CHƯƠNG 2 :
NAM CHÂM ĐIỆN
(CƠ CẤU ĐIỆN TỪ)CH NG 2:ƯƠ NAM CHÂM ĐI N (NCĐ)Ệ
2.1. Đại cương về NCĐ
2.2. Từ dẫn ở khe hở không khí
2.3. Mạch từ một chiều
2.4. Mạch từ xoay chiều
2.5. Lực hút điện từ của NCĐ một chiều
2.6. Lực hút điện từ của NCĐ xoay chiều
2.7. Lực hút điện từ của NCĐ xchiều 3 pha
2.8. Đặc tính động của NCĐ
2.9. Bài tập

2.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ NCĐ
1) Định nghĩa NCĐ
2) Cấu tạo
3) Nguyên lý
4) Phân loại
5) Các thông số cơ bản của mạch từ
6) Các định luật cơ bản trong mạch từ

2.1. I CNG V NC
1) nh ngha NC: L loi c cu in t bin i
in nng thnh c nng.
NC c dựng rng rói trong cỏc thióỳt bở nhổ
rồle, cọng từc tồ, khồới õọỹng tổỡ, aùptọmaùt, c cu
chp hnh ca van in t, phanh hóm, õóửu coù

Theo caùch nọỳi cuọỹn dỏy vaỡo nguọửn õióỷn

Nọỳi nọỳi tióỳp (gi l cun dũng)

Nọỳi song song (gi l cun ỏp)

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.

2.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ NCĐ
5) Các thông số cơ bản của mạch từ
1) Sức từ động (stđ): F = i . w [Ampe vòng].
2) Từ thông (dòng từ): φ (Wb).
3) Mật độ từ cảm:
B (T - tesla) [Wb/m2] với 1T = 104 Gauss.
4) Cường độ từ trường H = F/l [A/m].
l: chiều dài đường sức từ (m).
5) Hệ số từ dẫn (độ từ thẩm µ): Đặc trưng cho tính dẫn
từ của vật liệu từ [H/m]. µ = B/H (H/m)
µkk = µ0 = 4π. [ H/m ] ;
)
m
Wb
(T (T);
S
B

l
S
R
G
µ
µ
µ
==
µ
U

2.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ NCĐ
5) Các thông số cơ bản của mạch từ
Mạch từ:
1) Sức từ động (stđ): F
2) Từ thông (dòng từ): φ (Wb).
3) Mật độ từ cảm: B (T )
4) Cđộ từ trường H = F/l [A/m].
5) Hệ số từ dẫn: µ
6) Từ trở mạch từ: Rµ
7) Từ dẫn mạch từ: Gµ
8) Từ áp: Uµ
Mạch điện:
1) Sức điện động: E (V)
2) Dòng điện: I (A)
3) Mật độ dòng điện: J
4) Cđộ điện trường: H (V/m)
5) Điện trở suất: ρ
6) Điện trở: R
7) Điện dẫn: G

i
FR
1
.
1
à


2.1. I CNG V NC
6) Cỏc 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 vồùi maỷch tổỡ
kheùp kờn.


=
l
i
FdlH.



====
l l l
i
l

có từ trở mạch từ: bằng từ trở sắt từ và từ trở khe hở
kkhí δ.
Rµ = RµFe + Rδ do µFe >> µo nên bỏ qua RµFe ≈ 0
Suy ra: Rµ = Rδ → tìm Rδ ?
Hay:

Tìm Gδ ?
Để tìm Gδ ta phải xác định sự phân bố từ trường
trong mạch.
δ
δ
G
1
R =

2.2. T dn khe h khụng khớ
Khi cho dõióỷn 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 c: laỡ tổỡ thọng õi qua khe hồớ lvic ,
to nờn lc hỳt in t. Gl t thụng lvic.
Tổỡ thọng taớn t : laỡ tổỡ thọng õi ra ngoaỡi khe hồớ khọng
khờ v song song vi t thụng chớnh.
Ta cú: = c + t : t thụng khe h kkhớ
Tổỡ thọng roỡ
r
: laỡ tổỡ thọng khọng õi qua khe hồớ kkhờ
maỡ kheùp kờn trong khọng gian giổợa loợi vaỡ thỏn maỷch tổỡ.

2.2. Từ dẫn ở khe hở không khí

.μG
δ
S
.μ
.δH
.SB
U
G
0δ0
δ
δ
δ
δ
δ
=⇒===
φ

2.3. Mạch từ một chiều
1. Đặc điểm của mạch từ một chiều:

Dòng điện chạy trong cuộn dây là dòng một chiều, nên s.t.đ
và từ thông không biến đổi theo thời gian, do đó không có
tổn hao từ trễ và dòng xoáy → mtừ làm bằng thép khối →
dễ gia công chế tạo.

Ta có: nên I ko phụ thuộc δ. Tức là khi δ

thay đổi thì I = const.
R
U

diện S; chdài l.
U
l
δ

2.3. Mạch từ một chiều
3. Tính mạch từ 1 chiều không xét từ thông rò:
Giải ví dụ:
a) Bài toán thuận: biết φ tìm iw
- Sơ đồ đẳng trị:
Ta có: φ = φδ + φ
r
mà φ
r
= o
→ φ = φδ
Rδ
RµFe
F=iw
φ

2.3. Mạch từ một chiều
Ta có: IW= IWFe + IWδ
→ IW= φ.RµFe + φδ.Rδ
→ IW = φ.(RµFe + Rδ ) = φ.(RµFe + 1/Gδ )
Trong đó: IWFe: s.t.đ sắt từ
IWδ : s.t.đ khe hở δ

2.3. Mạch từ một chiều
b) Btoán ngược: biết iw tìm φ

φδ
IW
G∑
Vì Gc; Gt;Gr song song nên cùng một stđ IW
Gδ = Gc + Gt → ϕδ = ϕc + ϕt
G∑ = Gδ + Gr → ϕ∑ = ϕδ + ϕr ; ϕδ = IW.Gδ
Từ dẫn rò qui đổi của mạch từ 1 chiều: Gr = g.l/2
Với: g: từ dẫn rò trên 1 đơn vị chiều dài.
l: chiều dài cuộn dây.

2.3. Mạch từ một chiều

Để đánh giá mức độ từ thông rò, ngta đưa ra hệ số từ rò:
Trong đó:
σrò - khi mở nắp: δ lớn nên σrò = 2 ÷ 4
- khi nắp đóng: δ nhỏ (công nghệ) σrò = 1,02 ÷ 1,05

Để đgiá mức độ từ thông tản, ngta đưa ra hệ số từ tản:
δ
r
δ
r
δ
rδ
δ
r
G
G
11σ
+=+=

2.4. Mạch từ xoay chiều
1. Đặc điểm NCĐ xoay chiều:
-
Nguồn cấp cho cuộn dây của NCĐ là nguồn xoay chiều: u=Umsinωt
→ φ = φmsinωt.
-
Do φ(t) cho nên có tổn hao năng lượng trong mạch từ (do dòng điện
xoáy và từ trễ) → mtừ phát nóng → để giảm tổn hao Fe → mtừ làm
bằng lá thép KTĐ ghép lại.
-
Do có tổn hao sắt nên tạo sự lệch pha giữa φ và iw. (ttự như mạch điện
do điện kháng mà u và i lệch pha, còn ở mạch từ sự xuất hiện của từ
kháng (do tổn hao thép) → làm chậm pha giữa từ áp và từ thông.
- Do φ(t) → Fđt(t) qua 0 → gây rung, để chống rung, sử dụng vòng ngắn
mạch.