Bài giảng điện - Điện tử: Cơ cấu điện từ và nam châm điện ppsx

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

Trang 1

CHƯƠNG 3 :

CƠ CẤU ĐIỆN TỪ

VÀ NAM CHÂM ĐIỆN

Ths Trần Đình Cương

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

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 

Trang 3

Trang 4

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

Từ thông chính  : là từ thông đi qua khe hở không khí chính, đó là từ thông làm việc của cơ cấu điện từ

Từ thông tản t : là từ thông đi ra ngoài khe hở không khí chính

Từ thông rò 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 điệnNối 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

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 :

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

Định luật Kiếckhốp II : Trong một mạch từ khép kín, tổng

Trang 7

dR S

dl dl

S

S B dl

l

i l

F dR

dl

H  

Trang 8

NAM CHÂM ĐIỆN

Trang 9

ĐẠI CƯƠNG VỀ NAM CHÂM ĐIỆN



S i

N

S

N S

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 :

Tính theo công thức maxwell

Tính theo phương pháp cân bằng năng lượng

Trang 13

TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ THEO CÔNG THỨC MAXWELL

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

Trong đó:

: vec tơ từ cảm ở khe hở KK bề mặt cực từ: Vec tơ phâp tuyến đơn vị ở bề mặt cực từ

S: diện tích bề mặt vật dẫn

μ0 = 1,25.10-8 [H/cm] lă độ từ thẩm của không kh

Vì hệ số từ dẫn của vật liệu sắt từ lớn hơn nhiều của không khí ( >>0) nín xem như cùng phương

Trang 14

Trang 15

Khi khe hở không khí từ thông rò nhiều :

Trang 16

THEO PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG



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

id W

Trang 18

Trang 19

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

Tính lực hút điện :

Khi cung cấp năng lượng cho cơ cấu điện từ thì nắp của mạch từ được hút về phía lõi, khe hở không khí ở giữa nắp và lõi giảm dần

Ứng với vị trí ban đầu của nắp mạch từ có:

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

Trang 21

Trang 22

Ta xét hai trường hợp sau:

Trường hợp khi I = const thì

Trang 23

Trường hợp khi  = const thì

Ta có :

nên

0

d d

m

W 

 

2 2

Trang 24

NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU

VÀ VÒNG CHỐNG RUNG

Trang 25

Nam châm điện xoay chiều

Trang 26

F dt  4 2 sin2  .

) 2 cos(

2

4 2

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

VÀ VÒNG CHỐNG RUNG Nguyên lí làm việc của vòng chống rung :

Khi từ thông  đi qua cực từ sẽ chia làm hai thành phần 1 và 2

1 là thành phần không đi qua phần cực từ có

vòng chống rung, 2 đi qua phần có vòng

chống rung Khi có từ thông 2 biến thiên đi

qua, trong vòng chống rung sẽ xuất hiện dòng

điện cảm ứng icứ chạy khép mạch trong vòng

Dòng icứ sẽ sinh ra một từ trường có tác dụng chống lại sự biến thiên của 2 nên làm 2

2

Trang 30

Trang 31

Lực điện từ sinh ra sẽ có hai thành phần :

Từ thông 1 sinh ra lực: F1 = F10 - F10 cos2t

Từ thông 2 sinh ra lực : F2 = F20 - F20 cos(2t-2 )

Lực hút điện từ tổng F là :

F = F1 + F2

= (F01 + F02) - [F01cos2t + F02 cos(2t - 2)] Qua đó ta thấy rằng lực hút điện từ F1 và F2, không đồng thời đi qua trị số 0, do đó lực hút điện từ tổng F được nâng cao làm cho mọi thời điểm t, lực F > Flx nên nắp mạch

từ sẽ không rung nữa

Trang 32

Điều kiện chống rung:

Thành phần lực không đổi:

Fkđ = F01 + F02 Thành phần lực hút biến đổi là :

Trong trường hợp lý tưởng Fbđ = 0 thì cơ cấu không còn rung Muốn vậy ta phải thoả mãn hai điều kiện

2 02

2

01 F F F F

Trang 33

Câu hỏi - Bài tập

 BT1: Tính lực hút điện từ nam châm điện một chiềutheo công thức Maxwell

 BT2: Tính lực hút điện từ nam châm điện xoay chiềutheo công thức Maxwell

 CH1: Nguyên lý làm việc của vòng chống rung ở namchâm điện xoay chiều

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	562,16 KB