Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện: Bài 2

Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện: Bài 2 cung cấp cho học viên những nội dung về: mạch từ; hỗ cảm; diễn giải mạch tương đương của mạch từ; tính toán mạch từ; các phương trình với hỗ cảm giữa các cuộn dây;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện: Bài 2 Cơ sở Kỹ thuật điện -Mạch từ -Hỗ cảmCơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện Giới thiệu Lý thuyết điện từ là cơ sở cho việc giải thích về hoạt động của các hệ thống điện và điện cơ. Các phương trình của Maxwell  C H  dl  J S f  n da Ampere’s law B  C E  dl    S t  n da Faraday’s law  J  n da  0 S f Conservation of charge  B  n da  0 S Gauss’s lawCơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện Giới thiệu Đường cong từ hóaCơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện Mạch từ Mạch từ hình tròn có N vòng, bán kính trong r0 và bán kính ngoài r1. Bán kính trung bình r = (r0 + r1) / 2, giả sử cường độ từ trường Hc là đều trong lõi. Dùng định luật vòng Ampere, ta có Hc(2pr) = Ni. Hoặc, H c l c  Ni Trong đó lc = 2pr là chiều dài trung bình của mạch từ. Gọi B là mật độ từ thông (hoặc từ cảm) trong lõi Bc  H c   Ni Wb/m 2 lcCơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện Mạch từ (tt) Từ thông Ni Ni c  Bc Ac  Ac  Wb lc l c Ac Trong đó  là độ thẩm từ của vật liệu, Ac là tiết diện ngang của lõi. Gọi Ni là sức từ động (mmf), từ trở khi đó được tính: Ni mmf lc    R (At/Wb hay 1/H) c flux  Ac P = 1/R là từ dẫn. Từ thông móc vòng được định nghĩa là l = Nc = PN2i. l N2 Độ tự cảm L của cuộn dây L   PN  2 i RCơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện Mạch từ (tt) Sự tương đồng giữa mạch điện và mạch từ mmf  voltage flux  current reluctance  resistance permeance  conductance Lõi xuyến có khe hở không khí (không tính từ thông tản): Cường độ từ trường H giống nhau ở cả khe hở và lõi. lg – chiều dài khe hở, lc – chiều dài trung bình của lõi. Dọc theo đường sức trung bình c có Bg Bc Ni  H g l g  H c lc  lg  lc 0  r 0 Trong đó 0 = 4p x 107 H/m là độ thẩm từ của không khí, và r là độ thẩm từ tương đối của vật liệu lõi.Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện Mạch từ (tt) Áp dụng định luật Gauss tại bề mặt kín s bao quanh một cực từ, BgAg = BcAc. Khi bỏ qua từ thông tản, Ag = Ac. Vì vậy, Bg = Bc. Chia sức từ động mmf cho từ thông để tính từ trở tương đương Ni lglc    R g  Rc   0 Ag Ac Trong đó Rg và Rc là từ trở của khe hở và lõi. Hai từ trở này mắc nối tiếp trong mạch từ tương đương. Nếu xét có từ thông tản tại cực từ, không phải tất cả từ thông đều đi trong không gian giới hạn giữa hai cực từ. Lúc này, Ag > Ac, lúc này việc tính toán sẽ được dựa vào kinh nghiệm, Ac  ab, Ag  a  l g b  l g Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện Ví dụ Vd. 3.1: Tìm stđ cần thiết để tạo ra một mật độ từ thông cho trước. Khe hở không khí và chiều dài lõi đã biết. 0.06 Rc   47.7 10 3 At/Wb    10 4 4p 10 7 10  4  0.001 Rg   7.23 10 6 At/Wb   4p 10 7 1.110  4    Bg Ag  ...