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.