1. Tổng quan
A động cơ cảm ứng xoay chiều ba pha (SIMO) là thiết bị chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Cuộn dây stato của nó được cấp nguồn điện xoay chiều ba pha với độ lệch pha 120°, tạo ra từ trường quay điều khiển các dây dẫn rôto tạo ra dòng điện và tạo ra mô-men xoắn. Động cơ này có cấu trúc chắc chắn, vận hành đáng tin cậy và bảo trì dễ dàng, khiến nó trở thành nguồn điện được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp.

2. Cấu trúc cốt lõi và nguyên tắc hoạt động

Stator:
Lõi bao gồm các tấm thép silicon có độ thấm cao nhiều lớp. Ba bộ cuộn dây (U, V và W) được phân bố đối xứng về mặt không gian (với độ lệch pha là 120°).
Khi cấp nguồn điện xoay chiều ba pha vào cuộn dây, một từ trường tổng hợp có biên độ không đổi và hướng quay liên tục được tạo ra (tốc độ đồng bộ n_s = 120f/p, trong đó f là tần số nguồn và p là số cặp cực từ).

Cánh quạt:
Lồng sóc: Các thanh dẫn không cách điện được nhúng vào các rãnh lõi, nối hai đầu bằng vòng ngắn mạch. Cấu trúc đơn giản và mạnh mẽ, chi phí thấp và chiếm ưu thế trong các ứng dụng công nghiệp.
Rotor dây quấn: Cuộn dây cách điện ba pha được gắn vào các khe lõi, kết nối với các điện trở thay đổi bên ngoài thông qua vòng trượt và chổi than. Chúng cung cấp mô-men xoắn khởi động cao và khả năng điều chỉnh tốc độ tốt, khiến chúng phù hợp với các ứng dụng cụ thể.
Từ trường quay cắt xuyên qua các thanh rôto tạo ra suất điện động và dòng điện. Các dây dẫn mang dòng điện chịu tác dụng của lực (lực Lorentz) trong từ trường, tạo ra mômen điện từ làm quay rôto. Tốc độ rôto n luôn thấp hơn tốc độ đồng bộ n_s (do độ trượt s = (n_s - n)/n_s).

Vỏ và nắp cuối: Cung cấp hỗ trợ cơ học, bảo vệ các cấu trúc bên trong và tản nhiệt. Các mức bảo vệ chung (mã IP) đáp ứng các yêu cầu về môi trường khác nhau.

Vòng bi: Hỗ trợ trục rôto và giảm ma sát. Cần phải bảo trì và bôi trơn thường xuyên.

Hệ thống làm mát: Tự làm mát (IC 411) được sử dụng phổ biến, trong khi một số môi trường công suất cao hoặc đặc biệt sử dụng làm mát bằng không khí hoặc nước cưỡng bức (IC 416/IC 666, v.v.).

Hộp đầu cuối: Chứa các đầu cuối để kết nối cáp nguồn (wye hoặc delta).

3. Các thông số hiệu suất chính

Công suất định mức: Công suất cơ học liên tục phát ra ở trục động cơ (tính bằng kW hoặc HP), thường dao động từ vài kilowatt đến vài megawatt.

Điện áp định mức: Điện áp hoạt động được thiết kế (ví dụ: 380V, 415V, 480V, 690V), phải phù hợp với hệ thống cấp điện.

Tần số định mức: Tần số hoạt động được thiết kế (50Hz hoặc 60Hz).

Tốc độ định mức: Tốc độ rôto (vòng/phút) ở công suất đầu ra định mức, được xác định bởi số cực và độ trượt (ví dụ: khoảng 2880-2970 vòng/phút ở 50Hz đối với động cơ 2 cực).

Dòng điện định mức: Dòng điện trong cuộn dây stato (A) ở công suất đầu ra định mức.

Hiệu suất: Tỷ lệ phần trăm công suất đầu ra cơ học so với công suất đầu vào điện. Các tiêu chuẩn quốc tế (chẳng hạn như IEC 60034-30) xác định các cấp hiệu quả (IE1, IE2, IE3 và IE4), trong đó IE4 là hiệu quả nhất.

Hệ số công suất: Tỷ lệ giữa công suất tác dụng đầu vào và công suất biểu kiến, phản ánh nhu cầu công suất phản kháng. Thông thường dao động từ 0,8 đến 0,9 (khi đầy tải).

Dòng khởi động: Dòng điện cực đại tại thời điểm động cơ khởi động (thường gấp 5 đến 7 lần dòng định mức).

Mô-men xoắn khởi động: Mô-men xoắn được tạo ra bởi động cơ trong quá trình khởi động (thường gấp 1,5 đến 2,5 lần mô-men xoắn định mức).

Mô-men xoắn đánh thủng: Mô-men xoắn cực đại mà động cơ có thể tạo ra mà không bị chết máy (thường gấp 2 đến 3 lần mô-men xoắn định mức).

Đặc tính tốc độ mô-men xoắn: Một đường cong mô tả khả năng tạo ra mô-men xoắn của động cơ ở các tốc độ khác nhau.

Xếp hạng Bảo vệ (Xếp hạng IP): Được xác định bởi IEC 60529, xếp hạng này cho biết khả năng bảo vệ của vỏ chống lại các vật rắn bên ngoài và sự xâm nhập của nước (ví dụ: IP55, IP56).

Insulation Class: Defined by IEC 60085, this rating indicates the thermal resistance of the winding insulation material (e.g., Class B, F, H), which determines the allowable temperature rise.

4. Ứng dụng điển hình

Sản xuất công nghiệp: Truyền động cho máy bơm, quạt, máy nén, băng tải, máy công cụ, máy nghiền, máy trộn, máy đùn, v.v.

Cơ sở hạ tầng: Quạt/máy bơm của hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC), trạm bơm của nhà máy xử lý nước và máy kéo thang máy.

Năng lượng và Điện: Thiết bị phụ trợ của nhà máy điện (máy bơm nước cấp, quạt hút cảm ứng), máy bơm và máy nén trong ngành dầu khí.

Vận tải: Cẩu cảng và hệ thống phụ trợ (truyền động không chính) cho xe điện.

Khác: Máy bơm tưới tiêu nông nghiệp, máy móc khai thác mỏ, v.v.

5. Cân nhắc lựa chọn và sử dụng

Phối hợp tải: Các đặc tính công suất, tốc độ và mô-men xoắn phải đáp ứng các yêu cầu về tải. Tránh tình trạng quá tải hoặc thiếu tải trầm trọng kéo dài.

Điện áp và tần số: Phải phù hợp với nguồn điện. Dung sai điện áp thường là ±5% và dung sai tần số là ±2%.

Điều kiện môi trường: Xem xét nhiệt độ môi trường, độ cao (ảnh hưởng đến khả năng làm mát), độ ẩm, bụi, khí ăn mòn và các khu vực nguy hiểm cháy nổ (cần có chứng nhận chống cháy nổ) và chọn mức bảo vệ, vật liệu vỏ và phương pháp làm mát thích hợp.

Phương pháp khởi động: Dựa trên công suất lưới và yêu cầu về dòng điện khởi động, chọn khởi động trực tiếp, khởi động sao-tam giác, khởi động mềm hoặc biến tần.

Phương pháp lắp đặt: Dựa trên các tiêu chuẩn (IEC 60034-7, NEMA MG1), chọn B3 (gắn chân ngang), B5 (gắn mặt bích) hoặc B35 (gắn mặt bích).

Yêu cầu bảo trì: Xem xét khả năng tiếp cận để bảo trì định kỳ, chẳng hạn như chu trình bôi trơn vòng bi, làm sạch ống dẫn làm mát và kiểm tra độ kín của hệ thống dây điện.

6. Thông tin cơ bản về bảo trì

Kiểm tra thường xuyên: Làm sạch bề mặt động cơ và ống dẫn làm mát (đặc biệt đối với động cơ tự thông gió); kiểm tra ốc vít (bu lông neo, khối thiết bị đầu cuối); và theo dõi tiếng ồn/rung động bất thường.

Bảo trì vòng bi: Bôi trơn lại hoặc thay thế dầu mỡ theo định kỳ và nhãn hiệu dầu mỡ được chỉ định trong hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất. Dầu mỡ quá mức có thể gây ra quá nhiệt.

Kiểm tra điện trở cách điện: Đo điện trở cách điện giữa cuộn dây với đất và pha với pha bằng megohm kế thường xuyên (ví dụ: hàng năm) để đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn.

Giám sát vận hành: Giám sát dòng điện hoạt động (để tránh quá tải), độ tăng nhiệt độ (đo nhiệt độ vỏ, tham khảo giá trị cho phép của lớp cách điện) và độ rung.

7. Tiêu chuẩn an toàn

Việc lắp đặt, vận hành và bảo trì phải tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn điện của quốc gia/khu vực (ví dụ: tiêu chuẩn IEC, NEC, GB).

Đảm bảo động cơ được nối đất chắc chắn (dây dẫn PE).

Ngắt kết nối nguồn điện và thực hiện kiểm tra điện trước khi thực hiện bất kỳ công việc bảo trì nội bộ nào.

Sử dụng động cơ chống cháy nổ đã được chứng nhận (ví dụ: động cơ tuân thủ tiêu chuẩn ATEX hoặc IECEx) trong môi trường dễ cháy nổ.

Động cơ cảm ứng xoay chiều ba pha, với độ chắc chắn, độ tin cậy và thiết kế tiêu chuẩn hóa, tiếp tục cung cấp động lực cốt lõi cho ngành công nghiệp toàn cầu. Hiểu các nguyên tắc cấu trúc, thông số hiệu suất cũng như phương pháp lựa chọn và bảo trì phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định, lâu dài. Trong các ứng dụng thực tế, hãy tuân thủ nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn an toàn của nhà sản xuất.