CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN - CHƯƠNG 2: NAM CHÂM ĐIỆN potx

CHƯƠNG 2 : NAM CHÂM ĐIỆN (CƠ CẤU ĐIỆN TỪ) CH NG 2:ƯƠ NAM CHÂM ĐI N (NCĐ)Ệ 2.1. Đại cương về NCĐ 2.2. Từ dẫn ở khe hở không khí 2.3. Mạch từ một chiều 2.4. Mạch từ xoay chiều 2.5. Lực hút điện từ của NCĐ một chiều 2.6. Lực hút điện từ của NCĐ xoay chiều 2.7. Lực hút điện từ của NCĐ xchiều 3 pha 2.8. Đặc tính động của NCĐ 2.9. Bài tập 2.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ NCĐ 1) Định nghĩa NCĐ 2) Cấu tạo 3) Nguyên lý 4) Phân loại 5) Các thông số cơ bản của mạch từ 6) Các định luật cơ bản trong mạch từ 2.1. I CNG V NC 1) nh ngha NC: L loi c cu in t bin i in nng thnh c nng. NC c dựng rng rói trong cỏc thióỳt bở nhổ rồle, cọng từc tồ, khồới õọỹng tổỡ, aùptọmaùt, c cu chp hnh ca van in t, phanh hóm, õóửu coù bọỹ phỏỷn laỡm nhióỷm vuỷ bióỳn õọứi tổỡ õióỷn nng ra cồ nng. 2.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ NCĐ 2) Cấu tạo: 1. Cuộn dây 2. Mạch từ 3. Nắp mạch từ 4. Lò xo phản lực 2.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ NCĐ 3) Nguyên lý: khi đóng K, dòng điện I chạy qua cuộn dây sẽ tạo sức từ động F=i.w, sinh ra từ thông Φ. Từ thông này có 2 thành phần: + Φδ : đi qua khe hở kkhí làm việc, tạo nên lực hút điện từ (Fđt) ở khe hở δ hút nắp về phía lõi của NCĐ. + Φr : khép từ thân này qua thân kia của mạch từ, glà từ thông rò. Khi mở K, lò xo đưa nắp về vị trí ban đầu. 2.1. I CNG V NC 4) Phõn loi: Phỏn theo tờnh chỏỳt cuớa nguọửn õióỷn Cồ cỏỳu õióỷn mọỹt chióửu. Cồ cỏỳu õióỷn tổỡ xoay chióửu. Theo caùch nọỳi cuọỹn dỏy vaỡo nguọửn õióỷn Nọỳi nọỳi tióỳp (gi l cun dũng) Nọỳi song song (gi l cun ỏp) Theo hỗnh daỷng maỷch tổỡ: Maỷch tổỡ huùt chỏỷp (thúng). Maỷch tổỡ huùt xoay (quanh mọỹt truỷc hay mọỹt caỷnh), maỷch tổỡ huùt kióứu pittọng. 2.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ NCĐ 5) Các thông số cơ bản của mạch từ 1) Sức từ động (stđ): F = i . w [Ampe vòng]. 2) Từ thông (dòng từ): φ (Wb). 3) Mật độ từ cảm: B (T - tesla) [Wb/m2] với 1T = 104 Gauss. 4) Cường độ từ trường H = F/l [A/m]. l: chiều dài đường sức từ (m). 5) Hệ số từ dẫn (độ từ thẩm µ): Đặc trưng cho tính dẫn từ của vật liệu từ [H/m]. µ = B/H (H/m) µkk = µ0 = 4π. [ H/m ] ; ) m Wb (T (T); S B 2 == φ 7 10 − 2.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ NCĐ 5) Các thông số cơ bản của mạch từ 6) Từ trở mạch từ: l: chiều dài mạch từ (m); S: tiết diện mạch từ (m 2 ). 7) Từ dẫn mạch từ: 8) Từ áp rơi trên 1 đoạn mạch từ: )(. 1 1 − = H S l R µ µ )(. 1 H l S R G µ µ µ == µ U 2.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ NCĐ 5) Các thông số cơ bản của mạch từ Mạch từ: 1) Sức từ động (stđ): F 2) Từ thông (dòng từ): φ (Wb). 3) Mật độ từ cảm: B (T ) 4) Cđộ từ trường H = F/l [A/m]. 5) Hệ số từ dẫn: µ 6) Từ trở mạch từ: Rµ 7) Từ dẫn mạch từ: Gµ 8) Từ áp: Uµ Mạch điện: 1) Sức điện động: E (V) 2) Dòng điện: I (A) 3) Mật độ dòng điện: J 4) Cđộ điện trường: H (V/m) 5) Điện trở suất: ρ 6) Điện trở: R 7) Điện dẫn: G 8) Điện áp: U [...]... φδ Gδ + Hệ số từ tản: φδ φc +φt φt Gt σt = = =1 + =1 + φc φc φc Gc 2.5 TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ NAM CHÂM ĐIỆN 2.5 TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ NCĐ Lỉûc hụt âiãûn tỉì cu nam chám âiãûn thỉåìng âỉåüc tênh theo 2 phỉång phạp: 1 Tênh theo cäng thỉïc maxwell 2 Tênh theo phỉång phạp cán bàòng nàng lỉåüng 1 TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ THEO CƠNG THỨC MAXWELL Theo Maxell thç khi cọ mäüt váût dáùn tỉì trỉåìng thç váût dáùn tỉì... sự lviệc của NCĐ Nếu φr lớn thì φδ giảm Fđt giảm 2.2 Từ dẫn ở khe hở khơng khí Cơng thức tính từ dẫn khe hở khơng khí: φδ Bδ S S S Gδ = = = μ0 ⇒ Gδ = μ0 U δ H δ δ δ δ µkk = µ0 = 4π.1 0-7 [ H/m ] S: tiết diện khe hở kkhí = Scực từ (m2) δ : chiều dài khe hở kkhí (m) 2.3 Mạch từ một chiều 1 Đặc điểm của mạch từ một chiều:  Dòng điện chạy trong cuộn dây là dòng một chiều, nên s.t.đ và từ thơng khơng biến... ϕ2(t) ϕ(t) ϕ1(t) Kết luận: - Do ảnh hưởng của từ kháng vòng ngắn mạch n 1 Rδ1 Xn làm ϕ2(t) chậm pha hơn ϕ1(t) 1 góc α Góc α ảnh hưởng rất lớn đến việc chống rung - Trong mạch từ Xn tiêu thụ cơng suất tác dụng P còn từ trở R tiêu thụ cơng suất phản kháng Q (ngược so với mạch điện) ϕ2(t) Rδ2 n2 Xn ϕ(t) 2.4 Mạch từ xoay chiều 3 Từ dẫn rò quy đổi của mạch từ Xchiều: l Gr = g Cơng thức: 3 Với: g: suất từ... Trong đó: σrò - khi mở nắp: δ lớn nên σrò = 2 ÷ 4 - khi nắp đóng: δ nhỏ (cơng nghệ) σrò = 1,02 ÷ 1,05  Để đgiá mức độ từ thơng tản, ngta đưa ra hệ số từ tản: φδ φ c + φ t φt Gt σt = = = 1+ = 1+ φc φc φc Gc 2.4 Mạch từ xoay chiều 1 Đặc điểm NCĐ xoay chiều: Nguồn cấp cho cuộn dây của NCĐ là nguồn xoay chiều: u=Umsinωt → φ = φmsinωt Do φ(t) cho nên có tổn hao năng lượng trong mạch từ (do dòng điện xốy và... thép KTĐ ghép lại Do có tổn hao sắt nên tạo sự lệch pha giữa φ và iw (ttự như mạch điện do điện kháng mà u và i lệch pha, còn ở mạch từ sự xuất hiện của từ kháng (do tổn hao thép) → làm chậm pha giữa từ áp và từ thơng - Do φ(t) → Fđt(t) qua 0 → gây rung, để chống rung, sử dụng vòng ngắn mạch 2.4 Mạch từ xoay chiều - i € δ khi khe hở δ thay đổi → i thay đổi U U Giải thích: I = U = với X L = L ω ≈ Z... W: số vòng dây cuộn dây xchiều Wn: số vòng dây cuộn dây ngắn mạch, với điện trở r n và điện kháng Xn Ta có: phương trình cân bằng s.t.đ trong mạch từ: Wn2 dφδ dφ iW = φδ Rδ + → u µ = φδ Rδ + Lµ δ rn dt dt Ttự: xét mạch điện RL nối tiếp, ta có pt cbằng áp: u = R + L =.R + u u i L di dt So sánh sự tương ứng của các đại lượng mạch điện và mạch từ, ta có: Wn2 ω n2 W L ↔ Lµ : từ cảm; X ↔ Xµ : từ kháng... våïi mảch tỉì khẹp kên 2.2 Từ dẫn ở khe hở khơng khí Khi từ thơng chạy trong mạch từ và qua khe hở kkhí Ta có từ trở mạch từ: bằng từ trở sắt từ và từ trở khe hở kkhí δ Rµ = RµFe + Rδ do µFe >> µo nên bỏ qua RµFe ≈ 0 Suy ra: Rµ = Rδ → tìm Rδ ? Hay: Tìm Gδ ? 1 Rδ = Gδ Để tìm Gδ ta phải xác định sự phân bố từ trường trong mạch 2.2 Từ dẫn ở khe hở khơng khí Khi cho dâiãûn chảy qua cün dáy thç trong cün... đó khơng có tổn hao từ trễ và dòng xốy → mtừ làm bằng thép khối → dễ gia cơng chế tạo  Ta có: I = U nên I ko phụ thuộc δ Tức là khi δ R thay đổi thì I = const 2.3 Mạch từ một chiều 2 Các phương pháp tính mạch từ 1 chiều: - Vẽ sơ đồ đẳng trị của mạch từ: dựa vào kết cấu mạch từ và sự phân bố từ thơng của mtừ - Tính Gδ và Gµ - Giải bài tốn tìm các thơng số chưa biết: thường gặp 2 bài tốn sau: + Btốn... U U U → = I = = δ 2 2 2 ωW G µ ωW Gδ ωW µ S 0 → ∈ I δ - Khi nắp đóng δ nhỏ nên Iđóng nhỏ Khi nắp mở δ lớn nên Imở lớn Imở = (5 ÷ 20) Iđóng Do vậy trước khi đóng điện cho NCĐ cần kiểm tra nắp có bị kẹt hay khơng 2.4 Mạch từ xoay chiều 2 Vòng chống rung: Vòng ngắn mạch làm bằng đồng được đặt âm 2/3 diện tích cực từ Vng ngàõn mảch φ1 φ φ1 φ'2 Nam chám âiãûn xoay chiãưu φ2 2.4 Mạch từ xoay chiều Xét... l tỉì thäng âi qua khe håí lviệc δ, tạo nên lực hút điện từ Glà từ thơng lviệc Tỉì thäng tn φt : l tỉì thäng âi ra ngoi khe håí khäng khê và song song với từ thơng chính Ta có: φδ = φc + φt : từ thơng khe hở kkhí Tỉì thäng r φr : l tỉì thäng khäng âi qua khe håí kkhê δ m khẹp kên trong khäng gian giỉỵa li v thán mảch tỉì 2.2 Từ dẫn ở khe hở khơng khí Giá trị φr є kết cấu mạch từ, mức độ bão hòa mạch . CHƯƠNG 2 : NAM CHÂM ĐIỆN (CƠ CẤU ĐIỆN TỪ) CH NG 2: Ơ NAM CHÂM ĐI N (NCĐ)Ệ 2.1. Đại cương về NCĐ 2.2. Từ dẫn ở khe hở không khí 2.3. Mạch từ một chiều 2.4 Gµ 8) Từ áp: Uµ Mạch điện: 1) Sức điện động: E (V) 2) Dòng điện: I (A) 3) Mật độ dòng điện: J 4) Cđộ điện trường: H (V/m) 5) Điện trở suất: ρ 6) Điện trở: R 7) Điện dẫn: G 8) Điện áp: U 2.1 2.2. Từ dẫn ở khe hở không khí Công thức tính từ dẫn khe hở không khí: µkk = µ0 = 4π.10 -7 [ H/m ] S: tiết diện khe hở kkhí = Scực từ (m 2 ) δ: chiều dài khe hở kkhí (m). δ S .μG δ S .μ .δH .SB U G 0δ0 δ δ δ δ δ =⇒=== φ