Motor 12V 15W mã 2DC15-12GN-18 là motor giảm tốc một chiều chổi than, cỡ khung 60 mm, ghép hộp số bánh răng 2GN. Mô-men định mức ở trục motor 0,08 N.m, sau hộp số đạt tới 23,8 N.m ở tỉ số 1:300 (bản 1800 vòng/phút), đủ kéo những cơ cấu quay chậm có tải vừa phải như trục rải thức ăn, trục cuốn rèm che, xiên quay, vít tải nhỏ. Dòng định mức 2,5A ở 12V là mức một bình ắc quy xe máy, ắc quy ô tô hay hệ pin mặt trời nhỏ đều cấp được.
Vì chạy 12V, động cơ 12V 15W thường xuất hiện ở những nơi không có điện lưới hoặc cần chạy khi mất điện: trang trại, ao nuôi, rẫy, xe tải nhẹ, thuyền nhỏ, gian hàng lưu động. Ở những chỗ đó, phần khó nhất thường không phải chọn motor mà là tính đúng ắc quy, tấm pin, dây điện và cầu chì để motor chạy khỏe suốt ngày. Những phép tính dưới đây đều dùng số liệu catalog của model này.
Motor 2DC15-12GN-18 thuộc nhóm motor DC 12V, chạy trực tiếp nguồn một chiều, không cần driver.
Motor có stator nam châm vĩnh cửu, rotor quấn dây với cổ góp và chổi than. Hai dây ra đỏ và đen là toàn bộ phần đấu nối. Trong mã 2DC15-12GN-18, số 2 chỉ khung 60 × 60 mm, 15 là công suất 15W, 12 là điện áp 12VDC, GN là kiểu răng đầu trục, 18 là tốc độ có tải khoảng 1800 vòng/phút. Catalog cũng có phiên bản tốc độ 3600 vòng/phút.
So với motor trơn cùng khung, thân motor 15W dài hơn bản công suất thấp để chứa rotor lớn hơn, nhờ đó mô-men định mức đạt 0,08 N.m và mô-men khởi động 0,1 N.m. Kiểm tra theo công thức T = 9,55 × P / n: 9,55 × 15 / 1800 ≈ 0,08 N.m, đúng với catalog.
Thông số chung theo catalog: cách điện cấp B (130 °C), độ tăng nhiệt cuộn dây dưới 80 °C, điện trở cách điện từ 20 MΩ trở lên khi đo megger 500 VDC, chịu thử 1,5 kV xoay chiều trong một phút giữa cuộn dây và vỏ. Môi trường làm việc −10 đến +40 °C, độ ẩm ≤ 85 %, không đọng sương. Dây ra UL1015 AWG20.
Khi thiết kế hộp che mưa hay vỏ bảo vệ cho motor đặt ngoài trời, lấy chiều dài tổng cộng thêm khoảng trống phía đuôi motor cho dây ra uốn cong, tránh gập dây sát chân.
| Thông số | Giá trị |
|---|---|
| Mã | 2DC15-12GN-18 |
| Công suất ra | 15 W |
| Điện áp | 12 VDC |
| Tốc độ không tải | 2200 / 4400 vòng/phút |
| Dòng không tải | ≤ 1 A |
| Tốc độ định mức (có tải) | 1800 / 3600 vòng/phút |
| Dòng định mức | 2,5 A |
| Mô-men định mức | 0,08 N.m |
| Mô-men khởi động | 0,1 N.m |
| Công suất điện vào ước tính | khoảng 30 W |
| Dây ra | UL1015 AWG20, đỏ (+), đen (−) |
Tốc độ ra = tốc độ motor có tải / tỉ số. Mô-men ra được catalog cho sẵn theo từng tỉ số, đã tính hiệu suất bánh răng, nên không cần tự nhân lại.
Bảng moment motor giảm tốc 12V 15W (tốc độ motor 1800 và 3600 vòng/phút)
| Tỉ số truyền | Tốc độ ra (motor 1800) vòng/phút | Mô-men cho phép (motor 1800) N.m | Tốc độ ra (motor 3600) vòng/phút | Mô-men cho phép (motor 3600) N.m |
|---|---|---|---|---|
| 1:3 | 600 | 0,24 | 1200 | 0,12 |
| 1:3,6 | 500 | 0,29 | 1000 | 0,14 |
| 1:5 | 360 | 0,4 | 720 | 0,2 |
| 1:6 | 300 | 0,48 | 600 | 0,24 |
| 1:7,5 | 240 | 0,6 | 480 | 0,3 |
| 1:9 | 200 | 0,72 | 400 | 0,36 |
| 1:10 | 180 | 0,8 | 360 | 0,4 |
| 1:12,5 | 144 | 1 | 288 | 0,5 |
| 1:15 | 120 | 1,19 | 240 | 0,6 |
| 1:18 | 100 | 1,43 | 200 | 0,72 |
| 1:20 | 90 | 1,59 | 180 | 0,79 |
| 1:25 | 72 | 1,99 | 144 | 0,99 |
| 1:30 | 60 | 2,39 | 120 | 1,19 |
| 1:36 | 50 | 2,87 | 100 | 1,44 |
| 1:40 | 45 | 3,18 | 90 | 1,59 |
| 1:50 | 36 | 3,98 | 72 | 1,99 |
| 1:60 | 30 | 4,75 | 60 | 2,38 |
| 1:75 | 24 | 5,97 | 48 | 2,96 |
| 1:90 | 20 | 7,16 | 40 | 3,58 |
| 1:100 | 18 | 7,96 | 36 | 3,98 |
| 1:120 | 15 | 9,55 | 30 | 4,78 |
| 1:150 | 12 | 11,9 | 24 | 5,95 |
| 1:180 | 10 | 14,3 | 20 | 7,15 |
| 1:200 | 9 | 15,9 | 18 | 7,95 |
| 1:250 | 7,5 | 19,1 | 15 | 9,55 |
| 1:300 | 6 | 23,8 | 12 | 11,9 |
Ví dụ: xiên quay đặt nằm ngang, khối thịt lệch tâm làm phát sinh mô-men khoảng 2 N.m khi xiên quay qua vị trí bất lợi nhất. Muốn xiên quay khoảng 6 vòng/phút, chọn bản 1800 với tỉ số 1:300, mô-men cho phép 23,8 N.m, dư rất nhiều; hoặc 1:250 cho 7,5 vòng/phút với 19,1 N.m. Dư mô-men giúp motor chạy mát và hộp số bền hơn.
Hộp số ghép với motor là hộp trục song song cỡ 2GN, ký hiệu theo tỉ số, ví dụ 2GN150K cho tỉ số 1:150, K là hộp có ổ bi. Với các tỉ số lớn có thể dùng thêm hộp trung gian 2GN10X; tổng tỉ số khi đó bằng tỉ số hộp chính nhân với 10.
Đặc điểm cần biết khi dùng
Khi motor kéo cơ cấu có tải trôi, nên thêm chốt khóa cơ khí, cơ cấu con cóc hoặc cơ cấu truyền tự hãm phía sau hộp số. Phương án dùng cầu chì hay giới hạn hành trình không giải quyết được việc tải tự trôi khi mất điện.
Thời gian chạy theo dung lượng ắc quy
Ở dòng 2,5A, mỗi giờ motor rút khoảng 2,5Ah từ ắc quy khi chạy đủ tải. Với ắc quy chì chỉ khai thác khoảng một nửa dung lượng để bình không bị chai; với LiFePO4 khai thác được khoảng 80 %. Ước tính như sau:
| Nguồn 12V | Dung lượng ghi trên bình | Dung lượng nên dùng | Thời gian chạy đủ tải |
|---|---|---|---|
| Ắc quy xe máy | 7 Ah | khoảng 3,5 Ah | khoảng 1,4 giờ |
| Ắc quy xả sâu | 20 Ah | khoảng 10 Ah | khoảng 4 giờ |
| Ắc quy ô tô | 60 Ah | khoảng 30 Ah | khoảng 12 giờ |
| Ắc quy xả sâu | 100 Ah | khoảng 50 Ah | khoảng 20 giờ |
| LiFePO4 | 30 Ah | khoảng 24 Ah | khoảng 9,5 giờ |
Tính tấm pin mặt trời
Điện vào của motor khoảng 12 V × 2,5 A = 30 W. Nếu motor chạy 6 giờ mỗi ngày, năng lượng cần khoảng 180 Wh. Với khoảng 4 giờ nắng hiệu quả và hiệu suất toàn hệ (bộ sạc, ắc quy, dây) khoảng 70 %, công suất tấm pin cần ≈ 180 / 4 / 0,7 ≈ 64W. Thực tế nên lắp tấm 80–100W, bộ điều khiển sạc 10A trở lên và một bình xả sâu 12V khoảng 40–60Ah để chạy được cả ngày mưa. Motor lấy điện từ cổng tải của bộ sạc hoặc trực tiếp từ ắc quy qua cầu chì, không nối thẳng vào tấm pin.
Dòng khởi động và nguồn adapter
Nếu dùng điện lưới qua adapter hoặc nguồn tổ ong 12V, chọn nguồn từ 5A trở lên cho một motor. Lúc trục bắt đầu quay, dòng tăng cao hơn nhiều so với 2,5A trong khoảnh khắc ngắn; nguồn nhỏ hoặc có bảo vệ quá dòng nhạy sẽ ngắt, motor chỉ giật nhẹ rồi đứng. Ắc quy không gặp vấn đề này vì có khả năng cấp dòng đỉnh rất lớn.
Tẩu điện trên xe
Lấy điện từ tẩu 12V trên xe hơi được, dòng 2,5A nằm trong khả năng của mạch tẩu. Điểm yếu là tiếp xúc lò xo của phích tẩu dễ lỏng khi xe rung, gây chập chờn và nóng chân. Với thiết bị lắp cố định trên xe, nên kéo dây riêng từ ắc quy qua cầu chì.
Dây dẫn: phần dễ sai nhất ở hệ 12V
Dòng 2,5A không lớn, nhưng điện áp 12V thấp khiến mỗi phần mười volt mất trên dây đều làm motor yếu đi thấy rõ. Ở trang trại, ao cá, ắc quy thường đặt trong nhà, motor ở ngoài cách 10–15 m. Bảng sau tính sụt áp ở 2,5A, chiều dài một chiều, dây đi và về:
| Chiều dài dây (một chiều) | Tiết diện dây đồng mềm | Sụt áp (V) | Tỉ lệ sụt áp |
|---|---|---|---|
| 5 m | 0,75 mm² | 0,65 | 5,4 % |
| 5 m | 1,5 mm² | 0,33 | 2,8 % |
| 5 m | 2,5 mm² | 0,20 | 1,7 % |
| 10 m | 0,75 mm² | 1,30 | 10,8 % |
| 10 m | 1,5 mm² | 0,66 | 5,5 % |
| 10 m | 2,5 mm² | 0,40 | 3,3 % |
| 15 m | 0,75 mm² | 1,95 | 16,2 % |
| 15 m | 1,5 mm² | 1,00 | 8,3 % |
| 15 m | 2,5 mm² | 0,60 | 5,0 % |
Cầu chì
Gắn cầu chì DC loại chậm 4–5A (cầu chì lưỡi ô tô 5A cũng dùng được) trên dây dương, sát cọc ắc quy. Khi dây bị chuột cắn hay cọ vào khung kim loại gây chạm mass, cầu chì này là thứ duy nhất ngăn dây cháy. Ắc quy ô tô có thể cấp hàng trăm ampe nếu ngắn mạch, nên tuyệt đối không bỏ cầu chì.
Dây đỏ nối dương, dây đen nối âm thì motor quay theo chiều chuẩn của nhà sản xuất; muốn quay ngược chỉ cần hoán đổi hai dây. Motor chổi than không bị hại khi đảo cực, nhưng các mạch điện tử gắn kèm (bộ điều tốc, timer) phải được đấu đúng cực.
Đảo chiều bằng relay ô tô 5 chân
Ở hệ 12V, cách bền và rẻ là dùng hai relay ô tô 12V loại 5 chân (có tiếp điểm thường đóng 87a và thường mở 87). Hai dây motor nối vào chân 30 của hai relay; chân 87a của cả hai nối âm, chân 87 của cả hai nối dương. Khi không relay nào hút, cả hai đầu motor nối âm, motor đứng và còn được hãm nhẹ. Hút relay thứ nhất thì motor quay một chiều, hút relay thứ hai thì quay chiều kia. Nếu lỡ hút cả hai, hai đầu motor cùng nối dương, motor đứng chứ không ngắn mạch nguồn. Tiếp điểm relay ô tô thường từ 30A, dư nhiều so với 2,5A.
Đảo chiều bằng công tắc
Với điều khiển bằng tay, dùng công tắc DPDT ON-OFF-ON có định mức điện một chiều từ 5A trở lên. Thói quen nên tập: gạt về giữa, chờ motor dừng hẳn rồi mới gạt sang chiều ngược. Đảo chiều khi motor đang quay làm dòng điện vọt lên rất cao và tạo cú giật mạnh lên bánh răng.
Dừng nhanh
Khi cần motor dừng gần như ngay, nối tắt hai cực motor sau khi cắt nguồn (sơ đồ hai relay 5 chân ở trên đã làm việc này). Motor quay theo quán tính lúc này thành máy phát, dòng ngắn mạch sinh lực hãm. Cách hãm này chỉ làm motor dừng nhanh hơn, không giữ được tải đứng yên.
Điều chỉnh tốc độ
Dùng bộ điều tốc PWM 12V để chỉnh tốc độ liên tục mà không phải thay hộp số. Bộ điều tốc nên có định mức dòng gấp vài lần 2,5A để chịu dòng khởi động, có cầu chì riêng và nếu được thì có khởi động mềm. Các loại bộ điều chỉnh tốc độ motor DC loại núm vặn, có công tắc đảo chiều là phù hợp cho model này.
Bắt motor vào khung
Bắt mặt hộp số vào bát gá thép hoặc nhôm dày, bằng 4 vít M5 vào lỗ ren hoặc bu lông xuyên lỗ Ø6. Ở thiết bị ngoài trời, dùng vít inox và vòng đệm vênh để vít không tự lỏng do rung. Đặt motor sao cho đầu ra dây hướng xuống dưới, nước mưa không chảy theo dây vào thân.
Truyền động
Với truyền xích hoặc đai, đặt nhông/puly sát mặt hộp số, chỉnh căng vừa phải. Với nối trục, dùng khớp nối mềm lỗ Ø8 có vít tì mặt dẹt. Khi trục máy dài, thêm gối đỡ ổ bi riêng để trọng lượng trục không đè lên trục hộp số.
Mỡ và chạy rà
Hộp 2GN đã được bơm mỡ và làm kín, không cần bôi trơn thêm khi dùng bình thường. Sau khi lắp, cho chạy không tải vài phút mỗi chiều, rồi chạy với tải thực trong khoảng nửa giờ, sờ vỏ và đo dòng. Dòng ổn định trong khoảng 2,5A trở xuống ở tải làm việc là phù hợp.
Nhiệt độ
Vỏ motor ấm đến nóng khi chạy lâu là bình thường do cuộn dây được phép tăng nhiệt tới gần 80 °C so với môi trường. Đặt dưới nắng trực tiếp mùa hè, vỏ kim loại có thể nóng thêm đáng kể; nên có mái che vừa chống mưa vừa chống nắng. Gần bếp nướng, giữ motor cách xa nguồn nhiệt và luồng khói, vì nhiệt độ môi trường trên 40 °C vượt điều kiện làm việc của motor.
Ẩm, bụi và tuổi thọ chổi than
Hơi ẩm, sương muối ở ao nuôi, ven biển làm cổ góp oxy hóa; bụi cám, bụi phân bón làm chổi than mòn nhanh. Bọc motor trong hộp che có lỗ thoát nước phía dưới. Chổi than là chi tiết hao mòn: dấu hiệu hết chổi là motor yếu, chạy chập chờn, tia lửa ở cổ góp nhiều, có mùi khét.
An toàn
Máy rải thức ăn ao cá, tôm
Motor quay đĩa văng hoặc vít tải định lượng, chạy vài phút mỗi cữ theo timer, nguồn từ ắc quy và pin mặt trời đặt trên phao hoặc bờ ao. Dòng 2,5A cho phép một bình 40Ah phục vụ nhiều ngày nếu tổng thời gian chạy mỗi ngày ngắn.
Xiên quay, lò quay mini
Tốc độ 6–10 vòng/phút với tỉ số 1:180 đến 1:300 phù hợp xiên quay. Ở gian hàng lưu động không có điện lưới, motor 12V lấy điện từ ắc quy là giải pháp gọn. Cần giữ motor ngoài vùng nhiệt và nối trục qua khớp có thể tháo nhanh để vệ sinh xiên.
Cửa chuồng, rèm che chuồng trại
Trục cuốn rèm bạt nhẹ, cửa trượt ngang chuồng gà đóng mở theo giờ. Với cửa trượt ngang, motor kéo qua dây cáp hoặc thanh răng; với rèm cuốn đứng hay cửa sập, cần cơ cấu khóa vì hộp số không giữ tải. Dùng công tắc hành trình ở hai đầu để ngắt motor.
Gieo hạt, rải phân mini, máy nông nghiệp kéo tay
Trục định lượng hạt, trục khuấy phễu phân quay chậm, motor lấy điện từ ắc quy gắn trên xe đẩy hoặc máy kéo. Tốc độ chỉnh bằng bộ điều tốc PWM để khớp lượng rải với tốc độ đi.
Cơ cấu phụ trên xe, thuyền 12V
Trục cuốn dây nhẹ, cơ cấu quay biển hiệu trên xe quảng cáo, cơ cấu trên ghe nhỏ chạy điện 12V. Môi trường hơi muối cần sơn phủ chống gỉ cho hộp số và bịt kín đầu dây.
Những tải lớn hơn khả năng của hộp số 2GN, tải chở người hoặc tải nâng cần giữ vị trí an toàn không thuộc phạm vi model này. Thông tin chung về các dòng motor một chiều nằm ở danh mục motor DC.
Motor 12V 15W chạy ắc quy 12V 60Ah được bao lâu? Ở dòng đủ tải 2,5A và chỉ dùng một nửa dung lượng bình chì, khoảng 12 giờ. Tải nhẹ hơn định mức thì lâu hơn; bình đã cũ thì ngắn hơn.
Motor giảm tốc 12V 15W kéo được bao nhiêu kg? Phụ thuộc tỉ số và bán kính kéo. Ví dụ tỉ số 1:100 (18 vòng/phút, 7,96 N.m) qua puly bán kính 0,05 m cho lực kéo tối đa khoảng 159 N, tương đương treo khoảng 16 kg; tải làm việc nên thấp hơn và không dùng để nâng vật vì hộp số không giữ tải.
Có thể cấp điện bằng bộ sạc ắc quy thay cho nguồn không? Không nên. Bộ sạc thường cho điện áp dao động, nhiều loại có chế độ bảo vệ ngắt khi không thấy ắc quy, motor sẽ chạy chập chờn. Dùng nguồn 12V ổn áp hoặc ắc quy.
Nối thẳng motor vào tấm pin mặt trời 100W được không? Không khuyến nghị. Điện áp tấm pin khi nhẹ tải có thể lên trên 20V, quá áp cho motor 12V; khi mây che thì không đủ dòng khởi động. Nên đi qua bộ sạc và ắc quy.
Motor 12V 15W có chạy được bằng 24V không? Không nên, motor sẽ chạy quá tốc gần gấp đôi, dòng và nhiệt tăng, chổi than và hộp số xuống cấp nhanh. Điện áp làm việc đúng là 12V, dao động trong khoảng điện áp ắc quy 12V đang sạc là chấp nhận được.
Vì sao motor quay chậm dần sau vài giờ chạy ắc quy? Điện áp ắc quy giảm dần khi xả, tốc độ motor DC giảm theo điện áp. Nếu tốc độ giảm nhanh bất thường, kiểm tra tình trạng bình và sụt áp trên dây.
Motor có kêu không, có ồn không? Tiếng chạy chủ yếu là tiếng bánh răng hộp số và tiếng cổ góp, mức nhỏ ở tải định mức. Kêu rít khi dùng bộ điều tốc PWM là do tần số băm xung thấp, đổi bộ điều tốc tần số cao sẽ êm hơn.
Có cần mua thêm tụ hay mạch bảo vệ không? Motor chạy được ngay khi cấp điện. Nên có cầu chì ở dây dương; nếu dùng chung nguồn với mạch điện tử, thêm tụ gốm khoảng 0,1 µF giữa hai cực motor để giảm nhiễu.
Motor dừng giữa chừng khi tải nặng, có hỏng không? Khi bị chặn trục mà vẫn cấp điện, dòng tăng lớn và cuộn dây nóng rất nhanh. Cắt điện ngay, giảm tải hoặc chọn tỉ số lớn hơn; cầu chì đúng cỡ sẽ bảo vệ dây khi chuyện này xảy ra.
Bản 3600 vòng/phút có dùng cho ắc quy được không? Được, điện áp vẫn 12V. Cùng tỉ số, trục ra quay nhanh gấp đôi bản 1800, mô-men cho phép bằng khoảng một nửa theo bảng.
Lắp motor trên xe máy cày, máy phát sạc 14V có ảnh hưởng không? Khi máy nổ, điện áp hệ 12V khoảng 13,8–14,4V, motor quay nhanh hơn khoảng 15–20 % và ấm hơn một chút, vẫn trong mức dùng được. Nên dùng cầu chì riêng và dây âm về cọc âm.
Motor 12V 15W là một model trong nhóm động cơ điện một chiều; thông số và cách tính ở trên giúp chọn đúng tỉ số, đúng ắc quy và đi dây an toàn cho hệ 12V.
