Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Chương 3 - TS. Hồ Phạm Huy Ánh

Nội dung chính của bài giảng chương 3 gồm có: Giới thiệu chung, mạch từ tĩnh, điện cảm tương hổ, chấm đánh dấu chiều quấn cuộn dây, cách xác định chấm đánh dấu chiều quấn cuộn dây, phương pháp thực nghiệm xác định dấu chấm đánh dấu, lập phương trình vòng kín cho mạch điện có cuộn dây tương hổ. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Chương 3 - TS. Hồ Phạm Huy Ánh BÀI GIẢNG Biến Đổi Năng Lượng Điện Cơ TS. Hồ Phạm Huy Ánh March 2010http://www4.hcmut.edu.vn/~hphanh/teach.html Lecture 3 1Giới Thiệu Chung¾ Cách vận hành của các hệ thống điện và cơ điện được giài thích dựatrên lý thuyết trường điện từ.¾ Dựa trên nền tảng chung là các hệ thống điện trường và từ trường,ta vận dụng chủ yếu hệ thống từ trường.¾ Đầu tiên ta khảo sát các phương trình Maxwell ∫ C H • dl = ∫ S J f • n da Ampere’s law ∂B ∫ C E • dl = − ∫ S ∂t • n da Faraday’s law∫ S J f • n da = 0 Luật bảo toàn điện tích ∫ S B • n da = 0 Gauss’s law Lecture 3 2Mạch từ tĩnh¾ Là mạch từ không có phần tử cơ nào di động.¾ Hình vẽ minh họa lõi từ có dạng vòng xuyến với N vòng dây. r0 và r1 lầnlượt là bán kính trong và ngoài của lõi từ.Gọi r là bán kính trung bình r = (r0 + r1) / 2, giả thiết cường độ từ trường Hc làđồng nhất trong lõi thép. Dùng định luật Ampere ta có: Hc(2πr) = Ni. Hay, H c l c = NiTrong đó lc = 2πr là chiều dài đường sức trung bìnhtrong lõi. Giả sử mật độ từ B trong lõi thay đổi tuyếntính theo H, ta có công thức: Bc = μH c = μ Ni (Wb )/m 2 lc Lecture 3 3Mạch từ tĩnh (tt)Ta xác định tiếp từ thông Φc μNi Ni φ c = Bc Ac = Ac = Wb lc l c μAcVới μ là giá trị từ thẩm của vật liệu từ, Ac là tiết diện cắt ngang của lõi.Ta định nghĩa Ni là sức từ động (magneto motive force-mmf), còn từ trễđược định nghĩa dựa trên định luật Ohm Từ: Ni mmf lc = = = R (At/Wb) φc flux μAcP = 1/R gọi là từ dẫn. Từ thông liên kết λ = Nφc = PN2i. Cũng từ định λ N2nghĩa, tự cảm L của cuộn dây được xác đi6nh bỡi: L = = PN =2 i R Lecture 3 4Mạch từ tĩnh (tt)¾ Như vậy có sự tương đồng rất lớn giữa mạch điện và mạch từ mmf ⇔ voltage flux ⇔ current reluctance ⇔ resistance permeance ⇔ conductance¾ Xét mạch từ có khe hở không khí (bỏ qua từ tản): Cần tìm chính xáccường độ từ trường H trong lỏi thép cũng như H qua khe hở. Gọi lg –độ rộng khe hở không khí, lc – chiều dài đường sức trung bình qua lõi.Ta có kết quả: Bg Bc Ni = H g l g + H c lc = lg + lc μ0 μ r μ0Trong đó μ0 = 4π x 10−7 H/m là từ thẩm tuyệt đối của không khí, còn μrlà giá trị từ thẩm tương đối của vật liệu từ. Lecture 3 5Mạch từ tĩnh (tt)Áp dụng định luật Gauss’s cho mặt cắc cực từ lõi thép, BgAg = BcAc.Với, Ag = Ac. Nên, Bg = Bc. Chia sức từ động mmf cho từ thông ta xácđịnh được từ trỡ tương đương: Ni lg lc = + = R g + Rc φ μ 0 Ag μAcTrong đó Rg và Rc lần lượt là từ trỡ của khe hở không khí và của lỏithép. Chúng được thể hiện nối tiếp trong mạch từ tương đương.¾ Trường hợp khe hở bị toe cạnh “fringing”, i.e., lúc này từ tản xuấthiện. Giả sử, Ag > Ac, i.e., phần diện tích khe hở hiệu dụng tăng lên.Lúc này ta có thể dùng công thức kinh nghiệm, Ac = ab, Ag = (a + l g )(b + l g ) Lecture 3 6Các Ví Dụ và Bài Tập:¾ BT 3.1: Tìm sức từ động cần có để bảo đảm mật độ từ B mongmuốn. Đã biệt tiết diện khe hở và tiết diện mặt cắt lõi thép. 0.06 Rc = = × 3 ( )( 10 4π ×10 10 4 −7 −4 )( 47 . ) ...