KHÍ CỤ ĐIỆN - CHƯƠNG 5 Cơ cấu điện từ và nam châm điện pot

CHƯƠNG 5 :
CƠ CẤU ĐIỆN TỪ
VÀ NAM CHÂM ĐIỆN
KHI NIM CHUNG C CU IN T
Caùc thióỳt bở nhổ rồle, cọng từc tồ, khồới
õọỹng tổỡ, aùptọmaùt, õóửu coù bọỹ phỏỷn laỡm
nhióỷm vuỷ bióỳn õọứi tổỡ õióỷn nng ra cồ nng.
Bọỹ phỏỷn naỡy gọửm coù : cuọỹn dỏy vaỡ maỷch tổỡ
goỹi chung laỡ cồ cỏỳu õióỷn tổỡ.
Maỷch tổỡ chia laỡm caùc phỏửn chờnh sau õỏy :
Thỏn maỷch tổỡ
Nừp maỷch tổỡ
Khe hồớ khọng khờ chờnh .
KHI NIM CHUNG C CU IN T
3
1
2

r



t
Hỗnh : Kóỳt cỏỳu maỷch tổỡ
1.Thỏn maỷch tổỡ; 2. Nừp maỷch tổỡ
;3. Cuọỹn dỏy
KHI NIM CHUNG C CU IN T
Khi cho doỡng õióỷn chaỷy qua cuọỹn dỏy thỗ
trong cuọỹn dỏy coù tổỡ thọng õi qua, tổỡ thọng naỡy
cuợng chia laỡm 3 thaỡnh phỏửn :
Tổỡ thọng chờnh

: laỡ tổỡ thọng õi qua khe hồớ
khọng khờ chờnh, õoù cuợng laỡ tổỡ thọng laỡm vióỷc
cuớa cồ cỏỳu õióỷn tổỡ .
Tổỡ thọng taớn
t
: laỡ tổỡ thọng õi ra ngoaỡi khe hồớ
khọng khờ chờnh.
Tổỡ thọng roỡ
r
: laỡ tổỡ thọng kheùp voỡng qua
cuọỹn dỏy laỡ thaỡnh phỏửn khọng õi qua khe hồớ
khọng khờ chờnh maỡ kheùp kờn trong khọng gian
giổợa loợi vaỡ thỏn maỷch tổỡ.
PHN LOI C CU IN T
Phỏn theo tờnh chỏỳt cuớa nguọửn õióỷn
Cồ cỏỳu õióỷn mọỹt chióửu.
Cồ cỏỳu õióỷn tổỡ xoay chióửu.
Theo caùch nọỳi cuọỹn dỏy vaỡo nguọửn õióỷn
Nọỳi nọỳi tióỳp.
Nọỳi song song.
Theo hỗnh daỷng maỷch tổỡ:
Maỷch tổỡ huùt chỏỷp (thúng).
Maỷch tổỡ huùt xoay (quanh mọỹt truỷc hay
mọỹt caỷnh), maỷch tổỡ huùt kióứu pittọng.
CC NH LUT C BN CA MCH T
1. ởnh luỏỷt m : Trong mọỹt phỏn õoaỷn cuớa
maỷch tổỡ, tổỡ aùp rồi trón noù bũng tờch giổợa
tổỡ thọng vaỡ tổỡ trồớ hoỷc thổồng giổợa tổỡ
thọng vaỡ tổỡ dỏựn :

2. ởnh luỏỷt Kióỳckhọỳp I : Trón moỹi õióứm
cuớa maỷch tổỡ, tọứng tổỡ thọng vaỡo bũng
tọứng tổỡ thọng ra :
3. ởnh luỏỷt Kióỳckhọỳp II : Trong mọỹt maỷch
tổỡ kheùp kờn, tọứng tổỡ aùp cuớa caùc õoaỷn
maỷch bũng tọứng sổùc tổỡ õọỹng :
G
RU



.
0
1


n
i



n
ii
n
i
FR
1
.
1

CC NH LUT C BN
CA MCH T
4. ởnh luỏỷt baớo toaỡn doỡng õióỷn : Tờch
phỏn õổồỡng cuớa cổồỡng õọỹ tổỡ trổồỡng theo
voỡng tổỡ kheùp kờn bũng tọứng s.t.õ cuớa
voỡng tổỡ õoù :
ởnh luỏỷt toaỡn doỡng õióỷn coù thóứ bióỳn õọứi
nhổ sau :
hoỷc :
vaỡ õỏy cuợng chờnh laỡ õởnh luỏỷt Kióỳckhọỳp II
v
ồù
i ma
ỷ
ch t
ổỡ
khe
ù
p kờn.



l
i
FdlH.

l l l
i
l
FdR
S
dl
dl
S
SB
dlH





.

.
.




l
i
l
FdRdlH

NAM CHÂM ĐIỆN
ĐẠI CƯƠNG VỀ NAM CHÂM ĐIỆN
i N

S
i
N
S
N
S
Nam chám âiãûn
I CNG V NAM CHM IN
Doỡng õióỷn chaỷy trong cuọỹn dỏy seợ sinh ra
tổỡ trổồỡng. Vỏỷt lióỷu sừt tổỡ õỷt trong tổỡ
trổồỡng naỡy seợ bở tổỡ hoùa vaỡ coù cổỷc tờnh
ngổồỹc laỷi vồùi cổỷc tờnh cuớa cuọỹn dỏy, cho nón
seợ bở huùt vóử phờa cuọỹn dỏy
Nóỳu õọứi chióửu doỡng õióỷn trong cuọỹn dỏy
thỗ tổỡ trổồỡng trong cuọỹn dỏy cuợng õọứi chióửu vaỡ
vỏỷt lióỷu sừt tổỡ bở tổỡ hoùa coù cổỷc tờnh ngổồỹc
vồùi cổỷc tờnh cuọỹn dỏy, cho nón chióửu lổỷc huùt
khọng õọứi.
Trong quaù trỗnh laỡm vióỷc nừp maỷch tổỡ
chuyóứn õọỹng, khe hồớ khọng khờ giổợa nừp vaỡ loợi
thay õ
ọứ
i nón l
ổỷ
c hu
ù

t õió
ỷ
n t
ổỡ
cu
ợ
ng thay õ
ọứ
i
TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ
NAM CHÂM ĐIỆN
TNH LC HT IN T
NAM CHM IN
Lổỷc huùt õióỷn tổỡ cuaớ nam chỏm õióỷn mọỹt
chióửu thổồỡng õổồỹc tờnh theo 2 phổồng phaùp :
1. Tờnh theo cọng thổùc maxwell
2. Tờnh theo phổồng phaùp cỏn bũng nng
lổồỹng
TNH LC HT IN T
THEO CễNG THC MAXWELL
Theo Maxell thỗ khi coù mọỹt vỏỷt dỏựn tổỡ
trổồỡng thỗ vỏỷt dỏựn tổỡ seợ chởu mọỹt lổỷc taùc
duỷng :
Trong õoù:
: Veùc tồ tổỡ caớm ồớ khe hồớ KK bóử mỷt cổỷc
tổỡ
: Veùc tồ phaùp tuyóỳn õồn vở ồớ bóử mỷt cổỷc
tổỡ
S: dióỷn tờch bóử mỷt vỏỷt dỏựn.

0
= 1,25.10
-8
[H/cm] laỡ õọỹ tổỡ thỏứm cuớa khọng
khờ.
V
ỗ
hó
ỷ
s
ọỳ
t
ổỡ
d
ỏự
n cu
ớ
a v
ỏỷ
t lió
ỷ
u s

ừt t
ổỡ
l
ồù
n

2

1 1
. . .
0 2
s
F B n B B n d s








B

n

( =0)
n


2
( . ) .
B n B B n


TNH LC HT IN T
THEO CễNG THC MAXWELL
Vaỡ ta coù :
Khi khe hồớ khọng khờ beù, tổỡ trổồỡng coù thóứ

xem nhổ phỏn bọỳ õóửu trón bóử mỷt cổỷc tổỡ B =
const, bón coi thỗ ta co ù:
B: õồn vở [Wb/cm
2
].
S: dióỷn tờch tổỡ thọng qua [cm
2
].
= 1,25.10
-8
[Wb/A.cm]
Nóỳu B tờnh theo Tesla thỗ :
2
0
1
.
2
S
F B n ds





ds s

0


2

2
4 4
F B S kg
S



NSBF .
2
1
2
0


TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ
THEO CÔNG THỨC MAXWELL
Khi khe håí khäng khê tæì thäng roì nhiãöu :
Våïi K
âc
= 3 5 laì hãû âiãöu chènh.
 
2
/ .
1
4. .
1
d c
F B S kg
K




THEO PHƯƠNG PHÁP
CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
i N

S
THEO PHNG PHP
CN BNG NNG LNG
Khi õoùng õióỷn vaỡo cuọỹn dỏy NC, ta coù
phổồng trỗnh cỏn bũng õióỷn aùp :
Nhỏn 2 vóỳ cuớa phổồng trỗnh cho idt, ta coù :
Lỏỳy tờch phỏn hai vóỳ phổồng trỗnh trón ta coù:
Trong õoù ta coù:
: laỡ nng lổồỹng nguọửn cung cỏỳp.
: laỡ nng lổồỹng tióu hao trón õióỷn trồớ
cuọỹn dỏy w.
:laỡ nng lổồỹng tờch luợy trong
.
d
u R i
dt


2
. .
d
uidt R i dt i dt
dt

2
0 0 0
t t t
d
uidt i Rdt i dt
dt



0
t
uidt

2
0
t
i
R dt





00
idW
dt
d
i
t

t
THEO PHƯƠNG PHÁP
CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
2


2

1

0
i
1
i
2
i
0
b
a
c d
2

1

THEO PHNG PHP
CN BNG NNG LNG
Tổỡ õọử thở ta thỏỳy quan hóỷ giổợa tổỡ thọng
moùc voỡng vaỡ doỡng õióỷn i, coù tờnh phi tuyóỳn.
Tờnh lổỷc huùt õióỷn :
Khi cung cỏỳp nng lổồỹng cho cồ cỏỳu õióỷn

tổỡ thỗ nừp cuớa maỷch tổỡ õổồỹc huùt vóử phờa
loợi, khe hồớ khọng khờ ồớ giổợa nừp vaỡ loợi giaớm
dỏửn.
ặẽng vồùi vở trờ ban õỏửu cuớa nừp maỷch tổỡ
coù:
ặẽng vồùi vở trờ cuọỳi coù:
1 1; 1
; I=I =


2 2; 2
; I=I =


THEO PHNG PHP
CN BNG NNG LNG
Nng lổồỹng tổỡ trổồỡng khi ồớ vở trờ õỏửu seợ laỡ:
:= dióỷn tờch
Vỏỷy nng lổồỹng lỏỳy thóm tổỡ ngoaỡi vaỡo õóứ
nừp maỷch tổỡ chuyóứn õọỹng laỡ:
: = dióỷn tờch hỗnh thang
Theo õởnh luỏỷt cỏn bũng nng lổồỹng coù:
Trong õoù laỡ nng lổồỹng laỡm nừp chuyóứn
õọỹng tổỡ vở trờ 1 õóỳn vở trờ 2.
= dióỷn tờch tam giaùc cong oad
Nóỳu giaớ thióỳt maỷch tổỡ chổa baợo hoỡa õổồỡng
õỷc tờnh chố xeùt ồớ õoaỷn tuyóỳn
1
1
0

t
W id




2
1
t
w id





oab

abcd
1 2
t t t
W W W A

1 2
t t
A W W W

THEO PHNG PHP
CN BNG NNG LNG
Ta coù:
Vỗ coù:

ỷt:
Daỷng vi phỏn :
Vỏỷy lổỷc huùt õióỷn tổỡ seợ laỡ:
1 2
1 2 2
1 2
2 1
; ;
2 2
( )
2
t t
t
I I
W W
I I
W






.
I L


1 2 2 1
1
( )

2
A I I


2 1 2 1
, I
I I


1 1
1
( )
2
A I I


1
( )
2
dA Id dI


1
( )
2
dA d dI
F I
d d d

THEO PHNG PHP
CN BNG NNG LNG
Ta xeùt hai trổồỡng hồỹp sau:
a. Trổồỡng hồỹp khi I = const thỗ
Ta coù :
Coù : L = W
2
G
Trong õoù : G laỡ tổỡ dỏựn cuớa maỷch tổỡ.
W laỡ sọỳ voỡng cuớa cuọỹn dỏy.
Ta coù :
0
dI
d


5,1. [ ];
d
F I kg LI
d




2
5,1.
dL
F I

d




d
dG
WF
2
,.5
THEO PHƯƠNG PHÁP
CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
b. Træåìng håüp khi  = const thç
Ta coï :
nãn
0
d
d



1 dI
[J/cm] = -5,1. . [ ]
2 d
dI
F kg
d
 
 
 

2
;
I L W G
L

 
.
2
m
W



2
2
5,1
. . [ ];
2
m
dG
F kg
G d



NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU
VÀ VÒNG CHỐNG RUNG
NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU
VÀ VÒNG CHỐNG RUNG
Nam chám âiãûn xoay chiãöu