Cách tính công suất động cơ điện và chọn số cực: 2 cực, 4 cực hay 6 cực?

Trả lời ngắn: Công suất động cơ điện phải tính theo tải máy cần kéo: đủ kéo tải, không thừa quá nhiều và không thiếu. Số cực quyết định tốc độ: ở tần số 50Hz, 2 cực quay 2850, 4 cực quay 1450 và 6 cực quay 980 vòng một phút. Chốt tải trước, chốt tốc độ sau, rồi mới chốt model.

1. Tính công suất theo tải máy cần kéo

Công suất động cơ điện là công suất mà động cơ có thể kéo tải liên tục. Cách tính đúng bắt đầu từ tải, không bắt đầu từ model. Trước hết, xác định máy cần kéo: bơm nước, quạt công nghiệp, máy nén khí hay máy sản xuất. Mỗi máy có tải và tốc độ cần khác nhau. Khi đã chốt được máy cần kéo thì ghi lại ba thông tin: tải máy cần kéo nặng hay nhẹ, tốc độ trục máy cần quay bao nhiêu vòng một phút, và máy chạy liên tục hay chạy ngắt quãng. Nếu chưa biết tải và tốc độ máy cần thì gửi thông tin máy cho kỹ thuật đối chiếu, đừng đoán công suất theo cảm tính.

Nguyên tắc chọn công suất có ba mức: đủ, thừa quá nhiều và thiếu. Chọn đủ là chọn công suất vừa với tải. Chọn thừa quá nhiều thì động cơ chạy non tải, tốn điện hơn và tốn tiền đầu tư ban đầu. Chọn thiếu thì động cơ phải gồng tải, nóng máy và nhanh hỏng. Dải công suất đang bán là 0,37–250 kW: 1 pha từ 0,37 kW tới 4 kW, 3 pha từ 0,75 kW tới 250 kW. Model lớn nhất dòng là YE3-355M-4 250 kW, model ở giữa dải là YE2-225S-4 37 kW.

2. Tốc độ đồng bộ theo số cực và vì sao tốc độ thực thấp hơn

Số cực của động cơ quyết định tốc độ quay. Ở tần số lưới 50Hz, tốc độ đồng bộ là 3000 vòng một phút với 2 cực, 1500 với 4 cực, 1000 với 6 cực. Càng nhiều cực thì tốc độ đồng bộ càng thấp. Tốc độ thực luôn thấp hơn tốc độ đồng bộ một chút, vì động cơ không đồng bộ cần có độ trượt mới tạo ra mô-men kéo tải: rôto phải quay chậm hơn từ trường một khoảng thì mới sinh ra lực kéo. Vì vậy, tốc độ ghi trên tem máy luôn thấp hơn tốc độ đồng bộ: 2 cực chạy 2850 thay vì 3000, 4 cực chạy 1450 thay vì 1500, 6 cực chạy 980 thay vì 1000 vòng một phút.

Độ trượt chỉ giải thích ở mức định tính, không đưa con số phần trăm trượt vì chưa công bố riêng theo từng model. Máy cần quay nhanh thì chọn 2 cực, máy cần mô-men lớn hơn ở cùng công suất thì chọn 4 cực, máy cần quay chậm thì chọn 6 cực. Trường hợp đặc biệt là TYJX-1100 chỉ quay 530 vòng một phút: model này chạy bằng biến tần chuyên dụng, không chạy trực tiếp ở tần số lưới cố định, nên tốc độ này không khớp với tốc độ đồng bộ của số cực chuẩn nào ở 50Hz, và số cực của model này chưa được công bố.

3. Bảng đối chiếu số cực, tốc độ và model ví dụ

Bảng dưới đây đối chiếu số cực, tốc độ và model ví dụ đang bán, để tra nhanh khi chọn model. Tốc độ thực trong bảng đều là số đã công bố, không phải số suy ra từ công thức.

Hai model cùng công suất 1,5 kW cho thấy rõ nhất vai trò của số cực: động cơ điện 1 pha ML90L-4 1,5 kW là model 4 cực, quay 1450 vòng một phút, cho mô-men lớn hơn, hợp với máy cần kéo tải nặng hơn. Model ML90S-2 cùng 1,5 kW và cùng điện 220V nhưng là 2 cực, quay 2850 vòng một phút, hợp với máy cần quay nhanh. Hai model chỉ khác số cực và tốc độ. Model lớn nhất trong bảng là động cơ điện YE2-315M-6 90 kW, 6 cực, quay 980 vòng một phút, hợp với máy lớn cần quay chậm. TYJX-1100 đứng riêng một hàng vì chạy bằng biến tần chuyên dụng.

Ghi chú về tem máy cũ: tem của YE2-225S-4 ghi 1485 vòng một phút, khác con số 1450 trong bảng tóm tắt đã công bố. Bài này dùng 1450 làm số chính, con số trên tem chỉ ghi chú thêm. Khi thay động cơ cũ thì gửi ảnh tem máy cũ cho kỹ thuật đối chiếu trước khi chốt model.

4. Hai sai lầm thường gặp khi chọn công suất và số cực

Sai lầm thứ nhất là nhầm 2 cực với 4 cực khi hai model cùng công suất. Người mua nhìn công suất 1,5 kW rồi chốt model mà không nhìn tốc độ, về lắp mới thấy máy quay nhanh gấp đôi hoặc chậm đi một nửa so với máy cần. Cặp ML90S-2 và ML90L-4 là ví dụ điển hình: cùng 1,5 kW, cùng điện 220V, nhưng một model quay 2850 và một model quay 1450 vòng một phút. Lắp nhầm thì máy chạy sai tốc độ cần, nhanh hỏng và giảm năng suất. Cách tránh sai lầm này là đọc đủ hai con số trên tem và trong bảng thông số: công suất và tốc độ.

Sai lầm thứ hai là chọn 90 kW cho tải chỉ cần 37 kW. Tâm lý thường gặp là chọn động cơ càng lớn càng yên tâm, nhưng động cơ quá lớn so với tải sẽ chạy non tải trong suốt thời gian làm việc. Động cơ chạy non tải tốn điện hơn động cơ vừa đủ, ngoài tiền điện, người mua còn tốn thêm tiền đầu tư ban đầu cho động cơ, khung máy và dây điện lớn hơn. Cách làm đúng là tính tải thật rồi chọn công suất vừa với tải đó.

5. Ví dụ tính số điện theo công suất đã công bố

Số kWh bằng công suất tính bằng kW nhân với số giờ chạy. Bài này chỉ tính số kWh, không quy ra tiền, vì giá điện thay đổi theo biểu giá và theo thời điểm. Tất cả ví dụ dưới đây đều là ước tính chạy đủ tải và chỉ dùng công suất đã công bố của từng model.

Ví dụ thứ nhất: YE2-225S-4 37 kW chạy 8 giờ một ngày thì tốn 37 nhân 8 bằng 296 số một ngày. Ví dụ thứ hai: 0,75 kW chạy 8 giờ một ngày thì tốn 0,75 nhân 8 bằng 6 số một ngày. Ví dụ thứ ba: 90 kW chạy 8 giờ một ngày thì tốn 90 nhân 8 bằng 720 số một ngày, gấp hơn hai lần so với động cơ 37 kW chạy cùng 8 giờ. Tải chỉ cần 37 kW mà chọn động cơ 90 kW thì mỗi ngày tốn thêm 424 số điện so với động cơ vừa đủ.

Đây chỉ là ước tính chạy đủ tải, dùng để so sánh các lựa chọn với nhau, không dùng để chốt chính xác số điện thực tế của một máy cụ thể. Động cơ chạy non tải thì số điện thực tế thấp hơn con số tính theo công suất danh định, còn động cơ chạy quá tải thì số điện thực tế cao hơn và máy nhanh nóng. Không tính số điện cho model chưa công bố công suất, và không dùng hệ số tải hay hệ số công suất tự ước lượng để tính.

6. Câu hỏi thường gặp

Tải chỉ cần 37 kW thì có nên chọn động cơ 90 kW cho yên tâm không?

Không nên. Động cơ 90 kW kéo tải 37 kW sẽ chạy non tải, tốn điện hơn động cơ 37 kW vừa đủ và tốn thêm tiền đầu tư ban đầu. Ước tính chạy đủ tải 8 giờ một ngày: động cơ 90 kW tốn 720 số một ngày, động cơ 37 kW tốn 296 số một ngày.

Vì sao tốc độ thực thấp hơn tốc độ đồng bộ?

Vì động cơ không đồng bộ cần có độ trượt mới tạo ra mô-men kéo tải: rôto phải quay chậm hơn từ trường một khoảng thì mới sinh ra lực kéo. Vì vậy tốc độ thực luôn thấp hơn tốc độ đồng bộ: 2 cực 2850 thay vì 3000, 4 cực 1450 thay vì 1500, 6 cực 980 thay vì 1000 vòng một phút.

Cùng 1,5 kW thì chọn ML90S-2 hay ML90L-4?

Chọn theo tốc độ máy cần. ML90S-2 là model 2 cực, quay 2850 vòng một phút, hợp với máy cần quay nhanh. ML90L-4 là model 4 cực, quay 1450 vòng một phút, cho mô-men lớn hơn, hợp với máy cần kéo tải nặng hơn. Hai model cùng 1,5 kW, cùng điện 220V, chỉ khác số cực và tốc độ, nên chốt tốc độ trước rồi mới chốt model.

TYJX-1100 quay 530 vòng một phút thì là mấy cực?

Chưa công bố số cực của TYJX-1100, và không suy ra số cực từ tốc độ 530 vòng một phút. Model này chạy bằng biến tần chuyên dụng, tốc độ 530 vòng một phút là tốc độ danh định khi chạy qua biến tần, không khớp với tốc độ đồng bộ của số cực chuẩn nào ở 50Hz.

Mở trang danh mục động cơ điện để đối chiếu đủ 34 model. Bài động cơ điện 3 pha và 1 pha khác nhau thế nào giúp chốt loại động cơ theo điện áp hiện có, và bài cách chọn động cơ điện hướng dẫn đủ 6 bước chọn model.