Giáo trình kỹ thuật điện _ chương 1

Mạch từ trong các thiết bị kỹ thuật điện (TBKTĐ) là tập hợp các vật chất và môi trường nhằm mục đích tạo thành đường khép kín cho từ thông. Giá trị của từ trường có thể được xác định bởi giá trị tức thời của các dòng điện nguồn. Tần số biến thiên của các từ trường phụ thuộc vào sự biến thiên của dòng điện nguồn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình kỹ thuật điện _ chương 1 GIÁO TRÌNHKỸ THUẬT ĐIỆN 1CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.0 GIỚI THIỆU 2CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.0 GIỚI THIỆU 3CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.0 GIỚI THIỆU 4CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.0 GIỚI THIỆU 5CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.1 KHÁI NIỆM CHUNG 1.1.1 Định nghĩa và các công thức cơ bản 1.1.1.1 Định nghĩa Mạch từ trong các thiết bị kỹ thuật điện (TBKTĐ) là tập hợp các vật chất và môi trường nhằm mục đích tạo thành đường khép kín cho từ thông. 1.1.1.2 Các phương trình mô tả ∫ Hdl = ∫ JdS (1.1) C S (1.2) ∫ BdS = 0 S 6CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.1 KHÁI NIỆM CHUNG Các nhận xét - Từ (1.1) thấy rằng nguồn sinh ra cường độ từ trường H là mật độ dòng điện J. - Từ (1.2) mô tả rằng mật độ từ thông B được bảo toàn, có nghĩa là tổng từ thông đi vào và đi ra khỏi một bề mặt khép kín S bất kỳ bằng zero. - Giá trị của từ trường có thể được xác định bởi giá trị tức thời của các dòng điện nguồn. - Tần số biến thiên của các từ trường phụ thuộc vào sự biến thiên của dòng điện nguồn. 7CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.1 KHÁI NIỆM CHUNG Các nhận xét - Khi tính toán mạch từ, có thể áp dụng các luật cơ bản của mạch điện bởi vì giữa chúng tồn tại sự tương tự qua lại. 1.1.1.3 Các định luật cơ bản a. Định luật kirchoff I - Đối với một nút bất kỳ trong mạch từ, tổng các từ thông đi vào (có chiều về phía điểm nút) và đi ra (có chiều đi ra khỏi điểm nút) bằng zero. n ∑φ =0 (1.3) i i =1 8CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.1 KHÁI NIỆM CHUNG 1.1.1.3 Các định luật cơ bản b. Định luật Kirchoff II Đối với một mạch vòng khép kín trong mạch từ, tổng các từ áp rơi trên mạch vòng đó và các sức từ động (s.t.đ) là bằng zero. n m ∑F + ∑φ (1.4) R mk = 0 i K i =1 k =1 9CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.1 KHÁI NIỆM CHUNG 1.1.1.3 Các định luật cơ bản c. Định luật Ohm - Đối với một nhánh bất kỳ trong mạch từ tích số giữa từ thông chảy qua và tổng trở từ bằng từ áp rơi giữa hai đầu của nhánh từ đó. φ i Z mi = U mi (1.5) trong đó: Φi - từ thông chảy qua các nhánh của mạch từ ( wb ); Fi - sức từ động của các nhánh từ tương ứng ( A.t ); Rmk - từ trở của nhánh từ tương ứng ( 1/H ); Zmi - tổng trở từ các nhánh (1/H); Umi - từ áp rơi trên các nhánh từ (A) 10CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.1 KHÁI NIỆM CHUNG- Tổng trở từ Zmi của nhánh từ bao gồm hai thành phần là từ trởRmi và từ kháng Xmi, giữa chúng có quan hệ tam giác vuông. (1.6) Z mi = R 2 + X 2 mi mi - Đối với mạch từ một chiều DC không tồn tại thành phần từ kháng Xmi, vì vậy trong đó chỉ bao gồm các thành phần từ trở Rmi. li R mi = (1.7) µ i Si li - chiều dài của nhánh từ tương ứng (m); trong đó: Si - tiết diện của nhánh từ đó ( m2); µi - là từ thẩm vật liệu từ của nhánh từ tương ứng ( H/m). 11CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.1 KHÁI NIỆM CHUNG 1.1.1.4 Phân loại Về phương diện kết cấu, mạch từ trong các thiết bị kỹ thuật điện (TBKTĐ) được phân biệt theo ba loại chính như sau: 1- Mạch từ tĩnh, là mạch từ thường có trong các máy biến áp, trong trường hợp lý tưởng có thể được xem như trong đó không có các khe hở không khí, mặc dù sự chuyển đổi năng lượng của nó không phải là điện - cơ, nhưng lại đóng vai trò hết sức quan trọng trong sự chuyển đổi năng lượng nói chung. 12CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.1 KHÁI NIỆM CHUNG 2- Mạch từ có phần ứng chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động xoay. Đó là loại mạch từ thường có trong các thiết bị điện đóng - cắt mạch điện như contactor, áptomát, relay, máy ngắt cao áp v.v… Ở đây khe hở không khí đóng vai trò chính trong việc chuyển đổi năng lượng điện - cơ và sự chuyển đổi năng lượng điện này luôn đi kèm với sự thay đổi độ lớn của khe hở không khí. 13CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.1 KHÁI NIỆM CHUNG3- Mạch từ có phần ứng hoặc phần cảm quay. Đó là loại mạch từthường gặp trong các máy điện quay. Trong các mạch từ loại này,sự biến đổi năng lượng cũng diễn ra trong khe hở không khí,nhưng trong quá trình làm việc của chúng khe hở không khí hầunhư không thay đổi về độ lớn. 14CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ1.1 KHÁI NIỆM CHUNG 1.1.1.5 Ví dụ về mạch từ - Ví dụ đơn giản về mạch từ được trình bày trong Hình 1.1. Lõi được làm từ vật liệu từ có từ thẩm µ lớn hơn rất nhiều so với từ thẩm của chân không µ0 với µ0 = 4π.10-7 (H/m). - Lõi có tiết diện không đổi và được kích từ bởi cuộn dây có N vòng, trong đó có dòng điện i ( ...