Chương 1: Nam châm điện docx

Chương 1: Nam châm điện
1. Nam châm điện là gì?
• Nam châm điện là một loại cơ cấu điện từ biến đổi điện năng
thành cơ năng
• Nam châm điện được sử dụng rộng rãi rơ-le điện cơ, công tắc
tơ………
2. Cấu tạo chung :
1. Cuộn dây 2. Mạch từ
3. Nắp từ 4. Lò xo nhả
• Cuộn dây : dung để tạo ra từ trường Φ
• Mạch từ và nắp từ: làm từ Fe
3
O
4
dùng để dẫn từ gồm : lõi, đáy,
thân, nắp ( phần ứng ) và khe hở không khi δ
• Lò xo nhả: dung để tạo ra lực phản lực khi nắp NCĐ đóng
• Ngoài ra có thể có them cữ chặn
3. Nguyên lý hoạt động:
• Khi cho dòng điện vào cuộn dây NCĐ sẽ sinh ra một sức từ
động F = I.W
• Sức từ động F =I.W tạo ra từ thong Φ chảy trong mạch từ
• Từ thông qua khe hở không khí Φ
δ
sinh ra lực điện từ và kéo
nắp NCĐ đóng lại (δ=0)
• Khi dòng điện vào cuộc dây NCĐ = 0 thì sức từ động F=I.W=0
thì từ thông khe hở không khí = 0 => Lực điện từ = 0 => Lò xo
kéo nắp mở
4. Thông số cơ bản của mạch từ
- Sức từ động : F = I.W (A.vòng)

- Từ cảm :
B
S
Φ
=
(T hay Wb/
2
m
) với
Φ
:từ thông (Wb)
S:tiết diện ống từ thông (
2
m
)
- Cường độ từ trường : H=
F
l
(A/m) với l:chiều dài mạch từ (m)
- Hệ số từ thẩm vật liệu từ:
B
H
µ
=
(H/m)
(với chân không hoặc không khí có :
7
0
4 .10
µ µ π

−
= =
H/m)
- Từ trở mạch từ :
.
l
R
S
µ
µ
=
(
1
H
−
)
- Từ dẫn mạch từ :
1 .S
G
R l
µ
µ
= =
(H)
5. Phân loại:
•
Theo tính chất của nguồn :
-NCĐ 1 chiều
-NCĐ xoay chiều
•

Theo cách mắc cuộc dây NCĐ với nguồn:
-NCĐ cuộn dòng : Cuộn dây mắc nối tiếp với nguồn
Đường kính dây lớn (d lớn), số vòng dây ít (W ít)
-NCĐ cuộn áp : Cuộn dây mắc song song với nguồn
Đường kính dây nhỏ (d nhỏ), số vòng dây nhiều (W lớn)
•
Theo dạng mạch từ:
-Chữ E: - cuộn dây ở cực từ giữa
- cuộn dây ở 2 cực từ bên
-Chữ U: - nắp thẳng
- nắp quay
6. Sự giống và khác nhau giữa NCĐ 1 chiều và xoay chiều
•
Sự giống nhau.
- Là cơ cấu điện từ dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng
- Nguyên lí làm việc : Điện từ
- Cấu tạo : Đều có 2 bộ phận chính là mạch từ ( phần từ) và
cuộn dây (phần điện)
•
Sự khác nhau
NCĐ xoay chiều NCĐ một chiều
Làm việc ở điện áp xoay chiều Làm việc ở điện áp một chiều
Mạch từ được ghép bởi các lá
thép kĩ thuật điện mỏng ( tôn
silic)
Mạch từ có cấu tạo nguyên
khối (sắt non)
Có tổn hao từ trễ và dòng điện
xoáy
Không có tổn hao từ trễ và

dòng xoáy
Có vòng chống rung Không cần vòng chống rung
Dòng điện trong cuộn dây phụ
thuộc vào khe hở không khí
Dòng điện trong cuộn dây
không phụ thuộc vào chiều dài
khe
7. Đặc tính động của NCĐ
•
Đặc tình động của NCĐ là tời gian tác động, thời gian nhả của
nó. Đây là thông số quan trọng của NCĐ
•
Thời gian tác động của NCĐ là khoảng thời gian kế từ khi cấp
điện cho NCĐ cho đến khi nắp NCĐ chuyển động xong ( δ=
δ
min
): t
tđ
•
Thời gian nhả của NCĐ là khoảng thời gian kể từ khi ngắt điện
NCĐ cho đến khi NCĐ mở xong (δ= δ
max
): t
nh
•
t
td
=t
1
+t

2
t
nh
=t
3
+t
4
t
1
: thời gian khởi động khi đóng
t
2
: thời gian chuyển động khi tác động
t
3
: thời gian khởi động khi nhả
t
4
: thời gian chuyển động khi nhả
• Đặc tính động của NCĐ 1 chiều:
-Đưa I vào cuộn dây (W) , I tăng từ từ đến giá trị I
kđ
.Trong khoảng
thời gian này lực điện từ do nó sinh ra bé hơn F
lò xo
nên nắp NCĐ
không chuyển động. Đây là khoảng thời gian t
1
-Khi i=i
kđ

thì lực điện từ lớn hơn F
lò xo
nên nắp NCĐ chuyển động
dẫn đến δ thay đổi => I thay đổi.Khi kết thúc chuyển động δ=δ
min

thì I= I
ổn

đinh
. Đây là khoảng thời gian t
2
-Khi ngắt điện cuộn dây NCĐ (i=0) -> xảy ra quá độ -> dòng điện
I giảm từ giá trì I
ổn

đinh
đến giá trị I
nh
.Trong khoảng thời gian này lực
điện từ lớn hơn lực F
lò xo
nên nắp NCĐ không chuyển động . Đây là
khoảng thời gian t
3
.
-Khi dòng điện I nhỏ hơn I
nh
và giảm về 0 thì lực điện từ nhỏ hơn
F

lò xo
nên nắp của NCĐ chuyển động => δ biến đổi từ δ
min
thành
δ
max
. Đây là khoảng thời gian t
4.
• Đặc tính động của NCĐ xoay chiều
-Về cơ bản NCĐ xoay chiều có đặc tính động giống như NCĐ 1
chiều cũng gồm t
nh
và t
kđ
.
-Nhưng do dòng điện xoay chiều biến thiên toàn hoàn theo thời
gian nên việc xác định thời gian t
1
và t
3
khác với NCĐ 1 chiều còn
thời gian t
2
và t
4
tình tương tự.