Động cơ điện không đồng bộ là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

1. Motor điện không đồng bộ là gì

Động cơ điện không đồng bộ, còn gọi là motor không đồng bộ, là 1 loại máy điện xoay chiều, chúng làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor (ký hiệu là n) khác với tốc độ của từ trường quay trong máy (tức là n1). Máy điện không đồng bộ có thể làm việc ở 2 chế độ là động cơ và máy phát điện.

Động cơ không đồng bộ thường được sử dụng nhiều trong sản xuất và đời sống vì được chế tạo rất đơn giản, giá thành rẻ và độ tin cậy cao, phương pháp vận hành đơn giản, đem lại hiệu suất cao và gần như không cần phải bảo trì.

Do kỹ thuật điện tử hiện nay rất phát triển, nên động cơ không đồng bộ đã đáp ứng được những yêu cầu phức tạp về điều chỉnh tốc độ. Vì vậy, động cơ này lại càng được sử dụng rộng rãi hơn. Dãy công suất của động cơ không đồng bộ rất rộng, được tính từ vài watt cho đến hàng ngàn kilowatt. Hầu hết là động cơ không đồng bộ 3 pha, bên cạnh đó có 1 số động cơ có công suất nhỏ là 1 pha.

2. Cấu tạo động cơ điện không đồng bộ

Động cơ không đồng bộ bao gồm 2 bộ phận chủ yếu là stator và rotor. Ngoài ra còn có phần vỏ máy, nắp máy và cả trục máy. Trục máy được làm bằng thép, trên đó có gắn rotor, ổ bi và phía cuối của trục có gắn 1 chiếc quạt gió để làm mát cho máy dọc trục. Các bộ phận của động cơ điện KĐB gồm có: lõi thép stato, dây quấn stato, nắp máy, ổ bi, lõi thép rôto, thân máy, trục máy, hộp dầu cực, quạt gió làm mát, hộp quạt.

Cụ thể như sau:

a) Stator (còn gọi là phần tĩnh)

Stator bao gồm 2 bộ phận chủ yếu là lõi thép và phần dây quấn, ngoài ra còn có bộ phận vỏ máy và nắp máy. 

Lõi thép stato: Có dạng hình trụ, được làm từ các lá thép kỹ thuật điện, có dập rãnh ở bên trong, sau đó ghép lại để tạo thành các rãnh chạy theo hướng trục. Lõi thép còn được ép vào trong vỏ máy.

Dây quấn stato là bộ phận được làm bằng dây đồng, có bọc 1 lớp cách điện và đặt ở trong các rãnh của phần lõi thép. Dòng điện xoay chiều 3 pha chạy trong dây quấn 3 pha stato thì sẽ tạo nên từ trường quay. Phần vỏ máy bao gồm có thân và nắp, thường được làm bằng gang.

b) Rotor (còn gọi là phần quay)

Rotor chính là phần bao gồm lõi thép, dây quấn và phần trục máy. Lõi thép rotor bao gồm các lá thép kỹ thuật điện, phần này được lấy từ phần bên trong của lõi thép stato được ghép lại, mặt ngoài có dập rãnh để có thể đặt dây quấn, ở giữa có dập các lỗ để lắp được trục. 

Trục của motor không đồng bộ được làm bằng thép và trên đó có gắn lõi thép roto. Dây quấn rotor của máy điện KĐB có 2 kiểu là: rôto ngắn mạch (còn được gọi là roto lồng sóc) và kiểu roto dây quấn.

Rotor lồng sóc: Bao gồm các thanh đồng hoặc các thanh nhôm được đặt trong rãnh và bị ngắn mạch bởi 2 vành ngắn mạch được thiết kế ở hai đầu. Với động cơ nhỏ, phần dây quấn rotor sẽ được đúc nguyên khối, bao gồm có các bộ phận như vành ngắn mạch, thanh dẫn, cánh tản nhiệt và cả cánh quạt để làm mát. Các động cơ không đồng bộ có công suất trên 100kW thì có thêm thanh dẫn làm bằng đồng được đặt vào giữa các rãnh rotor rồi gắn chặt vào phần vành ngắn mạch.

Rotor dây quấn: Được quấn dây tương tự như dây quấn 3 pha stato và có cùng số cực từ giống như dây quấn stator. Dây quấn kiểu này luôn luôn được đấu thành hình sao (Y) và có 3 đầu ra được đấu vào 3 vành trượt.

Tiếp đến, các phần trên sẽ được gắn vào trục quay của roto nhưng lại cách điện với trục. Ba chổi than được đặt cố định nhưng luôn tỳ trên vành trượt nhằm mục đích dẫn điện vào 1 biến trở cũng nối hình sao nằm ở phía ngoài động cơ để tiến hành khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ.

3. Nguyên lý làm việc động cơ điện không đồng bộ

Nối dây quấn stato cùng với lưới điện, sau đó sử dụng động cơ sơ cấp để kéo roto chuyển động quay với tốc độ n. Lưu ý, khi đó n > n1 và sẽ cùng chiều với n1. Lúc này, chiều của từ trường sẽ quét qua các thanh dẫn roto và dẫn ngược lại. Suất điện động cũng như dòng điện roto sẽ đi ngược chiều cùng với chế độ hoạt động của động cơ.

Chiều của lực điện từ lúc này sẽ đặt lên roto sẽ ngược với chiều quay của roto. Lúc này, mômen lực hãm được tạo ra cũng sẽ cân bằng với mômen quay của động cơ sơ cấp. Motor không đồng bộ làm việc ổn định nhất là ở chế độ máy phát. 

Nhờ vào từ trường quay của phần nguồn lưới điện mà cơ năng động cơ sơ cấp ở roto cũng được biến đổi để tạo thành điện năng ở stato.

Để tạo ra từ trường quay, lúc này lưới điện phải cung cấp cho động cơ máy điện 1 giá trị công suất phản kháng Q. Do đó, hệ số của công suất có trong lưới điện cũng sẽ bị thấp đi.

Khi động cơ điện không đồng bộ 3 pha làm việc một cách riêng lẻ, tức là không có điện chạy vào dây quấn stato thì người ta phải tiến hành kích từ cho máy. Đây chính là nhược điểm “khó chịu” nhất của động cơ điện không đồng bộ.

4. Phân loại động cơ điện không đồng bộ

Phân theo kết cấu vỏ máy bao gồm có:

Kiểu hở
Kiểu kín
Kiểu bảo vệ

Phân theo số pha sẽ có:

Một pha
Hai pha
Ba pha

Phân theo kiểu dây quấn của rôto:

Rôto lồng sóc.
Rôto dây quấn.

---------------------------------------------

Công ty TNHH Thương Mại & Dịch Vụ Kỹ Thuật Nam Phát

Website: https://www.namphattsc.com/

Hotline: 19000 68648 - 0977489090 (Zalo)

Email: info@napha-vn.com

Địa chỉ:

- Tầng 15, tòa nhà Nam Cường, Km4, Lê Văn Lương kéo dài, P. La Khê, Q. Hà Đông, Hà Nội

- 255 Nguyễn Hữu Thọ, P. Hòa Cường Bắc, Q. Hải Châu, Đà Nẵng

- 22 Tân Thới Nhất 1B, P. Tân Thới Nhất, Q. 12, TP.HCM