Tài liệu NAM CHÂM ĐIỆN ,CHƯƠNG 5d ppt

SƠ ĐỒ THAY THẾ CỦA MẠCH TỪ .
Dực vào sự tương tự giữa các đại lượng điện và đại lượng từ ,lập sơ đồ thay
thế cho mạch từ .Từ thông

tương ứng với dòng điện ,sức từ động tương
ứng với sức điện động ,c
òn từ trở phân đoạn của mạch từ tương ứng với điện
trở của mạch điện .Trong tính toán ,thường dung đại lượngk từ dẫn
G



,H, nghịch dảo với đại lượng từ trở
R




,H,
Trong đó :


-từ thông ,wb


-sức từ động ,A


-chỉ số kí hiệu từ
Ở h
ình 5-13mô tả sơ đồ thay thế của mạch từ nam châm điện một chiều ,còn

hình 5-14 c
ủa nam châm diện xoay chiều.
B:TỪ DẪN CỦA KHE HỞ KHÔNG KHÍ
1
G
R



Từ dẫn của khe hở không khí là thông số quan trọng của mạch từ ,được xác
định nếu biết các kích thước của mạch từ và độ lớn của khe hở không khí
.Đại lượng đầu ti
ên cần thiết cho việc tính từ dẫn khe hở không khí là độ từ
thẩm của chân không .

7 6
4 .10 1.256.10
o

 
   H/m
T
ừ dẫn có thể được tính toán theo một trong các phương pháp sau :
1.Dùng công thức giải tích trên cơ sơ biến đổi các số liệu thực nghiệm
bằng toán học .Các công thức tính toán cho các khe hở không khí thường
gặp được trình bày ở bảng 5-4 (từ điểm1 đến điểm 6)và bảng 5-5.

2.Phương pháp phân chia từ trường –phương pháp ROTERS –Từ trường
của khe hở không khí được chia ra các trường dơn giản và từ dẫn của nó
bằng tổng các từ dẫn của các trường đơn giản .Trong bảng 5-4 (từ điểm

7đến diểm 11)cho các công thức tínhtừ dẫn của các dạng h
ình học cơ bản
.Từ dẫn này là tích của độ từ thẩm với tỷ số giữa tiết diện và chiều dài trung
bình (hay t
ỷ số giữa thể tích và bình phương chiều dài trung bình )của từ
thông.
HÌNH
Hình 5-14
:Nam châm điện xoay chiều –Sơ đồ thay thế và đồ thị phân bố từ
thông ,từ áp dọc theo trục của lõi (R’là giá trị quy đổi của R )nhũng trở có
ký hiệu là của khe hở không khí ,phẩn f không ký hiệu của các phân đoạn sắt
từ ).
Từ dẫn tổng của khe hở không khí bằng tổng số học các từ dẫn thành phần
song song.
Ưu điểm chính của phương pháp naỳ là tính trực quan
Nhựơc điểm của nó là tốn nhiều công sức và thiếu chính xác khi sử dụng tỷ
số giũa các kích thước của mạch từ và khe hở trong phạm vi dao động lớn
.Sai số của phương pháp này có thể tới 20-30%.Cũng có thẻ giảm sai số này
b
ằng cách đưa thêm vào hệ số hiệu chỉnh .
3. Tính từ dẫn theo các đương cong thực nghiệm (phương pháp của
BUL).Dựa vào các đường cong thực nghiệm về suất từ dãn rò và tản (hình 5-
15,h5-16),dùng các công th
ức cho ở bảng 5-6để tính từ dẫn .Phương phap
này tiện lợi cho khe hở không khí phức tạp,và sai số của phương pháp là
không lớn lắm
4. Tính từ dãn bằng phương pháp hình vẽ .Pương pháp này được sử dụng khi
khe hở không khí có dạng phức tạp và khi cần độ chính xác cao .Phương
pháp này chỉ nên sử dụng khi các phương pháp khác bất lực.
Dạng khe hở Công thức

HÌNH 1.Các mặt song song(không kẻ tới từ
dẫn tản xung quanh )

.
1 .
a b
G o



(cực từ hình chữ nhật)

.
1 .
4
d
G o




(cực từ hình tròn)
HÌNH 2Các mặt không song song ,tạo với
nhau một góc

(không kể tới từ dẫn
xung quanh)
2
1
2

2 . . . ln
1
R
R
b dx b R
G o o
x R
 
 
 

HÌNH
l:chi
ều dài mặt trụ
3.Các mặt trụ co trục song song
2
3 .2 . : ln( 1 )
G o l c c
 
  
Trong đó :
2 2 2
1 2
1 2
2
h r r
c
r r
 
 ;

3 3
/
g G l

,
1 2
, 8
r r l l

  
3 0
.
ln
l
G
h
x



HÌNH
l:chi
ều dài mặt trụ
4.Mặt trụ và mặt song song
2
0
4
2 2
ln
lK

G
h h r
r
 

 
Nếu
1 4
a
h
 
;K=0.2

0.85
N
ếu
4
a
h

suy
ra
4 0
2
.
ln(2 4 1)
G
c c




 
;
2
h
c
r

;
4 4
.
G g l

HÌNH
l:chi
ều dài hình trụ
5.Các hình trụ song song ,hình này ôm
hình kia
5 0
2
2
.
ln( 1)
l
G
c c



 

trong đó :
2 2 2
1 2
1 2
2
r r h
c
r r
 
 ;
5
5
G
g
l

;nếu h=0

5
'
0
2
1
2
.
ln
l
G
r
r




;nếu h=0 và
1
''
2 2 1 5 0
2 ( )
2
;
l r
r r r G


 


   
HÌNH
l:chi
ều dài hình trụ
6.Hình trụ và các mặt đồng tâm như
r


;

6 0
ln
l

G
r
r





HÌNH
7.M
ột nửa trụ đặc:

7 0
0.26
G l


HÌNH 8.Một phần tư trụ đặc:

8 0
.0.52.
G l


HÌNH 9.Một nửa trụ rỗng:

9 0
0.641
1
G

Z




;với


1 2
Z

 
HÌNH 10.Một phần tư trụ rỗng:
 
10 0
0.641
; 1 2
0.5
G Z
Z
 

  

HÌNH 11.Một phần tư quả cầu
11 0
0.077
G
 


HÌNH 12.Một phần tám quả cầu đặc
12 0
0.308
G
 

HÌNH 13.Một phần tư vỏ cẩu:
13 0
0.25
G Z

 VỚI


1 2
Z

 
HÌNH 14.Một phần tám vỏ cẩu


14 0
0.52 : 1 2
G Z Z
 
  
Bảng5-5:Từ dẫn và đạo hàm của từ dẫn của các khe hở làm việc bằng
phương pháp biến đổi toán học trên cơ sơ các số liệu thực nghiệm
TÍNH TỪ DẪN ĐẠO HÀM
HÌNH 1.Các cực từ phẳng

hình trụ
2
0
0.58
4
d
G d



 
 
 
 
2
0
2
4
dG
d
d



 
 
HÌNH 2.Cực từ hình trụ và
ph
ần ứng phẳng:
2

0
1.16
d
G d




 
 
 
 
2
0
2
4
dG
d
d



 
 
HÌNH 3.Các cực từ hình
vuông:
2
0
0.58
0.14

ln(1.05 )
0.17 0.4
a
a
a
G
a
Za
Z




 
 
 
 
 
 

 

 
 
 

 

 
2

0
2
1.08
dG
a
d


 
 
HÌNH 4.Cực từ hình trụ và
ph
ần ứng phẳng:
2
1
0
4
0.69 0.63
0.96
d
x
d
G
c
d







 
 
 
 
  
 

 
 
 
 
2
2
0
2
4
( 0.63)
d
dG
d
d
c
c








 

 
 
 
 
 

 
 
HÌNH
2
1 1 1 1
0
1
2 ( 1);
2
(1 )
x
R
d
  


  



HÌNH 5.Cực tư hình chữ nhật

và phần ứng
2
0
0.58( )
ab
x
G
a b




 
 
 
 
 
2 2
2
2
0
2
1
ln
2 1
2
(1 )
x
R
a

 









0 2
2
dG
ab
x
d


 
 
HÌNH 6.Cực từ hình trụ có
một cực hình trụ
2
2
0
2
4 sin
0.157
sin
-0.75

d
G a


 


 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
2
0
2
sin
dG
d
d



 
 
HÌNH 7.Cực từ hình trụ trong ống

hình trụ.
0
( )
;0
e
d e l
G A l h
e



 
   
 
 
A=const
 
 
 
3.3
4 2
2
1
4 2 2
4
1
a d
d e c e
A
e

c
d e e c e
e
d
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
  
 
 

 

 
 



0
e d
dG
d e





 
Bảng 5-6 Từ dẫn tổng khe hở không khí ,tính bằng phương pháp phân chia
từ trường thành các hình đơn giản ,theo bảng 11-1từ điểm 7đén điểm 14
Hình Công thức
HÌNH
1.
1 15 16
G G G G
  

 
15 0
16 0
.0.26
0.641
;
1
1 2
G l

G
Z
Z







 
trong đó
HÌNH
2.
1 7 9 11 13
4 4
G G G G G G
    
7
G
và
9
G
:
2 2
l a b
 


1 2

Z

 
HÌNH
3.
1 8 10 12 14
4 4
G G G G G G
    
Với
8
G
và
10
G
:l=2a+2b
HÌNH
3
1 7 9 11 13 8 10
4 4
G G G G G G G G
      
Với
7
G
và
9
G
;l=2a+2b
V

ới
8
G
và
10
G
;l=1


1 2
Z

 
HÌNH 5.Từ dẫn rò
1 7 9
2 2
r
G G G G
  
1 0
;
blr Gr
G g
c lr

 
HÌNH 6.Từ dẫn rò (xem điểm 5)
2
2 :
r

r
G
G g
lr

lr là chiều dài của phần rò
HÌNH
7 .T
ừ dẫn khe hở không khí làm việc (bỏ qua
từ dẫn tản)
0 0
ph ch
ab ab
G
d
m m
d d d
= =
+
å
HÌNH
8.
2
1
0
r
G
p
m
d

=
Nếu có lỗ rỗng:
( )
2 2
1 0
1 0
r r
G
p
m
d
-
=
7 0 1
1.63
G r
m
=
;
0 1
9
4
1
r
G
Z
m
d
=
+

2 1
2( )
2
r r
Z
d
p
-
= -
;
1 7 9
G G G G
d
= + +
HÌNH
9.
2
2
1 1
1 0
1
( sin cos )
cos cos 2
x r
G
r
p
d
m j j
d j j

= -
Nếu có lỗ trỗng (bán kỉnh
0
r
)thì
( )
2 2
1 0
1 0
2
cos
r r
G
p
m
d j
-
=
7 0 1
1.63
G r
m
=
0 1
9
4
1
r
G
Z

m
d
=
+
( )
2 1
2
2
r r
Z
d
p
-
= -
HèNH 10.
0
5 1
2
( )
2
ph ph
ph
h
G r
pm d
d
= +
8 0 1
1.04
G r

m p
=
0 1
10
4
0.5
ph
r
G
Z
m
d
=
+

( )
1 2
ph
Z
d
= á
1 5 7 9 8 10
2
G G G G G G G
d
= + + + + +
Bng 5-7:T dn tng ca khe h khụng khớ ,xỏc nh theo cỏc ng cong
thc nghim v sut t dn rũ v tn
Dng khe h v cc t Cụng thc
HèNH Hỡnh tr v hỡnh phng

( )
2
1 0 1 2
4.2
d
G d g g
p
m p
d
ộ ự
ờ ỳ
= + +
ờ ỳ
ở ỷ
HèNH Hỡnh tr -tr
2
1 2
1 0
1
4.2 2 2
2
g g
d
G d
G
p
m p
d
ộ ự
ổ ử

ữ
ờ ỳ
ỗ
= + +
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ờ ỳ
ố ứ
ở ỷ
=
HÌNH Hình chữ nhật và mặt phẳng
( )
1 2
1 2
0
1
2
2 2 2
2 2
a a
b b
b b
g g
ab
a
g g
G g
b g g

d
m
é ù
æ ö
÷
ç
+ +
ê ú
÷
ç
÷
ç
è ø
ê ú
ê ú
ê ú
æ ö
÷
ç
= + + +
ê ú
÷
ç
÷
ç
è ø
ê ú
ê ú
ê ú
+

ê ú
ê ú
ë û
HÌNH
Tr
ụ -phẳng tạo với nhau góc
j
' '
2
1 2
0
'' ''
1 2
g g
r
G r
R
g g
d
p
m p
j
é ù
æ ö
+ +
÷
ç
ê ú
÷
ç

÷
= +
ê ú
ç
÷
ç
÷
ê ú
+ +
ç
÷
è ø
ë û
' ' '
1
'
' '' ''
2
' ''
1 2
'' ''
. ; ;
; ;
;
d
R g f
d
g f R
d d
g f g f

d j
d
d j
d
d d
æ ö
÷
ç
= =
÷
ç
÷
ç
è ø
æ ö
÷
ç
= =
÷
ç
÷
ç
è ø
æ ö æ ö
÷ ÷
ç ç
= =
÷ ÷
ç ç
÷ ÷

ç ç
è ø è ø
Hình 5-15 trang sau
HÌNH

Hình 5-15
a)Quan hệ giữa suất từ dẫn tản và tỷ số kích thước cực từ.
b)Đồ thị về quan hệ giưa các tọa độ của cực từ thông tản
HÌNH
Hình 5-16
:Quan hệ giữa suất từ dẫn tản và tỉ số
Z
d
khi
d
d
,
a
d
,
b
d
thay đổi
a)Trường hợp cực từ h
ình trụ
b)Trường hợp cực từ h
ình chữ nhật