Chọn Đúng Động Cơ Bánh Răng AC: Hướng Dẫn Về Kích Cỡ & Công Suất

Hãy truy cập bất kỳ blog nào nói về động cơ xoay chiều (AC) có hộp số và bạn sẽ nghe nói về động cơ AC có hộp số và bỏ qua mục đích sử dụng quan trọng nhất của các động cơ này. Ở đây, chúng ta sẽ không tập trung vào các động cơ mà sẽ nói về việc sử dụng động cơ trong hệ thống điều hòa không khí. Những động cơ này là trung tâm của hệ thống máy lạnh. Đặc biệt, chúng có kích thước và công suất tối ưu cần thiết để duy trì việc sử dụng năng lượng hiệu quả và kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Hãy nhớ rằng tất cả các thiết bị đều hoạt động dựa trên cùng một nguyên lý. Nếu các động cơ hộp số không phù hợp với thiết bị hoặc lắp đặt sai cách, điều đó có thể dẫn đến chi phí năng lượng cao, tần suất hỏng hóc của thiết bị tăng lên và thậm chí còn có nguy cơ nghiêm trọng hơn là quá nhiệt.

Đây chính là chủ đề được thảo luận trong hướng dẫn này. Chúng ta sẽ đi sâu vào các thành phần về kích thước và công suất để xác định lựa chọn phù hợp nhất cho nhu cầu máy lạnh (AC) của bạn. Đối với hầu hết mọi người đang tìm mua máy lạnh hoặc hệ thống điều hòa không khí, việc dành thời gian tìm hiểu kỹ về động cơ giảm tốc là không cần thiết, nhưng cứ một trong mười người có thể đặc biệt quan tâm đến hiệu suất năng lượng và tìm kiếm các thông tin chi tiết này.

Ban đầu, khi lựa chọn động cơ giảm tốc xoay chiều (AC), điều quan trọng là phải xác định rõ hệ thống AC mà chúng sẽ hoạt động trong đó. Mỗi hệ thống AC có các động cơ thực hiện những nhiệm vụ nhất định. Một số động cơ điều khiển quạt thổi để lưu thông không khí, điều khiển quạt ngưng tụ để giải nhiệt, điều khiển các cánh gió để kiểm soát lưu lượng không khí, hoặc điều khiển động cơ máy nén trong một số mẫu nhất định. Mỗi loại trong số những động cơ này đều có yêu cầu riêng; quạt thổi yêu cầu mô-men xoắn và tốc độ không đổi trong khi quạt ngưng tụ phải hoạt động trong điều kiện nhiệt độ ngoài trời khắc nghiệt. Cũng cần xem xét các điều kiện vận hành; động cơ trong nhà ít tiếp xúc với thời tiết hơn, trong khi động cơ ngoài trời phải có khả năng chống chịu được độ ẩm, bụi bẩn và nhiệt độ cực đoan. Việc nắm rõ các chi tiết này sẽ giúp xác định chính xác các yêu cầu về công suất và kích thước cần thiết.

Mô-men xoắn là đại lượng biểu thị lực xoay mà động cơ cần tạo ra để làm quay thiết bị AC, và là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong việc lựa chọn kích thước động cơ. Một động cơ sẽ bị dừng (stall) nếu mô-men xoắn không đủ, ngược lại, mô-men xoắn quá lớn sẽ gây lãng phí năng lượng. Để tính được mô-men xoắn, cần biết lực tải, tức là lực cản của bộ phận (trong trường hợp của quạt là lực cản không khí), và bán kính trục động cơ nơi lực tải được tác động. Mô-men xoắn = Lực tải X Bán kính trục. Ví dụ, nếu quạt lồng sóc có bán kính trục là 2 inch và lực tải là 10 pound, thì mô-men xoắn sẽ là 20 pound-inch (lb-in). Đối với các bộ phận phức tạp hơn như bộ giảm chấn (dampers), bạn cần tra cứu bảng thông số kỹ thuật của bộ phận đó để biết mô-men xoắn được khuyến nghị.

Công suất được ghi nhận bằng watt (W) hoặc mã lực (HP) và liên quan đến lượng năng lượng mà động cơ cần tiêu hao để đạt được mô-men xoắn nhất định tại một vận tốc xác định. Mối quan hệ giữa công suất với mô-men xoắn và tốc độ (RPM) mới là điều quan trọng. Công suất lưỡi dao tính theo watt của một động cơ có thể được tính bằng công thức sau: Công suất lưỡi dao (W) = (Mô-men xoắn (N·m) x Tốc độ (RPM) x π) ÷ 60. Đùa chút thôi, theo đơn vị Anh, 1 HP tương ứng 746 W. Chẳng hạn, một động cơ cần cung cấp 1500 RPM tại mô-men xoắn 10 N·m sẽ cần khoảng 2,1 HP hoặc 1570 W công suất. Các phép tính này áp dụng cho động cơ quay thẳng hàng. Không ai muốn bị bất ngờ mà không chuẩn bị. Vì lý do này, việc dự phòng thêm 10 - 15% công suất là hữu ích để đối phó với các gia tăng tải bất ngờ như các đỉnh điện trở tạm thời hoặc bụi bám trên cánh quạt.

Kích thước động cơ cho thấy kích thước vật lý của động cơ như chiều dài, đường kính và kích thước trục động cơ, cũng như các thông số điện liên quan như số khung, được xác định theo các tiêu chuẩn ngành như NEMA ở Bắc Mỹ, IEC ở các khu vực còn lại trên thế giới, v.v. Như đã đề cập trước đó, kích thước vật lý cần phù hợp với không gian được phân bổ trong thiết bị AC. Kích thước động cơ đề xuất cũng như đường kính trục cần được xác minh bằng cách sử dụng các thông số kỹ thuật thiết kế hệ thống AC. Đây là các kích thước mà hệ thống yêu cầu trục và động cơ phải đáp ứng. Động cơ có kích thước quá lớn cũng là một vấn đề đáng lo ngại. Số khung như NEMA 56, IEC 112 phải tương thích với các giá đỡ và khớp nối. Điều đó có nghĩa là động cơ khung NEMA 56 được trang bị chiều cao trục và mẫu bu lông cụ thể mà hầu hết các quạt AC dân dụng đều sử dụng làm chuẩn để lắp đặt động cơ. Nếu khoảng cách không được kiểm soát đúng cách, các biến dạng khung và thiếu hụt khoảng cách có thể dẫn đến tình trạng mất ổn định.

Việc sử dụng động cơ xoay chiều (AC) trong các động cơ bánh răng nhằm mục đích trang bị hộp số cho động cơ để thay đổi chức năng tốc độ và mô-men xoắn của động cơ. Bằng cách sử dụng tỷ số truyền để điều chỉnh tốc độ đầu vào thành tốc độ đầu ra, người ta có thể xác định được mức giảm tốc độ tổng thể của động cơ nhất định và sự khuếch đại mô-men xoắn. Nếu tỷ số truyền là 10:1, tốc độ đầu ra sẽ là 180 vòng/phút (RPM) với mô-men xoắn được nhân lên gấp 10 lần, trong khi động cơ đang hoạt động ở tốc độ 1800 RPM. Một tỷ số truyền có giá trị lớn hơn sẽ tạo ra tốc độ đầu ra thấp hơn, do đó mô-men xoắn cao hơn và điều này lý tưởng cho các ứng dụng tải nặng như các quạt ngưng lớn. Ngược lại, một tỷ số truyền có giá trị thấp hơn sẽ phù hợp cho các mục đích yêu cầu tốc độ cao và mô-men xoắn thấp, ví dụ như các quạt gió nhỏ. Tất cả những điều này cho thấy tại sao tỷ số truyền phải được lựa chọn phù hợp với tốc độ cần thiết cho từng bộ phận cụ thể. Để gạt bỏ mọi nghi ngờ, có thể tham khảo bảng thông số kỹ thuật (datasheet) của thành phần AC và sử dụng các tốc độ hoạt động được khuyến nghị để lựa chọn giá trị tối ưu.

Chi phí vận hành cho động cơ bánh răng AC được phân loại theo cấp hiệu suất của chúng, trong đó các động cơ thuộc nhóm chính được phân chia theo các tiêu chuẩn IE1, IE2, IE3 và IE4 lần lượt đạt được mức hiệu suất 1 tiêu chuẩn, 2 cao, 3 cao cấp và 4 siêu cao cấp cho động cơ của chúng. Động cơ áp dụng tiêu chuẩn IE3 có khả năng tiêu thụ ít hơn 10% so với mức tiêu thụ thông thường của tiêu chuẩn thấp 1, từ đó tiết kiệm nhiều năng lượng hơn cho hiệu suất cao hơn. Động cơ hiệu suất cao tiết kiệm chi phí hơn đáng kể vì chi phí ban đầu sẽ được hoàn lại theo thời gian thông qua hệ thống AC, đặc biệt khi sử dụng trong các thiết lập thương mại. Các quy định của từng quốc gia quy định rõ việc sử dụng các động cơ được chứng nhận bởi hệ thống ENERGY và các tổ chức tiết kiệm năng lượng tương tự.

Nguồn điện xoay chiều (AC) của hệ thống phải tương thích với hệ thống điện của động cơ. Do đó, hãy xác nhận rằng điện áp của động cơ (110, 220, 380) và số pha cần thiết (dân dụng là một pha và thương mại là ba pha) phù hợp với nguồn điện sẵn có. Việc sử dụng động cơ với điện áp không đúng, nếu không kiểm tra kỹ, sẽ làm hỏng động cơ ngay lập tức hoặc làm giảm hiệu suất hoạt động. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của động cơ bao gồm cấp cách điện (B, F, H) và tiêu chuẩn của động cơ, cái mà xác định khả năng chịu nhiệt của động cơ. Cấp cách điện F là lựa chọn phổ biến nhất cho các ứng dụng xoay chiều, với ngưỡng nhiệt độ tối đa là 155°C. Ngoài ra, thời hạn bảo hành của động cơ cũng phản ánh uy tín của thương hiệu, các động cơ có thời gian bảo hành dài hơn (từ hai đến năm năm) và dịch vụ hậu mãi tốt hơn sẽ giúp giảm thiểu rủi ro hư hỏng bất ngờ do các thương hiệu uy tín cung cấp.

Như thường lệ, hãy xem xét các thông số kỹ thuật của nhà sản xuất, cân bằng tải của thiết bị được dẫn động và kiểm tra các đặc tính điều khiển tốc độ của động cơ. Các hệ thống có công suất lớn hơn mức cần thiết cho các quy trình và hệ thống tuân thủ yêu cầu cần được cân bằng cẩn thận giữa áp suất thủy lực hoặc khí nén với cơ chế toroidal. Bảng giá và thời gian báo giá từ nhà sản xuất trong lĩnh vực Lắp ráp & Phân phối Động cơ hỗ trợ lựa chọn động cơ có độ sẵn sàng cao. Trong cấu hình mà động cơ cần được tích hợp với máy phát điện bất đồng bộ hai cấp, việc tham vấn sự hỗ trợ từ chuyên gia là rất được khuyến khích để đồng bộ hóa một cách hoàn hảo với thiết bị quay.