cơ cấu điện từ và nam châm điện

KHÁI NIỆM CHUNG CƠ CẤU ĐIỆN TỪKhi cho dòng điện chạy qua cuộn dây thì trong cuộn dây có từ thông φ đi qua, từ thông này cũng chia làm 3 thành phần : Từ thông chính φ δ : là từ thông đi q

Trang 1

CHƯƠNG 5 :

CƠ CẤU ĐIỆN TỪ

VÀ NAM CHÂM ĐIỆN

Trang 2

KHÁI NIỆM CHUNG CƠ CẤU ĐIỆN TỪ

Các thiết bị như rơle, công tắc tơ, khởi động từ, áptômát, đều có bộ phận làm nhiệm vụ biến đổi từ điện năng ra cơ năng Bộ phận này gồm có : cuộn dây và mạch từ gọi chung là cơ cấu điện từ

Mạch từ chia làm các phần chính sau đây :

 Thân mạch từ

 Nắp mạch từ

 Khe hở không khí chính δ

Trang 3

Trang 4

Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây thì trong cuộn dây có từ thông φ đi qua, từ thông này cũng chia làm 3 thành phần :

Từ thông chính φ

δ : là từ thông đi qua khe hở không khí chính, đó cũng là từ thông làm việc của

cơ cấu điện từ

Từ thông tản φ

t : là từ thông đi ra ngoài khe hở không khí chính.

Từ thông rò φ

r : là từ thông khép vòng qua cuộn dây là thành phần không đi qua khe hở không

khí chính mà khép kín trong không gian giữa lõi và thân mạch từ

Trang 5

PHÂN LOẠI CƠ CẤU ĐIỆN TỪ

Phân theo tính chất của nguồn điện

 Cơ cấu điện một chiều.

 Cơ cấu điện từ xoay chiều.

Theo cách nối cuộn dây vào nguồn điện

 Nối nối tiếp.

 Nối song song.

Theo hình dạng mạch từ:

 Mạch từ hút chập (thẳng).

 Mạch từ hút xoay (quanh một trục hay một cạnh),

mạch từ hút kiểu pittông.

Trang 6

CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA MẠCH TỪ

1 Định luật Ôm : Trong một phân đoạn của mạch từ, từ áp rơi trên nó bằng tích giữa từ thông và

từ trở hoặc thương giữa từ thông và từ dẫn :

2 Định luật Kiếckhốp I : Trên mọi điểm của mạch từ, tổng từ thông vào bằng tổng từ thông ra :

3 Định luật Kiếckhốp II : Trong một mạch từ khép kín, tổng từ áp của các đoạn mạch bằng

1 φ µ

Trang 7

dR S

dl dl

S

S B dl

l

i l

F dR

dl

Trang 8

NAM CHÂM ĐIỆN

Trang 9

ĐẠI CƯƠNG VỀ NAM CHÂM ĐIỆN

Nam châm điện

Trang 10

ĐẠI CƯƠNG VỀ NAM CHÂM ĐIỆN

Dòng điện chạy trong cuộn dây sẽ sinh ra từ trường Vật liệu sắt từ đặt trong từ trường này sẽ

bị từ hóa và có cực tính ngược lại với cực tính của cuộn dây, cho nên sẽ bị hút về phía cuộn dây

Nếu đổi chiều dòng điện trong cuộn dây thì từ trường trong cuộn dây cũng đổi chiều và vật liệu sắt từ bị từ hóa có cực tính ngược với cực tính cuộn dây, cho nên chiều lực hút không đổi

Trong quá trình làm việc nắp mạch từ chuyển động, khe hở không khí giữa nắp và lõi thay đổi nên lực hút điện từ cũng thay đổi

Trang 11

TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ

Trang 12

TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ

Lực hút điện từ cuả nam châm điện một chiều thường được tính theo 2 phương pháp :

1 Tính theo công thức maxwell

2 Tính theo phương pháp cân bằng năng lượng

Trang 13

TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ THEO CÔNG THỨC MAXWELL

Theo Maxell thì khi có một vật dẫn từ trường thì vật dẫn từ sẽ chịu một lực tác dụng :

Vì hệ số từ dẫn của vật liệu sắt từ lớn hơn nhiều của không khí (µ >>µ

0) nên xem như cùng phương và

Trang 14

Trang 15

Khi khe hở không khí từ thông rò nhiều :

Với K

đc= 3÷ 5 là hệ điều chỉnh

[ ]2

Trang 16

THEO PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

Φ

S

Trang 17

Khi đóng điện vào cuộn dây NCĐ, ta có phương trình cân bằng điện áp :

Nhân 2 vế của phương trình cho idt, ta có :

Lấy tích phân hai vế phương trình trên ta có:

Trong đó ta có:

: là năng lượng nguồn cung cấp

: là năng lượng tiêu hao trên điện trở cuộn dây w

:là năng lượng tích lũy trong từ trường

Trang 18

Trang 19

Từ đồ thị ta thấy quan hệ giữa từ thông móc vòng và dòng điện i, có tính phi tuyến

Trang 20

Năng lượng từ trường khi ở vị trí đầu sẽ là:

:= diện tíchVậy năng lượng lấy thêm từ ngoài vào để nắp mạch từ chuyển động là:

: = diện tích hình thangTheo định luật cân bằng năng lượng có:

Trong đó là năng lượng làm nắp chuyển động từ vị trí 1 đến vị trí 2

= diện tích tam giác cong oad

Nếu giả thiết mạch từ chưa bão hòa đường đặc tính chỉ xét ở đoạn tuyến

Trang 21

Trang 22

Ta xét hai trường hợp sau:

a Trường hợp khi I = const thì

F = 5 ,. 2

Trang 23

b Trường hợp khi Ψ = const thì

Ta có :

nên

0

d d

m

W φ

ψ =

22

Trang 24

NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU

VÀ VÒNG CHỐNG RUNG

Trang 25

Nam châm điện xoay chiều

Trang 26

Fdt = 4 2 sin2 ω

)2cos(

.2

42

4 2 2

t S

B S

Trang 27

Trang 28

Để chống hiện tượng

rung này, ta phải làm

sao cho lực hút điện từ

Fdt ở mọi thời điểm phải

Trang 29

Nguyên lí làm việc của vòng chống rung :

thành phần φ1 và φ2.

qua, trong vòng chống rung sẽ xuất hiện dòng

2

Trang 30

φΣ

0

ϕnϕ

Trang 31

Lực điện từ sinh ra sẽ có hai thành phần :

Từ thông φ 1 sinh ra lực: F1 = F10 - F10 cos2 ω t

Từ thông φ2 sinh ra lực : F2 = F20 - F20 cos(2 ω t-2 α )

Trang 32

2 01 02

2 02

2

01 F F F F

Fbd = + +

α α

2 cos 1

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	654,5 KB