Động cơ DC: Cách hoạt động và ứng dụng

Đăng bởi: NGUYEN PHUOC VINH - 09/04/2024

Tìm hiểu về cách hoạt động và ứng dụng của động cơ điện 1 chiều DC. Khám phá tác động của từ trường và tương tác với động cơ. Tìm hiểu sự khác biệt giữa động cơ điện 1 chiều và động cơ khác.

Động cơ điện 1 chiều DC và cách hoạt động

Động cơ điện 1 chiều DC hoạt động như thế nào? Hãy cùng khám phá cách nó hoạt động và tác động của từ trường lên nó.

1. Khái niệm về mạch và cách nó hoạt động

Một mạch điện bao gồm một nguồn điện, các dây dẫn và một thiết bị tiêu thụ điện như một đèn. Điện trở của mạch phải được hoàn thiện để điện có thể chảy qua nó và thiết bị tiêu thụ điện có thể hoạt động. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng công tắc. Điện trở của mạch được xem như sự truyền hướng dẫn của dòng điện (dương đến âm). Khi đảo nguồn điện, dòng điện sẽ chảy theo hướng ngược lại. Đèn vẫn hoạt động vì nó không phụ thuộc vào hướng dòng điện. Tuy nhiên, có một số thiết bị hoạt động khác nhau tùy thuộc vào hướng dòng điện.

Động cơ DC: Cách hoạt động và ứng dụng

2. Tác động của từ trường và cách nó tương tác với động cơ

Một nam châm có hai cực: Bắc và Nam. Nam châm này có khả năng hút các vật như ghim cài. Khi tiến gần một nam châm khác, các cực trái dấu sẽ hút nhau và các cực cùng dấu sẽ đẩy nhau ra xa. Nam châm không nhất thiết phải có hình dạng như vậy, có thể có những nam châm phẳng hơn.

Ta có thể coi nam châm này như một nam châm luôn bật, không thể tắt. Đây cũng là lý do tại sao nó có tên gọi là nam châm vĩnh cửu. Nó được tạo thành từ một số nam châm nhỏ được xếp theo cùng một hướng. Tuy nhiên, chúng ta sẽ tìm hiểu về một loại nam châm khác, trong đó không phải lúc nào cũng như vậy.

Hãy lấy một trong những nam châm vĩnh cửu của chúng ta và khoét một lỗ ở giữa, sau đó đặt một vật vào để nó có thể quay được. Bây giờ làm gần một nam châm khác, nam châm quay sẽ tự động căn chỉnh cho đến khi các cực trái dấu gần nhau. Tiếp theo, hãy đảo ngược nam châm kia.

Các cực cùng dấu sẽ đẩy nhau ra xa và các cực trái dấu sẽ hút nhau. Nếu ta tiếp tục đảo ngược nam châm này, nam châm quay sẽ tiếp tục quay. Khái niệm về nam châm quay là rất quan trọng. Chúng ta sẽ quay lại nó sau.

3. Sự khác biệt giữa động cơ điện 1 chiều và động cơ khác

Động cơ điện 1 chiều DC hoạt động theo cách tương tự như những gì chúng ta đã thấy ở trên. Nó sử dụng một điện từ để tạo ra từ trường. Điểm khác biệt chính giữa động cơ điện 1 chiều và các loại động cơ khác là khả năng đảo ngược cực của điện từ. Điều này cho phép động cơ điện 1 chiều thực hiện các chuyển động theo hướng khác nhau.

4. Cách đảo chiều cực của động cơ điện 1 chiều

Để đảo chiều cực của động cơ điện 1 chiều, ta có thể đảo nguồn điện hoặc đảo dây dẫn. Một cách tiện lợi hơn để thực hiện việc này là sử dụng một thiết bị gọi là chuyển mạch. Thiết bị này có dạng là một vòng với các khe bên cạnh. Chuyển mạch sẽ quay cùng với armature. Kết nối mạch với hai chổi than hai bên. Có những lò xo để chúng luôn tiếp xúc. Dòng điện chảy từ dây, thông qua chổi than, vòng chuyển mạch, armature và trở lại phía bên kia. Bây giờ chúng ta có một điện từ và armature quay. Khi chuyển mạch quay, các chổi than sẽ chuyển sang tiếp xúc với phía kia của vòng chuyển mạch.

Trước khi thay đổi, dòng điện trong armature chảy theo hướng này. Sau khi chổi than thay đổi tiếp xúc, dòng điện sẽ chảy theo hướng khác. Điều này có nghĩa là điện từ sẽ thay đổi cực, tiếp tục quay armature. Chuyển mạch thực hiện công việc tương tự như chúng ta đã làm trước đây nhưng lần này nó tự làm mọi thứ. Nó sẽ quay tiếp tục khi đươc kết nối với nguồn điện.

Gỡ bỏ nguồn điện, không có điện từ nữa và động cơ sẽ dừng quay. Cho đến nay chúng ta chỉ sử dụng một vòng cho armature. Điều này sẽ dẫn đến việc động cơ quay không đều và có thể bị kẹt ở vị trí với chổi than tiếp xúc với hai đoạn của chuyển mạch. Để giải quyết vấn đề này, ta có thể chia đôi vòng chuyển mạch và thêm một vòng khác.

Ban đầu, chổi than tiếp xúc với hai đoạn này để bật điện từ này và làm nó quay. Khi điện từ quay đến đây, chổi than chuyển qua tiếp xúc với cặp đoạn khác nghĩa là vòng này tắt và vòng tiếp theo bật lên. Bây giờ điện từ mới muốn quay. Chổi than chuyển qua tiếp xúc và vòng tiếp theo bật lên. Quá trình này tiếp diễn cho tới khi động cơ quay.

Các vòng trở thành cái hình như các điện từ lần lượt. Một số động cơ điện thêm nhiều vòng vào armature. Điều này đảm bảo rằng động cơ tiếp tục quay mà không bị dừng lại. Lực xoắn trên armature được gọi là couple. Một couple lớn đồng nghĩa với việc quay nhanh hơn. Có những cách nhất định để nâng cao couple của động cơ.

Điện từ mạnh hơn khi có nhiều dây. Điều này có nghĩa là khi vặn nhiều dây xung quanh ốc kim loại và cũng đúng khi mỗi vòng của armature chúng ta sử dụng nhiều dây. Điều này làm cho các điện từ trong động cơ mạnh hơn. Động cơ sẽ quay nhanh hơn. Nếu bạn xem các hình ảnh về các động cơ thực tế, bạn sẽ thấy rằng có rất nhiều dây được quấn.

Và đúng, cũng chính vì lý do đó. Nhiều dây quấn càng nhiều đồng nghĩa với các điện từ mạnh hơn. Một cách khác để làm cho nó mạnh mẽ hơn là sử dụng nhiều điện năng. Hãy cùng tìm hiểu một số thuật ngữ tại đây. Phần không di động được gọi là stator. Trong trường hợp này, đó là hai nam châm vĩnh cửu hai bên. Chúng được gắn vào cạnh của khung động cơ.

Armature ở giữa cũng được gọi là rotor. Nhớ lại, đó là phần quay. Trục xuất phát từ giữa và ra phía sau động cơ. Điều mà tôi đã cho bạn thấy trong video này được gọi là động cơ điện 1 chiều (DC). Nếu bạn có một thiết bị di chuyển và được cung cấp bằng pin hoặc bình, có khả năng rất cao rằng bên trong đó có một động cơ DC.

Có các loại động cơ điện khác hoạt động một chút khác so với những gì tôi đã cho bạn thấy ở đây. Cho dù loại động cơ nào, phần lớn chúng đều tạo ra một dạng xoay. Khi nó xoay, chúng ta có thể sử dụng nó để làm cho các thiết bị khác di chuyển. Trong trường hợp này, một chiếc đồ chơi hoặc thậm chí một quạt để làm mát phòng của bạn.

Sự xoay của động cơ có thể được chuyển đổi thành các loại chuyển động khác, như sự dao động mà chúng ta đã thấy trong quạt này hoặc cách một cây kéo điện hoạt động như thế nào? Mỗi lưỡi di chuyển lên và xuống. Tất cả bắt đầu từ sự xoay của động cơ, quay một bánh răng đẩy hai mảnh này lên và xuống.

Áp dụng của động cơ điện 1 chiều DC

Có nhiều thiết bị sử dụng động cơ điện 1 chiều DC, bao gồm:

Các loại đồ chơi cho trẻ em
Các quạt làm mát
Các dụng cụ gia đình như máy cạo râu, máy sấy tóc, và dao cắt điện
Các thiết bị y tế như bàn chải đánh răng điện

Động cơ điện 1 chiều có thể biến đổi chuyển động quay của mình thành các chuyển động khác. Ví dụ, một động cơ điện 1 chiều có thể được sử dụng để tạo ra chuyển động lên xuống cho lưỡi dao cắt điện hoặc cho một bàn chải đánh răng điện hoạt động. Bằng cách thay đổi vị trí của các bộ phận trong động cơ, ta có thể tạo ra các chuyển động khác nhau như chuyển động đi lên, đi xuống, đi thẳng hoặc quay tròn.

Có nhiều sản phẩm sử dụng động cơ điện 1 chiều, ví dụ:

Các máy cạo râu điện
Các bàn chải đánh răng điện
Các máy sấy tóc điện

Động cơ điện 1 chiều có một số ưu điểm và nhược điểm:

Ưu điểm:
Động cơ điện 1 chiều có khả năng tạo ra một lực xoắn lớn, giúp động cơ quay nhanh hơn và mạnh mẽ hơn so với một số loại động cơ khác.
Động cơ điện 1 chiều có khả năng đảo chiều cực, cho phép nó thực hiện các chuyển động theo hướng khác nhau.
Động cơ điện 1 chiều có kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt và sử dụng trong các thiết bị nhỏ.
Nhược điểm:
Động cơ điện 1 chiều cần nguồn điện liên tục để hoạt động, do đó cần sử dụng pin hoặc nguồn điện ngoài.
Động cơ điện 1 chiều có thể nhanh chóng bị hỏng nếu không được bảo dưỡng đúng cách và sử dụng quá tải.
Động cơ điện 1 chiều có thể tạo ra tiếng ồn và rung động khi hoạt động.

Cải tiến và tối ưu hóa động cơ điện 1 chiều DC

Động cơ điện 1 chiều DC có thể được cải tiến và tối ưu hóa để nâng cao hiệu suất và lực quay. Dưới đây là một số biện pháp để làm điều này:

Các biện pháp nâng cao hiệu suất của động cơ:
Ứng dụng các vật liệu và nam châm mạnh hơn: Việc sử dụng vật liệu và nam châm mạnh hơn có thể tăng cường hiệu suất của động cơ bằng cách tạo ra lực quay mạnh hơn.
Cách tăng cường lực quay của động cơ: Để tăng cường lực quay của động cơ, có thể sử dụng các biện pháp như tăng số lượng vòng trong armature hoặc sử dụng dây dẫn nhiều hơn để tăng cường dòng điện.
Áp dụng công nghệ mới để tối ưu hóa động cơ điện 1 chiều: Công nghệ mới như điều khiển điện tử và tự động hóa có thể được áp dụng để tối ưu hóa hiệu suất và khả năng điều khiển của động cơ điện 1 chiều.

Các câu hỏi thường gặp về động cơ điện 1 chiều DC

Dưới đây là một số câu hỏi thường gặp về động cơ điện 1 chiều DC:

Động cơ điện 1 chiều có thể hoạt động một chiều duy nhất hay không?
Làm thế nào để đảo chiều cực của động cơ điện 1 chiều?
Có thể thay đổi tốc độ quay của động cơ điện 1 chiều không?
Có những ứng dụng cụ thể nào của động cơ điện 1 chiều?

Động cơ điện 1 chiều có thể hoạt động theo một chiều duy nhất. Khi nguồn điện được kết nối, động cơ sẽ quay theo một hướng cố định và không thể thay đổi.

Để đảo chiều cực của động cơ điện 1 chiều, có thể đảo nguồn điện hoặc đảo dây dẫn. Một cách tiện lợi hơn là sử dụng một thiết bị gọi là chuyển mạch, nó giúp tự động thực hiện việc này.

Tốc độ quay của động cơ điện 1 chiều có thể thay đổi bằng cách điều chỉnh điện áp hoặc dòng điện đầu vào. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng mạch điều khiển hoặc biến tần.

Động cơ điện 1 chiều được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm: