Xem mẫu

  1. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 1 Caùc coâng thöùc cô baûn Heä phöông trình Maxwell Maïch töø laøm töø vaät lieäu saét töø coù hoaëc khoâng coù khe hôû khoâng khí Giaûi baøi toaùn maïch töø döïa treân heä phöông trình Maxwell moâ taû tröôøng töø tónh: ∫ Hdl =∫ Jd A L A ∫ BdS = 0 S B = μH = μ 0 μ r H xaây döïng caùc ñònh luaät Ohm vaø ñònh luaät Kirchhoff 1 vaø 2 ñoái vôùi maïch töø BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 2 Page 1
  2. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Caùc coâng thöùc cô baûn Ñònh luaät Ohm Ví duï aùp duïng : l Maïch töø ñoái xöùng voøng xuyeán quaán N voøng daây S: tieát dieän I R1: baùn kính trong R2: baùn kính ngoaøi R: baùn kính truïc loõi, R2 – R1
  3. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Caùc coâng thöùc cô baûn Ñònh luaät Kirchhoff 2 Ñònh luaät Kirchhoff 2 ñoái vôùi maïch töø n m ∑ Fi + ∑ φk Rmk = 0 i =1 k =1 Ñoái vôùi moät maïch voøng kheùp kín trong maïch töø, toång ñaïi soá caùc töø aùp rôi treân maïch voøng ñoù vaø caùc söùc töø ñoäng laø baèng khoâng BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 5 Caùc coâng thöùc cô baûn Ñònh luaät Kirchhoff 1 Ví duï aùp duïng : Xeùt maïch töø hình E Truï giöõa ñöôïc quaán N voøng daây vaø coù doøng ñieän I chaïy qua Söùc töø ñoäng NI sinh ra caùc töø thoâng φa, φb vaø φc chaïy kheùp kín trong maïch töø. φc φa φb I Ñònh luaät Kirchhoff 1 ñoái vôùi maïch töø n ∑φ =0 i i =1 Ñoái vôùi moät nuùt baát kyø trong maïch töø . Toång ñaïi soá caùc töø thoâng ñi vaøo ñi ra khoûi nuùt baèng khoâng BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 6 Page 3
  4. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Sô ñoà thay theá cuûa maïch töø Maïch töø moät chieàu naép Φlv δ I Φσ N loõi Φ0 Φ0 goâng Rn, Rl, Rg laø töø trôû cuûa naép, loõi vaø goâng maïch töø . δ khe hôû khoâng khí Rδ laø töø trôû cuûa khe hôû khoâng khí φ0 töø thoâng toång qua goâng cuûa maïch töø Rб laø töø trôû roø töø loõi naøy sang loõi kia φlv töø thoâng laøm vieäc 1 φб laø töø thoâng roø töø loõi naøy sang loõi kia Gδ = töø daãn cuûa khe hôû khoâng khí Rδ 1 töø daãn roø Gσ = Rσ BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 7 Töø daãn cuûa khe hôû khoâng khí Heä soá taûn Khi boû qua töø thoâng taûn (khi δ raát nhoû hôn kích thöôùc beà maët cöïc töø): μ0 S δ Gδ = Rδ = töø daãn töø trôû δ μ0 S S : dieän tích beà maët töø . μ0 : haèng soá töø hay ñoä töø thaåm chaân khoâng - trong heä ño löôøng SI :μ0 = 4Π x 10 7H/m - Khi khoâng boû qua töø thoâng taûn: μ0 S Gδ = σ t δ BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 8 Page 4
  5. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Töø daãn cuûa khe hôû khoâng khí Tính töø daãn cuûa KHKK khi xeùt ñeán töø thoâng taûn 1- Phöông phaùp phaân tích Ñöôïc söû duïng khi coù theå bieåu dieãn dG baèng bieåu thöùc giaûi tích ∫ G = dG V 2- Phöông phaùp thöïc nghieäm V Duøng caùc coâng thöùc thöïc nghieäm BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 9 Töø daãn cuûa khe hôû khoâng khí Tính töø daãn cuûa KHKK khi xeùt ñeán töø thoâng taûn 3- Phöông phaùp veõ töø tröôøng Töø tröôøng ñöôïc ñaëc tröng baèng taäp hôïp cuûa caùc ñöôøng/beà maët söùc vaø ñaúng theá Neáu caáu truùc cuûa töø tröôøng ôû moät trong ba chieàu baát kyø laø khoâng thay ñoåi thì coù theå khaûo saùt töø tröôøng treân maët phaúng cuûa 2 chieàu coøn laïi Töø tröôøng song phaúng Hình aûnh cuûa töø tröôøng laø moät maïng löôùi bao goàm caùc maét löôùi b hình chöõ nhaät cong coù tyû leä giöõa caùc chieàu daøi vaø roäng trung bình laø haèng soá Δa Δa ΔG = μ o ⋅ b Δa = const Δδ Δδ Ñeám soá maét löôùi ñeå tính töø daãn cuûa KHKK Δδ BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 10 Page 5
  6. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Töø daãn cuûa khe hôû khoâng khí Tính töø daãn cuûa KHKK khi xeùt ñeán töø thoâng taûn 4- Phöông phaùp phaân chia töø tröôøng Phaân chia töø tröôøng thaønh taäp hôïp caùc hình khoái ñôn giaûn coù theå xaùc ñònh ñöôïc töø daãn Gi Töø daãn cuûa caùc hình khoái ñôn giaûn coù theå ñöôïc xaùc ñònh gaàn ñuùng treân cô sôû caùc khaûo saùt lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm nhö sau: Stb Gi = μo δ tb Stb - giaù trò trung bình tieát dieän cuûa hình khoái δtb - ñoä daøi trung bình cuûa ñöôøng söùc töø ñi xuyeân qua moãi hình khoái, ñöôïc xaùc ñònh töø thöïc nghieäm BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 11 Töø daãn cuûa khe hôû khoâng khí Tính töø daãn cuûa KHKK khi xeùt ñeán töø thoâng taûn 4- Phöông phaùp phaân chia töø tröôøng (tt) BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 12 Page 6
  7. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Töø daãn cuûa khe hôû khoâng khí Tính töø daãn cuûa KHKK khi xeùt ñeán töø thoâng taûn 4- Phöông phaùp phaân chia töø tröôøng Gδ = G1 + 2G2 + 2G2 ' + 2G3 + 2G3 ' + 4G4 + 4G5 Heä soá taûn BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 13 Töø trôû cuûa khe hôû khoâng khí Heä soá roø Heä soá roø ñaùnh giaù möùc ñoä roø cuûa töø thoâng töø loõi naøy sang loõi kia: φ Φlv δ σr = 0 I φ lv N Φσ Φ0 Φ0 BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 14 Page 7
  8. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Töø trôû cuûa khe hôû khoâng khí Heä soá roø Ví duï tính heä soá roø cuûa maïch töø nam chaâm ñieän khi Rn
  9. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Caùc baøi toaùn maïch töø Baøi toaùn thuaän Cho tröôùc: -töø thoâng Φ (hoaëc B), φ3 -kích thöôùc maïch töø -ñöôøng cong B(H) cuûa vaät lieäu saét töø δ I Yeâu caàu xaùc ñònh söùc töø ñoäng F caàn thieát N φ2 φ4 ñeå sinh ra töø thoâng Φ φ1 BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 17 Caùc baøi toaùn maïch töø Baøi toaùn thuaän Caùch giaûi: φ3 Caûm öùng töø Bi ôû nhaùnh thöù i trong maïch töø δ I φi Bi = N φ2 φ4 Si φi laø töø thoâng qua nhaùnh thöù i coù tieát dieän Si φ1 Bi ⎯⎯⎯ H i→ B(H ) Bδ ñoái vôùi khe hôû khoâng khí Hδ = μ0 BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 18 Page 9
  10. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Caùc baøi toaùn maïch töø Baøi toaùn thuaän Caùch giaûi: φ3 Aùp duïng ñònh luaät Kirchhoff 2 cho maïch voøng coù söùc töø ñoäng F: δ I N φ2 φ4 k k F = ∑ Riφi = ∑ H i li i =1 i =1 φ1 BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 19 Caùc baøi toaùn maïch töø Baøi toaùn nghòch Cho: - söùc töø ñoäng F, φ3 - kích thöôùc maïch töø vaø ñöôøng cong B(H) δ I caàn xaùc ñònh coù giaù trò töø thoâng Φ trong maïch töø N φ2 φ4 φ1 BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 20 Page 10
  11. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Caùc baøi toaùn maïch töø Baøi toaùn nghòch Caùch giaûi: φ3 δ I N φ2 φ4 φ1 BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 21 Ñaëc tính cuûa vaät lieäu saét töø Töø tröôøng 1 chieàu Vaät lieäu saét töø : saét, theùp, niken, cobal hoaëc hôïp kim cuûa chuùng Khi töø tröôøng ngoaøi taùc ñoäng laø töø tröôøng 1 chieàu B T (Wb/m2) B = μH = μ 0μ r H ñoä töø thaåm töông ñoái μr phuï thuoäc vaøo cöôøng ñoä töø tröôøng ngoaøi ñaët vaøo: H μ= μ(H)= μoμr(H) H (A.voøng/m) Quan heä B(H): phi tuyeán BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 22 Page 11
  12. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Ñaëc tính cuûa vaät lieäu saét töø Töø tröôøng 1 chieàu Khi töø tröôøng ngoaøi taùc ñoäng laø töø tröôøng 1 chieàu B = μH = μ 0μ r H μr ≈ (vaøi chuïc ñeán vaøi chuïc ngaøn) Khi maïch töø laøm vieäc ôû ñoaïn chöa baûo hoøa coù theå tuyeán tính hoùa ñoaïn ñaëc tính laøm vieäc: μr ≈ const Tuyeán tính hoùa töøng ñoaïn chính xaùc hôn Ñoái vôùi caùc vaät lieäu phi töø tính nhö ñoàng, nhoâm, vaät lieäu caùch ñieän, khoâng khí,… thì μr ≈ ? B= H BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 23 Ñaëc tính cuûa vaät lieäu saét töø Töø tröôøng xoay chieàu Khi töø tröôøng ngoaøi taùc ñoäng laø töø tröôøng xoay chieàu Voøng töø treã toån hao do töø treã B Bs Br 2 1 3 Br töø dö -Hc H Bs giaù trò baûo hoøa Hc löïc khaùng töø 5 4 voøng töø treã BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 24 Page 12
  13. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Töø daãn roø quy ñoåi theo töø thoâng maïch töø moät chieàu IN: söùc töø ñoäng phaân boá ñeàu treân loõi g (H/m): töø daãn roø treân moät ñôn vò chieàu daøi loõi x φlv IN δ l I dФбx N dx x lcd = l x 0 IN’ φ0 dGσx = dφσx = dφσ x = Fx = l φσ l = ∫ dφσ x = x φσ x = ∫ dφσ x = 0 0 BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 25 Töø daãn roø quy ñoåi theo töø thoâng maïch töø moät chieàu φ lv = INGδ∑ gl φ 0 = IN(G δΣ + G σ ) φ 0 = φ lv + φ σl = IN(G δΣ + ) 2 Gσ = töø daãn roø quy ñoåi theo töø thoâng trong maïch töø thay theá, ta thay töø thoâng roø phaân boá doïc theo chieàu daøi loõi baèng töø thoâng roø taäp trung taïi moät ñieåm coù giaù trò baèng töø thoâng roø thaät treân toaøn chieàu daøi loõi BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 26 Page 13
  14. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Töø daãn roø quy ñoåi theo töø thoâng moùc voøng Maïch töø xoay chieàu vaø caùc baøi toaùn quaù ñoä Khi khoâng boû qua töø thoâng roø ψ ψ lv + ψ σ φlv L= = δ I I I dФбx Ψlv=Nφlv = IN2Gδ∑ vôùi N dx lcd = l l ψ σ = ∫ d Ψσ x = 0 φ0 L = N 2 (Gδ Σ + Do ñoù ) Gσ = Khi boû qua töø thoâng roø ψ lv L= = N 2Gδ Σ I BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 27 Töø daãn roø quy ñoåi theo töø thoâng moùc voøng Cuoän daây ñaët treân goâng maïch töø Töø daãn roø quy ñoåi theo töø thoâng: Gб= Töø daãn roø quy ñoåi theo töø thoâng moùc voøng: Gб= BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 28 Page 14
  15. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Töø daãn roø quy ñoåi Tính töø daãn roø ñôn vò g naép Φlv δ I 1 Φσ N loõi Φ0 Φ0 goâng Caét moät ñoaïn coù chieàu daøi baèng moät ñôn vò daøi treân hai loõi cuûa maïch töø Daèng phöông phaùp phaân chia töø tröôøng coù theå nhaän ñöôïc giaù trò cuûa g theo coâng thöùc : g= BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 29 Maïch töø nam chaâm ñieän moät chieàu Khi xeùt töø trôû loõi theùp φlv δ Nam chaâm ñieän thöôøng ñöôïc thieát keá sao 1 1’ cho khi khe hôû khoâng khí laøm vieäc laø nhoû nhaát thì maïch töø gaàn baûo hoaø nhaèm tieát kieäm 2 2’ vaät lieäu daãn töø. 3’ 3 heä soá töø thaãm nhoû 4 4’ töø trôû cuûa theùp lôùn khoâng theå boû qua φ0 Maët khaùc, do töø thoâng roø töø thoâng φ seõ thay ñoåi doïc theo loõi theùp duøng phöông phaùp _________________ BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 30 Page 15
  16. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Maïch töø nam chaâm ñieän moät chieàu Khi xeùt töø trôû loõi theùp Rn φlv Rδ Rδ φlv δ φσ1 Gσ1 1’ 1 1 1’ φ1 R12 R1’2’ l12 F1 φσ2 Gσ2 2’ 2 2’ φ2 2 l23 R23 R2’3’ F2 3’ 3 φσ3 Gσ3 l34 3 3’ φ3 4 4’ R3’4’ R34 φ0 Rg F3 4’ 4 Xeùt maïch töø nam chaâm ñieän 1 chieàu vôùi cuoän daây ñöôïc quaán treân loõi coù chieàu daøi l = lcd Loõi ñöôïc phaân ra laøm 3 ñoaïn vôùi chieàu daøi töông öùng laø l12, l23 vaø l34. Söùc töø ñoäng treân moãi phaân ñoaïn laàn löôït laø F1, F2 vaø F3 BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 31 Maïch töø nam chaâm ñieän moät chieàu Khi xeùt töø trôû loõi theùp Cho φlv, kích thöôùc maïch töø vaø quan heä B(H) φlv δ söùc töø ñoäng F caàn thieát ñeå sinh ra töø thoâng φlv 1 1’ l12 2’ 2 Caàn xaùc ñònh ñöôïc caùc phaàn töû trong maïch töø vaø l23 3’ 3 bieát ñöôïc caùc söùc töø ñoäng F1, F2 vaø F3. l34 4 4’ φ0 Caùc söùc töø ñoäng naøy cuõng chính laø caùc giaù trò caàn tìm, do ñoù ta giaûi baøi toaùn baèng phöông phaùp laëp Rn φlv Rδ Rδ φσ1 Gσ1 1’ 1 φ1 R12 Choïn tröôùc giaù trò sô boä F = (1,1-1,3) φlv2Rδ R1’2’ F1 φσ2 Gσ2 2’ φ2 2 R23 R2’3’ F2 l l l φσ3 Gσ3 ⇒ F1 = F 12 , F2 = F 23 , F3 = F 34 3 3’ φ3 l l l R3’4’ R34 Rg F3 4’ 4 BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 32 Page 16
  17. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Maïch töø nam chaâm ñieän moät chieàu Rn φlv Khi xeùt töø trôû loõi theùp Rδ Rδ φσ1 Gσ1 UM11’ = φlv 2Rδ + Hnln 1’ 1 φ1 R12 R1’2’ F1 φlv Gσ2 φ σ2 2’ φ2 2 Bn = ⎯⎯⎯ → B(H ) Hn R23 R2’3’ Sn F2 Gσ3 φ σ3 3 3’ φ3 gl12 Φσ 1 = U M 11' Gσ 1 = U M 11' R3’4’ R34 Rg F3 2 4’ 4 Φ1 = Φ lv + Φσ 1 φ1 B12 = ⎯⎯⎯ → B(H ) H12 S12 U M 22' = U M 11' + 2 H12l12 − F1 BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 33 Maïch töø nam chaâm ñieän moät chieàu Rn φlv Khi xeùt töø trôû loõi theùp Rδ Rδ φσ1 Gσ1 U M 22' = U M 11' + 2 H12l12 − F1 1’ 1 φ1 R12 R1’2’ F1 gl Gσ2 φ σ2 φσ 2 = U M 22 ' 23 2’ φ2 2 R23 2 R2’3’ F2 Gσ3 φ σ3 3 3’ φ3 Φ 2 = Φ1 + Φσ 2 R3’4’ R34 Rg F3 4’ 4 φ2 B23 = ⎯⎯⎯ → B( H ) H 23 S 23 U M 33' = U M 22' + 2 H 23l23 − F2 BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 34 Page 17
  18. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Maïch töø nam chaâm ñieän moät chieàu Rn φlv Khi xeùt töø trôû loõi theùp Rδ Rδ φσ1 Gσ1 1’ 1 φ1 U M 33' = U M 22' + 2 H 23l23 − F2 R12 R1’2’ F1 Gσ2 φ σ2 2’ φ2 2 R23 R2’3’ F2 Gσ3 φ σ3 3 3’ φ3 Φ 3 = Φ 2 + Φσ 3 R3’4’ R34 Rg F3 4’ 4 φ3 Bg = ⎯⎯⎯ → B( H ) Hg Sg BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 35 Maïch töø nam chaâm ñieän moät chieàu Rn φlv Khi xeùt töø trôû loõi theùp Rδ Rδ φσ1 Gσ1 1’ 1 φ1 Toång töø aùp rôi treân toaøn boä maïch töø R12 R1’2’ F1 Gσ2 φ σ2 2’ φ2 2 ΣU = R23 R2’3’ F2 Gσ3 φ σ3 3 3’ Theo ñònh luaät Kirchhoff 2 φ3 R3’4’ R34 Rg F3 4’ 4 F = F1 + F2 + F3 = ΣU F − ΣU ≤ Δ cf Kieåm tra ñieàu kieän veà sai soá: F Neáu khoâng thoûa thì choïn laïi F = ∑U vaø laëp laïi caùc böôùc tính treân BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 36 Page 18
  19. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Cuoän daây nam chaâm ñieän Heä soá laép ñaày b Ñònh nghóa heä soá laép ñaày cuoän daây klñ a lcd dieän tích ñoàng cuoän daây klñ = tieát dieän maët caét doïc cuoän daây hcd hcd kld = hcd hcd/2 b ltb lcd: chieàu daøi cuoän daây lcd hcd: beà daøy Δ : beà daøy lôùp caùch ñieän (boû qua) q : laø tieát dieän daây ñoàng cuoän daây khoâng keå hcd ñeán caùch ñieän ngoaøi N: soá voøng daây BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 37 Cuoän daây nam chaâm ñieän Heä soá laép ñaày Heä soá laáp ñaày phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá khaùc nhau: - Hình daïng tieát dieän daây (troøn, chöõ nhaät, vuoâng...) - Caáp caùch ñieän cuûa cuoän daây vaø cuûa daây quaán, chaát löôïng quaán cuoän daây vaø ñöôøng kính daây BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 38 Page 19
  20. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Cuoän daây nam chaâm ñieän Heä soá laép ñaày khi xeùt ñeán caû caùch ñieän ngoaøi cuoän daây Nq kld = ' (lcd + 2Δ )(hcd + 2Δ) ' kld lcd hcd 1- quaán xen keõ; 2- quaán xeáp lôùp; 3- quaán töï do; 4- quaán tay; cuoän daây coù tieát dieän chöõ nhaät; 5- quaán maùy khi caùch ñieän giöõa caùc lôùp daây laø 0,035 mm, cuoän daây hình oáng troøn; 6- nhö ôû ñöôøng 5; 7- cuoän daây chöõ nhaät; 8- gioáng 7- caùch ñieän ñaët giöõa caùc lôùp. BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 39 Cuoän daây nam chaâm ñieän moät chieàu Tính ñieän trôû cuûa cuoän daây ? b ρNl tb R= q a lcd ltb = Doøng ñieän chaïy trong cuoän daây hcd hcd I= hcd hcd/2 Söùc töø ñoäng cuoän daây b U UN Uq F = IN = N= = ρl tb N ρl tb R q BMTBD-KCÑ1-nxcuong-V1-5.05 40 Page 20
nguon tai.lieu . vn