Bài giảng cơ sở kĩ thuật điện 4

31-Mar-21 Chương 3: Mạch từ - Hỗ cảm - MBA Chương 3: Mạch từ - Hỗ cảm - MBA Các định luật điện từ Chương 3: MẠCH TỪ - HỖ CẢM – MÁY BIẾN ÁP ➢ Ứng dụng lý thuyết trường điện từ vào hệ thống biến đổi lượng điện ➢ Khảo sát chủ yếu hệ thống trường từ ➢ Áp dụng phương trình Maxwell dạng tích phân • Mạch từ ➢Các định luật điện từ ➢Quan hệ B(H) ➢Định luật Ohm, Kirchoff mạch từ ➢Mạch từ tương đương ➢Ví dụ H • dl =  J f • n da (Bảo tồn từ thơng)  B • n da = Định luật Faraday  C Định luật Gauss • Hỗ cảm S C Định luật bảo tồn điện tích • Máy biến áp BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCBinh edited 2016)  S S E • dl = −  S B • n da t J f • n da = BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCBinh edited 2016) Chương 3: Mạch từ - Hỗ cảm - MBA Chương 3: Mạch từ - Hỗ cảm - MBA Các định luật điện từ Các định luật điện từ  Các định luật giải mạch từ:  H • dl =  J f • n da Định luật tồn phần dịng điện  B • n da = Định luật bảo tồn từ thơng C S  Trường từ Thiết Bị Từ Tĩnh S Quan hệ B-H: Từ trường biểu diễn đường từ thơng hay đường sức từ khép kín Cảm ứng từ B tiếp xúc với đường B = H Dùng la bàn biết hướng từ trường điểm Từ định luật xây dựng định luật Ohm định luật Kirchhoff nút (KCL) vòng (KVL) mạch từ  Giải vấn đề điện từ thiết bị từ tĩnh (khơng có phần tử chuyển động) Ví dụ: cuộn cảm, máy biến áp  Mạch từ tập hợp tất vật chất môi trường nằm đường cong khép kín từ thơng BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCBinh edited 2016) BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCBinh edited 2016) Chương 3: Mạch từ - Hỗ cảm - MBA Chương 3: Mạch từ - Hỗ cảm - MBA Đường cong B(H) vật liệu sắt từ (Đặc tính từ hóa vật liệu sắt từ) Đường cong B(H) vật liệu sắt từ (Đặc tính từ hóa vật liệu sắt từ) Quan hệ B(H) vật liệu sắt từ có đặc tính: bão hịa từ trễ Vịng từ trễ hẹp  Quan hệ B(H) vật liệu sắt từ có đặc tính: bão hịa từ trễ Khi mạch từ làm việc đoạn chưa bão hòa  xem quan hệ B(H) tuyến tính  tuyến tính hố đoạn đặc tính làm việc: r  const - Bão hịa Tuyến tính hóa đoạn xác - Mỗi đoạn có giá tri r tương ứng - Từ trễ  Tổn hao BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCBinh edited 2016) C B A B=0H Đối với vật liệu phi từ tinh như: đồng, nhôm, vật liệu cách điện, khơng khí… xem r  Vịng từ trễ hẹp Đặc tính B(H) đồng  Định luật Ampere B = 0 H BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCBinh edited 2016) 9 31-Mar-21 Chương 3: Mạch từ - Hỗ cảm - MBA Chương 3: Mạch từ - Hỗ cảm - MBA Quan hệ B(H) Quan hệ B(H) (Đặc tính từ hóa) (Đặc tính từ hóa) B =  H = 0  r H -  : Độ từ thẩm phụ thuộc vào cường độ từ trường đặt vào: μ= μ(H) - 0 : Hằng số từ hay độ từ thẩm môi trường chân không Trong hệ đo lường SI: 0 = 4π x 10-7 H/m - r : Độ từ thẩm tương đối, r =  / 0 phụ thuộc vào cường độ từ trường đặt vào: r = μr(H) r  (vài chục đến vài chục ngàn)  Xem B hàm tuyến tính H  (hoặc r ) số (Mạch từ chưa bão hòa) 10 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCBinh edited 2016) 10 11 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCBinh edited 2016) 11 Chương 3: Mạch từ - Hỗ cảm - MBA Chương 3: Mạch từ - Hỗ cảm - MBA Vật liệu từ Cánh chỏ đường cong từ hóa B(H) Vật liệu từ μr >1 B(T) - Từ trễ bão hòa - Nhiệt độ Curie Vật liệu từ mềm Vật liệu từ cứng Dễ từ hóa, dễ khử từ Khó khử từ, khó từ hóa (NCVC) H (Avịng/m)  Xem B hàm tuyến tính H  (hoặc r ) số (Mạch từ chưa bão hịa) tuyến tính  số 12 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCBinh edited 2016) 12 13 BMTBD-CSKTĐ-PVLong (TCBinh edited 2016) 13 Chương 3: Mạch từ - Hỗ cảm - MBA Chương 3: Mạch từ - Hỗ cảm - MBA Vật liệu từ Định luật Ohm Khảo sát mạch từ (lõi thép) đối xứng hình vịng xuyến, quấn rải N vòng dây Vật liệu từ mềm  Sắt non  Tole Silic (Thép KTĐ): Fe + Silic(110%) +…  Hợp kim permalloy : 20% sắt 80% Nikel, μr khoảng 100.000 Molybdenum permalloy: 81% nickel, 17% iron 2% molybdenum Từ tính tốt Tần số không cao  Vật liệu gốm ferrit mềm: chế tạo đơn giản, độ bền cao, điện trở suất cao giảm tổn hao xoáy  sử dụng tần số cao MHz Kí hiệu chung: MO.Fe2O3 Ví dụ: Ferrit MnZn, Ferrit NiMn Ro: bán kính ; R1: bán kính ngồi R: bán kính trục lõi (bán kính trung bình) , R1 – Ro