GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN 1 2 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1.0 GIỚI THIỆU 3 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1.0 GIỚI THIỆU 4 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1.0 GIỚI THIỆU 5 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1.0 GIỚI THIỆU 6 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1.1 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. ∫∫ = SC JdSHdl 1.1.1.2 Các phương trình mô tả (1.1) 0BdS S = ∫ (1.2) 7 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1.1 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. 8 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1.1 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. 0 n 1i i =φ ∑ = (1.3) 9 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1.1 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. 0RF m 1k mkK n 1i i =φ+ ∑∑ == (1.4) 10 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1.1 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. mimii UZ =φ (1.5) trong đó: Φ i - từ thông chảy qua các nhánh của mạch từ ( wb ); F i - sức từ động của các nhánh từ tương ứng ( A.t ); R mk - từ trở của nhánh từ tương ứng ( 1/H ); Z mi - tổng trở từ các nhánh (1/H); U mi - từ áp rơi trên các nhánh từ (A) [...]... Fb = F12 đều là s.t.đ đặt giữa hai điểm 1 và 2 của mạch từ) Các thao tác này được mô tả trong Hình 1. 4b 32 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1.3 Bài toán mạch từ song song không đối xứng không xét từ thông rò Từ các đồ thị dựng được có thể thành lập được bảng quan hệ (1. 1) Fa = Fb = F12 Φa Φb Φ0 S -1 B1 H1 F1 F0 = F1+F12 A.t Wb Wb Wb m2 T A/m A.t A.t Fa1 Φa1 Φb1 Φ 01 S -1 Φa1/S1 H 11 H 11. I12 F 01 Fa2... F 01 Fa2 Φa2 Φb2 Φ02 S -1 Φa2/S1 H12 H12.I12 F02 Fa3 Φa3 Φb3 Φ03 S -1 Φa3/S1 H13 H13.I12 F03 Fa4 Φa4 Φb4 Φ04 S -1 Φa4/S1 H14 H14.I12 F04 33 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1.3 Bài toán mạch từ song song không đối xứng không xét từ thông rò Từ các giá trị ở bảng 1. 1 có thể dễ dàng dựng được các đường cong quan hệ Φa = f (F0); Φb = f (F0); Φ0= f (F0) được biểu diễn trong Hình 1. 4b Từ đó ứng với giá... R 6 b ) (1. 14) Mặt khác theo định luật Kirchoff I Φo = Φa + Φb (1. 15) 28 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1.3 Bài toán mạch từ song song không đối xứng không xét từ thông rò từ các biểu thức (1. 14) và (1. 15) ta dễ dàng xác định được Φa và Φb S.t.đ cần tìm Φ0 sẽ là: FO = Φ o R 1 + Φ a ( R 2 a + R 3a + R 4a ) = Φ o R 1 + Φ b ( R 2 b + R 4 b + R 5b + R 6b ) (1. 16) 29 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM... thiết 24 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1.2 Sơ đồ thay thế của mạch từ Sự tương tự giữa mạch từ và mạch điện cho phép xây dựng sơ đồ thay thế của mạch từ 1/ Sức.t.đ của mạch từ sẽ tương ứng với sức điện động (s.đ.đ) của mạch điện 2/ Từ thông Φ tương tự với cường độ dòng điện I 3/ Từ trở Rm tương tự với điện trở R 4/ Tổng trở từ Zm tương tự với tổng trở điện Z 25 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM... 1. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1.2 Sơ đồ thay thế của mạch từ 26 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1.3 Bài toán mạch từ song song không đối xứng không xét từ thông rò 27 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1.3 Bài toán mạch từ song song không đối xứng không xét từ thông rò Bài toán thuận: cho trước từ thông Φ0, hình dạng, kích thước và vật liệu của mạch từ Cần xác định s.t.đ F0 Hình 1. 3b Giải Trước hết... 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 (A) chạy qua Cuộn dây N sẽ sinh ra từ trường trong lõi thép như được biểu diễn trong Hình 1. 1 15 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1 .1. 5 Ví dụ về mạch... Hình 1. 4a 30 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1.3 Bài toán mạch từ song song không đối xứng không xét từ thông rò 31 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1.3 Bài toán mạch từ song song không đối xứng không xét từ thông rò Cũng theo cách làm tương tự, đối với nhánh b của mạch từ ta nhận được đường cong Φb = f (Fb) Sau đó bằng phương pháp cộng đồ thị ta có thể nhận được đường cong Φ0 = f (F12)... phần pháp tuyến của từ cảm B, như vậy: Φ = ∫ BdS (Wb) (1. 8) - Khi từ cảm là đồng nhất bên trong một mặt cắt bất kỳ của lõi thép, công thức (1. 8) có thể được biểu diễn: φi = Bi.Si (1. 9) 16 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1 .1. 5 Ví dụ về mạch từ - Từ (1. 1), quan hệ giữa s.t.đ và cường độ từ trường H có thể được biểu diễn: F = NI = ∫ Hdl (1. 10) Lõi thép có chiều dài trung bình chính bằng chiều dài... của khe hở không khí 13 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 3- Mạch từ có phần ứng hoặc phần cảm quay Đó là loại mạch từ thường 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 hầu như không thay đổi về độ lớn 14 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1 .1. 5 Ví dụ về mạch từ... tương ứng ( H/m) 11 CHƯƠNG 1 MẠCH TỪ 1. 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 . GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN 1 2 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1. 0 GIỚI THIỆU 3 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1. 0 GIỚI THIỆU 4 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1. 0 GIỚI THIỆU 5 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1. 0 GIỚI THIỆU 6 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1. 1. ∫∫ = SC JdSHdl 1. 1 .1. 2 Các phương trình mô tả (1. 1) 0BdS S = ∫ (1. 2) 7 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1. 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 ( H/m). 12 MẠCH TỪ CHƯƠNG 1 1. 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