Điều gì xảy ra với động cơ 12Vdc-6A khi có dòng 12A ?

Hôm nay Hưng muốn giải thích sơ bộ với các bạn các hiện tượng xảy ra với động cơ DC có chổi than khi làm việc với dòng lớn hơn dòng định mức trong thời gian dài.

Bạn nên hiểu là động cơ sử dụng dòng bao nhiêu và như thế nào ?
Bạn có thể hỏi dân thiết bị điện sẽ biết điều này thêm chi tiết.
Động cơ 12Vđc 6A, tức là điện áp định mức 12V một chiều, dòng tải định mức 6A.
Điều đó nghĩa là gì ?
Với động cơ 1 chiều này, công suất hấp thụ/ tiêu tán/ chuyển đổi đầu vào là 12V x 6A = 72W thôi. Điều này liên quan đến nhiệt độ và tốc độ vận hành của động cơ. Phải tra đường đặc tính động cơ để xem điểm làm việc nào mình đang cần: tốc độ, momen, dòng điện ??

Khi nào thì dòng động cơ lên tới 12A ? Có hai trường hợp:
1. Tốc độ thấp. 

  • Khi tốc độ động cơ càng thấp thì dòng điện qua động cơ càng lớn. Và lớn nhất bằng I_max = Vin/R. Trong đó Vin là điện áp nuôi động cơ, coi là nguồn áp có công suất vô cùng lớn, khi cấp cho động cơ không bị sụt áp. R là điện trở thuần của cuộn dây. Khi động cơ quay nó sẽ sinh ra một điện áp cảm kháng ngược với điện áp nuôi Vin, do vậy dòng điện trên động cơ sẽ giảm khi tốc độ càng lớn. Nhưng không có nghĩa là giảm mãi. Trong trường hợp tốc độ động cơ làm việc thấp như thế này thì công suất phát nhiệt trên động cơ gần như tăng gấp đôi 12V x 12A = 144W. Nhiệt độ động cơ sẽ tăng dần lên nếu kéo dài. Nhất là khi động cơ gắn quạt tản nhiệt trên trục rotor, khi tốc độ càng chậm thì gió làm mát được tạo ra càng ít. Động cơ nóng lên nhanh chóng và sau một thời gian nếu không có mạch bảo vệ nhiệt động cơ sẽ cháy.
  • Dòng lớn hơn cũng dẫn tới các tiếp điểm chổi than sẽ nóng hơn, làm tăng tổn hao dẫn tại các mối nối này. Nếu nóng quá có thể làm hỏng các chi tiết ghim dữ các chi tiết chổi than và tiếp điểm.

2.Tốc độ cao.

  • Trong trường hợp này coi như momen tải không đổi. Nhưng điện áp tăng gấp đôi, làm dòng điện xấp xỉ tăng gấp đôi. Coi đường đặc tuyến động cơ là cứng, gần nằm ngang (đọc sách chi tiết thêm về động cơ DC). Do thiết kế rotor người ta chỉ thiết kế tốc độ vòng quay là 3000 vg/phút chẳng hạn. Khi ép tốc độ lên gấp đôi như vậy sẽ gặp một số vấn đề về cơ khí trước:
  • ổ bạc mòn nhanh hơn so với số vòng quay, vì công suất nhiệt phát ra trên ổ bạc/bi tăng
  • Động bị rung lắc mạnh, làm giảm độ chính xác, có thể dẫn đến va đập rotor và stator, ổ bạc/bi đỡ cũng bị hao mòn và khả năng bị vỡ.
  • Dây cuốn trên rotor có thể bị văng ra khỏi vị trí do lực li tâm, dù đã được bôi keo gắn kết.
  • Mạch từ rotor bị bão hòa khi nhiệt độ tăng dần lên, dòng trên động cơ tăng đột biến do mất tính cảm kháng. Khả năng độc cơ bị cháy.
  • Với các động cơ DC dùng nam châm vĩnh cửu khi nhiệt độ làm việc của động cơ càng cao, từ tính - cường độ từ trường của nam châm càng giảm. Làm giảm công suất, khả năng biến đổi điện - cơ của động cơ. Xấu nhất là mất hoàn toàn từ tính hữu dụng, mất tính cảm kháng, dòng động cơ tăng vọt và cháy là điều chắc chắn xảy ra.
  • Với các động cơ sử dụng chổi than, với tốc độ lớn hơn sẽ dẫn tới hao mòn nhanh hơn. Do điện áp cao hơn nên điện áp cảm kháng cũng cao hơn, hiện tượng phóng điện hồ quan khi chuyển tiếp điểm của chổi than cũng xảy ra mãnh liệt hơn do công suất tăng (dòng cắt hồ quang tăng). Muội than nhanh chóng xuất hiện, nhiều tia lửa điện lại đốt cháy một phần các bụi than này làm tăng nhiệt độ cục bộ tại khu vực chổi than. Dòng tăng cũng làm tăng nhiệt độ tại các điểm tiếp xúc chổi than, chổi than nóng hơn trở nên mềm hơn, dễ bị phá hủy hơn. Các hạt bụi than này có phần bám lại các khe rãnh trong động cơ, trong cuộn dây làm tăng điện trở rò của toàn động cơ dẫn đến động cơ dần bị đốt nóng lên. Cháy động cơ là một tương lai không xa. :D

 

taihung7z
TBĐ - BKHN
brg

Đề xuất đào tạo khoa học công nghệ tại các trường phổ thông Đề xuất đào tạo khoa học công nghệ tại các trường phổ thông Phan Hoàng Anh Blog Home Hướng dẫn làm đèn USB đơn giản Hướng dẫn làm đèn USB đơn giản Hồ Sỹ Hùng
Nguyễn Tài Hưng

Từng là kỹ sư thiết kế điện tử chính R&D tại Viettel. Đam mê điện tử từ nhỏ. Thích phân tích mạch, tìm các giải pháp mới, nghiên cứu các đề tài khoa học. Các công trình đã thực hiện qua: Micro solar inverter, CNC router, Smart - mootor, Smart - car, Switching power source, ... Kỹ năng chuyên môn: C, C++, VB, html. Vi xử lí Pic & Dspic, Atmega, Stm8s, Stm32f, Arduino, ... Combo thiết kế + mô phỏng + Layout trên Proteus. Orcad / Allegro/ Altium. Mô phỏng phần mềm điện tử công suất Psim. Sẵn sàng tiến bước cùng các bạn - những người yêu thích điện tử. taihung7z@gmail.com