Động cơ AC được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị công nghiệp hiện đại và đồ gia dụng. Trong số đó, động cơ xoay chiều một pha và ba pha là loại phổ biến nhất. Chúng khác nhau đáng kể về cấu trúc, nguyên lý làm việc và phương pháp khởi động, đặc biệt là về nguyên tắc khởi động. Hiểu những khác biệt này là điều cần thiết cho việc lựa chọn, bảo trì và ứng dụng động cơ.
Nguyên lý khởi động động cơ AC một pha
Động cơ AC một pha được cấp nguồn bằng nguồn điện xoay chiều một pha. Nguồn điện một pha tạo ra dòng điện xoay chiều chỉ theo một hướng, tạo ra từ trường dao động chứ không phải từ trường quay. Ở trạng thái dừng, trường dao động này không thể tạo ra mômen khởi động.
Để khắc phục hạn chế này, động cơ một pha cần có biện pháp phụ trợ để tạo ra từ trường quay hoặc tạo ra độ lệch pha. Các phương pháp khởi động phổ biến bao gồm:
- Bắt đầu chia pha: Sử dụng cuộn dây chính và cuộn dây phụ có điện trở nối tiếp hoặc cuộn kháng. Dòng điện cuộn dây phụ chậm hơn dòng điện cuộn dây chính, tạo ra sự lệch pha và tạo ra từ trường quay ban đầu. Cuộn dây phụ sẽ ngắt kết nối khi động cơ đạt đến một tốc độ nhất định.
- Tụ điện khởi động: Một tụ điện nối tiếp với cuộn dây phụ làm tăng độ trễ pha, tạo ra mô-men xoắn khởi động cao hơn, thích hợp cho các ứng dụng tải nặng.
- Chạy tụ điện: Cuộn dây phụ tiếp tục hoạt động trong quá trình vận hành, tạo thành từ trường quay liên tục, cải thiện hiệu suất vận hành và hệ số công suất.
Động cơ một pha thường có mômen khởi động thấp hơn, yêu cầu bố trí phụ trợ phức tạp và hiệu suất khởi động của chúng bị ảnh hưởng nhiều bởi thiết kế cuộn dây và tụ điện.
Nguyên lý khởi động động cơ xoay chiều ba pha
Động cơ điện xoay chiều ba pha sử dụng nguồn điện ba pha có dòng điện chênh lệch 120 độ. Điều này tự nhiên tạo ra một từ trường quay bên trong động cơ, tạo ra mô-men xoắn ở trạng thái dừng. Do đó, động cơ cảm ứng ba pha tự khởi động .
Các phương pháp khởi động phổ biến bao gồm:
- Bắt đầu trực tiếp: Kết nối động cơ trực tiếp với nguồn điện, tạo ra mô-men xoắn khởi động tối đa ngay lập tức.
- Giảm điện áp khởi động: Sử dụng phương pháp sao-tam giác, điện trở nối tiếp hoặc phương pháp tự biến áp để giảm dòng điện khởi động và ứng suất cơ học.
Động cơ ba pha có cấu tạo đơn giản hơn, mômen khởi động êm và cao, thích hợp cho các ứng dụng công nghiệp và hoạt động liên tục ở công suất cao.
Sự khác biệt cốt lõi trong nguyên tắc khởi đầu
- Tạo từ trường quay: Động cơ một pha dựa vào cuộn dây phụ hoặc tụ điện để tạo ra sự lệch pha. Động cơ ba pha tự nhiên tạo ra trường quay từ nguồn điện ba pha.
- Khả năng tự khởi động: Động cơ một pha không thể tự khởi động và cần có các biện pháp bên ngoài. Động cơ ba pha tự khởi động trực tiếp từ nguồn điện.
- Mômen khởi động và đặc tính dòng điện: Động cơ một pha có mô-men xoắn khởi động thấp hơn và dòng điện khởi động cao hơn, bị ảnh hưởng bởi thiết kế cuộn dây và tụ điện. Động cơ ba pha có mômen khởi động cao hơn và ổn định hơn với dòng điện có thể điều khiển được.
- Kịch bản ứng dụng: Động cơ một pha thích hợp cho các thiết bị gia dụng và máy móc nhỏ. Động cơ ba pha thích hợp cho các thiết bị công nghiệp và ứng dụng nặng.
Hiệu quả và độ tin cậy khởi động
Trong quá trình khởi động, động cơ một pha phải chịu thêm tổn thất do cuộn dây phụ và tụ điện, làm giảm hiệu suất. Sự lão hóa của tụ điện hoặc hỏng công tắc tơ có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy. Động cơ ba pha có dao động khởi động tối thiểu, ứng suất cơ học thấp và độ tin cậy vận hành cao hơn.
