Kiến thức
Giải các câu hỏi về động cơ
Trang web thông tin sản phẩm/kỹ thuật CÔNG TY TNHH SANYO DENKI
-
- Tìm kiếm từ miễn phí
Động cơ là một thiết bị tạo ra năng lượng cơ học từ năng lượng điện. Chúng được sử dụng trong tất cả các loại vật chuyển động, từ các thiết bị gia dụng quen thuộc như máy giặt, quạt điện, điều hòa cho đến các vật dụng liên quan đến cơ sở hạ tầng xã hội như máy ATM (máy rút tiền tự động) và cổng bán vé tự động.
Theo nghĩa đó, có thể nói rằng tất cả mọi người đang sống ngày nay đều được hưởng lợi từ lợi ích của động cơ. Ngoài động cơ, nguồn năng lượng tạo ra năng lượng cơ học còn có động cơ và động cơ hơi nước.
Tuy nhiên, động cơ có ba đặc điểm mà các nguồn điện khác không có.
Ví dụ, hiệu suất nhiệt của động cơ điển hình được cho là từ 30 đến 40%. Điều này có nghĩa là chỉ 30 đến 40% năng lượng đầu vào được sử dụng làm điện và 60 đến 70% còn lại bị lãng phí dưới dạng nhiệt.
Mặt khác, hiệu suất chuyển đổi năng lượng của động cơ đạt trên 80%. Bằng cách này, so với động cơ, năng lượng có thể được chuyển hóa thành công suất mà không lãng phí.
Một động cơ được tạo thành từ nhiều bộ phận cơ khí và mỗi bộ phận phải được chế tạo với độ chính xác cao. Ngoài ra, nhiều cảm biến được sử dụng để điều khiển động cơ bằng điện tử, khiến việc điều khiển trở nên phức tạp.
So với động cơ, động cơ có cấu trúc đơn giản hơn và có thể được dẫn động trực tiếp bằng điện nên phù hợp cho việc điều khiển điện chính xác.
Bạn cũng đừng quên điểm này. Vì động cơ đốt xăng và chuyển hóa thành năng lượng nên chúng chắc chắn sẽ thải ra khí carbon dioxide (CO2). Mặt khác, bản thân động cơ không thải ra khí.
Khi xu hướng trung hòa carbon ngày càng tăng, người ta đặt nhiều kỳ vọng vào động cơ.
Chính vì những đặc điểm này mà động cơ hiện nay đóng vai trò là nguồn điện và thiết bị điều khiển cho nhiều loại thiết bị, dụng cụ. Trong tương lai, số lượng tình huống sử dụng nó sẽ tiếp tục tăng lên.
Bài viết liên quan: Kiến thức “Động cơ bước là gì? Giải thích cơ chế, chủng loại, cách sử dụng (phương pháp truyền động/phương pháp điều khiển), lợi ích và đặc điểm”
Phần này cung cấp giải thích chi tiết hơn về cơ chế và tính năng của động cơ bước.
Động cơ được phát minh và phát triển giữa dòng chảy đổi mới công nghệ trong xã hội.
Ban đầu, con người di chuyển đồ vật bằng sức người hoặc động vật. Việc con người di chuyển đồ vật bằng sức mạnh của mình luôn là điều bình thường, cả từ thời cổ đại lẫn ngày nay. Ngoài ra, xe ngựa được cho là đã được phát minh trước Công nguyên, và như bạn đã biết, giới quý tộc Heian của Nhật Bản đã sử dụng xe bò.
Tuy nhiên, cho dù có sử dụng bao nhiêu đòn bẩy và ròng rọc bằng sức người hay động vật thì tốc độ và sức mạnh vẫn có giới hạn.
Cuộc cách mạng công nghiệp xảy ra từ cuối những năm 1700 đến những năm 1800 đã mang đến sự thay đổi lớn về loại quyền lực này.
Động cơ hơi nước có sức mạnh vượt xa con người và động vật xuất hiện và ngành công nghiệp máy móc tại nhà máy được thành lập. Cơ cấu xã hội chuyển từ xã hội nông nghiệp sang xã hội công nghiệp. Ngoài ra, sự phát triển của đầu máy hơi nước, ô tô hơi nước và tàu hơi nước đã thay đổi đáng kể hình thức vận tải và hậu cần. Tuy nhiên, động cơ hơi nước có nhược điểm là lớn và nặng.
Các nhà phát minh và nghiên cứu bắt đầu tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế cho động cơ hơi nước. Động cơ nổi lên giữa những thay đổi này.
Nhà khoa học người Anh Michael Faraday đã phát hiện ra nguyên lý của động cơ và máy phát điện vào năm 1821. Năm 1831, ông phát hiện ra định luật cảm ứng điện từ. Điều này sẽ được áp dụng cho động cơ.
Sau Faraday, động cơ DC (động cơ dòng điện một chiều) được Thomas Davenport và những người khác ở Hoa Kỳ phát triển, nhưng rất khó đưa nó vào sử dụng thực tế.
Động cơ thực tế đầu tiên là động cơ cảm ứng xoay chiều hai lớp, do Nikola Tesla phát minh. Năm 1888, Tesla đã phát triển một máy phát điện cảm ứng nhiều pha để quay động cơ mà ông đã phát minh ra và vào năm 1889, ông đã nhận được bằng sáng chế cho nó. Nhờ đó, động cơ sẽ được đưa vào sử dụng thực tế.
Kể từ đó, động cơ tiếp tục phát triển, đảm nhận vai trò không chỉ là nguồn điện mà còn là thiết bị điều khiển. Hiện nay, người ta cho rằng 50% điện năng của Nhật Bản được tiêu thụ bởi động cơ. Động cơ tham gia sâu sắc vào cuộc sống con người đến mức chúng hỗ trợ nền văn minh.
Lịch sử động cơ của SANYO DENKI CO., LTD. bắt đầu từ nửa đầu thế kỷ 20.
Đầu tiên, vào năm 1932, chúng tôi đã phát triển một máy phát điện để sử dụng trong thiết bị liên lạc vô tuyến, có cấu trúc nguyên lý giống như một động cơ. Năm 1952, các máy quay được sản xuất để cung cấp năng lượng liên lạc quân sự đã được chuyển sang sử dụng dân sự. SANYO DENKI CO., LTD. đã trở thành nhà sản xuất lớn trong lĩnh vực viễn thông và cung cấp điện.
Năm 1952, chúng tôi nhận được yêu cầu từ Viện Thí nghiệm Điện (nay là Viện Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Tiên tiến Quốc gia) phát triển động cơ servo và bắt đầu nghiên cứu. Chúng tôi đã sớm hoàn thành động cơ servo đầu tiên được sản xuất trong nước. Ban đầu, nhu cầu không nhiều như mong đợi và sản phẩm chưa xuất hiện, nhưng điều này đã trở thành nền tảng của SANYO DENKI CO., LTD. ngày nay, với trụ cột chính là động cơ servo.
Sau khi hoàn thiện động cơ servo, chúng tôi cũng hoàn thành động cơ bước đầu tiên được sản xuất trong nước và chiếc quạt sản xuất trong nước đầu tiên. Trong khi phát triển những sản phẩm "đầu tiên ở Nhật Bản" này, chúng tôi đang thúc đẩy làn sóng OA (tự động hóa văn phòng) và FA (tự động hóa nhà máy) cũng như mở rộng các loại động cơ khác nhau của mình trên toàn cầu.
Về cơ bản, một động cơ quay bằng cách sử dụng các đặc tính của nam châm: ``các cực khác nhau hút nhau'' và ``các cực cùng tên đẩy nhau.''
Ví dụ, hãy tưởng tượng một động cơ nhỏ được sử dụng trong bộ điều khiển vô tuyến. Một động cơ nhỏ có một cuộn dây có trục quay và các nam châm vĩnh cửu có cực bắc và cực nam đặt ở hai bên của cuộn dây.
Khi cấp điện vào động cơ, cuộn dây sẽ trở thành nam châm điện. Có thể dễ hiểu hơn nếu bạn tưởng tượng cuộn dây biến thành một nam châm có cực bắc và cực nam.
Sau đó, nam châm vĩnh cửu ở cực bắc và cực bắc của cuộn dây đẩy nhau, nam châm vĩnh cửu ở cực nam và cực nam của cuộn dây đẩy nhau. Điều này cũng có nghĩa là nam châm vĩnh cửu cực bắc và cực nam của cuộn dây hút nhau, nam châm vĩnh cửu cực nam và cực bắc của cuộn dây hút nhau.
Điều này làm cho cuộn dây quay 180 độ quanh trục quay.
Tuy nhiên, nếu thực hiện việc này một mình, cuộn dây sẽ ngừng quay 180 độ. Điều này là do nam châm vĩnh cửu ở cực bắc và cực nam của cuộn dây hút nhau, còn nam châm vĩnh cửu ở cực nam và cực bắc của cuộn dây vẫn hút nhau. Tôi phải làm gì để xoay nó thêm 180 độ rồi xoay trục quay 360 độ?
Vì vậy, bằng cách thay đổi chiều dòng điện chạy qua cuộn dây, vị trí của cực N và S có thể hoán đổi cho nhau.
Ở trạng thái dừng trước đó, nam châm vĩnh cửu cực N và cực S của cuộn dây bị hút vào nhau, nam châm vĩnh cửu cực S và cực N của cuộn dây bị hút vào nhau. Ở đó, dòng điện đi qua chổi than và thay đổi hướng của dòng điện bằng cách sử dụng một bộ phận gọi là cổ góp, hoán đổi cực bắc và cực nam của cuộn dây.
Khi đó, cực N của nam châm vĩnh cửu và cực N của cuộn dây đẩy nhau, cực S của nam châm vĩnh cửu và cực S của cuộn dây đẩy nhau. Đồng thời, cực N của nam châm vĩnh cửu và cực S của cuộn dây hút nhau, cực S của nam châm vĩnh cửu và cực N của cuộn dây hút nhau. Điều này làm cho cuộn dây quay thêm 180 độ. Bây giờ nó đã xoay 360 độ.
Động cơ quay liên tục bằng cách lặp lại chuỗi chuyển động này.
Từ đây, chúng tôi sẽ giới thiệu "động cơ là nguồn điện" và "động cơ là thiết bị điều khiển".
Động cơ đóng vai trò là nguồn điện cho thiết bị, thiết bị có thể chia thành hai loại chính tùy theo nguồn điện: động cơ DC và động cơ AC.
"Động cơ DC" là động cơ hoạt động bằng cách truyền dòng điện một chiều chạy qua nó.
Chúng được sử dụng trong rất nhiều thứ, từ đồ gia dụng hàng ngày đến thiết bị sử dụng trong nhà máy.
Có hai loại động cơ DC: động cơ DC có chổi than và động cơ DC không chổi than. Bàn chải là bộ phận truyền điện tới cuộn dây.
Động cơ DC có chổi than có một cuộn dây ở bên trong và một nam châm vĩnh cửu ở bên ngoài, và làm quay rôto (trục quay) bằng cách truyền dòng điện một chiều qua chổi than. Đây là động cơ sử dụng cơ chế đơn giản được giới thiệu ở phần đầu và được sử dụng trong các bộ điều khiển vô tuyến, mô hình, v.v.
Một đặc điểm của động cơ này là tốc độ quay về cơ bản tăng tỷ lệ thuận với điện áp.
Ví dụ, khi động cơ DC chổi than chạy bằng pin, nó sẽ quay nhanh hơn khi kết nối hai pin so với khi sử dụng một pin. Tuy nhiên, cổ góp làm thay đổi chiều dòng điện chạy qua cuộn dây và chổi than thường xuyên tiếp xúc với nhau nên bị hao mòn nếu hoạt động lâu dài nên cần phải bảo dưỡng thường xuyên.
Mặt khác, động cơ DC không chổi than (động cơ BLDC) có nam châm vĩnh cửu ở bên trong và cuộn dây ở bên ngoài, đồng thời là động cơ làm quay nam châm vĩnh cửu bên trong bằng cách truyền dòng điện qua cuộn dây thông qua mạch điều khiển dòng điện.
Việc thiếu chổi than không chỉ giúp giảm tần suất bảo trì mà chổi than còn không để lại cặn mài mòn nên có thể sử dụng trong môi trường sạch sẽ. Tuy nhiên, nó đòi hỏi một mạch điện bên ngoài động cơ để điều khiển hướng dòng điện và đắt hơn động cơ DC có chổi than.
| Loại động cơ |
công lao | Điểm trừ |
|---|---|---|
| động cơ dc chải | giá thấp | Xuống cấp nhanh chóng |
| động cơ dc không chổi than | Sống thọ | giá cao |
"Động cơ xoay chiều" là động cơ hoạt động bằng dòng điện xoay chiều. Có một cuộn dây ở bên ngoài và một rôto "hình lồng" ở bên trong.
Đặc điểm của động cơ xoay chiều là không cần đến bộ chuyển mạch, chổi than hoặc mạch điều khiển. Vì nó có cấu trúc đơn giản và có thể được sản xuất với chi phí thấp nên nó được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm các thiết bị gia dụng như quạt điện và máy hút bụi, máy bơm nước và băng tải cũng như thiết bị công nghiệp.
Ví dụ điển hình về động cơ dùng để điều khiển chính xác hoạt động của thiết bị là động cơ bước và động cơ servo.
Động cơ bước là động cơ có rôto quay theo một góc (vị trí) cố định.
Hãy tưởng tượng một chiếc đồng hồ analog. Kim giây đang di chuyển từng giây một. Động cơ bước có thể được điều khiển để di chuyển theo một góc xác định trước. Ngoài đồng hồ analog, chúng còn được sử dụng trong máy in, cửa gió điều hòa, máy ATM, máy bán vé tự động, hệ thống cổng bán vé tự động, v.v.
Cơ chế quay rôto theo một góc chính xác rất đơn giản. Rôto của động cơ bước có nhiều rãnh. Sau đó, điện được cấp vào động cơ và khi rôto đã di chuyển theo rãnh dự định, điện sẽ bị tắt. Điều này làm cho rôto quay một góc chính xác rồi dừng lại.
Ví dụ, động cơ bước hai pha thường có 200 rãnh. Vì một vòng quay 360 độ được chia thành 200 phần nên góc chuyển động trên mỗi rãnh là 1,8 độ. Nếu muốn quay động cơ 18 độ, bạn cần cấp điện vào động cơ, di chuyển rôto qua 10 rãnh rồi tắt điện.
Để điều khiển động cơ bước, bạn cần có bộ điều khiển. Vai trò của bộ điều khiển là gửi tín hiệu cho động cơ bước biết cần di chuyển bao nhiêu. Đầu tiên, tiền đề là một bộ điện từ bật đến tắt được tính là một xung. Sau đó, khi bộ điều khiển gửi một tín hiệu xung đơn tới động cơ bước, rôto sẽ quay một rãnh rồi dừng lại.
Như trong ví dụ trước, giả sử bạn muốn quay một động cơ bước hai pha có 200 rãnh x 18 độ. Trong trường hợp này, bộ điều khiển sẽ gửi tín hiệu 10 xung. Khi động cơ bước nhận được tín hiệu, nó sẽ quay 18 độ hoặc 10 rãnh rồi dừng lại.
Theo cách này, cần có bộ điều khiển để điều khiển động cơ bước.
Động cơ servo, giống như động cơ bước, là động cơ có mục đích quay rôto theo một góc dự định. Tuy nhiên, có sự khác biệt rõ ràng giữa động cơ servo và động cơ bước.
Rôto động cơ servo không có rãnh. Do đó, không có hạn chế nào như quay rôto theo gia số 1,8 độ, vì vậy nếu sử dụng cảm biến có độ phân giải cao, rôto có thể dừng ở các góc chính xác 1/1.000.000 độ.
Cảm biến là cần thiết cho việc kiểm soát này. Với động cơ servo, cảm biến này xác định chính xác vị trí quay của rôto, cho phép nó dừng ở góc mong muốn. Hơn nữa, ngay cả sau khi máy đã dừng, nó vẫn tiếp tục được theo dõi và nếu góc dừng bị lệch, nó sẽ tự động được điều chỉnh ngay lập tức.
Trên đây chúng tôi đã giới thiệu vai trò và các loại động cơ, lịch sử, nguyên lý hoạt động và cấu tạo của chúng.
Việc hiểu rõ đặc tính của động cơ sẽ giúp bạn lựa chọn được động cơ phù hợp nhất và nâng cao hiệu suất hoạt động của thiết bị.
SANYO DENKI CO., LTD. xử lý nhiều động cơ khác nhau. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về việc lựa chọn động cơ, vui lòng liên hệ với chúng tôi.
ngày phát hành:
Sản xuất đặt mục tiêu số 1 thế giới
Khả năng kỹ thuật cho phép tùy chỉnh nâng cao
sắp kỷ niệm 100 năm
mạng lưới toàn cầu
