Động cơ chổi than và động cơ không chổi than tạo ra nhiệt theo hai cách khác nhau. Cấu tạo của BLDC giúp giảm ma sát cơ học, hạn chế tổn hao năng lượng và đưa phần lớn nguồn nhiệt ra khu vực dễ tản nhiệt hơn.
Động cơ chổi than sinh nhiệt từ đâu?
Dòng điện trong động cơ chổi than được truyền tới rotor thông qua chổi carbon và cổ góp. Hai bộ phận này liên tục tiếp xúc với nhau khi rotor quay.
Ma sát tại điểm tiếp xúc tạo ra nhiệt. Quá trình đóng ngắt dòng điện cũng có thể tạo ra tia lửa điện nhỏ giữa chổi than và cổ góp. Tốc độ quay càng cao, tần suất tiếp xúc càng lớn, khiến nhiệt và hao mòn cơ học tăng theo.
Cuộn dây của động cơ chổi than nằm trên rotor, tức phần quay bên trong. Nhiệt phát sinh tại khu vực này cần truyền qua các bộ phận xung quanh trước khi thoát ra ngoài, nên khả năng tản nhiệt thường kém thuận lợi hơn.
Vì sao động cơ không chổi than ít sinh nhiệt hơn?
BLDC không truyền điện vào rotor bằng tiếp xúc cơ học. Mạch điều khiển điện tử thay đổi từ trường tại stator để tạo lực quay cho rotor.
Không có chổi carbon tì lên cổ góp, động cơ loại bỏ được nguồn ma sát trực tiếp vốn tạo ra nhiệt và hao mòn trong động cơ truyền thống.
Cấu tạo cuộn dây cũng tạo ra khác biệt đáng kể. BLDC đặt cuộn dây tại stator, phần cố định nằm bên ngoài rotor. Nhiệt phát sinh tại đây có đường truyền ra vỏ động cơ thuận lợi hơn, từ đó hỗ trợ quá trình tản nhiệt.
Hiệu suất chuyển đổi năng lượng thường cao hơn cũng giúp giảm phần năng lượng thất thoát dưới dạng nhiệt. Nói đơn giản, cùng thực hiện nhiệm vụ quay rotor, động cơ ít chổi than có thể giảm được hai nguồn nhiệt đáng kể: ma sát tại điểm tiếp xúc và tổn hao năng lượng trong quá trình truyền động.
Nhiệt độ tăng ảnh hưởng thế nào đến mẫu ly tâm?
Mẫu sinh học không phải lúc nào cũng chịu được nhiệt độ tăng cao trong thời gian dài. Protein, tế bào và acid nucleic có thể nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Với những quy trình cần kiểm soát nhiệt nghiêm ngặt, nhiệt sinh ra từ động cơ có thể làm tăng thêm tải nhiệt cho buồng ly tâm.
Với máy ly tâm không có hệ thống làm lạnh, nhiệt từ động cơ có thể khiến nhiệt độ buồng tăng dần theo thời gian chạy. Máy sử dụng rotor tốc độ cao hoặc chạy nhiều chu kỳ liên tiếp càng cần quan tâm đến yếu tố này. Máy ly tâm lạnh có thêm một điểm cần cân nhắc. Hệ thống làm lạnh phải liên tục loại bỏ nhiệt sinh ra từ cả mẫu, buồng máy và động cơ. Động cơ tạo ít nhiệt hơn sẽ giúp giảm phần nhiệt mà hệ thống lạnh phải xử lý.
Bài viết liên quan về ứng dụng máy ly tâm: Creatine Monohydrate Tinh Khiết 100%? Nhà Sản Xuất Cần Kiểm Soát Những Gì Để Chứng Minh Điều Đó
Động cơ ít sinh nhiệt cũng giúp máy bền hơn
Nhiệt tích tụ lâu dài có thể ảnh hưởng đến các chi tiết cơ khí xung quanh động cơ.
Vòng bi, vật liệu cách điện và những linh kiện điện tử đều có giới hạn nhiệt độ làm việc. Nhiệt độ cao kéo dài có thể làm tăng tốc độ lão hóa của vật liệu và ảnh hưởng đến tuổi thọ linh kiện.
Động cơ không chổi than còn loại bỏ một bộ phận hao mòn định kỳ là chổi carbon. Máy không cần thay chổi than sau một thời gian sử dụng, đồng thời giảm nguy cơ phát sinh bụi carbon bên trong động cơ.
Với phòng thí nghiệm chạy máy ly tâm thường xuyên, những lợi ích này có ý nghĩa rõ hơn so với một thiết bị chỉ hoạt động vài lần mỗi tuần.
So sánh động cơ chổi than và không chổi than
Có nên chọn máy ly tâm không chổi than?
Máy ly tâm không chổi than phù hợp với phòng lab cần chạy máy thường xuyên, tốc độ cao hoặc xử lý các mẫu nhạy cảm với nhiệt. Cấu tạo BLDC giúp giảm ma sát, hạn chế hao mòn và giảm lượng nhiệt phát sinh từ hệ thống truyền động.
Tất nhiên, động cơ không phải yếu tố duy nhất quyết định nhiệt độ của máy. Thiết kế buồng ly tâm, tốc độ quay, rotor, thời gian chạy, hệ thống thông gió và khả năng làm lạnh đều ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng.
Nếu phòng lab thường xuyên chạy ly tâm ở tốc độ cao hoặc cần kiểm soát nhiệt độ mẫu, động cơ không chổi than là một thông số đáng đưa vào danh sách kiểm tra khi lựa chọn thiết bị.
