Bài giảng Cơ sở Khí cụ điện: Chương 3 - Đoàn Thanh Bảo

Chương 3 của bài giảng Cơ sở Khí cụ điện trình bày các khái niệm chung về lực điện động, các phương pháp xác định lực điện động, tính LĐĐ một số trường hợp thường gặp, tính LĐĐ ở mạch điện xoay chiều 1 pha, tính LĐĐ ở mạch điện xoay chiều 3 pha, độ bền điện động của thiết bị điện và trường hợp Cộng hưởng cơ khí. Chúc bạn học tốt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ sở Khí cụ điện: Chương 3 - Đoàn Thanh Bảo Bài giảng Cơ sở Khí cụ điện CHƯƠNG 3: LỰC ĐIỆN ĐỘNG (LĐĐ)3.1. Khái niệm chung.3.2. Các phương pháp xác định lực điện động. 3.2.1. Tính LĐĐ theo định luật BIO-XAVA-LAPLACE 3.2.2. Tính LĐĐ theo ppháp cân bằng năng lượng.3.3. Tính LĐĐ một số trường hợp thường gặp.3.4. Tính LĐĐ ở mạch điện xoay chiều 1 pha.3.5. Tính LĐĐ ở mạch điện xoay chiều 3 pha.3.6. Độ bền điện động của thiết bị điện3.7. Trường hợp Cộng hưởng cơ khí. CHƯƠNG 3: LỰC ĐIỆN ĐỘNG Một vật dẫn đặt trong từ trường, khi có dòng điện I chạy qua sẽ chịu tác động của một lực. Lực này có xu hướng làm biến dạng hoặc chuyển dời vật dẫn để từ thông xuyên qua nó là lớn nhất. Lực đó gọi là lực điện động, chiều của lực điện động được xác định theo quy tắc bàn tay trái Ở trạng thái làm việc bình thường, trị số của dòng điện không lớn nên LĐĐ sinh ra không đủ lớn để có thể làm ảnh hưởng đến độ bền vững kết cấu của thiết bị. Nhưng khi ở chế độ ngắn mạch, dòng tăng lên rất lớn (tới hàng chục lần Iđm), lực điện động đạt trị số lớn nhất khi trị số tức thời của dòng điện đạt lớn nhất, và được gọi là dòng điện xung kích. 3.1. KHÁI NIỆM CHUNG Với dòng điện xoay chiều, dòng điện xung kích được tính theo công thức như sau: Trong đó : KXK là hệ số xung kích của dòng điện, tính đến ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ và thường lấy KXK = 1,8; Inm là trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xác lập. Do vậy chúng ta phải tính toán LĐĐ tác động lên thiết bị trong trường hợp này để khi tính chọn thiết bị phải đảm bảo độ bền điện động. Độ bền điện động của thiết bị là khả năng chịu được LĐĐ do dòng ngắn mạch sinh ra. Việc tính toán LĐĐ thường được tiến hành theo 2 phương pháp:  Theo định luật Bio - Xava - Laplace  Theo phương pháp cân bằng năng lượng. 3.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LĐĐ. 3.2.1. TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Xét một đoạn mạch vòng dl1(m) có dòng điện i1 (A) đi qua,được đặt trong từ trường với từ cảm B (T) như hình 3.1, thì sẽ có mộtlực dF (N) tác động lên dl1: (3.1) Trong đó:  là góc giữa B và dl1, hướng đi của dl1 theo chiềucủa dòng điện i1. Lực điện động tác dụng lên đoạn mạch vòng với chiều dài l1 (m)bằng tổng các lực thành phần. (3.2) 3.2.1. TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Nếu mạch vòng nằm trong môi trường có độ từ thẩm cố định  =const, như trong chân không hoặc không khí, việc xác định từ cảm Btương đối thuận tiện khi sử dụng định luật Bio - Xava - Laplace. y dl2 B i1 β x 0 i2 dF dH z M dl1 Hình 3.1 3.2.1. TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACETheo định luật này cđộ từ trường dH tại điểm M bất kỳ cách dây dẫn dl2có dòng điện i2 chạy qua một khoảng r, được xđịnh theo cthức: (3.3) Trong đó  là góc giữa vectơ dl2 và bán kính r. Từ cảm ở điểm M sẽ là:  i sin  .dl 2 (3.4) dB   0 dH  0 2 4 .r 2Thay 0 = 4..10-7 (H/m) và tích phân hai vế của ta có: l2  7 i 2 sin  B   10 . 2 dl 2 (3.5) 0 rThay (3.5) vào (3.2) ta có: l l 7 sin  . sin  . dl 1 . dl 2 1 2 F  10 .i1 .i 2   2 (3.6) 0 0 r 3.2.1. TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACEĐặt = KC : Hệ số kết cấu của mạch vòngVậy: (3.7) Hướng của lực F được xác định theo tích vectơ của i và B. Trongtrường hợp đơn giản, hướng của vectơ từ cảm xác định theo quy tắc vặnnút chai, còn hướng lực điện động theo quy tắc bàn tay trái. Lực điện động sẽ được tính bằng phương pháp này nếu dễ dàngtính được hệ số kết cấu KC. 3.2.2. TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG ...