Bài giảng về lực điện đông sẽ giúp người học biết được các khái niệm chung về lực điện động, các phương pháp tính toán lực điện động, lực điện động xoay chiều,... Hy vọng bài giảng này sẽ góp phần hỗ trợ các bạn trong quá trình học tập của mình.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Khí cụ điện - Chương 4: Lực điện động
- CHƯƠNG 4
LỰC ĐIỆN ĐỘNG
- KHÁI NIỆM CHUNG
Một vật dẫn đặt trong từ trường, khi có dòng điện I
chạy qua sẽ chịu tác động của một lực.
Lực này có xu hướng làm biến dạng hoặc chuyển
dời vật dẫn để từ thông xuyên qua nó là lớn nhất.
Lực đó gọi là lực điện động, chiều của lực điện
động được xác định theo quy tắc bàn tay trái
Ở trạng thái làm việc bình thường, trị số của dòng
điện không lớn nên LĐĐ sinh ra không đủ lớn để
có thể làm ảnh hưởng đến độ bền vững kết cấu của
thiết bị.
- KHÁI NIỆM CHUNG
Nhưng khi ở chế độ ngắn mạch, dòng tăng lên rất lớn (có
lúc tới hàng chục lần Iđm), lực điện động đạt trị số lớn nhất
khi trị số tức thời của dòng điện đạt lớn nhất, và được gọi là
dòng điện xung kích.
Với dòng điện xoay chiều, dòng điện xung kích được tính
theo công thức như sau :
- KHÁI NIỆM CHUNG
Trong đó : KXK là hệ số xung kích của dòng điện, tính đến
ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ và thường lấy KXK
= 1.8; Inm là trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xác lập.
Do vậy chúng ta phải tính toán LĐĐ tác động lên thiết bị
trong trường hợp này để khi tính chọn thiết bị phải đảm bảo
độ bền điện động. Độ bền điện động của thiết bị là khả năng
chịu được LĐĐ do dòng ngắn mạch sinh ra.
- CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH
TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG
- CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
LỰC ĐIỆN ĐỘNG
Việc tính toán LĐĐ thường được tiến hành theo 2
phương pháp :
Theo định luật Bio - Xava - Laplace
Theo phương pháp cân bằng năng lượng.
- TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT
BIO-XAVA-LAPLACE
y
dl2
B
β i1 x i2
0
dF d
dl1 H
M
z
- TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT
BIO-XAVA-LAPLACE
Xét một đoạn mạch vòng dl1(m) có dòng điện i1 (A) đi
qua, được đặt trong từ trường với từ cảm B (T) như hình , thì
sẽ có một lực dF (N) tác động lên dl1:
Trong đó : là góc giữa B và dl1, hướng đi của dl1 theo
chiều của dòng điện i1.
Lực điện động tác dụng lên đoạn mạch vòng với chiều
dài l1 (m) bằng tổng các lực thành phần.
- TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT
BIO-XAVA-LAPLACE
Nếu mạch vòng nằm trong môi trường có độ từ thẩm
cố định = const, như trong chân không hoặc không khí, việc
xác định từ camí B tương đối thuận tiện khi sử dụng định luật
Bio - Xava - Laplace.
- TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT
BIO-XAVA-LAPLACE
Theo định luật này cường độ từ trường dH tại điểm M bất
kỳ cách dây dẫn dl2 có dòng điện i2 chạy qua một khoảng r,
được xác định theo công thức :
Trong đó là góc giữa vectơ dl2 và bán kính r.
- TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT
BIO-XAVA-LAPLACE
Từ cảm ở điểm M sẽ là :
Thay 0 = 4..10-7 (H/m) và tích phân hai vế của ta có :
Thay từ cảm B vào ta có :
- TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT
BIO-XAVA-LAPLACE
Đặt = KC : Hệ số kết cấu của mạch vòng
Vậy :
Hướng của lực F được xác định theo tích vectơ của
i và B. Trong trường hợp đơn giản, hướng của vectơ từ
cảm xác định theo quy tắc vặn nút chai, còn hướng lực
điện động theo quy tắc bàn tay trái.
Lực điện động sẽ được tính bằng phương pháp này
nếu dễ dàng tính được hệ số kết cấu KC.
- TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP
CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
Năng lượng điện từ của một hệ mạch vòng gồm 2
dây dẫn có dòng điện đi qua được mô tả bằng phương
trình
Trong đó : L1, L2 là điện cảm của 2 mạch vòng (H)
i1,i2 là dòng điện trong 2 mạch vòng (A)
M là hỗ cảm của 2 mạch vòng (H).
- TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP
CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
Nếu chỉ có mạch vòng với điện cảm L và dòng điện
i thì LĐĐ tác dụng lên mạch vòng (do dòng điện chạy
trong nó sinh ra) được tính theo công thức :
Thay Li = = W. vào ta có :
Trong đó : là từ thông móc vòng, từ thông, w
số vòng dây.
Với hệ số hỗ cảm M, lực điện động tương tác giữa
hai mạch vòng sẽ là :
- HƯỚNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐỘNG
i1
F
i1 F i1
F
i2
i2
i2 F F
F
i1 i1 i1
F F F
F i2 F i F i
2 2
F
- TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA
2 THANH DẪN SONG SONG CÓ DÒNG ĐIỆN
Xét hai dây dẫn song song có đường kính rất bé so
với chiều dài của chúng và có dòng điện i1, i2 , chiều dài
tương ứng l1, l2 :
l1 I1 l1
F
S1
D2 D1 S2 a a
F
I2 l2
l2
- TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA
2 THANH DẪN SONG SONG CÓ DÒNG ĐIỆN
Trường hợp l1 = l2 = l :
Thì lực điện động tác dụng
lên hai dây dẫn là :
Hay :
Trong đó :
Nếu nghĩa là chiều dài của dây dẫn rất lớn so với
khỏang cách của chúng thì , lực điện lúc đó là :
- TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA
2 THANH DẪN SONG SONG CÓ DÒNG ĐIỆN
l1
Trường hợp l1 l2 : F
S1
D2 D1 S2 a
F
l2
Ta có :
- LỰC ĐIỆN ĐỘNG
XOAY CHIỀU
- TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG
XOAY CHIỀU 1 PHA
Ở chế độ xác lập, dòng điện chỉ có thành phần chu
kỳ theo quy luật :
thì LĐĐ giữa hai dây dẫn có dạng :
trong đó là trị biên độ của LĐĐ, Im là trị
biên độ của dòng điện.
Ta nhận thấy rằng, LĐĐ có hai thành phần, thành
phần không đổi F1 và thành phần biến đổi F2 :
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
