Động cơ điện là gì? Phân loại, cấu tạo và cách chọn đúng loại

Trả lời ngắn: Động cơ điện là máy biến điện năng thành cơ năng, làm quay trục để dẫn động bơm, quạt, máy nén và máy sản xuất. Dòng Winston đang bán có 34 model chia 7 nhóm, công suất 0,37–250 kW, chạy điện 1 pha 220V hoặc 3 pha 380V, bảo hành 12 tháng. Chọn đúng loại nghĩa là chốt đủ 5 điểm: nguồn điện hiện có, công suất cần, tốc độ và số cực, kiểu lắp chân đế hay mặt bích, và môi trường đặt máy.

1. Động cơ điện là gì

Động cơ điện là thiết bị biến điện năng thành chuyển động quay. Khi cấp điện vào, dòng điện chạy qua cuộn dây trong stator tạo ra từ trường quay, từ trường này kéo rôto quay theo, và trục gắn với rôto quay theo để dẫn động thiết bị phía sau. Nhờ nguyên lý này mà một động cơ điện thay được sức người và sức kéo cơ khí ở hầu hết các máy trong xưởng: chỉ cần cấp đúng điện áp là trục quay ổn định theo tốc độ thiết kế.

Trên thực tế, động cơ điện là bộ phận quay của gần như mọi máy có chuyển động tròn trong nhà xưởng: bơm nước quay cánh bơm để đẩy nước lên cao, quạt công nghiệp quay cánh quạt để tạo luồng gió, máy nén khí quay trục nén, máy sản xuất quay băng tải, trục khuấy hay trục cắt. Cùng một nguyên lý quay trục, chỉ khác nhau ở công suất, tốc độ và kiểu lắp mà mỗi máy cần. Vì vậy khi mua động cơ điện, câu hỏi đầu tiên không phải là mua hãng nào mà là máy cần quay nhanh hay chậm, kéo tải nặng hay nhẹ, và đang có sẵn nguồn điện nào.

2. Cấu tạo chung của một động cơ điện

Dù công suất lớn hay nhỏ, một động cơ điện cảm ứng đều có 6 bộ phận chính. Stator là phần đứng yên gồm lõi thép và cuộn dây đồng, nơi dòng điện tạo ra từ trường quay. Rôto là phần quay bên trong stator, gắn chặt với trục ra. Vỏ động cơ bao ngoài để bảo vệ stator và rôto, thường làm bằng gang đúc; riêng YBF3 dùng vỏ nhôm đúc cho nhẹ và tản nhiệt tốt. Vòng bi đỡ hai đầu trục, giúp trục quay êm và chịu tải hướng tâm. Hộp đấu dây là nơi nối cáp điện vào cuộn dây, có nắp đậy kín chống bụi và nước bắn vào. Quạt làm mát gắn ở đuôi trục, thổi gió qua các cánh tản nhiệt trên vỏ để motor không quá nóng khi chạy liên tục.

Nắm được 6 bộ phận này thì việc chọn và kiểm tra động cơ dễ hơn nhiều: chạy yếu hay nóng máy thường do vòng bi mòn, quạt làm mát bám bụi hoặc hộp đấu dây tiếp xúc kém; kêu to khi chạy thường bắt đầu từ vòng bi hoặc lắp lệch tâm. Khi đối chiếu tem máy cũ để thay động cơ mới, 6 thông số cần đọc trên tem là công suất, tốc độ, số cực, điện áp, khung và kiểu lắp. Tem ghi đủ 6 số thì kỹ thuật đối chiếu được model thay thế vừa với máy cũ mà không cần tháo máy ra đo lại.

3. Phân loại theo 5 nhóm đang bán

Năm nhóm theo loại đối chiếu nhanh như sau: động cơ điện 3 pha (13 model, 380V, 0,75–250 kW, tốc độ 2850, 1450 hoặc 980 vòng/phút) cho bơm, quạt, máy nén và máy sản xuất; động cơ điện 1 pha (12 model, 220V, 0,37–4 kW, tốc độ 2850 hoặc 1450 vòng/phút) cho xưởng nhỏ và nơi chưa có điện 3 pha; động cơ chống cháy nổ (5 model, 380V, 0,55–7,5 kW) cho kho xăng dầu, hóa chất và môi trường có hơi cháy; động cơ giảm tốc inox 304-316 (3 model RESR, RESK và RESS) cho môi trường ẩm ướt, thực phẩm và dược phẩm; motor rung (1 model, 23 kW, 3 pha, 6 cực) để rung sàng, rung thùng chứa và rung băng tải.

Ngoài 5 nhóm theo loại, trang danh mục còn có 2 nhóm theo cấp hiệu suất: nhóm IE3 giữ model YE3-355M-4 250 kW, nhóm IE4 giữ 4 model YBE4. Các model này đồng thời nằm trong nhóm theo loại của chúng, nên trang cha hiển thị đủ 7 nhóm chính. Trường hợp riêng trong nhóm 3 pha là TYJX-1100: 1,1 kW, 530 vòng/phút, chạy bằng biến tần chuyên dụng, hiệu suất IE4–IE5, dùng cho quạt hút. Khi chọn theo hiệu suất thì nhớ rằng cấp IE càng cao thì hiệu suất càng cao theo chuẩn GB18613-2020, nhưng bài này không quy ra số tiền điện tiết kiệm được vì không có con số nào được công bố.

4. Động cơ điện khác gì motor giảm tốc và servo

Motor giảm tốc là động cơ điện gắn liền với một hộp số giảm tốc trong cùng một cụm. Động cơ điện thường quay nhanh, từ 980 tới 2925 vòng/phút tùy số cực, trong khi nhiều máy chỉ cần trục ra quay vài chục vòng/phút. Hộp số giảm tốc hạ tốc độ xuống và tăng mô-men xoắn ở trục ra, nên motor giảm tốc hợp với băng tải, máy khuấy, lò quay và những máy cần quay chậm mà kéo tải nặng. Ngược lại, bơm nước, quạt công nghiệp và máy nén khí cần tốc độ quay trực tiếp của động cơ, nên dùng động cơ điện thường là đủ và gọn hơn. Chọn nhầm hai loại này thì máy hoặc quay quá nhanh, hoặc không đủ mô-men để kéo tải.

Servo là động cơ điều khiển vị trí và tốc độ chính xác theo lệnh từ bộ điều khiển, dùng cho máy tự động, tay robot và dây chuyền cần dừng đúng điểm. Động cơ điện thường chạy ở tốc độ cố định theo số cực và tần số lưới, không tự dừng đúng vị trí theo lệnh, nên không thay được servo trong những ứng dụng đó. Ngược lại, những máy chỉ cần quay đều liên tục như bơm và quạt thì dùng động cơ điện thường là hợp lý hơn, vì servo có giá và yêu cầu điều khiển cao hơn nhiều. Tóm lại: cần quay chậm và khỏe thì xem motor giảm tốc, cần dừng đúng vị trí thì xem servo, cần quay đều liên tục để dẫn động bơm, quạt, máy nén thì xem động cơ điện.

5. Dải toàn dòng đang bán

Toàn dòng Winston đang bán có dải công suất 0,37–250 kW, chia theo nguồn điện. Động cơ 1 pha chạy điện 220V/50Hz, công suất 0,37–4 kW, gồm 12 model ML 2 cực và 4 cực. Động cơ 3 pha chạy điện 380V/50Hz, công suất 0,75–250 kW, gồm 13 model. Nhóm phòng nổ (5 model, 0,55–7,5 kW) và motor rung (1 model, 23 kW, 6 cực) cũng chạy điện 3 pha; điện áp của 3 model giảm tốc inox hiện chưa công bố. Tốc độ theo số cực ở tần số 50Hz là 2 cực 2850, 4 cực 1450, 6 cực 980 vòng/phút; riêng TYJX-1100 chạy qua biến tần nên tốc độ danh định là 530 vòng/phút, không theo bảng số cực này.

Hai model làm mốc cho dải công suất là YE2-225S-4 37 kW và YE3-355M-4 250 kW. Động cơ điện YE2-225S-4 37 kW là model mẫu ở giữa dải: 4 cực, 1450 vòng/phút, điện áp 380V, chân đế B3, khung gang, hợp với bơm, quạt và máy nén cỡ vừa. Động cơ điện YE3-355M-4 250 kW là model lớn nhất dòng: 4 cực, 1495 vòng/phút, mô-men 1597 N·m, cấp hiệu suất IE3; trọng lượng của model này hiện chưa công bố. Toàn dòng bảo hành 12 tháng, không công bố giá, lắp đặt tại TP.HCM, Bình Dương, Long An và Đồng Nai.

6. Câu hỏi thường gặp

Động cơ điện 3 pha và 1 pha khác nhau ở điểm nào?

Khác ở nguồn điện và dải công suất. Động cơ 3 pha chạy điện 380V, công suất 0,75–250 kW, dùng cho máy công nghiệp. Động cơ 1 pha chạy điện 220V, công suất 0,37–4 kW, dùng cho xưởng nhỏ và nơi chưa có điện 3 pha. Cùng công suất 1,5 kW thì bản 3 pha YE2-90L-4 quay 1450 vòng/phút còn bản 1 pha ML90S-2 quay 2850 vòng/phút, nên phải đối chiếu cả tốc độ chứ không chỉ công suất.

Động cơ IE3 và IE4 khác nhau thế nào?

IE3 và IE4 là hai cấp hiệu suất theo chuẩn GB18613-2020, cấp càng cao thì hiệu suất càng cao. Dòng đang bán có model YE3-355M-4 250 kW đạt IE3 và 4 model YBE4 đạt cấp IE4. Bài này không quy ra số tiền điện tiết kiệm được vì không có con số nào được công bố.

Động cơ điện bao nhiêu kW thì đủ cho bơm và quạt?

Không có một con số chung cho mọi bơm và quạt, vì công suất cần phụ thuộc vào lưu lượng, cột áp và tải của từng máy. Cách làm đúng là chốt thiết bị dẫn động và tải máy trước, rồi chọn công suất và số cực theo tải đó. Bơm và quạt cỡ vừa thường dùng model quanh 37 kW như YE2-225S-4, máy lớn thì xem tới 250 kW như YE3-355M-4.

Gửi thông tin gì để kỹ thuật chốt model?

Gửi công suất cần, tốc độ và số cực, điện áp hiện có tại vị trí lắp, kiểu lắp chân đế hay mặt bích, và ảnh tem máy cũ nếu đang thay động cơ cũ. Kỹ thuật đối chiếu 6 thông số trên tem rồi mới chốt model thay thế phù hợp, vì cùng công suất nhưng khác tốc độ hay khác kiểu lắp thì cụm vẫn không lắp vừa máy.

Mở trang danh mục động cơ điện để đối chiếu đủ 34 model theo công suất và nhóm đã phân loại ở trên. Bài cách chọn động cơ điện hướng dẫn 6 bước từ nhu cầu đến đúng model cho bơm, quạt và máy sản xuất.