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,…, in tạo 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:

1.1. Bài toán 1

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:

1.2. Bài toán 2

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 l1 và l2 tiết diện S1 và 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.

Tổng quát:

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

2. Tính toán mạch từ

2.1. Công thức tính toán mạch từ

– Từ thông:

Φ = B.A

Trong đó:

  • B: Từ cảm (T)
  • A: Diện tích thẳng của mạch từ (m2).

– Từ cảm:

B = µ.H

2.2. Bài toán thuận

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

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

2.2.1. Bước 1

Tính từ cảm Bj = Φ/Sj trong phần tử j. Suy ra từ trường Hj 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:

2.2.2. Bước 2

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:

2.2.3. Ví dụ

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

2.3. Bài toán nghịch

  • Cho dòng điện cần tính từ thông φ.
  • Thường dùng phương pháp dò để tìm φ.
error: Real Group - Efficiency Projects