Tại sao động cơ AC có thể quay liên tục và nguyên lý hoạt động cốt lõi của nó là gì?

Động cơ AC có khả năng quay liên tục nhờ sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ và tương tác của từ trường quay. Động cơ chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học thông qua sự hoạt động đồng bộ của stato và rôto. Nguyên lý cụ thể có thể được chia thành ba liên kết chính:

Đầu tiên là sự tạo ra từ trường quayKhi dòng điện xoay chiều ba pha chạy qua các cuộn dây stato của động cơ điện xoay chiều, do độ lệch pha 120° giữa các dòng điện ba pha, một từ trường có biên độ và hướng không đổi, quay với tốc độ không đổi khi dòng điện thay đổi, được hình thành bên trong lõi stato — đây chính là từ trường quay. Tốc độ của từ trường này được gọi là tốc độ đồng bộ, và công thức tính toán của nó là $N_{0} = 60 f / P$ (Ở đâu là tần số cung cấp điện và là (số cặp cực của động cơ). Ví dụ, tần số điện công nghiệp ở Trung Quốc là 50Hz và đối với động cơ có 2 cặp cực, tốc độ đồng bộ có thể đạt tới 1500 vòng/phút, đóng vai trò là “nguồn điện” cho động cơ quay.

Thứ hai là cảm ứng điện từ và lực tác dụng của rôto. Lấy động cơ không đồng bộ được sử dụng rộng rãi nhất làm ví dụ, rôto của nó là một vòng dây dẫn kín (như rôto lồng sóc). Khi từ trường quay của stato cắt các dây dẫn của rôto, theo định luật cảm ứng điện từ, một dòng điện cảm ứng được tạo ra trong các dây dẫn của rôto. Lúc này, dòng điện của rôto nằm trong từ trường quay của stato và chịu tác dụng của lực Ampere. Hướng của lực Ampere có thể được xác định theo quy tắc bàn tay trái và cuối cùng, một mô-men xoắn điện từ làm cho rôto quay được hình thành. Cần lưu ý rằng tốc độ rôto luôn thấp hơn một chút so với tốc độ đồng bộ của từ trường quay của stato (có "tốc độ trượt"), đây là điều kiện cần thiết để đảm bảo rằng từ trường liên tục cắt các dây dẫn của rôto và tạo ra dòng điện cảm ứng, và đó cũng là nguồn gốc của tên gọi "động cơ không đồng bộ".

Thứ ba là đảm bảo quay liên tụcNhờ sự thay đổi định kỳ hướng dòng điện của dòng điện xoay chiều ba pha, từ trường quay của stato luôn duy trì tốc độ quay không đổi. Rôto, được dẫn động bởi mô-men xoắn điện từ, liên tục quay theo từ trường. Đồng thời, cấu trúc cơ học của động cơ (như ổ trục và trục quay) làm giảm lực cản quay, và thiết kế nhiều lớp của các tấm thép silic trong lõi stato làm giảm tổn thất trễ và tổn thất dòng điện xoáy, đảm bảo chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học hiệu quả, cuối cùng đạt được sự quay ổn định và liên tục của động cơ.

Xét về mặt ứng dụng, nguyên lý này hỗ trợ ứng dụng rộng rãi của động cơ AC trong sản xuất công nghiệp (như máy công cụ và quạt) và thiết bị gia dụng (như máy nén điều hòa không khí). Với đặc điểm cấu trúc đơn giản và độ tin cậy cao, động cơ AC cũng đã trở thành một trong những thiết bị cốt lõi để chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học.

Bài trước

Nguyên nhân phổ biến gây ra biến động tốc độ bất thường ở động cơ DC trong quá trình vận hành là gì và cách khắc phục sự cố và giải quyết như thế nào?