1. Phát biểu vấn đề​
Là thiết bị cốt lõi để chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học, động cơ DC được sử dụng rộng rãi trong máy công cụ, thang máy, xe năng lượng mới và các lĩnh vực khác. Tuy nhiên, trong quá trình vận hành lâu dài, một số người dùng có thể nhận thấy nhiệt độ vỏ động cơ tăng bất thường, và trong trường hợp nghiêm trọng, có thể xuất hiện hiện tượng quá nhiệt như lớp cách điện bị đổi màu và phát ra mùi khét. Vấn đề này không chỉ làm giảm tuổi thọ của động cơ mà còn có thể dẫn đến các sự cố nghiêm trọng như cháy cuộn dây và ngừng hoạt động của thiết bị, gây nguy hiểm cho an toàn và thiệt hại kinh tế. Do đó, việc tìm hiểu “nguyên nhân gây ra hiện tượng quá nhiệt ở động cơ DC trong quá trình vận hành và cách phòng ngừa, xử lý một cách khoa học” có ý nghĩa to lớn trong việc đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định.

2. Phân tích sự cố: Nguyên nhân cốt lõi gây ra hiện tượng quá nhiệt của động cơ DC
Quá trình làm nóng động cơ DC liên quan trực tiếp đến tổn thất năng lượng. Hiện tượng quá nhiệt chủ yếu xuất phát từ hai vấn đề cốt lõi: tổn thất bên trong tăng bất thường và hệ thống tản nhiệt bị hỏng, có thể được chia thành ba loại cụ thể sau:​

Đầu tiên là tổn thất điện quá mức. Khi động cơ hoạt động, cuộn dây phần ứng và cuộn dây kích từ tạo ra tổn thất đồng, độ lớn của tổn thất này tỷ lệ thuận với bình phương dòng điện. Nếu động cơ chạy quá tải trong thời gian dài, hoặc nếu điện áp phần ứng quá cao, khiến dòng điện vượt quá giá trị định mức, tổn thất đồng sẽ tăng đột ngột. Nếu nhiệt không được tản ra kịp thời, nhiệt độ động cơ sẽ tăng cao. Ví dụ, trong gia công máy công cụ, nếu tải cắt đột ngột tăng, động cơ cần tạo ra mô-men xoắn lớn hơn, và dòng điện phần ứng sẽ tăng vọt theo. Nếu tình trạng này kéo dài trong thời gian dài, nhiệt độ cuộn dây sẽ nhanh chóng vượt quá ngưỡng an toàn.

Thứ hai là ma sát cơ học bất thường. Có ma sát cơ học giữa ổ trục, cổ góp và chổi than bên trong động cơ. Trong điều kiện bình thường, tổn thất ma sát là nhỏ. Tuy nhiên, khi thời gian sử dụng tăng lên, ổ trục có thể gặp các vấn đề như mòn và mỡ bôi trơn khô, dẫn đến tăng lực cản ma sát. Nếu bề mặt cổ góp bị mòn, biến dạng hoặc áp lực chổi than quá cao, điều này cũng sẽ làm tăng nhiệt độ do ma sát. Những lỗi cơ học này chuyển đổi tổn thất cơ học của động cơ thành nhiệt bổ sung, khiến nhiệt độ tổng thể của động cơ tăng lên. Ví dụ, sau khi ổ trục bị mòn, rôto sẽ có độ lệch tâm nhẹ, điều này không chỉ làm tăng ma sát mà còn có thể tạo ra các khe hở không đều, làm tăng nhiệt độ động cơ.

Thứ ba là lỗi hệ thống tản nhiệt. Động cơ DC thường dựa vào quạt, bộ tản nhiệt hoặc ống dẫn khí làm mát để tản nhiệt. Nếu cánh quạt bị hỏng, bộ tản nhiệt bị tắc nghẽn bởi bụi bẩn và dầu mỡ, hoặc ống dẫn khí làm mát bị tắc nghẽn bởi mảnh vụn, hiệu suất tản nhiệt sẽ giảm đáng kể. Ngoài ra, hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao (như thiết bị ngoài trời vào mùa hè hoặc động cơ trong tủ điều khiển kín) sẽ làm tăng độ khó tản nhiệt, khiến quá nhiệt dễ xảy ra hơn.​

3. Biện pháp phòng ngừa và xử lý khi động cơ DC quá nhiệt
Để ứng phó với những nguyên nhân trên, có thể áp dụng các biện pháp từ hai khía cạnh: bảo trì phòng ngừa và xử lý lỗi để tránh động cơ quá nhiệt.

Về bảo trì phòng ngừa, trước tiên, cần kiểm soát tải động cơ một cách hợp lý và tránh vận hành quá tải trong thời gian dài. Chọn động cơ có công suất phù hợp theo yêu cầu của thiết bị và thiết lập bảo vệ quá dòng trong hệ thống điều khiển để tự động ngắt nguồn điện hoặc giảm tải khi dòng điện vượt quá giá trị định mức. Thứ hai, tiến hành bảo dưỡng cơ học định kỳ cho động cơ. Kiểm tra tình trạng bôi trơn ổ trục 3-6 tháng một lần, bổ sung hoặc thay thế mỡ bôi trơn kịp thời, kiểm tra mức độ mòn của chổi than, điều chỉnh áp suất chổi than và giữ cho bề mặt cổ góp sạch sẽ và nhẵn. Cuối cùng, vệ sinh hệ thống tản nhiệt thường xuyên, loại bỏ bụi bẩn và dầu khỏi các bộ tản nhiệt, quạt và ống dẫn khí để đảm bảo các kênh tản nhiệt thông suốt. Trong môi trường nhiệt độ cao, có thể lắp đặt thêm quạt làm mát hoặc thiết bị tản nhiệt.​

Về xử lý sự cố, nếu phát hiện động cơ quá nhiệt, cần tắt máy ngay lập tức để kiểm tra. Nếu nguyên nhân là do mất điện quá mức, cần phát hiện xem tải có bất thường không, kiểm tra xem điện áp phần ứng có ổn định không và kiểm tra các cuộn dây xem có lỗi như đoản mạch và lỗi tiếp đất không. Nếu cần, hãy thay thế các cuộn dây bị hỏng. Nếu sự cố là do ma sát cơ học bất thường, hãy tháo rời động cơ để kiểm tra xem ổ trục có bị mòn không và bộ chuyển mạch và chổi than có bị lỗi không, thay thế các bộ phận bị hỏng và lắp ráp lại. Nếu hệ thống tản nhiệt bị hỏng, hãy vệ sinh các bộ phận tản nhiệt, sửa chữa hoặc thay thế quạt bị hỏng và làm sạch các ống dẫn khí làm mát để đảm bảo hệ thống tản nhiệt hoạt động bình thường trở lại. Sau khi khắc phục sự cố, hãy tiến hành chạy thử không tải trong một khoảng thời gian để xác nhận nhiệt độ động cơ bình thường trước khi đưa vào sử dụng.​

Tóm lại, hiện tượng quá nhiệt của động cơ DC là kết quả của sự tác động tổng hợp của nhiều yếu tố. Thông qua việc bảo trì phòng ngừa khoa học và xử lý sự cố kịp thời, hiện tượng quá nhiệt có thể được ngăn ngừa hiệu quả, kéo dài tuổi thọ của động cơ và đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị.
​