Khảo sát phân bố thường trong máy biến áp hàn điều khiển bằng shunt từ

Luận văn sẽ đi sâu nghiên cứu khảo sát và đánh giá sự phấn bố trường trong máy biến áp ở các chế độ vận hành khác nhau, để kết luận chính xác về khả năng làm việc cũng như tính ưu khuyết

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ VI NA

KHẢO SÁT PHÂN BỐ TRƯỜNG TRONG

Mã số ngành : 2.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp HCM, tháng 07/2006

Chương 1: Giới thiệu chung về kỹ thuật hàn hồ quang và máy biến áp hàn 1

1.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật hàn hồ quang 1

1.1.1 Cơ sở vật lý – kỹ thuật của hàn hồ quang 1

1.1.2 Nguồn cung cấp năng lượng cho hồ quang 2

1.2 Giới thiệu chung về máy biến áp hàn 4

1.2.1 Giới thiệu về máy biến áp hàn 4

1.2.2 Một số đặt điểm về lý thuyết mạch của máy biến áp hàn 4

Chương 2: Giới thiệu chung về mạch từ và cách tính toán 8

2.1 Từ trường và các tính toán cơ bản 8

2.2 Mạch từ xoay chiều 14

2.3 Xây dựng lý thuyết tương tự từ – điện 16

Chương 3: Giới thiệu các phần mềm ứng dụng khảo sát mạch từ 19

3.1 Phần mềm Electronics Workbench 19

3.2 Phần mềm Ansoft 23

Chương 4: Khảo sát phân bố trường trong máy biến áp hàn dùng phần mềm mô phỏng mạch tương tự từ- điện Electronic Worbench 31

4.1 Mạch từ và sơ đồ thay thế 31

4.2 Tính từ trở 32

4.3 Tính từ dẫn rò qui đổi: 33

4.4.Tính từ dẫn khe hở không khí: 33

4.5 Trường hợp không tải: 35

4.6 Trường hợp có tải: 38

Chương 5: Thí nghiệm khảo sát phân bố trường trong máy biến áp hàn điều khiển bằng shunt từ 41

5.3 Mô tả thí nghiệm 44

5.3.1 Thí nghiệm không tải: 44

5.3.2 Thí nghiệm có tải với I2 = 4A : 46

5.3.3 Thí nghiệm có tải với I2 = 10 A : 48

5.3.4 Thí nghiệm ngắn mạch: 50

Chương 6 : Mô phỏng phân bố từ trường trong máy biến áp dùng phần mềm Ansoft 60

6.1 Giới thiệu về phần mềm ansoft và phương pháp số phần tử hữu hạn 60

6.2 Mô phỏng 60

6.2.1 Chế độ không tải 62

6.2.2 Chế độ có tải với F2=2000A.vòng 78

6.2.3 Chế độ có tải với F2=4000A.vòng 93

6.2.4 Chế độ ngắn mạch 108

Chương 7: Kết luận và kiến nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Chu Hùng: Điện công nghệ ; NXB Đại Học Quốc Gia 2004

2 Nguyễn Chu Hùng – Tôn Thất Cảnh Hưng ; Kỹ thuật điện 1; NXB Đại Học Quốc Gia 2000

3 Phạm Văn Bình – Lê Văn Doanh: Thiết kế máy biến áp; NXB KHKT-2003

4 Trần Duy Phụng: Kỹ thuật quấn dây máy biến áp ; Trung tâm KTTH Hướng nghiệp Lê Thị Hồng Gấm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS NGUYỄN CHU HÙNG

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày …… tháng 07 năm 2006

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

Tp HCM, ngày …… tháng 07 năm 2006

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên : VÕ VI NA Phái : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 01-09-1978 Nơi sinh : Phú yên Chuyên ngành : Thiết Bị, Mạng và Nhà Máy Điện MSHV : 01804494 I- TÊN ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT PHÂN BỐ TRƯỜNG TRONG MÁY BIẾN ÁP HÀN

ĐIỀU KHIỂN BẰNG SHUNT TỪ

II- NHIỆN VỤ VÀ NỘI DUNG:

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06 - 02 - 2006

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 06 - 07 - 2006

V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS TS NGUYỄN CHU HÙNG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

PGS TS NGUYỄN CHU HÙNG

CHỦ NHIỆM NGÀNH CN BỘ MÔN

QL CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được hội đồng chuyên ngành thông qua

TRƯỞNG PHÒNG ĐT - SĐH Ngày tháng năm 2006

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH

Hàn hồ quang là quá trình tạo ra sự liên kết các chi tiết từ các vật liệu khác nhau khi làm cho chúng nóng chảy nhờ hồ quang Do đó hàn hồ quang là một nhu cầu không thể thiếu đối với một nước có nền công nghiệp phát triển, đặt biệt đối với nước

ta ngày nay là một nước đang từng bước công nghiệp hoá đất nước, vì vậy việc nghiên cứu về máy biến áp hàn là vấn đề hết sức cần thiết

Máy biến áp hàn có nhiều loại và cấu tạo khác nhau phụ thuộc vào cách tạo ra hộ đường đặt tính ngoài của chúng Trong luận văn này tác giả chỉ nghiên cứu một trong các loại máy biến áp hàn được dùng phổ biến hiện nay, đó là máy biến áp hàn điều khiển bằng shunt từ

Để thay đổi dòng điện hàn, hay nói cách khác là để tạo ra họ đặt tính ngoài của máy biến áp hàn, ta thay đổi vị trí trụ shunt để thay đổi khoảng cách khe hở không khí trong mạch shunt

Luận văn sẽ đi sâu nghiên cứu khảo sát và đánh giá sự phấn bố trường trong máy biến áp ở các chế độ vận hành khác nhau, để kết luận chính xác về khả năng làm việc cũng như tính ưu khuyết điểm của chúng Mục đích phục vụ cho công tác giảng dạy cũng như chế tạo được tốt hơn, phục vụ cho quá trình công nghiệp hoá đất nước Nội dung chính trong luận án này bao gồm các phần chính sau:

1 Sử dụng phần mềm mô phỏng mạch tương tự từ – điện Electronic Workbench để xây dựng đường đặt tính φ1= f ( )δ , φ2 = f ( )δ và φSh= f ( )δ

2 Kiểm tra thực nghiệm: Xây dựng mô hình thực nghiệm để kiểm chứng mô phỏng, đồng thời xác định từ trường tản móc vòng qua các cuộn dây

3 Sử dụng phần mềm mô phỏng Ansoft để mô phòng hình ảnh từ trường trong máy biến áp

4 Rút ra kết luận về sự ảnh hưởng của trụ shunt đối với các chế độ làm việc của máy biến áp hàn

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Họ và tên học viên : VÕ VI NA Phái : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 01-09-1978 Nơi sinh : Phú yên Địa chỉ liên lạc : 828 Nguyễn Văn Quá, P Đông Hưng Thuận, Q.12, Tp HCM Điện thoại : 0903 031 800

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

-

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT HÀN HỒ QUANG

VÀ MÁY BIẾN ÁP HÀN

1.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật hàn hồ quang

1.1.1 Cơ sở vật lý – kỹ thuật của hàn hồ quang:

Hàn hồ quang là quá trình tạo ra liên kết các chi tiết từ các vật liệu khác nhau khi làm cho chúng nóng chảy nhờ hồ quang

Quá trình hàn hồ quang, nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy kim loại nhận được từ sự phóng điện hồ quang giữa kim loại hàn và điện cực Dưới tác dụng của hồ quang, kim loại nóng chảy từ điện cực (que hàn) đọng lại trên chi tiết cần nối, hình thành chậu kim loại nóng chảy, khi nguội đi sẽ tạo ra mối hàn vững chắc

Hàn hồ quang là quá trình luyện kim và lý - hoá hỗn hợp, xảy ra trong kim loại

ở điều kiện nhiệt độ cao

Khi hàn hồ quang, cùng với kim loại (lõi que hàn) chất bao phủ quanh que hàn hoặc chất vảy hàn cũng bị nóng chảy Sau khi mối hàn đã được tạo ra, xung quanh nó sẽ bám đọng chất xỉ từ các loại oxyde như SiO2, TiO2, P2H5, CaO, MnO, FeO, BaO, MgO, NiO … và các loại muối từ các chất khác nhau như CaS, CaF2 … Chính nhờ lớp xỉ bám này mà hồ quang được duy trì cháy bền vững

Que hàn dùng trong công nghệ hàn hồ quang tay có chiều dài 450mm, bị chảy hết trong vòng 1.5 đến 2 phút

Khối lượng kim loại nóng chảy trong một đơn vị thời gian được tính bằng:

G = αnI.t ; (1.1)

Ơû đây:

αn : hệ số nóng chảy (g/A.giờ), đối với que hàn có lớp thuốc phủ khác nhau là vào khoảng 7 đến 13 g/(A.giờ)

I : Dòng điện hồ quang (A)

t : Thời gian hồ quang cháy (giờ)

Tốc độ hàn (cm/giờ):

F

I

γα

= ; (1.2)

Với :

γ : khối lượng riêng của kim loại nóng chảy (g/cm3)

F : tiết diện mối hàn, cm2 Chiều dài thân hồ quang là từ 4 đến 7mm Nhiệt độ hồ quang có thể đạt giá trị từ 4,5.103 đến 8.103 K, điện áp cần thiết để duy trì hồ quang dao động từ 18 đến 45V

Que hàn dùng trong công nghệ hàn hồ quang tay bao gồm lõi kim loại bằng thép hoặc hợp kim có chứa các thành phần như sau : 0.1-0.8%C ; 0.28-0.5%Mn ; 0.05-0.25%Si&P và lớp thuốc phủ bên ngoài bao gồm một vài thành phần giữ những chức năng và đặt tính đặt biệt như sau:

Titanium dioxyt (TiO2) hoặc FeTiO3, đây là thành phần chính giúp cho que hàn mau chảy vì tạo xỉ nhanh chóng, đồng thời là thành phần dễ ion hoá giúp cho quá trình hồ quang cháy ổn định

K, Al, M2SiO3 : là thành phần làm cứng lớp thuốc bọc que hàn và giúp cho sự ion hoá ở khu vực thân hồ quang

Celluloza: Giúp làm giảm áp xuất xung quanh hồ quang, làm tăng điện áp hồ quang

Metal carbonat: Giúp làm giảm áp xuất xung quanh hồ quang

Canxi florua: là chất được sử dụng để làm cho que hàn dễ cháy và định hình tính chất của lớp xỉ bám xung quanh mối hàn

Fe và MnO: cũng được sử dụng để định hình lớp xỉ và giúp cho que hàn dẽ chảy

Hợp kim sắt mangan và hợp kim sắt silicon được sử dụng để làm cho lớp xỉ bám dễ lấy ra khỏi mối hàn và để bổ sung mangan cho mối hàn

Khoáng vật silicát (Mineral silicate): được sử dụng để làm cứng lớp thuốc bao xung quanh que hàn

Chất kết dính, được sử dụng để trộn đều các thành phần trong thuốc và làm cho lớp thuốc bám chắc lên lõi kim loại của que hàn

Bột sắt được sử dụng để làm tăng sự ổn định hồ quang

1.1.2 Nguồn cung cấp năng lượng cho hồ quang:

Hồ quang điện và nguồn cung cấp hồ quang (máy biến áp hàn) tạo thành một hệ thống năng lượng thống nhất Hệ thống này, khi hoạt động sẽ xác lập sự cân bằng ổn định phụ thuộc vào đặc tính ngoài của nguồn cung cấp: Un = f(I)

Điều kiện để ổn định hệ thống này là:

S n h ; (1.3)

Trong đó:

S: hệ số ổn định

Uh: điện áp duy trì hồ quang

Un: điện áp nguồn điện cung cấp

Điều kiện hồ quang cháy ổn định về cơ bản có thể diễn giải như sau: đặc tính ngoài của nguồn cung cấp tại điểm làm việc phải có độ dốc lớn hơn độ dốc của đặc tính hồ quang Uh=f(I) Điều này có nghĩa là khi dòng điện biến thiên, điện áp của nguồn cung cấp sẽ thay đổi với giá trị lớn hơn so với sự thay đổi của điện áp hồ quang

Giả sử khi dòng điện giảm đi một lượng là ∆ I (hình 1.1), điểm làm việc sẽ dịch chuyển từ điểm A0 đến điểm A1 Điện áp của nguồn cung cấp tại điểm A1 sẽ có giá trị lớn hơn giá trị cần thiết để duy trì hồ quang, điều này sẽ làm cho dòng điện tăng lên và điểm làm việc sẽ tự động trở về điểm A0 Ngược lại khi dòng điện tăng lên một lượng ∆ I, điểm làm việc sẽ dịch chuyển từ điểm A0 đến điểm A2, khi đó điện áp của nguồn cung cấp sẽ có giá trị nhỏ hơn điện áp cần thiết để duy trì hồ quang, từ đó dòng điện có xu hướng giảm giá trị và điểm làm việc sẽ dịch chuyển về điểm A0

I2 (A)

U2(V)60

30

II

Thông thường điện áp duy trì hồ quang đối với máy hàn hồ quang tay được xác định là 30V dòng điện hàn được điều chỉnh bằng cách làm thay đổi một số thông số của máy biến áp hàn, thông thường nhất là làm thay đổi điện kháng của nó Khi thay đổi điện kháng sẽ nhận được họ đặc tính ngoài của máy biến áp hàn như được trình

I2 (A)

U2(V)60

Hình 1.2

1.2 Giới thiệu chung về máy biến áp hàn

1.2.1 Giới thiệu về máy biến áp hàn:

Máy biến áp hàn được chia thành nhiều loại có cấu tạo và đặt tính khác nhau tuỳ theo phương pháp hàn (hồ quang, hàn điện trở …) Ơû đây ta chỉ xét đến loại máy biến áp hàn hồ quang

Trong máy biến áp hàn, cuộn sơ cấp được mắt vào nguồn điện với điện áp

U1=220V hoặc 380V Điện áp cuộn thứ cấp thường thay đổi từ U20 = 70V lúc chưa hàn đến U2nm = 0V lúc mồi hồ quang Khi hàn ổn định điện áp hàn vào khoảng U2 = 30V với cường độ dòng hàn I2đm

Hiệu suất máy biến áp hàn thấp khoảng từ 83% - 90%, hệ số công suất khoảng 0.52 đến 0.62

1.2.2 Một số đặt điểm về lý thuyết mạch của máy biến áp hàn

1.2.2.1 Các quan hệ cơ bản:

Để hạn chế dòng điện ngắn mạch và duy trì hồ quang cháy một cách liên tục khi thực hiện việc hàn hồ quang Máy biến áp hàn thường phải chế tạo có điện kháng tản lớn và đặt tính ngoài rất dốc Điện kháng có thể tăng lên bằng cách thay đổi mạch từ trường tản nhờ các biện pháp nhân tạo như : Nối điện kháng nối tiếp thêm vào cuộn dây thứ cấp của máy biến áp, làm cho điện kháng của bản thân máy biến áp tăng lên bằng cách làm cho điện kháng tản của cuộn dây tăng lên hay bố trí thêm cuộn kháng điều chỉnh ngay trong mạch từ của máy biến áp, hoặt bố trí shunt từ trong mạch từ

Sơ đồ thay thế của một máy biến áp hàn được trình bày ở trong hình 1.3 :

1 2

2 2

2 2

2 1

1 1

1 1

MI j I L j I R U

ωω

ωω

+ +

+

=

+ +

=

; (1.4) Hệ số hỗ cảm trong trường hợp này sẽ là:

1

2 σ

σ L L K

M = M ; (1.5)

M – hệ số hỗ cảm

KM – hệ số quan hệ từ

Hệ số tản từ σ sẽ là: 2

1−KM

=

σĐối với máy biến áp thông thường hệ số quan hệ từ KM thường có giá trị lớn, còn ở máy biến áp hàn từ tản σ thường có giá trị lớn, sự tăng lên của từ tản có thể đạt được bằng nhiều cách khác nhau, ở dây ta sẽ giới thiệu một trong những phương pháp được dùng phổ biến để thay đổi từ trường tản đó là bố trí shunt từ trong mạch từ của máy biến áp hàn

Máy biến áp hàn điều khiển shunt từ có hai cuộn dây, cuộn dây sơ cấp và thứ cấp có thể được bố trí như hình 1.4 Từ thông tản trong mạch shunt từ là ΦS, từ thông tản là Φδ

Dòng điện thứ cấp I2 ( dòng điện hàn ) có thể được điều khiển bằng cách thay đổi khoảng cách khe hở δ trong mạch shunt từ của mạch từ máy biến áp

S

2 1

1.2.2.2 Điều chỉnh dòng điện hàn:

Khi có ngắn mạch bên thứ cấp của máy biến áp hàn (do quá trình mồi hồ quang), dòng điện sơ cấp sẽ là:

2 1 2

2 2 1

1 1

) (

σ

σ

L L

L R R

ω

R

W L

2 1

1 = Suy ra :

σσ

µ µ

.

.

.

1 2

1

1 1

W

R e W

R U

In = = ; (1.7) Trong đó :

E: số vòng/volt

Rµ: Từ trở tản của máy biến áp hàn

Tương tự như vậy ta có thể nhận được biểu thức về dòng điện ngắn mạch bên thứ cấp như sau:

σσ

µ µ

.

.

.

.

2 2

1 2 1

1 2

W

R e W

W W

R U

I n = = ; (1.8)

Từ biểu thức trên ta có thể nhận thấy rằng dòng điện ngắn mạch thứ cấp I2n ở

U1=const có thể thay đổi khi thay đổi giá trị của một vài đại lượng e, Rµ, W2 và σ

Suy ra rằng sự thay đổi dòng điện I2n có thể đạt được khi:

- Thay đổi số vòng dây, kể cả số vòng dây của cuộn sơ cấp , có nghĩa là thay đổi số vòng/volt

- Thay đổi số vòng dây W2 của cuộn dây thứ cấp máy biến áp hàn

- Thay đổi đòng thời W2 và Rµ

- Thay đổi vị trí cuộn dây W1 so với cuộn dây W2, sẽ làm cho Rµthay đổi

- Sử dụng shunt từ, thay đổi từ trở của shunt từ bằng cách thay đổi khoảng cách khe hở không khí δ Đây là phương pháp được trình bày trong luận văn này

Chương 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠCH TỪ VÀ CÁCH TÍNH TOÁN

2.1 Từ trường và các tính toán cơ bản

2.1.1 Cảm ứng từ:

Từ trường được đặc trưng bởi cảm ứng từ B ρ

hay mật độ từ thông φ Nó có liên quan đến độ dày của các đường sức Nơi nào trong không gian mà từ trường càng mạnh thì các đường sức càng dày và cảm ứng từ càng lớn Vì vậy các đường sức từ còn được gọi là các đường cảm ứng từ, có đơn vị là T (Tesla)

2.1.2 Cường độ từ trường:

Để đặc trưng cho cường độ từ trường người ta dùng khái niệm cường độ từ trường Hρ

thay cho cảm ứng từ Bρ

Quan hệ giữa sức từ động và cường độ từ trường H có thể được biểu diễn như sau:

.

i i

F = IN = H L ; (2.1) Trong đó:

Hi : Là giá trị trung bình của phần thực của vector H trong lõi thép

Li : Chiều dài khép kín của đường sức bất kỳ

Trong mỗi nhánh từ của mạch từ, quan hệ giữa từ cảm Bi (T) và cường độ từ trường Hi được biểu diễn bằng đường cong từ hoá B =f(H) của vật liệu từ

φ ; (2.2) Đối với từ trường đồng nhất, từ thông được xác định:

S B.

=

φ ; (2.3) Trong đó:

B: Cảm ứng từ xuyên qua diện tích S, đơn vị T (Tesla) S: Tiết diện từ thông đi qua, đơn vị m2

φ: Từ thông đi qua mặt S có đơn vị là (wb)

2.1.4 Các định luật cho mạch từ:

i

1

0

φ ; (2.4) 2.1.4.2 Định luật Kirchhoff II:

Đối với một mạch vòng khép kín trong mạch từ, tổng các từ áp rơi trên mạch vòng đó và các sức từ động là bằng zero

∑ ∑

= =

= +

n i

m k mk k

i Z F

1 1

0

φ ; (2.5) Trong đó:

Fi : Sức từ động của cuộc dây thứ i, (A.vòng)

Zmk : Từ trở của nhánh mà từ thông đi qua, (1/H)

i

φ : Từ thông chảy qua các nhánh mạch từ, (wb)

Zmi : Tổng trở của nhánh mà từ thông đi qua, (1/H)

Umi : Từ áp rơi trên nhánh từ, (V)

2.1.4.4 Từ dẫn khe hở không khí:

Xác định từ dẫn khe hở không khí trong mạch từ là công việc hết sức cần thiết trong quá trình tính toán các bài toán về mạch từ Không khí không thể định hình về hình dạng, vì vậy để xác định chính xác giá trị từ dẫn khe hở không khí là công việc khó khăn, có liên quan đến việc giải bài toán phân bố trường trong khu vực xem xét Dưới đây trình bày một trong những phương pháp cơ bản để xác định từ dẫn khe hở không khí trong mạch từ đó là phương pháp phân chia từ trường

Phương pháp này có tên gọi là phương pháp Rauters Trong nhiều trường hợp, hình ảnh phức tạp của từ trường có thể biểu diễn được thành tập hợp của một số hình

khối đơn giản mà đối với chúng ta có thể dễ dàng xác định được từ dẫn Từ dẫn của toàn bộ khu vực được xem xét chính bằng tổng từ dẫn của tất cả các khối đơn giản đó

Hình 2.1, biểu diễn hình ảnh của từ trường nằm giữa một bề mặt cực chữ nhật và một mặt đẳng thế song song với nó với khoảng cách δ

Xung quanh đầu cực từ ở một khoảng cách m tính từ bề mặt cực được bao bọc bởi một từ trường Từ trường này có thể phân chia thành những hình khối cơ bản sau:

- Hình 1: Khối hình hộp chữ nhật

- Hình 2: Các khối hình một phần tư trụ có bán kính δ , và có chiều dài tương ứng với cạnh của bề mặt cực từ là a và b

- Hình 3: Các khối hình một phần tư trụ rỗng có bán kính δ , bề dày m và có độ dài tương ứng là a và b

- Hình 4: Các khối một phần tám cầu có bán kính δ

- Hình 5: Các khối một phần tám cầu rỗng, bán kính δ, dày m

Từ dẫn của các khối trên có thể được xác định gần đúng trên cơ sở các khảo sát lý thuyết và thực nghiệm sau:

Đối với một hình khối ta có thể viết biểu thức tính từ dẫn :

2 2

.

tb

tb o tb

tb tb o tb

tb o i

V S

S G

δ

µδ

δµδ

= ; (2.7) Trong đó:

Stb : Là giá trị trung bình của tiết diện hình khối

δtb : Giá trị trung bình của khoảng cách giữa 2 điểm đầu và cuối của hình khối

V : Giá trị trung bình của thể tích hình khối

Bảng các hình khối đơn giản và biểu thức tính toán từ dẫn của chúng:

.28.13

Hình một phần tư cầu rổng

+

=

ma

G µo δ ; m= (1÷2)δ

2.1.4.5 Xác lập công thức từ dẫn rò đơn vị:

Hình 2.2

- Xét mạch từ được mô tả trong hình 2.2, cuộn dây kích thích được bố trí trên lõi của nó Trong trường hợp như vậy, từ thông rò dọc theo chiều cao của cuộn dây sẽ có giá trị khác nhau Một hệ thống mạch từ như vậy được gọi là hệ thống có s.t.đ phân bố rải

- Trên một đơn vị chiều dài của lõi mạch từ s.t.d có giá trị bằng IN/l Từ áp Fxtại điểm trên lõi cách gông của mạch từ một khoảng x có giá trị bằng:

Fx = (IN/l).x ; (2.8) Khi đó vi phân từ thông rò của đoạn mạch từ dx sẽ là;

2

2 0

x g l

IN d

x x

x =∫ σ =

φ ; (2.10) Từ thông chạy trong phần lõi mạch từ qua tiết diện dx có giá trị:

2

2 2

x l g l

IN

lv x l lv

x =φ +φ −φ =φ + −

φ σ σ ; (2.11) Từ (1.11) suy ra rằng từ thông chày qua gông mạch từ (tại x=0) có giá trị

φ =φ + ; (2.12) Từ thông làm việc φlvkhi không xét từ trở lõi thép là:

φlv = IN G δ ; (2.13)

Sự khác nhau giữa các giá trị từ dẫn rò giữa hai trường hợp vừa xét cho thấy từ dẫn rò phụ thuộc vào vị trí cuộn dây đặt trong mạch từ (đặt trên lõi hay trên gông ), vào điều kiện làm việc (với từ thông một chiều hay với từ thông biến thiên theo thời gian)

Trong các công thức trên, đại lượng g được gọi là từ dẫn rò đơn vị của mạch từ, nó được xác định từ dạng hình học cụ thể của từng mạch từ như được mô tả trong hình 2.3 Nếu trên hai lõi của mạch từ trong hình 2.2 ta cắt một đoạn có chiều dài bằng một đơn vị dài Lấy riêng đoạn cắt được ra bên ngoài, ta sẽ có hai cực hình chữ nhất đối diện nhau với khoảng cách là c Từ dẫn tính được giữa hai cực từ trên chính là từ dẫn rò đơn vị g của mạch từ

32123

ac

a

b1

Hình 2.3

Bằng phương pháp phân chia từ trường có thể nhận được giá trị của g theo công thức:

g = g + 2g + 2g

Trong đó: g1, g2, g3 là các thành phần từ dẫn được minh hoạ trong hình 2.3 với

g1 : Từ dẫn của khối hình hộp

g2 :Từ dẫn của khối nửa hình trụ có chiều dài là một đơn vị, đường kính bằng c

g3 : Từ dẫn của khối nửa hình trụ rỗng dài một đơn vị và có bề dày a

Trong trường hợp mạch từ được mô tả như hình 2.2, nhưng có cuộn dây đặt trên phần gông thì từ dẫn rò qui đổi sẽ có giá trị là:

Gσ = g l ; (2.16)

2.2 Mạch từ xoay chiều

2.2.1 Dòng điện trong cuộn dây xoay chiều:

r : Điện trở cuộn dây ( ) Ω

ω: Tần số góc của nguồn điện (s-1)

L : Tự cảm cuộn dây (H) 2.2.2 Đối với mạch từ xoay chiều cuộn dây điện áp, số vòng dây N có quan hệ chặt chẽ với từ thông φ và điện áp U như sau:

= ; trong đó: F là sức từ động cuộn dây (A.vòng)

2.2.4 Từ trở của mạch từ:

Trong lõi thép của mạch từ xoay chiều, khi có sự tác động của từ thông φ sẽ xuất hiện hiện tượng từ hoá lõi thép theo chu kỳ, gây ra tổn hao được gọi là tổn hao từ trễ và hiện tượng dòng điện xoáy (dòng Foucault), gây ra tổn hao dòng điện xoáy Tổn hao trong lõi thép là nguyên nhân sinh ra sự lệch pha giữa sức từ động cuộn dây

và từ thông φ Hình 2.4, biểu diễn sơ đồ vectơ của các đại lượng trong mạch từ xoay chiều

S.t.đ F lệch pha so với từ thông φ một góc θ, nó bao gồm hai thành phần:

Fr : Cùng pha với φ, là thành phần sức từ động sinh ra từ thông φ chảy trong mạch từ

Fa : Lệch pha so với φ một góc 900 , là thánh phần bù đắp cho tổn hao xoáy và trễ

I.r cd

U -jE

Rm : Từ trở của lõi thép mạch từ (1/H)

Xm : Từ kháng do tổn hao trong lõi thép gây ra(1/H)

Zm : Tổng từ trở (1/H) Quan hệ giữa các đại lượng từ ở trên là quan hệ tam giác vuông Ta có thể biểu diễn chúng dưới dạng các số phức như sau:

. 2 2

;

m m m m m m

Z =R + jX ⇒Z = R +X ; (2.19) Các thành phần Rm và Xm có thể được xác định như sau:

Rm R.l ; Xm X.l

= = ; (2.20) Trong đó ρ ρR; X là các thành phần tích cực và phản kháng của từ trở suất ρZ

của vật liệu từ (m/H)

Từ trở suất phản kháng có thể được xác định từ biểu thức sau:

0

2

= ; (2.21) Trong đó:

γ - Trọng lượng riêng của vật liệu từ (kg/m3)

P0 – Tổn hao do dòng điện xoáy và từ trễ trên một đơn vị trọng lượng (W/kg)

Bm- Biên độ của từ cảm xoay chiều (T)

Từ trở suất vật liệu từ có thể được xác định như sau:

2 2

Z R X

ρ = ρ +ρ ; (2.22) Hoặc ta cũng có thể xác định từ đường cong từ hoá của vật liệu, lấy ở dòng điện xoay chiều với tần số tương ứng:

Z 2.

m

H B

ρ = ; (2.23)

Trong trường hợp không có số liệu về đường cong từ hoá của vật liệu từ tương ứng, ρZ có thể được xác định từ giá trị công suất từ hoá đơn vị PH- là số liệu thường cho sẵn trong các sổ tay vật liệu từ, khi đó:

. 2

H Z

m

f B

γ ρρ

π

= ; (2.24) Góc lệch pha giữa sức từ động và từ thông được xác định từ:

m

m

X tg R

θ = ; (2.25) 2.3 Xây dựng lý thuyết tương tự

2.3.1 Từ phương trình Kirchhoff I trong mạch từ :

φ =φ1+φ2+φ3+ +φn−1+φn; (2.26)

Ta đặt hằng số:

1

3 3 2 2 1

1 1

.

πφ

φφ

φφφπ

i i

i i i

n n

nhân hai vế của (2.26) cho π1ta được :

n

n n

i i

i i

⇒

+ +

+ + +

.

3 2 1

1 1 1 3

1 2 1 1 1

1φ π φ π φ π φ π φ π φπ

; (2.27) Đây là phương trình Kirchhoff I cho mạch điện

2.3.2 Từ phương trình Kirchhoff II trong mạch từ :

∑ ∑

= =

= +

n i

m k mk k

i RF

0

1 1

2 2

1 1

2 2

= +

⇒

= +

∑

=

= = m k

k mk

n i

m k mk k i

I Z F

Z F

π

ππ

πφπ

Đặt: Zek=

1 2

.π

π

mk

Z

⇒E+∑Zek.Ik =0; (2.29)

Đây là định luật Kirchhoff II cho mạch điện

Ta có bảng tương đương giữa điện và từ như sau:

Đại lượng về điện Đại lượng về từ

1 Sức điện động E Sức điện động F

2 Cường độ dòng điện I Từ thông φ

3 Cảm ứng từ B Mật độ dòng điện J

4 Từ trở Zm Điện trở Ze

5 Từ dẫn Gm Điện dẫn Ge

6 Độ từ thẩm µ Điện dẫn suất γ

Do sự tương tự trên, các định luật mạch điện cho phép ta xác định định luật tương đương mạch từ Tuy nhiên, cũng có sự khác nhau:

J I S

J I

Ta đặt:

B J

π = ⇒ =

Từ công thức:

l

S S

l R R S

l R

S

l R

e m e

e e m

.

.

µρρµ

ππρ

π

πµρππ

.

.

.

4 1

2 1 3 4 1

Ta có bảng tóm tắt sau:

Đại lượng về điện Đại lượng về từ Quan hệ

1 Sức điện động E Sức điện động F E =π2.F

2 Cường độ dòng điện I Từ thông φ I =π 1φ

3 Cảm ứng từ B Mật độ dòng điện J J .B

ππ

γ

3 2

4 1

=

Chương 3 GIỚI THIỆU CÁC PHẦN MỀM ỨNG DỤNG KHẢO SÁT MẠCH TỪ

3.1 PHẦN MỀM ELECTRONICS WORKBENCH

3.1.1 Giới thiệu:

Electronics workbench là phần mềm mô phỏng điện, đo đạc các mạch số và tương tự của hãng INTERACTIVE TECHNOLOGIES Đây là phần mềm trợ giúp và thiết kế các mạch số rất hoàn chỉnh, cho phép ta thiết kế rồi thử với nhiều nguồn tín hiệu: sin, xung vuông, tam giác … và rất nhiều thiết bị mô phỏng như: Oscillocope V.O.M, Bode Plotter, Logic Probe …

Về giao diện với người sử dụng: Electronics Workbench hoạt động trong môi trường Windows đã tạo ra một giao diện hoàn chỉnh, nó cho phép người sử dụng thiết kế mạch giống như quá trình thực tế: chỉ ghép nối các linh kiện, nhập giá trị, cấp nguồn … Khi đã hoàn tất quá trình thiết kế, ta có rất nhiều công cụ để đo (tất cả thể hiện dưới dạng đồ họa), có thể thực hiện các phép đo khó làm trong thực tế một cách dễ dàng

3.1.2 Điều kiện –cài đặt –khởi động Electronics Workbench:

Yêu cầu:

- Máy tính có Window 3.1x trở lên

- Bộ xử lý 80386 trở lên

- Bộ nhớ tối thiểu 640kB, 3Mb không gian đĩa trống

Cài đặt:

- Đối với Electronics workbench 3.0: cần 3 đĩa mềm 1.4MB

- Đối với Electronics workbench 4.0: cần 2 đĩa mềm 1.4MB

- Đối với Electronics workbench 5.12: cần 1 đĩa CD-Room

Vào môi trường Window, chọn file setup.exe enter và theo chỉ dẫn của chương trình setup

Khởi động:

- Double click chuột vào biểu tượng của Electronics workbench

3.1.3 Giới thiệu vùng làm việc của các menu Electronics Workbench 5.12:

- Vùng làm việc (Workspace):

Là nơi chúng ta lắp mạch, nối các linh kiện với nhau, sau đó tiến hành đo và phân tích Vùng làm việc là một cửa sổ có thể di chuyển, thay đổi kích thướt và cuốn lên, nếu các vùng làm việc bị che khuất, ta dùng chuột click vào các toolbars của vùng cần làm việc để đưa nó ra màn hình (hình 3.1)

Hình 3.1

- Vùng chứa linh kiện:

Nằm bên trái hoặc bên trên vùng làm việc, nó mang tên cửa sổ các linh kiện mà người sử dụng đang dùng (hình 3.2)

Hình 3.2

- Menu các thiết bị đo:

Phần trên cùng của cửa sổ Electronics workbench là các menu chính của chương trình và một số thiết bị đo như: Oscillocope V.O.M, nguồn phát sóng, Bode Plotter…

- Công tắc nguồn điện (power switch):

Nằm bên phải, bên trên cửa sổ vùng làm việc Khi đã nối và ráp mạch hoàn chỉnh ta nhấp chuột vào nút này cho mạch hoạt động, khi nhấp vào nút pause thì mạch dừng lại

Vùng làm việc

Vùng chứa linh kiện

3.1.4 Toolbar các dụng cụ đo mạch tương tự:

- Multimeter (đồng hồ vạn năng):

Multimeter dùng để đo điện áp, dòng điện, điện trở, hay cường độ suy hao (insertion loss) âm thanh trở kháng giữa các điểm đo trong mạch Tùy đại lượng cần

đo là dòng áp hay decibel mà ta chọn chức năng tương ứng của Multimeter Ta có thể chọn tín hiệu cần đo là AC hay DC

- Function generator (nguồn phát sóng) :

Nguồn phát sóng có chức năng tạo ra các sóng sin, vuông hay tam giác Ta có thể điều chỉnh được tần số (frequency), chu kỳ làm việc hoặc hệ số đầy (duty cycle), biên độ (amplitude) và sự dịch chuyển thông thường ở điểm 0 (offset) của tín hiệu

- Oscilloscope (máy điện dao động):

Oscilloscope có công dụng vẽ lại dạng tín hiệu dao động theo thời gian hoặc so sánh hai tín hiệu theo thời gian (sự so pha hai tín hiệu) Oscilloscope được phân ra 2 kênh: kênh A và kênh B, tại mỗi kênh đều có chế độ phân tịch tín hiệu ở trạng thái

AC, DC hoặc tự động (0)

- Cách mắc một Oscilloscope:

+ Nút Ground luôn luôn được nối đất

+ Nút trigger được nối với một xung, ta có thể điều chỉnh chế độ kích cạch lên hoặc xuống Thông thường nút này không dùng

+ Hai nút ở kênh A và B được nối với hai tín hiệu A và B cần đo hoặc so sánh

- Bode Plotter (dùng vẽ giản đồ Bode):

Thường là vẽ đáp ứng tần số của mạch lọc, mạch khuếch đại … khi ta đã chọn khỏang tần số cần vẽ đáp ứng, Bode được quét qua khỏang tần số vừa được chọn và vẽ độ lợi điện áp hay độ di pha theo tần số

- Cách mắc một Bode Plotter:

+ Cổng in nối với tầng vào của mạch lọc hoặc mạch khuếch đại

+ Cổng out nối với tầng cuối (ngõ ra) của mạch lọc hoặc mạch khuếch đại

- Work generator (gởi số nhị phân):

Work generator được dùng gửi tới dạng chữ số nhị phân (bit) vào mạch Phía bên trái của nó bao gồm 16 hàng, mỗi hàng 4 chữ số (4 bits) Ta có thể tuần tự nhập các số nhị phân 4 bits này vào Khi hoạt động mỗi hàng số nhị phân sẽ được gửi tới, nó gửi lần lượt từ trên xuống theo chu kỳ

Work generator cũng có bộ tạo xung clock, bộ tạo xung này giúp tạo đồng bộ hóa tín hiệu

- Logic analyzer (bộ phân tích logic):

Tám kênh của bộ phân tích logic dùng để hiển thị những tín hiệu như sóng vuông phụ thuộc thời gian Tám kênh này cũng hiển thị cho ta số nhị phân và hệ số 16 bits (binary và hexadecimal)

- Logic converter (bộ chuyển đổi logic):

Bộ chuyển đổi logic là một thiết bị máy tính có công suất lớn, nó thực hiện một vài sự chuyển đổi của một mạch đã được biểu diễn Ta có thể dùng nó để chuyển đổi:

+ Một mạch thành một bảng sự thật hay biểu đồ mạch

+ Một bảng sự thật thành sự biểu diễn của một hàm Boolean

+ Một hàm Boolean thành một mạch hoặc một bảng sự thật

3.1.5 Lắp và thử mạch:

- Lắp và thử mạch: Để lắp và thử mạch ta tiến hành các bước sau:

Lấy một linh kiện từ vùng chứa linh kiện: để kéo một linh kiện, ta di chuyển chuột đến vị trí linh kiện cần lấy, khi chuột biến thành hình bàn tay thì ta ấn nút trái chuột, giữ và di chuyển đến nơi cần đặt rồi thả

Nối các linh kiện: dùng chuột chỉ đến vị trí thứ nhất cần nối (chân các linh kiện) cho đến khi điểm nối xuất hiện chấm tròn đen thì ấn nút trái chuột, giữ và kéo đến vị trí cần nối thứ hai cho đến khi xuất hiện chấm tròn rồi thả ra Dây nối sẽ tự động xuất hiện và trình bày thẩm mỹ phù hợp với mạch

- Xoay các linh kiện:

Có những lúc linh kiện cần phải nằm ngang hay thẳng đứng, do đó ta phải dùng lệnh Rotate trong Menu- Circuit hay dùng phím Ctrl+R để xoay một linh kiện

- Đặt giá trị cho linh kiện:

Để đặt giá trị cho một loại linh kiện: vài loại linh kiện đơn giản như điện trở, tụ điện, nguồn DC, ta có thể đặt giá trị một cách trực tiếp là di chuyển chuột đến của linh kiện rồi double click, một hộp thoại nhỏ sẽ xuất hiện như sau:

Ta điền giá trị mà ta đặt cho linh kiện vào các ô tương thích, sau đó nhấn OK hay Enter

- Đặt cùng một giá trị cho nhiều linh kiện cùng loại:

VD: ta có 10 linh kiện điện trở có giá trị là 10kΩ, ta làm như sau:

Đầu tiên dùng chuột chọn khối tất cả các linh kiện đó, các linh kiện đồng lọat chuyển sang màu đỏ xem như ta đã chọn nó

Vào Menu- Circuit chọn component properties sẽ xuất hiện một hộp thoại giống y như hộp thoại ở trên

Ta điền giá trị cần đặt cho điện trở là 10kΩ, sau đó nhấn OK

- Lấy các dụng cụ đo:

Dùng chuột kéo dụng cụ đo vào trong vùng làm việc, tương tự như phần lấy một linh kiện

Tiến hành nối các ngõ vào của dụng cụ đo với những điểm cần đo (test point) như đã làm trong phần nối 2 linh kiện

- Phóng lớn (zoom):

Để phóng lớn một dụng cụ đo, ta tiến hành chọn dụng cụ rồi chọn ZOOM trong Menu- Circuit, tuy nhiên cách nhanh nhất là rà chuột lên linh kiện cho chuột thành hình bàn tay rồi double click

Di chuyển vị trí của dụng cụ nếu cần thiết bằng cách kéo toobar

Tiến hành điều chỉnh dụng cụ đo tùy theo từng loại Oscilloscope, V.O.M hay Bode plotter

- Bật công tắc để mạch hoạt động:

Bật công tắc: Dùng chuột để bật công tắc nguồn, khi đó mạch sẽ bắt đầu hoạt động Ta có thể cho mạch họat động bằng cách chọn Active trong Menu- Circuit Khi phần mô phỏng kết thúc, công tắc tự bật về off, các kết quả được giữ lại trên các dụng cụ đo

Để ngừng mô phỏng dùng chuột bật công tắc nguồn về off, hay chọn Stop hay Pause từ Menu- Circuit

- Phân tích quá trình quá độ và xác lập:

Electronics workbench cho phép ta phân tích chế độ xác lập hay chế độ quá độ Vào Menu Analysis chọn Analysis options, một hộp thoại sẽ xuất hiện

- Phân tích chế độ xác lập: chọn DC

- Phân tích chế độ quá độ: chọn Transient

- Nhập các thông số cần thiết trên hộp thoại, nhấn OK

3.2 PHẦN MỀM ANSOFT

3.2.2 Giới thiệu chung về cấu trúc cơ bản của phần mềm Ansoft:

Cấu trúc cơ bản của phần mềm Ansoft bao gồm các file cơ bản sau:

3.2.3 chức năng của các file chính:

- MESH32.EXE: Vào các file này để:

+ Chọn đơn vị

+ Vẽ vật thể

+ Tạo lưới

+ Làm tinh lưới

+ Lưu trữ lại thông tin

- ES32.EXE: Dùng để tính toán, xác định đối với trường điện tĩnh

- MS32.EXE: Dùng cho các bài toán tính từ trường và chỉ với bài toán tuyến tính

µ= const không cho phép nhập giá trị đường cong B=f(H)

- NL32.EXE: Dùng tính từ trường của các bài toán phi tuyến với µ=f(B,H) và được phép nhập đường cong B=f(H)

- EDDY32.EXE: Tính cho từ trường xoay chiều có kể đến hiệu ứng bề mặt và dòng xoáy Fuco trong mạch từ

- CN32.EXE: Dùng cho tính toán các thanh dẫn đường dây

Các file trên dùng chủ yếu cho các bài toán 2 chiều Còn để giải quyết cho các bài toán vật thể đối xứng, tròn xoay với không gian ba chiều thì ta dùng các file có RZ: ESRZ32.EXE, MSRZ32.EXE, NLRS32.EXE, EDDYRZ32.EXE, CNRZ32.EXE và chức năng tương tự như các file không có RZ trên

3.2.4 Các lệnh cơ bản chính khi sử dụng phần mềm :

3.2.4.1 MESH32.EXE:

Gồm tổ chức các menu Param, menu file, menu line, menu point, menu edit, menu mesh, menu scale, menu quit

• Menu Param:

- Units: Định đơn vị chiều dài sử dụng

- Axis:+ Định kích thướt, cửa sổ làm việc

+ Định trục tọa độ

+ Định khoảng cách lưới của con trỏ khi vẽ bảng chuột

- Grid: Grid set hiện lưới

- Grid Org: Định gốc toạ độ

- Mouse:

+ Snap to object point: con trỏ bám vào vật thể ở gần nó khi vẽ bằng chuột

+ Keyboard input: Nhập dữ liệu từ bàn phiếm để vẽ

- Dist: Kiểm tra kích thướt độ lớn của vật thể

- Colr map: Định màu của màn hình và vật thể

• Menu Object:

- Circle: Two, P, ra: Vẽ đường tròn từ hai điểm và bán kính

- Three p: Vẽ đường tròn đi qua 3 điểm

- Ellipse: Dùng để vẽ ellipse

- Refresh: Chỉ hiển thị vật thể xoá bỏ mạng lưới

- All clr: Xóa tất cả hình vẽ lên màn hình

- Info: Thông báo thông tin của vật thể như trên, vật liệu

• Menu line:

- Spline: Vẽ một đường cong bất kỳ

- Line: Dùng để vẽ đường thẳng

- Carc: Vẽ cung tròn bằng cách nối điểm thứ nhất với điểm thứ hai theo chiều kim đồng hồ

- Ccarc: Vẽ cung tròn bằng cách từ điểm thứ nhất đến điểm thứ hai theo chiều ngược kim đồng hồ

- Merge: Trộn chung giữa line và spline

• Menu Point:

- Mv PNT: Dị chuyển một điểm

- Add/just: Hiệu chỉnh vị trí một điểm

- Div/line: Chia đường thẳng thành nhiều điểm

- Del/Cut: Xóa/cắt bout

- Del/Join: Xóa/nối thêm

• Menu Edit:

- Move: Dịch chuyển vật thể sang vị trí khác

- Copy: Copy lại vật thể

- Select: Chọn vật thể

- Side: Định kích thướt vật thể

- Rorate: Xoay vật thể

- Burge: Xóa vật thể

- Mirror: Tạo ảnh đối xứng của vật thể qua một trục nào đó

- Attributes: Định thuộc tính

- Undel: Hồi phục lại vật thể vừa xóa trước đó

• Menu MESH

- Make: Tạo lưới

- Reline: Dùng làm tinh lưới nhằm nâng cao độ chính xác

- Group: Merge: gộp nhiều vật thể thành nhóm

+ Grp Read: Đọc một nhóm vật thể + Grp Write: Ghi một nhóm vật thể

- T Order: Tạo một điểm lưới theo thuật toán VORNOI

- Examine: Khảo sát thông tin tại một điểm bất kỳ trong cửa sổ làm việc

- Mesres: Hiển thị lưới

- Check: Chương trình kiểm tra lưới đã chia

- Dir: Coi tập tin, coi thư mục hiện hành

- Trans: Lặp lại chuỗi lệnh

- Read: Đọc lại tập tin

- OBJ read: Đọc riêng vật thể, không đọc tập tin của lưới

• Menu scale:

- Full: Kích thướt ban đầu

- Magset: Co giãn kích thướt vật thể

- Origin: Định gốc toạ độ

- Global: Đưa vật thể vào trong màn hình, nếu không đủ chỗ thì có thể thu vật thể nhỏ lại

- Zoom: Phóng to một khu vực nào đó của vật thể

+ Disp Res: Hiển thị kết quả thuật toán + Data file: File dữ liệu

- Att set: Khai báo thuộc tính của mạch từ như Total current và µR để định rõ vật liệu thích hợp

- Specify: Hiện lưới một vật thể

+ Cho phép sửa đổi thuộc tính vật liệu của vật thể

• Menu Solve

- B.Clear: Xóa hết những điều kiện biên

- B.Pick: Xác định đường biên để gán điều kiện biên

+ Name PK: Dùng tên vật thể + Area PK: Dùng vùng không gian chứa vật thể + Line PK: Chọn trực tiếp (bằng cách vẽ) đường biên

+ Area Up: Xóa việc chọn điều kiện biên cho vật thể

- B Type: Gán điều kiện biên

+ Value: Gán trực tiếp giá trị biên

- Balloon: Làm cho cửa sổ làm việc cách xa vật thể

- Function: Điều kiện biên là hàm số

- Cursht: Khai báo dòng điện bề mặt

+ Solve: Giải bài toán + L matrx: Tính toán ma trận điện kháng

* Menu Post:

- Value: PT Value: Giá trị cụ thể một điểm

+ Vec Value: Giá trị trên hai phương X và Yêu cầu tại một điểm

- Line:

+ Clear: Xóa dữ liệu trên thanh ghi đường + Dislay: Hiển thị tất cả các đường dẫn liên quan đến thanh ghi đường + Enter: Nhập đường dây, có thể dùng như một thanh ghi đường + Obj line: Chọn giới hạn xung quang một vật thể, dùng như một thanh ghi đường

+ Value: Gán giá trị từ máy tính chính vào thanh ghi đường + Line Cale: Vào các tính toán

+ Torq org: Qui định về gốc toạ độ khi dùng để tính momen quay + Plot : Đồ thị giá trị trong một thanh ghi đường hoặc dọc theo thanh ghi đường

+ Plot 2: Đồ thị giữa hai thanh ghi đường tác động lẫn nhau

3.2.4.3 NL32.EXE: bao gồm: File, Solve, Refresh, Scale, Param, Quit, các chức năng của menu trên đều tương tự như MS32.EXE

• Menu Setup

Các lệnh Func, Glb Res, Att Set, Specify giống như ở MS32.EXE

- H.Unit: Chọn đơn vị cường độ từ trường (A/M)

- B.Unit: Chọn đơn vị từ cảm (Testla, Gauss 0)

- NonLin: Tạo một đường cong B và H mới hay hay đọc nó trong tập tin đĩa

- Key Ent: Nhập giá trị từ bàn phím

- Msc Ent: Nhập giá trị bằng cách sử dụng chuột

- BH Read: Đọc lại B=f(H) đã có

- Converg: Chỉ định phép tính hội tụ theo B hay theo H

3.2.5.1 khởi động Ansoft:

C:\ CD ANSOFT

C:\ <ANSOFT> INITANS

3.2.5.2 Vẽ và chia lưới mạch từ:

C:\ <ANSOFT> MESH32

Xuất hiện giao diện để vẽ mạch từ và chia lưới cho mạch từ

- Vào menu Param\ Units để định kích thước cho bản vẽ

- Vào menu File\Hard cpy\ Enable - Turn on để khởi động máy in

- Vào menu File\Line - Vẽ mạch từ (đường vẽ phải khép kín)

- Vào menu Mesh\make – Chia lưới cho mạch từ

- Vào menu Mesh\Refine\Mat Area – Chia lưới nhỏ hơn

- Vào menu File\Write – Lưu mạch từ vừa vẽ

- Vào menu Quit để thoát khỏi Mesh32

3.2.5.3 Tính toán bài toán tuyến tính:

C:\ <ANSOFT> MS32

Xuất hiện giao diện để tính toán cho mạch từ

- Vào menu File\Hard cpy\ Enable - Turn on để khởi động máy in

- Vào menu File\Read – Đọc mạch từ vừa lưu

- Vào menu Setup\Att Set – khai báo thuộc tính cho mạch từ

- Vào menu Solve\B Pick\Name Pk – Gán điều kiện biên dùng tên vật thể

- Vào menu Solve\B Type\Balloon

- Vào menu Solve\ Solve - Giải quyết bài toán

- Vào menu Post\Plot\Q Equi – Thấy được từ thông trong mạch từ

Thể hiện giá trị từ thông trên một thanh ghi:

- Vào menu Post\Calc – Xuất hiện dòng lệnh Calc Command>

+ Calc Command>V

+ Vect Calc Command>B

+ Vect Calc Command>m

+ Calc Command>q

- Vào menu Post\Line\Enter để vẽ thanh ghi cần thể hiện giá trị của từ thông

- Vào menu Post\Line\Value

- Vào menu Post\Line\Plot – Thấy được giá trị từ thông theo thanh ghi đã chọn

3.2.5.4 Tính toán bài toán phi tuyến :

C:\ <ANSOFT> NL32

Xuất hiện giao diện để tính toán cho mạch từ

- Vào menu File\Hard cpy\ Enable - Turn on để khởi động máy in

- Vào menu Setup\Nolin\Mse Ent – Nhập đường cong B-H của vật liệu (Ví dụ lưu tên M5)

- Vào menu File\Read – Đọc mạch từ đã lưu

- Vào menu Setup\Att Set – khai báo thuộc tính cho mạch từ

+ Cuộn dây: Nhập giá trị sức từ động

+ Lõi mạch từ:

• Tại hộp thoại Nonlinear Mat- Yes

• Tại hộp thoại Nonlinear material – M5

- Vào menu Solve\B Pick\Name Pk

- Vào menu Solve\B Type\Balloon

- Vào menu Solve\ Solve - Giải quyết bài toán

- Vào menu Post\Plot\Q Equi – Thấy được từ thông trong mạch từ

Thể hiện giá trị từ thông trên một thanh ghi:

- Vào menu Post\Calc – Xuất hiện dòng lệnh Calc Command>

+ Calc Command>V

+ Vect Calc Command>B

+ Vect Calc Command>m

+ Calc Command>q

- Vào menu Post\Line\Enter để vẽ thanh ghi cần thể hiện giá trị của từ thông

- Vào menu Post\Line\Value

- Vào menu Post\Line\Plot – Thấy được giá trị từ thông theo thanh ghi đã chọn