Tìm Hiểu Về Động Cơ Điện 1 Chiều Và Cách Làm

Động cơ điện 1 chiều được giải thích 1 cách nôm na, đây chính là một cái máy điện biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ. Cách làm động cơ điện 1 chiều đơn giản từ những đồ dùng trong gia đình không còn sử dụng nữa cũng được xem là một trong những sáng tạo của thời hiện đại.

1. Khái niệm động cơ điện 1 chiều

Động cơ điện chính là máy điện, còn gọi là motor điện, dùng để chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ. Còn sản phẩm máy điện thì sẽ được sử dụng để chuyển đổi ngược lại từ năng lượng cơ sang năng lượng điện, do đó, nó được gọi là máy phát điện hay dynamo. Các động cơ điện 1 chiều thường gặp, được sử dụng trong nhà phổ biến có thể kể đến như: tủ lạnh, máy giặt, quạt điện, máy bơm nước,....

Động cơ điện chính là máy điện, còn gọi là motor điện

Động cơ điện thông thường sẽ được thiết kế xoay chiều với nhiều kiểu dòng điện và công suất khác nhau. Theo sơ đồ đấu nối điện, chúng ta có thể phân ra làm 2 loại chính: động cơ 3 pha và động cơ 1 pha. Còn nếu dựa theo tốc độ thì sẽ có động cơ điện đồng bộ và động cơ điện không đồng bộ.

Trong quá trình chuyển động quay, từ trường của dòng điện 1 pha sẽ quét qua các thanh dẫn của rôto, đồng thời làm xuất hiện suất điện động cảm ứng. Vì dây quấn rôto được biết là kín mạch nên suất điện động này tạo 1 dòng điện trong các thanh dẫn của rôto. Các thanh dẫn có dòng điện lại nằm ở bên trong từ trường, nên chúng sẽ tương tác với nhau, tạo ra lực điện từ đặt vào trong các thanh dẫn.

2. Cách làm động cơ điện 1 chiều đơn giản, dễ làm

a) Chuẩn bị dụng cụ

Các nguyên vật liệu bạn cần chuẩn bị để chế tạo môtor như sau:

• Dây đồng (2m, chiều dài d = 0,6 mm).
• Nam châm vĩnh cửu (01 thanh).
• Đế nhựa (01 cái, có kích thước vào trong khoảng 30×30 cm. Có thể dùng 1 loại bảng điện mua sẵn).
• Dụng cụ: 1 cây kéo, 1 chiếc máy biến thế, 4 sợi dây nguồn.

b) Các bước làm động cơ điện

Bước 1: Quấn cuộn dây điện

• Lấy sợi dây đồng quấn thành 1 cuộn dây hình chữ nhật gồm khoảng 10 vòng.
  Lấy dây đồng quấn thành 2 thanh để làm giá đỡ cho cuộn dây. 
• Cạo lớp tiếp xúc ở giữa vòng dây cùng với thanh giá đỡ, nhằm giữ cho thanh giá đỡ và nguồn điện được ổn định. Chú ý là chúng ta chỉ cạo 1 nửa bên của dây đồng thôi nhé.

Cạo lớp tiếp xúc ở giữa vòng dây cùng với thanh giá đỡ

Bước 2: Lắp ráp dòng điện

• Phần đế nhựa ta khoan lỗ ở 4 góc sau đó vặn ốc vít vào cho chặt để tạo giá đỡ. Ta cần khoan 2 lỗ ở giữa đế để luồn dây vào. Hoặc cũng có thể sử dụng 1 chiếc bảng điện nhựa nhỏ. Lắp ráp như hình vẽ:

Cách bố trí khung dây và nam châm

c) Hướng dẫn khai thác và sử dụng

Nối nguồn điện 1 chiều từ 3V6V vào 2 đầu thanh đỡ, tiếp đến nối vào phần đã cạo lớp tiếp xúc. Dùng tay quay nhẹ cuộn dây điện để lấy đà, sau đó dựa vào tác dụng của cặp lực điện từ để cho cuộn dây quay liên tục. Khi tiến hành đổi chiều dòng điện, cuộn dây sẽ được quay theo chiều ngược lại.

Khi tháo nguồn điện ra, chúng ta thay vào đó là một chiếc điện kế nhạy, dùng tay quay cuộn dây thì chúng ta sẽ thấy kim điện kế lệch đi. Điều này chứng tỏ trong cuộn dây đã xuất hiện 1 dòng điện cảm ứng. Thiết bị này sẽ đóng vai trò vừa là động cơ lại vừa là máy phát điện 1 chiều.

3. Thành phần chính của động cơ điện 1 chiều

Động cơ điện gồm 2 thành phần chính, đó là stator và rotor. Stato gồm các cuộn dây của 3 pha dòng điện quấn trên các lõi sắt, được bố trí trên 1 chiếc vành tròn để tạo ra được từ trường quay. Rôto hình trụ có tác dụng tương tự như 1 cuộn dây quấn trên lõi thép.

Khi mắc động cơ vào trong mạng điện xoay chiều, từ trường quay do stato gây ra sẽ làm cho rôto buộc phải quay trên trục. Chuyển động quay của rôto lúc này được trục máy truyền ra ngoài. Do đó, nó còn được sử dụng để vận hành hiệu quả các máy công cụ cũng như các cơ cấu chuyển động khác.

Động cơ điện xoay chiều hiện đang được sản xuất với nhiều kiểu loại và công suất khác nhau. Theo sơ đồ đấu nối điện, có thể phân ra làm 2 loại chủ yếu: động cơ 3 pha và đồng  1 pha, còn nếu phân chia theo tốc độ thì sẽ có động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ.

Từ trường quay sẽ được tạo ra bằng cách để cho dòng điện 3 pha chạy vào 3 nam châm điện được đặt lệch nhau 1 khoảng là 1 vòng tròn. Cách bố trí các cuộn dây ở trên cũng tương tự như trong máy phát điện 3 pha, nhưng trong động cơ điện thì người ta đưa dòng điện từ ngoài tác động vào các cuộn dây 1, 2, 3.

Động cơ điện xoay chiều hiện đang được sản xuất với nhiều kiểu loại

Khi mắc động cơ điện vào mạng điện 3 pha, từ trường quay do con stato gây ra sẽ làm cho rôto được quay trên trục. Chuyển động quay của con rôto được trục máy truyền đi ra ngoài và được sử dụng để điều khiển, vận hành các máy công cụ cũng như các cơ cấu chuyển động khác.

4. Nguyên lý làm việc của động cơ điện tự chế

Chúng ta sẽ bắt đầu với các loại động cơ 1 chiều đơn giản. Hãy nhìn vào hình dưới đây sẽ thấy, Stato là nam châm vĩnh cửu nhằm tạo ra 1 từ trường không đổi. Phần ứng, hay còn là phần quay, thực chất nó chính là 1 cuộn dây đơn giản.

Sơ đồ nam châm vĩnh cửu nhằm tạo ra 1 từ trường không đổi

Phần ứng được kết nối với 1 nguồn điện 1 chiều thông qua vành trượt. Khi có dòng điện chạy trong cuộn dây thì 1 lực điện từ sẽ được tạo ra theo định luật Lorentz. Do đó, cũng dây để cuộn dây bắt đầu chuyển động quay. Lực điện từ gây ra do dòng điện được của chúng đã đặt trong từ trường, giúp cho chúng ta phân biệt đầu màu đỏ giống như hình dưới đây.

Bạn sẽ nhận thấy rằng trong khi cuộn dây đang quay, vành trượt cũng được kết nối với nguồn và bắt đầu thay đổi cực tính. Kết quả là ở bên trái động cơ luôn là cực dương và ở bên phải động cơ luôn là cực âm. Điều này đảm bảo chắc chắn rằng mô men quay luôn cùng 1 hướng cố định, không đổi trong suốt quá trình chuyển động. Vì vậy, cuộn dây này đảm bảo là sẽ luôn quay.

5. Lưu ý khi sử dụng động cơ điện 1 chiều

Khi cắm vào trong chiếc máy biến thế, chúng ta phải nâng giá trị của hiệu điện thế trong động cơ lên dần dần, tránh tác dụng ngay lên hiệu điện thế quá tải cao làm hỏng cuộn dây.

Chú ý nguy hiểm ở chỗ tiếp xúc giữa cuộn dây với phần dây nối.

Chỗ tiếp xúc ở 2 đầu cuộn dây và 2 thanh giá đỡ thường xấu đi do chúng hay tạo ra tia lửa điện nên cuộn dây có thể sẽ không quay. Khi đó, chúng ta nên thường xuyên vệ sinh thật sạch sẽ để tạo tiếp xúc tốt.

Thiết bị này cần được bảo quản ở nơi khô ráo, tránh những va chạm mạnh, đặc biệt là tránh xa tầm tay trẻ em.

6. Ưu điểm “đáng đồng tiền” của động cơ điện 1 chiều

Động cơ điện 1 chiều giữ vị trí xếp thứ 5 trong ngành công nghiệp giao thông vận tải cũng như các thiết bị cần để điều khiển tốc độ quay liên tục ở trong phạm vi lớn (vd: trong máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện…). 

Tuy nhiên, so với động cơ điện không đồng bộ được sử dụng để chế tạo động cơ điện 1 chiều có cùng kích thước thì giá thành của nó sẽ lớn hơn do có sử dụng nhiều kim loại màu giúp bảo quản, chế tạo bộ phận cổ góp một cách phức tạp. Nhưng máy điện 1 chiều vẫn là thành phần không thể thiếu trong nền sản xuất hiện đại nhờ vào các ưu điểm vượt trội của nó.

Một ưu điểm nữa của động cơ điện 1 chiều là sử dụng làm động cơ điện hay máy phát điện trong nhiều điều kiện, môi trường làm việc khác nhau. Nhưng ưu điểm lớn nhất phải kể đến của động cơ điện 1 chiều đó là sự điều chỉnh, thay đổi tốc độ và khả năng làm việc trong điều kiện quá tải. 

Động cơ điện 1 chiều không những có thể điều chỉnh được những quãng rộng và chính xác, mạch điều khiển của động cơ đơn giản hơn, đồng thời còn đạt chất lượng cao hơn so với động cơ điện không đồng bộ.

Tuy nhiên, động cơ điện 1 chiều có nhược điểm đó là có hệ thống cổ góp có chổi than nên vận hành chưa có độ chính xác cao và không đảm bảo an toàn an toàn trong cho động cơ các môi trường hay rung chấn, dễ cháy nổ.

7. Ứng dụng của động cơ điện 1 chiều như thế nào 

Ứng dụng của động cơ điện 1 chiều trong cuộc sống hàng ngày rất đa dạng, vì chúng xuất hiện ở khắp mọi nơi, được ứng dụng ở mọi lĩnh vực, khía cạnh của đời sống từ đồ dùng gia đình cho đến sản xuất công nghiệp. 

Từ các động cơ nhỏ sử dụng trong lò vi sóng để có thể chuyển động đĩa quay, hay trong các đầu đọc đĩa (đầu đĩa CD hay DVD), cho đến các thiết bị công nghiệp, hay các máy điện gia dụng đều dùng động cơ điện 1 chiều. Không chỉ có vậy, sự hoạt động của thang máy cũng như các hệ thống thông gió cũng đều dựa vào động cơ điện. 

Ở nhiều nước trên thế giới, động cơ điện được sử dụng trong các phương tiện vận chuyển, đặc biệt là trong các đầu máy của xe lửa. Trong công nghệ máy tính, động cơ điện 1 chiều còn được sử dụng trong nhiều các ổ cứng, ổ quang.

8. Vấn đề môi trường và an toàn khi sử dụng động cơ điện 1 chiều

8.1 Hướng dẫn sử dụng động cơ điện hiệu quả, tiết kiệm năng lượng

Để sử dụng động cơ điện 1 chiều hiệu quả và tiết kiệm năng lượng, cần lưu ý một số điều sau:

• Chọn động cơ có công suất phù hợp với tải cần vận hành, tránh chọn động cơ công suất quá lớn hoặc quá nhỏ so với yêu cầu thực tế.
• Sử dụng hệ thống điều khiển tốc độ (biến tần, bộ biến đổi tần số) để điều chỉnh tốc độ quay của động cơ phù hợp với tải.
• Bảo dưỡng định kỳ động cơ, vệ sinh và tra mỡ để giảm ma sát, tăng tuổi thọ động cơ.

8.2 Giải thích các biện pháp giảm thiểu tiếng ồn và rung động của động cơ điện

Một số biện pháp giảm thiểu tiếng ồn và rung động của động cơ điện bao gồm:

• Sử dụng vật liệu cách âm, cách điện để bọc ngoài động cơ.
• Lắp đặt động cơ trên bệ đàn hồi, giảm truyền rung động ra môi trường xung quanh.
• Sử dụng hệ thống giảm chấn để ngăn rung động khi động cơ hoạt động.
• Kiểm tra và thay thế các bộ phận bị mòn, hư hỏng gây ra tiếng ồn hoặc rung động bất thường.

8.3 Hướng dẫn sử dụng động cơ điện an toàn, tránh các nguy cơ tiềm ẩn

Để đảm bảo an toàn khi sử dụng động cơ điện 1 chiều, cần tuân thủ các quy tắc sau:

• Kiểm tra hệ thống tiếp địa, lắp đặt aptomat để ngắt mạch khi xảy ra sự cố.
• Không sửa chữa, bảo dưỡng động cơ khi đang hoạt động hoặc đang có điện áp.
• Đảm bảo khoảng cách an toàn xung quanh động cơ, không để vật dụng gần quạt giải nhiệt.
• Kiểm tra định kỳ phần cách điện và dây dẫn điện của động cơ.
• Sử dụng găng tay, giày, quần áo bảo hộ khi làm việc với động cơ điện.

9. Tương lai của động cơ điện 1 chiều

• Động cơ điện hiệu suất cao

Các nhà sản xuất đang phát triển các loại động cơ điện 1 chiều có hiệu suất cao hơn so với truyền thống nhờ vào việc sử dụng các vật liệu mới và cải tiến công nghệ chế tạo.

• Động cơ điện sử dụng vật liệu mới

Các vật liệu mới như sợi carbon, graphene, các hợp kim mới đang được ứng dụng trong sản xuất động cơ điện 1 chiều để nâng cao độ bền, tăng momen xoắn, giảm tiếng ồn và tăng tuổi thọ.

• Động cơ điện thông minh

Động cơ điện 1 chiều thông minh tích hợp cảm biến, hệ thống điều khiển và truyền thông tin nhằm tự động hóa quá trình vận hành và bảo dưỡng. Chúng cho phép giám sát tình trạng, tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ.

Kết luận:

Chinh phục thử thách "Cách làm Động Cơ Điện 1 Chiều" không còn xa tầm tay bạn nữa! Bài viết này đã trang bị cho bạn kiến thức từ cơ bản đến nâng cao, vừa hướng dẫn chế tạo, vừa giải mã nguyên lý hoạt động. Giờ thì, hãy xắn tay áo lên, thỏa sức sáng tạo và khám phá thế giới diệu kỳ của những chiếc mô-tơ tí hon! Nhớ chia sẻ thành quả tuyệt vời của bạn và đừng ngại đặt câu hỏi nếu cần thêm trợ giúp nhé! Chúc bạn chinh phục thành công!

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

• Động Cơ Điện 1 Chiều Là Gì? Nguyên Lý, Ứng Dụng Và Các Phương Pháp Khởi Động
• So Sánh Động Cơ Điện 1 Chiều Và Xoay Chiều Về Ứng Dụng, Số Pha, Cấu Trúc
• Động Cơ Điện 3 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
• Giá Động Cơ Điện 3 Pha - Giá Motor Điện 3 Pha
• Động Cơ Điện 1 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
• Thông Số Kỹ Thuật Motor Điện 1 Pha Và Motor 3 Pha
• Động Cơ Điện: Cấu Tạo, Ứng Dụng, Thông Số Kỹ Thuật Và Cách Lựa chọn
• Motor Điện Là Gì? Các Phương Pháp Khởi Động Motor 3 Pha