Chng 15: Tính toán vòng ngắn mạch chống rung +. Xác định trị số trung bình của lực điện từ ở khe hở làm việc khi không có vòng ngắn mạch ở trạng thái hút của phần ứng. Theo công thức (5 - 52)- quyển 1 ta có lực hút trung bình khi hút. ).N( S .10.9,19=F tn 2 tb 4 tbh Trong đó: S tn : tổng diện tích trong và ngoài vòng ngắn mạch S tn = S 1 2.b. n.m . Với n.m = 2 (mm): bề rộng vòng ngắn mạch. S 1 = 379,75 (mm 2 ): tiết diện cực từ bên. b= 24,5 (mm): bề rộng cực từ. Nên: S tn = 379,75 - 2. 24,5. 2 = 281,75 (mm 2 ). tb : từ thông trung bình qua khe hở không khí khi phần ứng hút. ).Wb(10.04,2= 5,1 06,3 == 4 rth th tb - Vậy lực hút trung bình khi hút: ).N(39,29= 75,281 ) .10.9,19=F 2 4 tbh -4 10(2,04. +. Tỷ số giữa lực điện từ nhỏ nhất và giá trị trung bình của lực điện từ khi không có vòng ngắn mạch: Theo công thức (5 - 53)- quyển 1 ta có: htb cqdhdt htd min F F.k = F F =f Trong đó: k dt = 1: hệ số dự trữ của thành phần lực đập mạch. ).N(42,21= 2 84,42 = 2 F =F maxơc cqdh Tại = 3 (mm). Vậy : 728,0= 39,29 42,21 =f l Tỷ số giữa điện tích cực từ ngoài và diện tích cực từ trong vòng ngắn mạch theo 276 - quyển - 1 44,0= 728,0.4 728,02 = f.4 f2 = l l - - Mà ta có: S t + S n = 281,75 (mm 2 ). 44,0== S S n t Vậy ta có : S t = 196 (mm 2 ). S n = 85,75 (mm 2 ). +. Điện trở vòng ngắn mạch: Theo công thức (5 - 54)- quyển 1 ta có điện trở vòng ngắn mạch ).(f4. )2+f3(. f.4.S =r 2 l 2 lh ltn0 nm - Trong đó: = 2. . f = 314 (rad/s). S h = 0,2. 10 -3 (m): khe hở khi nắp hút. 0 = 1,256 . 10 -6 (H/m) S tn = 281,75 . 10 -6 (m 2 ). f = 0,73. Vậy điện trở vòng ngắn mạch: ).(10.72,1=728,04. )2+728,0.3.(10.2,0 728,0.4.10.75,281.10.256,1.314 =r 4 23 66 nm - - - +. Góc lệch pha giữa từ thông trong t và n khi số vòng ngắn mạch W nm =1. Theo công thức (5 - 55)- quyển 1 ta có: nm t r G. =tg Mà ta có: h t 0t S .=G Nên góc lệch pha: 25,2= 10.2,0.10.72,1 10.196.10.256,1.314 =tg 34 66 Trong đó: = 314 (rad/s) 0 = 1,256. 10 -6 (H/m) S t = 196 (mm 2 ) r nm = 1,72 . 10 -4 () h = 0,2 . 10 -3 (m) = 66 0 cos = 0,4. Vậy ta thấy = 66 0 là phù hợp với =( 50 0 80 0 ). +. Xác định từ thông trong và ngoài vòng ngắn mạch: Theo công thức ( 5- 56 )- quyển 1 ta có từ thông trong vòng ngắn mạch: t cos.c.2+c+1 = 2 h Trong đó: 1,1= 4,0 44,0 = cos =c h = 2,04. 10 -4 (Wb). )Wb(10.16,1= 4,0.1,1.2+1,1+1 10 = 4 2 4 - - t 2,04. nên ta có từ thông ngoài vòng ngắn mạch: n = c. t = 1,1.1,16.10 -4 = 1,276.10 -4 +. Từ cảm khe hở vùng ngoài vòng ngắn mạch. ).T(49,1= 10.75,85 10.276,1 = S =B 4 4 n n n - - So sánh B n = 1,49 (T) < [B n ]= 1,6 (T) là thích hợp. + Xác định các lực điện từ. Theo công thức trang 268- quyển 1 ta có giá trị lớn nhất của lực điện từ là: 2cos.F.F.2+F+F=F tbntbt 2 tbn 2 tbtmax Trong đó: ).N(8,37= 10.75,85 )10.276,1( .10.9,19=.10.9,19=F 6 24 44 tbn - - n 2 n S ).N(6,13= 10.196 )10.16,1( .10.9,19=.10.9,19=F 6 24 44 tbt - - t 2 t S Cos2 = cos (2. 66) = - 0,67. Vậy: ).N(4,30=)67,0(.8,37.6,13.2+8,37+6,13=F 22 max - Giá trị trung bình của lực điện từ: F rb = F tbt + F tbn = 13,6 + 37,8 = 51,4 (N). Vậy giá trị nhỏ nhất của lực điện từ: F min = F tb - F max = 51,4 - 30,4 = 21 (N). Nhận xét: Ta có từ thông dạng qua hai cực từ trên cũng đứng lò từ thông chạy qua cực từ giữa. Nếu từ thông chạy qua 2 cực từ bên bị lệch pha 1 góc là thì từ thông chạy qua cực từ giữa sẽ bị lệch pha nhau 1 góc . Do vậy ta có lực điện từ nhỏ nhất là do nam chân điện sinh ra. F đtmin = 4. F min = 4. 21 = 84 (N). Ta thấy F đtmin > F cơ h = 59,9(N) do đó nắp không bị rung. +. Tổn hao năng l-ợng trong vòng ngắn mạch: Theo công thức (5 - 57)- quyển 1 ta có: nm 2 minu 2 tmaxu nm r.k.2 ) k( =P Trong đó: k Umax = 1,1: hệ số tăng áp. k Umin = 0,85: hệ số sụt áp. = 314 (rad/s) t = 1,16. 10 -4 (Wb). r nm = 1,72. 10 -4 (). ).W(46,6= 10.72,1.85,0.2 )10.16,1.314.1,1( =P 4 24 nm - - +. Xác định kích th-ớc của vòng ngắn mạch: Chu vi vòng ngắn mạch: P = 2 ( b + + b S t ) = 2. ( 24,5 + 2 + 5,24 196 ) = 69 (mm). Chọn vật liệu làm vòng ngắn mạch là đồng cứng tinh khiết 20 = 0,01681. 10 -3 (mm): điện trở suất ở 20 0 C. = 0,0043 (1/ 0 C): hệ số nhiệt điện trở. Nhiệt độ phát nóng của vòng ngắn mạch là 200 0 C. Nên ta có điện trở suất của vật dẫn ở nhiệt độ phát nóng: 200 = 20 . [1 + ( - 20)] = 0,01681. 10 -3 [1 + 0,0043. (200 - 20)] = 0,03 . 10 -3 (mm). Tiết diện vòng ngắn mạch. ).mm(12= 10.72,1 69.10.03,0 = r P. =S 4 3 nm nm200 nm Nh- vậy chiều cao của vòng ngắn mạch: ).mm(6= 2 12 = S =h nm nm nm h n 6. Hệ số toả nhiệt vòng ngắn mạch. +Toả nhiệt trong không khí: Theo công thức (5-13)- quyển 1 k tkk = 3. 10 -3 .(1 + 0,0017 . ) = 3. 10 -3 .(1 + 0,0017. 200 ) = 4,02. 10 -3 (W/cm 2 0 C). Với = 200 0 C. nhiệt độ phát nóng của vòng ngắn mạch. + Toả nhiệt trong lõi thép. k tkk = 2,9. 10 -3 . (1 + 0,0068. ) = 2,9. 10 -3 . (1 + 0,0068. 200 ) = 6,84. 10 -3 (W/cm 2 0 C). Diện tích toả nhiệt trong vòng ngắn mạch: - Trong không khí: S 1 = 2. P nm . + 2. b S t . h nm = 2. 69. 2 + 2. 6. 5,24 196 = 372 (mm 2 ). - Trong lõi thép: S 2 = 2b. h nm + 2b. + P.h nm = 2. 24,5. 6 + 2. 2. 24,5 + 69. 6= 806 (mm 2 ). +.Dòng điện đặc tr-ng cho tổn hao năng l-ợng trong ngắn mạch: ).A(194= 10.72,1 46,6 = r P =I 4 nm nm nm - dòng điện trong cuộn dây ta qui đổi: ).A(16,0= 2377 194.2 = W I.2 =I nm đvnmq 7. Tổn hao trong lõi thép: +. Xác định trọng l-ợng lõi thép M. M = V. . k c . Trong đó: k c = 0,94: hệ số ép chặt. = 7,55 (g/cm 3 ): trọng l-ợng riêng của thép. V = H. B. b - 2h cs . c. b : thể tích lõi. Với: H = 67 (mm): chiều cao nam châm điện B = 89 (mm): chiều dài nam châm điện. h cs = 37 (mm): chiều cao cửa sổ. b = 24,5 (mm): kích th-ớc lõi c = 18 (mm) chiều rộng cửa sổ. Nên ta có: V = 67.89. 24,5 - 2. 37 .18. 24,5 = 113,5 (cm 3 ). Vậy trọng l-ợng lõi thép: M = 113,5. 7,55 . 0,94 = 0,8 ( kg). +. Suất tổn hao lõi thép ứng với từ cảm cực đại: W. k.U.k.2 = irkđmaxu max Trong đó: k ir = 0,8 K u = 1,1: hệ số tăng áp. U đk = 380 (V): điện áp điều khiển. W = 2377 (vòng): số vòng cuộn dây. ).Wb(10.34,6= 2377.314 8,0.380.1,1.2 = 4 max - Vậy từ cảm cực đại của lõi thép: ).T(13,1= 10.5,563 10.34,6 = S =B 4 4 2 max max - - So sánh với việc chọn B max = 1,2 (T). +. Công suất tổn hao trong lõi: P Fe = k d . P max . M Trong đó: k d = (23): hệ số xét đến sự tăng tổn hao mạch từ. Chọn k d = 2 P max =P 10 . 2 max ) 1 B ( = 1,55. (1,13) 2 =1,98 (W/kg) Với P 10 = 1,55 (W/kg): suất tổn hao riêng lõi thép ( theo bảng 5-4). M = 0,8 (kg): khối l-ợng mạch từ. Vậy công suất tổn hao trong lõi thép: P Fe = 2. 1,98. 0,8 = 3,168 (W). . Chng 15: Tính toán vòng ngắn mạch chống rung +. Xác định trị số trung bình của lực điện từ ở khe hở làm việc khi không có vòng ngắn mạch ở trạng thái hút của phần ứng. Theo công thức (5. giữa lực điện từ nhỏ nhất và giá trị trung bình của lực điện từ khi không có vòng ngắn mạch: Theo công thức (5 - 53)- quyển 1 ta có: htb cqdhdt htd min F F.k = F F =f Trong đó: k dt = 1: hệ số. (mm 2 ). 44,0== S S n t Vậy ta có : S t = 196 (mm 2 ). S n = 85,75 (mm 2 ). +. Điện trở vòng ngắn mạch: Theo công thức (5 - 54)- quyển 1 ta có điện trở vòng ngắn mạch ).(f4. )2+f3(. f.4.S =r 2 l 2 lh ltn0 nm - Trong