thiết bị điện, chương lực điện độngCHUONG4 lucdien dong CHUONG4 lucdien dong CHUONG4 lucdien dong CHUONG4 lucdien dong CHUONG4 lucdien dong CHUONG4 lucdien dong CHUONG4 lucdien dong CHUONG4 lucdien dong CHUONG4 lucdien dong
CHƯƠNG LỰC ĐIỆN ĐỘNG KHÁI NIỆM CHUNG Một vật dẫn đặt từ trường, có dòng điện I chạy qua chịu tác động lực Lực có xu hướng làm biến dạng chuyển dời vật dẫn để từ thơng xun qua lớn Lực gọi lực điện động, chiều lực điện động xác định theo quy tắc bàn tay trái KHÁI NIỆM CHUNG Ở trạng thái làm việc bình thường, trị số dòng điện khơng lớn nên LĐĐ sinh khơng đủ lớn để làm ảnh hưởng đến độ bền vững kết cấu thiết bị KHÁI NIỆM CHUNG Nhưng chế độ ngắn mạch, dòng tăng lên lớn (có lúc tới hàng chục lần Iđm), lực điện động đạt trị số lớn trị số tức thời dòng điện đạt lớn nhất, gọi dòng điện xung kích Với dòng điện xoay chiều, dòng điện xung kích tính theo cơng thức sau : I XK = K XK I nm KHÁI NIỆM CHUNG Trong : KXK hệ số xung kích dòng điện, tính đến ảnh hưởng thành phần khơng chu kỳ thường lấy KXK = 1.8; Inm trị hiệu dụng dòng ngắn mạch xác lập Do phải tính tốn LĐĐ tác động lên thiết bị trường hợp để tính chọn thiết bị phải đảm bảo độ bền điện động Độ bền điện động thiết bị khả chịu LĐĐ dòng ngắn mạch sinh CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG Việc tính tốn LĐĐ thường tiến hành theo phương pháp : Theo định luật Bio - Xava - Laplace Theo phương pháp cân lượng TỐN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE y dl2 B β i1 x i2 dF dl1 z dH M TÍNH TỐN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Xét đoạn mạch vòng dl1(m) có dòng điện i1 (A) qua, đặt từ trường với từ cảm B (T) hình , có lực dF (N) tác động lên dl1: Trong : β góc B dl1, hướng dl1 theo chiều dòng điện i1 dF = i1 B.dl1 sin β Lực điện động tác dụng lên đoạn mạch vòng với chiều dài l1 (m) tổng lực thành phần l1 l1 0 F = ∫ dF = ∫ i1 B sin β dl1 TÍNH TỐN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Nếu mạch vòng nằm mơi trường có độ từ thẩm cố định µ = const, chân khơng khơng khí, việc xác định từ cam B tương đối thuận tiện sử dụng định luật Bio - Xava - Laplace TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA THANH DẪN SONG SONG CĨ DỊNG ĐIỆN Hai dây dẫn song song khơng chiều dài B1 C1 l1 i2 i1 l2 C2 B2 a Lực điện động sinh ra: µo ( C1 + C2 ) − ( B1 + B2 ) F= i1.i2 4π a TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG TÁC ĐỘNG LÊN CÁC VỊNG DÂY Lực Điện Động tác động lên vòng dây, cuộn dây Lực điện động sinh vòng dây R F 2r i µo 8R F= i ln − 0,75 r TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG TÁC ĐỘNG LÊN CÁC VỊNG DÂY Lực điện động lực vòng dây tròn F F 2R1 c R2 > R1 h F F 2R2 F = µ o i1.i R 1.h h +c 2 LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA Ở chế độ xác lập, dòng điện có thành phần chu kỳ theo quy luật : i = I sin ω.t = I m sin ω.t LĐĐ hai dây dẫn có dạng : F trị biên Im làωtrị.tbiên dòng điện = 10độ K I sin = độFcủa m (1 − cos 2ω t ) Ta nhận thấy rằng, Fm LĐĐ = 10có−7 hai K Cthành I m2 phần, thành phần khơng đổi F1 thành phần −7 CLĐĐ, m biến đổi F2 : F = F1 + F2 = Fm Fm − cos 2ω.t 2 TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA Trong thành phần biến đổi F2 có tần số gấp đơi tần số dòng điện Trong chu kỳ, trị số trung bình LĐĐ : 1T Fm −7 −7 Ftb = ∫ F dt = = 10 K C I m = 10 K C I LĐĐ 2gian cho hình sau Đồ thị dòng điện2theo thời TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA Ở chế độ ngắn mạch, dòng điện gồm thành phần : chu kỳ khơng chu kỳ : Sau thời gian i = I m (e −t / T − cos ω.t ) , dòng điện π mạch đạt trị số lớn nhất, trị số xung kích dòng điện : t= i ω = I m (1 + e −π / ω T ) = K XK I m hệ số xung kích : XK ta nhận thấy rằng, tần số khơng đổi, KXK phụ thuộc vào T; T lớn (L lớn, R bé ) KXK −π / ω T XK lớn Thơng thường tính tốn lấy KXK = 1,8 K =1+ e TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA Vì với trị số dòng xung kích, LĐĐ : −7 −7 Fm = 10 K C ( K XK I m ) = 3,24.10 K I (∗∗) 2 C m Quan hệ dòng điện, LĐĐ theo thời gian trình bày hình kể đến thành phần khơng chu kỳ dòng điện Từ (**) ta nhận thấy rằng, LĐĐ có thành phần khơng chu kỳ tăng lên 3,24 lần so với LĐĐ có thành phần chu kỳ Sau thành phần khơng chu kỳ tắt , LĐĐ dòng điện chu kỳ tạo nên TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA Xét ba dây dẫn ba pha nằm mặt phẳng có dòng điện i A, iB ,iC với IA = IB = IC Nếu khơng kể đến thành phần khơng chu kỳ dòng điện pha lệch góc 2π/3 : 2π 4π i ALực= điện I m sin ω.t i = I m dây sin(dẫn ω.được t − tính ) sau iC := I m sin(ω.t − ) động tác dụngBlên 3 FA = FAB + FAC ; FB = FBA + FBC; FC = FCA + FCB Trong : Fpq = Fqp lực dây dẫn pha q pha p TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA iA = I m sin ω t FAB FAC iB = I m sin( ω t − FBA 2π ) FBC iC = I m sin( ω t − FCA 4π ) FCB TÍNH TỐN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU PHA FAB 2π = FBA = KI sin ω.t sin(ω.t − ) m 4π FAC = FCA = C1 I m sin ω.t sin(ω.t − ) 2π 4π FBC = FCB = C1 I m2 sin(ω.t − ) sin(ω.t − ) : 2l a ,Cvới −chiều dài dây dẫn; a khoảng cách hai pha cạnh =l 10 FAm _ D = −0,805 C1 I m2 ; FAm _ K = 0,055C1 I m2 FCm _ D = −,805 C1 I m2 ; FCm _ K = −0,055C1 I m2 FBm _ D = FBm _ K = 0,870 C1 I m2 Trong “ D” lực đẩy “ K” lực kéo ĐỘ BỀN ĐIỆN ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ Khi bị ngắn mạch, LĐĐ dòng ngắn mạch sinh lớn, gây hỏng hóc thiết bị điện Khả chịu LĐĐ lớn thiết bị điện độ bền điện động thiết bị điện : ≥F FTBĐ : khả chịu lực (độ bền) thiết bị điện TBD LDD max FLĐĐmax : trị số lớn LĐĐ dòng điện ngắn, mạch sinh F qua thiết bị điện ĐỘ BỀN ĐIỆN ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ Vậy độ bền điện động thiết bị điện cho dạng dòng ngắn mạch xung kích Khi chọn thiết bị điện đóng cắt, phải kiểm tra xem dòng ngắn mạch qua thiết bị đó, có bé dòng xung kích cho phép hay khơng, khơng đạt phải chọn thiết bị có dòng xung kích lớn CỘNG HƯỞNG CƠ KHÍ VÀ ỔN ĐỊNH LỰC ĐIỆN ĐỘNG THIẾT BỊ ĐIỆN Cộng hưởng khí : Khi dòng điện xoay chiều qua dẫn (thanh cái) lực điện động gây chấn động phát sinh tượng cộng hưởng khí Điều kiện tránh cộng hưởng khí Muốn khơng xảy cộng hưởng tần số dao động riêng phải bé tần số sóng lực Trong thực tế người ta thường thay đổi khoảng cách giá đỡ để điều chỉnh trị số tần số dao động riêng