Motor 24V 350W là động cơ điện một chiều chổi than, nam châm vĩnh cửu, chạy ở điện áp 24 VDC và cho công suất trục 350W khi quay ở tốc độ định mức 1800 vòng/phút. Phần lớn người dùng mua dưới dạng motor giảm tốc 24V 350W: thân motor ghép với hộp số bánh răng trục song song hoặc hộp số vuông góc, trục ra quay chậm và khỏe, đủ kéo băng tải, xe đẩy hàng nội bộ, máy khuấy, máy cuốn hay các cơ cấu chạy bằng nguồn tổ ong 24V và ắc quy.
Ở mức 350W, động cơ 24V 350W đã thuộc nhóm motor DC công suất trung bình: dòng điện khi chạy đủ tải vào khoảng gần 20A, dòng khởi động cao gấp nhiều lần. Vì vậy chọn đúng khung motor, đúng tỉ số hộp số, đúng bộ nguồn và đúng cỡ dây quan trọng không kém việc chọn công suất. Các mục dưới đây đi lần lượt từ cấu tạo, kích thước hai cỡ khung 90 và 104, cách tính mô-men theo từng tỉ số, đến nguồn điện, đấu dây đảo chiều, điều tốc và những lưu ý khi lắp đặt, vận hành.
Motor 24V 350W thuộc dòng motor DC 24V, một nhánh của nhóm motor DC trong danh mục động cơ điện, kiểu chổi than nam châm vĩnh cửu: stator là các miếng nam châm gắn trong vỏ thép, rotor quấn dây đồng, dòng điện được đưa vào rotor qua chổi than và cổ góp. Kiểu cấu tạo này có ba ưu điểm rõ ràng cho người dùng: chỉ cần cấp đúng 24V một chiều là motor chạy, đổi cực hai dây là motor quay ngược, và tốc độ thay đổi gần tỉ lệ với điện áp nên chỉnh tốc rất dễ bằng bộ điều tốc DC.
Một số đặc điểm riêng của động cơ 24V 350W cần nắm trước khi chọn mua:
Thông số của motor 24V 350W gồm ba phần: kích thước lắp đặt theo hai cỡ khung, thông số điện và bảng tốc độ, mô-men trục ra theo tỉ số truyền. Catalog của dòng motor này có bản vẽ kích thước cho công suất 350W nhưng không có bảng điện riêng, nên phần thông số điện dưới đây ghi rõ đâu là số liệu chung của dòng motor, đâu là giá trị tính toán.
Dưới đây là bản vẽ motor trơn và motor gắn hộp số ở khung 90. Đây là cỡ khung gọn hơn, mặt bích hộp số 90 mm.
Bản khung 104 dùng mặt bích lớn hơn, trục motor to hơn và hộp số chịu lực tốt hơn:
Khi cần thay motor cũ trên máy, cách nhanh nhất để biết khung nào là đo cạnh mặt bích hộp số (90 hay 104 mm) và đường kính trục ra. Với các cấu hình hộp số khác như hộp vuông góc hay hộp trục vít, đường kính trục ra theo hộp đó, nên đo lại trục thực tế trước khi gia công khớp nối, nhông hay puly.
| Thông số | Giá trị |
|---|---|
| Kiểu motor | DC chổi than, nam châm vĩnh cửu |
| Điện áp định mức | 24 VDC |
| Công suất | 350 W |
| Tốc độ motor có tải | 1800 vòng/phút |
| Mô-men định mức (tính toán) | Khoảng 1,86 N.m |
| Dòng điện khi chạy đủ tải (ước tính) | Khoảng 18–20 A |
| Cỡ khung | 90 mm (5DC) hoặc 104 mm (6DC) |
| Kiểu đầu trục | GU, bánh răng xiên tăng cường |
| Cấp cách điện | B (130 °C) |
| Độ tăng nhiệt cuộn dây | Dưới 80 °C (đo bằng phương pháp điện trở) |
| Điện trở cách điện | Từ 20 MΩ trở lên (megger 500 VDC) |
| Độ bền điện môi | 1,5 kV 50/60 Hz trong 1 phút giữa cuộn dây và vỏ |
| Môi trường làm việc | −10 đến +40 °C, độ ẩm đến 85%, không đọng sương |
| Dây ra | Đỏ (+), đen (−); đổi cực để đảo chiều |
Tốc độ trục ra bằng tốc độ motor chia cho tỉ số truyền: nra = 1800 / i. Mô-men trục ra tính toán bằng mô-men định mức của motor nhân tỉ số truyền: Tra = 1,86 × i, đúng theo cách catalog tính cho các dòng 5DC và 6DC. Ví dụ hộp tỉ số 1:30 cho trục ra 60 vòng/phút và mô-men tính toán 55,7 N.m; hộp 1:60 cho 30 vòng/phút và 111,4 N.m.
Bảng moment motor giảm tốc 24V 350W (tốc độ motor 1800 vòng/phút)
| Tỉ số truyền | Tốc độ trục ra (vòng/phút) | Mô-men trục ra tính toán (N.m) |
|---|---|---|
| 1:3 | 600 | 5,6 |
| 1:3,6 | 500 | 6,7 |
| 1:5 | 360 | 9,3 |
| 1:6 | 300 | 11,1 |
| 1:7,5 | 240 | 13,9 |
| 1:9 | 200 | 16,7 |
| 1:10 | 180 | 18,6 |
| 1:12,5 | 144 | 23,2 |
| 1:15 | 120 | 27,9 |
| 1:18 | 100 | 33,4 |
| 1:20 | 90 | 37,1 |
| 1:25 | 72 | 46,4 |
| 1:30 | 60 | 55,7 |
| 1:36 | 50 | 66,9 |
| 1:40 | 45 | 74,3 |
| 1:50 | 36 | 92,8 |
| 1:60 | 30 | 111,4 |
| 1:75 | 24 | 139,3 |
| 1:90 | 20 | 167,1 |
| 1:100 | 18 | 185,7 |
| 1:120 | 15 | 222,8 |
| 1:150 | 12 | 278,5 |
| 1:180 | 10 | 334,3 |
| 1:200 | 9 | 371,4 |
| 1:250 | 7,2 | 464,2 |
| 1:300 | 6 | 557,1 |
Cách đọc bảng đúng là bắt đầu từ máy: xác định tốc độ trục ra cần có, chọn tỉ số gần nhất, sau đó so mô-men tải thực tế (đã nhân hệ số an toàn) với cột mô-men. Nếu tải chỉ cần 30 N.m ở 60 vòng/phút, tỉ số 1:30 cho mô-men thực tế khoảng 55,7 × 0,8 ≈ 44,6 N.m, còn dư đủ cho lúc khởi động. Nếu tải cần 50 N.m ở 60 vòng/phút, motor sẽ làm việc sát giới hạn, nóng nhanh và nên xem lại thiết kế cơ khí như đường kính rulô, tỉ số nhông xích ngoài.
Thân motor 350W giống nhau, khác nhau ở hộp số phía trước. Mỗi kiểu hộp phù hợp một cách lắp và một kiểu tải khác nhau.
Hộp số trục thẳng (trục song song)
Đây là kiểu phổ biến nhất: hộp bánh răng trụ nhiều cấp, trục ra song song với trục motor, mặt hộp vuông bắt bulông thẳng vào khung máy. Hộp dùng bạc đạn bi (ký hiệu K), bôi trơn bằng mỡ kín. Motor đầu trục GU chỉ lắp được hộp GU cùng cỡ khung; hộp GN không ăn khớp với bánh răng đầu trục GU dù mặt bích nhìn giống nhau. Chiều quay trục ra so với trục motor phụ thuộc số cấp bánh răng của từng tỉ số: có tỉ số quay cùng chiều, có tỉ số quay ngược chiều. Với motor DC, nếu lắp xong thấy trục ra quay ngược ý muốn thì chỉ cần đổi cực hai dây.
Khi cần tốc độ rất chậm, hộp trung gian tỉ số 1:10 được gắn giữa motor và hộp số chính, làm tổng chiều dài tăng thêm 52 mm như bản vẽ ở trên. Lưu ý mô-men tính toán ở tỉ số tổng rất lớn càng vượt xa khả năng của hộp, nên hộp trung gian chỉ hợp với tải nhẹ cần tốc độ rất thấp.
Hộp số vuông góc cốt dương và cốt âm
Hộp vuông góc đổi hướng trục ra 90 độ so với trục motor, giúp motor nằm dọc theo khung máy thay vì chĩa ra ngoài, tiết kiệm chỗ ở xe đẩy, băng tải hẹp, cửa trượt.
Hộp số trục vít NMRV30 và NMRV40
Hộp trục vít bánh vít NMRV có vỏ nhôm, trục ra vuông góc, tỉ số lớn trong một cấp và ở tỉ số cao có khả năng tự hãm một phần, giúp tải không bị đẩy ngược khi motor dừng. Đổi lại, hiệu suất truyền động thấp hơn hộp bánh răng trụ, phần tổn hao biến thành nhiệt nên mô-men ra thực tế phải tính theo hiệu suất của chính hộp trục vít, không lấy theo bảng mô-men ở trên.
Khả năng tự hãm của hộp trục vít không tuyệt đối: khi rung, khi tải lớn hoặc sau một thời gian bánh vít mòn, tải vẫn có thể trôi. Với cơ cấu nâng hạ hoặc dốc nghiêng, cần bản motor có phanh hoặc khóa cơ khí riêng.
Motor mặt bích
Dù chọn kiểu hộp nào, đường kính trục, rãnh cavet và kích thước lỗ bắt của cấu hình đã mua cần được đo lại trên hàng thực tế trước khi gia công chi tiết ghép nối.
Phần lớn sự cố của motor 350W chạy điện 24V không nằm ở motor mà ở nguồn: nguồn ngắt khi khởi động, dây nóng, cầu chì đứt bất chợt. Tất cả đều bắt đầu từ một con số: dòng điện.
Ước tính dòng điện
Công suất 350W là công suất cơ trên trục. Công suất điện motor lấy từ nguồn lớn hơn vì phải bù tổn hao trong cuộn dây, chổi than và bạc đạn. Với hiệu suất khoảng 0,75–0,8, công suất điện vào khoảng 440–470W, tương ứng dòng 18–20A ở 24V. Khi tính nguồn và dây, lấy tròn 20A cho an toàn. Dòng khởi động thường gấp 6–10 lần dòng chạy trong khoảng 50–200 ms, tức có thể lên hơn 100A trong khoảnh khắc đầu, nhất là khi khởi động có tải nặng.
Chọn bộ nguồn tổ ong 24V
Ở nhà xưởng có điện lưới, motor thường chạy bằng bộ nguồn xung (nguồn tổ ong) 220 VAC ra 24 VDC. Dòng liên tục của nguồn nên từ 1,5 lần dòng định mức motor trở lên, tức khoảng 30A (nguồn 24V 720W trở lên). Chọn nguồn đúng 15A hoặc 20A thường gặp tình trạng nguồn tự ngắt hoặc chạy chế độ nhấp nháy bảo vệ mỗi lần motor khởi động, motor giật từng nấc mà không lên tốc độ được. Nếu dùng bộ điều tốc có khởi động mềm, dòng đỉnh giảm đáng kể và nguồn làm việc nhẹ nhàng hơn.
Nguồn tổ ong cũng cần thông gió: đặt trong tủ kín, nóng, cạnh biến tần hoặc lò sấy thì công suất thực tế giảm, quạt nguồn chạy liên tục và tuổi thọ tụ lọc ngắn lại. Không dùng chung một nguồn 24V cho motor với PLC, cảm biến hay màn hình vì xung nhiễu và sụt áp lúc motor khởi động dễ làm thiết bị điều khiển khởi động lại.
Chạy bằng hai ắc quy 12V nối tiếp
Ở thiết bị di động, nguồn 24V lấy từ hai bình 12V nối tiếp: cọc dương bình thứ nhất nối cọc âm bình thứ hai, hai cọc còn lại là 24V. Hai bình phải cùng loại, cùng dung lượng, cùng tuổi; sạc bằng bộ sạc 24V hoặc sạc cân bằng từng bình. Nên dùng ắc quy xả sâu, AGM, gel hoặc pin lithium sắt phosphate thay vì ắc quy khởi động ô tô, vốn chỉ chịu được dòng lớn trong thời gian ngắn.
Thời gian chạy ước tính theo công thức: thời gian (giờ) ≈ dung lượng dùng được (Ah) / dòng trung bình (A). Ắc quy chì chỉ nên xả khoảng 50% để bền, pin lithium sắt phosphate dùng được khoảng 80%. Bảng dưới tính cho bộ 24V 100Ah:
| Mức tải | Dòng trung bình (ước tính) | Ắc quy chì 24V 100Ah (xả 50%) | Lithium sắt phosphate 24V 100Ah (xả 80%) |
|---|---|---|---|
| Đủ tải 350W | 19 A | Khoảng 2,6 giờ | Khoảng 4,2 giờ |
| Khoảng 70% tải | 14 A | Khoảng 3,6 giờ | Khoảng 5,7 giờ |
| Khoảng 50% tải | 10 A | Khoảng 5 giờ | Khoảng 8 giờ |
Tiết diện dây dẫn
Dây cho motor 20A phải tính theo cả khả năng chịu dòng lẫn sụt áp. Với hệ 24V, giữ sụt áp không quá 3% (khoảng 0,72V) là hợp lý. Sụt áp tính trên tổng chiều dài dây đi và về, điện trở suất đồng khoảng 0,0175 Ω.mm²/m. Bảng dưới tính cho dòng 19A:
| Khoảng cách nguồn đến motor (một chiều) | Tiết diện tối thiểu theo sụt áp 3% | Tiết diện dây đồng nên dùng |
|---|---|---|
| 1 m | 0,9 mm² | 4 mm² |
| 2 m | 1,8 mm² | 4 mm² |
| 3 m | 2,8 mm² | 4 mm² |
| 5 m | 4,6 mm² | 6 mm² |
| 8 m | 7,4 mm² | 10 mm² |
Cầu chì và CB
Cầu chì bảo vệ dây trước hết. Định mức chọn lớn hơn dòng chạy khoảng 1,25–1,5 lần và nhỏ hơn khả năng chịu dòng của dây: với motor 24V 350W, cầu chì 25–30A loại chậm (time-delay) hoặc CB DC 32A là phù hợp với dây từ 4 mm² trở lên. Đặt cầu chì càng gần cọc ắc quy hoặc đầu ra nguồn càng tốt. CB và cầu chì phải có định mức DC; thiết bị chỉ ghi định mức AC dập hồ quang DC kém hơn nhiều.
Motor có hai dây ra: đỏ là cực dương, đen là cực âm. Đỏ nối (+), đen nối (−) thì motor quay theo chiều chuẩn; đổi ngược hai cực thì motor quay chiều ngược lại. Đấu ngược cực trực tiếp từ nguồn không làm hỏng motor chổi than, nhưng có thể làm hỏng bộ điều tốc, phanh điện từ hoặc mạch điện tử đi kèm, vì vậy phải kiểm tra cực tính trước khi cấp điện qua các thiết bị này.
Đảo chiều bằng công tắc, relay hoặc contactor
Cách đơn giản nhất là công tắc đảo chiều hai tầng (DPDT) đổi cực hai dây motor. Với dòng chạy khoảng 20A và dòng khởi động trên 100A, công tắc tay loại nhỏ sẽ cháy tiếp điểm rất nhanh; nên dùng cặp relay hoặc contactor có định mức tiếp điểm DC từ 40A trở lên, có khóa liên động để hai chiều không bao giờ đóng cùng lúc gây chập nguồn. Relay ghi 30A ở điện áp xoay chiều thường chịu dòng DC kém hơn nhiều vì hồ quang DC khó tắt.
Quan trọng hơn cả là không đảo chiều khi motor còn đang quay. Lúc đó điện áp nguồn cộng với sức phản điện động của motor, dòng điện có thể gần gấp đôi dòng kẹt, gây sốc vào bánh răng và làm dính tiếp điểm relay. Mạch điều khiển nên có thời gian chờ khoảng 0,5–1 giây giữa lệnh dừng và lệnh chạy ngược.
Điều chỉnh tốc độ bằng bộ điều tốc DC
Muốn thay đổi tốc độ trục ra mà không đổi hộp số, dùng bộ điều chỉnh tốc độ motor loại DC 24V băm xung (PWM). Bộ điều tốc giữ điện áp đỉnh, thay đổi độ rộng xung nên ở tốc độ thấp motor vẫn còn mô-men tốt, khác hẳn cách giảm tốc bằng điện trở vốn tỏa nhiệt nhiều và yếu ở tốc độ chậm. Với motor 350W, chọn bộ điều tốc có dòng định mức từ khoảng 40A, có chức năng giới hạn dòng, khởi động mềm và tốt nhất tích hợp ngõ đảo chiều để khỏi phải làm mạch relay riêng.
Tần số băm xung thấp trong vùng nghe được làm motor kêu rít; bộ điều tốc tần số khoảng 16–20 kHz trở lên chạy êm hơn. Khi chạy chậm lâu, quạt làm mát gắn trên trục motor quay chậm theo, motor tự làm mát kém, nên giảm tải hoặc thêm quạt ngoài.
Dừng nhanh bằng phanh động năng
Khi ngắt điện, motor và tải còn quán tính nên trôi thêm một đoạn. Nối tắt hai cực motor (hoặc qua một điện trở) ngay sau khi ngắt nguồn sẽ biến motor thành máy phát, tạo mô-men hãm giúp dừng nhanh hơn. Cách này chỉ hãm khi còn quay, không giữ được tải khi đã dừng; tải treo, tải dốc phải dùng phanh điện từ.
Lắp đặt cơ khí
Bôi trơn hộp số
Hộp bánh răng trục song song bôi trơn bằng mỡ kín từ khi xuất xưởng, lắp được nhiều tư thế và không cần châm dầu trong điều kiện làm việc bình thường. Lắp đứng trục ra quay xuống dưới cần để ý mỡ có thể rỉ theo trục và nước đọng chảy vào. Khi tháo hộp sửa, dùng mỡ bánh răng đúng loại, không đổ dầu nhớt lỏng vào vì sẽ chảy ra ngoài. Hộp trục vít NMRV có chỉ dẫn bôi trơn riêng theo nhà sản xuất hộp.
Chạy thử và chạy rà
Lần đầu nên cho motor chạy không tải vài phút để kiểm tra chiều quay, tiếng ồn, độ rung, sau đó tăng tải dần trong vài giờ đầu. Chạy rà giúp chổi than mài khớp bề mặt cổ góp, bánh răng mới chạy êm hơn. Đo dòng ở chế độ tải thực tế: nếu vượt khoảng 20A thường xuyên là motor đang quá tải.
Chế độ làm việc và nhiệt độ
Độ tăng nhiệt cuộn dây theo catalog dưới 80 °C, nhiệt độ môi trường làm việc từ −10 đến +40 °C, độ ẩm không quá 85% và không đọng sương. Đặt motor nơi thoáng, không bọc kín, không áp sát nguồn nhiệt. Mỗi lần khởi động là một đỉnh dòng và một cú sốc vào bánh răng; máy khởi động dừng liên tục hàng trăm lần mỗi giờ nên dùng khởi động mềm. Chạy liên tục nhiều ca thì tuổi thọ chổi than là yếu tố giới hạn, cần lên lịch kiểm tra chổi than theo giờ chạy.
An toàn khi vận hành
Với mô-men định mức khoảng 1,86 N.m trên trục motor và dải tỉ số rộng, motor giảm tốc 24V 350W kéo được tải trung bình trong xưởng và thiết bị di động:
Ví dụ tính cho băng tải
Một băng tải dùng rulô chủ động Ø100 mm, cần tốc độ băng khoảng 20 m/phút. Tốc độ rulô cần có là 20 / (3,14 × 0,1) ≈ 64 vòng/phút. Tỉ số gần nhất là 1:30, cho trục ra 60 vòng/phút, tốc độ băng thực tế 3,14 × 0,1 × 60 ≈ 18,8 m/phút. Mô-men tính toán ở tỉ số này là 55,7 N.m, nhân hiệu suất 0,8 còn khoảng 44,6 N.m. Lực kéo tối đa trên mặt băng bằng mô-men chia bán kính rulô: 44,6 / 0,05 ≈ 890 N. Đây là lực để thắng ma sát băng với bàn đỡ, ma sát ổ đỡ và thành phần trọng lực nếu băng nghiêng. Nên để lực kéo thực tế ở khoảng 60–70% con số này, phần còn lại dành cho lúc khởi động và lúc hàng dồn.
Nếu băng tải nghiêng lên dốc, khi mất điện hàng sẽ kéo băng trôi ngược vì hộp bánh răng trục song song không tự hãm; trường hợp này cần motor có phanh hoặc hộp trục vít. Khởi động mềm qua bộ điều tốc giúp hàng trên băng không bị đổ khi băng giật.
Motor 24V 350W chạy bằng nguồn 12V được không? Chạy được nhưng tốc độ giảm còn khoảng một nửa và công suất ra cũng chỉ còn khoảng một nửa, vì tốc độ motor DC tỉ lệ gần thuận với điện áp. Motor không hỏng, chỉ yếu và chậm; mô-men khởi động cũng thấp hơn nên tải nặng có thể không khởi động nổi.
Có cắm thẳng motor 24V 350W vào điện 220V được không? Không. Motor DC cần nguồn một chiều 24V qua bộ nguồn tổ ong, bộ chỉnh lưu hoặc bộ điều tốc có ngõ vào 220V xoay chiều. Cắm trực tiếp 220V sẽ cháy motor gần như ngay lập tức.
Vì sao motor 24V 350W chạy nhẹ tải lại nhanh hơn số vòng ghi trong bảng? Tốc độ 1800 vòng/phút là tốc độ khi motor kéo đủ tải định mức. Tải càng nhẹ, dòng càng nhỏ, sụt áp trong cuộn dây càng ít nên motor quay nhanh hơn; khi tính tốc độ băng tải, xe đẩy, nên tính theo tải thực tế.
Nguồn tổ ong 24V 20A có kéo được motor 24V 350W không? Thường không ổn. Dòng chạy đủ tải đã khoảng 18–20A, dòng khởi động gấp nhiều lần, nguồn 20A sẽ tự ngắt bảo vệ mỗi khi khởi động. Nên dùng nguồn khoảng 30A trở lên hoặc bộ điều tốc có khởi động mềm.
Motor giảm tốc 24V 350W có tự giữ tải khi mất điện không? Hộp bánh răng trục song song không tự hãm, tải dốc hoặc tải treo sẽ quay ngược trục. Hộp trục vít NMRV tỉ số lớn hãm được một phần nhưng không tuyệt đối; cơ cấu nâng phải dùng motor có phanh điện từ.
Motor 24V 350W chạy liên tục cả ngày được không? Được nếu tải không vượt định mức, motor đặt nơi thoáng và nhiệt độ môi trường không quá 40 °C. Điều cần tính là chổi than mòn theo giờ chạy; máy chạy ba ca nên theo dõi giờ chạy để kiểm tra chổi than định kỳ.
Khung 90 và khung 104 của động cơ 24V 350W lắp lẫn hộp số cho nhau được không? Không. Hai khung khác cỡ mặt bích, khác đường kính trục motor (Ø12 và Ø15 mm) và khác hộp số; motor khung nào phải đi hộp số đúng khung đó, cùng kiểu đầu trục GU.
Có dùng motor 24V 350W cho xe chở người được không? Không nên. Motor giảm tốc công nghiệp không thiết kế cho xe chở người: hộp số không chịu sốc mặt đường, không có hệ thống phanh xe và không có các chức năng an toàn mà xe điện bắt buộc phải có.
Motor 24V 350W đặt ngoài trời được không? Được nếu có mái che mưa nắng, đầu dây hướng xuống dưới và bịt kín. Motor không chịu ngâm nước; hơi ẩm lâu ngày làm cổ góp, chổi than oxy hóa và chạy chập chờn.
