CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN - CHƯƠNG 3: LỰC ĐIỆN ĐỘNG doc

CHƯƠNG 3: LỰC ĐIỆN ĐỘNG (LĐĐ) 3.1. Khái niệm chung. 3.2. Các phương pháp xác định lực điện động. 3.2.1. Tính LĐĐ theo định luật BIO-XAVA-LAPLACE 3.2.2. Tính LĐĐ theo ppháp cân bằng năng lượng. 3.3. Tính LĐĐ một số trường hợp thường gặp. 3.4. Tính LĐĐ ở mạch điện xoay chiều 1 pha. 3.5. Tính LĐĐ ở mạch điện xoay chiều 3 pha. 3.6. Độ bền điện động của thiết bị điện 3.7. Trường hợp Cộng hưởng cơ khí. CHNG 3: LC IN NG Mọỹt vỏỷt dỏựn õỷt trong tổỡ trổồỡng, khi coù doỡng õióỷn I chaỷy qua seợ chởu taùc õọỹng cuớa mọỹt lổỷc. Lổỷc naỡy coù xu hổồùng laỡm bióỳn daỷng hoỷc chuyóứn dồỡi vỏỷt dỏựn õóứ tổỡ thọng xuyón qua noù laỡ lồùn nhỏỳt. Lổỷc õoù goỹi laỡ lổỷc õióỷn õọỹng, chióửu cuớa lổỷc õióỷn õọỹng õổồỹc xaùc õởnh theo quy từc baỡn tay traùi traỷng thaùi laỡm vióỷc bỗnh thổồỡng, trở sọỳ cuớa doỡng õióỷn khọng lồùn nón L sinh ra khọng õuớ lồùn õóứ coù thóứ laỡm aớnh hổồớng õóỳn õọỹ bóửn vổợng kóỳt cỏỳu cuớa thióỳt bở. Nhổng khi ồớ chóỳ õọỹ ngừn maỷch, doỡng tng lón rỏỳt lồùn (tồùi haỡng chuỷc lỏửn I õm ), lổỷc õióỷn õọỹng õaỷt trở sọỳ lồùn nhỏỳt khi trở sọỳ tổùc thồỡi cuớa doỡng õióỷn õaỷt lồùn nhỏỳt, vaỡ õổồỹc goỹi laỡ doỡng õióỷn xung kờch. 3.1. KHI NIM CHUNG Vồùi doỡng õióỷn xoay chióửu, doỡng õióỷn xung kờch õổồỹc tờnh theo cọng thổùc nhổ sau: Trong õoù : K XK laỡ hóỷ sọỳ xung kờch cuớa doỡng õióỷn, tờnh õóỳn aớnh hổồớng cuớa thaỡnh phỏửn khọng chu kyỡ vaỡ thổồỡng lỏỳy K XK = 1,8; I nm laỡ trở hióỷu duỷng cuớa doỡng ngừn maỷch xaùc lỏỷp. Do vỏỷy chuùng ta phaới tờnh toaùn L taùc õọỹng lón thióỳt bở trong trổồỡng hồỹp naỡy õóứ khi tờnh choỹn thióỳt bở phaới õaớm baớo õọỹ bóửn õióỷn õọỹng. ọỹ bóửn õióỷn õọỹng cuớa thióỳt bở laỡ khaớ nng chởu õổồỹc L do doỡng ngừn maỷch sinh ra. Vióỷc tờnh toaùn L thổồỡng õổồỹc tióỳn haỡnh theo 2 phổồng phaùp: Theo õởnh luỏỷt Bio - Xava - Laplace Theo phổồng phaùp cỏn bũng nng lổồỹng. nmXKXK IKI 2= 3.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LĐĐ. 3.2.1. TÍNH TỐN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Xẹt mäüt âoản mảch vng dl 1 (m) cọ dng âiãûn i 1 (A) âi qua, âỉåüc âàût trong tỉì trỉåìng våïi tỉì cm B (T) nhỉ hçnh 3.1, thç s cọ mäüt lỉûc dF (N) tạc âäüng lãn dl 1 : Trong âọ: β l gọc giỉỵa B v dl 1 , hỉåïng âi ca dl 1 theo chiãưu ca dng âiãûn i 1 . Lỉûc âiãûn âäüng tạc dủng lãn âoản mảch vng våïi chiãưu di l 1 (m) bàòng täøng cạc lỉûc thnh pháưn. β sin. 11 dlBidF = ∫∫ == 11 0 11 0 .sin ll dlBidFF β (3.2) (3.1) 3.2.1. TÍNH TỐN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Nãúu mảch vng nàòm trong mäi trỉåìng cọ âäü tỉì tháøm cäú âënh µ = const, nhỉ trong chán khäng hồûc khäng khê, viãûc xạc âënh tỉì c mả B tỉång âäúi thûn tiãûn khi sỉí dủng âënh lût Bio - Xava - Laplace. y 0 x B dl 1 dF i 1 z β M dl 2 i 2 dH Hình 3.1 3.2.1. TNH TON THEO NH LUT BIO-XAVA-LAPLACE Theo õởnh luỏỷt naỡy cõọỹ tổỡ trổồỡng dH taỷi õióứm M bỏỳt kyỡ caùch dỏy dỏựn dl 2 coù doỡng õióỷn i 2 chaỷy qua mọỹt khoaớng r, õổồỹc xõởnh theo cthổùc: Trong õoù laỡ goùc giổợa vectồ dl 2 vaỡ baùn kờnh r. Tổỡ caớm ồớ õióứm M seợ laỡ: Thay à0 = 4 10 -7 (H/m) vaỡ tờch phỏn hai vóỳ cuớa ta coù: Thay (3.5) vaỡo (3.2) ta coù: 2 22 .4 sin. r dli dH = 2 220 0 .4 .sin r dli dHdB à à == 2 0 2 2 7 2 sin .10 dl r i B l = = 1 2 0 0 2 21 21 7 sin.sin 10 l l r dldl iiF (3.4) (3.3) (3.5) (3.6) 3.2.1. TNH TON THEO NH LUT BIO-XAVA-LAPLACE ỷt = K C : Hóỷ sọỳ kóỳt cỏỳu cuớa maỷch voỡng Vỏỷy: Hổồùng cuớa lổỷc F õổồỹc xaùc õởnh theo tờch vectồ cuớa i vaỡ B. Trong trổồỡng hồỹp õồn giaớn, hổồùng cuớa vectồ tổỡ caớm xaùc õởnh theo quy từc vỷn nuùt chai, coỡn hổồùng lổỷc õióỷn õọỹng theo quy từc baỡn tay traùi. Lổỷc õióỷn õọỹng seợ õổồỹc tờnh bũng phổồng phaùp naỡy nóỳu dóự daỡng tờnh õổồỹc hóỷ sọỳ kóỳt cỏỳu K C . 1 2 0 0 2 21 sin.sin l l r dldl C KiiF 10 21 7 = (3.7) 3.2.2. TNH TON THEO PHNG PHP CN BNG NNG LNG Nng lổồỹng õióỷn tổỡ cuớa mọỹt hóỷ maỷch voỡng gọửm 2 dỏy dỏựn coù doỡng õióỷn õi qua õổồỹc mọ taớ bũng phổồng trỗnh Trong õoù : L 1 , L 2 laỡ õióỷn caớm cuớa 2 maỷch voỡng (H) i 1 ,i 2 laỡ doỡng õióỷn trong 2 maỷch voỡng (A) M laỡ họự caớm cuớa 2 maỷch voỡng (H). Nóỳu chố coù 1 maỷch voỡng vồùi õióỷn caớm L vaỡ doỡng õióỷn i thỗ L taùc duỷng lón maỷch voỡng (do doỡng õióỷn chaỷy trong noù sinh ra) õổồỹc tờnh theo cọng thổùc: 21 2 22 2 11 . 2 1 2 1 iiMiLiLW ++= x L i x W F = = 2 2 1 (3.8) (3.9) 3.2.2. TNH TON THEO PHNG PHP CN BNG NNG LNG Thay Li = = W. vaỡo (3.9) ta coù: Trong õoù: laỡ tổỡ thọng moùc voỡng, tổỡ thọng, w sọỳ voỡng dỏy. Vồùi hóỷ sọỳ họự caớm M, lổỷc õióỷn õọỹng tổồng taùc giổợa hai maỷch voỡng (3.8) seợ laỡ: Trong (3.11) Coi: t c i n c m c a m ch vũng khụng thay i. Ph ng phỏp cõn b ng n ng l ng dựng tớnh L khi bi t c bi u th c gi i tớch c a i n c m L v h c m M. x iW x W F = = 2 1 x M ii x W F = = 21 0 21 = = x L x L (3.10) (3.11) HƯỚNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐỘNG i 1 i 2 F F i 1 i 2 F F F F i 1 i 2 F F i 1 i 2 F F F i 1 i 2 F F i 1 i 2 [...]... Hình 3.2 3.3.1 TTốn LĐĐ tác dụng lên 1 vòng dây - FR = Lực điện động tác dụng lên vòng dây theo hướng kính là: Với R>>r: thì điện cảm của vòng dây được tính theo cơng thức: 1 2 dL i 2 dR L = µ o R (ln 8R − 1,75) r - Thế cthức L vào FR ta có: FR = - Từ các biểu thức trên, Lực điện động tác động lên một đơn vị chiều dài dây được tính bằng: µ F 8R fR = - 2πR = (3.13) µo 2 8R i ln( − 0,75) 2 r o 4πR i... thiết bị Do đó khi thiết kế các thiết bị điện ta phải tính tốn sao cho tần số riêng của thiết bị phải khác xa tần số dao động của lực điện động Nhằm tránh hiện tượng cộng hưởng cơ khí rất có hại này Tính tốn tần số giao động riêng của một hệ thanh dẫn tiết diện hình chữ nhật hoặc tròn, theo cơng thức sau: f0 K = 2 l EJ γgq (3.40) 3.7 Trường hợp Cộng hưởng cơ khí Với : γ là khối lượng riêng của vật liệu... phi chn thiãút bë cọ dng xung kêch låïn hån 3.7 Trường hợp Cộng hưởng cơ khí    Ở mạch điện xchiều, thành phần biến thiên của LĐĐ dao động với tần số gấp đơi tần số của dđiện, nên sẽ rất nguy hiểm đối với các thiết bị điện nếu tần số dao động riêng của hệ thống xấp xỉ bằng tần số dao động của LĐĐ Trong trường hợp hai tần số dao động này bằng nhau sẽ sảy ra hiện tượng cộng hưởng, làm biên độ của LĐĐ... = i’, a = a’ 3.3.6 TÍNH TỐN LĐĐ GIỮA DỊNG ĐIỆN VÀ MƠI TRƯỜNG SẮT TỪ  lực điện động tương đương như trường hợp hai dây dẫn song song, có cùng dòng điện và cách nhau một khoảng 2a:  Nên ta có:  Ứng dụng trong kết cấu của các buồng dập hồ quang Buồng dập hồ quang kiểu dàn dập ở các thiết bị điện đóng cắt dòng điện lớn dùng hiệu ứng lực điện động giữa dòng điện và mơi trường sắt từ để dập hồ quang ... thuộc vào cách cố định thanh dẫn: - K = 11,2 nếu thanh dẫn bắt chặt vào hai đầu trên sứ cách điện - K = 7,8 nếu thanh dẫn 1 đầu bắt chặt, một đầu tự do nằm trên sứ đỡ - K = 4,9 nếu thanh dẫn có hai đầu tự do nằm trên sứ đỡ 3.7 Trường hợp Cộng hưởng cơ khí KL:  Như vậy để có thể khắc phục hiện tượng cộng hưởng cơ ta có thể thay đổi tần số dao động riêng của các thiết bị điện bằng cách thay đổi chiều... được lực điện động do dòng điện lớn nhất trong trường hợp sự cố ngắn mạch tính tốn, hay là dòng xung kích Hai là, thiết kế kết cấu các thiết bị điện đóng cắt triệt tiêu được các lực điện động do dòng xung kích tạo ra Như vậy kết quả tính tốn lực điện động trong các trhợp thơng thường có ý nghĩa rất lớn đối với qtrình thiết kế các tbđiện, đặc biệt là các tbđiện đóng cắt  Hết Chương 3 ... TỪ   Xét một dây dẫn mang dòng điện i, cách mơi trường sắt từ một khoảng a VLST i Có sự tương tác giữa dòng điện và mơi trường sắt từ, sinh I I ra lực điện động có xu hướng kéo dòng điện về phía mơi a a trường sắt từ sao cho từ thơng móc vòng của chúng lớn hơn 1 H-3.6  Người ta có thể thay thế mơi trường sắt từ bằng một dòng điện i’ cùng chiều và như là ảnh của dòng điện i qua mặt phẳng của mơi trường... (3.20) Thay (3.20) vào (3.18) ta có: lực điện động giữa hai vòng dây bán kính R và khoảng cách h là: R Fh = µ 0 i1i 2 h (3.21) KL: Trong một cuộn dây lực này có xu hướng nén thấp theo chiều cao của cuộn dây, vì vậy trong các thiết bị đóng cắt có cuộn dây dòng, với dòng ngắn mạch lớn thì phải chú ý đến vấn đề tính tốn lực điện động, tăng độ bền cơ, giảm bớt lực điện động, tránh hư hỏng khi có sự cố 3.3.3... Đồng thời có một biện pháp thường dùng để tránh hiện tượng cộng hưởng cơ là sử dụng dây dẫn mềm trong các thiết bị điện, dây dẫn mềm giúp loại bỏ các cộng hưởng cơ gây nguy hiểm, liên kết mềm dẻo các chi tiết trong mạch vòng dẫn điện của thiết bị 3.4 TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU 1 PHA Kết Luận: Như vậy LĐĐ trong các thiết bị điện có thể gây ra các hiện tượng nguy hiểm đến độ bền của thiết bị,... lực khi có hai thanh dẫn đứng cùng tác động lên một thanh dẫn ngang, lực lúc này bằng tổng hợp của cả hai thanh tác động lên 3.3.5 TÍNH TỐN LĐĐ Ở CHỖ TIẾT DIỆN MẠCH VỊNG THAY ĐỔI   Trong trường hợp đường đi của dòng điện tiết diện bị thay đổi, thường gặp khi dòng điện đi từ chi tiết này đến chi tiết khác Đường đi của dòng điện bị biến dạng làm xuất hiện lực điện động ở những vị trí đó Lực này có xu . dây. - Lực điện động tác dụng lên vòng dây theo hướng kính là: - Với R>>r: thì điện cảm của vòng dây được tính theo công thức: - Thế cthức L vào FR ta có: - Từ các biểu thức trên, Lực điện động. gặp. 3.4. Tính LĐĐ ở mạch điện xoay chiều 1 pha. 3.5. Tính LĐĐ ở mạch điện xoay chiều 3 pha. 3.6. Độ bền điện động của thiết bị điện 3.7. Trường hợp Cộng hưởng cơ khí. CHNG 3: LC IN NG Mọỹt vỏỷt. CHƯƠNG 3: LỰC ĐIỆN ĐỘNG (LĐĐ) 3.1. Khái niệm chung. 3.2. Các phương pháp xác định lực điện động. 3.2.1. Tính LĐĐ theo định luật BIO-XAVA-LAPLACE 3.2.2. Tính LĐĐ theo