Động cơ 1 chiều là gì? Phân loại, cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng

Động cơ là phần quan trọng tạo nên nguồn năng lượng cho các thiết bị vận hành. Hiện nay, có nhiều loại động cơ được phát minh, mang lại cơ chế vận hành khác nhau. Trong đó, động cơ 1 chiều được ứng dụng trong nhiều thiết bị điện công nghiệp, điện dân dụng.

Vậy động cơ 1 chiều là gì? Đặc điểm và các loại hiện có sẽ giúp các kỹ thuật viên lựa chọn loại động cơ điện phù hợp để ứng dụng cho hệ thống. Chia sẻ dưới đây của Batiea sẽ giúp bạn hiểu về động cơ 1 chiều hoạt động như thế nào? Cấu tạo động cơ 1 chiều và ứng dụng thực tế.

Động cơ 1 chiều là gì? Ưu - nhược điểm của động cơ 1 chiều

Động cơ 1 chiều được nhắc đến từ rất lâu, ứng dụng trong các thiết bị kỹ thuật. Tuy nhiên, vẫn khá nhiều người không thực sự hiểu rõ động cơ 1 chiều là gì? 

Động cơ 1 chiều (DC -Direct Current Motors) là động cơ điện sử dụng nguồn điện áp DC - dòng điện 1 chiều để biến thành cơ năng, vận hành các kết cấu cơ học. Động cơ 1 chiều được ra đời từ những năm 1830-1840, có tuổi đời lâu nhất trong lĩnh vực kỹ thuật. Trước đấy, động cơ 1 chiều chủ yếu được cung cấp năng lượng từ Pin.

Động cơ DC có những ưu điểm nổi bật như:

1. Động cơ 1 chiều có hiệu suất làm việc tốt.
2. Mật độ momen xoắn tương đối cao mang lại động năng lớn.
3. Động cơ 1 chiều DC vận hành êm, phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng.
4. Khả năng nhiễm điện từ nhỏ, chịu quá tải tốt.
5. Tiết kiệm điện năng
6. Tuổi thọ lớn

Còn Hạn chế của động cơ 1 chiều DC:

1. Khi hoạt động phát ra tiếng ồn.
2. Bộ phận cổ góp trong quá trình vận hành ma sát nhiều dẫn đến hao mòn, cần sửa chữa và bảo dưỡng thường xuyên
3. Phần cổ góp này trong quá trình hoạt động phát sinh ra tia lửa điện, nên không dùng được trong các môi trường dễ gây cháy nổ.
4. Giá thành đắt, công suất không cao.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ 1 chiều cơ bản

Động cơ 1 chiều là thiết bị đơn giản, ra đời đầu tiên mang lại động năng hoạt động cho các thiết bị kỹ thuật. Cấu tạo động cơ 1 chiều đơn giản với các bộ phận sau:

1. Stato - Phần đứng yên với 1 hoặc nhiều cặp nam châm vĩnh cửu/ Nam châm điện.
2. Rotor - Phần lõi chuyển động quay được làm từ các cuộn dây, quấn tạo thành nam châm điện.
3. Chổi than (brushes) - Phần tiếp xúc và tiếp điện cho cổ góp.
4. Cổ góp (commutator) - Bộ phận làm nhiệm vụ tiếp xúc và chia nhỏ nguồn điện cho các cuộn dây trên rotor. Mỗi 1 điểm tiếp xúc sẽ tương ứng với 1 cuộn dây trên rotor.  

Một bộ phần khác cũng khá quang trọng là bộ phận chỉnh lưu, nhiệm vụ chính của nó là biến đổi dòng điện trong khi Rotor quay liên tục.

Nguyên lý hoạt động của động cơ 1 chiều có thể hiểu đơn giản như sau:

1. Stato của động cơ DC sẽ là 1 hoặc nhiều cặp nam châm đứng yên, trong khi rotor là cuộn dây được nối với nguồn điện 1 chiều. Rotor khi được cấp điện sẽ tạo ra từ tường tương tác với từ trường của nam châm vĩnh cửu (stato), đồng thời tạo ra momen quay. 
2. Lúc này, hướng chuyển động của rotor sẽ được xác định bằng quy tắc bàn tay trái. Tại đó, quy tắc bàn tay trái: Ngón tay cái, ngón trỏ và ngón giữa sẽ biểu hiện trục quay của các đại lượng vật lý, lần lượt là: lực tác dụng bởi vật dẫn dòng điện, chiều dòng điện.
3. Khi dòng điện chạy trong rotor, phần ứng đặt trên rotor và cổ góp đứng yên sẽ chuyển dòng điện từ cuộn dây này sang cuộn dây kia. Động cơ DC sẽ hoạt động với tốc độ cố định khi dòng điện cố định, đồng thời không có hiện tượng trượt.

Phân loại động cơ 1 chiều hiện có

Động cơ 1 chiều được cải tiến theo các phương pháp kích từ khác nhau, sẽ tạo nên loại động cơ riêng biệt. Có thể phân loại động cơ 1 chiều thành các loại sau:

1. Động cơ 1 chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu.
2. Động cơ 1 chiều kích từ độc lập 
3. Động cơ 1 chiều kích từ nối tiếp.
4. Động cơ 1 chiều kích từ hỗn hợp, bao gồm 2 cuộn dây kích từ, trong đó có: 1 cuộn mắc vào phần ứng, 1 cuộn sẽ mắc song song vào phần ứng.

Ứng dụng động cơ 1 chiều trong đời sống thực tế

Với sự đa dạng của động cơ 1 chiều hiện nay, loại động cơ này được ứng dụng khá nhiều trong đời sống, các lĩnh vực kỹ thuật. Ứng dụng động cơ 1 chiều cụ thể kể đến như:

1. Động cơ 1 chiều trong các thiết bị gia dụng, đồ chơi trẻ em
2. Động cơ 1 chiều trong tivi, ổ CD, đài FM.
3. Động cơ 1 chiều máy in, máy photo, máy công nghiệp.
4. Động cơ 1 chiều ứng dụng trong thiết bị giao thông vận tải, thiết bị cần tốc độ hoạt động liên tục trong phạm vi lớn.
5. Động cơ 1 chiều ứng dụng trong băng tải công nghiệp, bàn xoay, phay, động cơ thủy lực...

ứng dụng động cơ điện 1 chiều

Động cơ 1 chiều đơn giản, được nâng cấp, cải tiến về cấu tạo, tính năng phù hợp cho nhiều thiết bị điện dân dụng, điện công nghiệp. Giải pháp cung cấp cơ năng, động lực hiệu quả cho các thiết bị, hệ thống hoạt động. Ngày nay, ứng dụng của động cơ 1 chiều rất lớn. Người dùng cần hiểu về đặc điểm cấu tạo, cách thức hoạt động và các loại động cơ 1 chiều hiện có để lựa chọn sử dụng phù hợp cho thiết bị.

>> Xem thêm: Phân loại hệ thống tự động hoá - Ưu và nhược điểm của tự động hoá