intTypePromotion=1
ADSENSE

BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1

Chia sẻ: Nguyen Hoang Tu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:32

304
lượt xem
60
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cấu trúc mạch từ của một máy điện đồng bộ được mô tả như hình 2. Cho rằng rotor và stator có từ thẩm không xác định (tức là m ® ¥). Hãy xác định giá trị từ thông qua khe hở Fδ và từ cảm Bδ. Biết I = 10A, N = 1000 vòng, δ = 1cm, Sδ.Mạch từ trong hình 3 bao gồm cuộn dây N vòng đặt trong một lõi từ có từ thẩm vô cùng lớn. Mạch từ có hai khe hở không khí song song có độ lớn tương ứng ....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1

  1. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 CHƯƠNG 1 - MẠCH TỪ TRONG CÁC THIẾT BỊ KỸ THUẬT ĐIỆN. CHƯƠNG 2 – CÁC NGUYÊN LÝ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ. Bài 1: Mạch từ trong hình 1 có các kích thước: S = Sδ =9cm2; δ = 0,05cm; lc = 30cm; N = 500 vòng. Mạch từ có µr = 70.000, Bc = 1T. 1. Hãy xác định từ trở Rc và Rδ. 2. Hãy xác định từ thông Φ. 3. Dòng điện I. Hình 1 4. Tự cảm L. 5. Năng lượng dự trữ W. 6. Điện áp cảm ứng, với Bc = 1.sinωt. Bài 2: Cấu trúc mạch từ của một máy điện đồng bộ được mô tả như hình 2. Cho rằng rotor và stator có từ thẩm không xác định (tức là µ → ∞ ). Hãy xác định giá trị từ thông qua khe hở Φδ và từ cảm Bδ. Biết I = 10A, N = 1000 vòng, δ = 1cm, Sδ = 2000cm2. Sδ Hình 3 Hình 3 Hình 2 Bài 3: Mạch từ trong hình 3 bao gồm cuộn dây N vòng đặt trong một lõi từ có t ừ thẩm vô cùng lớn. Mạch từ có hai khe hở không khí song song có đ ộ l ớn t ương ứng là δ1 và δ2 và tiết diện lõi tương ứng là S1 và S2. Hãy xác định: 1
  2. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 1. Tự cảm L của cuộn dây. 2. Mật độ từ thông B1 trong khe hở thứ nhất khi cuộn dây mang dòng điện I. Bỏ qua hiệu ứng rò, tản ở vùng các khe hở không khí. Bài 4: Cho rằng vật liệu của lõi thép trong bài 1 có đường từ hóa DC nh ư trong hình 4. Hãy xác định dòng điện I đối với Bc = 1T. Hình 4 Bài 5: Lõi thép trong hình 5 được làm từ thép cán định hướng M-5. Cuộn dây được kích thích bởi điện áp, sinh ra trong lõi thép từ cảm có giá tr ị bằng B = 1,5sin377t (T). Hệ số ép chặt của lõi thép là 0,94. Trọng lượng riêng của thép là 7,65g.cm 2. Hãy xác định: 1. Giá trị điện áp đặt lên cuộn dây. 2
  3. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 2. Biên độ dòng điện. 3. Giá trị hiệu dụng của dòng điện kích từ lõi thép. 4. Tổn hao trong lõi thép. Hình 5 Hình 6 Bài 6: Đối với nam châm điện có mạch từ hình chữ U như được biểu diễn trong hình 6. Hãy xác định từ dẫn rò đơn vị theo phương pháp phân chia từ trường. Bài 7: Đối với mạch từ trong bài 6, hãy xác định từ dẫn của khe hở không khí khi xét tới từ dẫn tản xung quanh cực từ và khi không xét tới từ dẫn tản đó đối với hai giá trị của δ: δ1 = 4mm và δ2 = 1,6mm. Hãy giải thích về tỷ lệ phần trăm của phần từ dẫn tản so với từ dẫn toàn phần phụ thuộc vào giá trị a/δ. Bài 8: Hãy xác định góc lệch pha θ giữa hai từ thông đi qua vòng ngắn mạch S2 và không đi qua vòng ngắn mạch với diện tích cực từ S1 ở các giá trị khe hở không khí cho trước tương ứng δ1 và δ2 . Tần số dòng điện kích thích từ f = 50Hz vòng ngắn mạch có điện trở rnm = 3.10-4Ω ; S1 = 0,6.10-4m2; S2 = 1,2.10-4m2; δ1 = δ2 = 0,1mm. Bài 9: Đối với mạch từ trong bài 8, hãy xác định giá trị hệ số đập mạch theo phần trăm p và hệ số dự trữ về lực. Phản lực của hệ thống trên tại vị trí nắp hút F f = 12N, từ thông làm việc có giá trị Φ1 = 6,75.10-5 (Wb); Φ2 = 5,78.10-5 (Wb) Bài 10: Hình 10 mô tả một mạch từ có chứa một thành phần làm từ vật liệu NCVC. Lõi từ và phần ứng có từ thẩm cao và mặt cuộn dây dùng để từ hóa vật liệu NCVC. Cuộn dây có thể lấy đi (di chuyển) sau khi hệ thống đã được từ hóa. 3
  4. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 Phần ứng di chuyển theo phương x như được chỉ dẫn trong hình, vì vậy khe hở không khí có thể thay đổi (2cm2 < Sδ < 4cm2). Cho rằng vật liệu là ALNICO-5. 1. Hãy xác định chiều dài lm của NCVC, sao cho hệ thống vận hành trên đường phục hồi, cắt qua giá trị [B.(-H)] max trên đường cong khử từ của vật liệu. 2. Giải thích quá trình từ hóa của nam châm. 3. Tính từ cản Bδ trong khe hở khi phần ứng chuyển động. Hình 11 Hình 10 Bài 11: Đối với NCVC có hình thỏi chữ nhật, hãy xác định tg α, đặc trưng cho điểm làm việc trên đường cong khử từ. Chiều dài của nam châm: l nc = 3,2.10-2m. Các cạnh: b = 1,78.10-2m; a = 0,89.10-2m. (Hình 11) Bài 12: Một mạch từ có khe hở không khí có kích thước như sau: tiết diện S c = 1,5.10-3 m2; chiều dài lõi từ lc = 0,7m; δ = 2,5.10-3m; N = 75 vòng (Hình 12). Bỏ qua từ thông rò, tản và khi dòng điện I = 1A, hãy tính: a. Giả thiết rằng lõi thép của mạch từ có độ từ thẩm không xác định (µ→∞). 1. Từ thông tổng. 2. Từ thông móc vòng của cuộn dây ψ. 3. Tự cảm L của cuộn dây. b. Giả thiết rằng lõi thép của mạch từ có độ từ thẩm µ = 1500µ0. 4
  5. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 1. Từ thông tổng. 2. Từ thông móc vòng của cuộn dây ψ. 3. Tự cảm L của cuộn dây. Hình 12 Hình 13 Bài 13: Mạch từ hình 13 được ghép từ các vòng hình xuyến có độ dày bằng D = 2cm, các vòng xuyến có bán kính trong Ri và bán kính ngoài R0. Bỏ qua rò, tản, hãy xác định: a. Giả thiết rằng sắt từ có từ thẩm không xác định (µ→∞). 1. Chiều dài chính của lõi thép lc và tiết diện của nó Sc. 2. Từ trở của lõi thép Rc và của khe hở không khí Rδ khi N = 75 vòng. 3. Tự cảm L của cuộn dây. 4. Dòng điện I cần thiết tương ứng với giá trị từ cảm khe hở không khí B δ = 1,2T. 5. Từ thông móc vòng của cuộn dây ψ. b. Giả thiết rằng sắt từ có từ thẩm không xác định µ = 750µ0. 1. Chiều dài chính của lõi thép lc và tiết diện của nó Sc. 2. Từ trở của lõi thép Rc và của khe hở không khí Rδ khi N = 75 vòng. 3. Tự cảm L của cuộn dây. 4. Dòng điện I cần thiết tương ứng với giá trị từ cảm khe hở không khí B δ = 1,2T. 5. Từ thông móc vòng của cuộn dây ψ. Bài 14: Hình 14 trình bày mặt cắt của một mạch từ đối xứng có N vòng dây. Bỏ qua từ thông rò tản, và cho rằng từ thẩm của lõi thép mạch từ là không xác định 5
  6. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 (µ→∞), khi dòng điện cuộn dây có giá trị là I (A) bề dày mặt từ là 2h. Hãy tính giá trị từ thông Φ, từ cảm Bδ trong khe hở không khí, từ cảm bên trong lõi thép B và tự cảm cuộn dây L. Cuối cùng hãy xác định giá trị h và R 3 theo R1 và R2 sao cho tự cảm L là đồng nhất bên trong mạch từ. Cho rằng mạch từ trên có độ từ thẩm µ = 2000µ0, và N = 100 vòng các kích thước khác có giá trị: R1 = 1cm; R2 = 3cm; l = 2,5cm; h = 1cm; δ = 0,2cm. 1. Hãy xác định giá trị h và R3 sao cho từ cảm B bên trong mạch từ là đồng nhất. 2. Hãy xác định giá trị tự cảm L của cuộn dây. 3. Lõi thép mạch từ hoạt động tại giá trị từ cảm cực đại B = 1,5T ở tần số f = 60Hz. Hãy xác định các giá trị biên độ, hiệu dụng của điện áp cảm ứng trong cuộn dây. 4. Lập lại câu 3/ khi tần số nguồn điện là 50Hz. Hình 16 Hình 14 Bài 15: Một sóng điện áp vuông có tần số f = 60Hz và có các bán kỳ âm, dương bằng nhau với biên độ Emax được đặt lên một điện trở cuộn dây có N = 1000 vòng quấn quanh một lõi thép có tiết diện 1,25.10-3m2. 1. Hãy vẽ đồ thị điện áp, từ thông móc vòng của cuộn dây, từ thông biến thiên trong lõi thép theo thới gian. 2. Hãy xác định giá trị cho phép của E sao cho từ cảm cực đại không vượt quá 1T. 6
  7. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 Bài 16: Một phần cảm được thiết kế có lõi từ như ở trong hình 16. Nó có tiết diện không đổi là Sc = 5 cm2 và chiều dài lc = 20cm. Mạch từ có một khe hở có thể điều chỉnh được với độ lớn δ và cuộn dây N vòng dây. 1. Hãy tính δ và N sao cho tự cảm L là 15 (mH) và sao cho phần cảm trên có thể hoạt động ở giá trị dòng điện cực đại 5A mà không bị bảo hoà. Giả thiết rằng sự bão hoà xảy ra khi từ cảm cực đại trong lõi thép vượt quá 1,7T và cho rằng lõi thép có từ thẩm µ = 3000µ0. 2. Đối với dòng điện cuộn cảm 5A, hãy xác định: a. Năng lượng từ trường dự trữ bên trong khe hở không khí. b. Năng lương từ trường tổng dự trữ được cho bởi phương trình Wδ = B(−H) .S.l = W. 2 Bài 17: Một cơ cấu dự trữ năng lượng điện – cơ bao gồm 1 cuộn dây quấn xunh quanh một hình xuyến phi từ tính (µ = µ0) (Hình 17), có N vòng dây, đường kính lõi xuyến là 2a, bán kính trung bình của nó là r. Hình dạng thiết bị đ ược cấu tạo sao cho có thể xem từ trường bằng 0 ở phía bên ngoài lõi xuyến. Khi a
  8. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 được dùng cho đồng, phần còn lại là của cách điện được biểu diễn qua hệ số lắp đầy Klđ. 1. Xác định chiều dài trung bình của 1 vòng dây của cuộn dây. 2. Xác định biểu thức công suất tổn hao trong cuộn dây ở giá trị từ cảm B không đổi. Biểu thức này được biểu diễn thông qua các giá trị B, ρ, µ 0, l, Klđ và kích thước đã cho. Lưu ý: biểu thức độc lập đối với số vòng dây N nếu hệ số lắp đ ầy K lđ được xem là độc lập so với nó. 3. Hãy xác định biểu thức năng lượng từ trường dự trữ phụ thuộc vào B và các kích thước đã cho. 4. Từ các phần 2/ và 3/, xác định biểu thức về hằng số thời gian T = L/R c ủa cuộn dây. Phần cảm trên có kích thước như sau: a = h = w = 1,5cm; b = 2cm; δ = 0,3cm; hệ số lắp đầy Klđ = 0,7; điện trở suất ρ = 1,73.10-6Ωcm. Cuộn dây hoạt động ở diện áp 40V và từ cảm khe hở không khí Bδ = 1,2T. Hãy xác định công suất tổn hao của cuộn dây, dòng điện cuộn dây, số vòng dây, điện trở cuộn dây, tự cảm L, hằng số thời gian và kích thước dây quấn so với kích thước tiêu chuẩn gần nhất. Hình 18 Hình 17 Bài 19: Mạch từ trong hình 19 có hai cuộn dây và hai khe hở không khí. Lõi thép có từ thẩm không xác định (µ → ∞ ). Kích thước của nó được ghi trong hình: 1. Giả sử cuộn dây 1 mang dòng điện I1 và dòng điện trong cuộn dây 2 bằng 0, hãy tính: 8
  9. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 a. Từ cảm trong mỗi một khe hở không khí. b. Từ thông móc vòng của cuộn dây 1 và 2. 2. Giả sử cuộn dây 1 mang dòng điện I 1 = 0 và dòng điện trong cuộn dây 2 là I2. Lập lại câu 1/ 3. Khi I1 và I2 đều khác 0, lập lại câu 1/ và tính hỗ cảm giữa chúng. I2 Hình 19 Hình 20 Bài 20: Mạch từ đối xứng trong hình 20 có 3 cuộn dây. Các cuộn dây A và B có N vòng dây và được quấn trên hai gông từ của lõi thép, kích thước lõi thép đ ược ghi trên hình vẽ. 1. Hãy xác định tự cảm của mỗi cuộn dây. 2. Hãy xác định hỗ cảm giữa 3 cặp cuộn dây. 3. Hãy xác định điện áp cảm ứng trong cuộn dây 1 bởi các dòng điện biến thiên theo thời gian iA(t) và iB(t) trong các cuộn dây A và B. hãy chỉ ra ằrng điện áp này có thể được sử dụng để đo sự mất cân bằng giữa hai dòng điện hình sin có cùng tần số. Bài 21: Máy phát sóng vô tuyến trong hình 21 có một bộ phận chuyển động theo phương x được đỡ bằng một cơ cấu trượt, làm nó có thể trượt ra vào một cái gông từ, trong khi đó vẫn giữ được khe hở hai bên gông từ bằng hằng số và bằng δ. cả gông từ và phần ứng đều có độ từ thẩm không xác định (µ →∞). Chuyển động của phần ứng được chuyển động trong phạm vi 0 ≤ x ≤ w. 9
  10. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 Có hai cuộn dây được đặt trong mạch từ này. Cuộn thứ nhất có N 1 vòng và mang dòng điện không đổi I0. Cuộn thứ hai có N2 vòng được để hở và có thể nối với phụ tải bên ngoài. 1. Hãy xác định hỗ cảm giữa hai cuộn dây 1 và 2 theo vị trí của phần ứng x. 2. Phần ứng được truyền động bởi một nguồn bên ngoài theo luật chuyển W.(1 + ε. sin ωt ) ; ở đây ε = W/2. Hãy tìm biểu thức biểu động sau: x(t) = 2 diễn điện áp cảm ứng trên hai đầu cuộn dây theo chuyển động này. Hình 22 Hình 21 Bài 22: Hình 22 trình bày một cơ cấu có thể được sử dụng để đo các đặc tính từ của thép kỹ thuật điện. Vật liệu thử nghiệm được cắt và quấn thành một lõi hình xuyến (các lá thép cách điện với nhau để tránh dòng điện tổn hao Foucaults). Có hai cuộn dây được quấn trên lõi hình xuyến này. Cuộn thứ nhất có N 1 vòng dùng để kích từ lõi thép, cuộn thứ hai có N2 vòng dùng để cảm ứng từ trường đầu ra. Sự chính xác của kết quả đòi hỏi từ cảm phải đồng nhất trong lõi thép. Điều này có thể thực hiện được khi bề rộng của tập lá thép hình xuyến t = R 0 – R1 phải nhỏ hơn bán kính của nó rất nhiều và khi cuộn dây kích từ đ ược quấn rải đều xung quanh lõi xuyến. Giả thiết rằng có n lá thép xuyên, mỗi lá có bề dày là ∆ và cuộn dây 1 được kích từ bởi dòng điện i1 = I0.sinωt. 1. Hãy tìm mối quan hệ giữa đường cong từ trường H trong lõi thép và dòng điện i1. 10
  11. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 2. Hãy tìm mối quan hệ giữa điện áp U2 và từ cảm B biến đổi theo thời gian. 3. Hãy tìm mối quan hệ giữa điện áp U0 = G∫ U2.dt và từ cảm. Lưu ý: Ở đây cường độ từ trường H và từ cảm B trong lõi thép tỷ lệ với dòng điện i1 và điện áp U2 thông qua các hằng số đã biết. Mặt khác B và H trong lõi thép có thể đo được một cách trực tiếp và đặc tính B-H có thể xác định được. Bài 23: Từ đường cong từ hoá DC trong hình 23 có thể tính độ từ cảm tương đ ối µr = Bc/(µ0Hc) đối với thép kỹ thuật điện M-5 là hàm số của từ cảm B c. Cho rằng lõi thép trong hình 1 được làm từ vật liệu M-5 có các kích thước đ ược ghi trong hình. Hãy tính giá trị từ cảm cực đại sao cho từ trở của lõi thép không vượt quá 5% so với từ trở tổng của mạch từ. Hình 23 Bài 24: Các cuộn dây trong một mạch từ thiết bị điện được trình bày trong hình 24, được mắc nối tiếp với nhau sao cho các sức từ động theo đường A và B đều có xu hướng tạo ra từ thông qua lõi giữa cùng chiều với nhau. vật liệu từ là thép M-5, có bề dày mỗi lá là 0,03cm, hệ số ép chặt Kf = 0,94. Bỏ qua rò, tản. 1. Các dòng điện phải có giá trị là bao nhiêu để từ cảm đạt giá trị 0,6T. 2. Cần một năng lượng dự trữ là bao nhiêu Joule trong khe hở không khí. Hình 24 11
  12. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 Bài 25: Số liệu đưa ra cho nữa trên của một vòng từ trễ đối xứng trong lõi thép ở là: B (T) 0 0,2 0,4 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0,9 0,9 0,8 0,7 0,6 0,4 0,2 5 H 48 52 58 73 85 103 135 193 80 42 2 - - - -45 (A.vòng/m) 18 29 40 Chiều dài trung bình của đường sức từ trong lõi thép là 0,3 m. Hãy tìm giá trị tổn hao từ trễ bằng phương pháp đồ thị tính ra Watts khi giá trị từ cảm B max là 1T ở tần số 60Hz. Bài 26: Giả thiết rằng mạch từ trong hình 26, được làm từ thép kỹ thuật điện M-5 với các tính chất được mô tả trong các hình 23 và hình 26. Cho rằng lõi thép hoạt động ở tần số 60Hz với từ cảm biến thiên hình sin có trị hiệu dụng là 1,1T. Bỏ qua điện trở cuộn dây và từ thông rò. Hãy tìm điện áp cuộn dây, dòng điện hiệu dụng trong cuộn dây và tổn hao lõi thép ở điều kiện hoạt động ở trên. trọng lượng riêng của thép M-5 là 7,65g/cm3. Hình 26 12
  13. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 Bài 27: Sử dụng đặc tính từ hóa của somarium – cobalt cho trong hình 27. Hãy xác định điểm có năng lượng cực đại và các giá trị B, (-H) tương ứng. Sử dụng các giá trị này lập lại bài 6 với ALNICO-5 thay bằng somarium – cobalt. yếu tố nào quyết định tới sự giảm đi của thể tích nam châm mà vẫn đảm bảo giá trị từ cảm trong khe hở không khí? Hình 27 Bài 28: Sử dụng các đặc tính từ hóa của neodymium - sắt – boron cho trong hình 27, hãy tìm điểm có năng lượng cực đại và các giá trị tương ứng của B và (-H). Sử dụng các giá trị này lập lại bài 6 với nam châm ALNICO-5 thay thế bằng nam châm neodymium - sắt – boron. Yếu tố nào quyết định sự giảm đi của thể tích nam châm mà vẫn đảm bảo giá trị mong muốn của từ cảm trong khe hở không khí? Bài 29: Hình 29 trình bày mạch từ của một loa phóng thanh dùng nam châm vĩnh cửu. Cuộn dây phát âm (không vẽ trong hình) có dạng hình ống được đặt trong khe hở không khí. Một nam châm neodymium - sắt – boron được dùng để tạo ra từ trường với dòng điện cuộn dây tiếng để tạo ra sự chuyển động của cuộn dây này. Người thiết kế đã xác định rằng khe hở không khí có độ lớn δ = 0,2cm, chiều cao h = 1cm, cho rằng gông và các lõi có từ thẩm không xác định ( µ→∞), hãy tìm chiều cao d và bán kính nam châm R để có thể tạo ra trong khe hở không khí từ cảm B = 1,2T và đảm bảo yêu cầu về thể tích nam châm nhỏ nhất. 13
  14. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 Gợi ý: tham khảo bài 6 và hình 27 để xác định điểm có năng lượng cực đại đối với neodymium - sắt – boron. Bài 30: Muốn đạt được dạng biến thiên theo thời gian của từ cảm trong khe h ở không khí của mạch từ trong hình 30 theo biểu thức Bδ = B0 + B1sinωt trong đó Hình 29 Hình 30 B0 = 0,5T và B1 = 0,25T, từ trường một chiều B0 được sinh ra bởi nam châm vĩnh cửu ALNICO-5. Từ trường biến thiên được sinh ra bởi dòng điện biến thiên theo thời gian. 1. Đối với khe hở không khí có kích thước như được ghi trong hình 30, hãy xác định độ dài d của NCVC và tiết diện Sm của nó để đạt giá trị từ cảm DC trong khe hở không khí và cực tiểu hóa thể tích nam châm. 2. Hãy tìm giá trị nhỏ nhất và lớn nhất của dòng điện biến thiên theo thời gian để đạt giá trị mong muốn của từ cảm xoay chiều trong khe hở không khí. Dòng điện i có thể biến thiên theo luật sin được không? Bài 31: b a a δ1 δ2 I N l1 l2 a a 14 a c c 2a a Hình 31
  15. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 Mạch từ có hình dạng như hình 31. Các kích thước được cho như sau: a = 1cm, b = 2cm, c = 2,5cm, δ1 = 0,2cm, δ2 = 0,5cm, l1 = 3,8cm, l2 = 3,5cm. Cuộn dây có N = 1500 vòng, mang dòng điện I = 2,5A. 1. Hãy xác định hệ số rò của mạch từ khi bỏ qua từ trở của lõi thép (µ→∞). 2. Khi bỏ qua từ thông tản xung quanh các cực từ và khi từ thẩm của các phần sắt từ µ = 1000µ0, hãy xác định: a. Giá trị từ thông tổng Φ0 trong lõi giữa và các từ thông Φ1; Φ2 ở hai lõi bên. b. Tự cảm L của cuộn dây. Bài 32: Cho mạch từ có kích thước và hình dạng như trong hình 32. Cuộn dây 1000 vòng được nối với nguồn điện áp xoay chiều có U=220V (E=0,95U); f=50Hz. Bỏ qua rò, tản trong mạch từ, hãy xác định: 3. Giá trị trung bình của lực hút điện từ tác động lên nắp của nó. 4. Vẽ đồ thị biểu diễn quan hệ của lực hút điện từ tác động lên nắp theo thời gian t. 5. Khi dòng điện cuộn dây I = 1A: a. Hãy xác định giá trị của khe hở không khí δ tương ứng với giá trị lực ở trên, bỏ qua từ trở và từ kháng của lõi thép. b. Xác định nhiệt độ trên bề mặt cuộn dây khi mật độ dòng điện J = 2A/mm2, hệ số tỏa nhiệt KT = 10W/0C.m2; ρ = 1,78.10-8 Ω .m. c. Tính giá trị năng lượng điện từ của cuộn dây (W) và năng lượng từ trường trong khe hở không khí δ (Wδ). Bài 33: Một mạch từ nam châm điện dạng chữ E đối xứng như hình 33, có kích thước a = 9mm, b = 25mm, δ = 0,5mm. Trên cực từ giữa được quấn một cuộn dây có số vòng N = 2000 vòng đặt dưới điện áp xoay chiều hình sin U = 220V, f = 15
  16. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 50Hz. Biết hệ số rò của mạch từ khi khe hở không khí δ = 0,5mm là σr = 1,2. Bỏ qua từ thông tản xung quanh cực từ, từ trở và từ kháng sắt từ, điện trở cuộn dây. 30 15 a δ δ h 48 50 a 15 16 b a 15 18 15 a Hình 34 Hình 32 Φ1 Φ2 S2 S1 a δ U Cực từ bên a b b a a a 2a a a Hình 33 1. Xác định từ thông qua lõi giữa mạch từ và từ thông qua các khe hở không khí. 2. Xác định lực hút điện từ trung bình tác động lên nắp mạch từ. 3. Xác định dòng điện chạy trong cuộn dây. 4. Nếu cuộn dây của nam châm điện trên được cung cấp bởi nguồn điện áp xoay chiều U = 110V, f = 50Hz. Xác định các thông số của cuộn dây (N, q) để lực điện từ tác động lên nắp nam châm điện không đổi như câu 2. Biết 16
  17. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 rằng để thỏa điều kiện phát nóng mật độ dòng điện chạy trong dây quấn được chọn là J = 2,5A/mm2. 5. Để Giảm hiện tượng rung khi nắp đóng, người ta bố trí trên mỗi cực từ bên 1 vòng ngắn mạch như hình 2, sao cho S1 = 0,5S2; S1 + S2 = S và hai từ thông Φ1 và Φ2 lệch pha một góc 600 (S = a.b là diện tích cực từ bên, S1 là diện tích cực từ không chứa vòng ngắn mạch, S2 là diện tích cực từ chứa vòng ngắn mạch, Φ1và Φ2 là từ thông qua S1 và S2). Giả sử sự phân bố từ thông trong mạch từ trước và sau khi đặt vòng ngắn mạch là không đổi. Tính lực điện từ cực tiểu tác động lên một cực từ bên. Bài 34: Cho mạch từ như hình 34 với a = 20mm, b = 30mm, h = 50mm, l = 60mm, δ = 2mm. Tính sức từ động cần thiết để tạo ra từ thông ở khe hở không khí là Φ = 4.10-4 Wb. Biết mạch từ làm bằng vật liệu sắt từ có hệ số từ thẩm tương đối µr = 1000, hệ số tản của mặt cực σt = 1,2. Bỏ qua từ thông rò của mạch từ. Bài 35: Cho mạch từ xoay chiều đối xứng có kích thước như trong hình 35. Điện áp đặt vào cuộn dây U = 380V; f = 50Hz. Cuộn dây có số vòng dây N = 1200 vòng; sụt áp trên phần điện trở thuần cuộn dây bằng 10% điện áp nguồn, bỏ qua từ thông tản tại khe hở không khí, từ trở và từ kháng lõi thép. Phần A: Khi chưa đặt vòng ngắn mạch. Cho a=10cm, b=20cm, c=15cm, l=80cm,δ=0,5mm. 1. Hãy xác định hệ số rò trong mạch từ. 2. Tính biên độ từ thông tổng Φ0 và từ thông làm việc Φlv. 3. Xác định dòng điện chạy trong cuộn dây nam châm điện. 4. Tính tổn hao Joule trong cuộn dây. 5. Tính lực hút điện từ trung bình gây nên bởi 1 cực từ bên và l ực hút điện từ tác động lên cả nắp nam châm điện. Phần B: Để giảm rung, đặt vòng ngắn mạch ở 2 cực từ bên. Cho góc lệch pha (θnm) giữa Φδ1 và Φδ2 là 600 ứng với khe hở không khí như trên, diện tích phần đặt 17
  18. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 vòng ngắn mạch chiếm 2/3 diện tích cực từ bên (hình 2). Giả sử từ thông làm việc không thay đổi khi đặt vòng ngắn mạch (bỏ qua từ kháng vòng ngắn mạch). 1. Tính lực hút điện từ trung bình gây nên bởi 1 cực từ bên. 2. Tính lực hút điện từ cực tiểu của 1 cực từ bên. 3. Tính từ kháng vòng ngắn mạch. 4. Tính lại biên độ từ thông làm việc nếu xét đến từ kháng vòng ngắn mạch. Nhận xét. 5. Tính lại lực hút điện từ trung bình và cực tiểu trên 1 cực từ bên. Nhận xét. Bài 36: Cho một mạch từ xoay chiều như trong hình 36, khi không xét từ thông rò và tản trong mạch từ thì sức điện động cảm ứng đo được trên 2 đầu của cuộn dây N2 = 250 vòng là 80V, ở tần số f = 50Hz và δ 1 = δ2 = 1mm. Cho rằng từ thẩm của lõi thép µ→∞, tính: 1. Giá trị tự cảm Bδ1max và Bδ2max. 2. Tính giá trị từ thông Φmax qua cuộn dây N1. 3. Nếu E1 = 220V, tính số vòng dây N1. 4. Khi δ2 = 1mm giữ không đổi, tính giá trị sức điện động E2 khi δ1 = 2mm. Φδ2 Φδ1 b Φlv/2 Φlv/2 Φlv/2 Φlv/2 Φ0 a S2 S1 δ Φσ/2 Φσ/2 Φσ/2 Φσ/2 l U Φ0 b a a a c 2a c a Hình 35 40 Φ2 Φ δ2 δ1 Φ1 E1 N1 E2 N2 60 50 40 90 50 18 Hình 36
  19. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 Φlv/2 Φlv/2 Φ2 Φ2 15 δ0 Φ 10 Φ1 δ1 δ2 1 S0 Φlv 40 15 15 25 30 25 15 18 84 48 Hình 37 Bài 37: Cho một mạch từ xoay chiều như trong hình 37, với các số liệu như sau: 1. Điện áp cuộn dây U = 220V, tần số 50Hz. 2. Giá trị trung bình của lực hút điện từ tác động lên nắp tại khe hở δ = 5mm là 20N. Hãy xác định: 1. Giá trị biên độ của từ thông làm việc Φlv qua cực từ giữa S0. 2. Từ dẫn của các khe hở không khí Gδ1 = Gδ2 và Gδ0 (Bỏ qua từ dẫn tản xung quanh các cực từ) khi khe hở không khí δ = δ 1 = δ2 = δ0 = 0,05; 0,1; 0,5; 1; 5; 10mm. 3. Từ dẫn rò Gσ của mạch từ. 4. Hệ số rò σ tại các khe hở tương ứng ở câu 2. 5. Giá trị biên độ của từ thông tổng Φ0 không đổi theo δ. 6. Các giá trị biên độ của từ thông Φ lv tương ứng ở các khe hở không khí đã cho. 7. Dựng đặc tính Fđt = f(δ) tại U = 220V (lưu ý Fđt tính theo giá trị trung bình) 19
  20. BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN 1 8. Số vòng dây cần thiết của cuộn dây N khi E = (0,96-0,85)U. 9. Xác định Fmin khi tỷ lệ các từ thông Φ1 và Φ2 có thể xác định theo công thức Φ 2 S2 = cosθ với θ – góc lệch pha giữa các từ thông Φ 1 và Φ2 (xem hình) Φ1 S1 lấy bằng 600 tại khe hở δ = 0,05mm. Ghi chú: từ câu 1 đến câu 8 chưa xét vòng ngắn mạch. Bài 38: Cho mạch từ như hình 38 có kích thước như sau: a = 5cm; b = 8cm; l = 10cm; c = 7cm; δ = 0,2cm; µ = 1500µ0; cuộn dây có N = 1500vòng được quấn bằng dây dẫn có đường kính d = 1,6mm, điện trở suất ρ = 2,2.10-6 Ω m. Điện áp đặt lên cuộn dây U = 20V. Khi bỏ qua các từ thông rò và tản trong mạch từ, hãy xác định: 1. Từ trở tương đương của mạch từ. 2. Từ thông Φ trong mạch từ. 3. Tự cảm L của cuộn dây. 4. Hằng số thời gian điện từ T. 15 51 Φlv/2 Φlv/2 15 Φlv δ1 b δ0 δ2 Φσ/2 Φσ/2 a l δ U l a 15 a c a 30 15 15 Hình 38 Hình 39 Bài 39: Cho mạch từ như trong hình 39. Biết hệ số rò σ của nó tại khe hở δ 1 = δ2 = δ0 = 2mm là 1,5. Cuộn dây có số vòng dây là 3000 vòng. Sức điện động cảm ứng của cuộn dây E = 0,85.220V; tần số f = 50Hz. 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2