Tài liệu NAM CHÂM ĐIỆN ,CHƯƠNG 5e doc

TỪ DẪN CỦA TỪ THÔNG RÒ
Từ thông rò
r
f
là phần từ thông không đi qua khe hở không khí làm việc mà
ch
ỉ đi từ lõi tới gông (với mạch từcó một cuộn dây )hoặc giữa hai lỡi (với
mạch từ có 2 cuộn dây tren hai lõi ).Khi khe hở làm việc tăng ,từ thông rò
c
ũng tăng ,nhưng chiều dài của phân đoạn mạch từ có từ thông rò lại
giảm.Vì vậy để cho việc tính được thuận lợi ,người ta dùng khái niệm suất
từ dẫn rò –từ dẫn rò trên một đơn vị chiều dài :gr=Gr/lr,H/m
Trong trường hợp này ,tử trường rò được coi như phân bố đều trên lõi .
Các công th
ức tính gr được trình bày ở bảng 5-4(điểm 3,4,5)và bảng 5-6
(điểm R,6) .Từ dẫn rò trong trường hợp sức từ động phân bố tập trung
(hinh5-17a )
T
ừ áp tren mỗi đơn vị chiều dài lr giữa hai trụ của mạch từ là hằng số (nếu
bỏ qua từ áp rơi trên lõi sắt .Vì vậy trong trường hợp này Gr=gr.lr
Hình
Hình 5-17
:Sự phân bố của từ áp ,từ thông theo chiều dài của mạch từ .
a)Nam châm điện với sức từ động tập trung
b)Nam châm điện với sức từ động phân bố rải
Từ dẫn rò với trường hợp sức từ động phân bố rải đều trên lõi (H5-17b).Nếu
mạch từ không bão hòa thì từ áp rò
r
U
m
q

= là một đường thẳng ,còn sự thay
i ca t thụng theo ng parabol.Trong trng hp ny ,vic tớnh toỏn
r
f
da vo giỏ tr trung bỡnh ca
r
q
(ngchm chm H5-17b),ngha l :
1
2 2 2
qd
r r r
r r r r r r r r
G g l
g l G
f q q q q
= = = =
Trong dú:
r
r cd
cd
l
l
q q=

1
,
2
qd
r r r

G g l H
=
T dn rũ quy di
cd
q
-sc t ng cun dõy,A,
cd
l
-chiu cao ca cun dõy ,m
(234)
235
Trong trờng hợp mạch từ bão hoà
cd
và
r
thay đổi theo
đờng cong, và khi đó từ dẫn dò quy đổi G
rqđ
có thể xác định theo
phơng pháp vẽ. Cũng tồn tại các phơng pháp khác tính toán
mạch từ mà không cần tính từ dẫn dò quy đổi.
D_ Từ dẫn của hai hay nhiều khe hở.
Khác với mạch trở, ở mạch dẫn khi có các dẫn song song
thì dẫn tổng sẽ là tổng số học của các dẫn thành phần, còn khi
các dẫn nối tiếp _ sẽ giống nh các trở song song.
Với 3 loại mạch từ thờng gặp( bỏ qua từ trở của sắt từ ),
từ dẫn tổng sẽ là:
a/ mạch từ hút chập, phần ứng nằm ngoài cuộn dây(
H5_13a).
qdr

u
u
G
GG
GG
G
12
1
.






)275(
.
31
31
13
23
3

GG
GG
G
GGG
u
qdrd

b/ mạch từ hút ống dây( H5_13b).
qdr
K
K
G
GG
GG
G
12
12
.






qdr
qdr
GG
GG

G
23
23
24
.





)285(
.
2412
2412
14







GG
GG
G

c/ mạch từ hình E, phần ứng phẳng( 5_14a). Với một nửa(
mạch từ hình U), ta có:

)295(

.
12
12




qdr
BA
BA
G
GG
GG
G
Trong đó :
nphB
o
o
A
GGG
GG
GG
G

;
.
.5,0

1212
.
3
1
rqdt
GG
E_ vị trí từ thông lớn nhất
Vị trí từ thông lớn nhất
max
chia mạch từ ra làm hai
phần, trong đó mỗi phần đều có khe hở không khí. Cần xác định
sức từ động và chiều dài lõi của mỗi phần đó. Thờng gặp các tr-
ờng hợp sau :
a) Mạch từ có một khe hở (H5-13a) Chiều dài
tính toán của lõi. Chiều dài tính toán của lõi
bằng toàn bộ chiều d i của lõi hoặc của cuộn
dây l
cd
, còn vị trí từ thông lớn nhất là chỗ tiếp
xúc giữa lõi và gông.
b) Mch t cú phn ng nm ngoi cun dõy(
H5_13b ).

)
12
(2
2
.
lud
ld

cd
glGG
glG
ll



Vỡ t thụng dũ phõn on 2_3 thng khụng ln, nờn
trong nhi
u trng hp, nht l khi phn ng h, ta cú
th xem:

3
=
d
=
2
=
max
.
v
i sai s khụng vt quỏ 4 5 %, thm chớ c khi
l
23
=0,3l
1
.
c) Mạch từ hút ống dây( H5_13c).





















1
13
1
1
13
1
13
1323
.1
2
.
1

G
gl
G
G
G
gl
G
G
l
l
ll
cd


(5_20)
Khi tính toán m
ạch từ theo từ thông trung bình hoặc theo
từ thong móc vòng của nam châm điện xoay chiều, việc
xác định vị trí của từ thôn
g cực đại 
max
là không cần
thiết.
§ 5.9 _ đạo hàm của từ dẫn khe hở không khí.
Đạo hàm từ dẫn khe hở cần thiết cho
việc tính toán lực hút điện từ và các đại lượng khác của
nam châm điện. việc xác định đạo h
àm của khe hở không
khí có thể tiến hành theo hai phương pháp: phương pháp
giải tích và phương pháp vẽ(đạo hàm bằng đồ thị ).

1/ - Phương pháp giải tích: khi biết biểu thức giải
tích của từ dẫn khe hở không khí(như ở bảng5_6), ta chỉ
việc đạo hàm biểu thức đó theo khe hở không khí.
2/ - Phương pháp đồ thị: Đầu tiên dựng đường
cong

G = f(

) theo các trị số từ dẫn để tính được cho
các trị số

khác nhau (H5_18). từ một điểm

i
trên trục
hoành tìm điểm G
i
ttương ứng trên đường cong G(

). Từ
G
i
vẽ tiếp tuyến với đường cong từ dẫn, tạo với trục
hoành một góc, góc này đặc trưng cho đạo hàm cấp một
của từ dẫn tại điểm đó.
,
1





tg
M
M
tg
M
MG
d
dG
GGi



H/m (5_31)
Trong đó :
M
G,
M

- tỷ lệ xích của các trục G và

.
B
ằng cách này tìm các điểm khác của

và sau đó dựng quan hệ


d
dG

= f(

)
(HINHHFGBDSH
Vdsvgsdgsg

GĐSGSFGDSG)
Hình 5_18: Xác định đạo hàm cấp một của từ dẫn khe hở không
khí.
§5.10 - Từ trở các phân đoạn của mạch từ.
từ trở của mạch từ gồm từ trở của khe hở không khí và từ trở
của các phân đoạn sắt từ.
Từ trở của khe hở không khí:


G
RZ
1

Vậy từ trở của khe hở không khí là từ trở ttác dụng( thuần trở ). Các
phương pháp tính từ trở( từ dẫn ) khe hở không khí đ
ã được trình bày
ở các phần trên.
T
ừ trở sắt từ: khác nhau về bản chất của nam châm điện một
chiều và nam châm điện xoay chiều.
1. Ở nam châm điện một chiều: từ trở chỉ gồm thành
ph
ần tác dụng, và được biểu diễn theo công thức sau:



R

R
S
l
H
-1
Trong đó : 
R=
B
H
r


.
11
0
( 5_30 )
Ở đây : 
R,
m/H _ suốt từ trở tác dụng của vật liệu từ, có thể xác
định theo đường cong từ hoá của vật liệu, hoặc theo các đường
cong ở H5_15 , 5_20.
l,m _ S, m
2
_ chiều dài và tiết diện.
H, A, B, T_ cường độ từ trường v
à từ cảm trong mạch từ.
2. Ở nam châm điện xoay chiều: từ trở gồm hai hành phần :

thành phần tác dụng

R
Và thành phần kháng Z

:
je
X
R
eZ
S
l
j
S
l
jXR



(5_31)






R
X
tg
XRZ

XR
X


2222
;
(5_32)
Thành ph
ần phản kháng của từ trở X

đặc trưng cho tổn hao từ
trễ, dòng xoáy và tổn hao trong vòng ngắn mạch.Vì có tổn hao
nên từ thông ở các phân đoạn khác nhau của mạch từ bị lệch
pha nhau.
Su
ất từ trở phản kháng được tính theo:

m
Fe
X
Bf
P
2

.




(5_33)

Trong đó :

- khối lượng riêng của thép
P
Fe
- Suất tổn hao của thép do từ trễ và dòng xoáy
gây ra
f
- tần số thay đổi của từ thông
B
m
- từ trở cực đại trong lõi thép.
Su
ất từ trở tác dụng được tính theo biểu thức:
,
22
XZ
R


trong đó
Z

xác định theo
đường cong từ hoá của vật liệu với tần số tương ứng.
hay
m
m
Z
Bf

P
B
H
2
Z

2







(5_34)
Trong đó :

B
- suất từ hoá
GFHFĐKJHFKJĐKLHDKJH
JGĐSHSFHFĐSFFĐKHFKJF
FGFFĐHFSĐFSFFĐFHĐFSKSJF
FGFGFGFGFGFĐFFĐFFDF
JGĐSJFSFDFKFHỀ
ÈUEF
FJYĐGFGFGFHĐFHFd
Hình 5_19: Các đường cong
R

=f(B) cho các loại vật liệu từ

khác nhau( từ cảm do từ thông một chiều tạo ra)
1. với vật liệu Э11 , Э12 , Э21
2. v
ới vật liệu Э41 , Э42 , Э43
3.
Thép cacbon đúc
4. Gang
5. Thép k
ết cấu C
T
10, ủ
Từ các hình vẽ trên nhận thấy rằng: với mỗi loại vật liệu, suất
từ trở gần như không đổi khi từ cảm biến đổi trong một phạm vi
tương đối rộng.
Từ trở của vòng ngắn mạch( màn chắn ) có thể viết:
mmmmmm
jXRZ


Trong đó thành phần trở tác dụng R
μmm
không đáng kể so với
thành phần phản kháng X
μm
, vì vậy có thể coi:
R
μmm
=0 ; Z
μmm
=jX

μmm
với số vòng ngắn mạch là =1, có thể tính:
nmnmnm
mm
r
f
rr
X




2
2


(5_35)
Trong đó : r
nm
_ điện trở của vòng ngắn mạch.
FHKÀHKĐFHKFH
vFGĐHFFDJF
HJVGĐHGKÙHDKFH
FKĐHFFKHFDKÙHK
VJĐVGFHVBJKVHKJD
VBĐVHVNKJĐVKJV
VBĐJVGBHVBHVBDv
Hình 5-20: Các quan hệ R
(B)
và X

(B)
. ( trị số tung độ của các
đường cong đánh dấu bằng chữ b phải nhân với 10 ).
§5.11 _ HỆ SỐ TỪ DÒ VÀ TỪ TẢN
1/ - Hệ số từ tản: Được tính theo tỷ số giữa từ thông đi
qua khe hở không khí và phần từ thông làm việc:
Hay:
1
1
1
1
G
GG
tt
l
t












1
1

1
1
1 m
tm
m
tm
m
t
G
GG












(5_36)
Trong đó:  - khe hở không khí
; l - ph
ần cực từ( lõi )
;m1 – m
ũ lõi ; t - tản
H
ệ số từ tản phụ thuộc vào độ lớn của khe hở không khí và các

kích thước của mạch từ.
2/ - H
ệ số từ rò:
H
ệ số từ dò 
x
là tỷ số giữa từ thông tổng đi qua tiết diện
ở vị trí l
x
và từ thông ở khe hở không khí nối tiếp nó












rX
rx
Khi xác định hệ số từ rò 
r
, để đơn giản hoá, ta coi từ trở sắt từ
không phụ thuộc vào từ thông qua nó và cuộn dây được rải đều
trên lõi.
N

ếu mạch từ có một hay nhiều khe hở không khí, à
chúng n
ằm về một phía của cuộn dây thì chỉ có một hệ số từ rò.
Khi m
ạch từ có các khe hở nằm về 2 phía của cuộn dây thì nó
được chia thành hai phần riêng biệt, mỗi phần đều có từ thông
rò và hệ số từ rò tương ứng.
Với mạch từ một chiều (cuộn dây dòng điện và cuộn dây
điện áp) v
à mạch từ xoay chiều của dòng điện (Iw=const), khi
tính toán hệ số rò người ta dung hệ số lớn nhất của từ thông

max
, còn với mạch từ xoay chiều cuộn dây điện áp khi tính toán
dung trị số từ thông móc vòng hay trị số trung bình của từ thông
 = w
tb
.
N
ếu có mạch từ dạng hút chập, hệ số từ rò sẽ là :











G
G
r
r
r


 1
0
Với mạch từ một chiều :
glG
r
.
2
1

Với mạch từ xoay chiều :
glG
r
.
3
1
