Chương 3.Từ trường trong máy điện một chiều: 3-1.

CHƯƠNG 3
TỪ TRƯỜNG TRONG MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

φ
σ
φ
0
φ
σ
N
S

3-1. TỪ TRƯỜNG LÚC KHÔNG TẢI
(TỪ TRƯỜNG CỰC TỪ)
3.1.1. Từ trường chính và từ trường tản
Trong các máy điện, các cực từ có cực tính khác nhau được bố trí xen kẽ nhau dọc theo chu
vi phía trong thân vỏ máy. Từ thông đi từ cực bắc N qua khe hở vào phần ứng rồi trở về hai cực
nam S nằm kề bên (hình 3-1).

Từ thông đi ra dưới mỗi cực từ Φc phần lớn đi qua khe
hở vào phần ứng, gọi là từ thông chính Φ
0
.
Một bộ phận rất nhỏ của từ thông cực từ không đi qua
phần ứng mà trực tiếp đi vào các cực từ bên cạnh hoặc
gông từ, nắp máy…làm thành mạch kín, gọi là từ thông
tản Φ
б
, nó không sinh ra s.đ.đ. và không sinh ra mômen
trong phần ứng mà chỉ làm cho độ bão hoà của cực từ và

gông từ tăng lên.
Ta có: Φ
c
= Φ
0
+ Φ
б
= Φ
0
(1 + Φ
0
/Φ
б
) = б
t
.Φ
0
. (3-1)
trong đó б
t
= (1 + Φ
0
/Φ
б
) gọi là hệ số tản từ của cực từ
chính.
Thường б
t
= 1,15 ÷ 1,28
Hình 3-1. Sự phân bố từ trường

chính và từ trường tản trong
MĐMC
φ
σ
φ
0
φ
σ
N
S

∫
=Σ HdlIw
3.1.2. Sức từ động cần thiết sinh ra từ thông
Để có từ thông chính Φ
0
thì cần thiết phải có một s.t.đ kích từ F
0
nào đó, s.t.đ. Này do số
ampe vòng của dây quấn kích thích sinh ra.
Theo định luật toàn dòng điện, trong mạch từ kín, tổng các s.t.đ. Bằng tích phân vòng cử
cường độ từ trường trong mạch từ đó:
Trong tính toán thiết kế máy điện, để dễ tính toán ta dùng cách phân đoạn mạch từ và trong
các đoạn đó coi cường độ từ trường H không đổi.
Thường chia mạch từ ra làm 5 đoạn sau: khe hở, răng phần ứng, lưng phần ứng, cực từ và
gông từ.
Như vậy:
F
0
= ∑Iw = ∑Hl = 2H

δ
.δ + 2H
r
.l
r
+ H
ư
.l
ư
+ 2H
c
l
c
+ H
g
l
g

= F
δδ
+ F
r
+ F
ư
+ F
c
+ F
g
(3-2)
trong đó δ, r, ư, c và g chỉ khe hở, răng phần ứng, lưng phần ứng, cực từ và gông từ. H chỉ

chiều cao và l chỉ chiều dài.
Cường độ từ trường có thể tính theo công thức:
H = B/μ (3-3)
trong đó B = Φ/S là từ cảm trên từng đoạn.
Φ, S và μ - từ thông, tiết diện và hệ số từ thẩm của từng đoạn.

Vì trong sắt từ μ không phải là hệ số không đổi cho nên không thể dùng công thức (3-3) để
tính toán H được, mà trực tiếp tìm H theo đường cong từ hoá của vật liều sắt từ B = f(H) khi
biết B.
Dưới đây sẽ giới thiệu cách tính s.t.đ ở các đoạn mạch từ trên.
3.1.3. Tính s.t.đ. khe hở F
δ
Khe hở giữa phần ứng và cực từ không đều nhau, giữa cực từ khe hở nhỏ, ở hai đầu mặt cực
từ khe hở lớn nhất, thường δ
max
= 1,5 ÷ 2,5 mm.
Giả thiết bề mặt phần ứng nhẵn thì sự phân bố từ cảm dưới một cực từ như hình 3-2. Ở giữa
cực từ từ cảm lớn nhất, ở hai mép cực từ từ cảm giảm đi rất nhiều và bằng 0 ở đường trung tính
hình học.
Hình 3-2. Sự phân bố từ cảm
trong khe hở máy điện một chiều
δ
max
δ
τ
B
δ
τ
α
δ

.
τ
Để tiện cho việc tính toán F
δ
, ta coi đường cong
phân bố từ cảm thực tế bằng một hình chữ nhật có
chiều cao là B
δ
= B
δmax
và đáy là b
’
= α
δ
τ sao cho diện
tích hình chữ nhật bằng diện tích hình bao bởi đường
cong thực.
Đáy b
’
gọi là cung tính toán của cực từ, τ là bước
cực, α
δ
gọi là hệ số tính toán của cung cực từ. Thường
α
δ
trong khoảng 0,62 đến 0,72.

Trên thực tế mặt phần ứng còn có răng, rãnh nên từ trường trong khe hở phân bố càng
không đều (đường sức dày ở trên răng, thưa ở rãnh) như ở hình 3-3. Đường đi của đường sức từ

qua không khí ở phần rãnh dài lên, từ trở của khe hở tăng lên. Ảnh hưởng này nhiều hay ít tuỳ
thuộc vào kích thước của răng và rãnh. Vì vậy khi tính toán F
δ
phải dùng chiều dài khe hở tính
toán δ
’
:
δ
’
= k
δ
.δ (3-4)
trong đó k
δ
gọi là hệ số khe hở, có thể tính theo công thức sau:
Đường phân bố từ cảm dưới cực từ khi xét đến răng và rãnh như ở hình 3-4.

δ
δ
δ
10
10
1
1
+
+
=
r
b
t

k
(3-5)
trong đó t
1
và b
r1
là bước răng và chiều rộng của đỉnh răng (hình 3-3)
Hình 3-3. Sự phân bố từ trường trong khe
hở khi mặt phần ứng có rãnh và răng
b
r1
t
1
răng rãnh
Mặt cực từ
δ
B
/
δ
B
δ
Hình 3-4. Sự phân bố từ cảm khe hở
khi mặt phần ứng có rãnh, răng