1. Về “Ba pha”

Trong cuộc sống hàng ngày chúng ta gặp hầu hết các động cơ ba pha, trong các thiết bị gia dụng cũng có động cơ một pha và động cơ hai pha có số pha 1 và 2. Vậy số pha này được xác định chính xác như thế nào?

Một pha: Còn đối với động cơ 1 pha chỉ có XNUMX đường thẳng thì thêm tụ điện để khởi động, sử dụng phương pháp cực bóng hoặc bắt đầu quay một chiều bằng tay để chạy.
Hai giai đoạn: Một pha có thể được cấp nguồn bằng nguồn điện xoay chiều một pha và pha còn lại có thể được dịch pha bằng tụ điện.

Đây là loại động cơ hai pha mà chúng ta thường thấy trên các thiết bị gia dụng chạy bằng tụ điện.

Ba pha: Tại sao chúng ta sử dụng động cơ ba pha? Có một số lý do:
(1) Để làm cho dạng sóng đầu ra của động cơ trở nên thẳng hơn sau khi chỉnh lưu, tiết kiệm chi phí bằng cách loại bỏ tụ điện đối với sóng phẳng.
(2) Dùng ba pha để phân pha, làm cho các nhánh tăng giảm dòng điện theo từng chiều để làm cho công suất điện của một nhánh nhỏ hơn.
(3) Sử dụng động cơ ba pha để tăng độ tin cậy của động cơ. Nếu một hoặc nhiều pha của động cơ ba pha bị hỏng thì các pha còn lại vẫn có thể tạo thành từ trường quay và tiếp tục hoạt động theo một tỷ lệ phần trăm nhất định của công suất cực đại ban đầu, vốn được sử dụng trong một số thiết bị quan trọng.

2. Về “đồng bộ”

(1) nguyên tắc là khác nhau

Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ (động cơ cảm ứng) là tạo ra dòng điện cảm ứng trong rôto thông qua từ trường quay của stato để tạo ra mômen điện từ và rôto không trực tiếp tạo ra từ trường.

Do đó, tốc độ rôto phải nhỏ hơn tốc độ đồng bộ (không có sự khác biệt này, tức là tốc độ quay thì không có dòng điện cảm ứng rôto) và do đó được gọi là động cơ không đồng bộ.

Trong khi rôto của động cơ đồng bộ tự tạo ra một hướng cố định của từ trường (được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu hoặc dòng điện một chiều), từ trường quay của stato “kéo” chuyển động quay của từ trường (rotor) rôto, do đó tốc độ rôto phải bằng tốc độ đồng bộ, còn gọi là động cơ đồng bộ.

(2) cấu trúc khác nhau

Cuộn dây stato của động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ giống nhau, điểm khác biệt chính là cấu trúc của rôto.

Động cơ đồng bộ có cuộn dây kích thích DC trên rôto nên cần nguồn điện kích thích bên ngoài và dòng điện được đưa vào qua vòng trượt.

Ngược lại, rôto của động cơ không đồng bộ là cuộn dây ngắn mạch dựa vào cảm ứng điện từ để tạo ra dòng điện.

Động cơ không đồng bộ có cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, dễ lắp đặt, sử dụng và bảo trì nên được sử dụng rộng rãi.

Nhược điểm là hiệu suất thấp, hệ số công suất thấp không có lợi cho lưới điện và hiệu suất động cơ đồng bộ là tải điện dung, có thể cải thiện hệ số công suất của lưới, chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị lớn công nghiệp và khai thác mỏ.

(3) ưu điểm của động cơ đồng bộ

1. không có cuộn dây từ tính trên rôto, không tiêu thụ đồng rôto và hiệu suất vận hành cao;
2. quán tính quay của rôto nhỏ và hiệu suất vận hành động tốt;
3. hiệu suất thấp khi công suất và mô-men xoắn lớn hơn.

(4) nhược điểm của động cơ đồng bộ

Chi phí cao, độ tin cậy thấp, công nghệ xử lý phức tạp và độ bền cơ học kém.

(5) ưu điểm của động cơ không đồng bộ

1. không có vấn đề khử từ nhiệt độ cao nam châm vĩnh cửu, có thể là công suất cực đại, công suất định mức, thời gian làm việc công suất cực đại kéo dài.
2. Đặc điểm vận động bị ảnh hưởng bởi môi trường là nhỏ;
3. bản thân nó có mô-men xoắn khởi động cao, điều chỉnh mô-men xoắn tốc độ cao;

(6) nhược điểm của động cơ không đồng bộ

Tồn tại mức tiêu thụ đồng của rôto, tốc độ chuyển đổi năng lượng thấp hơn động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.

Ngược lại, hiệu suất động cơ đồng bộ là tuyệt vời hơn.

3. Về “AC”

• Trước hết, nguồn điện bên ngoài của cả hai là khác nhau, động cơ DC sử dụng DC làm nguồn điện; trong khi động cơ AC sử dụng AC làm nguồn điện.
• Về mặt cấu trúc, nguyên lý trước đây tương đối đơn giản, nhưng cấu trúc phức tạp và không dễ bảo trì; trong khi nguyên lý của cái sau phức tạp nhưng cấu trúc tương đối đơn giản và dễ bảo trì hơn động cơ DC.
• Động cơ DC là từ trường không chuyển động, dây dẫn nằm trong từ trường chuyển động; Động cơ điện xoay chiều là từ trường chuyển động quay, còn dây dẫn không chuyển động.
• Về mặt điều chỉnh tốc độ, động cơ DC có thể đạt được tốc độ điều chỉnh trơn tru và kinh tế mà không cần sự hợp tác của các thiết bị khác, miễn là có thể thay đổi điện áp và dòng điện đầu vào hoặc kích thích để đạt được điều chỉnh tốc độ; trong khi bản thân động cơ AC không thể hoàn thành việc điều chỉnh tốc độ, cần sử dụng thiết bị chuyển đổi tần số để đạt được sự thay đổi tốc độ.
• Cấu tạo của động cơ thì khác, động cơ DC thông qua dòng điện một chiều sẽ không trực tiếp tạo ra từ trường quay mà nó dựa vào cổ góp quay rôto bất cứ lúc nào để thay đổi chiều dòng điện vào rôto sao cho cực tính của từ trường từ trường giữa stato rôto ngược chiều nhau để rôto có thể quay; và động cơ xoay chiều do sử dụng dòng điện xoay chiều, chỉ cần cuộn dây stato theo cách bố trí pha sẽ tự nhiên tạo ra từ trường quay.

4. PMAC và BLDC

• Động cơ DC không chổi than thường sử dụng nam châm dạng ngói cho các cực của rôto và mạch từ được thiết kế để thu được sóng hình thang có mật độ từ trong khe hở không khí và cuộn dây stato chủ yếu sử dụng cuộn dây toàn bước tập trung, do đó phản ứng cảm ứng- suất điện động cũng có dạng hình thang.
• Điều khiển động cơ DC không chổi than yêu cầu phản hồi thông tin vị trí và phải có cảm biến vị trí hoặc sử dụng công nghệ ước tính không cần cảm biến vị trí để tạo thành hệ thống điều khiển tốc độ tự điều khiển.
• Dòng điện của từng pha cũng được điều khiển dưới dạng sóng vuông nhiều nhất có thể và điện áp đầu ra của biến tần được điều khiển theo phương pháp điều khiển xung điện dành cho động cơ DC không chổi than.
• Nói chung, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu AC có cuộn dây phân phối ba pha stato và rôto nam châm vĩnh cửu, trong cấu trúc mạch từ và phân bố cuộn dây để đảm bảo dạng sóng của điện thế cảm ứng là hình sin, điện áp và dòng điện đặt vào stato cũng phải là hình sin. dạng sóng, thường dựa vào biến tần điện áp biến AC để cung cấp.
• động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu Hệ thống điều khiển thường là loại tự điều khiển, cũng cần thông tin phản hồi vị trí và có thể sử dụng điều khiển véc tơ (điều khiển hướng từ trường) hoặc điều khiển mômen trực tiếp của các phương pháp điều khiển tiên tiến.

5. Số cực của động cơ

Số cực của động cơ không đồng bộ ba pha là số cực của từ trường stato. Số cực của từ trường stato có thể được hình thành bằng nhiều cách nối các cuộn dây stato khác nhau.

Số cực của động cơ được xác định bởi tốc độ mà tải yêu cầu và số cực của động cơ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ của động cơ.

Mỗi bộ cuộn dây của động cơ xoay chiều ba pha tạo ra các cực N và S, và số cực có trong mỗi pha của mỗi động cơ là số cực. Vì các cực xuất hiện theo cặp nên động cơ có 2, 4, 6 và 8 cực.

Làm thế nào để chia số cực động cơ?

Hai cực được gọi là động cơ tốc độ cao, bốn cực là tốc độ trung bình, sáu cấp là tốc độ thấp và lớn hơn hoặc bằng tám cực được gọi là tốc độ cực thấp.

6. Tiêu chuẩn IEC của động cơ

Hiệu suất của hệ thống là yếu tố then chốt, các tiêu chuẩn về hiệu suất cho động cơ được xác định bởi các cơ quan quản lý khu vực như Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) ở Liên minh Châu Âu và Hiệp hội Các nhà sản xuất Điện Quốc gia (NEMA) ở Hoa Kỳ (Hoa Kỳ).

Các tiêu chuẩn động cơ IEC hiện nay có bốn cấp độ.

Các lớp hiệu quả IEC 60034-30-1 này là:

1. IE1 (hiệu suất tiêu chuẩn)

2. IE2 (hiệu quả cao)

3. IE3 (hiệu quả cao cấp)

4. IE4 (hiệu suất siêu cao cấp)

Các tiêu chuẩn này xác định hiệu suất của động cơ 50 và 60 Hz với cuộn dây một hoặc ba pha được chế tạo bằng bất kỳ loại công nghệ động cơ nào (DC không chổi than hoặc cảm ứng, v.v.) với công suất đầu ra cao hơn 120W.

7. IPM và SPM

Cấu trúc mạch từ rôto của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu là khác nhau thì đặc tính hoạt động và hệ thống điều khiển của động cơ cũng khác nhau.

Theo vị trí của nam châm vĩnh cửu trên rôto, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có thể chủ yếu được chia thành loại bề mặt và loại nội thất.

Động cơ SPM có nam châm gắn ở bên ngoài bề mặt rôto nên độ bền cơ học của chúng yếu hơn động cơ IPM. Độ bền cơ học yếu sẽ hạn chế tốc độ cơ học an toàn tối đa của động cơ.

Ngoài ra, những động cơ này có độ mặn từ tính rất hạn chế (Ld ≈ Lq). Các giá trị điện cảm đo được tại các cực của rôto là nhất quán bất kể vị trí của rôto.

Do tỷ lệ độ mặn gần bằng nhau nên thiết kế động cơ SPM phụ thuộc đáng kể, nếu không muốn nói là hoàn toàn, vào thành phần mômen từ để tạo ra mômen xoắn.

Động cơ IPM có một nam châm vĩnh cửu được gắn vào chính rôto. Không giống như các động cơ SPM, vị trí của nam châm vĩnh cửu làm cho động cơ IPM hoạt động rất cơ học và thích hợp để vận hành ở tốc độ rất cao.

Những động cơ này cũng được xác định bởi tỷ số từ trường tương đối cao (Lq > Ld). Do độ mặn từ tính của chúng, động cơ IPM có khả năng tạo ra mô-men xoắn bằng cách tận dụng cả thành phần mô-men từ và mô-men xoắn từ trở của động cơ.