BÀI GIẢNG KHÍ CỤ ĐIỆN - CHƯƠNG 4

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
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BÀI GIẢNG KHÍ CỤ ĐIỆN - CHƯƠNG 4 CHƯƠNG 4LỰC ĐIỆN ĐỘNG KHÁI NIỆM CHUNG 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. KHÁI NIỆM CHUNG Nhưng khi ở chế độ ngắn mạch, dòng tăng lên rất lớn (có lúc 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. Với dòng điện xoay chiều, dòng điện xung kích được tính theo công thức như sau : I XK  K XK 2 I nm KHÁI NIỆM CHUNG 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.CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNGViệc tính toán LĐĐ thường được tiến hànhtheo 2 phương pháp : Theo định luật Bio - Xava - Laplace Theo phương pháp cân bằng năng lượng. TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE y dl2 B i2 β i1 x 0 dF d dl1 H Mz TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Xét một đoạn mạch vòng dl1(m) có dòngđiện i1 (A) đi qua, được đặt trong từ trường với từcảm B (T) như hình , thì sẽ có một lực dF (N) tácđộng lên dl1: dF  i B.dl sin  1 1 Trong đó :  là góc giữa B và dl1, hướng đicủa dl1 theo chiều của dòng điện i1. Lực điện động tác dụng lên đoạn mạch vòngvới chiều dài l1 (m) bằng tổng các lực thành phần. l1 l1 F   dF   i1 B sin  .dl1 0 0 TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Nếu mạch vòng nằm trong môi trường có độtừ thẩm cố định  = const, như trong chân khônghoặc không khí, việc xác định từ camí B tương đốithuận tiện khi sử dụng định luật Bio - Xava -Laplace. TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Theo định luật này cường độ từ trường dH tạiđiểm M bất kỳ cách dây dẫn dl2 có dòng điện i2chạy qua một khoảng r, được xác định theo côngthức : i2 .dl 2 sin  dH  2 4 .r Trong đó  là góc giữa vectơ dl2 và bán kính r. TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACETừ cảm ở điểm M sẽ là :  0 i2 sin  .dl 2 dB   0 dH  4 .r 2Thay 0 = 4..10-7 (H/m) và tích phân hai vế của ta có : l2 i2 sin  7 B   10 . dl 2 2 r 0Thay từ cảm B vào ta có : l1 l2 sin  . sin  .dl1 .dl 2 7 F  10 .i1 .i2   r2 00 TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE l1 l2 sin  . sin  .dl1 .dl 2Đặt = KC : Hệ số kết cấu của mạch vòng  r2 00 7 F  10 .i1 .i2 .K CVậy : Hướng của lực F được xác định theo tích vectơ củai và B. Trong trường hợp đơn giản, hướng của vectơ từcảm xác định theo quy tắc vặn nút chai, còn hướng lựcđiện động theo quy tắc bàn tay trái. Lực điện động sẽ được tính bằng phương pháp nàynếu dễ dàng tính được hệ số kết cấu KC. TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG Năng lượng điện từ của một hệ mạch vòng gồm 2dây dẫn có dòng điện đi qua được mô tả bằng phươngtrình 121 2 ...