và khoảng cách đến dây dẫn.

Từ trường được tạo ra bởi dòng điện đó có thể được khuếch đại hơn nữa bằng cách cuốn dây dẫn vào trong một cuộn dây. Cuộn dây này sẽ tạo ra một nam châm điện, thứ được tìm thấy trong tất cả các động cơ điện. Sức mạnh của nam châm điện và vị trí các cực của nó có thể được điều chỉnh với dòng điện chạy qua nó.

Dòng điện có thể tạo ra từ trường, nhưng từ trường cũng có thể tạo ra dòng điện. Hiện tượng này gọi là cảm ứng từ. Dòng điện chỉ có thể được tạo ra bởi từ trường thay đổi. Nếu từ trường thay đổi gần một cuộn dây, một điện áp sẽ được tạo ra bên trong cuộn dây và từ đó tạo ra dòng điện. Dòng điện này sẽ có từ trường, vậy nên hai từ trường có thể tương tác với nhau. Một số động cơ điện lợi dụng hiện tượng này.

hai loại động cơ điện chính: động cơ dòng điện một chiều (DC) và động cơ dòng điện xoay chiều (AC). Đúng như cái tên, động cơ DC chạy bằng dòng điện một chiều, phần tĩnh là một nam châm vĩnh cửu phần quay là một nam châm điện. Dòng điện chạy qua cuộn dây quay thông qua tiếp xúc trượt và chổi than. Do có dòng điện chạy qua, cuộn dây biến thành một nam châm. Nó quay theo quy luật để tự căn chỉnh với sự phân cực của nam châm vĩnh cửu. Tuy nhiên, trước khi tự căn chỉnh theo hướng chính xác, sự phân cực của dòng điện trong bộ chuyển mạch sẽ được đảo ngược. Theo đó, cuộn dây tiếp tục quay về phía cực đối diện, và đây là cách để nó giữ cho động cơ quay liên tục.

Loại động cơ điện chính khác là động cơ AC, bao gồm động cơ đồng bộ và không đồng bộ. Trong động cơ đồng bộ, dòng điện xoay chiều, loại dòng điện đổi hướng theo chu kỳ, cấp điện cho phần quay. Dòng điện như vậy có thể được tạo ra từ mạng cấp điện hoặc bằng điện tử. Một mạch điện tử đơn giản sẽ đảm bảo dòng điện không xoay chiều trong cùng một pha trong các cuộn dây của phần tĩnh, tạo ra từ trường quay. Trong các động cơ này, nam châm của phần quay cố gắng theo từ trường quay của phần tĩnh để quay cùng với nó. Các động cơ đồng bộ chỉ có thể hoạt động ở tốc độ tương ứng với tần số của dòng điện cấp điện cho chúng. Nếu đột nhiên có quá nhiều tải bị đặt lên động cơ, các cực của phần quay và phần tĩnh sẽ mất đi sự đồng bộ và động cơ sẽ dừng hoạt động. Những động cơ này không thể tự khởi động, chúng cần một cơ chế khởi động. Đa số các động cơ đồng bộ được khởi động bằng cơ chế cảm ứng và chỉ chuyển sang chế độ đồng bộ khi chúng đạt đến tốc độ đồng bộ. Vì trong các xe chạy điện hiện đại, dòng điện xoay chiều được tạo ra từ dòng điện một chiều nhờ mạch điện tử nên những động cơ này có thể được coi là động cơ DC. Chúng cũng được gọi động cơ DC không chổi than hoặc động cơ BLDC.

Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ dựa trên hiện tượng cảm ứng. Chúng cũng chứa hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần quay. Phần tĩnh chứa nhiều cuộn dâydòng điện xoay chiều chạy qua. Phần quay có thể là một xi lanh kim loại đơn giản, nhưng nó thường là một cuộn dây không có dòng điện chạy qua từ bên ngoài; mà dòng điện sẽ được tạo ra ở bên trong nó. Dòng điện xoay chiều trong các cuộn dây của phần tĩnh không chạy cùng pha, nên một từ trường quay sẽ được tạo ra xung quanh những cuộn dây này. Từ trường quay này tạo ra một dòng điện trong phần quay. Dòng điện được tạo ra sẽ tạo ra một từ trường khác xung quanh phần quay. Hai từ trường này tương tác với nhau, vậy nên phần quay luôn cố gắng tự căn chỉnh với từ trường bên ngoài. Tuy nhiên, do từ trường quay, phần quay không bao giờ có thể bắt kịp nó, vậy nên nó luôn quay tròn. Hoạt động của động cơ không đồng bộ đỡ phức tạp hơn hoạt động của động cơ đồng bộ do chúng không dừng khi tải được tăng lên.

Cả hai dạng động cơ AC đều có phiên bản tuyến tính: LIM (Động cơ Cảm ứng Tuyến tính) và LSM (Động cơ Đồng bộ Tuyến tính). Trong những loại này, hoạt động của động cơ không dẫn tới chuyển động quay mà dẫn tới chuyển động tịnh tiến. Nguyên lý hoạt động của chúng giống như động cơ quay, trừ việc cả phần quayphần tĩnh đều nằm trên một đường thẳng.

Động cơ bước sẽ rất có ích với các thiết bị mà ta cần biết chính xác góc (bước) mà động cơ quay được khi có một lượng điện nhất định chạy qua. Những động cơ như vậy làm cánh tay của robot hoặc các linh kiện của máy photocopymáy in chuyển động. Phần quay của các động cơ bước chứa nhiều nam châm vĩnh cửu, trong khi phần tĩnh lại là tập hợp các nam châm điện. Các nam châm điện của phần tĩnh được cấp điện riêng biệt bằng các thiết bị điện tử điều khiển theo góc mong muốn.

Các mục liên quan

Động cơ DC

Động cơ DC chứa một nam châm vĩnh cửu và một cuộn dây bên trong nam châm, với dòng điện chạy bên trong nó.

Máy phát điện và động cơ điện

Máy phát điện chuyển hóa cơ năng thành điện năng, trong khi động cơ điện chuyển hóa điện năng thành cơ năng.

Tạo ra dòng điện xoay chiều

Dòng điện có thể được tạo ra bằng cách quay cuộn dây phần ứng trong từ trường.

Capacitors

Capacitors store electrical energy in the form of electric charge.

Chuông điện

Một loại chuông cơ học hoạt động dựa trên nam châm điện.

Magnetron

One of the most important components of the microwave oven is the magnetron, which produces the microwaves.

Máy biến áp

Máy biến áp là thiết bị được sử dụng để chuyển hóa điện áp của dòng điện.

Máy phát điện (trung cấp)

Máy phát điện chuyển cơ năng thành dòng điện một chiều.

Nikola Tesla's laboratory (Shoreham, USA)

This physicist-inventor and electrical engineer who mainly dealt with electrotechnics was undoubtedly one of the most brilliant figures of the second...

Electric car

The Tesla Model S is one of the first commercially available electric cars.

Environmentally friendly vehicles

Combining a conventional internal combustion engine propulsion system with an electric propulsion system reduces emission.

How does it work? - Laser printer

The animation demonstrates how laser printers work

Maglev Trains

One of the most modern means of transport is the Maglev, capable of travelling at speeds of over 400 km/h.

Máy sấy tóc - Nó hoạt động thế nào?

Hình ảnh động này cho thấy cấu tạo và cách hoạt động của máy sấy tóc.

Added to your cart.