Motor 24V 550W là động cơ một chiều chổi than nam châm vĩnh cửu thân Ø114 mm, mã ZY114S-120, thuộc dòng khung 120 (7DC). Ở điện áp 24 VDC, motor cho công suất 550W, quay 1800 vòng/phút khi đủ tải, dòng định mức 28A và mô-men định mức 2,92 N.m. Gắn hộp số mặt vuông 120 mm, motor giảm tốc 24V 550W cho mô-men trục ra lên tới khoảng 350 N.m ở các tỉ số lớn.
Đây là nhóm motor DC 24V công suất lớn, dùng cho những tải mà motor khung 90 hay 104 không còn đủ sức: tời kéo ngang, xích tải, máy khuấy bồn lớn, xe kéo hàng nặng, cơ cấu chạy ắc quy cần lực kéo cao. Với dòng gần 30A và đỉnh dòng khởi động rất lớn, động cơ 24V 550W đòi hỏi tính kỹ phần nguồn, dây dẫn và thiết bị đóng cắt. Các mục sau đi vào số liệu catalog thật của model ZY114S-120 và cách dùng chúng để chọn tỉ số, tính dòng, tính ắc quy cho đúng.
Motor 24V 550W là model có công suất nhỏ nhất trong dòng ZY114 khung 120 của nhóm motor DC 24V. Trong mã ZY114S-120, con số 114 trùng với đường kính thân motor (mm), còn 120 là cỡ mặt vuông của hộp số. So với các khung nhỏ hơn, thân motor to và dài hơn hẳn, đủ chỗ cho rotor lớn, chổi than lớn và tản nhiệt tốt hơn.
Những điểm cần biết về model này:
Trục Ø22 mm với then 6 mm là cỡ trục khá lớn so với motor DC thông thường, cho phép lắp nhông xích, puly, tang cuốn trực tiếp. Khi gia công lỗ nhông hoặc khớp nối, lấy dung sai lắp theo trục thực tế đo được và làm then đúng bề rộng 6 mm để then không bị lắc.
| Thông số | Giá trị |
|---|---|
| Mã motor | ZY114S-120 (dòng 7DC, khung 120) |
| Kiểu motor | DC chổi than, nam châm vĩnh cửu |
| Điện áp định mức | 24 VDC |
| Công suất | 550 W |
| Tốc độ không tải | 2300 vòng/phút |
| Dòng không tải | Không quá 2,3 A |
| Tốc độ khi đủ tải | 1800 vòng/phút |
| Dòng khi đủ tải | 28 A |
| Mô-men định mức | 2,92 N.m |
| Mô-men khởi động | 3,65 N.m |
| Dây ra | Đỏ (+), đen (−) |
Các thông số chung của dòng motor: cấp cách điện B (130 °C), độ tăng nhiệt cuộn dây dưới 80 °C, điện trở cách điện từ 20 MΩ trở lên khi đo bằng megger 500 VDC, chịu điện áp 1,5 kV 50/60 Hz trong một phút giữa cuộn dây và vỏ, làm việc ở −10 đến +40 °C, độ ẩm đến 85% không đọng sương.
Hộp số khung 120 có 27 tỉ số, từ 1:3 đến 1:300, thêm mức 1:4 so với các khung nhỏ. Tốc độ ra bằng 1800 chia tỉ số; mô-men cho phép bằng mô-men định mức 2,92 N.m nhân tỉ số cho tới khi chạm trần khoảng 350 N.m của hộp.
Bảng moment motor giảm tốc 24V 550W (tốc độ motor 1800 vòng/phút)
| Tỉ số truyền | Tốc độ trục ra (vòng/phút) | Mô-men cho phép (N.m) |
|---|---|---|
| 1:3 | 600 | 8,8 |
| 1:3,6 | 500 | 10,5 |
| 1:4 | 450 | 11,7 |
| 1:5 | 360 | 14,6 |
| 1:6 | 300 | 17,5 |
| 1:7,5 | 240 | 21,9 |
| 1:9 | 200 | 26,3 |
| 1:10 | 180 | 29,2 |
| 1:12,5 | 144 | 36,5 |
| 1:15 | 120 | 43,8 |
| 1:18 | 100 | 52,5 |
| 1:20 | 90 | 58,4 |
| 1:25 | 72 | 73 |
| 1:30 | 60 | 87,5 |
| 1:36 | 50 | 105,1 |
| 1:40 | 45 | 116,7 |
| 1:50 | 36 | 145,9 |
| 1:60 | 30 | 175,1 |
| 1:75 | 24 | 218,9 |
| 1:90 | 20 | 262,6 |
| 1:100 | 18 | 291,8 |
| 1:120 | 15 | 350,2 |
| 1:150 | 12 | 350,2 |
| 1:180 | 10 | 350,2 |
| 1:200 | 9 | 350,2 |
| 1:250 | 7,2 | 350,2 |
| 1:300 | 6 | 350,2 |
Cách kiểm tra motor có bị quá tải không
Mô-men cho phép trong bảng không trừ hiệu suất, nên một tải đạt đúng giá trị bảng thực ra đã khiến motor vượt định mức. Cách kiểm tra đúng: lấy mô-men tải chia cho (tỉ số × 0,8) để ra mô-men trên trục motor, so với 2,92 N.m. Ví dụ tải 150 N.m ở tỉ số 1:60: 150 / (60 × 0,8) ≈ 3,13 N.m, vượt định mức dù bảng cho phép 175,1 N.m. Giảm tải xuống 120 N.m thì motor chỉ chịu khoảng 2,5 N.m, dòng ước tính 2,3 + 2,5 × 8,8 ≈ 24A, nằm trong định mức.
Hộp số của motor 24V 550W là hộp bánh răng trụ trục song song, mặt vuông 120 mm, trục ra Ø22 mm nằm song song trục motor. Hộp bắt lên khung máy bằng 4 bulông qua 4 lỗ Ø9 cách nhau 99 mm, gờ Ø50 mm giúp định tâm khi lắp vào lỗ khoét trên tấm gá.
Trần mô-men và cách chọn tỉ số
Ở các tỉ số nhỏ (1:3 đến khoảng 1:100), khả năng kéo của cụm bị giới hạn bởi motor; ở các tỉ số lớn, giới hạn chuyển sang hộp số. Nếu tải cần trên 300 N.m, nên chọn tỉ số ở vùng 1:100–1:120, nơi motor và hộp số làm việc cân bằng; tỉ số 1:150–1:300 phù hợp với tải cần tốc độ rất chậm như cơ cấu xoay, cơ cấu cấp liệu chậm, không phải để tăng lực.
Chiều quay và khả năng giữ tải
Tùy số cấp bánh răng của từng tỉ số, trục ra có thể cùng chiều hoặc ngược chiều trục motor. Lắp xong chạy thử, nếu ngược thì đổi cực dây motor. Hộp bánh răng trụ không tự hãm: tải trên dốc, tải treo hoặc tang cuốn đang căng cáp sẽ quay ngược trục khi ngắt điện. Cơ cấu cần giữ tải phải có phanh điện từ hoặc khóa cơ khí.
Tải hướng kính trên trục ra
Với mô-men tới hàng trăm N.m, lực căng xích hoặc đai trên trục ra rất lớn. Ví dụ 300 N.m qua nhông bán kính 50 mm tạo lực kéo 6000 N lên trục. Đặt nhông sát mặt hộp, dùng nhông đường kính lớn hơn để giảm lực căng, và với tải nặng nên đỡ trục máy bằng gối đỡ riêng, chỉ truyền mô-men qua khớp nối.
Bộ nguồn từ điện lưới
Ở vị trí cố định, motor có thể chạy bằng bộ nguồn xung 220 VAC ra 24 VDC. Dòng định mức 28A nhân hệ số 1,5 là 42A, nên chọn nguồn 24V 50A (khoảng 1200W). Nguồn công suất này thường có quạt cưỡng bức, cần đặt nơi thoáng, xa bụi. Dùng kèm bộ điều tốc có khởi động mềm để đỉnh dòng khởi động không kích hoạt bảo vệ quá dòng của nguồn.
Không nên dùng ắc quy kèm bộ kích điện (inverter) 220V rồi lại qua nguồn tổ ong để chạy motor: mỗi lần đổi điện mất thêm một phần năng lượng, thiết bị lại cồng kềnh. Khi đã có ắc quy 24V, cấp thẳng cho motor qua cầu chì và bộ điều tốc là hiệu quả nhất.
Ắc quy và thời gian chạy
Từ hệ số khoảng 8,8A cho mỗi N.m trên trục motor, có thể ước tính dòng ở các mức tải: đủ tải 28A, khoảng 75% mô-men định mức khoảng 21,5A, khoảng 50% mô-men khoảng 15A. Thời gian chạy tính theo dung lượng dùng được (ắc quy chì 50%, lithium sắt phosphate 80%):
| Bộ ắc quy 24V | Đủ tải (28 A) | Khoảng 75% tải (21,5 A) | Khoảng 50% tải (15 A) |
|---|---|---|---|
| 2 bình chì 12V 100Ah nối tiếp (dùng 50 Ah) | Khoảng 1,8 giờ | Khoảng 2,3 giờ | Khoảng 3,3 giờ |
| 2 bình chì 12V 200Ah nối tiếp (dùng 100 Ah) | Khoảng 3,6 giờ | Khoảng 4,7 giờ | Khoảng 6,7 giờ |
| Lithium sắt phosphate 24V 100Ah (dùng 80 Ah) | Khoảng 2,9 giờ | Khoảng 3,7 giờ | Khoảng 5,3 giờ |
| Lithium sắt phosphate 24V 200Ah (dùng 160 Ah) | Khoảng 5,7 giờ | Khoảng 7,4 giờ | Khoảng 10,7 giờ |
Dây dẫn
Ở 28A, cỡ dây quyết định motor có nhận đủ 24V hay không. Bảng dưới tính tiết diện theo sụt áp 3% (0,72V) với dây đồng, tính cả hai chiều dây, kèm công suất tỏa nhiệt trên dây khi dùng tiết diện đề nghị:
| Khoảng cách nguồn đến motor (một chiều) | Tiết diện tối thiểu theo sụt áp 3% | Tiết diện dây đồng nên dùng | Nhiệt tỏa trên dây ở 28 A |
|---|---|---|---|
| 1 m | 1,4 mm² | 6 mm² | Khoảng 4,6 W |
| 2 m | 2,7 mm² | 6 mm² | Khoảng 9,1 W |
| 3 m | 4,1 mm² | 6 mm² | Khoảng 13,7 W |
| 5 m | 6,8 mm² | 10 mm² | Khoảng 13,7 W |
| 8 m | 10,9 mm² | 16 mm² | Khoảng 13,7 W |
Cầu chì và CB
Cầu chì định mức khoảng 1,25–1,5 lần dòng chạy: với 28A chọn cầu chì DC loại chậm 40A, đặt ngay cọc dương ắc quy hoặc đầu ra nguồn. Thiết bị bảo vệ phải ghi định mức DC ở điện áp từ 24V trở lên. Nếu hệ thống có nhiều motor hoặc tải khác, mỗi nhánh có cầu chì riêng, cầu chì tổng tính theo tổng dòng.
Motor có hai dây ra. Dây đỏ nối dương, dây đen nối âm cho chiều quay chuẩn; hoán đổi hai dây thì quay chiều ngược lại. Motor chổi than không có mạch điện tử bên trong nên đấu ngược cực không hỏng motor; thiết bị điện tử đặt phía trước như bộ điều tốc thì có thể hỏng nếu ngõ nguồn bị đấu ngược.
Thiết bị đảo chiều
Dòng 28A và đỉnh khởi động hàng trăm ampe vượt quá khả năng của công tắc đảo chiều cầm tay thông thường. Dùng hai contactor DC hoặc relay công suất có định mức tiếp điểm DC khoảng 80A trở lên, khóa liên động cả điện lẫn cơ để không đóng cùng lúc. Bố trí thời gian trễ khoảng 1 giây giữa dừng và chạy ngược; với cụm motor hộp số khung 120 có quán tính lớn, đảo chiều khi chưa dừng hẳn sinh dòng gần gấp đôi dòng kẹt và gây va đập mạnh vào răng, then.
Điều tốc và giới hạn dòng
Để thay đổi tốc độ, dùng bộ điều chỉnh tốc độ motor DC 24V kiểu PWM có dòng định mức từ khoảng 60A, chức năng giới hạn dòng, tăng giảm tốc mềm và tốt nhất có đảo chiều tích hợp. Với motor công suất này, giới hạn dòng gần như là bắt buộc: khi cơ cấu bị kẹt, bộ điều tốc giữ dòng ở mức cài đặt thay vì để dòng kẹt chạy qua cuộn dây. Đặt giới hạn dòng khoảng 1,5 lần dòng định mức là mức thường dùng cho tải có khởi động nặng.
PWM tần số từ khoảng 16 kHz trở lên giúp motor êm, không rít. Bộ điều tốc công suất lớn sinh nhiệt nhiều, cần lắp lên tấm tản nhiệt hoặc vách kim loại, đi dây động lực ngắn nhất có thể giữa bộ điều tốc và motor.
Hãm
Phanh động năng (nối tắt hai cực motor qua điện trở hãm sau khi ngắt nguồn) giúp cụm motor hộp số dừng nhanh. Ở motor 550W, dòng hãm khi nối tắt trực tiếp rất lớn, nên dùng điện trở hãm để giới hạn dòng và giảm sốc. Hãm động năng không giữ được tải khi đã đứng yên.
Gá lắp
Bôi trơn
Hộp số bánh răng trụ dùng mỡ bôi trơn kín từ nhà sản xuất, không cần châm thêm trong điều kiện làm việc thường. Khi tháo hộp, làm sạch và thay bằng mỡ bánh răng phù hợp, không dùng dầu lỏng. Tránh để nước rửa máy xịt thẳng vào phớt trục ra.
Chạy rà và kiểm tra dòng
Chạy không tải vài phút, đo dòng không tải (không quá khoảng 2,3A theo catalog), nghe tiếng bánh răng. Sau đó tăng dần tải trong vài giờ đầu. Đo dòng khi chạy tải thật: dòng ổn định dưới 28A là motor làm việc trong định mức; vượt mức này thường xuyên là quá tải, cần xem lại tỉ số hoặc tải cơ khí.
Nhiệt và chế độ làm việc
Ở điểm định mức, motor tỏa khoảng 120W nhiệt. Đặt motor nơi có không khí lưu thông, không bọc kín, không áp sát vách nóng; nhiệt độ môi trường không quá 40 °C. Chạy chậm kéo dài bằng điều tốc làm quạt trên trục quay chậm, nên giảm tải hoặc thêm quạt ngoài. Ứng dụng chạy liên tục nhiều giờ mỗi ngày cần theo dõi tổng giờ chạy để kiểm tra chổi than đúng hạn. Hạn chế khởi động dừng dồn dập; mỗi lần khởi động có tải là một đỉnh dòng và một cú sốc lên răng hộp số.
An toàn
Mô-men lớn, điện áp an toàn và khả năng chạy ắc quy giúp motor DC 24V công suất lớn này phù hợp với:
Ví dụ tính cho tời kéo ngang
Cần kéo xe goòng trên ray với lực kéo 2000 N, tang cuốn cáp đường kính 160 mm, tốc độ kéo khoảng 10 m/phút. Mô-men cần ở trục tang: 2000 × 0,08 = 160 N.m. Tốc độ tang: 10 / (3,14 × 0,16) ≈ 20 vòng/phút, tương ứng tỉ số 1:90, cho 20 vòng/phút và tốc độ cáp khoảng 10 m/phút. Mô-men cho phép ở 1:90 là 262,6 N.m, còn dư so với 160 N.m. Mô-men trên trục motor: 160 / (90 × 0,8) ≈ 2,22 N.m, dòng ước tính 2,3 + 2,22 × 8,8 ≈ 22A. Với hai bình 12V 200Ah nối tiếp (dùng 100Ah), tời kéo liên tục được khoảng 4,5 giờ; thực tế tời chạy ngắt quãng nên đủ cho nhiều ngày làm việc giữa hai lần sạc.
Lưu ý cáp tời luôn căng khi dừng: hộp bánh răng trụ không tự hãm nên xe goòng trên đoạn dốc sẽ kéo ngược tang. Cần phanh điện từ hoặc cơ cấu cóc hãm.
Motor ZY114S-120 nằm ở nhóm công suất lớn của dòng motor DC chổi than. Thiết bị cố định có điện lưới, chạy liên tục nhiều ca có thể cân nhắc các dòng động cơ điện xoay chiều gắn hộp số.
Motor 24V 550W ăn bao nhiêu ampe? Theo catalog, dòng không tải không quá 2,3A, dòng khi đủ tải 28A. Ở tải từng phần, dòng xấp xỉ 2,3A cộng 8,8A cho mỗi N.m tải trên trục motor; lúc khởi động dòng vọt lên cao hơn nhiều lần trong khoảnh khắc ngắn.
Vì sao motor giảm tốc 24V 550W từ tỉ số 1:120 trở lên mô-men không tăng nữa? Vì đã chạm giới hạn chịu lực của bánh răng và trục hộp số khung 120, khoảng 350 N.m. Tỉ số lớn hơn chỉ giảm tốc độ ra; ép thêm tải sẽ làm mẻ răng, gãy then.
Mô-men khởi động 3,65 N.m của động cơ 24V 550W có ý nghĩa gì? Đó là mô-men motor tạo ra để bắt đầu quay, lớn hơn mô-men định mức 2,92 N.m. Tải có ma sát tĩnh lớn hoặc quán tính lớn phải có mô-men cần lúc khởi động thấp hơn giá trị này, nếu không motor đứng yên và dòng tăng cao.
Cấp 36V hoặc 48V cho motor 24V 550W để chạy nhanh hơn được không? Không nên. Tốc độ tăng gần theo tỉ lệ điện áp, motor và hộp số quá tốc, chổi than đánh lửa mạnh, cổ góp và bạc đạn mau hỏng. Muốn trục ra nhanh hơn thì chọn tỉ số nhỏ hơn.
Dùng ắc quy của chính xe tải 24V để chạy motor 24V 550W được không? Chạy ngắn hạn được, nhưng ắc quy khởi động không chịu xả sâu lặp lại; chạy lâu khi xe tắt máy sẽ làm bình mau hỏng và có thể không đề nổ được xe. Nếu dùng thường xuyên nên có bình xả sâu riêng, nạp qua bộ cách ly ắc quy.
Motor DC 24V công suất lớn loại chổi than hay không chổi than bền hơn? Loại không chổi than (BLDC) không có chổi than mòn nên tuổi thọ dài hơn, ít bảo trì, nhưng bắt buộc có driver riêng. Motor chổi than như ZY114S-120 đơn giản, cấp điện là chạy, đảo chiều bằng đổi cực, giá thành thấp hơn; hợp với thiết bị chạy ngắt quãng.
Motor 24V 550W có dùng trên ghe thuyền được không? Dùng được với điện 24V của ghe, nhưng hơi muối gây ăn mòn mạnh: cần che chắn, sơn chống gỉ, đầu cos mạ thiếc, bịt kín đầu dây và không để motor bị ngâm hoặc té nước trực tiếp.
Motor giảm tốc 24V 550W có chạy được máy có tải va đập như máy nghiền, máy băm không? Chạy được nếu tải trung bình thấp hơn nhiều so với mô-men cho phép, để chừa biên cho các cú va đập. Nên dùng khớp nối mềm hoặc ly hợp trượt để bảo vệ hộp số, và bộ điều tốc có giới hạn dòng để bảo vệ motor.
Có dùng motor 24V 550W ở nơi có hơi xăng dầu, bụi dễ cháy không? Không. Chổi than tạo tia lửa ở cổ góp trong lúc chạy, có thể gây cháy nổ. Môi trường này bắt buộc dùng motor phòng nổ có chứng nhận.
Vì sao motor 24V 550W chạy không tải quay nhanh hơn nhiều so với lúc có tải? Tốc độ không tải theo catalog là 2300 vòng/phút, đủ tải còn 1800 vòng/phút. Tải càng lớn, dòng càng lớn và sụt áp trong cuộn dây càng nhiều nên motor chậm lại; đây là đặc tính bình thường của motor DC chổi than.
