Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của động cơ có thể được chia thành hai nhóm chính: tổn hao cơ học và tổn hao điện từ. Chẳng hạn, với động cơ không đồng bộ AC, khi dòng điện đi qua cuộn dây stato và rôto, sẽ sinh ra tổn hao đồng (copper loss) và tổn hao điện trở.
Từ trường trong lõi thép tạo ra dòng xoáy (eddy current) dẫn đến tổn hao trễ từ (hysteresis loss). Các sóng hài bậc cao của từ thông khe hở không khí cũng tạo ra tải giả (parasitic load), làm tăng tổn hao tổng thể. Bên cạnh đó, trong quá trình quay sẽ có mài mòn vòng bi và quạt, cũng là nguyên nhân gây giảm hiệu suất.
Tổn hao cơ học và giải pháp giảm thiểu
Giảm tổn hao của rôto chủ yếu liên quan đến điện trở rôto và dòng điện chạy qua rôto. Để giảm tổn hao này, có thể giảm điện trở của dây quấn rôto bằng cách sử dụng dây có tiết diện lớn hơn hoặc sử dụng vật liệu dẫn điện có điện trở suất thấp, đồng thời tăng diện tích rãnh của rôto. Đối với tổn hao đồng ở stato, có thể tăng diện tích rãnh stato, tăng hệ số lấp đầy của dây quấn và rút ngắn chiều dài phần đầu cuộn dây.
Nếu sử dụng nam châm vĩnh cửu thay cho dây quấn stato thì không cần dòng điện kích từ, nhờ đó hiệu suất được cải thiện rõ rệt. Đây cũng là lý do động cơ nam châm vĩnh cửu thường có hiệu suất cao hơn động cơ không đồng bộ trong nhiều môi trường sản xuất.
Ngoài ra, việc sử dụng tôn silic cán nguội (cold-rolled silicon steel) sẽ giúp giảm mật độ từ, tăng chiều dài lõi sắt để giảm mật độ từ thông và áp dụng lớp phủ cách điện nhằm hạn chế dòng xoáy. Quy trình xử lý nhiệt đúng chuẩn cũng là một yếu tố quan trọng để giảm tổn hao lõi thép.
Tổn hao điện từ và giải pháp giảm thiểu
Tổn hao do sóng hài bậc cao sẽ tạo ra các tổn hao phụ trong dây quấn và lõi sắt. Có thể giảm sóng hài bằng cách cải tiến thiết kế dây quấn stato để hạn chế sinh ra các thành phần hài cao.
Ngoài ra, có thể xử lý cách điện bề mặt rãnh rôto hoặc dùng vật liệu trám rãnh từ (magnetic slot filler) để giảm hiệu ứng rãnh từ. Các biện pháp như sử dụng vật liệu chất lượng cao, tối ưu thiết kế điện từ, thiết kế hợp lý hệ thống thông gió, dùng quạt hướng trục hoặc quạt nghiêng về phía sau, và sử dụng vòng bi chất lượng cao, đều góp phần giảm tổn hao và nâng cao hiệu suất tổng thể.
Kết luận
Hiệu suất động cơ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm thiết kế, vật liệu, tải vận hành và cấu trúc điều khiển. Bằng cách giảm tổn hao cơ học, hạn chế tổn hao điện từ và sử dụng hệ thống điều khiển phù hợp, doanh nghiệp có thể cải thiện đáng kể hiệu suất vận hành động cơ. Một hệ thống động cơ hiệu quả không chỉ tối ưu chi phí vận hành mà còn nâng cao năng suất và sự ổn định của toàn bộ dây chuyền sản xuất.
