Tài liệu CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN pdf

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN
Bài số 1-1 Một mạch từ có từ trở ℜ = 1500At/Wb. Trên mạch từ người ta quấn một
cuộn dây bằng nhôm có số vòng là N = 200vòng, khi đặt điện áp một chiều U = 24V
lên cuộn dây thì dòng điện là I = 3A. Xác định từ thông trong lõi thép và điện trở
của cuộn dây.

S.t.đ của cuộn dây:
F = N × I = 200N × 3 = 600A/vg
Từ thông trong lõi thép:
F 600
0.4Wb
1500
Φ = = =
ℜ
Điện trở của cuộn dây:
U 24
R 8
I 3
= = = Ω
Bài số 1-2. Một mạch từ được làm bằng các lá thép có chiều dài trung bình l = 1.3m
và tiết diện ngang S = 0.024m
2
. Cuộn dây quấn trên mạch từ có N = 50vòng, điện
trở R = 0.82Ω và khi nối nguồn một chiều vào cuộn dây thì dòng điện qua cuộn dây
là 2A. Từ trở của mạch từ trong điều kiện này là ℜ = 7425At/Wb. Xác định cường
độ từ cảm và điện áp nguồn cung cấp.
Từ thông trong lõi thép:
N I 50 2
0.0135Wb
7425
× ×

Φ = = =
ℜ
Từ cảm trong lõi thép:
0.0135
B 0.56T
S 0.024
Φ
= = =
Điện áp của nguồn điện:
U = R × I = 0.82 × 2 = 1.64V
Bài số 1-3. Một mạch từ có chiều dài trung bình l = 1.4m và tiết diện ngang S =
0.25m
2
. Dây quấn kích thích quấn trên mạch từ có N = 140vòng, điện trở R = 30Ω .
Xác định điện áp nguồn cần thiết để từ cản trong lõi bằng 1.56T. Cho rằng từ trở
của mạch từ trong trường hợp này là ℜ = 768At/Wb.
Từ thông trong lõi thép:
B S 1.56 0.25 0.39WbΦ = × = × =
S.t.đ của cuộn dây:
F 0.39 768 299.52Av= Φ×ℜ = × =
Dòng điện chạy trong cuộn dây:
F 299.52
I 2.139A
N 140
= = =
Điện áp nguồn cung cấp
U = 0.3 × 2.139 = 0.82 × 2 = 64.17V
Bài số 1-4. Một lõi thép hình xuyến được làm bằng vật liệu sắt từ có chiều dài
trung bình l = 1.4m và tiết diện ngang S = 0.11m
2

. Độ từ thẩm của lõi thép là
1.206×10
-3
Wb/At.m. Xác định từ trở của mạch từ.
Từ trở của mạch từ:
3
l 1.4
10553.29Av / Wb
S 1.206 10 0.11
−
ℜ = = =
µ× × ×
Bài số 1-5. Một mạch từ có chiều dài trung bình l = 0.8m và tiết diện ngang S =
0.06m
2
. Độ từ thẩm tương đối của lõi thép là µ
r
= 2167. Cuộn dây quấn trên mạch từ
có N = 340vòng, điện trở R = 64Ω và được nối nguồn một chiều 56V. Xác định từ
cảm trong lõi thép.
Dòng điện đi qua cuộn dây:
U 56
I 0.875A
R 64
= = =
S.t.đ của cuộn dây:
F = N × I = 340 × 0.875 = 297.5Av
Từ trở của mạch từ:
7
o r

l 0.8
4896.32Av / Wb
S 4 10 2167 0.06
−
ℜ = = =
µ µ × π× × ×
Từ thoong trong lõi thép:
F 297.5
0.06076Wb
4896.32
Φ = = =
ℜ
Từ cảm trong lõi thép:
0.06076
B 1.01266T
S 0.06
Φ
= = =
2
Bài số 1-6. Một mạch từ gồm hai nửa hình xuyến bằng vật liệu khác nhau được
ghép lại thành một hình xuyến có tiết diện ngang S = 0.14m
2
và từ trở tương ứng
của hai nửa vòng xuyến là 650 At/Wb và 244 Av/Wb. Cuộn dây có N = 268 vòng,
R = 5.2Ω quấn trên mạch từ hình xuyến này được nối với nguồn một chiều có U =
45V. Tính Φ. Tính Φ và s.t.đ trên khe hở không khí khi tách hai nửa xuyến một
khoảng δ = 0.12cm ở mỗi đầu biết từ trở của mỗi nửa hình xuyến không đổi.
Từ trở toàn mạch từ là:
ℜ = ℜ
1

+ ℜ
2
= 650 + 244 = 894Av/Wb
Dòng điện đi qua cuộn dây:
U 45
I 8.654A
R 5.2
= = =
S.t.đ của cuộn dây:
F = N × I = 268 × 8.654 = 2319.2Av
Từ thông trong lõi:
F 2319.2
2.594Wb
894
Φ = = =
ℜ
Khi hai nửa xuyến tách nhau đoạn δ = 0.12cm, từ trở của khe hở không khí là:
2
7
o
l 0.12 10
6820.9Av / Wb
S 4 10 0.14
−
δ
−
×
ℜ = = =
µ × π× ×
Từ trở toàn mạch từ là:

ℜ
t
= ℜ
1
+ ℜ
2
+ 2ℜ
δ
= 650 + 244 + 2×6820.9 = 14535.8Av/Wb
Từ thông trong lõi:
t
t
F 2319.2
0.1596Wb
14535.8
Φ = = =
ℜ
Bài số 1-7. Một cuộn dây quấn trên lõi thép được cung cấp từ nguồn có f = 25Hz.
Tổn hao từ trễ thay đổi thế nào khi cuộn dây được cung cấp từ nguồn có f = 60Hz
với từ cảm giảm đi 60%? Cho hệ số Steinmetz n = 1.65 và điện áp nguồn bằng hằng
số.
Tổn hao từ trễ tại tần số f
1
= 25Hz:
n
h1 h 1 1max
P k f B=
Tổn hao từ trễ tại tần số f
2
= 60Hz:

n
h2 h 2 2max
P k f B=
Như vậy:
1.65
n
h1 h 1 1max
n
h2 h 2 2max
P k f B 25 1
1.8897
P k f B 60 0.4
 
= = × =
 ÷
 
3
h1 h2 h2 h2
h1 h2
P P 1.8897P P
P% 47.08%
P 1.8897P
− −
∆ = = =
Bài số 1-10. Một thiết bị điện làm việc với điện áp định mức có tổn hao từ trễ là
250W. Tính tổn hao từ trễ khi tần số giảm còn 60% tần số định mức và điện áp giảm
để từ cảm còn 80% từ cảm định mức biết n = 1.6.
Tổn hao từ trễ tại tần số định mức và điện áp định mức:
n
hdm h dm dmmax

P k f B=
Tổn hao từ trễ tại khi tần số và điện áp giảm:
n
hnew h new newmax
P k f B=
Như vậy:
1.6
n
h new newmax dm dmmax
hnew hdm
n
h dm dmmax dm dmmax
k f B 0.6f 0.8B
P P 250 104.97
k f B f B
 
= = =
 ÷
 
W
Bài số 1-11. Một thanh dẫn dài 0.32m có điện trở 0.25Ω đặt vuông góc với từ trường
đều có từ cảm B = 1.3T. Xác định điện áp rơi trên thanh dẫn khi lực tác dụng lên nó
là 120N. Tính lại điện áp này nếu thanh dẫn nghiêng một góc β = 25
0
.
Dòng điện đi qua thanh dẫn:
F 120
I 288.46A
Bl 1.3 0.32
= = =

×
Điện áp rơi trên thanh dẫn:
U = R × I = 0.25 × 288.46 = 72.11V
Khi thanh dẫn nghiêng một góc β = 25
0

ta có:

o
F 120
I 318.282A
Blsin 1.3 0.32 sin65
= = =
α × ×
U = R × I = 0.25 × 682.5581 = 79.57V
Bài số 1-12. Một cuộn dây có N = 32 vòng với điện trở 1.56Ω đặt trong từ trường
đều có từ cảm B = 1.34T. Mỗi cạnh của cuộn dây dài l = 54cm, cách trục quay đoạn d
= 22cm và nghiêng một góc β = 8
0
. Tính dòng điện và điện áp rơi trên cuộn dây của
biết mômen tác dụng lên nó là 84Nm.
Lực tác dụng lên một cạnh của cuộn dây:
4
M 84
F 381.82N
d 0.22
= = =
Lực tác dụng lên một thanh dẫn:
F 381.82
f 12.73N

N 30
= = =
Dòng điện trong thanh dẫn:
o
f 12.73
I 17.76A
Blsin 1.34 0.54 sin82
= = =
α × ×
Điện áp rơi trên cuộn dây:
U = R × I = 1.56 × 17.76 = 27.71V
Bài số 1-13. Xác định vận tốc của một thanh dẫn dài l = 0.54m biết rằng khi nó
chuyển động trong từ trường B = 0,86 T thì sđđ cảm ứng trong nó là e = 30,6V.
Vận tốc của thanh dẫn:
e 30.6
v 65.89m / s
B l 0.86 0.54
= = =
× ×
Bài số 1-14. Một thanh dẫn dài l = 1.2 m chuyển động cắt vuông góc các đường sức
từ của một từ trường đều B = 0.18T với vận tốc 5.2m/s. Tính sđđ cảm ứng trong
thanh dẫn.
S.đ.đ cảm ứng trong thanh dẫn:
e B l v 0.18 1.2 5.2 1.123V= × × = × × =
Bài số 1-15. Xác định tần số và sđđ hiệu dụng của một cuộn dây có 3 vòng dây
quay với tốc độ n = 12vg/s trong từ trường của 4 cực từ với Φ = 0,28Wb/cực.
Tần số s.đ.đ:
f p n 2 12 24Hz= × = × =
Trị số hiệu dụng của s.đ.đ:
max

E 4.44fN 4.44 24 3 0.28 89.52V= Φ = × × × =
5