Bài giảng điện - Điện tử: Cơ cấu điện từ và nam châm điện ppsx

33 667 6
Bài giảng điện - Điện tử: Cơ cấu điện từ và nam châm điện ppsx

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

CHƢƠNG 3 : CƠ CẤU ĐIỆN TỪ VÀ NAM CHÂM ĐIỆN Ths. Trần Đình Cương TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ 1Khí cụ điện hạ áp: 401030 KHÁI 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 : Thân mạch từ Nắp mạch từ Khe hở không khí chính  . 2Khí cụ điện hạ áp: 401030 KHÁI NIỆM CHUNG CƠ CẤU ĐIỆN TỪ 3 1 2  r    t Hình : Kết cấu mạch từ 1.Thân mạch từ; 2. Nắp mạch từ ;3. Cuộn dây 3Khí cụ điện hạ áp: 401030 KHÁI 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 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. 4Khí cụ điện hạ áp: 401030 PHÂN LOẠI CƠ CẤU ĐIỆN TỪ 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. Nối song song. 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. 5Khí cụ điện hạ áp: 401030 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA MẠCH TỪ Định luật Ôm : Trong một phân đoạn của mạch từ, từ áp rơi trên nó bằng tích giữa từ thông và từ trở hoặc thƣơng giữa từ thông và từ dẫn : Định luật Kiếckhốp I : Trên mọi điểm của mạch từ, tổng từ thông vào bằng tổng từ thông ra : Định luật Kiếckhốp II : Trong một mạch từ khép kín, tổng từ áp của các đoạn mạch bằng tổng sức từ động : G RU     . 0 1   n i    n ii n i FR 1 . 1   6Khí cụ điện hạ áp: 401030 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA MẠCH TỪ 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.    l i FdlH.       l l l i l FdR S dl dl S SB dlH      . . .     l i l FdRdlH   7Khí cụ điện hạ áp: 401030 NAM CHÂM ĐIỆN 8Khí cụ điện hạ áp: 401030 ĐẠI CƢƠNG VỀ NAM CHÂM ĐIỆN i N  S i N S N S Nam châm điện 9Khí cụ điện hạ áp: 401030 ĐẠI CƢƠNG VỀ NAM CHÂM 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 10Khí cụ điện hạ áp: 401030 [...]...TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ NAM CHÂM ĐIỆN Khí cụ điện hạ áp: 401030 11 TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ NAM CHÂM ĐIỆN Lực hút điện từ cuả nam châm điện một chiều thường được tính theo 2 phương pháp : Tính theo công thức maxwell Tính theo phương pháp cân bằng năng lượng Khí cụ điện hạ áp: 401030 12 TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ THEO CÔNG THỨC MAXWELL Theo Maxell thi khi cho một vật dẫn từ trường thì vật dẫn từ sẽ chịu một lực... 0 d dI F   [J/cm] = -5 ,1. [kg ] 2 d d  I  ; L  W 2G L   W nên m 2 5,1 m 2 dG F 2 [kg ]; 2 G d Khí cụ điện hạ áp: 401030 23 NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ VÒNG CHỐNG RUNG Khí cụ điện hạ áp: 401030 24 NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ VÒNG CHỐNG RUNG Nam châm điện xoay chiều Khí cụ điện hạ áp: 401030 25 NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ VÒNG CHỐNG RUNG Khi cung cấp dòng điện xoay chiều i = Imsin(wt)...  Khí cụ điện hạ áp: 401030 2 1  29 NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ VÒNG CHỐNG RUNG  '  ''   0   En n  In  n Khí cụ điện hạ áp: 401030 30 NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ VÒNG CHỐNG RUNG Lực điện từ sinh ra sẽ có hai thành phần : Từ thông 1 sinh ra lực: F1 = F10 - F10 cos2t Từ thông 2 sinh ra lực : F2 = F20 - F20 cos(2t-2 ) Lực hút điện từ tổng F là : F = F1 + F2 = (F01 + F02) - [F01cos2t... áp: 401030 27 NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ VÒNG CHỐNG RUNG Để chống hiện tượng rung này, ta phải làm sao cho lực hút điện từ Fdt ở mọi thời điểm phải lớn hơn lực Flx Muốn Fdt> Flx người ta tạo ra 2 từ thông lệch pha trong mạch từ, bằng cách đặt vòng chống rung thường bằng đồng và có một vòng Voìng ngàõn maûch Nam chám âiãûn xoay chiãöu Khí cụ điện hạ áp: 401030 28 NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ VÒNG CHỐNG... cơ cấu không còn rung Muốn vậy ta phải thoả mãn hai điều kiện 2 F01 = F02 thì : Fbd  2F01(1  cos 2 )  2F01 cos 2   2F01 cos  góc    lúc đó hệ số rung 2 Trong thực tế chỉ có thể tạo được  = 50o-80o P Fbd 2.F01cos    cos  0 Fkd 2 F01 2 Khí cụ điện hạ áp: 401030 32 Câu hỏi - Bài tập    BT1: Tính lực hút điện từ nam châm điện một chiều theo công thức Maxwell BT2: Tính lực hút điện từ. .. điện từ tổng F là : F = F1 + F2 = (F01 + F02) - [F01cos2t + F02 cos(2t - 2)] Qua đó ta thấy rằng lực hút điện từ F1 và F2, không đồng thời đi qua trị số 0, do đó lực hút điện từ tổng F được nâng cao làm cho mọi thời điểm t, lực F > Flx nên nắp mạch từ sẽ không rung nữa Khí cụ điện hạ áp: 401030 31 NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ VÒNG CHỐNG RUNG Điều kiện chống rung: Thành phần lực không đổi: Fkđ = F01... 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:   1; I=I1;  = 1 Ứng với vị trí cuối có:    2 ; I=I2;  = 2 Khí cụ điện hạ áp: 401030 19 THEO PHƢƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG Năng lượng từ trường khi ở vị trí đầu sẽ là:  := diện tích oab W   id Vậy năng lượng lấy thêm từ ngoài vào để nắp...  Trong đó:  B : vec tơ từ cảm ở khe hở KK bề mặt cực từ  : Vec tơ phâp tuyến đơn vị ở bề mặt cực từ n S: diện tích bề mặt vật dẫn μ0 = 1,25.1 0-8 [H/cm] lă độ từ thẩm của không kh Vì hệ số từ dẫn của vật liệu sắt từ lớn hơn nhiều của không khí ( >>0) nín xem như cùng phương ( B.n) B  B2 n Khí cụ điện hạ áp: 401030 n ( =0) 13 TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ THEO CÔNG THỨC MAXWELL Và ta có : F  1 2 0  S... cụ điện hạ áp: 401030 26 NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ VÒNG CHỐNG RUNG Vậy lực hút điện từ biến đổi theo tần số gấp đôi tần số của nguồn điện (2w) Ở thời điểm B = 0 thì Fdt = 0 lực lò xo Flx > Fdt thì nắp bị kéo nhả ra Ở những thời điểm Flx < Fdt thì nắp được 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 Khí cụ điện. .. lượng tiêu hao trên điện trở cuộn  R dt dây w t  d i :là năng lượng tích lũy trong từ trường  dt  Wt   id t 2 i 0 0 0 Khí cụ điện hạ áp: 401030 17 THEO PHƢƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG  2 0 1 0 c d 2 1 b a i1 i2 Khí cụ điện hạ áp: 401030 i 18 THEO PHƢƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG 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 . lực hút điện từ cũng thay đổi 10Khí cụ điện hạ áp: 401030 TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ NAM CHÂM ĐIỆN 11Khí cụ điện hạ áp: 401030 TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ NAM CHÂM ĐIỆN Lực hút điện từ cuả nam châm điện. lõi và thân mạch từ. 4Khí cụ điện hạ áp: 401030 PHÂN LOẠI CƠ CẤU ĐIỆN TỪ 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. : CƠ CẤU ĐIỆN TỪ VÀ NAM CHÂM ĐIỆN Ths. Trần Đình Cương TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ 1Khí cụ điện hạ áp: 401030 KHÁI NIỆM CHUNG CƠ CẤU ĐIỆN TỪ Các

Ngày đăng: 07/08/2014, 15:22

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan