Động cơ điện 1 pha, cấu tạo, nguyên lý làm việc và ưu nhược điểm

Động cơ điện 1 pha là loại động cơ phổ biến với ưu điểm là rẻ, đáng tin cậy và có thể kết nối trực tiếp với nguồn điện một pha nên chúng đặc biệt phổ biến trong các thiết bị gia dụng và thương mại nhỏ. Tuy nhiên, không giống như động cơ ba pha, chúng không tự khởi động và cần một cuộn dây bổ sung được điều khiển bởi tụ điện để tăng tốc từ trạng thái dừng.

Cấu tạo đông cơ điện 1 pha

• Vỏ động cơ
• Trục động cơ
• Mặt bích động cơ
• Mặt thường động cơ
• Phớt cao su bảo vệ động cơ khỏi bụi, nước
• Công tắc ly tâm (miền bắc gọi là coupler, miền nam gọi là mặt vít)
• Rotor
• Stator
• Vòng bi (Bạc đạn) trước
• Vòng bi (bạc đạn) sau
• Hộp đấu điện
• Tụ đề (tụ khởi động)
• Tụ ngậm (tụ chạy hay còn gọi tụ làm việc)
• 2 cầu đấu điện
• Cánh quạt động cơ
• Nắp bảo vệ quạt

Nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 pha

Để động cơ cảm ứng bắt đầu chạy, từ trường quay (RMF) phải được tạo ra trong stato, tạo ra chuyển động quay và mô-men xoắn trong rôto. Vì stato không chuyển động về mặt vật lý nên từ trường quay được tạo ra bởi sự tương tác giữa các lực điện từ sinh ra trong cuộn dây stato. 

Động cơ điện 1 pha được cấp điện bằng nguồn điện một pha chạy qua một cuộn dây stato. Bản thân một cuộn dây stato không thể tạo ra từ trường quay, nó chỉ tạo ra một từ trường xung được tạo thành từ hai từ trường đối lập cách nhau 180 độ. 

Các vấn đề xảy ra với động cơ điện 1 pha

• Động cơ không tự khởi động vì từ trường do stato tạo ra không quay.
• Mặc dù một cuộn dây đơn có thể điều khiển động cơ khi nó tăng tốc nhưng nó không tạo ra mô-men xoắn ổn định trong rôto trong suốt một vòng quay, dẫn đến giảm hiệu suất và hiệu suất. Rôto chịu mô men xoắn cực đại ở độ trượt khoảng 10% (sự chênh lệch về số vòng quay giữa rôto và cuộn dây stato). Do đó, rôto sẽ dành phần lớn mỗi vòng quay để chịu mô-men xoắn rất thấp.

Cách khắc phục các vấn đề của động cơ điện 1 pha

Động cơ cảm ứng một pha sử dụng cuộn dây stato thứ hai được gọi là ‘cuộn dây phụ’ hoặc ‘cuộn dây khởi động’ để cải tiến những yếu điểm về mô-men xoắn của chúng. Cuộn dây này được quay 90 độ so với cuộn dây chính, và nhờ một tụ điện làm thay đổi pha của điện áp nguồn, nó được cấp điện bằng điện áp lệch pha với điện áp cung cấp cho cuộn dây chính. Điều này có nghĩa là sự tương tác giữa hai cuộn dây tạo ra từ trường quay và động cơ có thể tự khởi động.

Phân loại tụ điện động cơ điện 1 pha

Có hai tụ điện với các đặc tính khác nhau được sử dụng bởi động cơ cảm ứng một pha cho các chức năng riêng biệt.

Tụ khởi động

Tụ điện khởi động là tụ điện dùng để cung cấp mômen khởi động cho động cơ. Chúng là các tụ điện có giá trị điện dung từ 50 uf đến 1500 uf. Chúng có tổn hao tương đối cao, hiệu suất thấp và không được thiết kế để hoạt động liên tục; cần phải ngắt kết nối chúng khi động cơ tăng tốc bằng cách sử dụng một loại công tắc ly tâm hoặc rơle nào đó.

Tụ điện chạy

Một tụ điện chạy được sử dụng để làm trơn mô-men xoắn của động cơ trong mỗi vòng quay, tăng hiệu suất và hiệu suất. Nó thường nhỏ hơn nhiều so với tụ điện khởi động, thường nhỏ hơn 60 uf và là loại chứa đầy dầu để giảm tổn thất năng lượng.

Nhược điểm của động cơ điện 1 pha

Ngay cả khi có thêm cuộn dây phụ, động cơ điện một pha vẫn có một số hạn chế so với động cơ ba pha. Đối với các ứng dụng công nghiệp lớn hơn đòi hỏi hiệu suất cao, hoạt động ở những khu vực có sẵn nguồn điện ba pha, động cơ ba pha có thể phù hợp hơn.

• Sự dịch pha được cung cấp bởi tụ điện đang chạy thay đổi theo tốc độ của động cơ, có nghĩa là hiệu suất không được duy trì khi động cơ thay đổi tốc độ. 
• Hiệu suất cũng bị ảnh hưởng bởi từ trường quay được tạo ra bởi hai cuộn dây stato. Nó không gần với một vòng tròn hoàn hảo như từ trường quay ba pha, có nghĩa là mô-men xoắn vẫn thay đổi đáng kể trong mỗi vòng quay, làm giảm hiệu suất và tăng độ rung. 
• Các bộ phận cần thiết để làm cho động cơ cảm ứng một pha tự khởi động, bao gồm tụ điện và công tắc ly tâm, tạo cơ hội cho sự hao mòn nhiệt và cơ học tạo ra các vấn đề về bảo trì.