Bài giảng môn Khí cụ điện - Chương 4: Lực điện động

CHƯƠNG 4 
LỰC ĐIỆN ĐỘNG 
 KHÁI NIỆM CHUNG 
 Mäüt váût dáùn âàût trong tæì træåìng, khi coï doìng âiãûn I 
chaûy qua seî chëu taïc âäüng cuía mäüt læûc. 
 Læûc naìy coï xu hæåïng laìm biãún daûng hoàûc chuyãøn 
dåìi váût dáùn âãø tæì thäng xuyãn qua noï laì låïn nháút. 
 Læûc âoï goüi laì læûc âiãûn âäüng, chiãöu cuía læûc âiãûn 
âäüng âæåüc xaïc âënh theo quy tàõc baìn tay traïi 
 ÅÍ traûng thaïi laìm viãûc bçnh thæåìng, trë säú cuía doìng 
âiãûn khäng låïn nãn LÂÂ sinh ra khäng âuí låïn âãø coï 
thãø laìm aính hæåíng âãún âäü bãön væîng kãút cáúu cuía 
thiãút bë. 
 KHÁI NIỆM CHUNG 
 Nhæng khi åí chãú âäü ngàõn maûch, doìng tàng lãn 
ráút låïn (coï luïc tåïi haìng chuûc láön Iâm), læûc âiãûn 
âäüng âaût trë säú låïn nháút khi trë säú tæïc thåìi cuía 
doìng âiãûn âaût låïn nháút, vaì âæåüc goüi laì doìng âiãûn 
xung kêch. 
 Våïi doìng âiãûn xoay chiãöu, doìng âiãûn xung kêch 
âæåüc tênh theo cäng thæïc nhæ sau : 
 KHÁI NIỆM CHUNG 
 Trong âoï : KXK laì hãû säú xung kêch cuía doìng 
âiãûn, tênh âãún aính hæåíng cuía thaình pháön khäng 
chu kyì vaì thæåìng láúy KXK = 1.8; Inm laì trë hiãûu 
duûng cuía doìng ngàõn maûch xaïc láûp. 
 Do váûy chuïng ta phaíi tênh toaïn LÂÂ taïc âäüng 
lãn thiãút bë trong træåìng håüp naìy âãø khi tênh 
choün thiãút bë phaíi âaím baío âäü bãön âiãûn âäüng. Âäü 
bãön âiãûn âäüng cuía thiãút bë laì khaí nàng chëu âæåüc 
LÂÂ do doìng ngàõn maûch sinh ra. 
CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 
LỰC ĐIỆN ĐỘNG 
CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 
LỰC ĐIỆN ĐỘNG 
 Viãûc tênh toaïn LÂÂ thæåìng âæåüc tiãún haình 
theo 2 phæång phaïp : 
 Theo âënh luáût Bio - Xava - Laplace 
 Theo phæång phaïp cán bàòng nàng læåüng. 
TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT 
 BIO-XAVA-LAPLACE 
y 
0 
x 
B 
dl1 
dF 
i1 
z 
β 
M 
dl2 
i2 
d
H 
TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT 
 BIO-XAVA-LAPLACE 
 Xeït mäüt âoaûn maûch voìng dl1(m) coï doìng 
âiãûn i1 (A) âi qua, âæåüc âàût trong tæì træåìng våïi tæì 
caím B (T) nhæ hçnh , thç seî coï mäüt læûc dF (N) taïc 
âäüng lãn dl1: 
 Trong âoï :  laì goïc giæîa B vaì dl1, hæåïng âi 
cuía dl1 theo chiãöu cuía doìng âiãûn i1. 
 Læûc âiãûn âäüng taïc duûng lãn âoaûn maûch voìng 
våïi chiãöu daìi l1 (m) bàòng täøng caïc læûc thaình pháön. 
TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT 
 BIO-XAVA-LAPLACE 
 Nãúu maûch voìng nàòm trong mäi træåìng coï âäü 
tæì tháøm cäú âënh  = const, nhæ trong chán khäng 
hoàûc khäng khê, viãûc xaïc âënh tæì camí B tæång âäúi 
thuáûn tiãûn khi sæí duûng âënh luáût Bio - Xava - 
Laplace. 
TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT 
 BIO-XAVA-LAPLACE 
 Theo âënh luáût naìy cæåìng âäü tæì træåìng dH taûi 
âiãøm M báút kyì caïch dáy dáùn dl2 coï doìng âiãûn i2 
chaûy qua mäüt khoaíng r, âæåüc xaïc âënh theo cäng 
thæïc : 
 Trong âoï  laì goïc giæîa vectå dl2 vaì baïn kênh r. 
TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT 
 BIO-XAVA-LAPLACE 
Tæì caím åí âiãøm M seî laì : 
Thay 0 = 4..10-7 (H/m) vaì têch phán hai vãú cuía ta coï : 
Thay tæì caím B vaìo ta coï : 
TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT 
 BIO-XAVA-LAPLACE 
Âàût = KC : Hãû säú kãút cáúu cuía maûch voìng 
Váûy : 
 Hæåïng cuía læûc F âæåüc xaïc âënh theo têch vectå cuía 
i vaì B. Trong træåìng håüp âån giaín, hæåïng cuía vectå tæì 
caím xaïc âënh theo quy tàõc vàûn nuït chai, coìn hæåïng læûc 
âiãûn âäüng theo quy tàõc baìn tay traïi. 
 Læûc âiãûn âäüng seî âæåüc tênh bàòng phæång phaïp naìy 
nãúu dãù daìng tênh âæåüc hãû säú kãút cáúu KC. 
TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP 
CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 
 Nàng læåüng âiãûn tæì cuía mäüt hãû maûch voìng gäöm 2 
dáy dáùn coï doìng âiãûn âi qua âæåüc mä taí bàòng phæång 
trçnh 
Trong âoï : L1, L2 laì âiãûn caím cuía 2 maûch voìng (H) 
 i1,i2 laì doìng âiãûn trong 2 maûch voìng (A) 
 M laì häù caím cuía 2 maûch voìng (H). 
TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP 
CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 
 Nãúu chè coï maûch voìng våïi âiãûn caím L vaì doìng âiãûn 
i thç LÂÂ taïc duûng lãn maûch voìng (do doìng âiãûn chaûy 
trong noï sinh ra) âæåüc tênh theo cäng thæïc : 
Thay Li =  = W. vaìo ta coï : 
 Trong âoï :  laì tæì thäng moïc voìng,  tæì thäng, w 
säú voìng dáy. 
 Våïi hãû säú häù caím M, læûc âiãûn âäüng tæång taïc giæîa 
hai maûch voìng seî laì : 
HƯỚNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐỘNG 
i1 
i2 F 
F 
i1 
i2 
F 
F 
F 
F 
i1 
i2 
F 
F 
i1 
i2 F F 
F 
i1 
i2 
F 
F 
i1 
i2 
TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA 
 2 THANH DẪN SONG SONG CÓ DÒNG ĐIỆN 
S1 
F 
F 
a S2 D1 D2 
l2 
l1 
 Xeït hai dáy dáùn song song coï âæåìng kênh ráút beï so 
våïi chiãöu daìi cuía chuïng vaì coï doìng âiãûn i1, i2 , chiãöu daìi 
tæång æïng l1, l2 : 
a 
l1 
l2 
I1 
I2 
TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA 
 2 THANH DẪN SONG SONG CÓ DÒNG ĐIỆN 
 Træåìng håüp l1 = l2 = l : 
Thç læûc âiãûn âäüng taïc duûng 
lãn hai dáy dáùn laì : 
Hay : 
Trong âoï : 
Nãúu nghéa laì chiãöu daìi cuía dáy dáùn ráút låïn so våïi 
khoíang caïch cuía chuïng thç , læûc âiãûn luïc âoï laì : 
TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA 
 2 THANH DẪN SONG SONG CÓ DÒNG ĐIỆN 
 Træåìng håüp l1  l2 : 
Ta coï : 
S1 
F 
F 
a S2 D1 D2 
l2 
l1 
LỰC ĐIỆN ĐỘNG 
XOAY CHIỀU 
TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG 
XOAY CHIỀU 1 PHA 
 ÅÍ chãú âäü xaïc láûp, doìng âiãûn chè coï thaình pháön chu 
kyì theo quy luáût : 
thç LÂÂ giæîa hai dáy dáùn coï daûng : 
trong âoï laì trë biãn âäü cuía LÂÂ, Im laì trë 
biãn âäü cuía doìng âiãûn. 
Ta nháûn tháúy ràòng, LÂÂ coï hai thaình pháön, thaình 
pháön khäng âäøi F1 vaì thaình pháön biãún âäøi F2 : 
TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG 
XOAY CHIỀU 1 PHA 
 Trong âoï thaình pháön biãún âäøi F2 coï táön säú gáúp âäi táön 
säú cuía doìng âiãûn. Trong mäüt chu kyì, trë säú trung bçnh 
cuía LÂÂ laì : 
 Âäö thë cuía LÂÂ vaì doìng âiãûn theo thåìi gian âæåüc cho 
åí hçnh. 
ÅÍ chãú âäü quaï âäü, doìng âiãûn gäöm 2 thaình pháön : chu kyì 
vaì khäng chu kyì : 
trong âoï : T=L/R : laì hàòng säú thåìi gian cuía maûch; R, L : 
laì âiãûn tråí, âiãûn caím cuía maûch. 
TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG 
XOAY CHIỀU 1 PHA 
 Sau thåìi gian , doìng âiãûn trong maûch âaût trë säú låïn 
nháút, coìn laì trë säú xung kêch cuía doìng âiãûn : 
trong âoï hãû säú xung kêch : 
ta nháûn tháúy ràòng, khi táön säú khäng âäøi, KXK phuû thuäüc 
vaìo T; nãúu T låïn (L låïn, R beï ) thç KXK låïn . Thäng 
thæåìng khi tênh toaïn láúy KXK = 1,8. Vç váûy våïi trë säú 
doìng xung kêch, LÂÂ 
TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG 
XOAY CHIỀU 1 PHA 
 Quan hãû giæîa doìng âiãûn, LÂÂ theo thåìi gian âæåüc 
trçnh baìy åí hçnh khi kãø âãún thaình pháön khäng chu kyì cuía 
doìng âiãûn. 
 Tæì (**) ta nháûn tháúy ràòng, LÂÂ khi coï caí thaình pháön 
khäng chu kyì tàng lãn 3,24 láön so våïi LÂÂ chè coï thaình 
pháön chu kyì. 
 Sau khi thaình pháön khäng chu kyì tàõt (sau khoaíng tæì 4 
âãún 5 chu kyì), LÂÂ chè coìn do doìng âiãûn chu kyì taûo 
nãn. 
TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG 
XOAY CHIỀU 3 PHA 
 Xeït ba dáy dáùn cuía ba pha nàòm trong cuìng mäüt màût 
phàóng coï caïc doìng âiãûn iA, iB ,iC våïi IA = IB = IC . Nãúu 
khäng kãø âãún thaình pháön khäng chu kyì thç doìng âiãûn åí 
caïc pha lãûch mäüt goïc 2/3 : 
 Læûc âiãûn âäüng taïc duûng lãn tæìng dáy dáùn âæåüc tênh 
nhæ sau : 
FA = FAB + FAC ; FB = FBA + FBC; FC = FCA + FCB 
 Trong âoï : Fpq = Fqp laì læûc giæîa caïc dáy dáùn pha q 
vaì pha p. 
TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG 
XOAY CHIỀU 3 PHA 
trong âoï : , våïi l laì chiãöu daìi cuía dáy dáùn; a laì 
khoaíng caïch giæîa hai pha caûnh nhau. 
Trong âoï “ D” chè læûc âáøy vaì “ K” chè læûc keïo. 
ĐỘ BỀN ĐIỆN ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ 
 Khi bë ngàõn maûch, LÂÂ do doìng ngàõn maûch 
sinh ra khaï låïn, coï thãø gáy ra hoíng hoïc caïc thiãút 
bë âiãûn. Khaí nàng chëu LÂÂ låïn nháút cuía thiãút bë 
âiãûn chênh laì âäü bãön âiãûn âäüng cuía thiãút bë âiãûn : 
 FTBÂ : khaí nàng chëu læûc (âäü bãön) cuía thiãút bë 
âiãûn. 
 FLÂÂmax : laì trë säú låïn nháút cuía LÂÂ do doìng 
âiãûn ngàõn, maûch sinh ra khi âi qua thiãút bë âiãûn. 
ĐỘ BỀN ĐIỆN ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ 
 Váûy âäü bãön âiãûn âäüng cuía thiãút bë âiãûn âæåüc 
cho dæåïi daûng doìng ngàõn maûch xung kêch. 
 Khi choün thiãút bë âiãûn âoïng càõt, phaíi kiãøm tra 
xem doìng ngàõn maûch âi qua thiãút bë âoï, coï beï 
hån doìng xung kêch cho pheïp hay khäng, nãúu 
khäng âaût phaíi choün thiãút bë coï doìng xung kêch 
låïn hån.