Báo cáo môn truyền Động Điện Đề tài tìm hiểu Động cơ dùng trong trong Điều hòa

Đằng sau sựtiện nghi và khả năng làm mát hiệu quả của điều hòa là một hệ thống phứctạp, trong đó động cơ điện đóng vai trò chủ đạo.. Động cơ điện trong điềuhòa đảm nhận việc vận hành các

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ



BÁO CÁO MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU ĐỘNG CƠ DÙNG TRONG TRONG ĐIỀU HÒA

Trong thế giới công nghệ hiện đại, điều hòa không khí đã trở thành mộtthiết bị thiết yếu trong hầu hết các gia đình và doanh nghiệp Đằng sau sựtiện nghi và khả năng làm mát hiệu quả của điều hòa là một hệ thống phứctạp, trong đó động cơ điện đóng vai trò chủ đạo Động cơ điện trong điềuhòa đảm nhận việc vận hành các bộ phận chính như quạt và máy nén,giúp điều hòa thực hiện các chức năng quan trọng như làm mát không khí

và tuần hoàn môi chất làm lạnh

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, các loại động cơ tiên tiếnnhư động cơ không chổi than (BLDC) và công nghệ inverter đã được tíchhợp vào điều hòa, mang lại những cải tiến đáng kể về hiệu suất, độ bền,cũng như khả năng tiết kiệm điện năng Những tiến bộ này không chỉ giúpngười dùng tiết kiệm chi phí mà còn đóng góp vào việc bảo vệ môi trườngbằng cách giảm lượng điện tiêu thụ

Chuyên đề này sẽ đi sâu vào cấu tạo, nguyên lý hoạt động, và ứng dụngcủa các loại động cơ điện trong điều hòa, đồng thời phân tích những lợi ích

mà công nghệ hiện đại mang lại cho hệ thống điều hòa không khí

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO ĐIỀU HÒA

1 Máy nén: Trái tim của máy điều hòa không khí của bạn

Trong hệ thống điều hòa không khí, máy nén là bộ phận chính Nó hoạtđộng bằng cách nén khí làm lạnh, làm tăng nhiệt độ và áp suất Sau đó,chất làm lạnh có nhiệt độ và áp suất cao này đi vào thiết bị ngưng tụ, nơi

nó giải phóng nhiệt, làm mát căn phòng

Máy nén giống như trái tim của máy điều hòa không khí, nó điều khiển toàn

bộ quá trình làm mát Nếu máy nén bị hỏng, máy điều hòa của bạn sẽkhông thể hoạt động bình thường Đó là lý do tại sao việc chọn một máynén chất lượng cao và bền bỉ để có hiệu suất tốt là điều thực sự quantrọng

Có một số loại máy nén như loại piston, trục vít và loại cuộn Mỗi ngườiđều có lợi ích riêng của họ Biết máy điều hòa của bạn sử dụng máy nénnào có thể giúp bạn bảo trì nó tốt hơn

2 Cuộn dây ngưng tụ: Nơi xảy ra hiện tượng tản nhiệt

Cuộn dây ngưng tụ là một bộ phận quan trọng của máy điều hòa khôngkhí, nhưng bạn đã bao giờ tự hỏi nó thực sự hoạt động như thế nào chưa?Hãy để tôi hỏi bạn điều này: Bạn có nhận thấy không khí ấm áp thổi ra bênngoài bộ điều hòa không khí của bạn không? Đó là cuộn dây ngưng tụ

đang hoạt động! Nó đóng một vai trò quan trọng trong việc tản nhiệt, truyềnnhiệt hấp thụ trong nhà bạn ra không khí bên ngoài.

3 Cuộn dây bay hơi: Làm mát không khí

Cuộn dây bay hơi hấp thụ nhiệt từ không khí trong nhà khi chất làm lạnhbên trong cuộn dây bay hơi thành khí Quá trình này làm giảm nhiệt độ củakhông khí xung quanh, sau đó được luân chuyển trở lại không gian sốngcủa bạn, mang lại hiệu quả làm mát

Cuộn dây bay hơi thường được đặt bên trong dàn lạnh của máy điều hòakhông khí, thường gần quạt gió Để đảm bảo làm mát hiệu quả, điều cầnthiết là giữ cho cuộn dây bay hơi sạch sẽ và không có bụi Cuộn dây bẩnlàm giảm hiệu quả làm mát và có thể dẫn đến trục trặc hệ thống

4 Van giãn nở: Điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh

Van giãn nở kiểm soát dòng chất làm lạnh vào cuộn dây bay hơi, điềuchỉnh áp suất và nhiệt độ của nó Bằng cách giảm áp suất, van cho phépchất làm lạnh nở ra và nguội đi, tạo điều kiện hấp thụ nhiệt từ không khítrong nhà.

Có nhiều loại van tiết lưu khác nhau, chẳng hạn như van điều nhiệt và vanđiện tử, mỗi loại được thiết kế cho các hệ thống điều hòa không khí cụ thể.Van giãn nở bị trục trặc có thể dẫn đến việc làm mát không đúng cách vàgiảm hiệu suất hệ thống Vì vậy, việc bảo trì đúng cách bộ phận này sẽđảm bảo máy điều hòa của bạn hoạt động trơn tru, ngăn ngừa các vấn đềnhư làm mát không đều hoặc căng hệ thống

5 Chất làm lạnh: Chất làm mát

Chất làm lạnh là chất làm mát thiết yếu trong các bộ phận điều hòa khôngkhí của bạn Nó chảy qua hệ thống, hấp thụ nhiệt từ không khí trong nhà

và giải phóng nhiệt ra bên ngoài Khi chất làm lạnh thay đổi giữa chất lỏng

và khí, nó sẽ kích hoạt quá trình làm mát giúp ngôi nhà của bạn luôn thoảimái

Có nhiều loại chất làm lạnh khác nhau, chẳng hạn như R-410A và R-32,thường được sử dụng trong các máy điều hòa không khí hiện đại Chúng

ta phải đảm bảo rằng mức chất làm lạnh được duy trì đúng cách Mức chấtlàm lạnh thấp có thể làm giảm hiệu quả làm mát và thậm chí làm hỏng máy

nén, dẫn đến việc sửa chữa tốn kém Vì vậy, việc kiểm tra thường xuyên

sẽ giúp hệ thống của bạn hoạt động trơn tru

6 Bộ xử lý không khí: Lưu thông không khí khắp nhà bạn

Bộ xử lý không khí có nhiệm vụ lưu thông không khí mát khắp nhà bạn Nóhoạt động bằng cách di chuyển không khí qua cuộn dây bay hơi, nơi chấtlàm lạnh hấp thụ nhiệt, sau đó phân phối không khí được làm mát qua hệthống ống dẫn

Trong hầu hết các hệ thống, bộ xử lý không khí bao gồm các bộ phậnchính như quạt gió, bộ lọc và bộ giảm chấn Từ kinh nghiệm của mình,chúng tôi biết rằng việc bảo trì thường xuyên bộ xử lý không khí là rất quantrọng Giữ bộ lọc sạch sẽ và quạt gió ở tình trạng tốt đảm bảo luồng khôngkhí hiệu quả Điều này có thể cải thiện khả năng làm mát và kéo dài tuổithọ của toàn bộ hệ thống điều hòa không khí

7 Bộ điều nhiệt: Kiểm soát nhiệt độ

Bộ điều chỉnh nhiệt quản lý nhiệt độ trong nhà của bạn bằng cách điềuchỉnh thời điểm bật hoặc tắt máy điều hòa Nó đảm bảo hệ thống hoạtđộng theo cài đặt nhiệt độ bạn chọn, duy trì sự thoải mái nhất quán.

Bộ điều nhiệt có nhiều dạng khác nhau, chẳng hạn như kiểu thủ công cơbản, phiên bản có thể lập trình và bộ điều nhiệt thông minh cung cấp khảnăng điều khiển từ xa Bộ điều chỉnh nhiệt được hiệu chỉnh tốt giúp manglại sự thoải mái và tiết kiệm năng lượng

8 Động cơ quạt và quạt gió: Giữ không khí lưu thông

Quạt và động cơ quạt thường nằm trong đơn vị trong nhà của máy điềuhòa không khí Chức năng chính của chúng là tuần hoàn không khí quacuộn bay hơi và phân phối không khí mát khắp ngôi nhà của bạn Điều nàyđảm bảo nhiệt độ trong nhà ổn định Quạt và động cơ quạt bao gồm haithành phần chính: stato và roto Stato là phần cố định, trong khi roto quay

để điều khiển các cánh quạt, tạo ra dòng không khí Cấu trúc của máy nénđiều hòa không khí bao gồm một số thành phần chính Những thành phầnnày bao gồm vỏ, bao bọc toàn bộ đơn vị, động cơ, cung cấp năng lượngcho máy nén, và cơ chế piston hoặc cuộn, tùy thuộc vào loại máy nén Lõiđộng cơ máy nén điều khiển piston hoặc cuộn, nén chất làm lạnh, làm tăng

áp suất của nó Các van kiểm soát việc hút vào và xả chất làm lạnh, trongkhi trục khuỷu kết nối động cơ với cơ chế nén mỗi phần hoạt động

CHƯƠNG 2: ĐỘNG CƠ TRONG ĐIỂU HÒA

1: PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ TRONG ĐIỀU HÒA

Điều hòa không khí được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau, baogồm cách lắp đặt, loại công nghệ, và mục đích sử dụng Dưới đây là cácphân loại phổ biến nhất của điều hòa không khí:

1.1 Phân loại theo cách lắp đặt

a Điều hòa treo tường (Wall-mounted Air Conditioner)

Đây là loại điều hòa phổ biến nhất trong các hộ gia đình và văn phòng nhỏ.Dàn lạnh được gắn trên tường bên trong phòng, trong khi dàn nóng đặtbên ngoài nhà Loại này thường dễ lắp đặt, tiết kiệm không gian và có mứcgiá phải chăng

Ưu điểm: Thiết kế gọn nhẹ, dễ lắp đặt

Nhược điểm: Công suất thường chỉ phù hợp cho các không gian nhỏ

b Điều hòa âm trần (Ceiling-mounted Air Conditioner)

Điều hòa âm trần được lắp trên trần nhà, giúp tối ưu hóa không gian sửdụng Loại này thường được sử dụng cho các không gian lớn như hộitrường, văn phòng hoặc nhà hàng.

Ưu điểm: Tạo không gian thoáng đãng, phân phối luồng gió đều hơn

Nhược điểm: Lắp đặt phức tạp hơn và giá thành cao hơn điều hòa treotường

c Điều hòa tủ đứng (Floor-standing Air Conditioner)

Loại điều hòa này thường có công suất lớn hơn, được thiết kế dạng đứng

và đặt trực tiếp trên sàn nhà Phù hợp với các không gian lớn như phònghội nghị, sảnh khách sạn

Ưu điểm: Công suất lớn, khả năng làm mát nhanh

Nhược điểm: Chiếm diện tích sàn và có thể không phù hợp với không giannhỏ

d Điều hòa cửa sổ (Window Air Conditioner)

Đây là loại điều hòa tích hợp cả dàn lạnh và dàn nóng trong một khối,được lắp vào ô cửa sổ hoặc tường Phù hợp với các phòng nhỏ và có chiphí thấp

Ưu điểm: Giá rẻ, dễ lắp đặt

Nhược điểm: Hiệu suất thấp, gây tiếng ồn lớn hơn so với các loại khác

1.2 Phân loại theo công nghệ

a Điều hòa Inverter

Loại điều hòa sử dụng công nghệ biến tần (inverter) để điều chỉnh tần sốdòng điện cấp cho máy nén, từ đó thay đổi công suất làm mát Điều hòaInverter hoạt động hiệu quả hơn, tiết kiệm điện năng và giúp duy trì nhiệt

độ ổn định

Ưu điểm: Tiết kiệm điện, hoạt động êm ái.

Nhược điểm: Giá thành cao hơn so với điều hòa không Inverter

b Điều hòa thường (Non-inverter)

Điều hòa không sử dụng công nghệ biến tần, máy nén hoạt động với côngsuất cố định, tức là sẽ bật và tắt luân phiên để duy trì nhiệt độ trong phòng

Ưu điểm: Giá thành rẻ

Nhược điểm: Tiêu thụ nhiều điện năng hơn, hoạt động kém ổn định

1.3 Phân loại theo mục đích sử dụng

a Điều hòa một chiều (Cooling Only Air Conditioner)

Loại điều hòa này chỉ có chức năng làm mát, phù hợp với các khu vực cókhí hậu nóng quanh năm

Ưu điểm: Giá thành rẻ hơn do không có chức năng sưởi

Nhược điểm: Không thể sử dụng trong mùa lạnh

b Điều hòa hai chiều (Cooling & Heating Air Conditioner)

Điều hòa hai chiều có thể làm mát vào mùa hè và sưởi ấm vào mùa đông.Phù hợp với những khu vực có mùa đông lạnh

Ưu điểm: Sử dụng được quanh năm cho cả hai mục đích làm mát và sưởiấm

Nhược điểm: Giá thành cao hơn và tiêu thụ nhiều điện hơn khi sử dụngchức năng sưởi

1.4 Phân loại theo công suất

a Điều hòa công suất nhỏ (Small-capacity Air Conditioner)

Phù hợp với các phòng có diện tích nhỏ, thường từ 9.000 - 12.000 BTU.

Ứng dụng: Phòng ngủ, phòng làm việc cá nhân

b Điều hòa công suất trung bình (Medium-capacity Air Conditioner)

Công suất từ 18.000 - 24.000 BTU, phù hợp cho các không gian trung bìnhnhư phòng khách, phòng họp

Ứng dụng: Văn phòng, phòng họp, phòng khách

c Điều hòa công suất lớn (Large-capacity Air Conditioner)

Công suất từ 36.000 BTU trở lên, phù hợp cho các không gian lớn nhưsảnh lớn, hội trường, khách sạn

Ứng dụng: Hội trường, nhà xưởng, trung tâm thương mại

1.5 Phân loại theo hệ thống

a Điều hòa trung tâm (Central Air Conditioning System)

Hệ thống điều hòa trung tâm bao gồm một máy lạnh lớn cung cấp hơi lạnhcho toàn bộ tòa nhà hoặc một số khu vực lớn Hệ thống này thường được

sử dụng trong các tòa nhà cao tầng, khách sạn, hoặc trung tâm thươngmại

Ưu điểm: Công suất lớn, phù hợp cho không gian rộng

Nhược điểm: Chi phí đầu tư và lắp đặt cao

b Điều hòa multi (Multi-split Air Conditioner)

Một hệ thống có thể kết nối một dàn nóng với nhiều dàn lạnh, phù hợp chocác tòa nhà có nhiều phòng

Ưu điểm: Tiết kiệm không gian lắp đặt dàn nóng, dễ dàng kiểm soát từngphòng riêng lẻ

Nhược điểm: Chi phí lắp đặt cao hơn so với hệ thống điều hòa thôngthường.

1.6 Phân loại theo tính năng đặc biệt

a Điều hòa thông minh (Smart Air Conditioner)

Điều hòa được tích hợp công nghệ kết nối Internet, có thể điều khiển quađiện thoại thông minh hoặc giọng nói Các tính năng thông minh bao gồmhẹn giờ, kiểm soát từ xa, và cảm biến nhiệt độ tự động

Ưu điểm: Tiện lợi, điều khiển dễ dàng

Nhược điểm: Giá thành cao

b Điều hòa di động (Portable Air Conditioner)

Điều hòa di động có thiết kế nhỏ gọn, có thể di chuyển từ phòng này sangphòng khác Loại này thường phù hợp cho không gian nhỏ và không cầnlắp đặt cố định

Ưu điểm: Di động, không cần lắp đặt phức tạp

Nhược điểm: Công suất nhỏ, không phù hợp cho không gian lớn

2: YÊU CẦU KĨ THUẬT ĐỐI VỚI NHỮNG ĐỘNG CƠ TRONG ĐIỀU HÒA

1 Hiệu suất hoạt động

 Hiệu suất động cơ: Động cơ điều hòa cần đạt hiệu suất từ 85% đến 95%

Điều này giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng, tối ưu hóa công suất

 Mô-men xoắn cao: Động cơ phải cung cấp mô-men xoắn đủ lớn để khởi

động máy nén và quạt nhanh chóng và vận hành ở các điều kiện tải khác nhau mà không bị trục trặc

2 Hoạt động ổn định

 Chịu được dao động điện áp: Động cơ phải hoạt động ổn định ngay cả khi

điện áp thay đổi trong khoảng từ 10% đến 15% so với điện áp định mức

 Hoạt động trong điều kiện nhiệt độ thay đổi: Động cơ phải duy trì hiệu

suất cao ngay cả khi nhiệt độ môi trường thay đổi từ -10°C đến 50°C

3 Tiêu chuẩn độ bền

 Tuổi thọ cao: Động cơ cần có tuổi thọ hoạt động trên 10 năm, tương ứng

với 30.000 - 40.000 giờ hoạt động liên tục mà không cần bảo trì thường xuyên

 Chất liệu chống ăn mòn: Sử dụng các vật liệu có khả năng chống lại ăn

mòn và oxi hóa để bảo vệ các bộ phận quan trọng của động cơ như stator, rotor và vỏ động cơ

4 Tiêu chuẩn cách điện

 Cấp độ cách điện: Động cơ cần có cách điện đạt tiêu chuẩn Class B hoặc

Class F (nhiệt độ hoạt động tối đa từ 130°C đến 155°C), giúp đảm bảo động

cơ không bị hỏng do nhiệt độ cao

 Chống rò điện: Đảm bảo rằng cuộn dây và các bộ phận cách điện khác

không bị rò rỉ điện dưới điều kiện vận hành khắc nghiệt

5 Hiệu quả tiêu thụ năng lượng

 Công suất tiêu thụ thấp: Động cơ phải được thiết kế để tiêu thụ điện năng

ở mức tối thiểu, có thể đạt được qua công nghệ biến tần (Inverter), giúp giảm 20-30% điện năng so với các động cơ không có Inverter

 Chứng nhận tiết kiệm năng lượng: Động cơ cần tuân thủ các tiêu chuẩn

tiết kiệm năng lượng quốc tế như ISO 50001, hoặc các quy định quốc gia như tiêu chuẩn 5 sao của Bộ Công Thương Việt Nam

6 Độ ồn thấp

 Tiêu chuẩn độ ồn: Độ ồn của động cơ quạt và máy nén cần thấp hơn 40 dB

khi vận hành ở chế độ bình thường và không vượt quá 50 dB khi hoạt động

ở chế độ tải cao

7 Khả năng điều khiển tốc độ

 Điều khiển biến tần (Inverter): Động cơ phải tương thích với bộ điều

khiển biến tần để điều chỉnh tốc độ quay từ 30% đến 100% công suất mà không làm giảm hiệu suất hoạt động

 Khả năng khởi động mềm: Động cơ cần tích hợp chức năng khởi động

mềm, giảm hiện tượng tăng đột ngột dòng điện khi khởi động, giúp giảm áp lực lên hệ thống điện và tăng tuổi thọ cho động cơ

8 Khả năng tản nhiệt

 Hệ thống tản nhiệt: Động cơ cần có hệ thống tản nhiệt hiệu quả, thường là

quạt hoặc quạt gió kết hợp với các vật liệu dẫn nhiệt tốt như nhôm hoặc hợp kim nhôm, để đảm bảo không bị quá nhiệt trong quá trình hoạt động liên tục

 Tản nhiệt tự nhiên hoặc cưỡng bức: Trong các động cơ có công suất lớn

hơn, hệ thống tản nhiệt cưỡng bức với quạt mạnh mẽ hơn có thể được yêu cầu

9 Bảo vệ tự động

 Chống quá tải: Động cơ cần tích hợp các cảm biến hoặc rơ-le nhiệt để ngắt

động cơ khi nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép hoặc khi dòng điện quá tải

 Chống quá nhiệt: Động cơ cần có hệ thống bảo vệ quá nhiệt, tự động ngắt

khi nhiệt độ cuộn dây hoặc rotor vượt quá mức cho phép, đảm bảo an toàn khi vận hành trong thời gian dài

10 Kích thước và trọng lượng

 Thiết kế nhỏ gọn: Động cơ phải được thiết kế nhỏ gọn để phù hợp với

không gian hạn chế bên trong điều hòa nhưng vẫn đảm bảo cung cấp đủ công suất

 Trọng lượng nhẹ: Động cơ cần có trọng lượng nhẹ, sử dụng vật liệu như

nhôm hoặc hợp kim nhẹ để giảm tải trọng cho hệ thống và dễ dàng lắp đặt

CHƯƠNG 3: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

1: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU

1.1 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 1.1.1 Sơ đồ nối dây

1.1.2 Phương trình đặc tính cơ-điện và đặc tính cơ

* Phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng

Qui đổi tốc độ của động cơ: ¿2n

rư – điện trở cuộn dây phần ứng của động cơ

rctf – điện trở cuộn dây cực từ phụ của động cơ

rctb – điện trở cuộn dây cực từ bù của động cơ

rtx – điện trở tiếp xúc giữa chổi than với cổ góp của động cơ

Từ phương trình điên áp và hệ số kết cấu động cơ → phương trình đặctính cơ-điện: ¿U

K−

R+Rf

K I

Mômen điện từ của động cơ: M đt =KI

Bỏ qua tổn thất ma sát trong ổ trục, tổn thất cơ, tổn thất thép:

Tốc độ không tải lý tưởng: ¿U

K

Độ sụt tốc độ: = R

(K )2M

Từ các phương trình đặc tính cơ-điện và phương trình đặc tính cơ, với

giả thiết phần ứng được bù đủ và f = const có thể vẽ được các đặc

tính cơ-điện và đặc tính cơ là những đường thẳng

 Đặc tính cơ tự nhiên (TN): đặc tính cơ có các tham số định mức

và không có điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ