Bộ truyền động động cơ là gì?

Động cơ điện

Động cơ điện xoay chiều (AC electric motors) có thể vận hành ở tốc độ cố định, được xác định bởi số cặp cực stato trong động cơ và tần số của dòng điện xoay chiều cung cấp.

Lý do sử dụng bộ truyền động có tốc độ điều chỉnh được

Kiểm soát quy trình và tiết kiệm năng lượng là hai lý do chính để sử dụng bộ truyền động có tốc độ điều chỉnh được.

Về mặt lịch sử, các bộ truyền động điều chỉnh tốc độ được phát triển nhằm mục đích kiểm soát quy trình sản xuất, nhưng theo thời gian, việc tiết kiệm năng lượng đã trở thành một mục tiêu quan trọng không kém.

Điều khiển gia tốc

Một hệ thống truyền động có tốc độ điều chỉnh được thường mang lại hoạt động êm ái hơn so với chế độ vận hành cố định. Ví dụ, trong trạm bơm nước thải, nước thải thường chảy qua các đường ống dưới tác dụng của trọng lực đến một bể chứa. Từ đó, nước thải được bơm lên để xử lý.

Tiết kiệm năng lượng bằng cách sử dụng hệ truyền động tốc độ điều chỉnh hiệu quả

Quạt và bơm tiêu thụ phần lớn năng lượng được sử dụng bởi các động cơ điện công nghiệp. Khi quạt và bơm phục vụ một tải trọng quy trình thay đổi, một cách đơn giản để điều chỉnh lượng chất lỏng được cung cấp là sử dụng van tiết lưu hoặc van điều áp ở đầu ra của quạt hoặc bơm, từ đó làm giảm lưu lượng bằng cách tăng tổn thất áp suất.

Tuy nhiên, sự gia tăng tổn thất áp suất này đồng nghĩa với việc thất thoát năng lượng. Trong một số trường hợp, có thể xem xét lắp đặt thiết bị thu hồi năng lượng bị mất này nếu khả thi về mặt kinh tế.

Với hệ truyền động tốc độ biến đổi gắn trên bơm hoặc quạt, lưu lượng cung cấp có thể được điều chỉnh để phù hợp với nhu cầu mà không gây thêm tổn thất năng lượng.

Các loại Bộ truyền động van động động cơ

Hệ truyền động cơ khí

Có hai loại hệ truyền động cơ khí: truyền động biến bước  và truyền động ma sát .

• Truyền động biến bước là hệ thống dây đai – puly, trong đó đường kính bước của một hoặc cả hai puly có thể được điều chỉnh.

• Truyền động ma sát truyền công suất thông qua các con lăn kim loại quay tiếp xúc với các con lăn kim loại khác (tương tự như hộp số biến thiên liên tục – CVT). Tỷ số tốc độ đầu vào – đầu ra được điều chỉnh bằng cách di chuyển các con lăn để thay đổi đường kính của quỹ đạo tiếp xúc. Có nhiều hình dạng con lăn và thiết kế cơ khí khác nhau đã được sử dụng.

Hệ truyền động thủy lực có tốc độ điều chỉnh

Có ba loại truyền động thủy lực, đó là: truyền động thủy tĩnh, truyền động thủy động và truyền động hydroviscous

• Truyền động thủy tĩnh bao gồm một bơm thủy lực và một động cơ thủy lực. Vì cả bơm và động cơ đều là loại dịch chuyển dương, nên mỗi vòng quay của bơm hoặc động cơ tương ứng với một thể tích chất lỏng xác định, không phụ thuộc vào tốc độ hay mô-men xoắn. Tốc độ được điều chỉnh bằng cách thay đổi lưu lượng chất lỏng qua van hoặc thay đổi thể tích dịch chuyển của bơm hoặc động cơ.

• Truyền động thủy động (hay khớp nối chất lỏng) sử dụng dầu để truyền mô-men xoắn giữa bánh công tác của trục đầu vào tốc độ cố định và rôto của trục đầu ra có tốc độ điều chỉnh. Bộ biến mô trong hộp số tự động của ô tô là một ví dụ về truyền động thủy động.

• Truyền động hydroviscous gồm một hoặc nhiều đĩa nối với trục đầu vào, được ép vào các đĩa tương tự nối với trục đầu ra. Mô-men xoắn được truyền từ trục đầu vào sang trục đầu ra thông qua một lớp dầu mỏng giữa các đĩa.

Hộp số biến thiên liên tục

Các hệ truyền động cơ khí và thủy lực có khả năng điều chỉnh tốc độ thường được gọi là “hộp số truyền động” hoặc “hộp số biến thiên liên tục” khi được sử dụng trong xe cộ, máy móc nông nghiệp và một số thiết bị khác.

Hệ truyền động điện có tốc độ điều chỉnh

Các kiểu điều khiển

Điều khiển có thể được điều chỉnh thủ công – bằng chiết áp hoặc thiết bị hiệu ứng Hall tuyến tính (có khả năng chống bụi và dầu mỡ tốt hơn) hoặc cũng có thể được điều khiển tự động, ví dụ, bằng cách sử dụng bộ dò vòng quay như bộ mã hóa quang học mã Gray.

Các loại truyền động

Có ba loại chính:

1. Hệ truyền động động cơ DC (DC motor drives)

2. Hệ truyền động dòng điện xoáy (eddy-current drives)

3. Hệ truyền động động cơ AC (AC motor drives)

Truyền động DC

Hệ truyền động DC là hệ thống điều khiển tốc độ của động cơ DC. Tốc độ của động cơ DC tỷ lệ thuận với điện áp phần ứng và tỷ lệ nghịch với từ thông động cơ  là hàm của dòng điện kích từ (field current). Do đó, tốc độ có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp phần ứng hoặc dòng kích từ.

Truyền động dòng điện xoáy

Hệ truyền động dòng điện xoáy (đôi khi gọi là “Dynamatic drive”, theo tên một thương hiệu phổ biến) bao gồm một động cơ tốc độ cố định (thường là động cơ cảm ứng) và một ly hợp dòng điện xoáy.
Ly hợp này có một rôto tốc độ cố định và một rôto tốc độ điều chỉnh, được ngăn cách bởi một khe không khí nhỏ.
Một dòng điện một chiều chạy qua cuộn dây từ trường sẽ tạo ra từ trường, từ đó xác định mô-men xoắn được truyền từ rôto đầu vào sang rôto đầu ra.

Truyền động van AC 

Truyền động AC là hệ thống điều khiển tốc độ cho động cơ AC.

Một ví dụ là truyền động động cơ cảm ứng rôto dây quấn điều khiển trượt (slip-controlled wound-rotor induction motor – WRIM). Hệ này điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi độ trượt của động cơ, thông qua vòng trượt rôto, bằng cách thu hồi năng lượng trượt đưa ngược về nguồn stator hoặc thay đổi điện trở ngoài trong mạch rôto.