Chương 16: Tính dòng điện trong cuộn dây a.. Dòng điện trong cuộn dây khi hút: dây gồm: dòng điện trong cuộn dây, dòng điện từ hoá khe hở, dòng điện khắc phục tổn hao trong lõi thép và
Trang 1Chương 16: Tính dòng điện trong cuộn
dây
a Dòng điện trong cuộn dây khi hút:
dây gồm: dòng điện trong cuộn dây, dòng điện từ hoá khe hở, dòng
điện khắc phục tổn hao trong lõi thép và dòng ngắn mạch
2 Fe
đ vq
2 th
h = ( I + I ) + I + I )
Trong đó:
+
2
X + R
U
=
I
2
k
Σ δ
ω
ω W G
U
= L
U
= X
U
=
I k k 2k
Vì R<< X nên coi R 0
= 314 (rad/s)
W = 2377 (Vòng): số vòng cuộn dây
10 13 , 2 2377 314
380
=
Theo ph-ơng trình từ hoá lõi thép ta có:
Ith W = Hi li
Trang 2Trong đó: Hi li = Htb ltb: tổng từ áp trên các phan đoạn mạch từ.
Căn cứ vào đ-ờng cong từ hoá của thép 41 hình ( 5-6 ) quyển 1:
2
8 , 1
= 2
Htb
= 1,27 (A/cm)
Vậy ta có dòng điện từ hóa trong lõi thép:
).
A ( 012 , 0
= 2377
2 , 23 27 , 1
=
Ith
+
max u k
Fe Fe
k U
P
=
lõi thép
Vậy dòng điện đặc tr-ng cho tổn hao trong lõi:
).
A ( 10 6 , 7
= 380 1 , 1
168 , 3
=
Fe
Vậy giá trị biên độ của dòng điện khi hút:
).
A ( 19 , 0
= ) 1 , 0 + 012 , 0 ( + ) 16 , 0 + 0076 , 0 (
=
h
Nên ta có mật độ dòng khi hút:
Trang 3mm / A ( 33 , 3
= 057 , 0
19 , 0
= q
I
=
h
b Dòng điện cuộn dây khi nhả = 9 (mm):
Khi nhả dòng điện trong cuộn dây chủ yếu là dòng điện từ hoá khe hở không khí, dòng điện từ hóa lõi thép và tổn hao rất lớn
Do vậy dòng điện trong cuộn dây đ-ợc tính gần đúng theo công thức:
Σ
ω W G
k U
=
I đ m 2u max
nh
W= 2377 (vòng)
10 9 , 148 2377 314
380 1 , 1
=
19 , 0
58 , 1
= I
I
= k
h
nh I
9 Tính toán nhiệt dây quấn nam châm điện:
+ Tính điện trở dây quấn :
Theo công thức:
q
W l
=
0
ρ
Trong đó:
Trang 4ltb = 4 ( a + lcd + 2)
a = 23 (mm): bÒ réng cùc tõ gi÷a
W = 2377 (vßng): sè vßng cuén d©y
c¸ch ®iÖn
057 , 0
2377 148
=
R 0,023.10 - 3 Ω
+ Tæn hao n¨ng l-îng trong d©y quÊn:
+ §é t¨ng nhiÖt bÒ mÆt cuén d©y:
Theo c«ng thøc Newt¬n vÒ sù hót lµm nãng cuén d©y cña nam
ch©m ®iÖn ta cã:
tn T
dq
S k
P
= τ
Trang 5Stn = Sxq + Sđ.
Sxq = P hcd
Với P: chu vi ngoài cuộn dây
= 2 ( 23 + 2 9) + 2 (24,5 + 2 9) = 167 (mm)
Sđ =
4
3
=
4
(m2)
C 79 , 61
= 10 874 , 4 17
12 , 5
3
-τ
hoàn toàn phù hợp
10 Tính và dựng đặc tính lực hút:
Theo công thức (5-50)- quyển 1
δ δ
δ
δ
d
dG 3
1 + d
dG G 2
k 2
=
2
2 t
đ
Trong đó : k = 0,25 : hệ số xét tới thứ nguyên lực
=
r
tb
σ Φ
Trang 6tb: từ thông trung bình của lõi thép.
f W 44 , 4
k U k
= u k ir
tb
Φ
quấn
d
dGr δ
W = 2377 (vòng): số vòng cuộn dây
Vậy lực hút điện từ:
δ σ
δ
tb
d
dG G 2
k 2
= F
2 r
2 th
đ
Để dựng đặc tính lực hút ta thay đỏi từng giá trị : 0,2 ; 1; 3; 5; 7; 9
Trang 7 (mm)
+.Tính và dựng đặctính nhả:
Ta có hệ số nhả là tỷ số giữa dòng điện hoặc điện áp cuộn dây khi
đ t
nh
I
I knhU
=
đ
t
nh
U
U
Trong tr-ờng hợp đơn giản, ta cũng có thể xác định qua đặc tính lực của nam châm điện (trên sơ đồ đặc tính lực)
knh =
ơ
nh
F F
43
Từ thông trung bình trong lõi thép khi nhả:
).
Wb ( 10 7 , 2
= 2377 50 44 , 4
75 , 0 190
= f W 44 , 4
k U k
tbnh
-Φ
Trang 8δ σ
δ
tbnh
d
dG G 2
k 2
=
F
2 r
2 th
đ
Thay đổi các giá trị của khe hở không khí ta xác định đ-ợc các giá trị của đặc tính nhả nh- trong bảng sau:
Khe hở
(mm)
Fđtnhả (N) 32,57 15,33 11,49 7,58 4,4
11 Tính toán gần đúng thời gian tác động và thời gian nhả:
ttd = t1 + t2
Thời gian nhả là quãng thời gian từ khi cắt điện của cuộn dây
tnh = t3 + t4 Trong đó:
+ Đối với nam châm điện xoay chiều:
Xét thời gian tác động:
ttd = t1 + t2
Trang 9Với t1: Do dòng điện và từ thông biến thiên tuần hoàn Với
nếu đóng điện vào thời điểm mà dòng điện đi qua điểm O chỉ sau 1/4 chu kỳ từ thông đạt trị số cực đại còn nếu đóng điện vào thời
điểm i O thì quãng thời gian để đạt từ thông cực đại cũng không quá 1/2 chu kỳ Do đó lực điện từ đại trị số cực đại với thời gian bé hơn 1/2 chu kỳ
động:
50 2
1
= f 2
t3 =
50 2
1
= f 2
1
= 0,01 (s)
‡”
-Δ
n
2 ( F F ) i
xi m 2
=
t
Trong đó: m khối l-ợng phần động
m =
8 , 9
6 , 0
= g
G
= 0,061 (kg)
G = 0,6 (kg): trọng l-ợng phần động
).
m / N ( 10 54 , 21
= 2
10 3 ).
6 , 14 + 24 , 18 ( 2
10 3 ).
49 , 18 +
71
,
28
(
=
3 3
1
Trang 10
x2 = (6 - 3).10-3 = 3 10-3 (m).
).
m / N ( 10 15 , 36
= 2
10 3 ).
24 , 18 + 84 , 42 ( 2
10 3 ).
71 , 28 +
47
,
56
(
=
3 3
2
) m / N ( 10 272 , 111
= 2
10 8 , 2 ).
84 , 42 + 92 , 59 ( 2
10 8 , 2 ).
47 , 56 + 77
,
125
(
=
3 3
3
-) s ( 011 , 0
= 10
27 , 111
) 10 8 , 2 (
061 , 0 2 + 10
15 , 36
) 10 3 (
061 , 0 2 + 10
54 ,
21
) 10 3 (
061
,
0
.
2
=
2 3 3
2 3 3
2 3
-Δ
n
i c nh 2
i ).
F F (
xi m 2
= t
).
m / N ( 10 29 , 31
= 2
10 3 ).
4 , 4 + 58 , 7 ( 2
10 3 ).
6 , 14 +
24
,
18
(
=
3 3
1
-).
m / N ( 10 315 , 57
= 2
10 3 ).
58 , 7 + 33 , 15 ( 2
10 3 ).
24 , 18 +
84
,
42
(
=
3 3
2
-) m / N ( 10 29 , 82
= 2
10 8 , 2 ).
33 , 15 + 57 , 32 ( 2
10 8 , 2 ).
84 , 42 +
92
,
59
(
=
3 3
3
-) s ( 013 , 0
= 10
29 , 82
) 10 8 , 2 (
061 , 0 2 + 10
31 , 57
) 10 3 (
061 , 0 2 + 10
29 ,
31
) 10 3 (
061
,
0
.
2
=
2 3 3
2 3 3
2 3
-Vậy ta có thời gian khởi động của phần ứng khi nhả:
Thời gian nhả của nam châm điện: