BÀI GIẢNG KHÍ CỤ ĐIỆN - CHƯƠNG 4 pptx

CHƯƠNG 4 LỰC ĐIỆN ĐỘNG KHÁI NIỆM CHUNG  Một vật dẫn đặt trong từ trường, khi có dòng điện I chạy qua sẽ chịu tác động của một lực.  Lực này có xu hướng làm biến dạng hoặc chuyển dời vật dẫn để từ thông xuyên qua nó là lớn nhất.  Lực đó gọi là lực điện động, chiều của lực điện động được xác định theo quy tắc bàn tay trái  Ở trạng thái làm việc bình thường, trị số của dòng điện không lớn nên LĐĐ sinh ra không đủ lớn để có thể làm ảnh hưởng đến độ bền vững kết cấu của thiết bị. KHÁI NIỆM CHUNG  Nhưng khi ở chế độ ngắn mạch, dòng tăng lên rất lớn (có lúc tới hàng chục lần I đm ), lực điện động đạt trị số lớn nhất khi trị số tức thời của dòng điện đạt lớn nhất, và được gọi là dòng điện xung kích.  Với dòng điện xoay chiều, dòng điện xung kích được tính theo công thức như sau : nmXKXK IKI 2 KHÁI NIỆM CHUNG  Trong đó : K XK là hệ số xung kích của dòng điện, tính đến ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ và thường lấy K XK = 1.8; I nm là trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xác lập.  Do vậy chúng ta phải tính toán LĐĐ tác động lên thiết bị trong trường hợp này để khi tính chọn thiết bị phải đảm bảo độ bền điện động. Độ bền điện động của thiết bị là khả năng chịu được LĐĐ do dòng ngắn mạch sinh ra. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG Việc tính toán LĐĐ thường được tiến hành theo 2 phương pháp :  Theo định luật Bio - Xava - Laplace  Theo phương pháp cân bằng năng lượng. TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE y 0 x B dl 1 dF i 1 z β M dl 2 i 2 d H TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Xét một đoạn mạch vòng dl 1 (m) có dòng điện i 1 (A) đi qua, được đặt trong từ trường với từ cảm B (T) như hình , thì sẽ có một lực dF (N) tác động lên dl 1 : Trong đó :  là góc giữa B và dl 1 , hướng đi của dl 1 theo chiều của dòng điện i 1 . Lực điện động tác dụng lên đoạn mạch vòng với chiều dài l 1 (m) bằng tổng các lực thành phần.  sin. 11 dlBidF    11 0 11 0 .sin ll dlBidFF  TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Nếu mạch vòng nằm trong môi trường có độ từ thẩm cố định  = const, như trong chân không hoặc không khí, việc xác định từ camí B tương đối thuận tiện khi sử dụng định luật Bio - Xava - Laplace. TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Theo định luật này cường độ từ trường dH tại điểm M bất kỳ cách dây dẫn dl 2 có dòng điện i 2 chạy qua một khoảng r, được xác định theo công thức : Trong đó  là góc giữa vectơ dl 2 và bán kính r. 2 22 . 4 sin. r dli dH    [...]... kéo ĐỘ BỀN ĐIỆN ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ Khi bị ngắn mạch, LĐĐ do dòng ngắn mạch sinh ra khá lớn, có thể gây ra hỏng hóc các thiết bị điện Khả năng chịu LĐĐ lớn nhất của thiết bị điện chính là độ bền điện động của thiết bị điện : FTBD  FLDDmaî FTBĐ : khả năng chịu lực (độ bền) của thiết bị điện FLĐĐmax : là trị số lớn nhất của LĐĐ do dòng điện ngắn, mạch sinh ra khi đi qua thiết bị điện ĐỘ BỀN ĐIỆN ĐỘNG... XK I m )  3, 24. 10 K I () TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU 1 PHA Quan hệ giữa dòng điện, LĐĐ theo thời gian được trình bày ở hình khi kể đến thành phần không chu kỳ của dòng điện Từ (**) ta nhận thấy rằng, LĐĐ khi có cả thành phần không chu kỳ tăng lên 3, 24 lần so với LĐĐ chỉ có thành phần chu kỳ Sau khi thành phần không chu kỳ tắt (sau khoảng từ 4 đến 5 chu kỳ), LĐĐ chỉ còn do dòng điện chu kỳ tạo...TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Từ cảm ở điểm M sẽ là :  0 i2 sin  dl 2 dB   0 dH  4 r 2 Thay 0 = 4. .1 0-7 (H/m) và tích phân hai vế của ta có : l2 i2 sin  B   10 dl 2 2 r 0 7 Thay từ cảm B vào ta có : l1 l2 sin  sin  dl1 dl 2 F  10 i1 i2   r2 0 0 7 TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE l1 l2 Đặt sin  sin  dl1 dl 2  r2 0 0 Vậy : =... lớn so với l khỏang cách của chúng thì KC  2l , lực điện lúc đó là : a 2l F  10 i1i2 a 7 TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA 2 THANH DẪN SONG SONG CÓ DÒNG ĐIỆN l1 Trường hợp l1  l2 : F S1 D2 D1 S2 a F l2 Ta có : 7 F  10 i1i2 KC KC D1  D2   S1  S2   a LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU 1 PHA Ở chế độ xác lập, dòng điện chỉ có thành phần chu kỳ theo quy luật : i  2 I... thời gian được cho ở hình Ở chế độ quá độ, dòng điện gồm 2 thành phần : chu kỳ và không chu kỳ : i  I m (e  t / T  cos.t ) trong đó : T=L/R : là hằng số thời gian của mạch; R, L : là điện trở, điện cảm của mạch TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU 1 PHA Sau thời gian t   , dòng điện trong mạch đạt trị số lớn  nhất, còn là trị số xung kích của dòng điện : i XK  I m (1  e  /  T )  K XK I m... còn hướng lực điện động theo quy tắc bàn tay trái Lực điện động sẽ được tính bằng phương pháp này nếu dễ dàng tính được hệ số kết cấu KC TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG Năng lượng điện từ của một hệ mạch vòng gồm 2 dây dẫn có dòng điện đi qua được mô tả bằng phương trình 1 2 1 2 W  L1i1  L2i2  M i1i2 2 2 Trong đó : L1, L2 là điện cảm của 2 mạch vòng (H) i1,i2 là dòng điện trong 2... F i1 F F i2 F i1 F F i 2 F i 2 TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA 2 THANH DẪN SONG SONG CÓ DÒNG ĐIỆN Xét hai dây dẫn song song có đường kính rất bé so với chiều dài của chúng và có dòng điện i1, i2 , chiều dài tương ứng l1, l2 : l1 I1 l1 I2 l2 F S1 D2 D1 F l2 S2 a a TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA 2 THANH DẪN SONG SONG CÓ DÒNG ĐIỆN Trường hợp l1 = l2 = l : Thì lực điện động tác dụng F  10 7 i1i2 K C lên hai... kỳ), LĐĐ chỉ còn do dòng điện chu kỳ tạo nên TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU 3 PHA Xét ba dây dẫn của ba pha nằm trong cùng một mặt phẳng có các dòng điện iA, iB ,iC với IA = IB = IC Nếu không kể đến thành phần không chu kỳ thì dòng điện ở các pha lệch một góc 2/3 : 2 4 i A  I m sin .t iB  I m sin(.t  ) iC  I m sin(.t  ) 3 3 Lực điện động tác dụng lên từng dây dẫn được tính như sau : FA... có mạch vòng với điện cảm L và dòng điện i thì LĐĐ tác dụng lên mạch vòng (do dòng điện chạy trong nó sinh ra) được tính theo công thức : F W 1 2 L  i x 2 x F W 1   iW x 2 x Thay Li =  = W. vào ta có : Trong đó :  là từ thông móc vòng,  từ thông, w số vòng dây Với hệ số hỗ cảm M, lực điện động tương tác giữa W M hai mạch vòng sẽ là : F x  i1i2 x HƯỚNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐỘNG i1 i1 F... dòng điện Ta nhận thấy rằng, LĐĐ có hai thành phần, thành phần không đổi F1 và thành phần biến đổi F2 : 7 m 2 C m F  F1  F2  Fm Fm  cos 2.t 2 2 TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU 1 PHA Trong đó thành phần biến đổi F2 có tần số gấp đôi tần số của dòng điện Trong một chu kỳ, trị số trung bình T 1 2 của LĐĐ là : Ftb   F dt  Fm  1 10 7 K C I m  10 7 K C I 2 20 2 2 Đồ thị của LĐĐ và dòng điện . luật Bio - Xava - Laplace  Theo phương pháp cân bằng năng lượng. TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE y 0 x B dl 1 dF i 1 z β M dl 2 i 2 d H TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE. r. 2 22 . 4 sin. r dli dH    TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Từ cảm ở điểm M sẽ là : Thay 0 = 4. .10 -7 (H/m) và tích phân hai vế của ta có : Thay từ cảm B vào ta có : 2 220 0 . 4 .sin r dli dHdB      2 0 2 2 7 2 sin .10. chục lần I đm ), lực điện động đạt trị số lớn nhất khi trị số tức thời của dòng điện đạt lớn nhất, và được gọi là dòng điện xung kích.  Với dòng điện xoay chiều, dòng điện xung kích được