Tài liệu NAM CHÂM ĐIỆN ,CHƯƠNG 5e doc

TỪ DẪN CỦA TỪ THÔNG RÒ Từ thông rò f r là phần từ thông không đi qua khe hở không khí làm việc mà chỉ đi từ lõi tới gông với mạch từcó một cuộn dây hoặc giữa hai lỡi với mạch từ có 2 cuộ

TỪ DẪN CỦA TỪ THÔNG RÒ

Từ thông rò f r là phần từ thông không đi qua khe hở không khí làm việc mà chỉ đi từ lõi tới gông (với mạch từcó một cuộn dây )hoặc giữa hai lỡi (với mạch từ có 2 cuộn dây tren hai lõi ).Khi khe hở làm việc tăng ,từ thông rò cũng tăng ,nhưng chiều dài của phân đoạn mạch từ có từ thông rò lại

giảm.Vì vậy để cho việc tính được thuận lợi ,người ta dùng khái niệm suất

từ dẫn rò –từ dẫn rò trên một đơn vị chiều dài :gr=Gr/lr,H/m

Trong trường hợp này ,tử trường rò được coi như phân bố đều trên lõi

Các công thức tính gr được trình bày ở bảng 5-4(điểm 3,4,5)và bảng 5-6 (điểm R,6) Từ dẫn rò trong trường hợp sức từ động phân bố tập trung

(hinh5-17a )

Từ áp tren mỗi đơn vị chiều dài lr giữa hai trụ của mạch từ là hằng số (nếu

bỏ qua từ áp rơi trên lõi sắt Vì vậy trong trường hợp này Gr=gr.lr

Hình

Hình 5-17:Sự phân bố của từ áp ,từ thông theo chiều dài của mạch từ

a)Nam châm điện với sức từ động tập trung

b)Nam châm điện với sức từ động phân bố rải

Từ dẫn rò với trường hợp sức từ động phân bố rải đều trên lõi (H5-17b).Nếu mạch từ không bão hòa thì từ áp rò U m = q r là một đường thẳng ,còn sự thay

đổi của từ thụng –theo đường parabol.Trong trường hợp này ,việc tớnh toỏn

r

f dựa vào giỏ trị trung bỡnh của q r(đườngchấm chấm H5-17b),nghĩa là :

1

Trong dú:

r

cd

l l

q = q

1

, 2

qd

G = g l H

Từ dẫn rũ quy dổi

cd

q -sức từ động cuộn dõy,A,lcd -chiều cao của cuộn dõy ,m

(234)

235

Trong trờng hợp mạch từ bão hoà cd và r thay đổi theo

đờng cong, và khi đó từ dẫn dò quy đổi Grqđ có thể xác định theo phơng pháp vẽ Cũng tồn tại các phơng pháp khác tính toán mạch từ mà không cần tính từ dẫn dò quy đổi

D_ Từ dẫn của hai hay nhiều khe hở

Khác với mạch trở, ở mạch dẫn khi có các dẫn song song thì dẫn tổng sẽ là tổng số học của các dẫn thành phần, còn khi các dẫn nối tiếp _ sẽ giống nh các trở song song

Với 3 loại mạch từ thờng gặp( bỏ qua từ trở của sắt từ ),

từ dẫn tổng sẽ là:

a/ mạch từ hút chập, phần ứng nằm ngoài cuộn dây(

H5_13a)

qd r u

G G

G G





) 27 5 (

3 1

3 1 13

23 3























G G

G G G

G G G

u

qd r d

b/ mạch từ hút ống dây( H5_13b)

qd r K

G G

G G















qd r

qd r

G G

G G G

23

23 24

.











) 28 5 (

24 12

24 12













G G G

c/ mạch từ hình E, phần ứng phẳng( 5_14a) Với một nửa( mạch từ hình U), ta có:

) 29 5 (

.

12





B A

B

G G

G

G

G

o

o

G G

G G







12 . 12

3

1

r qd

E_ vị trí từ thông lớn nhất

Vị trí từ thông lớn nhất max chia mạch từ ra làm hai phần, trong đó mỗi phần đều có khe hở không khí Cần xác định sức từ động và chiều dài lõi của mỗi phần đó Thờng gặp các tr-ờng hợp sau :

a) Mạch từ có một khe hở (H5-13a) – Chiều dài

tính toán của lõi Chiều dài tính toán của lõi bằng toàn bộ chiều d ài của lõi hoặc của cuộn dây lcd, còn vị trí từ thông lớn nhất là chỗ tiếp xúc giữa lõi và gông

b) Mạch từ cú phần ứng nằm ngoài cuộn dõy(

H5_13b )

) 12

( 2

2

l u d

l d cd

gl G G

gl G l

l









Vỡ từ thụng dũ ở phõn đoạn 2_3 thường khụng lớn, nờn trong nhiều trường hợp, nhất là khi phần ứng hở, ta cú thể xem:

3=d=2=max

với sai số khụng vượt quỏ 4 – 5 %, thậm chớ cả khi

l23=0,3l1

c) Mạch từ hút ống dây( H5_13c).













































1

13 1

1

13 1

13 13

23

1

2

1

G

gl G G

G

gl G

G l

l l l

cd





(5_20)

Khi tính toán mạch từ theo từ thông trung bình hoặc theo

từ thong móc vòng của nam châm điện xoay chiều, việc xác định vị trí của từ thông cực đại max là không cần thiết

§ 5.9 _ đạo hàm của từ dẫn khe hở không khí

Đạo hàm từ dẫn khe hở cần thiết cho việc tính toán lực hút điện từ và các đại lượng khác của nam châm điện việc xác định đạo hàm của khe hở không khí có thể tiến hành theo hai phương pháp: phương pháp giải tích và phương pháp vẽ(đạo hàm bằng đồ thị )

1/ - Phương pháp giải tích: khi biết biểu thức giải tích của từ dẫn khe hở không khí(như ở bảng5_6), ta chỉ việc đạo hàm biểu thức đó theo khe hở không khí

2/ - Phương pháp đồ thị: Đầu tiên dựng đường cong G = f( ) theo các trị số từ dẫn để tính được cho các trị số  khác nhau (H5_18) từ một điểm  i trên trục hoành tìm điểm Gi ttương ứng trên đường cong G( ) Từ

Gi vẽ tiếp tuyến với đường cong từ dẫn, tạo với trục hoành một góc, góc này đặc trưng cho đạo hàm cấp một của từ dẫn tại điểm đó

,

1









M

M tg

M

M G

d



Trong đó :

MG, M - tỷ lệ xích của các trục G và 

Bằng cách này tìm các điểm khác của  và sau đó dựng quan hệ





d

(HINHHFGBDSH

Vdsvgsdgsg

GĐSGSFGDSG)

Hình 5_18: Xác định đạo hàm cấp một của từ dẫn khe hở không khí

§5.10 - Từ trở các phân đoạn của mạch từ.

từ trở của mạch từ gồm từ trở của khe hở không khí và từ trở của các phân đoạn sắt từ

Từ trở của khe hở không khí:







G R

Vậy từ trở của khe hở không khí là từ trở ttác dụng( thuần trở ) Các phương pháp tính từ trở( từ dẫn ) khe hở không khí đã được trình bày

ở các phần trên

Từ trở sắt từ: khác nhau về bản chất của nam châm điện một chiều và nam châm điện xoay chiều

1 Ở nam châm điện một chiều: từ trở chỉ gồm thành

phần tác dụng, và được biểu diễn theo công thức sau:





S

l H-1 Trong đó : R=

B

H

r









1 1

0

( 5_30 )

Ở đây : R, m/H _ suốt từ trở tác dụng của vật liệu từ, có thể xác định theo đường cong từ hoá của vật liệu, hoặc theo các đường cong ở H5_15 , 5_20

l,m _ S, m2 _ chiều dài và tiết diện

H, A, B, T_ cường độ từ trường và từ cảm trong mạch từ

2 Ở nam châm điện xoay chiều: từ trở gồm hai hành phần : thành phần tác dụng R

X

S

l j S

l jX

R        

(5_31)



















R

X tg

X R









(5_32)

Thành phần phản kháng của từ trở X đặc trưng cho tổn hao từ trễ, dòng xoáy và tổn hao trong vòng ngắn mạch.Vì có tổn hao nên từ thông ở các phân đoạn khác nhau của mạch từ bị lệch pha nhau

Suất từ trở phản kháng được tính theo:

m

Fe X

B f

P

2

.



Trong đó :  - khối lượng riêng của thép

PFe- Suất tổn hao của thép do từ trễ và dòng xoáy gây ra

f - tần số thay đổi của từ thông

Bm- từ trở cực đại trong lõi thép

Suất từ trở tác dụng được tính theo biểu thức:

,

2 2

X Z

   trong đó Zxác định theo đường cong từ hoá của vật liệu với tần số tương ứng

hay

m

m Z

B f P B H

2 Z

.

2















(5_34)

Trong đó : B - suất từ hoá

GFHFĐKJHFKJĐKLHDKJH

JGĐSHSFHFĐSFFĐKHFKJF

FGFFĐHFSĐFSFFĐFHĐFSKSJF

FGFGFGFGFGFĐFFĐFFDF

JGĐSJFSFDFKFHỀÈUEF

FJYĐGFGFGFHĐFHFd

Hình 5_19: Các đường cong R=f(B) cho các loại vật liệu từ khác nhau( từ cảm do từ thông một chiều tạo ra)

1 với vật liệu Э11 , Э12 , Э21

2 với vật liệu Э41 , Э42 , Э43

3 Thép cacbon đúc

4 Gang

5 Thép kết cấu CT10, ủ

Từ các hình vẽ trên nhận thấy rằng: với mỗi loại vật liệu, suất

từ trở gần như không đổi khi từ cảm biến đổi trong một phạm vi tương đối rộng

Từ trở của vòng ngắn mạch( màn chắn ) có thể viết:

mm mm

Trong đó thành phần trở tác dụng Rμmm không đáng kể so với thành phần phản kháng Xμm, vì vậy có thể coi:

Rμmm=0 ; Zμmm =jXμmm

với số vòng ngắn mạch là
=1, có thể tính:

nm nm nm

mm

r

f r

r







Trong đó : rnm _ điện trở của vòng ngắn mạch

FHKÀHKĐFHKFH

vFGĐHFFDJF

HJVGĐHGKÙHDKFH

FKĐHFFKHFDKÙHK

VJĐVGFHVBJKVHKJD

VBĐVHVNKJĐVKJV

VBĐJVGBHVBHVBDv

Hình 5-20: Các quan hệ R(B) và X(B) ( trị số tung độ của các đường cong đánh dấu bằng chữ b phải nhân với 10 )

§5.11 _ HỆ SỐ TỪ DÒ VÀ TỪ TẢN

1/ - Hệ số từ tản: Được tính theo tỷ số giữa từ thông đi qua khe hở không khí và phần từ thông làm việc:

Hay:

1

1 1

1

G

G

t l

t



















 



1

1 1

1

t m m

t m m

t

G

G

















 



(5_36)

Trong đó:  - khe hở không khí

; l - phần cực từ( lõi )

;m1 – mũ lõi ; t - tản

Hệ số từ tản phụ thuộc vào độ lớn của khe hở không khí và các kích thước của mạch từ

2/ - Hệ số từ rò:

Hệ số từ dò x là tỷ số giữa từ thông tổng đi qua tiết diện

ở vị trí lx và từ thông ở khe hở không khí nối tiếp nó























rx

Khi xác định hệ số từ rò r , để đơn giản hoá, ta coi từ trở sắt từ không phụ thuộc vào từ thông qua nó và cuộn dây được rải đều trên lõi

Nếu mạch từ có một hay nhiều khe hở không khí, à

chúng nằm về một phía của cuộn dây thì chỉ có một hệ số từ rò Khi mạch từ có các khe hở nằm về 2 phía của cuộn dây thì nó được chia thành hai phần riêng biệt, mỗi phần đều có từ thông

rò và hệ số từ rò tương ứng

Với mạch từ một chiều (cuộn dây dòng điện và cuộn dây điện áp) và mạch từ xoay chiều của dòng điện (Iw=const), khi tính toán hệ số rò người ta dung hệ số lớn nhất của từ thông

max, còn với mạch từ xoay chiều cuộn dây điện áp khi tính toán dung trị số từ thông móc vòng hay trị số trung bình của từ thông

 = wtb

Nếu có mạch từ dạng hút chập, hệ số từ rò sẽ là :

















G

G r

r

Với mạch từ một chiều : G r .gl

2

1



Với mạch từ xoay chiều : G r .gl

3 1

