Cách chọn động cơ điện, mô tơ điện 3 pha và 1 pha

Chọn đúng công suất động cơ có một ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật lớn. Nếu chọn công suất động cơ bé hơn công suất phụ tải yêu cầu thì động cơ sẽ luôn làm việc quá tải, nhiệt độ tăng quá nhiệt độ phát nóng cho phép, động cơ chóng hỏng. Nhưng nếu chọn công suất động cơ quá lớn thì sẽ làm tăng vốn đầu tư, kích thước cồng kềnh, động cơ luôn luôn làm việc non tải, hiệu suất động cơ sẽ thấp, nếu là động cơ điện không đồng bộ thì hệ số công suất cosφ của động cơ sẽ thấp. Chọn điện áp không thích hợp sẽ ảnh hưởng đến vốn đầu tư, phí tổn vận hành và bảo quản mạng điện cung cấp của xí nghiệp.

Cần chú ý đến việc chọn hợp lý số vòng quay của động cơ điện. Động cơ có số vòng quay lớn thì kích thước, trọng lượng, giá thành của động cơ giảm. Về mặt này nên chọn mô tơ điện có số vòng quay lớn; tuy nhiên nếu số vòng quay càng lớn thì tỷ số truyền động chung càng lớn và kết quả là làm tăng khuôn khổ trọng lượng và giá thành của các bộ truyền và của cả thiết bị. Với lý do này nên chọn số vòng quay của mô tơ bé. Vì vậy muốn chọn hợp lý cần phải tính toán vài ba phương án khác nhau. Thông thường, đối với mỗi sơ đồ động cụ thể, người thiết kế nhờ kinh nghiệm thực tiễn có thể chọn ngay số vòng quay của động cơ điện hợp lý.

Chọn loại và kiểu động cơ điện

Hiện nay trong công nghiệp thường dùng các loại động cơ điện sau:

    Động cơ điện một chiều: dùng dòng điện một chiều để làm việc (có thể mắc song song, nối tiếp hoặc mắc hỗn hợp), hoặc dùng dòng điện một chiều điều chỉnh được (hệ thống máy phát – động cơ). Động cơ điện một chiều có thể điều chỉnh êm tốc độ trong một phạm vi rộng từ 3 : 1 đến 4 : 1. Khi dùng hệ thống máy phát – động cơ thì phạm vi điều chỉnh tốc độ có thể lên tới 100 : 1 hay hơn nữa. Ngoài ra dùng động cơ điện một chiều đảm bảo khởi động êm, hãm và đối chiếu dễ dàng. Nhờ những ưu điểm trên, động cơ điện một chiều được dùng rộng rãi trong các thiết bị vận chuyển bằng điện, thang máy, máy trục v.v…

    Nhưng động cơ điện một chiều đắt, khối lượng sửa chữa lớn và mau hỏng hơn động cơ điện xoay chiều và phải tăng them vốn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu.

    Động cơ điện xoay chiều 3 pha đồng bộ và không đồng bộ.

     Động cơ không đồng bộ kiểu lồng sóc rẻ, cấu tạo vận hành đơn giản nhất, mắc trực tiếp với mạng điện xoay chiều không cần biến đổi dòng điện. Loại này được dùng rộng rãi trong các ngành cơ khí, thí dụ như máy công cụ, yêu cầu công suất, phụ tải dưới 100 kW, không điều chỉnh vận tốc hoặc có thể điều chỉnh nhảy cấp bằng cách thay đổi số đôi cực từ.

    Động cơ điện không đồng bộ 3 pha kiểu dây quấn so với động cơ lồng sóc thì đắt, kích thước lớn, vận hành phức tạp, cosφ thấp hơn. Nhưng có ưu điểm là dòng điện mở máy nhỏ và có khả năng điều chỉnh vận tốc bằng phẳng trong phạm vi hẹp.

     Động cơ đồng bộ 3 pha giá đắt, mở máy phức tạp. Nhưng nếu phụ tải yêu cầu công suất động cơ lớn hơn 100kW và không cần điều chỉnh vận tốc thì chọn động cơ đồng bộ lại thích hợp vì hệ số công suất cosφ, phí tổn vận hành của động cơ sẽ rẻ hơn động cơ không đồng bộ.

    Động cơ điện không đồng bộ 1 pha thường dùng trong các thiết bị dẫn động của máy khâu, máy quạt, và những máy móc phục vụ sinh hoạt hằng ngày vì công suất của các động cơ này không lớn lắm.

    Ngoài việc chọn loại động cơ, ta phải căn cứ vào điều kiện bố trí máy, điều kiện môi trường xung quanh để chọn kiểu động cơ cho thích hợp. Cần chú ý bảo vệ động cơ khỏi ảnh hưởng của nước, bụi hoặc các hóa chất ăn mòn bộ phận cách điện, ngoài ra cần lưu ý đến ảnh hưởng của tia lửa điện phát sinh ra trong mô tơ đối với môi trường dễ cháy và dễ nổ.

    Động cơ kiểu hở có nhiều lỗ thông gió lớn ở thân và hai bên nắp nên điều kiện thông gió tốt, kích thước động cơ nhỏ và giá thành rẻ. Tuy vậy, ít dùng kiểu này vì động cơ không tránh được bụi, nước và các vật khác ở bên ngoài rơi vào, hơn nữa còn nguy hiểm cho người vận hành vì dễ sờ vào các bộ phận dẫn điện.

    Thông thường hay dùng động cơ kiểu bảo vệ, các lỗ thông gió có che lưới sắt, bảo vệ động cơ tránh được nước mưa và các vật bên ngoài rơi vào (nhưng vẫn không ngăn được bụi). Động cơ này có thể đặt ngoài trời.

    Ở những nơi có nhiều bụi, hơi nước, thường dùng động cơ kiểu kín, có những ống thông gió riêng để dẫn khí làm nguội vào và ra khỏi động cơ.

    Tùy theo cách bố trí bộ phận máy có thể dùng động cơ kiểu mặt bích hay đặt nằm ngang chân đế.

Chọn công suất động cơ điện

Động cơ điện cần chọn sao cho có thể tận dụng được toàn bộ công suất động cơ. Khi làm việc nó phải thỏa mãn ba điều kiện: – Động cơ không phát nóng quá nhiệt độ cho phép, – Có khả năng quá tải trong thời gian ngắn, – Có mômen mở máy đủ lớn để thắng mô-men cản ban đầu của phụ tải khi mới khởi động. Thường chọn động cơ theo điều kiện nhiệt độ rồi kiểm tra theo điều kiện quá tải và mômen mở máy.

    Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn với phụ tải không đổi. Thí dụ các động cơ kéo máy bơm, quạt gió… Động cơ điện được chọn phải có công suất định mức lớn hơn hay bằng công suất phụ tải đặt trên trục động cơ (công suất cần thiết)
 

Trong công thức:

Nđm – Công suất định mức của động cơ (kW);

Nlv – Công suất làm việc (kW);

– Hiệu suất truyền động;

– 1. 2. 3. 4… là tích số hiệu suất của các bộ truyền và của các cặp ổ trong thiết bị, có thể chọn.
 
Trường hợp chọn công suất động cơ làm việc với phụ tải không đổi ta không cần kiểm tra điều kiện quá tải mà chỉ cần kiểm tra điều kiện mô men mở máy của động cơ Mmở có thắng được mô-men cản ban đầu Mcản bđ của phụ tải hay không.

Mmở >= Mcản bđ                                                      

Việc xác định mômen cản ban đầu rất phức tạp, nó bao gồm mômen cản trên trục động cơ và mômen quán tính.

    Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn với phụ tải thay đổi. Thí dụ động cơ truyền động trong máy cắt kim loại. Nhiệt độ động cơ tăng giảm theo sự biến thiên của phụ tải. Trường hợp này ta chọn công suất động cơ điện sao cho trong thời gian làm việc động cơ chạy quá tải, lúc chạy non tải một cách thích hợp để nhiệt độ động cơ đạt tới trị số ổn định. Muốn vậy, ta coi như động cơ làm việc với phụ tải đẳng trị không đổi mà mất mát năng lượng do nó gây nên trong động cơ bằng mất mát năng lượng do phụ tải thay đổi gây nên trong cùng một thời gian. Ở đây trình bày phương pháp mômen đẳng trị. Ta chọn động cơ có công suất định mức lớn hơn hoặc bằng công suất đẳng trị