Bài giảng Chương 5: Cơ cấu điện từ và nam châm điện

Bài giảng Khí cụ điện - Chương 5: Cơ cấu điện từ và nam châm điện cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm chung cơ cấu điện từ, phân loại cơ cấu điện từ, nam châm điện, đại cương về nam châm điện, tính lực hút điện từ theo công thức Maxwell,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Trang 1

CHƯƠNG 5 :

CƠ CẤU ĐIỆN TỪ

Trang 2

KHÂI NIỆM CHUNG CƠ CẤU ĐIỆN TỪ

Các thiết bị như rơle, công tắc tơ, khởi động từ, áptômát, đều có bộ phận làm nhiệm vụ biến đổi từ điện năng ra cơ năng Bộ phận này gồm có : cuộn dây và mạch từ gọi chung là cơ cấu điện từ

Mạch từ chia làm các phần chính sau đây :

Trang 3

KHÁI NIỆM CHUNG CƠ CẤU ĐIỆN TỪ

Trang 4

KHÂI NIỆM CHUNG CƠ CẤU ĐIỆN TỪ

Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây thì trong cuộn dây có từ thông  đi qua, từ thông này cũng chia làm 3 thành phần :

Từ thông chính  : là từ thông đi qua khe hở không khí chính, đó cũng là từ thông làm việc của cơ cấu điện từ

Từ thông tản t : là từ thông đi ra ngoài khe hở không khí chính

Từ thông rò r : là từ thông khép vòng qua cuộn dây là thành phần không đi qua khe hở không khí chính mà khép kín trong không gian giữa lõi và thân mạch từ

Trang 5

PHĐN LOẠI CƠ CẤU ĐIỆN TỪ

Phân theo tính chất của nguồn điện

Theo cách nối cuộn dây vào nguồn điện

Theo hình dạng mạch từ:

mạch từ hút kiểu pittông

Trang 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 bằng tổng sức từ động :

Trang 7

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 :

hoặc :

và đây cũng chính là định luật Kiếckhốp II với mạch từ khép kín

Trang 8

NAM CHÂM ĐIỆN

Trang 9

ĐẠI CƯƠNG VỀ NAM CHÂM ĐIỆN

Trang 10

ĐẠI CƯƠNG VỀ NAM CHĐM ĐIỆN

Dòng điện chạy trong cuộn dây sẽ sinh ra từ trường Vật liệu sắt từ đặt trong từ trường này sẽ bị từ hóa và có cực tính ngược lại với cực tính của cuộn dây, cho nên sẽ bị hút về phía cuộn dây

Nếu đổi chiều dòng điện trong cuộn dây thì từ trường trong cuộn dây cũng đổi chiều và vật liệu sắt từ bị từ hóa có cực tính ngược với cực tính cuộn dây, cho nên chiều lực hút không đổi

Trong quá trình làm việc nắp mạch từ chuyển động, khe hở không khí giữa nắp và lõi thay đổi nên lực hút điện từ cũng thay đổi

Trang 11

TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ

NAM CHÂM ĐIỆN

Trang 12

TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ

NAM CHĐM ĐIỆN

Lực hút điện từ cuả nam châm điện một chiều thường được tính theo 2 phương pháp :

Trang 13

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

Vì hệ số từ dẫn của vật liệu sắt từ lớn hơn nhiều của

This image cannot currently be displayed.

Trang 14

Nếu B tính theo Tesla thì :

This image cannot currently be displayed.

Trang 15

Khi khe hở không khí từ thông rò nhiều :

Trang 16

THEO PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG



S

Trang 17

THEO PHƯƠNG PHÂP CĐN BẰNG NĂNG LƯỢNG

Khi đóng điện vào cuộn dây NCĐ, ta có phương trình 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

Trang 18

Trang 19

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 lõi giảm dần

Ứng với vị trí ban đầu của nắp mạch từ có:

Ứng với vị trí cuối có:

Trang 20

Năng lượng từ trường khi ở vị trí đầu sẽ là:

:= diện tích Vậy năng lượng lấy thêm từ ngoài vào để nắp mạch từ

: = diện tích hình thang

Theo định luật cân bằng năng lượng có:

Trong đó là năng lượng làm nắp chuyển động từ vị trí 1 đến vị trí 2

Nếu giả thiết mạch từ chưa bão hòa đường đặc tính chỉ xét ở đoạn tuyến

Trang 21

Trang 22

Ta xét hai trường hợp sau:

Ta có :

Trong đó : G là từ dẫn của mạch từ

W là số vòng của cuộn dây

Ta có :

Trang 23

Ta cọ :

nãn

Trang 24

NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU

VÀ VÒNG CHỐNG RUNG

Trang 25

NAM CHĐM ĐIỆN XOAY CHIỀU

VĂ VÒNG CHỐNG RUNG

Nam châm điện xoay chiều

Trang 26

trong mach sẽ xuất hiện :

Trang 27

Vậy lực hút điện từ biến đổi theo tần số gấp đôi tần số của nguồn điện (2w)

hút về phía lõi

Như vậy trong một chu kỳ nắp bị hút nhả ra hai lần nghĩa là nắp bị rung với tần số 100Hz nếu tần số nguồn điện là 50Hz

Trang 28

Để chống hiện tượng

rung này, ta phải làm

sao cho lực hút điện từ

ta tạo ra 2 từ thông lệch

pha trong mạch từ, bằng

cách đặt vòng chống

rung thường bằng đồng

và có một vòng

Nam châm điện xoay chiều

Vòng ngắn mạch

Trang 29

Nguyên lí làm việc của vòng chống rung :

Khi từ thông  đi qua cực từ sẽ chia làm hai

thành phần 1 và 2

1 là thành phần không đi qua phần cực từ có

vòng chống rung, 2 đi qua phần có vòng

chống rung Khi có từ thông 2 biến thiên đi

qua, trong vòng chống rung sẽ xuất hiện dòng

điện cảm ứng icứ chạy khép mạch trong vòng

Dòng icứ sẽ sinh ra một từ trường có tác

dụng chống lại sự biến thiên của 2 nên làm 2

chậm pha so với 1 một góc 

Trang 30

NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU

Trang 31

nắp mạch từ sẽ không rung nữa

Trang 32

Điều kiện chống rung:

còn rung Muốn vậy ta phải thoả mãn hai điều kiện

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	309,96 KB