Bài giảng khí cụ điện chương 4 lực điện động

CHƯƠNG LỰC ĐIỆN ĐỘNG KHÁI NIỆM CHUNG  Một vật dẫn đặt từ trường, có dịng điện I chạy qua chịu tác động lực  Lực có xu hướng làm biến dạng chuyển dời vật dẫn để từ thơng xun qua lớn  Lực gọi lực điện động, chiều lực điện động xác định theo quy tắc bàn tay trái  Ở trạng thái làm việc bình thường, trị số dịng điện khơng lớn nên LĐĐ sinh khơng đủ lớn để làm ảnh hưởng đến độ bền vững kết cấu thiết bị KHÁI NIỆM CHUNG   Nhưng chế độ ngắn mạch, dòng tăng lên lớn (có lúc tới hàng chục lần Iđm), lực điện động đạt trị số lớn trị số tức thời dòng điện đạt lớn nhất, gọi dịng điện xung kích Với dịng điện xoay chiều, dịng điện xung kích tính theo cơng thức sau : KHÁI NIỆM CHUNG   Trong : KXK hệ số xung kích dịng điện, tính đến ảnh hưởng thành phần không chu kỳ thường lấy KXK = 1.8; Inm trị hiệu dụng dòng ngắn mạch xác lập Do phải tính tốn LĐĐ tác động lên thiết bị trường hợp để tính chọn thiết bị phải đảm bảo độ bền điện động Độ bền điện động thiết bị khả chịu LĐĐ dòng ngắn mạch sinh CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG Việc tính tốn LĐĐ thường tiến hành theo phương pháp :  Theo định luật Bio - Xava - Laplace  Theo phương pháp cân lượng TÍNH TỐN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE y dl2 B β i1 dF dl1 z x i2 M d H TÍNH TỐN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Xét đoạn mạch vịng dl1(m) có dịng điện i1 (A) qua, đặt từ trường với từ cảm B (T) hình , có lực dF (N) tác động lên dl1: Trong :  góc B dl1, hướng dl1 theo chiều dòng điện i1 Lực điện động tác dụng lên đoạn mạch vòng với chiều dài l1 (m) tổng lực thành phần TÍNH TỐN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Nếu mạch vịng nằm mơi trường có độ từ thẩm cố định  = const, chân khơng khơng khí, việc xác định từ camí B tương đối thuận tiện sử dụng định luật Bio - Xava - Laplace TÍNH TỐN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Theo định luật cường độ từ trường dH điểm M cách dây dẫn dl2 có dịng điện i2 chạy qua khoảng r, xác định theo cơng thức : Trong  góc vectơ dl2 bán kính r TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG Năng lượng điện từ hệ mạch vòng gồm dây dẫn có dịng điện qua mơ tả phương trình Trong : L1, L2 điện cảm mạch vòng (H) i1,i2 dòng điện mạch vòng (A) M hỗ cảm mạch vịng (H) TÍNH TỐN THEO PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG Nếu có mạch vịng với điện cảm L dịng điện i LĐĐ tác dụng lên mạch vịng (do dịng điện chạy sinh ra) tính theo cơng thức : Thay Li =  = W. vào ta có : Trong :  từ thơng móc vịng,  từ thơng, w số vòng dây Với hệ số hỗ cảm M, lực điện động tương tác hai mạch vòng : HƯỚNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐỘNG i1 i1 F F F i2 i2 F F i1 i2 F i1 F i1 F F i2 F i1 F F i F i TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA THANH DẪN SONG SONG CĨ DỊNG ĐIỆN Xét hai dây dẫn song song có đường kính bé so với chiều dài chúng có dịng điện i1, i2 , chiều dài tương ứng l1, l2 : l1 I1 l1 I2 l2 F S1 D2 D1 F l2 S2 a a TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA THANH DẪN SONG SONG CĨ DỊNG ĐIỆN Trường hợp l1 = l2 = l : Thì lực điện động tác dụng lên hai dây dẫn : Hay : Trong : Nếu nghĩa chiều dài dây dẫn lớn so với khỏang cách chúng , lực điện lúc : TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA THANH DẪN SONG SONG CĨ DỊNG ĐIỆN l1 Trường hợp l1  l2 : F S1 D2 D1 F l2 Ta có : S2 a LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA Ở chế độ xác lập, dịng điện có thành phần chu kỳ theo quy luật : LĐĐ hai dây dẫn có dạng : trị biên độ LĐĐ, Im trị biên độ dịng điện Ta nhận thấy rằng, LĐĐ có hai thành phần, thành phần không đổi F1 thành phần biến đổi F2 : TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA Trong thành phần biến đổi F2 có tần số gấp đơi tần số dịng điện Trong chu kỳ, trị số trung bình LĐĐ : Đồ thị LĐĐ dòng điện theo thời gian cho hình Ở chế độ độ, dòng điện gồm thành phần : chu kỳ khơng chu kỳ : : T=L/R : số thời gian mạch; R, L : điện trở, điện cảm mạch TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA Sau thời gian , dòng điện mạch đạt trị số lớn nhất, cịn trị số xung kích dịng điện : hệ số xung kích : ta nhận thấy rằng, tần số không đổi, KXK phụ thuộc vào T; T lớn (L lớn, R bé ) KXK lớn Thơng thường tính tốn lấy KXK = 1,8 Vì với trị số dịng xung kích, LĐĐ TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA Quan hệ dòng điện, LĐĐ theo thời gian trình bày hình kể đến thành phần khơng chu kỳ dòng điện Từ (**) ta nhận thấy rằng, LĐĐ có thành phần khơng chu kỳ tăng lên 3,24 lần so với LĐĐ có thành phần chu kỳ Sau thành phần không chu kỳ tắt (sau khoảng từ đến chu kỳ), LĐĐ dòng điện chu kỳ tạo nên TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA Xét ba dây dẫn ba pha nằm mặt phẳng có dịng điện iA, iB ,iC với IA = IB = IC Nếu không kể đến thành phần khơng chu kỳ dịng điện pha lệch góc 2/3 : Lực điện động tác dụng lên dây dẫn tính sau : FA = FAB + FAC ; FB = FBA + FBC; FC = FCA + FCB Trong : Fpq = Fqp lực dây dẫn pha q pha p TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA âọ : , våïi l l chiãưu di ca dáy dáùn; a l khong cạch giỉỵa hai pha caûnh ĐỘ BỀN ĐIỆN ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ Khi bị ngắn mạch, LĐĐ dòng ngắn mạch sinh lớn, gây hỏng hóc thiết bị điện Khả chịu LĐĐ lớn thiết bị điện độ bền điện động thiết bị điện : FTBĐ : khả chịu lực (độ bền) thiết bị điện FLĐĐmax : trị số lớn LĐĐ dòng điện ngắn, mạch sinh qua thiết bị điện ĐỘ BỀN ĐIỆN ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ Vậy độ bền điện động thiết bị điện cho dạng dịng ngắn mạch xung kích Khi chọn thiết bị điện đóng cắt, phải kiểm tra xem dịng ngắn mạch qua thiết bị đó, có bé dịng xung kích cho phép hay khơng, khơng đạt phải chọn thiết bị có dịng xung kích lớn ... cách chúng , lực điện lúc : TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA THANH DẪN SONG SONG CĨ DỊNG ĐIỆN l1 Trường hợp l1  l2 : F S1 D2 D1 F l2 Ta có : S2 a LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY... đặt từ trường, có dịng điện I chạy qua chịu tác động lực  Lực có xu hướng làm biến dạng chuyển dời vật dẫn để từ thơng xun qua lớn  Lực gọi lực điện động, chiều lực điện động xác định theo quy... cảm M, lực điện động tương tác hai mạch vòng : HƯỚNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐỘNG i1 i1 F F F i2 i2 F F i1 i2 F i1 F i1 F F i2 F i1 F F i F i TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA THANH DẪN SONG SONG CĨ DỊNG ĐIỆN