Tìm hiểu Mô men (moment) – công thức tính momen – hướng dẫn tính mô men động cơ điện

?Tìm hiểu về Mô-men (momen xoắn, momen quay, momen lực)

1. Mô-men là gì?

Mô men (ký hiệu là M) là đại lượng mô tả khả năng làm xoay một vật quanh trục cố định. Mô men càng lớn thì khả năng “xoay” hoặc “quay” của vật càng mạnh.

Mô men là cách gọi chính thống chuẩn tiếng Việt tại Việt Nam (tiếng anh là Moment), “Momen” thường là cách viết tắt, nhanh, không dấu trong bản kỹ thuật, file máy tính, tiêu đề…

2. Công thức tính mô men

M = F × L

Trong đó:

• M: Mô men quay (đơn vị: Nm - Newton nhân mét)
• F: Lực tác dụng vuông góc lên tay đòn (đơn vị: N - Newton)
• L: Chiều dài tay đòn từ trục quay đến điểm đặt lực (đơn vị: m - mét)

3. Quy tắc chiều quay và tổng mô men

• Khi có nhiều lực tác động ở các vị trí khác nhau, ta tính tổng mô men bằng cách cộng từng mômen riêng lẻ lại, có xét chiều:
  • Quay thuận chiều kim đồng hồ: mang dấu “+”
  • Quay ngược chiều kim đồng hồ: mang dấu “-”

? Nếu hai mômen ngược chiều nhau, vật sẽ quay theo chiều có mô men lớn hơn. Mômen còn lại lúc này gọi là mômen hãm (tức lực cản trở quay).

?Khi nào gọi là momen lực - momen quay hay momen xoắn

• Cả ba cách gọi: mô-men lực, mô-men quay, mô-men xoắn đều chỉ cùng một đại lượng vật lý.

• Khác nhau ở ngữ cảnh sử dụng:

✅ 1. Mô-men quay là gì?

? Tên gọi này phổ biến trong cơ học kỹ thuật, động cơ điện, hệ thống truyền động.? Nhấn mạnh đến kết quả của lực: làm vật quay quanh trục.

? Trong ngành điện - cơ khí:

• Khi nói “mô-men quay của động cơ điện 3 pha 22kW tốc độ 1500 v/p là ~ 140 Nm”→ tức là sức mạnh quay mà trục động cơ tạo ra (mô men định mức của motor điện)

✅ 2. Mô-men xoắn là gì?

• Đây là tên gọi được dùng phổ biến nhất trong ngành ô tô - máy móc - công nghiệp truyền động.
• Từ “xoắn” thể hiện rõ hiện tượng lực làm trục hoặc chi tiết bị vặn xoắn quanh trục của nó.

➡ Mô-men xoắn giúp xe khởi động, giúp động cơ kéo tải nặng ở tốc độ thấp. ( VD chiếc ô tô động cơ 2.0 - 170 mã lực có mô men xoắn cực đại 405 Nm ở vòng tua 1750 vòng / phút)

✅ 3. Mô-men lực là gì?

• Là tên gọi phổ biến nhất trong vật lý học.
• Diễn tả lực tác động làm quay một vật quanh trục.

?Trong ngành động cơ điện nên gọi là gì?

? Mô-men quay hoặc mô-men xoắn là hai tên gọi thông dụng, chuyên ngành.

Ví dụ:

• Động cơ điện 3 pha 15kW - tốc độ 1500 vòng/phút - có mô-men xoắn khoảng 95Nm

• Khi kết hợp hộp giảm tốc WPDA size 100, mô-men xoắn đầu ra có thể lên đến 600-1000Nm

Một số ví dụ dễ hình dung:

• ✅ Hai người cùng quay vô lăng ngược chiều:
  • Nếu lực cân bằng nhau → vô lăng đứng yên
  • Nếu một người mạnh hơn → vô lăng quay theo bên đó
• ✅ Mômen trong động cơ điện:
  • M = F×R
  • Trong đó F là lực điện tác động lên thanh lồng sóc rotor, R là bán kính rotor
• ✅ Mômen trong động cơ ô tô:
  • Mômen sinh công: M=Fpiston×Rtrục khuỷu
  • Mômen cản (tải): M= Ftải × Rbánh xe

?Ý nghĩa trong máy móc thực tế

Trong mọi hệ thống truyền động quay (quạt, máy bơm, động cơ, hộp số…), mômen dẫn động và mômen hãm luôn tồn tại song song:

• Mô men dẫn động: giúp máy quay (sinh công)
• Mô men hãm: lực cản (do tải, ma sát, lực phản kháng từ vật nặng…) ⮕ Để máy quay được, mômen dẫn động phải lớn hơn mômen hãm.

?Cách tính mô men (momen) động cơ điện

Sử dụng công thức: N = M×ω ⇔ M = N/ω

• N: Công suất (đơn vị: Watt -W) - 1kW = 1.000W

• M: Mô men xoắn (Nm - Newton nhân mét)

• ω (omega): Tốc độ góc, đơn vị là rad/s (radian trên giây)

  ω (omega) là tốc độ quay tính theo đơn vị góc, tức là số radian quay được trong 1 giây.Nó liên hệ với tốc độ quay trục (tính bằng vòng/phút - rpm) qua công thức:

  ω=(2π×n)/60​

  Trong đó:

  • n: Tốc độ quay, tính bằng vòng/phút (rpm) - (số vòng quay của động cơ trên một phút)

  • π: Số pi ≈ 3.1416

  • 60: Chuyển đổi từ phút sang giây

Bài toán tính mô men động cơ điện 3 pha 30kW-4P (tốc độ lý thuyết loại 4 cực là 1500 rpm)

Cần xác định các đại lượng chính xác ở đây là công suất và tốc độ của mô tơ điện 3 pha Hem

• lưu ý tốc độ 1500 rpm ( vòng/phút - hay r/min) là tua máy lý thuyết, thực tế nên tra cứu tốc độ thực theo thông số được công bố trên nhãn động cơ từ nhà cung cấp uy tín để có tính toán chuẩn nhất giảm sai số khi áp dụng cho hệ thống.
• Ví dụ: Động cơ 3 pha Hem 30kW-1500 rpm có mô men định mức là bao nhiêu?
  • Đầu tiên có thể tra thông số chuẩn của động cơ Hem 30kW-1500 từ nhà cung cấp uy tín theo link: https://vihem.vn/motor-30kw-1500-hem-vihem/

• • Từ thông số chuẩn được cung cấp ở trên ta xác định được động cơ Hem 30kW-4P có
    • Công suất của động cơ 30kW = 30.000 W
    • Tốc độ quay (hay vòng tua máy) 1.470 r/min

Tính được ω=(2π × n)/60 = (2 × 3.1416 × 1.470)/60 = 153.9 (rad/s)

Vậy thay số tính được mô men định mức M = N/ω ⇒ M = 30.000 / 153.9 ≈ 194.9 Nm

→ Áp dụng cách tính trên với cùng loại động cơ 3 pha Hem 30kW - 2950 rpm ta được M ≈ 97 Nm

→ Áp dụng cách tính trên với cùng loại động cơ 3 pha Hem 30kW - 980 rpm ta được M ≈ 292 Nm

⇒ Bài học rút ra: động cơ điện có cùng công suất - loại tốc độ thấp hơn thì Mô men sẽ lớn hơn loại tốc độ cao ( hoặc hiểu là trong ngành động cơ điện tốc độ càng thấp thì mô men lực ( Momen quay, moment xoắn.. ) càng cao.

Việc thay thế sửa chữa cần tính toán kỹ khi thay đổi tốc độ của động cơ nếu không sẽ dẫn đến hậu quả là quá tải hoặc không đạt hiệu suất theo thiết kế ban đầu.

✅ KẾT LUẬN

• Mô-men quay là yếu tố cốt lõi trong truyền động quay
• Mọi lực quay trong kỹ thuật đều có thể tính được mômen
• Việc hiểu đúng mômen giúp bạn chọn động cơ phù hợp, thiết kế máy hợp lý và đảm bảo hiệu suất