Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện: Bài 4
lượt xem 4
download
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện: Bài 4 cung cấp cho học viên những nội dung về: phân tích hệ thống điện cơ dùng phương pháp năng lượng; hàm năng lượng; hàm đồng năng lượng; tính toán lực và mômen bằng các hàm năng lượng;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện: Bài 4
- Cơ sở Kỹ thuật điện -Phân tích Hệ thống điện cơ dùng phương pháp năng lượng Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Hệ thống điện cơ – Giới thiệu Mạch từ với một bộ phận dịch chuyển được khảo sát trong phần này. Tìm ra các mô hình toán học của hệ thống điện cơ. Một hay nhiều cuộn dây tương tác với nhau tạo ra lực hay moment của hệ thống cơ. Nói chung, cả dòng điện trong cuộn dây và lực (moment) đều thay đổi theo thời gian. Tập hợp phương trình vi phân điện cơ được đưa ra và được đưa về dạng phương trình trạng thái để thuận tiện cho việc mô phỏng, phân tích và thiết kế. Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Hệ thống tịnh tiến – Ứng dụng của các luật về điện từ Xét hệ thống như hình Fig. 4.1 Định luật vòng Ampere S C H dl J f da S trở thành Đường kín C Hl Ni Định luật Faraday d v N d d C E dl B da dt S trở thành dt dt Ứng dụng của định luật Gauss phụ thuộc vào hình dạng hình học và cho hệ thống có H khác nhau. Định luật bảo tòan điện tích dẫn tới các định luật Kirchhoff KCL. Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Cấu trúc của một hệ thống điện cơ Kết nối Hệ thống Hệ thống điện điện-cơ cơ v, i, fe, x hay Te, q Với hệ thống tịnh tiến, = (i, x). Với dạng hình học đơn giản, theo định luật Faraday d di dx v dt i dt x dt transformer voltage speed voltage Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Hệ thống (điện) tuyến tính Lx i Vì vậy, dLx dx v L x i di dt dx dt Với hệ thống không có phần dịch chuyển di Li và vL dt Với hệ thống nhiều cửa dk N k di j M k dx j vk j 1 j 1 k 1,2,..., N dt i j dt x j dt Lực và từ thông móc vòng có thể là hàm của tất cả các biến. Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Ví dụ 4.1 Tìm H1, H2, , và v, với giả thiết sau: 1) m = , 2) g >> w, x >> 2w và 3) bỏ qua từ thông rò. Định luật Gauss 2m 0 H1 wd m 0 H 2 2wd 0 Ni Đưa đến H1 H 2 gx 2wdm 0 N 2 i Từ thông móc vòng N gx Độ tự cảm 2wdm 0 N 2 L x gx 2wdm 0 N 2 di 2wdm 0 N 2 i dx Điện áp vt g x dt g x 2 dt Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Các hệ thống quay VD. 4.2: Hình Fig. 4.7. Tìm s, r dưới dạng hàm của is, ir, và q, và tìm vs va vr của rotor dạng trụ. Giả sử m = , và g
- Ví dụ 4.4 Tính 1 và 2 và xác định độ tự cảm và hỗ cảm cho hệ thống hình Fig. 4.14, sử dụng mạch tương đương. x x N1i1 N2i2 Rx 1 2 m0 A m 0W 2 N1i1 2Rx 1 Rx 2 N 2 i2 Rx 1 2Rx 2 Rx Rx Rx m 0W 2 1 N11 3x 2 N 2 1 1 i N1 N 2 i2 m 0W 2 2 N 2 2 3x N N i 1 2 1 2 N 2 i2 2 Xác định độ tự cảm và hỗ cảm? Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Tính lực từ dùng pp năng lượng Lực từ fe = fe(i, x) = fe(, x) (vì i được tính từ = (i, x)) của hệ thống có một cửa điện và 1 cửa cơ. fe có chiều theo chiều dương của x. Xét hệ thống trong hình Fig. 4.17, tương đương với Fig. 4.18. Gọi W m là năng lượng dự trữ, theo định luật bảo toàn năng lượng Tốc độ thay đổi Công suất _ Công suất = năng lượng dự trữ điện vào cơ ra dWm e dx d e dx vi f i f hay dWm id f dx e dt dt dt dt Một biến số điện và một biến số cơ có thể được chọn một cách độc lập, mà không thay đổi bản chất vật lý của đối tượng. Giả sử (, x) được chọn. Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Tính lực từ dùng pp năng lượng (tt) Sự thay đổi của năng lượng dự trữ khi đi từ a tới b trong miền λ– x độc lập với đường tích phân (Fig. 4.19). Với đường A b Wm b , xb Wm a , xa f a , x dx i , xb d xb e xa a Đường B b Wm b , xb Wm a , xa i , xa d f e b , x dx xb a xa Cả hai cách đều phải cho ra cùng kết quả. Nếu a = 0, thì lực từ bằng 0, vì thế đường A dễ dàng hơn b Wm b , xb Wm 0, xa i , xb d 0 Tổng quát Wm , x i , x d 0 Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Quan hệ lực - năng lượng Ta có dWm id f e dx Vì W m = W m(, x), vi phân của W m được tính dWm Wm , x Wm , x d dx dt x So sánh 2 phương trình, ta được Wm , x i Wm , x f e x Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Ví dụ 4.5 Tính fe(, x) và fe(i, x) của hệ thống trong hình VD. 4.1 2 wdm 0 N 2i 2 wdm 0 N 2 i i N L0 gx g 1 x g 1 x g Giải được i i 1 x g L0 2 Wm i , x d 1 x g d 1 x g 0 0 L0 2 L0 Tính fe Wm 2 fe , x x 2 L0 g L2 i 2 1 L0i 2 f e i, x 0 2 L0 g 1 x g 2 g 1 x g 2 2 Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Tính lực từ dùng pp ‘đồng năng lượng’ Để tính W m(, x), cần tính i = i(, x). Tuy nhiên việc này khá phức tạp, nên việc tính fe trực tiếp từ = (i, x) sẽ thuận tiện hơn. dWm id f e dx d i id di id d i di dWm d i di f e dx d i Wm di f e dx Định nghĩa của đồng năng lượng i Wm Wm Wm i, x ' ' Tích phân dW’m dọc theo đường Ob’b (Fig. 4.21), fe = 0 dọc theo Ob’ W i, x i, x di i ' m 0 Ta có, Wm ' Wm ' dWm ' di dx i x fe Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Ví dụ 4.8 Tìm fe trong hệ thống hình Fig. 4.22. Ni Riron lc 2x Riron R gap Rgap mA m0 A Ni Ni Ni Riron R gap mA m 0 A lc 2x R x Từ thông móc vòng và đồng năng lượng N 2i N 2i 2 N Wm i, x di i ' R x 0 2 R x Lực từ Wm N 2 i 2 d 1 ' N 2i 2 fe R x x 2 dx m 0 A mcA m20xA l 2 Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Năng lượng và đồng năng lượng biểu diễn bằng đồ thị Xét hệ thống điện tuyến tính trong hình Fig. 4.24, Wm i , x d Area A W i, x di Area B i ' m 0 0 Nếu (i, x) là hàm phi tuyến như hình Fig. 4.25, thì 2 diện tích sẽ không bằng nhau. Tuy nhiên, fe được tính từ năng lượng hay đồng năng lượng sẽ bằng nhau. Đầu tiên, giữ không đổi, năng lượng W m giảm một lượng –DW m như trong hình Fig. 4.26(a) ứng với một lượng tăng Dx. Sau đó, giữ i không đổi, đồng năng lượng tăng DW’m. Lực từ trong cả hai trường hợp DW m DWm ' f lim e f e lim Dx 0 Dx Dx 0 Dx Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Đồng năng lượng cho hệ thống 2 cửa điện và 1 cửa cơ Xét hệ thống có 2 cửa điện và 1 cửa cơ, với 1 = 1(i1, i2, x) và 2 = 2(i1, i2, x). Tốc độ thay đổi năng lượng dự trữ dWm dx d d dx v1i1 v 2 i2 f e i1 1 i2 2 f e dt dt dt dt dt hay dWm i1 d1 i2 d2 f e dx Xét i1d1 i2 d2 d 1i1 2 i2 1di1 2 di2 nên, d 1i1 2i2 Wm 1di1 2 di2 f e dx W ' dWm 1 di1 2 di2 f e dx ' m Cuối cùng, m 0 ' 1 1 ' 1 0 ' W i1 , i2 , x i ,0, x di 2 i1 , i2 , x di2 ' i1 i2 ' Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Lực từ trong hệ thống nhiều cửa Xét một hệ thống với N cửa điện và M cửa cơ, từ thông móc vòng là 1(i1, ..., iN, x1, ..., xM), ..., N(i1, ..., iN, x1, ..., xM). dWm d1i1 ... d N i N f1e dx1 ... f M dx M e d 1i1 ... N i N d1i1 ... dN i N 1di1 ... N di N N N M d i ii Wm i dii f i e dxi i i 1 1 i 1 ' Wm Wm ' i i 1,..., N ii Wm ' fie i 1,..., M xi Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Tính tóan W’m Để W’m, đầu tiên tính tích phân dọc theo các trục xi axes, sau đó theo mỗi trục ii. Khi lấy tích phân dọc theo xi, W’m = 0 vì fe bằng zero. Vì thế, 1 i1' ,0,...,0, x1 , x 2 ,...x M di1' i1 W ' m 0 i2 2 i1 , i2 ,...,0, x1 , x 2 ,...x M di2 ... 0 ' ' N i , i ,...,i 1 2 N 1 ' ' , i N , x1 , x 2 ,...x M di N Chú ý rằng với trường hợp đặc biệt hệ thống 2 cửa điện 2 cửa cơ, m i1 0 ' 1 1 ' ' 1 0 i2 W i ,0, x1 , x2 di 2 i1 , i2 , x1 , x2 di2 ' ' Và, Wm ' Wm ' f 1e f 2e dx1 dx 2 Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Ví dụ 4.10 Tính W’m và các moment từ của hệ thống 3 cửa điện và 1 cửa cơ. 1 L11i1 Mi3 cos 2 L22i2 Mi3 sin 3 L33i3 Mi1 cos Mi2 sin 1 i1 ,0,0, , di1 2 i1 , i2 ,0, , di2 3 i1 , i2 , i3' , , di3' i1 i i W ' ' ' 2 ' ' 3 m 0 0 0 L11i12 L22 i2 L33 i32 Mi1i3 cos Mi2 i3 sin 1 1 1 2 2 2 2 Wm ' Te Mi1i3 sin Mi2 i3 cos Wm ' T e Mi1i3 sin Mi2 i3 cos Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
- Sự bảo tòan năng lượng Bỏ qua tổn hao từ, mối quan hệ đơn giản của hệ thống điện cơ có thể nhận được là, f ev S i d T e dt dWm dt Ta có Wm , x Wm , x f e i x Chú ý rằng 2Wm 2Wm x x Điều kiện cần và đủ để bảo toàn là i , x f e , x i, x f e i, x hay x x i Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin quang: Chương 1 - TS. Nguyễn Đức Nhân
20 p | 9 | 2
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin quang: Chương 4 - TS. Nguyễn Đức Nhân
70 p | 6 | 2
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 3 - Nguyễn Viết Đảm
120 p | 4 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 2 - Nguyễn Viết Đảm
47 p | 5 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 1 - Nguyễn Viết Đảm
53 p | 5 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin quang: Chương 5 - TS. Nguyễn Đức Nhân
16 p | 10 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin quang: Chương 3 - TS. Nguyễn Đức Nhân
83 p | 5 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin quang: Chương 2 - TS. Nguyễn Đức Nhân
87 p | 7 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 1 - Nguyễn Việt Hưng
18 p | 3 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật mạng truyền thông: Chương 5 - PGS. TS. Nguyễn Tiến Ban
5 p | 7 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật mạng truyền thông: Chương 4 - PGS. TS. Nguyễn Tiến Ban
7 p | 6 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật mạng truyền thông: Chương 3 - PGS. TS. Nguyễn Tiến Ban
29 p | 7 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật mạng truyền thông: Chương 2 - PGS. TS. Nguyễn Tiến Ban
7 p | 5 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật mạng truyền thông: Chương 1 - PGS. TS. Nguyễn Tiến Ban
6 p | 13 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 4 - Nguyễn Việt Hưng
58 p | 2 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 3 - Nguyễn Việt Hưng
64 p | 4 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 2 - Nguyễn Việt Hưng
27 p | 4 | 1
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 4 - Nguyễn Viết Đảm
202 p | 4 | 1
Chịu trách nhiệm nội dung:
Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA
LIÊN HỆ
Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM
Hotline: 093 303 0098
Email: support@tailieu.vn