Định luật mạch từ và tính toán mạch từ

1. Định luật mạch từ

Lõi thép của máy điện là mạch từ, Mạch từ là mạch khép kín dùng để dẫn từ thông.

Định luật Ampe:

Nếu H là từ trường do một tập hợp dòng điện i₁, i₂,…, i_ntạo ra và nếu (C) là một đường kín trong không gian thì:

Để hiểu rõ hơn về định luật mạch từ ta hãy cùng phân tích hai bài toán sau:

Khảo sát mạch từ như hình vẽ:

Hình 1. Mạch từ đồng nhất có 1 cuộn dây.

Nếu quấn N vòng dây lên mạch từ và cho dòng điện i chạy qua, ta được từ trường H, tiếp xúc với đường sức trung bình (C) chiều dài l thì:

Độ từ thẩm tuyệt đối:

Khảo sát mạch từ như hình vẽ:

Hình 2. Mạch từ có khe hở không khí và 2 cuộn dây.

Áp dụng định luật dòng điện toàn phần vào mạch từ gồm hai đoạn có hiều dài l₁và l₂tiết diện S₁và S₂, ta có:

Lưu ý:

Tích số N₂i₂ mang dấu (-) do chiều i₂ không phù hợp với chiều của từ thông đã chọn theo qui tắc văn nút chai.

Với mạch từ có n đoạn và m cuộn dây theo định luật mạch từ ta có thể viết:

– Từ thông:

Trong đó:

– Từ cảm:

Cho từ thông Φ, tìm dòng điện từ hóa i (số cuộn dây).

Để giải bài toán này ta làm theo các bước sau:

Tính từ cảm B_j= Φ/S_jtrong phần tử j. Suy ra từ trường H_j như sau:

Nếu phần tử là vật liệu sắt từ, tra đường cong từ hóa B = f(H) hoặt tra bảng của vật liệu sắt đó. Lưu ý: Nếu ta tìm được giá trị của B không nằm trong bảng từ hoá thì ta phải lấy giá trị nằm ở hai đầu của B vừa tìm được sau viết phương trình tìm H.
Nếu phần tử là khe hở không khí thì:

Tùy theo bài toán cho số vòng dây hoặc dòng điện của cuộn dây ta suy ra dòng điện hoặc số vòng cần có theo công thức sau:

Cho mạch từ như hình vẽ sau:

Biết: N₁= 2000 vòng. I₁= 4,5A; N₂= 400 vòng; I₂= 2A; N₃= 1000 vòng; Φ = 1,5 mWb, S = 12cm².

Tính dòng điện trong cuộn dây thứ 3. Biết đường cong từ hóa B = f(H) cho ở bảng sau:

Hướng dẫn