Gì là một commutator trong động cơ điện?

🚗 Các loại động cơ điện

Hình 1 Các loại động cơ điện

Mô-tơ điện là các thiết bị chuyển đổi năng lượng điện thành chuyển động cơ học. Có ba loại chính:

• Mô-tơ DC (Dòng điện một chiều): Sử dụng bộ đảo chiều để duy trì quay theo một hướng bằng cách chuyển đổi hướng dòng điện.
• Mô-tơ AC (Dòng điện xoay chiều): Được cấp nguồn bởi dòng điện xoay chiều, không cần chuyển mạch cơ học.
• Mô-tơ DC không chổi than (BLDC): Phụ thuộc vào sự chuyển mạch điện tử sử dụng cảm biến thay vì bộ đảo chiều cơ học.
• Mô-tơ đồng bộ: Một loại mô-tơ AC.
• Motor không đồng bộ: Một loại motor AC.
• Motor DC có chổi (BDC): Một loại motor DC.
  

👉 Bài viết này tập trung vào motor DC, nơi mà commutator đóng vai trò quan trọng trong hoạt động.

⚙️ Commutator hoạt động như thế nào?

Hình 2. Mô-men xoắn trong từ trường

Cánh tay đòn cho mô-men xoắn được tạo ra trên cuộn dây thay đổi theo góc của cuộn dây (cos α). Do đó, khi cuộn dây vuông góc (dọc) với trường từ của stato, không có mô-men xoắn nào được tạo ra. Đó là lý do tại sao động cơ DC có nhiều cuộn dây.
Chú thích hình ảnh: Đại học Georgia State

Một commutator là vành đồng chia đoạn gắn vào rotor (cũng được gọi là armature) của động cơ DC. Nó hoạt động cùng với các bàn chải than để truyền dòng điện đến rotor.

Nguyên tắc hoạt động:

1.Khi dòng điện chảy qua cuộn dây, một mô-men xoắn (lực vặn) được tạo ra trong trường từ.
2.Khi cuộn dây quay, nếu hướng của dòng điện không thay đổi, hướng của lực điện từ sẽ thay đổi, khiến động cơ dừng lại hoặc đảo ngược.
3.Điều chuyển đổi tự động chuyển hướng dòng điện một lần mỗi 180° quay, giữ mô-men xoắn theo cùng một hướng.

Sau một thời gian ngắn, bộ chuyển đổi bật và tắt các cuộn dây để kiểm soát hướng mà các trường điện từ đang hướng.

Các thành phần cốt lõi của động cơ DC

Bức ảnh. 3 Cấu trúc cơ bản của động cơ DC

Hình ảnh: electrical4u.com

🧠 Nhận xét quan trọng: Bộ phận đổi cực và thanh chổi tạo thành hệ thống tiếp xúc đảm bảo lực điện từ luôn chỉ về cùng một hướng, cho phép quay trơn tru.

🔌 Bộ Đổi Cực Làm Gì?

• 💡 Giữ chiều quay không đổi: Ngăn mô-tơ dừng lại hoặc đảo ngược mỗi lần quay 180°.
  
• 🔁 Đảo dòng điện cuộn dây: Chuyển cực vào đúng thời điểm.
  
• 🔥 Kiểm soát cực tính điện từ: Đảm bảo dòng điện lưu thông đúng cách vào và ra khỏi cuộn dây của phần tử quay.

📷 Mẹo trực quan: Hãy nghĩ đến bộ chỉnh lưu như một công tắc định thời lật ngược dòng điện mỗi nửa vòng quay, duy trì chuyển động liên tục.

📈 Tại Sao Bộ Chỉnh Lưu Lại Quan Trọng?

• ✅ Cho phép quay liên tục: Nếu không có nó, động cơ sẽ dao động qua lại.
  
• ️ Giữ mô-men xoắn ổn định: Giữ lực động mạch phù hợp với hướng quay.
  
• Ngăn ngừa mạch ngắn và lửa: Nhờ vùng trung lập, trong đó điện áp được tạo là bằng không.
  
• Tăng hiệu quả: Máy chuyển đổi hiện đại sử dụng các phân đoạn đồng chất lượng cao (và một lượng bạc nhỏ) và bàn chải carbon để bền và ít ma sát.

Tóm lại

Bộ chuyển đổi là một phần quan trọng của động cơ DC chuyển hướng dòng điện trong vỏ, cho phép xoay trơn tru và liên tục.