Động cơ điện của tủ lạnh - GS.Nguyễn Đức Lợi

ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Máy lạnh nén hơi bao giờ cũng cần một động cơ truyền động. Động cơ truyền động có thể là động cơ đốt trong, động cơ diezel hoặc động cơ điện. Máy nén kín và nửa kín nhất thiết phải dùng động cơ điện vì phải lắp đặt trong vỏ máy nén. Động cơ điện có nhiều ưu điểm là gọn nhẹ, đơn giản, tuổi thọ cao, có thể vận hành liên tục nhưng trong điều kiện Việt Nam, điện áp kém ổn định, chính động cơ điện trong máy nén lại là bộ phận dễ bị hỏng hóc nhất.
Chỉ có các động cơ dị bộ được sử dụng trong các hệ thống lạnh, loại ba pha trong các máy điều hòa công suất trung bình và lớn, còn loại một pha cho các máy điều hòa của sò và tủ lạnh. Tốc độ vòng quay  Sau đây chúng tôi giới thiệu một số loại động cơ dị bộ một pha kiểu lồng sóc sử dụng cho tủ lạnh gia đình và máy điều hòa nhiệt độ.

Động cơ điện một pha

- Về cấu tạo động cơ điện một pha chỉ có một cuộn dây quấn một pha.
- Dòng điện xoay chiều chạy trong dây quấn stato không tạo được mômen quay vì khi có dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây, chỉ có trị số và chiều của từ trường thay đổi, nhưng phương của từ trường là cố định (từ trường đập mạch) nên rôto không tự quay được.
- Do đó cần phải tạo ra một mômen khởi động cho động cơ một pha.

Động cơ lòng sóc dị bộ 1 pha có vòng ngân mạch

Người ta chẻ cực từ ra và cho vào đó một vòng đồng ngắn mạch. Nhờ vòng ngắn mạch, từ thông chia làm 2 nhánh Φ1 và Φ2 lệch pha để tạo ra một mômen mở máy. 
Loại động cơ này chỉ có công suất rất nhỏ (từ 0,5 đến 30W, cá biệt 150N) dùng cho các cơ cấu truyển động, quạt bàn, quạt tủ lạnh và máy ĐHND, không dùng cho máy nén.
Ưu điểm: – Gọn nhẹ, tiện lợi đối với loại công suất nhỏ, đổi điện áp dễ dàng
- Tổn hao ít khi ngắn mạch, khả năng chịu ngắn mạch cao có khi hàng giờ không cháy.
Nhược điểm: cosφ nhỏ, hiệu suất thấp, tổn hao ở rôto lớn, mômen khởi động nhỏ, kém ổn định, khả năng quá tải kém.

Động cơ một pha có cuộn khởi động 

Ngoài cuộn dây chính ( cuộn dây làm việc ) CR còn có một cuộn dây phụ làm lệch pha tạo mômen khởi động (cuộn khởi động) CS. C,S,R là viết tắt từ tiếng Anh:
C-common đầu chung;
R-Run đầu cuộn chạy;
S-Start đầu cuộn khởi động (cuộn đề).
Cuộn khởi động đặt trong một số rãnh stato sao cho sinh ra một từ thông lệch với từ thông chính một góc 90° và dòng điện trong cuộn khởi động lệch với dòng điện trong cuộn dây làm việc một góc 90°, tạo lệch pha khởi động máy nén.
- Công suất thường nhỏ hơn một mã lực;
- Mômen khởi động nhỏ, khi khởi động K đóng, khởi động xong K mở;
- Cuộn CS bao giờ cũng có điện trở lớn hơn cuộn CR;
- Rất hay dùng cho tủ lạnh gia đình, lắp trong lốc. Dùng cho lốc thì K là rơ le khởi động (thường là rơ le dòng điện) và chỉ có 3 cọc tiếp điện C, S, R.
- Cũng có thể là loại thông dụng, khi đó K có thể là rơle kiểu li tâm, khi rôto đjat 75% tốc độ định mức K ngắt ra do lực li tâm. Loại thông dụng có thể có 4 đầu dây (2 của cuộn chạy và 2 của cuộn khởi động) hoặc 6 đầu dây để có thể dấu cho 2 loại điện áp.

Động cơ một pha có tụ khởi động

Cấu tạo giống như động cơ một pha có cuộn khởi động. Khác biệt duy nhất là có thêm một tự khởi động Cₛ, để tăng mômen khởi động mắc nối tiếp với tiếp điểm K.
- Sử dụng rất nhiều trong lốc tủ lạnh và máy điều hòa nhiệt độ, công suất đến một mã lực.
- Tụ khởi động thường là tụ hóa hoặc tụ dầu có kích thước gọn nhẹ vì tụ chỉ hoạt động vài giây khi khởi động.

Động cơ 1 pha có tụ khởi động và tụ ngâm

Động cơ một pha có tụ ngâm

Cấu tạo giống như các động cơ đã trình bày. Đặc điểm là chỉ có một tụ ngâm. Cᵣ luôn luôn mắc giữa 2 đầu S và R của động cơ. Momen khởi động thấp nhưng vận hành êm. Vì không có các bộ phận khởi động phức tạp nên cũng ít hư hỏng. Công suất tới 3 mã lực, sử dụng cho lốc máy nhưng hay sử dụng cho quạt gió vì quạt không đòi hỏi momen lớn. Quạt trần rất hay sử dụng kiểu động cơ này.

Các phương pháp xác định đầu dây C, S, R của lốc kín

Lốc kín một pha thường có 3 cọc tiếp điện trên vỏ, nhưng không đánh dấu đầu nào là dầu chung C, đầu cuộn khởi động S và đầu cuộn chạy R. Vì vậy trước khi thử máy nén, công việc đầu tiên là xác định các cọc C,S, R của động cơ. Có một số phương pháp xác định như sau:

Đo điện trở

Đây là phương pháp chính xác và an toàn nhất, dụng cụ đo lại đơn giản: ôm kế hoặc vạn năng kế. Nếu gọi điện trở của cuộn làm việc là Rʳ của cuộn khởi động là Rₛ ta có các cơ sở sau đây để phân biệt và nhận biết các đầu dây. Điện trở của cuộn làm việc bao giờ cũng nhỏ hơn điện trở của cuộn khởi động. 
Nếu đo 2 đầu C và R ta có điện trở nhỏ nhất giữa đầu C và S có điện trở trung bình giữa 2 đầu S và R ta sẽ có điện trở lớn nhất bằng tồng Rₛ + Rᵣ. Tiến hành đo thực tế:
1. Đánh dấu 3 cọc theo thứ tự bất kì.
2. Tìm điện trở lớn nhất khi đo 2 cọc bất kì, cọc còn lại sẽ là đầu chung.
3. Từ đầu chung đo với 2 cọc; cọc có điện trở nhỏ là R và cọc có điện trở lớn hơn là S.

Đo cường độ dòng điện

- Từ đầu C, cọc cho dòng lớn là R và dòng nhỏ là S.
Chú ý: phải thao tác nhanh với điện áp lớn để tránh làm hỏng các cuộn dây.

Phương pháp dùng đèn thử

Dùng qui ước cơ bản

Qui ước này dodo hãng TECUMSEH áp dụng và được nhiều hãng trên thế giới công nhận. Các cọc sẽ được xếp thứ tự từ trên xuống dưới và từ trái sang phải là C, S, R (hình 54).
Tuy nhiên, qui ước trên cũng chỉ dùng để tham khảo nhất là đối với các lốc không phải của hãng TECUMSEH hoặc các lốc đã bò ra quấn lại động cơ.
Tốt nhất vẫn nên dùng phương pháp đo điện trở.

Chạy thử động cơ lốc kín

Dòng Ib là dòng khởi động.
B-Tại B rôto bắt đầu quay.
- Dòng đi qua cả 2 cuộn dây khi rôtô gần đạt tốc độ định mức, và điểm C là điểm ngắt mạch của tiếp điểm K.
- Dòng Id là dòng làm việc FLA.
- Dòng Id' lalà dòng không tải.
Các giá trị cường độ chỉ là ví dụ

Tác giả bài viết
Nguyễn Đức Lợi