Nguyên lý Động cơ điện

Thứ năm - 14/02/2013 21:46

Nguyên lý hoat động của Động cơ điện dựa trên nguyên tắc sự tương tác của Từ trường lên Dòng điện đi qua một dây dẫn đặt trong Từ trường theo Quy tắc bàn tay trái và được mô phỏng như dưới đây....

Nguyên lý Động cơ Điện

1./. Nguyên lý Động cơ điện một chiều

 

Động cơ điện một chiều có cấu tạo rất đơn giản là một khung dây có dòng điện một chiều chạy quay và Khung dây được đặt trong Từ trường của một Nam châm Vĩnh cửu hoặc Nam châm điện.
Theo Quy tắc bàn tay trái, lực tương tác giữa Từ trường với Khung dây sẽ tạo ra trên hai nhánh có chiều của dòng điện chạy ngược nhau:
Theo hình bên, Khung dây sẽ được chia thành hai nhánh gồm một nhánh bên trên có chiều Dòng điện đi vào nên lực sẽ tác động lên nhánh này có xu hướng đẩy nó di chuyển về phía trái (theo hướng quan sát) và nhánh phía dưới có chiều của Dòng điện đi ra nên lúc này Lực tác dụng của Từ trường sẽ có hướng ngược lại là về phía phải mà vì vậy hai lực này sẽ tạo ra một moment làm cho Khung dây này quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ như đã được mô phỏng ở hình bên đây.
Theo hình mô phòng bên đây cho thấy, mỗi khi nhánh trên quay xuống dưới và nhánh dưới của Khung dây quay lên trên, nếu Dòng điện không đảo chiều thì lực Từ sẽ tác động làm cho Khung dây có xu hướng quay ngược lại nhưng rất may mắn vì Khung dây được kết nối với hai Bán khuyên để tự động đảo chiều Dòng điện vì thế khi nhánh trên trở thành nhánh dưới (quay xuống dưới) và nhánh dưới trở thành nhánh trên (quay lên trên) thì Chiều của Dòng điện lại được đổi thành chiều như ban đầu nên nó làm cho Khung dây quay liên tục theo một chiều xác định mà không bị quay ngược lại sau khi kết thúc một chu trình...
Trên thực tế, người ta không chế tạo Động cơ một chiều kiểu một Khung dây (hoặc hai Khung dây) với hai bán khuyên mà người ta thường chế tạo thành 3 Cuộn dây với 3 1/3 khuyên hoặc 3n Cuộn dây như hình dưới đây:

Nếu chỉ dùng 1 Khung dây hoặc 2 Khung dây với hai bán khuyên thì khi hoạt động sẽ xảy ra hiện tượng nếu hai bán khuyên có khe hở quá hẹp thì sẽ có lúc Rotor quay đến vị trí mà các chổi quét sẽ đồng thời tiếp xúc với cả hai bán khuyên mà vì vậy sẽ gây đoản mạch Dòng điện cung cấp.
Nếu làm khoảng hở giữa hai bán khuyên quá lớn (khoảng hở rộng hơn bề mặt tiếp xúc của Chổi than) thì sẽ đến thời điểm Khung dây không được cung cấp Dòng điện khi nó chạy qua khoảng hở giữa hai bán khuyên mà vì vậy sẽ Động cơ sẽ bị mất lực tác động và có thể không quay tiếp được nữa.
Vì vậy, người ta chế tạo 3 Cuộn dây với 3 phần khuyên để chỉ có 1 trong 2 chổi than được phép chập 2 phần khuyên và chổi kia chỉ được phép tiếp xúc với 1 phần khuyên còn lại nên sẽ không gây đoản mạch dòng điện cung cấp.
Thực tế người ta chế tạo ra các Động cơ điện có rất nhiều cuộn dây và có rất nhiều phần khuyên tương ứng với số Cuộn dây nhằm để tăng tốc độ quay của Động cơ cũng như tăng được Công suất của Động cơ lên rất nhiều so với nếu chỉ sử dụng 3 Cuộn dây... đồng thời thay Nam châm Vĩnh cửu bằng Nam châm điện tức là cho Dòng điện đồng thời đi vào Rotor và Stator như hình dưới đây:

 

2./.   Nguyên lý Động cơ điện xoay chiều

Động cơ xoay chiều có hai loại gồm Động cơ Đồng bộ và Động cơ không Đồng bộ.

Đồng thời cũng được chia thành 3 nhóm gồm Động cơ 1 Phase, Động cơ 2 Phase và Động cơ 3 Phase.

Động cơ Đồng bộ thường được chế tạo bởi Rotor là Nam châm Vĩnh cửu hoặc Nam châm điện.

Động cơ Không đồng bộ được chế tạo bởi Rotor là loại lòng sóc tự cảm ứng...

Động cơ Đồng bộ
Hình bên đây mô tả kiểu Động cơ Đồng bộ 2 Phase và thực chất loại này cũng được sử dụng cho Động cơ Bước (Step Motor).

 

Như vậy, thực chất Nguyên lý hoạt động của Động cơ Xoay chiều dù là 1 hay 2 hay 3 Phase thì Nguyên lý hoạt động của nó cũng đều dựa trên Nguyên tắc Tương tác Điện - Từ giữa Dòng điện và Từ trường mà sinh ra lực và tạo moment quay cho Rotor...

Động cơ Không đồng bộ
Động cơ Không đồng bộ được hoạt động dựa trên Nguyên lý Cảm ứng Điện từ do Từ trường của Dòng điện từ Stator tác động vào Rotor và sinh ra trong Rotor một dòng điện kín kiểu như Dòng Foucault và chính dòng điện này lại sinh ra Từ trường đối kháng với Từ trường của Stator đã gây cảm ứng cho nó mà vì thế tạo ra sự quay của Rotor...
Hình bên đây mô phỏng Nguyên lý hoạt động của một Động cơ Không đồng bộ 3 Phase

 

Tác giả bài viết: Dr Trần Phúc Ánh

Lưu ý: Các bài viết trên in lại các trang web hoặc các nguồn phương tiện truyền thông khác không xác định nguồn http://tri-heros.net là vi phạm bản quyền

Những tin cũ hơn

• Quy tắc vặn nút chai (14/02/2013)
• Quy tắc Bàn tay trái (14/02/2013)
• Quy tắc Bàn tay phải (14/02/2013)
• Thí nghiệm Faraday (14/02/2013)
• Nguyên lý Máy phát Điện xoay chiều (14/02/2013)
• Cảm ứng Điện - Từ (13/02/2013)
• Dòng Foucault (13/02/2013)
• Tác động Từ trường (13/02/2013)
• Từ trường của Dòng điện (12/02/2013)