Motor 24V 750W, mã ZY114L-120, là động cơ điện một chiều chổi than nam châm vĩnh cửu cỡ khung 120 mm của dòng 7DC, công suất tương đương khoảng 1 mã lực. Vì vậy nhiều người gọi nó là motor 24V 1HP. Ở 24V, motor đạt 1800 vòng/phút khi chạy đủ tải, dòng 39A, mô-men định mức 3,98 N.m và mô-men khởi động 5 N.m. Gắn với hộp số 7GN, motor giảm tốc 24V 750W cho trục ra từ 600 vòng/phút đến 6 vòng/phút, mô-men cho phép cao nhất 477,5 N.m.
Với dòng gần 40A, động cơ 24V 750W đòi hỏi nguồn, dây, cầu chì và bộ điều khiển được tính toán cẩn thận hơn nhiều so với motor nhỏ. Các phần dưới đây trình bày thông số theo catalog, bản vẽ lắp đặt, bảng mô-men 27 tỉ số, cách dùng số ampe đo được để đánh giá tải, phương án cấp điện bằng nguồn tổ ong hoặc pin LiFePO4, và các tính toán mẫu cho xe kéo hàng, tời kéo ngang, máy trộn. Đây là model công suất cao nhất trong nhóm motor 24V khung 120 mm.
Thân motor hình trụ đường kính 114 mm, đầu trước có mặt lắp với hộp số bánh răng 7GN, đuôi motor là cụm chổi than và cổ góp. Rotor quấn dây quay trong từ trường của nam châm vĩnh cửu gắn trên vỏ. Không có cuộn kích từ nên motor không tiêu hao điện cho từ trường, cấu trúc gọn và hiệu suất ở mức khá cho một motor chổi than: điện vào 24V × 39A = 936W, cơ ra 750W, tức khoảng 80 %. Khoảng 186W còn lại là nhiệt cần được tản ra qua vỏ.
750W và 1HP
Một mã lực (HP) bằng khoảng 746W, nên motor 24V 750W có công suất trên trục tương đương 1HP. Tuy cùng con số mã lực, motor DC 24V hoạt động khác motor xoay chiều 1HP chạy điện lưới: tốc độ thay đổi theo điện áp và theo tải, mô-men khởi động lớn, đổi chiều chỉ bằng cách đổi cực, và có thể chạy ở nơi không có điện lưới nhờ ắc quy. Đổi lại, dòng điện ở 24V rất lớn, gần 40A, điều mà mọi khâu từ nguồn tới dây dẫn đều phải tính tới.
Mô-men tỉ lệ thuận với dòng điện
Với motor nam châm vĩnh cửu, mô-men trên trục gần như tỉ lệ thuận với phần dòng vượt trên dòng không tải. Từ số liệu catalog, mỗi ampe tăng thêm tương ứng khoảng 0,11 N.m: (3,98 N.m) / (39A − 3A) ≈ 0,11 N.m/A. Tính chất này rất hữu ích ở hiện trường, vì chỉ cần một ampe kìm DC là biết motor đang gánh bao nhiêu phần trăm tải, như trình bày ở mục 4.
Số liệu theo catalog dòng 7DC khung 120 mm. Tốc độ dùng để tính tốc độ trục ra là 1800 vòng/phút (có tải định mức).
Bản vẽ motor trơn ZY114L-120, dùng khi motor nối trực tiếp với bộ truyền riêng của máy:
Bản vẽ motor giảm tốc 24V 750W đã lắp hộp số 7GN:
Không gian lắp đặt cần chừa thêm phía đuôi motor để thao tác đầu dây và kiểm tra chổi than, đồng thời để gió lưu thông quanh thân motor. Với một motor tỏa gần 190W nhiệt khi đủ tải, đặt sát vách kín hoặc trong hộp che không có lỗ thoát khí sẽ làm nhiệt độ cuộn dây tăng nhanh.
| Chế độ làm việc | Tốc độ trục motor | Dòng điện ở 24V | Mô-men trên trục motor |
|---|---|---|---|
| Không tải | 2300 vòng/phút | ≤ 3 A | — |
| Có tải định mức (750 W) | 1800 vòng/phút | 39 A | 3,98 N.m |
| Khởi động | 0 vòng/phút | — | 5 N.m |
Các thông số chung của motor:
| Hạng mục | Thông số |
|---|---|
| Mã motor | ZY114L-120, dòng 7DC khung 120 mm |
| Kiểu motor | DC chổi than, nam châm vĩnh cửu |
| Công suất / điện áp | 750 W (khoảng 1 HP) / 24 VDC |
| Cấp cách điện | B (130 °C), tăng nhiệt cuộn dây < 80 °C |
| Điện trở cách điện | ≥ 20 MΩ (megger 500 VDC) |
| Chịu điện áp | 1,5 kV 50/60 Hz trong 1 phút, cuộn dây – vỏ |
| Nhiệt độ, độ ẩm môi trường | −10 đến +40 °C; ≤ 85 %, không đọng sương |
| Cực tính | Đỏ (+), đen (−); đổi cực để đảo chiều |
Bảng moment motor giảm tốc 24V 750W (tốc độ motor 1800 vòng/phút)
| Tỉ số truyền | Tốc độ trục ra (vòng/phút) | Mô-men cho phép (N.m) |
|---|---|---|
| 1:3 | 600 | 11,9 |
| 1:3,6 | 500 | 14,3 |
| 1:4 | 450 | 15,9 |
| 1:5 | 360 | 19,9 |
| 1:6 | 300 | 23,9 |
| 1:7,5 | 240 | 29,8 |
| 1:9 | 200 | 35,8 |
| 1:10 | 180 | 39,8 |
| 1:12,5 | 144 | 49,7 |
| 1:15 | 120 | 59,7 |
| 1:18 | 100 | 71,6 |
| 1:20 | 90 | 79,6 |
| 1:25 | 72 | 99,5 |
| 1:30 | 60 | 119,4 |
| 1:36 | 50 | 143,3 |
| 1:40 | 45 | 159,2 |
| 1:50 | 36 | 199,0 |
| 1:60 | 30 | 238,8 |
| 1:75 | 24 | 298,4 |
| 1:90 | 20 | 358,1 |
| 1:100 | 18 | 397,9 |
| 1:120 | 15 | 477,5 |
| 1:150 | 12 | 477,5 |
| 1:180 | 10 | 477,5 |
| 1:200 | 9 | 477,5 |
| 1:250 | 7,2 | 477,5 |
| 1:300 | 6 | 477,5 |
Mô-men ở tỉ số nhỏ bằng mô-men motor nhân tỉ số: 3,98 × 30 = 119,4 N.m ở tỉ số 1:30. Trong vận hành thực, bánh răng có tổn hao, nên mô-men thực sự trên trục ra khi motor chạy đúng định mức thấp hơn con số này; khi tính toán sơ bộ có thể nhân thêm hiệu suất khoảng 0,8.
Hộp số 7GN là hộp bánh răng trụ trục song song, vỏ vuông 120 mm, bôi trơn bằng mỡ kín. Ký hiệu 7 là cỡ 120 mm, GN là kiểu răng ăn khớp với bánh răng đầu trục motor. Cặp motor – hộp số chỉ lắp được khi trùng cỡ khung và kiểu răng, vì vậy khi thay riêng một phần cần đọc tem cả hai.
Ghép motor vào hộp số
Đầu trục motor đóng vai trò bánh răng thứ nhất của hộp số. Khi ghép, đưa thẳng trục motor vào lỗ hộp số, xoay nhẹ thân motor để răng tự ăn khớp, không ép mạnh hay gõ. Bắt vít đều, kiểm tra trục ra quay trơn bằng tay trước khi cấp điện. Răng bị va đập lúc ghép là nguyên nhân phổ biến của tiếng hú bất thường sau này.
Chiều quay trục ra
Số cặp bánh răng thay đổi theo tỉ số, nên ở tỉ số này trục ra có thể quay cùng chiều motor, ở tỉ số khác lại ngược chiều. Với motor DC, chuyện này được xử lý đơn giản bằng cách đổi cực nguồn; nhưng nếu lắp vào cơ cấu có công tắc hành trình, cần chạy thử để xác định đúng chiều trước khi đấu điều khiển.
Hộp số không tự hãm
Bánh răng trụ có hiệu suất cao theo cả hai chiều, vì vậy tải có thể quay ngược trục ra khi motor mất điện. Với cơ cấu kéo lên dốc, kéo ngang có lực căng, hay bất kỳ tải nào cần giữ nguyên vị trí khi dừng, phải bổ sung phanh hoặc khóa cơ khí.
Tải hướng kính trên trục Ø22 mm
Nhông xích hoặc puly treo trên trục tạo lực uốn lên trục và ổ bi đầu ra. Lực này tăng khi nhông nhỏ và mô-men lớn: cùng 300 N.m, nhông bán kính 50 mm tạo lực kéo xích khoảng 6.000 N, nhông bán kính 100 mm chỉ còn khoảng 3.000 N. Vì vậy nên dùng nhông lớn hợp lý, đặt nhông sát mặt bích, và với tải nặng thì thêm gối đỡ ngoài để trục hộp số chỉ truyền mô-men.
Nguồn tổ ong 24V cho máy đặt cố định
Nguồn phải cấp liên tục ít nhất 1,5 lần dòng định mức: 39A × 1,5 ≈ 58A. Mức phù hợp là nguồn tổ ong 24V khoảng 1.500W (khoảng 62A). Nguồn kiểu bảo vệ ngắt lặp sẽ tắt khi gặp đỉnh dòng khởi động, nên ưu tiên loại chịu được quá tải ngắn hạn, hoặc đặt giữa nguồn và motor một bộ điều tốc có khởi động mềm.
Một điểm ít được chú ý là năng lượng hãm. Khi motor giảm tốc nhanh hoặc bị tải kéo quay, motor phát điện ngược về nguồn, làm điện áp trên đường 24V tăng lên. Bộ nguồn tổ ong không hấp thụ được dòng ngược này và có thể báo lỗi quá áp. Bộ điều khiển có mạch xả năng lượng hãm, hoặc diode chặn kết hợp tụ và điện trở xả, giải quyết được vấn đề.
Pin LiFePO4 hoặc ắc quy chì cho thiết bị di động
Xe kéo hàng, AGV, máy di chuyển ngoài hiện trường thường dùng pin. Có hai lựa chọn phổ biến: hai bình chì-axit xả sâu 12V nối tiếp, hoặc một khối pin LiFePO4 24V (8 cell). Bảng dưới ước tính thời gian chạy liên tục theo mức tải:
| Mức tải | Dòng ước tính | Chì-axit 2 × 12V 150Ah (dùng 50 %) | LiFePO4 24V 100Ah (dùng 80 %) |
|---|---|---|---|
| 100 % (3,98 N.m) | 39 A | khoảng 1,9 giờ | khoảng 2 giờ |
| 75 % | khoảng 30 A | khoảng 2,5 giờ | khoảng 2,7 giờ |
| 50 % | khoảng 21 A | khoảng 3,6 giờ | khoảng 3,8 giờ |
| 25 % | khoảng 12 A | khoảng 6,2 giờ | khoảng 6,7 giờ |
Ắc quy chì khi cạn dần sẽ sụt áp từ khoảng 25V xuống dưới 23V, motor chậm đi tương ứng. Pin LiFePO4 giữ điện áp khá phẳng trong phần lớn quá trình xả, nên tốc độ xe hoặc máy ổn định hơn đến gần cuối pin.
Dùng ampe kìm để biết motor đang gánh bao nhiêu tải
Dựa vào quan hệ mô-men tỉ lệ với dòng, có thể ước tính tải chỉ bằng cách đo dòng khi máy đang chạy ổn định:
| Dòng đo được | Mô-men trên trục motor (ước tính) | Mức tải so với định mức |
|---|---|---|
| 12 A | khoảng 1 N.m | khoảng 25 % |
| 21 A | khoảng 2 N.m | khoảng 50 % |
| 30 A | khoảng 3 N.m | khoảng 75 % |
| 39 A | 3,98 N.m | 100 % |
Chọn dây dẫn
Sụt áp tính cho cả dây dương và dây âm. Với dòng 39A, dây đồng tiết diện như bảng dưới giữ sụt áp dưới 3 %:
| Khoảng cách nguồn – motor | Dây đồng | Sụt áp ở 39 A | % của 24 V |
|---|---|---|---|
| 1,5 m | 6 mm² | 0,34 V | 1,4 % |
| 3 m | 6 mm² | 0,68 V | 2,8 % |
| 5 m | 10 mm² | 0,68 V | 2,8 % |
| 8 m | 16 mm² | 0,68 V | 2,8 % |
| 12 m | 25 mm² | 0,66 V | 2,7 % |
Cầu chì, aptomat và tiếp điểm
Cầu chì đặt ngay sau cực dương nguồn hoặc pin, định mức khoảng 1,25–1,5 lần dòng định mức, tức khoảng 50A, loại chậm để không đứt khi khởi động. Có thể dùng aptomat DC 50A thay cầu chì. Mọi tiếp điểm trong mạch động lực (công tắc nguồn, relay, contactor) phải ghi rõ định mức dòng một chiều phù hợp; hồ quang DC khó dập nên tiếp điểm chỉ ghi định mức AC dễ bị dính hoặc cháy.
Trên xe tải 24V, lấy điện từ máy phát khi xe nổ máy cho điện áp khoảng 27,6–28,8V. Motor chạy nhanh hơn ở 24V một chút, vẫn trong giới hạn chấp nhận được. Đường dây cấp cho motor cần đi riêng từ cọc bình, có cầu chì riêng.
Hai dây ra của motor theo quy ước màu: đỏ là dương, đen là âm. Cấp đúng cực, trục motor quay chiều thuận; đảo cực, motor quay chiều ngược. Motor chổi than không bị hỏng khi đấu ngược cực, nhưng các thiết bị điện tử đi kèm như bộ điều tốc thì có thể hỏng nếu đấu ngược nguồn vào.
Mạch đảo chiều cho dòng gần 40A
Ở mức dòng này, phương án đảo chiều phải dùng thiết bị động lực thật sự:
Chỉ đảo chiều khi motor đã đứng yên. Đảo đột ngột lúc đang quay làm dòng tăng vọt do điện áp nguồn cộng thêm sức phản điện động, gây sốc lên răng hộp số và tiếp điểm. Nên lập trình thời gian trễ khoảng nửa giây đến một giây giữa lệnh dừng và lệnh chạy ngược.
Chỉnh tốc độ
Tốc độ motor gần tỉ lệ với điện áp trung bình đặt vào. Bộ điều tốc PWM thay đổi điện áp trung bình bằng cách đóng cắt nhanh, giữ được mô-men tốt ở tốc độ thấp và ít tổn hao. Nhóm bộ điều chỉnh tốc độ motor cho motor DC 24V có nhiều mức dòng; với motor 750W nên chọn loại dòng liên tục khoảng 50–60A trở lên.
Thiết bị cần biết quãng đường, vị trí hoặc giữ tốc độ thật chính xác như AGV, bàn trượt định vị thì cần thêm encoder và bộ điều khiển vòng kín, vì tốc độ motor chổi than vòng hở thay đổi theo tải và theo điện áp pin.
Trước khi chạy lần đầu
Chạy rà
Cho chạy không tải khoảng 5–10 phút ở cả hai chiều, nghe tiếng hộp số và đo dòng. Sau đó nạp tải dần, theo dõi dòng điện bằng bảng ở mục 4. Kiểm tra lại nhiệt độ thân motor, hộp số và các mối nối sau khoảng nửa giờ làm việc.
Mỡ bôi trơn và tư thế lắp
Hộp số 7GN dùng mỡ kín, không có lịch thay dầu như hộp số công nghiệp lớn. Lắp được nằm ngang hoặc đứng; khi lắp trục ra chĩa xuống, chú ý chống nước chảy dọc trục vào phớt. Nếu phải mở hộp, chỉ bổ sung mỡ bánh răng đúng loại.
Nhiệt độ làm việc
Cách điện cấp B, độ tăng nhiệt cuộn dây cho phép dưới 80 °C. Vỏ motor nóng khi chạy gần định mức là đặc tính bình thường. Dấu hiệu bất thường: mùi khét, sơn vỏ đổi màu, dòng điện ổn định vượt 39A, hoặc motor nóng nhanh ngay cả khi dòng thấp (thường do thông gió kém hoặc nhiệt độ môi trường trên 40 °C). Mỗi khi nhiệt độ vận hành tăng thêm khoảng 10 °C, tuổi thọ mỡ và lớp cách điện giảm đáng kể.
Chế độ làm việc
Motor chạy liên tục được khi tải không vượt định mức và môi trường đạt điều kiện catalog. Chế độ khởi động – dừng dày đặc gây hại nhiều hơn chạy liên tục: mỗi lần khởi động tạo đỉnh dòng, nhiệt và va đập răng. Khởi động mềm và dừng mềm bằng bộ điều khiển giảm rõ các tác động này.
Chổi than và cổ góp
Chổi than mòn dần theo thời gian chạy, nhanh hơn khi dòng lớn, nhiệt cao, môi trường bụi ẩm hoặc khi dùng nguồn chỉnh lưu không lọc. Tia lửa ở cổ góp tăng, motor yếu dần, chạy chập chờn là lúc cần kiểm tra chổi than. Với thiết bị chạy nhiều ca liên tục, nên lên kế hoạch kiểm tra định kỳ.
An toàn
Xe kéo hàng, xe đẩy điện trong nhà xưởng và AGV
Ví dụ xe kéo dùng bánh chủ động Ø300 mm, hộp số tỉ số 1:25: trục ra 72 vòng/phút, tốc độ xe ≈ 3,14 × 0,3 × 72 ≈ 68 m/phút (khoảng 4 km/giờ). Mô-men cho phép 99,5 N.m, lực kéo tối đa ở vành bánh ≈ 99,5 / 0,15 ≈ 663 N. Lực kéo cần thiết gồm lực cản lăn (khoảng 1–2 % trọng lượng trên nền phẳng) và thành phần trọng lực khi lên dốc (trọng lượng × độ dốc). Với tổng khối lượng 1.000 kg, nền phẳng cần khoảng 100–200 N, nhưng thêm dốc 3 % sẽ cộng khoảng 300 N, tổng khoảng 400–500 N, tức đã chiếm 60–75 % mức cho phép. Xe đi dốc thường xuyên nên chọn tỉ số lớn hơn và có phanh giữ.
Tời kéo ngang, kéo cáp trượt
Tang cuốn Ø150 mm, tỉ số 1:60: trục ra 30 vòng/phút, tốc độ cáp ≈ 3,14 × 0,15 × 30 ≈ 14 m/phút. Mô-men motor qua hộp số ở định mức ≈ 3,98 × 60 × 0,8 ≈ 191 N.m, lực kéo cáp ≈ 191 / 0,075 ≈ 2.550 N (khoảng 260 kgf). Kiểm tra lại bằng công suất: 2.550 N × 0,235 m/s ≈ 600W, phù hợp với 750W sau tổn hao hộp số. Tời kéo ngang vẫn cần phanh hoặc cơ cấu khóa khi dừng, vì hộp số không tự hãm.
Máy trộn, máy khuấy chất sệt
Mô-men khởi động 5 N.m trên trục motor giúp bứt được mẻ trộn đã lắng. Tỉ số 1:50 (36 vòng/phút, 199 N.m cho phép) hoặc 1:60 (30 vòng/phút, 238,8 N.m) thường phù hợp cánh khuấy bồn lớn. Trục cánh dài nên có gối đỡ để hộp số không chịu mô-men uốn.
Băng tải con lăn, băng tải xích tải nặng
Truyền xích từ trục ra Ø22 mm sang trục con lăn chủ động, tỉ số hộp 1:15 đến 1:30 cho tốc độ băng vừa phải. Băng tải đặt ở bãi, kho không có điện lưới có thể chạy bằng pin LiFePO4 24V kèm bộ sạc.
Cửa trượt công nghiệp, cửa kho nặng
Truyền động bánh răng – thanh răng, cần phanh giữ, hai công tắc giới hạn ở cuối hành trình, và bộ điều khiển cắt motor khi dòng tăng đột ngột do cửa vướng vật. Chạy bằng nguồn 24V giúp hệ thống dễ có pin dự phòng khi mất điện.
Motor 24V 1HP có phải là motor 24V 750W không? Đúng. 1HP xấp xỉ 746W, nên motor 24V 750W thường được gọi là motor 24V 1HP. Công suất 750W là công suất cơ trên trục motor khi chạy 1800 vòng/phút ở 24V.
Motor 24V 750W tiêu thụ bao nhiêu điện mỗi giờ? Khi đủ tải, motor ăn 39A ở 24V, tức khoảng 936W, xấp xỉ 0,94 kWh cho một giờ chạy liên tục. Ở nửa tải, dòng khoảng 21A, tương đương khoảng 0,5 kWh mỗi giờ.
Nguồn tổ ong 24V bao nhiêu ampe cho motor 24V 750W? Nên dùng nguồn khoảng 24V 60A (khoảng 1.500W) trở lên, ưu tiên loại chịu quá tải ngắn hạn để motor khởi động có tải mà nguồn không tự ngắt.
Tại sao pin LiFePO4 tự ngắt khi motor 24V 750W vừa khởi động? Mạch BMS của pin có ngưỡng bảo vệ quá dòng thấp hơn đỉnh dòng khởi động của motor. Cần pin có BMS chịu dòng liên tục từ 50A trở lên và chịu được đỉnh dòng, hoặc dùng bộ điều khiển có khởi động mềm, giới hạn dòng.
Tỉ số 1:250 và 1:120 của motor giảm tốc 24V 750W khác nhau thế nào? Cả hai có cùng mô-men cho phép 477,5 N.m vì đã chạm giới hạn hộp số. Khác biệt chỉ là tốc độ: 1:120 cho 15 vòng/phút, 1:250 cho 9 vòng/phút.
Có thể thay motor xoay chiều 1HP 220V bằng motor 24V 750W không? Về công suất là tương đương, nhưng kích thước lắp, trục ra và tốc độ khác nhau, nên phải làm lại tấm bắt, tính lại tỉ số theo tốc độ motor DC 1800 vòng/phút và bố trí thêm nguồn 24V đủ dòng. Lợi ích là chỉnh tốc, đảo chiều dễ và chạy được bằng pin.
Motor 24V 750W chạy lâu có bị nóng không? Khi đủ tải, khoảng 186W biến thành nhiệt nên vỏ motor nóng là bình thường. Độ tăng nhiệt cuộn dây theo catalog dưới 80 °C. Cần nơi lắp thông thoáng, nhiệt độ môi trường không quá 40 °C.
Hai motor 24V 750W dùng chung một nguồn được không? Được nếu nối song song vào nguồn, mỗi motor có cầu chì riêng và nguồn đủ tổng dòng (khoảng 78A khi cả hai đủ tải, chưa tính đỉnh khởi động). Nếu hai motor cùng kéo một trục cứng, tải có thể chia không đều do sai lệch đặc tính.
Motor 24V 750W có chạy được khi chỉ có điện áp 12V không? Motor sẽ quay khoảng một nửa tốc độ và chỉ còn khoảng một nửa công suất. Nếu tải nặng, motor có thể không đủ lực khởi động và đứng kẹt, gây nóng. Không phải chế độ nên dùng lâu dài.
Vì sao xe dùng motor 24V 750W chạy chậm dần cuối ca? Điện áp ắc quy chì giảm dần khi xả, tốc độ motor giảm theo. Ngoài ra, dây nhỏ hoặc mối nối lỏng cũng gây sụt áp lúc dòng lớn. Đo điện áp tại hai cực motor khi xe đang chạy để biết sụt áp ở đâu.
Motor 24V 750W ZY114L-120 là một lựa chọn thuộc nhóm động cơ DC chổi than nam châm vĩnh cửu, nằm trong hệ động cơ điện cho máy móc dùng nguồn một chiều. Tính đúng dòng 39A cho nguồn, pin, dây và bảo vệ, chọn tỉ số theo bảng mô-men là hai việc quyết định motor chạy bền ngay từ đầu.
