Hầu hết Động cơ giảm tốc AC Các vấn đề mà nhà cung cấp nhận được qua email không phải là vấn đề cơ khí. Hộp số vẫn hoạt động tốt, tỷ số truyền chính xác, khung máy được lắp ráp chắc chắn — nhưng máy vẫn bị chết máy, quá nhiệt hoặc chạy nhanh hơn 20% so với thông số trên bản vẽ. Nguyên nhân thường nằm ở hệ thống điện: loại pha không đúng, tần số chưa bao giờ được kiểm tra, hoặc điện áp nguồn bị sụt giảm khi chịu tải. Hướng dẫn này đề cập đến phần điện trong thông số kỹ thuật của động cơ giảm tốc AC, theo thứ tự quyết định sự thành công trong quá trình sản xuất.
Có ba quyết định quyết định việc lựa chọn động cơ giảm tốc AC loại 90%, và chúng phải được thực hiện theo thứ tự. Loại pha quyết định mô-men xoắn có sẵn khi động cơ đứng yên. Tần số quyết định tốc độ thực tế mà hộp số nhận được. Điện áp quyết định liệu động cơ có thể duy trì mô-men xoắn định mức mà không bị quá nhiệt hay không. Nếu sai hai yếu tố đầu tiên, thì không có tỷ số truyền nào có thể cứu vãn ứng dụng đó.
| Quyết định | Những gì nó điều khiển | Nếu làm sai, bạn sẽ thấy |
|---|---|---|
| Một pha hoặc ba pha | Mô-men xoắn khởi động, dòng điện tiêu thụ, chi phí khung máy, công suất thực tế tối đa | Động cơ kêu ù hoặc chạy chậm khi khởi động trong điều kiện có tải; cầu dao bị ngắt; dây dẫn có tiết diện quá lớn |
| 50 Hz hoặc 60 Hz (hoặc hai mức định mức) | Tốc độ đầu ra của toàn bộ động cơ bánh răng, và do đó là tốc độ chu kỳ của máy | Băng tải hoặc máy hoạt động ở chế độ 20% với tốc độ nhanh hoặc chậm; thời gian chu kỳ bị lệch khỏi thông số kỹ thuật |
| Điện áp nguồn và dung sai | Mô-men xoắn khả dụng, mức tăng nhiệt độ cuộn dây, tuổi thọ lớp cách điện | Quá nhiệt, các sự cố ngắt mạch do quá tải không mong muốn, tuổi thọ động cơ ngắn khi sử dụng dây cáp dài |
Động cơ giảm tốc AC là loại động cơ cảm ứng AC được gắn chặt vào hộp số giảm tốc và được bán dưới dạng một cụm hoàn chỉnh. Động cơ hoạt động ở tốc độ cố định, được xác định bởi số cực và tần số nguồn điện; hộp số có chức năng nhân mô-men xoắn và chia tốc độ. Vì bộ đôi này được ghép đôi tại nhà máy, bảng mô-men xoắn đầu ra cho phép trên bảng thông số kỹ thuật đã tính đến khả năng tản nhiệt của động cơ và thông số cơ học của hộp số — đó là lý do tại sao bạn nên tham khảo bảng thông số đầu ra của động cơ giảm tốc thay vì chỉ dựa vào công suất ghi trên nhãn động cơ. Nếu bạn vẫn đang làm rõ các thuật ngữ cơ bản, Động cơ bánh răng là gì và hai nửa của nó tương tác với nhau như thế nào là một điểm khởi đầu hữu ích.
Đối với động cơ ba pha, mối quan hệ giữa công suất, tốc độ và mô-men xoắn là cố định:
T = 9550 × P ÷ n
trong đó T là mô-men xoắn tính bằng N·m, P là công suất động cơ tính bằng kW và n là tốc độ đầu ra tính bằng r/phút. Lưu ý rằng đây là mô-men xoắn mà động cơ tạo ra tại trục của chính nó, trước khi qua hộp số. Một động cơ bốn cực 0,75 kW quay với tốc độ 1.450 r/min tạo ra mô-men xoắn khoảng 4,9 N·m; khi truyền qua hộp số giảm tốc tỷ số 1:100, mô-men xoắn trên trục ra đạt gần 490 N·m (trừ đi tổn thất do truyền động). Động cơ không thay đổi — chỉ có tỷ số truyền là thay đổi.
Động cơ cảm ứng ba pha tự tạo ra từ trường xoay, do đó khi đứng yên, nó phát triển mô-men xoắn gấp khoảng hai đến hai lần rưỡi so với mô-men xoắn khi tải đầy. Động cơ một pha không thể làm được điều đó nếu không có sự hỗ trợ, vì một cuộn dây chỉ tạo ra từ trường dao động chứ không phải từ trường xoay. Động cơ bánh răng một pha giải quyết vấn đề này bằng một trong ba cách, và sự lựa chọn này sẽ ảnh hưởng đến cách thức hoạt động của bộ truyền động trên máy đang chịu tải:
Đó là lý do tại sao cùng một động cơ giảm tốc 120 W có thể hoàn toàn phù hợp với một máy này nhưng lại hoàn toàn không phù hợp với máy khác. Nếu tải cần khởi động từ trạng thái đứng yên — chẳng hạn như băng tải nghiêng, cổng, hoặc máy trộn có sản phẩm đã lắng đọng — hãy kiểm tra mô-men xoắn khởi động được công bố, chứ không chỉ mô-men xoắn khi vận hành.
Động cơ bánh răng một pha phù hợp cho công suất lên đến khoảng 2,2 kW. Với công suất cao hơn mức này, động cơ ba pha sẽ rẻ hơn tính theo mỗi kilowatt, có kích thước nhỏ gọn hơn tính theo mỗi kilowatt và hiệu quả hơn, bởi vì các thiết kế một pha cần khung máy lớn hơn và tụ điện nặng hơn để đạt cùng mức công suất. Nếu máy móc của bạn có khả năng sẽ được sản xuất hàng loạt cho một thị trường sử dụng nguồn điện ba pha, hãy chỉ định sử dụng động cơ ba pha ngay từ giai đoạn nguyên mẫu — việc thiết kế lại hệ thống điện sau khi khuôn mẫu đã được cố định sẽ tốn kém.
Động cơ ba pha đảo chiều bằng cách hoán đổi bất kỳ hai pha nào và được bảo vệ bởi rơle quá tải nhiệt hoặc cầu dao bảo vệ động cơ. Động cơ một pha có tụ điện đảo chiều bằng cách hoán đổi các kết nối cuộn dây phụ tại hộp đấu dây, và chúng thường dựa vào bộ bảo vệ nhiệt tích hợp sẵn của chính động cơ. Nếu máy cần đảo chiều thường xuyên — như các thiết bị định vị đóng gói, bộ truyền động van điều tiết, cửa trượt — thì sử dụng động cơ ba pha kết hợp với công tắc tơ đảo chiều là giải pháp tối ưu hơn. Đối với điều khiển tốc độ, việc sử dụng động cơ ba pha kết hợp với biến tần (VFD) là tiêu chuẩn; trong khi điều khiển tốc độ cho động cơ một pha cần có bộ điều khiển tốc độ chuyên dụng và động cơ được thiết kế riêng cho mục đích này, đó là lý do tại sao Bộ điều khiển van và quạt hệ thống HVAC thường chỉ định chế độ ba pha ngay khi cần thực hiện điều chế.
Tốc độ đồng bộ chỉ phụ thuộc vào tần số và số cực. Một động cơ bốn cực quay với tốc độ đồng bộ 1500 vòng/phút ở tần số 50 Hz và 1800 vòng/phút ở tần số 60 Hz, với tốc độ định mức thường vào khoảng 1450 và 1750 vòng/phút sau khi tính đến độ trượt. Tỷ số truyền của hộp số không thay đổi, do đó tốc độ đầu ra của toàn bộ động cơ hộp số tỷ lệ thuận với tần số:
| Động cơ / tỷ số truyền | Công suất đầu ra ở tần số 50 Hz | Công suất đầu ra ở tần số 60 Hz | Hiệu quả thực tiễn |
|---|---|---|---|
| 4 cực, tỷ lệ 1:10 | ≈145 vòng/phút | ≈175 vòng/phút | Máy hoạt động nhanh hơn khoảng 20%; thời gian chu kỳ được rút ngắn |
| 4 cực, tỷ lệ 1:50 | ≈29 vòng/phút | ≈35 vòng/phút | Tốc độ băng tải tăng theo tỷ lệ thuận |
| 4 cực, tỷ lệ 1:180 | ≈8 vòng/phút | ≈10 vòng/phút | Hoạt động ở tốc độ chậm, mô-men xoắn cao; biên độ mô-men xoắn giảm nhẹ |
| 6 cực, tỷ lệ 1:50 | ≈18 vòng/phút | ≈23 vòng/phút | Giải pháp thay thế khi tốc độ 50 Hz đã quá nhanh |
Tốc độ là sự thay đổi có thể quan sát được. Sự thay đổi không thể quan sát được là từ thông. Một động cơ được cuộn dây cho điện áp 400 V ở tần số 50 Hz có tỷ lệ điện áp trên tần số là 8 V/Hz; nếu chạy cùng động cơ đó ở tần số 60 Hz trên cùng nguồn điện 400 V, tỷ lệ này giảm xuống còn 6,7 V/Hz. Từ thông cũng giảm theo, và vì mô-men xoắn tỷ lệ thuận với bình phương của từ thông, mô-men xoắn có sẵn giảm gần một phần ba trong khi công suất giảm khoảng một phần năm. Vì vậy, một động cơ chạy “nhanh hơn một chút” trên mạng điện 60 Hz không chỉ đơn thuần là phiên bản nhanh hơn của chính nó — mà còn là phiên bản yếu hơn.
Mô-men xoắn của động cơ tỷ lệ thuận với bình phương của điện áp đầu vào. Sự sụt áp 10% làm mất đi khoảng 19% mô-men xoắn khả dụng và làm tăng đáng kể cường độ dòng điện cũng như nhiệt độ cuộn dây ở cùng mức tải. Trong thực tế, hiện tượng này thường xảy ra trên các đường dây cáp dài, trên các đường cấp điện chung với thiết bị hàn, và ở những khu vực có điện áp danh định là 380 V nhưng điện áp đo được chỉ còn 360 V vào cuối ngày. Dưới đây là ba điểm cần lưu ý:
Cách điện loại F thường được sử dụng trên các động cơ bánh răng công nghiệp và cung cấp mức dự trữ nhiệt cao hơn mức tăng nhiệt độ loại B thực tế được áp dụng trong hầu hết các thiết kế; chính mức dự trữ này cho phép động cơ hoạt động bình thường trong một buổi chiều nắng nóng tại nhà máy không có điều hòa không khí. Chỉ định chế độ làm việc cũng quan trọng không kém. Chế độ liên tục S1 có nghĩa là động cơ được định mức để chạy ở tải trong thời gian vô hạn, trong khi S2 và S3 chỉ ra chế độ làm việc ngắn hạn hoặc gián đoạn — một động cơ bánh răng được bán cho công việc định vị S3 không phải là sản phẩm thay thế trực tiếp cho bộ truyền động băng tải S1.
Mức độ bảo vệ của vỏ bọc thường phụ thuộc vào tần suất rửa trôi cũng như mức độ bụi bẩn. Tiêu chuẩn IP54 phù hợp với hầu hết các máy móc trong nhà; tiêu chuẩn IP55 đáp ứng được các tia nước bắn khi rửa trôi và lắp đặt ngoài trời khi có nắp che chống nhỏ giọt. Các dây chuyền sản xuất thực phẩm và đồ uống có thể cần thiết bị đạt tiêu chuẩn chống rửa trôi, có vỏ bọc nhẵn và sử dụng chất bôi trơn đạt tiêu chuẩn thực phẩm, như đã đề cập trong hướng dẫn này về Lựa chọn động cơ bánh răng đạt tiêu chuẩn thực phẩm. Trong những trường hợp máy móc phải giữ nguyên vị trí khi ngắt nguồn — như tời nâng, bộ điều khiển cổng, băng tải nghiêng — hãy chỉ định sử dụng phanh điện từ, và lưu ý rằng phanh này là thiết bị giữ vị trí, không phải là phanh làm việc dùng để dừng tải đang chuyển động nhiều lần.
Động cơ giảm tốc cảm ứng xoay chiều (AC) duy trì tốc độ ổn định và không cần bộ điều khiển khi hoạt động ở tốc độ cố định, đó là lý do tại sao chúng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống băng tải, máy trộn, bộ truyền động cửa và máy móc đóng gói. Tuy nhiên, chúng không phải là lựa chọn phù hợp khi máy móc cần khả năng tăng tốc có kiểm soát, vị trí dừng chính xác hoặc dải tốc độ rất rộng với mô-men xoắn không đổi — đó là lĩnh vực của biến tần (VFD), hoặc hệ thống servo nếu yêu cầu độ chính xác cao trong việc định vị. Chúng cũng không phải là lựa chọn phù hợp cho các thiết bị di động chạy bằng pin hoặc điện áp thấp, nơi động cơ giảm tốc DC chiếm ưu thế về hiệu suất và tính linh hoạt về điện áp; các điểm ưu nhược điểm được trình bày trong Động cơ DC có hộp số so với động cơ AC có hộp số.
Để lựa chọn động cơ giảm tốc AC, hãy xác định thứ tự: pha, tần số, điện áp, sau đó là mức tải cơ học — và xác nhận mô-men xoắn đầu ra tại tốc độ vận hành thực tế thay vì dựa trên thông số kỹ thuật ghi trên nhãn động cơ. Một động cơ giảm tốc có thông số điện phù hợp với nguồn cấp thực tế sẽ hoạt động mát mẻ, duy trì ổn định tốc độ và có tuổi thọ cao hơn gấp ba lần so với các mẫu được chọn chỉ dựa trên công suất (watt). Nếu bạn có thông tin về nguồn cấp điện, tốc độ đầu ra yêu cầu và mô-men xoắn tải, thì Dòng động cơ giảm tốc AC có thể được điều chỉnh phù hợp trực tiếp với ứng dụng.
Thông thường là có, và động cơ sẽ quay nhanh hơn khoảng 20%. Tuy nhiên, mô-men xoắn và công suất sẽ giảm do tỷ lệ điện áp trên tần số giảm, vì vậy một động cơ vốn đã gần đạt giới hạn mô-men xoắn có thể bị kẹt hoặc quá nhiệt. Hãy xác nhận với nhà sản xuất hoặc lắp đặt một động cơ được cuộn dây dành cho tần số 60 Hz.
Với cùng kích thước khung và công suất định mức, động cơ ba pha tạo ra mô-men xoắn khởi động lớn hơn, hoạt động hiệu quả hơn và có chi phí thấp hơn trên mỗi kilowatt. Thiết kế động cơ một pha khởi động bằng tụ điện vẫn có thể khởi động máy khi đang chịu tải, nhưng thiết kế động cơ một pha có tụ điện tách vĩnh viễn thường không thể làm được điều này.
Tốc độ ghi trên nhãn là tốc độ định mức ở tải định mức, không phải tốc độ không tải, và đã bao gồm độ trượt. Nếu tốc độ đầu ra chậm hơn so với dự đoán dựa trên tỷ số truyền, hãy kiểm tra điện áp nguồn trước tiên, sau đó kiểm tra xem tải có vượt quá mô-men xoắn đầu ra cho phép hay không.
Không. Việc giảm điện áp trên động cơ cảm ứng sẽ làm giảm mô-men xoắn và tăng nhiệt độ, chứ không phải để điều khiển tốc độ. Nên sử dụng biến tần (VFD) cho động cơ ba pha, hoặc bộ điều khiển tốc độ tương thích với động cơ một pha có thông số kỹ thuật phù hợp với bộ điều khiển.
Phanh điện từ kích hoạt bằng lò xo có thể giữ tải tĩnh và dừng tải đang chuyển động với số lần giới hạn mỗi giờ. Đối với các trường hợp phanh động thường xuyên, hoặc đối với các tải không được phép trượt chậm, cần tham khảo nhà cung cấp để xác định mô-men phanh và tần suất chu kỳ phù hợp, thay vì tự ý giả định rằng phanh đã được thiết kế để đáp ứng yêu cầu công việc đó.
