Động cơ điện 3 pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đã trở thành phương tiện truyền động của nhiều hệ thống cơ khí và cơ điện vì tính đơn giản tương đối, độ tin cậy đã được chứng minh và tuổi thọ lâu dài. Động cơ điện 3 pha là một ví dụ về loại động cơ cảm ứng, còn được gọi là động cơ không đồng bộ, hoạt động bằng cách sử dụng nguyên tắc của cảm ứng điện từ.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về động cơ điện 3 pha là gì và mô tả cách hoạt động của nó. Các bạn cùng theo dõi và chia sẻ với TKS nhé!
Động cơ điện 3 pha là gì?
Để hiểu động cơ ba pha, điều trước tiên là chúng ta đi tìm hiểu về nguồn điện ba pha.
Trong phát điện, dòng điện xoay chiều (AC) do máy phát tạo ra có đặc điểm là biên độ và chiều thay đổi theo thời gian. Nếu được hiển thị bằng đồ thị với biên độ trên trục y và thời gian trên trục x, mối quan hệ giữa điện áp hoặc dòng điện so với thời gian sẽ giống như một sóng sin như hình dưới đây:
Nguồn điện đi đến các ngôi nhà của chúng ta là một pha, nghĩa là có một dây dẫn mang dòng cộng với một kết nối trung tính.
Trong nguồn điện ba pha, được sử dụng trong các cơ sở công nghiệp và thương mại để chạy máy móc lớn hơn có nhu cầu điện năng lớn hơn, có ba dây dẫn của dòng điện, mỗi dây hoạt động ở độ lệch pha 120°, cách nhau 2π/3 radian.
Bằng đồ thị, mỗi pha sẽ xuất hiện dưới dạng một sóng sin riêng biệt, sau đó kết hợp lại như thể hiện trong hình ảnh bên dưới:
Động cơ điện 3 pha là máy điện biến điện năng thành cơ năng bằng tương tác điện từ. Một số động cơ điện có thể đảo ngược – chúng có thể biến đổi cơ năng thành năng lượng điện hoạt động như máy phát điện.
Loại động cơ này hoạt động bằng cách sử dụng nguồn điện ba pha. Chúng được điều khiển bởi ba dòng điện xoay chiều có cùng tần số, dòng điện này đạt cực đại tại các thời điểm xen kẽ. Động cơ điện 3 pha có thể có công suất lên đến 300KW và tốc độ từ 900 đến 3600 RPM.
Ba đường dây dẫn được sử dụng để truyền tải, nhưng việc đấu nối hoàn chỉnh cần có 4 dây, tương ứng với 3 dây pha cộng với dây trung tính.
Tóm lại: Động cơ điện 3 pha được cung cấp năng lượng từ điện áp và dòng điện được tạo ra dưới dạng nguồn điện đầu vào ba pha và sau đó được sử dụng để tạo ra năng lượng cơ học dưới dạng trục động cơ quay.
Động cơ điện 3 pha hoạt động như thế nào?
Động cơ điện ba pha hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng điện từ được phát hiện bởi nhà vật lý người Anh Michael Faraday vào năm 1830. Faraday nhận thấy rằng khi một vật dẫn như cuộn dây hoặc vòng dây, được đặt trong một từ trường thay đổi, có một suất điện động cảm ứng hoặc EMF sinh ra trong vật dẫn.
Ông cũng quan sát thấy rằng dòng điện chạy trong vật dẫn như dây dẫn sẽ tạo ra từ trường và từ trường sẽ thay đổi khi dòng điện trong dây thay đổi cả về độ lớn hoặc hướng. Điều này được thể hiện dưới dạng toán học bằng cách liên hệ giữa độ cong của điện trường với tốc độ thay đổi theo thời gian của từ thông:
Những nguyên tắc này tạo cơ sở để hiểu cách thức hoạt động của động cơ ba pha.
Hình dưới đây là minh họa cho định luật cảm ứng Faraday. Lưu ý rằng sự hiện diện của EMF phụ thuộc vào chuyển động của nam châm dẫn đến tồn tại một từ trường thay đổi.
Đối với động cơ cảm ứng, khi stato được cấp điện từ nguồn năng lượng điện ba pha, mỗi cuộn dây tạo ra một từ trường mà các cực (bắc hoặc nam) thay đổi vị trí khi dòng điện xoay chiều dao động hết một chu kỳ. Vì mỗi pha trong ba pha của dòng điện xoay chiều lệch pha nhau 120° nên cực từ của ba cuộn dây không đồng nhất tại cùng một thời điểm.
Điều kiện này dẫn đến việc stato tạo ra cái được gọi là RMF hoặc từ trường quay. Khi rôto nằm ở trung tâm của các cuộn dây stato, từ trường thay đổi từ stato tạo ra dòng điện trong các cuộn dây rôto, do đó dẫn đến một từ trường ngược lại được tạo ra bởi rôto. Từ trường rôto tìm cách căn chỉnh cực của nó so với cực của từ trường stato, kết quả là một mô-men xoắn thực được áp dụng cho trục động cơ và nó bắt đầu quay khi tìm cách đưa từ trường của mình thẳng hàng. Lưu ý rằng ở động cơ cảm ứng 3 pha, không có kết nối điện trực tiếp với rôto; cảm ứng từ làm quay động cơ.
Với động cơ cảm ứng ba pha, rôto tìm cách duy trì sự liên kết với RMF của stato, nhưng không bao giờ đạt được nó, đó là lý do tại sao động cơ cảm ứng còn được gọi là động cơ không đồng bộ. Hiện tượng làm cho tốc độ rôto chậm hơn tốc độ của RMF được gọi là hiện tượng trượt, được biểu thị bằng:
Trong đó:
- Nr là tốc độ của rôto và
- Ns là tốc độ đồng bộ của trường quay (RMF) của stato.
Động cơ đồng bộ hoạt động theo kiểu tương tự như động cơ cảm ứng ngoại trừ trường hợp động cơ đồng bộ, từ trường stato và rôto được khóa thẳng hàng để stator RMF sẽ làm cho rôto quay với cùng tốc độ quay (đồng bộ – do đó độ trượt bằng 0). Lưu ý rằng động cơ đồng bộ, không giống như động cơ cảm ứng, không cần cấp nguồn bằng nguồn AC.
Sự khác nhau giữa động cơ một pha và động cơ điện 3 pha
Đầu tiên, chúng ta cần phân biệt kiểu lắp đặt và dòng điện chạy qua nó. Về vấn đề này, sự khác biệt giữa dòng điện một pha và dòng điện ba pha nằm ở chỗ dòng điện một pha được chuyển qua một đường dây nóng cộng dây trung tính. Ngoài ra, do chỉ có một pha hoặc dòng điện xoay chiều nên hiệu điện thế không thay đổi.
Động cơ một pha được sử dụng khi không có sẵn hệ thống ba pha hoặc công suất hạn chế – chúng thường được sử dụng cho công suất dưới 2 Kw hoặc 3 Kw.
Động cơ ba pha thường được sử dụng nhiều hơn trong công nghiệp, vì công suất của chúng lớn hơn 150% so với động cơ một pha và từ trường quay ba pha được tạo ra.
Trong khi động cơ một pha chạy có thể ồn và tạo ra rung động, động cơ ba pha đắt hơn, nhưng chúng không tạo ra những rung động này và ít ồn hơn.
Ứng dụng cho động cơ điện 3 pha
Bằng cách chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học, động cơ điện 3 pha có thể điều khiển các bộ phận – từ máy bơm và quạt đến máy nén và băng tải – trong các ứng dụng công nghiệp với công suất cao hơn.
Động cơ điện 3 pha đại diện cho sự lựa chọn cao cấp, chi phí thấp cho các ứng dụng tốc độ đơn giản. Điều này bao gồm bàn xoay, băng tải xử lý vật liệu, quạt công nghiệp và các hệ thống đơn giản khác.
Sau đây là một loạt các ứng dụng mà nhu cầu sử dụng động cơ điện 3 pha là nhiều nhất:
- Bơm và bơm chìm
- Máy ép thực phẩm thô
- Máy tiện
- Máy nghiền
- Băng chuyền
- Nhà máy bột mì
- Máy nén
- Cối xay thép
- Thang máy
- Máy cẩu
- Palăng
- Dầu khí…
Bài viết nhằm giúp bạn hiểu hơn về động cơ điện 3 pha đang được sử dụng kết hợp với các đầu bơm công nghiệp như: bơm ly tâm, bơm trục vít, bơm bánh răng, bơm cánh khế,… Và các hệ thống máy móc công nghiệp nhà máy khác…
Các bạn có nhu cầu tư vấn lắp đặt, hoặc muốn cung cấp dịch vụ bảo trì bảo dưỡng hệ thống máy bơm theo định kỳ, thì hãy liên hệ ngay với TKS để được tư vấn dịch vụ và báo giá nhé!
