Cổ góp được ví như “trái tim” của động cơ điện kết hợp cùng chổi than để tạo nên chuyển động xoay cho máy khoan và các thiết điện khác. Bài chia sẻ hôm nay Hoàng Long Vũ sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ cổ góp là gì? Gồm cấu tạo, chức năng, nguyên lí hoạt động, tác dụng của chổi than và cổ góp khi kết hợp trong động cơ điện.

Mục lục

1. Cổ góp là gì?

Cổ góp là bộ phận chuyển mạch điện trong động cơ. Có tác dụng giúp dòng điện thay đổi thay đổi chiều liên tục, từ đó tạo ra lực quay cho động cơ. Cổ góp điện chủ yếu được sử dụng trong động cơ một chiều (DC motors) và trong một số ít động cơ xoay chiều.

Để dễ hiểu hơn thì cổ góp như một chiếc cầu xoay, cho phép dòng điện đi qua theo một hường rồi lại quay ngược lại theo hướng khác. Chính sự thay đổi liên tục này tạo nên chuyển động quay của động cơ.

2. Cấu tạo cổ góp

Cổ góp thường được làm từ chất liệu đồng hoặc hợp kim đồng, bao gồm các thành phần chính sau đây:

Vòng góp điện: bộ phận hình trụ được chia thành nhiều mảnh (phiến) cách điện với nhau. Các phiến của vòng góp thường được làm từ đồng để dẫn điện tốt và các phiến này được cách điện với nhau bằng các lớp cách điện mỏng bằng mica. Để đảo bảo không bị ngắn mạch giữa các phiên
Chổi than: Chổi than là thanh than chì tiếp xúc với vòng góp để truyền dòng điện. Trong chổi than có lò xò để đẩy thanh than chì tiếp xúc tốt vời vòng góp
Lá đồng: là phần tiếp xúc giữa các cuộn dây phần ứng và phiến của vòng góp, giúp chuyển đổi dòng điện từ cuộn dây phần ứng qua vòng góp tới chổi than
Giá đỡ chổi than: là bộ phận có tác dụng giữ chổi than ở vị trí cố định trong động cơ

Tham khảo thêm: roto và stato là gì trong động cơ điện

3. Nguyên lý hoạt động của cổ góp

Khi động cơ hoạt động vòng góp sẽ quay theo, lúc này chổi than sẽ trượt trên vòng góp tạo ra tiếp xúc điện. Các phiến của vành góp (vòng góp) lần lượt tiếp xúc với chổi than, làm cho dòng điện trong cuộn dây phần ứng thay đổi chiều liên tục, để động cơ có thể quay liên tục.

Đến đây có thể nhiều người vẫn chưa hình dung được nên để hiểu rõ hơn về cách hoạt động của cổ góp thì chúng tôi sẽ phân tích chi tiết dưới đây:

Cơ chế tiếp xúc trượt giữa chổi than và vòng góp

Như đã nói ở trên chổi than được đặt cố định bằng giá đỡ và ép sát vào các phiến vòng góp nhờ lò xo, tạo ra cơ chế tiếp xúc trượt. Khi động cơ quay thì các vành góp cũng quay theo, nhưng chổi than vẫn giữ nguyên vị trí. Điều này tạo một kết nối điện liên tục giữa phần tĩnh (chổi than) và phần động (vòng góp).

Cơ chế này cho phép dòng điện truyền vào các cuộn dây phần ứng bên trong động cơ một cách liên tục và ổn định, dù cho động cơ đang quay với tốc độ cao. Đây cũng chính là tác dụng của chổi than và cổ góp trong động cơ.

Quá trình chuyển mạch điện trong cuộn dây phần ứng

Khi động cơ điện hoạt động các mảnh của vòng góp liên túc thay đổi vị trí tiếp xúc với chổi than. Mỗi khi một một cuộn day của phần ứng đi qua một điểm cụ thể trong quá trình quay, cổ góp sẽ chuyển đổi hướng của dòng điện đi vào cuộn dây đó.

Mục đích của quá trình chuyển mạch này là đảm bảo dòng điện luôn đi theo một hướng cụ thể trong cuộn dây, giúp tạo ra một từ trường ổn định và duy trì lực quay của động cơ.

Ảnh hưởng của cổ góp đến hiệu suất và tuổi thọ động cơ

Cổ góp đóng vai trò rất quan trọng đối với hiệu và tuổi thọ của động cơ. Một cổ góp và chổi than được thiết kế, bảo quản tốt sẽ duy trì tốt sẽ giúp động cơ hoạt động mượt mà, ổn định. Điều này sẽ dẫn đến hiệu suất hoạt động cao hơn và tuổi thọ của động được kéo dài.

Ngược lại, nếu cổ góp hoặc chổi than bị mòn hoặc hỏng thì cơ chế tiếp xúc sẽ không liên túc và mất ổn định, gây ra tia lửa điện điện và nhiệt độ cao. Điều này không chỉ làm giảm hiệu suất còn thể gây hư hỏng nặng nề cho động cơ.

Tham khảo thêm: Cách sửa máy khoan pin bị toé tia lửa điện

4. Ưu và nhược điểm của cổ góp

Ưu điểm của động cơ điện sử dụng cổ góp

Có thể thấy cổ góp là một bộ phận quan trọng không thể thiếu trong nhiều loại động cơ điện, đặc biệt là động cơ một chiều (DC). Nó có một số ưu điểm như sau:

Cấu tạo đơn giản

Cổ góp được thiết kế với cấu trúc đơn giản, giúp quá trình sản xuất trở nên dễ dàng. Cũng vì vậy, mà việc bảo trì thay thế cổ góp khá đơn giản và không đòi hỏi nhiều kỹ phức tạp, chỉ cần anh em có chút kiến thức cơ bản về động cơ điện là có thể tự thực hiện mà không cần mang ra thợ.

Giá thành rẻ

Nhờ vào cấu tạo đơn giản nên quá trình sản xuất dễ dàng sản xuất nên cổ gốp giúp giảm chi phí tổng thể của động cơ. Việc này làm cho động cơ DC trở thành lựa chọn có mức kinh phí phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau.

Nên thường các bạn sẽ thấy trên thị trường, máy khoan dùng điện có chổi than và cổ góp sẽ có giá rẻ hơn máy khoan dùng pin trong cùng công suất, hiệu năng.

Khả năng điều khiển tốc độ

Cổ góp cho phép điều chỉnh tốc độ của động cơ bằng cách thay đổi điện áp hoặc dòng điện cung cấp cho cuộn dây phần ứng. Tạo nên sự linh hoạt trong việc điểu khiển hoạt động của động cơ theo yêu cầu cụ thể.

Hạn chế của động cơ sử dụng cổ góp

Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng động cơ có sử dụng cổ góp điện cũng có một nhược điểm sau:

Tiếp xúc trượt gây mài mòn

Do cơ chế tiếp xúc trượt giữa chổi than và vòng góp sẽ bị mài mòn theo thời gian, đòi hỏi phải bảo dưỡng và thay thế định kỳ. Việc này có thể làm tăng chi phí bảo dưỡng và làm gián đoạn hoạt động của động cơ.

Tạo ra tia lửa điện

Rủi ro hoả hoạn và hỏng hóc động cơ cao khi chổi than tiếp xúc trượt với cổ góp có thể tạo ra tia lửa điện khi hai bộ phận này bị mòn hoặc khi có bụi bẩn, dầu mỡ dính vào khu vực tiếp xúc.

Hiệu suất bị giảm trong môi trường khắc nghiệt

Trong môi trường ẩm ướt, bụi bẩn hoặc hoá chất thì cổ góp sẽ có chế hoạt động của cổ góp sẽ vận hành kém hiệu quả, dẫn đến giảm hiệu suất và tuổi thọ của động cơ.

Tham khảo thêm: So sánh máy khoan có chổi than và không có chổi than

5. Các loại cổ góp điện phổ biện hiện nay

Hiện tại cổ góp được phân loại theo số pha từ 1 đến 8 pha. Số pha của của cổ góp điện tương ứng với số lượng mạch điện hoặc cuộn dây phần ứng trong động cơ. Cổ góp có số pha thấp như 2 thường được sử dụng trong động cơ nhỏ, trong khi đó cổ góp có nhiều pha hơn sẽ ứng dụng cho công suất lớn.

Về phần kích thước cổ góp của mỗi pha cũng khác nhau được đo theo chiều dài, rộng và cao. Kích thước cổ góp điện có thể ảnh hưởng đến khả năng chịu tải, hiệu suất và tuổi thọ của động cơ. Vì vậy tuỳ theo yêu cầu cụ thể của thiết bị và ứng dụng công việc của bạn mà lựa chọn kích thước cho phù hợp.

Kích thước của các loại cổ góp phổ biện:

Cổ góp điện 2 pha: 205050 mm, 256555 mm, 206050 mm, 256050 mm

Cổ góp điện 3 pha: 307075 mm, 408070 mm, 5510090 mm, 65112100 mm, 75125110 mm, 85140125 mm, 90160140 mm

Cổ góp điện 4 pha: 205075 mm, 256590 mm, 206090 mm

Cổ góp điện 5 pha: 55110108 mm, 60140130 mm, 65140125 mm,

Cổ góp điện 6 pha: 65130145 mm

Cổ góp điện 8 pha: 75140247 mm

Lưu ý: Khi chọn cổ góp điện bạn nên xem xét các yếu tố như yêu cầu công suất, tốc độ quay, điều kiện môi trường và chi phí.

6. Ứng dụng của cổ góp trong đời sống và công nghiệp

Các sản phẩm sử dụng động cơ điện một chiều (DC):
- Đồ gia dụng: máy hút bụi, máy xay sinh tố, máy khoan và các dụng cụ cầm tay khác
- Xe điện và xe đạp điện
- Đồ chơi điện tử chạy bằng pin
Máy phát điện một chiều dùng trong các hệ thống cung cấp điện dự phòng cho các toà nhà, cơ sở và nhà máy
Trong các ứng dụng khác:
- Hệ thống điều khiển và tự động hoá: băng tải, cần cẩu và robot công nghiệp
- Hệ thống năng lượng tái tạo: Động cơ DC chuyển đổi năng lượng gió và mặt trời
- Thiết bị y tế: máy bơm insulin

Tham khảo thêm: Cấu tạo động cơ máy khoan có sử dụng cổ góp và chổi than

Toàn bộ nội dung trên là tất cả thông tin liên quan đến câu hỏi chổi than. Hy vọng sau bài viết bạn đã hiểu rõ cổ góp là gì, từ đó biết cách bảo quản và thay thế khi cổ góp có các dấu hiệu bị mòn hoặc bị hỏng. Hãy tiếp tục theo dõi hoanglongvu.com để biết thêm những thông tin hữu ích về các thiết công nghiệp.