NAM CHÂM ĐIỆN ,CHƯƠNG 5h

Chia sẻ: hoalan1357

Khác với nam châm điện 1 chiều, khi tính toán nam châm điện xoay chiều cần phải tính toán ảnh hưởng của sự biến thiên tuần hoàn của các thông số như : điện áp, dòng điện, từ thông …theo thời gian, tổn hao năng lượng do từ trễ và do dòng điện xoáy gây ra trong lõi thép mạch từ và trong vòng ngắn mạch (chống dung). Vì có tổn hao năng lượng nên từ thông ở các phân đoạn mạch từ bị lệch pha nhau. Vì những đăc điểm trên, khi tính toán kiểm nghiệm nam châm...

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: NAM CHÂM ĐIỆN ,CHƯƠNG 5h

: TÍNH TOÁN KINH NGHIỆM NAM CHÂM ĐIỆN XOAY
CHIỀU

Khác với nam châm điện 1 chiều, khi tính toán nam châm điện xoay
chiều cần phải tính toán ảnh hưởng của sự biến thiên tuần hoàn của các
thông số như : điện áp, dòng điện, từ thông …theo thời gian, tổn hao năng
lượng do từ trễ và do dòng điện xoáy gây ra trong lõi thép mạch từ và trong
vòng ngắn mạch (chống dung). Vì có tổn hao năng lượng nên từ thông ở các
phân đoạn mạch từ bị lệch pha nhau.
Vì những đăc điểm trên, khi tính toán kiểm nghiệm nam châm điện
xoay chiều nên sử dụng phương pháp số phức để tính. Cần lưu ý răng
phương pháp số phức chỉ sử dụng trựcc tiếp khi từ thông và sức từ động có
dạng hình sin, nhgãi là mạch từ làm viẹc ở phần tuyến tính của đường cong
từ hóa.
Trong quá trình tính toán, các đại lượng từ thông và từ cảm được tính
theo trị số biên độ Φm và Fm. Để đường hoá, chỉ số “m” sẽ không viết nữa.
Các số liệu ban đầu cần thiết cho tính toán .
KiÓm nghiÖm ph¶i dùa vµo c¸c sè liÖu thu ®-îc tõ b-íc tÝnh tãan thiÕt kÕ (s¬
bé), cô thÓ lµ h×nh vÏ nam ch©m ®iÖn cïng c¸c kÝch th-íc cña nã.

A- tr×nh tù tÝnh to¸n

viÖc tÝnh to¸n nam ch©m ®iÖn xoay chiÒu cuén d©y ®iÖn ¸p ( = const )
vµ cuén d©y dßng ®iÖn ( = IW =const) cã nh÷ng ®iÓm kh¸c nhau. Trong
phÇn nµy, chØ xÐt tíi lo¹i cã cuén d©y ®iÖn ¸p. tr×nh tù tÝnh tãan cña nã
gåm c¸c b-íc sau :
1. lËp s¬ ®å thay thÕ cña m¹ch tõ vµ x¸c ®Þnh c¸c ph©n ®o¹n
tÝnh to¸n cÇn thiÕt .
2. tÝnh tõ dÉn cña khe hë kh«ng khÝ, suÊt tõ dÉn rß, ®¹o hµm
theo bËc nhÊt cña tõ dÉn khe hë lµm viÖcvµ tõ dÉn tæng cña
tÊt c¶ c¸c khe hë cña m¹ch tõ.
3. tÝnh hÖ sè tõ rß ë tr¹ng thaÝ nh¶ cña phÇn øng, kh«ng kÓ ®Õn
tõ trë cña vßng ng¾n m¹ch.
4. x¸c ®Þnh tõ th«ng, tõ c¶m, còng nh- ë phÇn tÝnh to¸n s¬ bé,
sè liÖu ban ®Çu ë ®©y lµ lùc t¸c ®éng Fhtb = Fcq®b b»ng lùc
c¬ qui ®æi ( kÓ c¶ ®Õn hÖ sè dù tr÷ Kdt ),chÝnh b»ng lùc ®iÖn
tõ cña nam ch©m ®iÖn khi khe hë lµm viÖc ë vÞ trÝ tíi h¹n (
th-êng ønh víi thêi ®iÓm b¾t ®Çu tiÕp xóc cña tiÕp ®iÓm
th-êng më-®é lón cña tiÕp ®iÓm ). Theo trÞ sè cña lùc nµy (
hay 1 phÇn cña nã nÕu khe hë lµ 2 hay 3). X¸c ®Þnh trÞ sè
chÝnh x¸c cña tõ th«ng th ë khe hëlµm viÖc tíi h¹n qua
c«ng thøc :


 2 th G 1.dGr
Fhtb  K. (   )
2 (G ) d
2
3.d
(4-50)

trong ®ã : tb -wb ; G  - H; -m ;0= 1,256.10 6 H/m, K
=0,25 nÕu Fhtb – N vµ K =0,0255 nÕu Fhtb-KG.


Thõa sè 1/3 ®¸nh gi¸ ¶nh h-ëng cña tõ dÉn rß Gr qui ®æi
theo tõ th«ng trung b×nh tb Dùa vµo trÞ sè tb vµ r,x¸c
®Þnh




tb = rth . th, tõ th«ng tb nµy do trÞ sè thÊp nhÊt cña ®iÖn ¸p nguån sinh
ra : Umin = KUmin .U®m. dùa vµo tb tÝnh sè vßng d©y cña cuén d©y W ë
®Øªm R.

5. TÝnh sè vßng cuén d©y, c¸ch tÝnh cuén d©y dßng ®iÖn vµ
cuén d©y ®iÖn ¸p cã nh÷ng ®iÓm kh¸c nhau ( sÏ kh¶o s¸t ë
môc sau ).

6. X¸c ®Þnh tõ th«ng ë khe hë lµm viÖc cã vßng ng¾n m¹ch
( ë tr¹ng th¸i hót cña phÇn øng ) :


K U min .U dm
h  2 , Wb; (5-51)
 ñh .w.

trong ®ã KUmin = 0,6  0,9 – hÖ sè ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng
suy gi¶m cña ®iÖn ¸p nguån
rh = (1,03  1,05 ) ( bÐ h¬n 1,1 ) – hÖ sè rß khi hót cña
m¹ch tõ.

=2..f , s 1

7. TÝnh to¸n vßng ng¾n m¹ch.
8. TÝnh hÖ sè tõ rß ë tr¹ng th¸i hót cña phÇn øng, rh kÓ
c¶ ®Õn ¶nh h-ëng cña tõ trë vßng ng¾n m¹ch theo h .
9. TÝnh søc tõ ®éng  h vµ ®©y còng lµ c¬ së ®Ó tÝnh to¸n
nhiÖt.
10. tÝnh to¸n c¸c th«ng sè ®iÖn theo c¸c th«ng sè tõ cña
cuén d©y.

11. TÝnh to¸n nhiÖt cña nam ch©m ®iÖn, trong ®ã cã cuén
d©y.

12. HiÖu chØnh l¹i c¸c kÝch th-íc cña nam ch©m ®iÖn theo
kÕt qu¶ tÝnh to¸n nhiÖt (nÕu cÇn thiÕt )

13. TÝnh vµ dùng ®Æc tÝnh lùc hót.

14. X¸c ®Þnh thêi gian t¸c ®énh vµ thêi gian nh15. LËp c¸c
sè liÖu kü thuËt tæng hîp cña nam ch©m ®iÖn ®· thiÕt kÕ- c¸c
th«ng sè vµ c¸c chØ tiªu vÒ kinh tÕ kü thuËt.
B- tÝnh to¸n vßng ng¾n m¹ch
§Ó chèng rung cho phÇn ®éng cña nam ch©m ®iÖn xoay
chiÒu do lùc ®Ëp m¹ch g©y ra, cã thÓ sö dông c¸c biÖn ph¸p sau : dïng phÇn
øng thÓ khèi (víi c¸c nam ch©m ®iÖn bÐ ), dïng nam ch©m ®iÖn hai pha hoÆc
ba pha, cßn ë nam ch©m ®iÖn 1 pha th× dïng vßng ng¾n m¹ch.(h5-26). C¸c
th«ng sè trong vïng ng¾n m¹ch cña nam ch©m ®iÖn cuän d©y ®iÖn ¸p ( =
const ) vµ cuén d©y dßng ®iÖn (IW =const) th× kh¸c nhau vÒ mÆt ®Þnh l-îng
nh-ng gièng nhau ë ®Þnh tÝnh. ë ®©y chØ xÐt tÝnh to¸n ng¾n m¹ch cña nam
ch©m ®iÖn cho cuén d©y ®iÖn ¸p.
H×nh 5-26 : vßng ng¾n m¹ch vµ c¸ch cè ®Þnh chóng
a) BÎ cong tÊm g¾n trªn m¹ch tõ
b) Ðp vµo r·nh nghiªng
c) Ðp vµo r·nh trô trßn ë phÝa d-íi
d) Ðp mét phÇn vµo r·nh ®Ó h·m
e) BÎ gãc tÊm cuèi cïng
f) ChÆt vµ bÎ 1 phÇn tÊm vµo r·nh
g) Hµn c¸c ®Çu d©y dÉn
h) Ðp khung ®ura vµo r·nh cã thµnh nghiªng.


§Ó phÇn ®éng cña nam ch©m ®iÖn khái bÞ rung, trÞ sè lùc ®iÖn tõ bÐ
nhÊt ph¶i lu«n lu«n bÐ h¬n ph¶n lùc ( tæng c¸c lùc c¬) t¸c ®éng lªn
phÇn øng ë tr¹ng th¸i hót, ng-îc chiÒu víi lùc ®iÖn tõ. ®iÒu nµy do
vßng ng¾n m¹ch g©y nªn. nã chia diÖn tÝch cùc tõ S 1 ra 2 phÇn:
phÇn trong S t vµ phÇn ngoµi S n vßng ng¾n m¹ch, sao cho ®¹t ®-îc
c¸c ®¹i l-îng cÇn thiÕt F t , Fn , Bt , Bn vµ tæn hao n¨ng l-îng cho
vßng ng¾n m¹ch lµ bÐ nhÊt.

Nam ch©m ®iÖn cã 2 khe hë lµm viÖc, vßng ng¾n m¹ch nªn ®Æt ë trô
kh«ng cã cuén d©y, cßn lo¹i cã 3 trô, nªn ®Æt vßng ng¾n m¹ch ë hai trô bªn.
NÕu trong méy nam ch©m ®iÖn cã c¸c diÖn tÝch cùc tõ kh¸c nhau th×
vßng ng¾n m¹ch ph¶i ®-îc tÝnh to¸n riªng cho tõng cùc.

M¹ch tõ h×nh E, nÕu kh«ng ®Æt vßng ng¾n m¹ch ë trô gi÷a, th× lùc bÐ nhÊt
ë trô gi÷a gÇn b»ng zero, vµ nã kh«ng tham gia ®¸ng kÓ vµo viÖc t¨ng gi¸ trÞ
bÐ nhÊt cña lùc tæng. V× vËy lùc bÐ nhÊt ë trô gi÷a sÏ bá qua, coi nã nh- dù
tr÷.
®Ó tÝnh to¸n vßng ng¾n m¹ch, cÇn biÕt tr-íc c¸c sè liÖu sau :

- Lùc c¬ tæng ( ph¶n lùc) qui ®æi, chèng l¹i lùc ®iÖn tõ Fcq®, ®-îc chän
theo dÆc tÝnh ph¶n lùc, kÓ c¶ hÖ sè dù tr÷ lùc.

- :ùc ®iÖn tõ ph©n bè ë c¸c khe hë lµm viÖc, tØ lÖ víi diÖn tÝch cùc tõ S1.

- PhÇn diÖn tÝch cña cùc tõ sÏ ®Æt vßng ng¾n m¹ch.


Tån t¹i nhiÒu ph-¬ng ph¸p tÝnh to¸n vßng ng¾n m¹ch, mét trong c¸c
ph-¬ng ph¸p ®ã lµ tÝnh theo tØ sè gi-ac lùc ®iÖn tõ bÐ nhÊtvµ lùc ®iÖn tõ
trung b×nh khi kh«ng cã vßng ng¾n m¹ch. C¸ch tÝnh to¸n nh- sau :

1. trÞ sè trung b×nh cña lùc ®iÖn tõ ë khe hë l;µm viÖc khi kh«ng cã vßng
ng¾n m¹ch, ë tr¹ng thaÝ hót cña phÇn øng ®-îc tÝnh b»ng c«ng thøc :




tb 
Fhtb   19,9.10 4 tb , H (5-52)
4.S tn  o S tn
tb
hoÆc : Ftbh  2,03.10 4
S tn



trong ®ã tb - Wb, tõ th«ng trung b×nh ë khe hë lµm viÖc khi phÇn øng
hót.
S th = S1 -Snm, m 2 - diÖn tÝch tæng cña phÇn cùc tõ trong vµ
ngoµi vßng ng¾n m¹ch S t + S n , b»ng diÖn tÝch cùc tõ trõ ®i
phÇn diÖn tÝch r·nh ®awtj vßng ng¾n m¹ch.
C¸c kÝch th-íc cña r·nh ph¶i s¬ bé chän tr-íc vµ chÝnh x¸c hãa nã khi ®·
x¸c ®Þnh xong kÝch th-íc vßng ng¾n m¹ch.


2- TØ sè f 1 cña lùc ®iÖn tõ bÐ nhÊt vµ trÞ trung b×nh cña lùc ®iÖn tõ khi
kh«ng cã vßng ng¾n m¹ch :

Fmin K dt .Fcqd 2
f1    (5-53)
Ftbh Ftbh F  1



ë ®©y K dt = 1,1 1,2 – hÖ sè dù tr÷ cña thµnh phÇn lùc ®Ëp m¹ch.
NÕu ë trô gi÷a cña m¹ch tõ h×nh E kh«ng ®Æt vßng ng¾n m¹ch, cã thÓ lÊy
K dt = 1.


3- TØ sè gi÷a diÖn tÝch cùc tõ ngoµi vµ trong vßng ng¾n m¹ch :


S n 2  f1
   0,5
St 4 f1

4- §iÖn trë vßng ng¾n m¹ch:




 0 S tn 4 f1
rnm  4  f 12 ,  (5-54)
 h (3 f e  2) 2


5. Gãc lÖch gi÷a tõ th«ng  n vµ t khi sè vßng ng¾n m¹ch W nm
=1 lµ:


G t S
tg  , Gt   t (5-55)
rnm h


6. c¸c tõ th«ng t vµ  n ®-îc tÝnh theo :


h 
t  ;  n  Ch ; C  (5- 56)
1  2C cos  cos 



7. Tõ c¶m ë khe hë vïng ngoµi vßng ng¾n m¹ch :

Bn   n / S n . NÕu Bn > 1,6 T th× cÇn phÈi tÝnh l¹i hÖ sè C

8. c¸c lùc :

t2 2
Ftbt  19,9.10 4 ; N , Ftbn  19,9.10 4 n , N
St Sn


Fmax  Ftb.t  Ftbn  2.Ftb.t Ftbn . cos 2
2 2




Fmin  Ftb  Fmax; ; F tb  Ftbn  Ftbt

theo nhiÖm vô tÝch to¸n th× lùc ®iÖn tõ bÐ nhÊt ph¶i lín h¬n lùc c¬ ë tr¹ng
th¸i hót cña phÇn øng:

Fmin  Fch

nÕu ®iÒu kiÖn ®ã kh«ng tháa m·n, cÇn ph¶i t¨ng tõ th«ng h ( dÉn ®Õn gi¶m
bít sè vßng d¨y W, sau ®ã tÝnh to¸n l¹i vßng ng¾n m¹ch tõ ®Çu), hoÆc thay
®æi hÖ sè vµ tÝnh l¹i tõ ®Çu.
9. TØ sè gi÷a lùc trung b×nh Ftb vµ lùc bÐ nhÊt Fmin :

Ftb
p  1,5
F min
10.Tæn hao n¨ng l-îng trong vßng ng¾n m¹ch víi Umax = KUmin.
U®m ®-îc tÝnh b»ng

( K U max  t ) 2
Pnm  I nm rnm 
2
(5-57)
K u2min 2rnm

ë trong c«ng thøc (5-57) ph¶i ®-a Kumin vµo v× tõ th«ng tÝnh theo
Umin
11. c¸c kÝch th-íc vßng ng¾n m¹ch, chän chóng theo c¬ së sau : dùa
vµo trÞ sè rnm ®· tÝnh to¸n ®-îc ( ph¶i kÓ ®Õn ¶nh h-ëng cña nhiÖt ®é, v× khi
lµm viÖc, nhiÖt ®é trong vßng ng¾n m¹ch cã thÓ lªn tíi 200250 C) vµ ®iÒu
kiÖn trao ®æi nhiÖt cña phÇn m¹ch tõ cã vßng ng¾n m¹ch. C¸c hÖ sè táa nhiÖt
cña c¸c phÇn cña vßng ng¾n m¹ch n»m trong lâi thÐp KTFe vµ trong kh«ng
khÝ KTKK cã thÓ lÊy nh- sau:

K TFe  2,9.10 3 (1  0,0068 ).
W/ / cm 2 0 C
K TKK  3,0.10 (1  0,0017 )
3




trong ®ã  , C nhiÖt ®é m«i tr-êng


C. tÝnh to¸n c¸c th«ng sè ®iÖn cña cuén d©y theo c¸c th«ng sè tõ



§Ó lËp quan hÖ gi÷a c¸c th«ng sè vÒ tõ vµ ®iÖn cña cuén d©y ë tr¹ng
th¸i hót cña phÇn øng, cã thÓ dïng quan hÖ tõ th«ng trung b×nh  tbh , søc tõ
®éng cuén d©y tbh vµ tõ trë t-¬ng ®-¬ng cña m¹ch tõ  M :

 tbh
tbh 
 M




C¸c ®¹i l-îng trªn ®-îc tÝnh cho tr¹ng th¸i hót cña phÇn øng vµ víi U=
Umin = KUmin . U®m.
®iÖn ¸p dÆt trªn cuén d©y :
.
. . w cdh . . w 2 I . w 2 . .
U  I r  j.wtbh  Ir  j ; U Ir j  I (r  j )IZ
 M  M  M



trong ®ã tæng trë Z cña cuén d©y :


. w 2 w 2
Z r j r j ;
Z M RM  jX M
. X M R
Z  R  jX  r  w 2 2  jw 2 2 M 2
R M  X M
2
RM  X M




X M
§Æt tg =  X M  Z M . sin  ; RM  Z M . cos
RM


. w 2 sin  w 2 cos 
v× vËy : Z  r   j cho nªn
Z M Z M

w 2
R = r + RN =r+ sin  , 
Z M

w.l tb
r- ®iÖn trë d©y quÊn , r=  ,
q
l tb chiÒu dµi trung b×nh cña 1 vßng d©y quÊn

q- tiÕt diÖn cña d©y quÊn

R N -®iÖn trë ®Æc tr-ng cho tæn hao n¨ng l-îng do tõ trÔ vµ dßng xo¸y,
vßng ng¾n m¹ch.

Dßng ®iÖn cuén d©y:
.
. U U
I .
;I  ,A
Z R X2
2


Dßng ®iÖn nµy cã nh÷ng trÞ sè kh¸c nhau, v× nã phô thuéc vµo trÞ sè
®iÖn ¸p : U®m,Umin= KUmin.U®m, Umax = KUmax.U®m vµ phô thuéc
vµo Z mµ Z =f ()
c«ng suÊt tiªu thô cña cuén d©y :

P=U.I ;

w 2
Pa  I 2 R  I 2 (r  sin  )
Z M
W


khi tÝnh to¸n nhiÖt,c«ng suÊt t¸c dông Pa ph¶i tÝnh xho tr-êng hîp ®iÖn
¸p nguån lín nhÊt : U= KUmax .U®m vµ  M víi tr-êng hîp phÇn øng bÞ
hót.

C«ng suÊt t¸c dông Pa còng cã thÓ tÝnh theo biÓu thøc :

Pa  I 2 r  Pt  Px  Pnm , W

Trong ®ã Pt c«ng suÊt tæn hao do tõ trÔ
Px - c«ng suÊt tæn hao do dßng xo¸y
Pnm c«ng suÊt tæn hao ë vßng ng¾n m¹ch.

Th«ng th-êng víi U®m, m¹ch tõ th-êng gÇn bÞ b·o hßa, nªn khi ®iÖn ¸p
t¨ng10%, c«ng suÊt tiªu thô t¨ng 20-30%, cßn khi ®iÖn ¸p gi¶m, vÝ dÞ ®Õn
0,8U®m, c«ng suÊt tiªu thô gi¶m gÇn 2 lÇn.

Tæn hao ë vßng ng¾n m¹ch th-êng chiÕm tíi xÊp xØ 50% cña Pa, v× thÕ
vßng ng¾n m¹ch lµm nãng m¹ch tõ.

-gãc lÖch pha gi÷a dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p :

X P
tg  ; cos   a .
R P
D.tÝnh vµ dùng ®Æc tÝnh lùc hót

T-¬ng tù nh- ë phÇn nam ch©m ®iÖn mét chiÒu, chØ l-u ý r»ng lùc ë
®©y lµ lùc trung b×nh.

E.dïng ®å thÞ vÐc t¬

Tr¹ng th¸i hót vµ tr¹ng th¸i khi phÇn øng më ®å thÞ kh¸c nhau kh¸
nhiÒu, vµ ®-îc tr×nh bµy ë h.5-27




H.5-27 ®å thÞ vÐc t¬
a- khi phÇn øng hë
b- khi phÇn -ng hót

Víi phÇn øng ch-a bÞ hót, tõ trë cña s¾t tõ vµ cña vßng ng¾n m¹ch rÊt
bÐ so víi tõ trë cña khe hë kh«ng khÝ, nªn bá qua, cßn khi phÇn øng hót th×
kh«ng thÓ bá qua chóng ®-îc.

F. x¸c ®Þnh thêi gian t¸c ®éng vµ thêi gian nh¶ cña nam ch©m ®iÖn xoay
chiÒu.
Nh×n chung, viÖc x¸c ®Þnh thêi gian t¸c ®éng vµ thêi gian nh¶cña nam
ch©m ®iÖn xoay chiÒu c¬ b¶n gièng nh- ë nam ch©m ®iÖn mét chiÒu. Nh-ng
do sù phøc t¹p cña qu¸ tr×nh nªn c¸c ph-¬ng ph¸p tÝnh to¸n cho kü s- ch-a
®-îc ®Ò cËp ®Õn nhiÒu. V× lùc vµ dßng ®iÖn thay ®æi tuÇn hoµn theo thêi
gian, v× vËy thêi gian khëi ®éng vµ chuyÓn ®éng phô thuéc vµo thêi ®iÓm
®ãng, ng¾t m¹ch.

Thêi gian khëi ®éng cña nam ch©m ®iÖn xoay chiÒu khi t¸c ®éng th-êng
lÊy tõ 1/4 ®Õn 1 chu kú ®iÖn ¸p nguån, thêi gian khëi ®«ng khi nh¶ còng
gièng nh- ë nam ch©m ®iÖn mét chiÒu, phô thuéc vµo dßng xo¸y trong m¹ch
tõ, thêi gian ch¸y cña hå quang m¹ch cuén d©y.




5-14- tÝnh to¸n cuén d©y nam ch©m ®iÖn

A- Tr×nh tù tÝnh to¸n- c¸c sè liÖu ban ®Çu


Cuén d©y nam ch©m ®iÖn ph¶i sinh ra søc tõ ®éng cÇn thiÕt vµ nhiÖt ®é

ph¸t nãng cña nã ph¶i thÊp h¬n nhiÖt ®é cho phÐp cña cÊp c¸ch ®iÖn.




a) Tr×nh tù tÝnh to¸n: th-êng gåm c¸c ®iÓm sau

1- X¸c ®Þnh c¸c sè liÖu ban ®Çu.

2- Víi cuén d©t ®iÖn ¸p mét chiÒu, x¸c ®Þnh diÖn tÝch
chiÕm chç cña d©y quÊn, tiÕt diÖn d©y quÊn, sè vßng
cuén d©y. víi cuén d©y ®iÖn ¸p xoay chiÒu, x¸c ®Þnh sè
vßng, tiÕt diÖn d©y quÊn vµ c¸c kÝch th-íc cña nã. Víi
cuén d©y m¾c nèi tiÕp, x¸c ®Þnh sè vßng vµ tiÕt diÖn d©y
quÊn.
3- X¸c ®Þnh ®iÖn trë cña cuén d©y .

4- X¸c ®Þnh dßng ®iÖn vµ c«ng suÊt tiªu thô cña cuén d©y.


5- X¸c ®Þnh tù c¶m cña cuén d©y (ë tr¹ng th¸i n¾p hót vµ
n¾p më).

6- X¸ ®Þnh chiÒu dµi vµ khèi l-îng d©y quÊn.


7- TÝnh to¸n nhiÖt cuén d©y.

Víi nam ch©m ®iÖn míi thiÕt kÕ, c¸c vßng d©y ph¶i lÊp ®Çy kh«ng gian
cña cuén d©y, sao cho kÝch th-íc cña cuén d©y bÐ nhÊt, song nhiÖt ®é
ph¸t nãng cña nã ph¶i bÐ h¬n nhiÖt ®é ph¸t nãng cho phÐp.



Khi tÝnh to¸n cuén d©y, ph¶i chó ý ®Õn c¸c ®Æc ®iÓm kh¸c nh-: tÝnh theo
®iÖn trë cho tr-íc, theo ®-êng kÝnh d©y s½n cã.
Th«ng th-êng,c¸c nam ch©m ®iÖn chØ cã 1 cuén d©y, nh-ng ®Ó gi¶m kÝch th-íc vµ khèi l-îng
cña nam ch©m ®iÖn mét chiÒu, nªn ph©n ra hai cuén d©y. trong qu¸ tr×nh
®ãng cuén d©y ®-îc m¾c sao cho t¨ng lùc hót phÇn øng,cßn ë tr¹ng th¸i më
(®ãng) ? m¾c sao cho dßng ®iÖn bÐ

Víi nam ch©m ®iÑn xoay chiÒu, hiÖn t-îng t¨ng c-êng lùc trong qu¸ tr×nh
®ãng lµ tù nhiªn, bëi dßng ®iÖn khi khe hë lín gÊp nhiÒu lÇn khi khe hë
bÐ.


b) C¸c sè liÖu ban ®Çu : d-îc x¸c ®Þnh tõ hai nguån: theo nhiÖm vô
thiÕt kÕ vµ theo c¸c sè liÖu cña c¸c phÇn tÝnh to¸n thiÕt kÕ vµ
kiÓm nghiÖm.

-Theo nhiÖm vô thiÕt kÕ cña nam ch©m ®iÖn :


Lo¹i ®iÖn ¸p hay dßng ®iÖn, tÇn sè nguån, ph¹m vi dao ®éng cña nguån,
chÕ ®é lµm viÖc (dµi h¹n , ng¾n h¹n,...) m«i tr-êng lµm viÖc, c¸c yªu cÇu
vÒ c«ng nghÖ, vÒ vËn hµnh...
- Theo tÝnh to¸n thiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm : chän kÝch th-íc
cuén d©y vµ c¸c chi tiÕt cña nã, chän cÊp c¸ch ®iÖn cña cuén d©y...

B. VËt liÖu cña cuén d©y


KÕt cÊu cña cuén d©y vµ c¸c sè liÖu vÒ vËt liÖu c¸ch ®iÖn vµ vËt liÖu kÕt
cÊu ®-îc cho ë b¶ng trong c¸c sæ tay tra cøu. C¸c lo¹i vËt liÖu cña cuén
d©y cã thÓ chia thµnh 4 nhãm :


- D©y quÊn : cã nhiÒu lo¹i kh¸c nhau vÒ kÝch th-íc,thÓ lo¹i, tiÕt diÖn,
cÊp c¸ch ®iÖn. ViÖc chän m· hiÖu vµ kÝch th-íc d©y quÊn kh«ng
nh÷ng chØ dùa vµo yªu cÇu kü thuËt mµ cßn dô¨ vµo tÝnh kinh tÕ n÷a.

Trong tÊt c¶ c¸ lo¹i d©y, lo¹i bäc nem (email) cã nhiÒu -u ®iÓm h¬n c¶
: bÒ dµy c¸ch ®iÖn bÐ nªn gi¶m d-îckÝch th-íc cña cuén d©y. lo¹i d©y
bäc sîi th× bäc b»ng t¬ lôa máng h¬n nh-ng ®¾t.


- VËt liÖu c¸ch ®iÖn d¹ng ru-l«, tÊm vµ d¹ng b¨ng dïng ®Ó c¸ch ®iÖn
gi÷a cuén d©y víi khung, gi÷a c¸c líp cña cô«n d©y. c¸c vËt liÖu chñ
yÕu ë ®©y lµ b¨ng v¶i, lôa, giÊy c¸ch ®iÖn.




- S¬n, c¸c hîp chÊt c¸ch ®iÖn vµ men dïng ®Ó tÈm bäc bÒ mÆt cña cuén
d©y.



- C¸c vËt liÖu kÕt cÊu khung vµ c¸c vËt liÖu phô kh¸c : c¸c t«ng c¸ch
®iÖn, gªtin¸c, testolit, thiÕc, nhùa th«ng...
Trong c¸c b¶ng (5-8), (5-9), (5-10) tr×nh bµy c¸c lo¹i vËt liÖu nµy.



C. c¸c th«ng sè tÝnh to¸n cña cuén d©y



1. hÖ sè lÊp ®Çy : cña cuén d©y ®-îc tÝnh b»ng tØ sè gi÷¨ diÖn tÝch thùc
cña d©y quÊn vµ diÖn tÝch mµ cuén d©y chiÕm chç.
Ph©n biÖt hai loai hÖ sè lÊp ®Çy : cña bèi d©y K ldbd vµ cña cuén d©y
K ldcd :




S cu q.w S q.w
K ldbdd   ; K ldcd  cu  (5-58)
S bd l bd .hbd Scd l cd .hcd


trong ®ã:


S cu - diÖn tÝch cña d©y quÊn

q-tiÕt diÖn cña d©y quÊn


w- sè vßng cuén d©y


l,h- chiÒu dµi vµ chiÒu cao cuén d©y.


KÕt cÊu cña bèi d©y vµ khung d©y rÊt ®a d¹ng. V× vËy trÞ sè cña hÖ
sè lÊp ®Çy cuén d©y K ldcd dao ®éng trong 1 ph¹m vi t-¬ng ®èi réng.


HÖ sè lÊp ®Çy bèi d©y K ldbd phô thuéc vµo 3 nh©n tè chÝnh, nªn cã thÓ
coi nã gåm 3 hÖ sè hîp thµnh:
B¶ng 5-8:
C¸c lo¹i d©y ®ång : ®-êng kÝnh kh«ng cã c¸ch ®iÖn vµ ®-êng kÝnh lín nhÊt
khi cã c¸ch ®iÖn


®-ên ®-êng kÝnh ®-ên ®-ên ®-ên ®-ên ®-êng ®-ên
g lín nhÊt khi g g g g kÝnh g
kÝnh cã c¸ch ®iÖn kÝnh kÝnh kÝnh kÝnh lín kÝnh
kh«n mm lín lín lín lín nhÊt lín
g cã nhÊt nhÊt nhÊt nhÊt khi nhÊt
c¸ch khi khi khi khi kh«ng khi
®iÖn cã cã kh«n cã cãc¸c cã

mm c¸ch c¸ch g cã c¸ch h ®iÖn c¸ch
-1 ®iÖn ®iÖn c¸ch ®iÖn ®iÖn
®iÖn

mm
-
1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0,05 0,06 - 0,25 0,275 0,67 0,72 1,83 1,38
5
0,06 0,07 0,08 0,27 0,31 0,69 0,74 1,35 1,43
5 5
0,07 0,08 0,09 0,29 0,330 0,72 0,78 1,40 1,48
5 5
0,08 0,09 0,10 0,31 0,350 0,74 0,8 1,45 1,53
5 5
0,09 0,10 0,11 0,33 0,37 0,77 0,83 1,50 1,58
5 5
0,10 0,12 0,12 0,35 0,390 0,80 0,86 1,56 1,64
0 5
0,11 0,13 0,13 0,38 0,420 0,83 0,89 1,62 1,71
0 5
0,12 0,14 0,14 0,41 0,450 0,86 0,92 1,668 1,77
0 5 6
0,13 0,15 0,15 0,44 0,490 0,90 0,96 1,74 1,83
0 5
0,14 0,16 0,16 0,47 0,520 0,93 0,99 1,81 1,90
0 5
0,15 0,17 0,18 0,49 0,54 0,96 1,02 1,88 1,97
0 0
0,16 0,18 0,19 0,51 0,56 1,00 1,07 1,95 2,04
0
0,17 0,19 0,20 0,53 0,58 1,04 1,12 2,02 2,12
0
0,18 0,20 0,21 0,55 0,60 1,08 1,16 2,10 2,20
0
0,19 0,21 0,22 0,57 0,62 1,12 1,20 2,16 2,36
0
0,20 0,22 0,23 0,59 0,64 1,16 1,24 2,44 2,54
5
0,21 0,23 0,24 0,62 0,67 1,20 1,28
5
0,22 0,25 0,27 0,64 0,69 1,25 1,33
5
Chó ý : D©y-2 cã ®-êng kÝnh (kÓ c¶ c¸ch ®iÖn ) lín h¬n so víi
-1. theo ®-êng kÝnh ®ång trÇn : ®Õn 0,14 mm- h¬n 0,005 mm,®Õn
0,33 mm – h¬n 0,01mm, ®Õn 0,59 mm- h¬n 0,02mm vµ ®Õn 2,44 mm
– h¬n 0,03 mm.
281
Trang 281
Klđbđ = Kh . Kk . Ki
trong đó :
Kh - hệ số hình dáng của tiết diện dây quấn .

với dây tròn : Kh = , còn với dây hình chữ nhật Kh = 1 .
4
Kk = 0,8  1 - hệ số không băng phẳng của cuộn dây .
 Với dây dẫn tròn , đường kính bé d  0,3mm , nếu quấn không
xếp lớp thì Kk = 0,8  0,9 ;
 Với d  0,3mm , Kk = 0,9  0,95 , còn nếu quấn theo lớp thật
đầu Kk = 1 .
 Với dây tiết diện chữ nhật : Kk = 1 .
Ki - hệ số tính đến bề dày cách điện .




Hình 5-28 : Hệ số lấp đầy của bối dây .
a. Bối dây không có tấm lót giữa các lớp .
b. Bối dây có tấm lót giữa các lớp dây quấn.
c. Hệ số lấp đầy cho cho các mã hiệu dây khác nhau .
1. - dây men .
2. - dây men có bọc lớp sợi tơ .
3. - dây 2 lớp bọc giấy và lụa thủy tinh .
Giới hạn trên : không có các lớp lót , còn giới hạn dưới : có các lớp
lót .
Với dây quấn tiết diện tròn , quấn theo lớp , hệ số lấp đầy được tính
bằng :
d 2
Klđbđ = Kh . Kk . Ki = Kk. (không có lót giữa các lớp)
4 d i2

------------
trang 282
d 2
Klđbđ = Kk. -có lót giữa các lớp với bề dày .
4 d i (d i   )
Vói dây hình bàn cờ :
d 2
Klđbđ = Kk.
4 d i ( d i   ) 2  ( 0 ,5 d ) 2 i
Trên hình h.5.28 cho các đường cong thực nghiệm Klđbđ phụ thuộc
vào đường kính dây trần d (không có cách điện ). Trị số của Klđbđ dao
động trong một phạm vi rộng (vùng gạch chéo )vì nó phụ thuộc vào
Kk và KI - công nghệ dây quấn và bề dày cách điện .
.CÁC THÔNG SỐ KHÁC CỦA CUỘN DÂY :
Đó là tiết diện dây quấn , số vòng cuộn dây , điện trở cuộn dây …
Khi tính toán cuộn dây phải lưu ý rằng điện áp nguồn dao động
từ Umax đến min . Vì vậy với tính toán nhiệt , phải lấy :
U - Umax = KUmax.Uđm
Còn với tính toán sức từ động cần thiết cho nam châm điện tác
động , phải tính theo trị số U = Umin = KUmin.Uđm .
Khi làm việc cuộn dây bị phát nóng nên điện trở của nó tăng . Với
cuộn dây điện áp một chiều , khi điện trở tăng , dòng điện giảm nên
sức từ động cũng giảm
Ở chế độ làm việc dài hạn , hệ số quá tải dòng Kqt= 1 , còn ở chế
dộ làm việc ngắn hạn và ngắn hạn lặp lại , hệ số quá tải dòng Kqt  1
.

a. - Cuộn dây điện áp một chiều :
Việc tính toán này dựa vào các phương trình quan hệ giữa sức từ
động và các thông số của cuộn dây .
K u max .U đm . K u max .U đm .q
max= Kqt.Imax.  =Kqt = Kqt.
R   .l tb
K u max
max= Kmax. đm =  tđ
K U min
Từ hai công thức trên suy ra :
 max .   .l tb  đm . .l tb  tđ . .l tb
q= = =
K qt K u max U đm K qtU đm K qtU min
Đường kính dây quấn không kể cách điện :
4q
d = m

Dựa theo bảng 5.8 , chọn đường kính dây qui chuẩn d và cả cách điện
di . Nếu tiết diện dây quấn lớn , nên chọn dạng dây chữ nhật . Số vòng
cuộn dây :
l .h
w = Kldcd . cd cđ
q
Điện trở cuộn dây :
l .
R = . tb
q
Dòng điện và công suất của cuộn dây :
K Umax .U đm
Imax = ; Pmax = I2max. R
R
Mật độ dòng điện trong cuộn dây : để kiểm nghiệm , nên xác định
I
mật độ dòng điện : j = đm , A/m2 . Với chế độ làm việc dài hạn , j =
q
2  4 A/mm , còn với các chế độ làm việc khác , mật độ dòng sẽ nhân
2

thêm với hệ số quá tải Kqt .Khâu kiểm nghiệm cuối cùng được tiến hành
trong bước tính toán nhiệt của cuộn dây .
2. Cuộn dây điện áp , điện xoay chiều :
Số vòng w của cuộn dây điện áp , điện xoay chiều được xác định từ
phương trình quan hệ giữa điện áp nguồn , từ thông tbh hay tbtđ , tần số
nguồn và số vòng . Nếu bỏ qua thành phần điện áp rơi điện trở của
cuộn dây khi phần ứng bị hút , có thể viết :
 .w.  tbh
Uđm  E = = 4,44.ftbh
2
Vì lực điện từ tác động của nam châm điện ở vị trí khe hở tới hạn th
là do giá trị điện áp nguồn bé nhất Umin sinh ra , nên số vòng của cuộn
này được tính theo :
2 K Umin .U đm .K Ir K Umin .U đm .K Ir
w= =
 .w  tbh 4,44f tbh
Hệ số KIr = 0,6  0,9 đánh giá thành phân tác dụng của của áp rơi
trên điện trở cuộn dây . Với khe hở lớn , KIr lấy giá trị bé và ngược lại .
Khi phần ứng bị hút KIr  1 .
Tiết diện dây quấn được tính theo :
l .h
q = Kldcd . cd cđ
w
Đường kính dây và điện trở tác dụng của cuộn dây tính tương tự như
ở phần cuộn dây điẹn áp , điện một chiều , còn tổng trở , dòng điện
tổng và công suất tiêu thụ của cuộn dây được tính như trong 5-13 .

3. CUỘN DÂY DÒNG ĐIỆN 9NỐI TIẾP ) ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ
XOAY CHIỀU :
Giá trị của dòng điện trong cuọn dây ở đây thường cho trước ở phần
các số liệu ban đầu . Sức từ động cần thiết đã xác định trong phần tính
toán mạch từ . Vì vậy việc tính toán cuộn dây trong trường hợp này chỉ
phải tính số vòng và tiết diện dây quấn .
 I l cd .h cđ
w= ; q= = Kldcd .
I K qt j w
4. ĐIỆN CẢM CUỘN DÂY :
Ở nam châm điện một chiều , điện cảm được biểu diễn qua từ trở
mạch từ (gồm từ trở của các phân đoạn sắt từ và của khe hở không khí
).
2
w2 w
L=
R  = R   Fe  R   
Nếu lõi thép không bão hòa có thể bỏ qua từ trở của lõi thép :
w2
L= = w2. G
R 
Với nam châm điện xoay chiều , vì có thành phần từ kháng đặc
trưng cho tổn hao của từ trễ và dòng xoáy nên :
w2 w2 2
L=
Z  cos = R  .cos 
Trong đó : R = Z. cos
Chiều dài và khối lượng dây quấn của cuộn dây :
L = ltb.w
M = .q.L
Trong đó :  - Kg/m3 - khối lượng riêng của vật liệu dây quấn .
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản