Lý thuyết và bài tập máy điện 1
Biên soạn: Lê Vĩnh Trường
Hình 1
Hình 3
Hình 3
MẠCH TỪ VÀ LỰC ĐIỆN TỪ
1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
2. BÀI TẬP
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 r = 70.000, Bc = 1T.
1. Hãy xác định từ trở Rc và Rδ.
2. Hãy xác định từ thông .
3. Dòng điện I.
4. Tự cảm L.
5. Năng lượng dự trữ W.
6. Điện áp cảm ứng, với Bc = 1.sint.
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 ). Hãy xác định giá trị
từ thông qua khe hở δ và từ cảm Bδ. Biết I = 10A, N = 1000 vòng, δ = 1cm, Sδ =
2000cm2.
Hình 2
S
Lý thuyết và bài tập máy điện 1
Biên soạn: Lê Vĩnh Trường
Bài 3: 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 là δ1 và δ2 và tiết diện lõi tương ứng là S1 và S2. Hãy xác định:
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 như trong
hình 4. Hãy xác định dòng điện I đối với Bc = 1T.
Hình 4
Lý thuyết và bài tập máy điện 1
Biên soạn: Lê Vĩnh Trường
Hình 5
Hình 6
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 trị bằng B =
1,5sin377t (T).
Hệ số ép chặt của lõi thép là 0,94. Trọng lượng riêng của thép là 7,65g.cm2.
Hãy xác định:
1. Giá trị điện áp đặt lên cuộn dây.
2. Biên độ dòng điện.
3. Giá trị hiệu dụng của dòng điện kích từ lõi thép.
4. Tổn hao trong lõi thép.
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 : 1 = 4mm và 2 = 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/.
Bài 8: Hãy xác định góc lệch pha 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 1 và 2 . Tần số dòng điện kích thích từ f = 50Hz vòng
Lý thuyết và bài tập máy điện 1
Biên soạn: Lê Vĩnh Trường
Hình 11
ngắn mạch có điện trở rnm = 3.10-4; S1 = 0,6.10-4m2; S2 = 1,2.10-4m2; 1 = 2 =
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 Ff =
12N, từ thông làm việc có giá trị 1 = 6,75.10-5 (Wb); 2 = 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.
Phần ứng di chuyển theo phương x như được chỉ dẫn trong hình, vì vậy khe hở
không khí có thể thay đổi (2cm2 < S < 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 B trong khe hở khi phần ứng chuyển động.
Lý thuyết và bài tập máy điện 1
Biên soạn: Lê Vĩnh Trường
Hình 12
Hình 13
Bài 11: Đối với NCVC có hình thỏi chữ nhật, hãy xác định tg, đặc trưng cho
điểm làm việc trên đường cong khử từ. Chiều dài của nam châm: lnc = 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 Sc =
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 .
3. Tự cảm L của cuộn dây.
b. Giả thiết rằng lõi thép của mạch từ có độ từ thẩm µ = 1500µ0.
1. Từ thông tổng.
2. Từ thông móc vòng của cuộn dây .
3. Tự cảm L của cuộn dây.
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.