Bài giảng kỹ thuật điện - Chương 1 pps

Page 1
1
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
2
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ làm từ vật liệu sắt từ có hoặc không có khe hở không khí
Giải bài toán mạch từ dựa trên hệ phương trình Maxwell mô tả trường
từ tónh:
LA
Hdl JdA=
∫
∫
J
JGG JGJG
v
0SdB
S
=
∫
Ỉ xây dựng các đònh luật Ohm và đònh luật Kirchhoff 1 và 2 đối với mạch từ
Các công thức cơ bản
Hệ phương trình Maxwell
HHB
r0
μμ=μ=
Page 2
3
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Ví dụ áp dụng :
Mạch từ đối xứng vòng xuyến quấn N vòng dây
S: tiết diện

R
1
: bán kính trong
R
2
: bán kính ngoài
R: bán kính trục lõi, R
2
–R
1
<< R
I: dòng điện một chiều
Đường trục lõi có chu vi là l = 2 π R
p dụng đònh luật dòng điện toàn phần
cho mạch vòng khép kín l là đường trục lõi
I
R
R
1
R
2
Các công thức cơ bản
Đònh luật Ohm
l
4
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
F =U
m
= φR
m

Ỉ Đònh luật Ohm trong mạch từ
F=NI:
sức từ động
:
từ trở
φ = BS:
từ thông chạy trong lõi thép
U
m
= φ R
m
=H.l :
từ áp
S
l
R
m
μ
=
Sức từ động F = NI là nguồn sinh ra từ thông φ
chạy khép kín trong mạch từ có từ trở R
m
Các công thức cơ bản
Đònh luật Ohm
Page 3
5
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Ỉ Đònh luật Kirchhoff 2 đối với mạch từ
∑∑
==

=+
n
i
m
k
mkki
RF
11
0
φ
Đối với một mạch vòng khép kín trong mạch từ, tổng đại số
các từ áp rơi trên mạch vòng đó và các sức từ động là bằng
không
Các công thức cơ bản
Đònh luật Kirchhoff 2
6
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Ví dụ áp dụng :
Xét mạch từ hình E
Trụ giữa được quấn N vòng dây và có dòng điện I chạy qua
Sức từ động NI sinh ra các từ thông φ
a
, φ
b
và φ
c
chạy khép kín
trong mạch từ.
φ
b

I
φ
a
φ
c
Ỉ Đònh luật Kirchhoff 1 đối với mạch từ
∑
=
=φ
n
1i
i
0
Đối với một nút bất kỳ trong mạch từ . Tổng đại số các từ thông đi
vào đi ra khỏi nút bằng không
Các công thức cơ bản
Đònh luật Kirchhoff 1
Page 4
7
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
δ khe hở không khí
φ
0
từ thông tổng qua gông của mạch từ
φ
lv
từ thông làm việc
φ
б
là từ thông rò từ lõi này sang lõi kia

R
n
, R
l
, R
g
là từ trở của nắp, lõi và gông mạch từ .
R
δ
là từ trở của khe hở không khí
R
б
là từ trở rò từ lõi này sang lõi kia
δ
δ
R
G
1
=
σ
σ
R
G
1
=
từ dẫn của khe hở không khí
từ dẫn rò
Sơ đồ thay thế của mạch từ
Mạch từ một chiều
Φ

lv
N
Φ
0
gông
lõi
nắp
I
δ
Φ
0
Φ
σ
8
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
S : diện tích bề mặt từ .
μ
0
: hằng số từ hay độ từ thẩm chân không
- trong hệ đo lường SI :μ
0
= 4Π x 10
-7
H/m
0
R
S
δ
δ
μ

=
Khi bỏ qua từ thông tản (khi δ rất nhỏ hơn kích
thước bề mặt cực từ):
Khi không bỏ qua từ thông tản:
Từ dẫn của khe hở không khí
Hệ số tản
0
S
G
δ
μ
δ
=
0
t
S
G
δ
μ
σ
δ
=
từ trở
từ dẫn
Page 5
9
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Từ dẫn của khe hở không khí
Tính từ dẫn của KHKK khi xét đến từ thông tản
1- Phương pháp phân tích

Được sử dụng khi có thể biểu diễn dG bằng biểu thức giải tích
=
∫
V
GdG
V
2- Phương pháp thực nghiệm
Dùng các công thức thực nghiệm
10
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Từ dẫn của khe hở không khí
Tính từ dẫn của KHKK khi xét đến từ thông tản
3- Phương pháp vẽ từ trường
Từ trường được đặc trưng bằng tập hợp của các đường/bề mặt sức và đẳng thế
Hình ảnh của từ trường là một mạng lưới bao gồm các mắt lưới
hình chữ nhật cong có tỷ lệ giữa các chiều dài và rộng trung
bình là hằng số
μ
δ
Δ
Δ= ⋅ =
Δ
o
a
Gbconst
Δa
Δδ
Δδ
Δa
b

Ỉ Đếm số mắt lưới để tính từ dẫn của KHKK
Nếu cấu trúc của từ trường ở một trong ba chiều bất kỳ là không thay đổi thì có thể khảo
sát từ trường trên mặt phẳng của 2 chiều còn lại
Ỉ Từ trường song phẳng
Page 6
11
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Từ dẫn của khe hở không khí
Tính từ dẫn của KHKK khi xét đến từ thông tản
4- Phương pháp phân chia từ trường
Phân chia từ trường thành tập hợp các hình khối đơn giản có thể xác đònh được từ dẫn G
i
Từ dẫn của các hình khối đơn giản có thể được xác đònh gần
đúng trên cơ sở các khảo sát lý thuyết và thực nghiệm như
sau:
tb
io
tb
S
G
μ
δ
=
S
tb
- giá trò trung bình tiết diện của hình khối
δ
tb
- độ dài trung bình của đường sức từ đi xuyên qua mỗi hình
khối, được xác đònh từ thực nghiệm

12
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Từ dẫn của khe hở không khí
Tính từ dẫn của KHKK khi xét đến từ thông tản
4- Phương pháp phân chia từ trường (tt)
Page 7
13
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Từ dẫn của khe hở không khí
Tính từ dẫn của KHKK khi xét đến từ thông tản
4- Phương pháp phân chia từ trường
''δ
=+ + + + + +
122 33 45
G G 2G 2G 2G 2G 4G 4G
Hệ số tản
14
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Hệ số rò Ỉ đánh giá mức độ rò của từ thông từ lõi này sang lõi kia:
lv
0
r
φ
φ
=σ
Từ trở của khe hở không khí
Hệ số rò
Φ
lv
N

Φ
0
I
δ
Φ
0
Φ
σ
Page 8
15
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Ví dụ tính hệ số rò của mạch từ nam châm điện khi R
n
<< R
σ
, R
δ∑
Từ trở của khe hở không khí
Hệ số rò
Σ
16
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
V
A
Ω
1/Ω
Ω
V
E
I

R
G
Z
U
Sức điện động
Dòng điện
Điện trở
Điện dẫn
Tổng trở
Điện áp
A vòng
Wb
1/H
H
1/H
A vòng
F
φ
R
m
G
m
Z
m
U
m
Sức từ động
Từ thông
Từ trở
Từ dẫn

Tổng trở từ
Từ áp
Thứ
nguyên
Ký hiệại lượngThứ nguyênKý hiệại lượng
Mạch điệnMạch từ
Sự tương tự giữa mạch từ và mạch điện
Page 9
17
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Các bài toán mạch từ
Bài toán thuận
φ
3
δ
φ
4
φ
1
φ
2
N
I
Cho trước:
-từ thông Φ (hoặc B),
-kích thước mạch từ
-đường cong B(H) của vật liệu sắt từ
Yêu cầu xác đònh sức từ động F cần thiết
để sinh ra từ thông Φ
18

BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Các bài toán mạch từ
()BH
ii
BH⎯⎯⎯→
Bài toán thuận
φ
3
δ
φ
4
φ
1
φ
2
N
I
Cảm ứng từ B
i
ở nhánh thứ i trong mạch từ
Cách giải:
i
i
i
S
B
φ
=
φ
i

là từ thông qua nhánh thứ i có tiết diện S
i
0
B
H
μ
=
δ
δ
đối với khe hở không khí
Page 10
19
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Các bài toán mạch từ
Bài toán thuận
φ
3
δ
φ
4
φ
1
φ
2
N
I
Cách giải:
p dụng đònh luật Kirchhoff 2
cho mạch vòng có sức từ động F:
11

kk
ii ii
ii
FR Hl
φ
==
==
∑
∑
20
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Các bài toán mạch từ
Bài toán nghòch
φ
3
δ
φ
4
φ
1
φ
2
N
I
Cho:
- sức từ động F,
- kích thước mạch từ và đường cong B(H)
cần xác đònh có giá trò từ thông Φ trong mạch từ
Page 11
21

BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Các bài toán mạch từ
Bài toán nghòch
φ
3
δ
φ
4
φ
1
φ
2
N
I
Cách giải:
22
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Vật liệu sắt từ : sắt, thép, niken, cobal hoặc hợp kim của chúng
Khi từ trường ngoài tác động là từ trường 1 chiều
HHB
r0
μμ=μ=
độ từ thẩm tương đối μ
r
phụ thuộc vào cường độ từ
trường ngoài đặt vào:
μ= μ(H)= μ
o
μ
r

(H)
Đặc tính của vật liệu sắt từ
Từ trường 1 chiều
Quan hệ B(H): phi tuyến
B
H
T (Wb/m
2
)
H (A.vòng/m)
Page 12
23
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Khi từ trường ngoài tác động là từ trường 1 chiều
HHB
r0
μμ=μ=
B
H=
JG J JG
Đối với các vật liệu phi từ tính như đồng, nhôm, vật
liệu cách điện, không khí,… thì μ
r
≈ ?
Đặc tính của vật liệu sắt từ
Từ trường 1 chiều
μ
r
≈ (vài chục đến vài chục ngàn)
Khi mạch từ làm việc ở đoạn chưa bảo

hòa Ỉ có thể tuyến tính hóa đoạn đặc
tính làm việc: μ
r
≈ const
Tuyến tính hóa từng đoạn
Ỉ chính xác hơn
24
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Khi từ trường ngoài tác động là từ trường xoay chiều
Ỉ Vòng từ trễ Ỉ tổn hao do từ trễ
B
B
r
từ dư
B
s
giá trò bảo hòa
H
c
lực kháng từ
Đặc tính của vật liệu sắt từ
Từ trường xoay chiều
H
B
r
-H
c
1
2
3

4
5
B
s
vòng từ trễ
Page 13
25
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
x
F =
dG
σx
=dφ
σx
=
x
d
σ
φ
=
0
x
xx
d
σσ
φφ
==
∫
0
l

IN
IN’
x
x
0
l
lx
d
σσ
φφ
=
=
∫
Từ dẫn rò quy đổi theo từ thông
Ỉ mạch từ một chiều
IN: sức từ động phân bố đều trên lõi
g (H/m): từ dẫn rò trên một đơn vò chiều dài lõi
φ
0
δ
dФ
бx
N
I
dx
l
cd
= l
φ
lv

x
26
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
φ
lv
= ING
δ
∑
)
2
gl
G(IN
lv0
+=φ+φ=φ
Σδσl
)GG(IN
0 σΣδ
+
=
φ
G
σ
=
từ dẫn rò quy đổi theo từ thông
Ỉ trong mạch từ thay thế, ta thay từ thông rò phân bố dọc theo chiều dài lõi
bằng từ thông rò tập trung tại một điểm có giá trò bằng từ thông rò thật trên
toàn chiều dài lõi
Từ dẫn rò quy đổi theo từ thông
Ỉ mạch từ một chiều
Page 14

27
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
II
L
lv σ
ψ+ψ
=
ψ
=
Ψ
lv
=Nφ
lv
= IN
2
G
δ∑
0
l
x
d
σσ
ψ
=Ψ=
∫
2
()LNG
δ
Σ
=+

Khi bỏ qua từ thông rò
G
σ
=
Do đó
Khi không bỏ qua từ thông rò
với
Từ dẫn rò quy đổi theo từ thông móc vòng
Ỉ
Mạch từ xoay chiều và các bài toán quá độ
2
lv
LNG
I
δ
ψ
Σ
==
φ
0
δ
dФ
бx
N
I
dx
l
cd
= l
φ

lv
28
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Từ dẫn rò quy đổi theo từ thông:
Từ dẫn rò quy đổi theo từ thông móc vòng:
Từ dẫn rò quy đổi theo từ thông móc vòng
Cuộn dây đặt trên gông mạch từ
G
б
=
G
б
=
Page 15
29
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Từ dẫn rò quy đổi
T
ính từ dẫn rò đơn vò g
Cắt một đoạn có chiều dài bằng một đơn vò dài trên hai lõi của mạch từ
Dằng phương pháp phân chia từ trường có thể nhận được
giá trò của
g
theo công thức :
g
=
Φ
lv
N
Φ

0
gông
lõi
nắp
I
δ
Φ
0
Φ
σ
1
30
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ nam châm điện một chiều
Khi xét từ trở lõi thép
φ
0
φ
lv
11’
22’
3
3’
44’
δ
Ỉ dùng phương pháp _________________
Mặt khác, do từ thông rò Ỉ từ thông
φ
sẽ thay đổi dọc theo lõi thép
Nam châm điện thường được thiết kế sao

cho khi khe hở không khí làm việc là nhỏ
nhất thì mạch từ gần bảo hoà nhằm tiết kiệm
vật liệu dẫn từ.
Ỉ hệ số từ thẫm nhỏ
Ỉ từ trở của thép lớn không thể bỏ qua
Page 16
31
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ nam châm điện một chiều
Khi xét từ trở lõi thép
R
g
R
n
φ
lv
1
2
3
R
δ
φ
1
φ
2
φ
3
F
1
F

2
F
3
R
34
R
12
R
23
φ
σ1
G
σ1
φ
σ3
φ
σ2
G
σ3
G
σ2
R
δ
R
1’2’
R
2’3’
R
3’4’
1’

3’
2’
4’
4
l
12
l
23
l
34
φ
0
φ
lv
11’
2
2’
3
3’
44’
δ
Lõi được phân ra làm 3 đoạn với chiều dài tương ứng là l
12
, l
23
và l
34
.
Sức từ động trên mỗi phân đoạn lần lượt là F
1

, F
2
và F
3
Xét mạch từ nam châm điện 1 chiều với cuộn dây được quấn trên lõi có
chiều dài l = l
cd
32
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ nam châm điện một chiều
Khi xét từ trở lõi thép
R
g
R
n
φ
lv
1
2
3
R
δ
φ
1
φ
2
φ
3
F
1

F
2
F
3
R
34
R
12
R
23
φ
σ1
G
σ1
φ
σ3
φ
σ2
G
σ3
G
σ2
R
δ
R
1’2’
R
2’3’
R
3’4’

1’
3’
2’
4’
4
l
12
l
23
l
34
φ
0
φ
lv
11’
2
2’
3
3’
44’
δ
Cho φ
lv
, kích thước mạch từ và quan hệ B(H)
Ỉ sức từ động F cần thiết để sinh ra từ thông φ
lv
Cần xác đònh được các phần tử trong mạch từ và
biết được các sức từ động F
1

, F
2
và F
3
.
Các sức từ động này cũng chính là các giá trò cần tìm,
do đó ta giải bài toán bằng phương pháp lặp
Chọn trước giá trò sơ bộ F = (1,1-1,3) φ
lv
2R
δ
23 34
12
12 3
,,
ll
l
FF FF FF
lll
⇒= = =
Page 17
33
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ nam châm điện một chiều
Khi xét từ trở lõi thép
11lv
σ
Φ=Φ +Φ
R
g

R
n
φ
lv
1
2
3
R
δ
φ
1
φ
2
φ
3
F
1
F
2
F
3
R
34
R
12
R
23
φ
σ1
G

σ1
φ
σ3
φ
σ2
G
σ3
G
σ2
R
δ
R
1’2’
R
2’3’
R
3’4’
1’
3’
2’
4’
4
U
M11’
= φ
lv
2R
δ
+ H
n

l
n
()BH
lv
nn
n
B
H
S
φ
=⎯⎯⎯→
''
12
11
11 11
2
MM
g
l
UG U
σσ
Φ= =
()
1
12 12
12
BH
BH
S
φ

=⎯⎯⎯→
''
12 12 1
22 11
2
MM
UU HlF=+ −
34
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ nam châm điện một chiều
Khi xét từ trở lõi thép
21 2
σ
Φ=Φ+Φ
''
12 12 1
22 11
2
MM
UU HlF=+ −
()
2
23 23
23
BH
BH
S
φ
=⎯⎯⎯→
R

g
R
n
φ
lv
1
2
3
R
δ
φ
1
φ
2
φ
3
F
1
F
2
F
3
R
34
R
12
R
23
φ
σ1

G
σ1
φ
σ3
φ
σ2
G
σ3
G
σ2
R
δ
R
1’2’
R
2’3’
R
3’4’
1’
3’
2’
4’
4
2
gl
U
23
'22M
2
=φ

σ
''
23 23 2
33 22
2
MM
UU HlF=+ −
Page 18
35
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ nam châm điện một chiều
Khi xét từ trở lõi thép
R
g
R
n
φ
lv
1
2
3
R
δ
φ
1
φ
2
φ
3
F

1
F
2
F
3
R
34
R
12
R
23
φ
σ1
G
σ1
φ
σ3
φ
σ2
G
σ3
G
σ2
R
δ
R
1’2’
R
2’3’
R

3’4’
1’
3’
2’
4’
4
''
23 23 2
33 22
2
MM
UU HlF=+ −
32 3
σ
Φ=Φ+Φ
()
3
BH
gg
g
B
H
S
φ
=⎯⎯⎯→
36
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ nam châm điện một chiều
Khi xét từ trở lõi thép
UΣ=

cf
FU
F
−Σ
≤
Δ
R
g
R
n
φ
lv
1
2
3
R
δ
φ
1
φ
2
φ
3
F
1
F
2
F
3
R

34
R
12
R
23
φ
σ1
G
σ1
φ
σ3
φ
σ2
G
σ3
G
σ2
R
δ
R
1’2’
R
2’3’
R
3’4’
1’
3’
2’
4’
4

Tổng từ áp rơi trên toàn bộ mạch từ
Kiểm tra điều kiện về sai số:
Nếu không thỏa thì chọn lại F =
∑U và lặp lại các bước tính trên
123
F
FFF U=++=Σ
Theo đònh luật Kirchhoff 2
Page 19
37
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
b
l
cd
a
h
cd
h
cd
h
cd
h
cd
/2
l
tb
b
l
cd
: chiều dài cuộn dây

h
cd
: bề dày
Δ : bề dày lớp cách điện (bỏ qua)
q : là tiết diện dây đồng cuộn dây không kể
đến cách điện ngoài
N: số vòng dây
Đònh nghóa hệ số lắp đầy cuộn dây k
lđ
k
lđ
=
diện tích đồng cuộn dây
tiết diện mặt cắt dọc cuộn dây
ld
k =
Cuộn dây nam châm điện
Hệ số lắp đầy
l
cd
h
cd
38
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Cuộn dây nam châm điện
Hệ số lắp đầy
Hệ số lấp đầy phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau:
- Hình dạng tiết diện dây (tròn, chữ nhật, vuông )
- Cấp cách điện của cuộn dây và của dây quấn, chất lượng quấn
cuộn dây và đường kính dây

Page 20
39
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Cuộn dây nam châm điện
Hệ số lắp đầy khi xét đến cả cách điện ngoài cuộn dây
'
(2)( 2)
ld
cd cd
Nq
k
lh
=
+
Δ+Δ
l
cd
h
cd
1- quấn xen kẽ; 2- quấn xếp lớp; 3- quấn tự do;
4- quấn tay; cuộn dây có tiết diện chữ nhật;
5- quấn máy khi cách điện giữa các lớp dây là 0,035 mm,
cuộn dây hình ống tròn;
6- như ở đường 5;
7- cuộn dây chữ nhật;
8- giống 7- cách điện đặt giữa các lớp.
'
ld
k
40

BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Tính điện trở của cuộn dây ?
l
tb
=
q
Nl
R
tb
ρ
=
Dòng điện chạy trong cuộn dây
I
=
Sức từ động cuộn dây
tb
tb
l
Uq
q
Nl
UN
N
R
U
INF
ρ
=
ρ
===

Cuộn dây nam châm điện một chiều
b
l
cd
a
h
cd
h
cd
h
cd
h
cd
/2
b
Page 21
41
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Cuộn dây nam châm điện một chiều
Tính toán cuộn dây NCĐ một chiều
b
l
cd
a
h
cd
h
cd
h
cd

h
cd
/2
b
Biết: U, stđ F, kích thước mạch từ
Ỉ Đường kính dây đồng, số vòng dây N
thỏa các điều kiện:
- Cuộn dây lắp vừa cửa sổ mạch từ
- Nhiệt độ cuộn dây < nhiệt độ cho phép
liên quan đến việc chọn mật độ dòng điện cuộn dây: j=2 – 4 A/mm
2
42
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ xoay chiều
- Dòng điện trong cuộn dây phụ thuộc chủ yếu vào cảm kháng cuộn dây
- Trong mạch từ xoay chiều xuất hiện cả hai thành phần từ trở và từ kháng
Page 22
43
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ xoay chiều
khi bỏ qua từ trở và từ kháng thép
φ
0
φ
lv
N
I
Đặt điện áp u xoay chiều tần số f dạng sin vào cuộn dây
u
Sức điện động cảm ứng e trong cuộn

dây được xác đònh theo đònh luật cảm
ứng điện từ Faraday:
d
t
Nd
d
t
d
e
0
φ
−=
ψ
−=
Chuyển các phương trình vi phân
Ỉ dạng số phức
Quy ước:
E, U, I: giá trò hiện dụng
Ф, ψ, B: giá trò biên độ
Ỉ
ω = 2πf : tần số góc
E
=
44
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ xoay chiều
khi bỏ qua từ trở và từ kháng thép
Quan hệ về giá trò giữa E và φ
0
00

00
fN44.4fN2
2
f2N
2
N
E φ=φπ=
φ
π
=
ωφ
=
nếu bỏ qua điện trở cuộn dây: U ≈ E
0
4, 44. .
2
UU
f
N
fN
φ
π

từ thông tổng φ
o
qua gông mạch từ chỉ phụ thuộc vào điện áp
U và không phụ thuộc vào khe hở không khí δ
Page 23
45
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05

Mạch từ xoay chiều
cuộn dây NCĐ xoay chiều
Công thức tính toán:
U
2
= (r
cd
I)
2
+ E
2
U
2
= (r
cd
I)
2
+ (4,44fNφ
o
)
2
Biết: U, φ
o
, stđ F, kích thước mạch từ
Ỉ đường kính dây đồng, số vòng dây N
thỏa các điều kiện:
- cuộn dây lắp vừa cửa sổ mạch từ
- nhiệt độ cuộn dây < nhiệt độ cho phép
liên quan đến việc chọn mật độ dòng điện cuộn dây: j=2 – 4 A/mm
2

46
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ xoay chiều
Xét từ trở và từ kháng thép
F
F
a
F
r
φ
F
r
: thành phần sức từ động tạo ra từ thông ø
Khi lõi thép bò từ hóa bởi sức từ động IN xoay chiều
Ỉ từ thông trong lõi thép cũng là xoay chiều
Ỉ sự lệch pha giữa sức từ động (hay từ áp) và từ thông qua mạch từ.
α
α :góc tổn hao
F
a
: thành phần sức từ động bù cho các tổn
hao do từ trễ và dòng xoáy
Page 24
47
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ xoay chiều
Xét từ trở và từ kháng thép
α
F
F

a
F
r
φ
φ
r
m
F
R =
φ
a
m
F
X =
φ
=
F
Z
m
(1/H): từ trở của lõi thép mạch từ
(1/H): từ kháng của lõi thép mạch từ
(1/H): tổng trở từ của lõi thép mạch từ
22
mmmm
XRZZ +==
mmm
jXRZ +=
tg
α
=

48
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ xoay chiều
Xét từ trở và từ kháng thép
,,
mr mx mz
lll
RXZ
SSS
ρρρ
===
ρ
r
(m/H): từ trở suất tác dụng
ρ
x
(1/H): từ trở suất phản kháng
ρ
z
(1/H): tổng từ trở suất
2
0
fB
x
π
γ
ρ
Ρ
=
B

H
z
=
ρ
22
rzx
ρ
ρρ
=−
γ : trọng lượng riêng của vật liệu sắt từ (kg/m
3
)
P
0
: tổn hao do từ trở và dòng xoáy trên 1 đơn vò khối lượng (W/kg)
B : giá trò biên độ của cảm ứng từ xoay chiều (T)
H : giá trò biên độ của cường độ từ trường xoay chiều (Henry)
Page 25
49
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ xoay chiều
Tính từ kháng vòng ngắn mạch toàn bộ cực từ
Sử dụng vòng ngắn mạch (VNM) ôm một phần
bề mặt cực từ trong nam châm điện xoay chiều để
chống hiện tượng rung nắp
Khảo sát trường hợp:
VNM có N
nm
vòng dây ôm toàn bộ cực từ
Bỏ qua tổng trở từ lõi thép và từ thông rò

φ
0
N
I
N
nm
50
BMTBD-KCĐ1-nxcuong-V1-5.05
Mạch từ xoay chiều
Tính từ kháng vòng ngắn mạch toàn bộ cực từ
Thay thế phần cực từ có đặt vòng ngắn
mạch bằng__________________________
Ỉ từ thông chống lại từ thông qua KHKK
và làm giảm từ thông này
φ
0
N
I
N
nm
Ỉ sức điện động cảm ứng E
nm
trong N
nm
Ỉ dòng điện I
nm
Ỉ sức từ động F
nm
= N
nm

.I
nm
Từ thông qua KHKK Ỉ N
nm
vòng dây
Ỉ N
nm
⇔