bài giảng nam châm điện cơ cấu điện từ

 Theo cách nối cuộn dây vào nguồn điện  Nối nối tiếp gọi lă cuộn dòng  Nối song song gọi lă cuộn âp  Theo hình dạng mạch từ:  Mạch từ hút chập thẳng.. Định luật Ôm : Trong một phân

CHƯƠNG 2 :

NAM CHÂM ĐIỆN

CH ƯƠ NG 2: NAM CHÂM ĐI N (NCĐ) Ệ

2.1 Đại cương về NCĐ

2.2 Từ dẫn ở khe hở không khí

2.3 Mạch từ một chiều

2.4 Mạch từ xoay chiều

2.5 Lực hút điện từ của NCĐ một chiều

2.6 Lực hút điện từ của NCĐ xoay chiều

2.7 Lực hút điện từ của NCĐ xchiều 3 pha

2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ NCĐ

4) Phđn loại:

 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 điện

 Nối nối tiếp (gọi lă cuộn dòng)

 Nối song song (gọi lă cuộn âp)

 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.

Wb (T

(T);

S

B = φ = 2

µ

)(

1

H l

S R

3) Μ τ ậ độ δ∫νγ ι ν: đ ệ ϑ4) Χ độ đ ệ ι ν τρ ườ νγ: Η

(ς/µ)

5) Đ ệ ι ν τρ συ τ: ở ấ ρ6) ι ν τρ : Ρ

2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ NCĐ

6) Câc định luật cơ bản của mạch từ

1. 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 :

2. Định luật Kiếckhốp I: Trên mọi điểm của mạch từ, tổng

từ thông vào bằng tổng từ thông ra :

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

tổng từ áp của các đoạn mạch t ừ bằng tổng sức từ động

µ

φ

2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ NCĐ

6) Câc định luật cơ bản của mạch từ

4. Định luật bảo toàn dòng điện : Tích phân đường của

cường độ từ trường theo vòng từ khép kín bằng tổng s.t.đ của vòng từ đó :

Định luật toàn dòng điện có thể biến đổi như sau :

F

dR S

dl dl

S

S

B dl

G δ

S

μ δ

H

.S

B U

δ

δ δ

δ

δ = φ = = ⇒ =

2.3 Mạch từ một chiều

1 Đặ đ ể χ ι µ χ α µ χη τ µ τ χηι υ: ủ ạ ừ ộ ề

 ∆∫νγ ι ν χη ψ τρονγ χυ ν δψ λ◊ δ∫νγ µ τ đ ệ ạ ộ ộ

χηι υ, νν σ.τ ϖ◊ τ τηνγ κηνγ βι ν ề đ ừ ế đổ ι τηεο τη ι γιαν, δο ⌠ κηνγ χ⌠ τ ν ηαο τ τρ ờ đ ổ ừ ễ

I =

l

δ

φ = f(IW)

φ

Từ dẫn rò qui đổi của mạch từ 1 chiều: Gr = g.l/2

Với: g: từ dẫn rò trên 1 đơn vị chiều dài.

l: chiều dài cuộn dây.

r δ

r δ

r δ

δ

r

G

G 1

1

σ = = + = + = +

φ

φ φ

φ

φ φ

φ

χ∫ν µ χη τ σ ξυ τ ηι ν χ α τ κη〈νγ (δο τ ν ηαο ở ạ ừ ự ấ ệ ủ ừ ổ

τηπ) → λ◊µ χη µ πηα γι α τ 〈π ϖ◊ τ τηνγ.ậ ữ ừ ừ

− ∆ο φ(τ) → Φđτ(τ) θυα 0 → γψ ρυνγ, để χη νγ ρυνγ, σ ố ử

δ νγ ϖ∫νγ νγ ν µ χη.ụ ắ ạ

U Z

H

S B

W l

H

W I

W I

.

.

.

ω ω

U G

W

U G

W

U

.

.

.

2.4 Mạch từ xoay chiều

Ξτ ΝΧ ξοαψ χηι υ: Đ ề

- Ω: σ ϖ∫νγ δψ χυ ν δψ ξχηι υ.ố ộ ề

- Ων: σ ϖ∫νγ δψ χυ ν δψ νγ ν µ χη, ϖ ι ι ν τρ ρố ộ ắ ạ ớ đ ệ ở ν ϖ◊ ι ν κη〈νγ Ξ ν

u dt

d r

W R

iW

n

µ δ

δ µ

δ δ

=

dt

di L

R i u

u

W

Kết luận:

- Do ảnh hưởng của từ kháng vòng ngắn mạch

Xn làm ϕ 2 (t) chậm pha hơn ϕ 1 (t) 1 góc α Góc α

ảnh hưởng rất lớn đến việc chống rung.

- Trong mạch từ Xn tiêu thụ công suất tác dụng

P còn từ trở R tiêu thụ công suất phản kháng Q

(ngược so với mạch điện).

G r =

δ

r δ

r δ

r δ

δ

r

G

G 1

1

φ

φ φ

φ

φ φ

φ

G

φ φ

2.5 TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ

NAM CHÂM ĐIỆN

2.5 TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ NCĐ

Lực hút điện từ cuả nam châm điện thường được tính theo

2 phương pháp:

1. Tính theo công thức maxwell

2. Tính theo phương pháp cân bằng năng lượng

1 TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ THEO CÔNG THỨC MAXWELL

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

Trong đó:

: Véc tơ từ cảm ở khe hở KK bề mặt cực từ

: Véc tơ pháp tuyến đơn vị ở bề mặt cực từ

S: diện tích bề mặt c c tự ừ

µ0 = 4π.10-7 [H/cm] là độ từ thẩm của không khí

Vì µFe >>µ0 nên coi 2 vect B vă n cùng ph ng:ơ ươ

1 TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ THEO CÔNG THỨC MAXWELL

2 THEO PPHÂP CĐN BẰNG NĂNG LƯỢNG

Khi đóng điện vào cuộn dây NCĐ, ta có ptrình 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

t i

id W

2 THEO PPHÂP CĐN BẰNG NĂNG LƯỢNG

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

2 THEO PPHÂP CĐN BẰNG NĂNG LƯỢNG

- Năng lượng từ trường khi n pắ ở vị trí đầu π1 sẽ là:

- N ng l ng t tr ng lúc n p v v trí: ă ượ ừ ườ ắ ề ị π2 = πmin

Vậy nlượng lấy thêm từ ngu nồ vào để nắp mạch từ chuyển động là:

ψ

id W

=

2

0 2

ψ

id W

=

2

1 12

ψ ψ

id W

2 12

δ δ

=

=

∆W A F( 1 2) F

2 THEO PPHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

( 2

1 )

4

(

) 5 (

2

1 )

3

(

) )(

( 2 1

2

1

; 2

1

1 2

12 1

1 2

1 2 12

2 2 2

1 1 1

d

di d

d i d

dW W

F

i i

W W

W A W

i i W

i W

i W

δ

ψ δ

ψ δ

δ

ψ ψ

ψ ψ

ψ ψ

2 THEO PPHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

)

( 2 1

.

;

, :

2

1

; 0 :

F

G W

L L

i i

L W

và

d

di F

d

d const

TH

δ φ

ψ ψ

φ ψ

δ

ψ δ

ψ ψ

2.6 LỰC HÚT ĐIỆN TỪ CỦA NCĐ XOAY CHIỀU 1 PHA.

Fo.cos2ɷt

Nhận xét:

2.6 LỰC HÚT ĐIỆN TỪ CỦA NCĐ XOAY CHIỀU 1 PHA.

2.6 LỰC HÚT ĐIỆN TỪ CỦA NCĐ XOAY CHIỀU 1 PHA.

p =

2.7 LỰC HÚT ĐIỆN TỪ CỦA NCĐ XOAY CHIỀU 3 PHA.

2.7 LỰC HÚT ĐIỆN TỪ CỦA NCĐ XOAY CHIỀU 3 PHA.

2 t F

3

2 (

sin 2 ω + π

F B m

) 3

2 (

sin 2 ω − π

F C m

m C

B A

F

Tông

2 3

( 1 K

K ln T

t

i

i 0

II

K =

( 1 K

K )ln R

R (1

T

t

i

i '

n

0 1

−

+

=

2 n n

'

w

w(R

R =

ρξ λ◊ ι ν τρ συ τ χ α ϖ τ λι υ σ τ τ đ ệ ở ấ ủ ậ ệ ắ ừ

λ λ◊ χηι υ δ◊ι χ α µ χη τ ề ủ ạ ừ

) 3 8 2

( 1 K

K )ln R

R R

R (1 T

t

i

i '

x

' n

0 1

−

+ +

=

l

8ππw

)w

w(R

x x

'

d i.R + ψ =

nh

ođ 1

3

I

I ln T

t =

ođ '

' 1

3

I

I )ln R

R R

R (1

T

t = + +

F-

Fdt

dx

c

F F

x

m t

1

i 2

)F(F

x

2mΔt

t

(2.8.4)

m t

c −

4

2.8.2 Đặc tính động của NCĐ xoay chiều.

 Τη ι γιαν χηυψ ν νγ τ2 ϖ◊ τ4 ΝΧ ξ χηι υ χ νγ χ⌠

τη τνη τηεο πη νγ πη〈π τ νγ τ νη ΝΧ 1 χηι υ.

H T Ế