NAM CHÂM ĐIỆN ,CHƯƠNG 5a

Nam châm điện ( NCĐ ) ngày càng được sử dụng rộng rãi. Không một lĩnh vực kỹ thuật nào không sử dụng nam châm điện : trong truyền động điện, tự động điều chỉnh, thông tin liên lạc và cả trong y học, khoa học nguyên tử, vũ trụ ... Với các lĩnh vực kỹ thuật khác nhau đòi hỏi có những nam châm điện khác nhau về hình dạng, kết cấu và ứng dụng. Có những nam châm điện rất bé kích thước khoảng vài milimet và có những nam châm điện rất lớn kích thước đến vài...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
NAM CHÂM ĐIỆN ,CHƯƠNG 5a CHƯƠNG 5 NAM CHÂM ĐIỆN§5.1 - KHÁI NIỆM CHUNG. Nam châm điện ( NCĐ ) ngày càng được sử dụng rộng rãi.Không một lĩnh vực kỹ thuật nào không sử dụng nam châm điện :trong truyền động điện, tự động điều chỉnh, thông tin liên lạc và cảtrong y học, khoa học nguyên tử, vũ trụ ... Với các lĩnh vực kỹ thuật khác nhau đòi hỏi có những namchâm điện khác nhau về hình dạng, kết cấu và ứng dụng. Có nhữngnam châm điện rất bé kích thước khoảng vài milimet và có nhữngnam châm điện rất lớn kích thước đến vài mét. Khối lượng namchâm điện từ vài gam (ở rơle, đạt trích ...) đến hàng nghìn kilogam(ở cần cẩu, các bộ phận ly ). Lực điện từ của nam châm điện thì từvài phần gam đến hàng chục tấn. Hành trình của phần ứng từ vàim đến vài chục met. Công suất tiêu thụ từ cỡ vài mW đến hàngchục kW. Nam châm điện đựơc sử dụng đặc biệt chủ yếu trong cơ cấuđiện từ là cơ quan sinh lực ( truyền động ) để thực hiện các chuyểndịch tịnh tiến của các cơ quan chấp hành, để thực hiện việc chuyểnđộng quay trong các góc quay giới hạn hoặc sinh lực hãm trongcác công- tắc-tơ, khởi động từ, rơle, aptômát, khớp ly hợp, phanhhãm ... Các quá trình vật lý xảy ra trong nam châm điện rất phức tạp,thường được mô tả bằng phương trình vi phân, phi tuyến. Vì vậycho đến nay việc tính toán nam châm điện thường được theonhững công thức đơn giản gần đúng rồi kiểm nghiệm lại theo côngthức lý thuyết, đi đến chọn bài toán tối ưu. Trong giáo trình này chỉ đề cập đến trình tự thiết kế và tínhtoán chung cho loại nam châm điện một chiều và xoay chiều thôngdụng nhất, không xét đến những vấn đề đặc trưng cho các loại namchâm điện khác nhau. Việc thiết kế các nam châm điện đó sẽ đượcnghiên cứu từ các bước tính toán cơ bản và tham khảo thêm các tàiliệu, chuyên đề riêng cho từng loại.§5.2 - CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ. A - CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH. 1. Dạng kết cấu. 2. Điện áp định mức, tần số nguồn, chế độ nguồn (điện áp,dòng điện , công suất không đổi ). 3. Chế độ làm việc ( dài hạn, ngắn hạn, ngắn hạn lặp lại ). 4. Công suất tiêu thụ. 5. Lực hút và khe hở không khí ban đầu hoặc quan hệ giữa lựchút và khe hở không khí (đặc tính lực hút ). Fdt = f () 6. Nhiệt độ phát nóng cho phép ( cấp cách điện ). 7. Các thông số về hút và nhả của phần ứng ( thời gian, điệnáp, dòng điện ). 8. Độ bền cơ ( số lần đóng ngắt cho phép ). 9. Khối lượng. 10. Các kích thước lắp ghép. 11. Giá thành. B - CÁC THÔNG SỐ VỀ CÔNG CỦA NAM CHÂM ĐIỆN. 1. Công lý thuyết bằng tích của dòng điện Ihút và từ thông mócvòng hút khi phần ứng bị hút: A lt = Ih. h = Ih. W.h..., Nm 2. Công toàn phần Atph, Nm được đặc trưng bằng diện tích giớihạn bởi đường đặc tính lực hút và trục hoành được xác định từ khehở không khí ban đầu d đến khe hở cuối c ( hành tình của phầnứng ) ( H5.3a). 3. Công hữu ích qui ước được xác định bằng tích giữa lực điệntừ ban đầu Fd và hành tình của phần ứng từ khe hở không khí banđầu d đến khe hở cuối c ( H5.3a). Ahq = Fd.( d - c ), Nm 4. Công hữu ích qui ước cực đại bằng tích giữa lực điện từ tốiưu Ftư và hành trình tối ưu của phần ứng từ khe hở đầu tối ưu tưđến khe hở cuối c ( H5.3a). Ahqmax = Fdtư.( dtư - c ), Nm C - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ. Cần giải 2 bài toán : bài toán thuận và bài toán ngược. 1. Bài toán thuận : theo điều kiện tác động đã cho của cơ cấuchấp hành, chủ yếu là quan hệ giữa lực và hành trình, chọn dạngkết cấu của nam châm điện. Phải xác định kích thước mạch từ vàcuộn dây sao cho đủ sinh ra rừ thông để tạo ra lực điện từ cần thiếtvà cửa sổ mạch từ phải đủ đặt cuộn dây, cuộn dây phải sinh ra sứctừ động cần thiết để tạo nên từ thông trên. Cuộn dây phải đảm bảovới chế độ làm việc đã cho không phát nóng quá nhiệt độ cho phépcủa cấp cách điện. Ngoài ra nam châm điện phải thoả mãn tất cảcác yêu cầu khác về vận hành cũng như các thông số khác đã cho.Như vậy bài toán thuận là bài toán xác định các kích thước và chọnkết cấu nam châm điện theo các thông số cho trước. Bài toán cónghiệm đa trị, cần phải xuất phát từ những quan điểm nhất định đểchọn các thông số cho việc tính toán thiết kế ( sơ bộ ) xác định cáckích thước hiệu chỉnh lại ( nếu cần thiết ) rồi tiến hành tính toán,kiểm nghiệm. 2. Bài toán ngược : xác định các thông số tối ưu và các đặctính của nam châm điện đã tính toán ( chủ yếu là đặc tính lực hút )nhiệt độ cuộn dây không được vượt quá giá trị cho phép của cấpcách điện. Như vậy bài toán ngược là bài toán kiểm nghiệm namchâm điện đã cho với mật độ từ thông đã chon và cuộn dây đã thiếtkế. D - TRÌNH TỰ THIẾT KẾ. 1. Xác định các số liệu ban đầu. 2. Tính toán sơ bộ : - Chọn dạng kết cấu. - Chọn vật liệu cho mạch từ. - Chọn các đại lượng từ cảm, hệ số từ rò, từ tản. - Chọn cấp cách điện và mã hiệu dây quấn. ...