Bài giảng môn Khí cụ điện - Chương 5: Cơ cấu điện tử và nam châm điện

CHƯƠNG 5 : 
CƠ CẤU ĐIỆN TỪ 
VÀ NAM CHÂM ĐIỆN 
KHÁI NIỆM CHUNG CƠ CẤU ĐIỆN TỪ 
 Caïc thiãút bë nhæ råle, cäng tàõc tå, khåíi âäüng tæì, 
aïptämaït, ... âãöu coï bäü pháûn laìm nhiãûm vuû biãún âäøi tæì âiãûn 
nàng ra cå nàng. Bäü pháûn naìy gäöm coï : cuäün dáy vaì maûch 
tæì goüi chung laì cå cáúu âiãûn tæì. 
 Maûch tæì chia laìm caïc pháön chênh sau âáy : 
 Thán maûch tæì 
 Nàõp maûch tæì 
 Khe håí khäng khê chênh  . 
 KHÁI NIỆM CHUNG CƠ CẤU ĐIỆN TỪ 
3 
1 
2 
r 
 
t 
Hçnh : Kãút cáúu maûch tæì 
 1.Thán maûch tæì; 2. Nàõp maûch tæì ;3. Cuäün dáy 
 KHÁI NIỆM CHUNG CƠ CẤU ĐIỆN TỪ 
 Khi cho doìng âiãûn chaûy qua cuäün dáy thç trong cuäün dáy 
coï tæì thäng  âi qua, tæì thäng naìy cuîng chia laìm 3 thaình 
pháön : 
 Tæì thäng chênh  : laì tæì thäng âi qua khe håí khäng khê 
chênh, âoï cuîng laì tæì thäng laìm viãûc cuía cå cáúu âiãûn tæì . 
 Tæì thäng taín t : laì tæì thäng âi ra ngoaìi khe håí khäng 
khê chênh. 
 Tæì thäng roì r : laì tæì thäng kheïp voìng qua cuäün dáy laì 
thaình pháön khäng âi qua khe håí khäng khê chênh maì kheïp 
kên trong khäng gian giæîa loîi vaì thán maûch tæì. 
PHÂN LOẠI CƠ CẤU ĐIỆN TỪ 
 Phán theo tênh cháút cuía nguäön âiãûn 
 Cå cáúu âiãûn mäüt chiãöu. 
 Cå cáúu âiãûn tæì xoay chiãöu. 
 Theo caïch näúi cuäün dáy vaìo nguäön âiãûn 
 Näúi näúi tiãúp. 
 Näúi song song. 
 Theo hçnh daûng maûch tæì: 
 Maûch tæì huït cháûp (thàóng). 
 Maûch tæì huït xoay (quanh mäüt truûc hay mäüt caûnh), 
maûch tæì huït kiãøu pittäng. 
CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA MẠCH TỪ 
1. Âënh luáût Äm : Trong mäüt phán âoaûn cuía maûch tæì, tæì 
aïp råi trãn noï bàòng têch giæîa tæì thäng vaì tæì tråí hoàûc 
thæång giæîa tæì thäng vaì tæì dáùn : 
2. Âënh luáût Kiãúckhäúp I : Trãn moüi âiãøm cuía maûch tæì, 
täøng tæì thäng vaìo bàòng täøng tæì thäng ra : 
3. Âënh luáût Kiãúckhäúp II : Trong mäüt maûch tæì kheïp 
kên, täøng tæì aïp cuía caïc âoaûn maûch bàòng täøng sæïc tæì 
âäüng : 
CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN 
 CỦA MẠCH TỪ 
4. Âënh luáût baío toaìn doìng âiãûn : Têch phán âæåìng 
cuía cæåìng âäü tæì træåìng theo voìng tæì kheïp kên bàòng 
täøng s.t.â cuía voìng tæì âoï : 
 Âënh luáût toaìn doìng âiãûn coï thãø biãún âäøi nhæ sau : 
hoàûc : 
 vaì âáy cuîng chênh laì âënh luáût Kiãúckhäúp II våïi maûch 
tæì kheïp kên. 
 NAM CHÂM ĐIỆN 
 ĐẠI CƯƠNG VỀ NAM CHÂM ĐIỆN 
i N 
 
S 
i 
N 
S 
N 
S 
Nam chám âiãûn 
ĐẠI CƯƠNG VỀ NAM CHÂM ĐIỆN 
 Doìng âiãûn chaûy trong cuäün dáy seî sinh ra tæì træåìng. 
Váût liãûu sàõt tæì âàût trong tæì træåìng naìy seî bë tæì hoïa vaì coï cæûc 
tênh ngæåüc laûi våïi cæûc tênh cuía cuäün dáy, cho nãn seî bë huït 
vãö phêa cuäün dáy 
 Nãúu âäøi chiãöu doìng âiãûn trong cuäün dáy thç tæì træåìng 
trong cuäün dáy cuîng âäøi chiãöu vaì váût liãûu sàõt tæì bë tæì hoïa coï 
cæûc tênh ngæåüc våïi cæûc tênh cuäün dáy, cho nãn chiãöu læûc huït 
khäng âäøi. 
 Trong quaï trçnh laìm viãûc nàõp maûch tæì chuyãøn âäüng, 
khe håí khäng khê giæîa nàõp vaì loîi thay âäøi nãn læûc huït âiãûn 
tæì cuîng thay âäøi 
TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ 
NAM CHÂM ĐIỆN 
TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ 
NAM CHÂM ĐIỆN 
 Læûc huït âiãûn tæì cuaí nam chám âiãûn mäüt chiãöu thæåìng 
âæåüc tênh theo 2 phæång phaïp : 
1. Tênh theo cäng thæïc maxwell 
2. Tênh theo phæång phaïp cán bàòng nàng læåüng 
TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ 
THEO CÔNG THỨC MAXWELL 
 Theo Maxell thç khi coï mäüt váût dáùn tæì træåìng thç váût dáùn 
tæì seî chëu mäüt læûc taïc duûng : 
 Trong âoï: 
 : Veïc tå tæì caím åí khe håí KK bãö màût cæûc tæì 
 : Veïc tå phaïp tuyãún âån vë åí bãö màût cæûc tæì 
 S: diãûn têch bãö màût váût dáùn. 
 0 = 1,25.10
-8 [H/cm] laì âäü tæì tháøm cuía khäng khê. 
 Vç hãû säú tæì dáùn cuía váût liãûu sàõt tæì låïn hån nhiãöu cuía 
khäng khê ( >>0) nãn xem nhæ cuìng phæång vaì 
This image cannot currently be displayed.
TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ 
THEO CÔNG THỨC MAXWELL 
 Vaì ta coï : 
 Khi khe håí khäng khê beï, tæì træåìng coï thãø xem nhæ 
phán bäú âãöu trãn bãö màût cæûc tæì B = const, bãn coi thç 
ta co ï: 
 B: âån vë [Wb/cm2]. 
 S: diãûn têch tæì thäng qua [cm2]. 
 = 1,25.10-8 [Wb/A.cm] 
 Nãúu B tênh theo Tesla thç : 
This image cannot currently be displayed.
TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ 
THEO CÔNG THỨC MAXWELL 
 Khi khe håí khäng khê tæì thäng roì nhiãöu : 
 Våïi Kâc= 3 5 laì hãû âiãöu chènh. 
 THEO PHƯƠNG PHÁP 
 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 
i N 
 
S 
THEO PHƯƠNG PHÁP 
 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 
 Khi âoïng âiãûn vaìo cuäün dáy NCÂ, ta coï phæång trçnh 
cán bàòng âiãûn aïp : 
 Nhán 2 vãú cuía phæång trçnh cho idt, ta coï : 
 Láúy têch phán hai vãú phæång trçnh trãn ta coï: 
 Trong âoï ta coï: 
 : laì nàng læåüng nguäön cung cáúp. 
 : laì nàng læåüng tiãu hao trãn âiãûn tråí cuäün dáy w. 
 :laì nàng læåüng têch luîy trong tæì træåìng 
THEO PHƯƠNG PHÁP 
 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 
0 
i1 i2 i 0 
b 
a 
c d 
THEO PHƯƠNG PHÁP 
 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 
 Tæì âäö thë ta tháúy quan hãû giæîa tæì thäng moïc voìng vaì 
doìng âiãûn i, coï tênh phi tuyãún. 
 Tênh læûc huït âiãûn : 
 Khi cung cáúp nàng læåüng cho cå cáúu âiãûn tæì thç nàõp 
cuía maûch tæì âæåüc huït vãö phêa loîi, khe håí khäng khê åí giæîa 
nàõp vaì loîi giaím dáön. 
 ÆÏng våïi vë trê ban âáöu cuía nàõp maûch tæì coï: 
 ÆÏng våïi vë trê cuäúi coï: 
THEO PHƯƠNG PHÁP 
 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 
Nàng læåüng tæì træåìng khi åí vë trê âáöu seî laì: 
 := diãûn têch 
Váûy nàng læåüng láúy thãm tæì ngoaìi vaìo âãø nàõp maûch tæì 
chuyãøn âäüng laì: 
 : = diãûn têch hçnh thang 
Theo âënh luáût cán bàòng nàng læåüng coï: 
Trong âoï laì nàng læåüng laìm nàõp chuyãøn âäüng tæì vë trê 1 
âãún vë trê 2. 
 = diãûn têch tam giaïc cong oad 
Nãúu giaí thiãút maûch tæì chæa baîo hoìa âæåìng âàûc tênh chè 
xeït åí âoaûn tuyãún 
THEO PHƯƠNG PHÁP 
 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 
Ta coï: 
Vç coï: 
Âàût: 
 Daûng vi phán : 
Váûy læûc huït âiãûn tæì seî laì: 
THEO PHƯƠNG PHÁP 
 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 
Ta xeït hai træåìng håüp sau: 
a. Træåìng håüp khi I = const thç 
Ta coï : 
Coï : L = W2G 
Trong âoï : G laì tæì dáùn cuía maûch tæì. 
 W laì säú voìng cuía cuäün dáy. 
Ta coï : 
THEO PHƯƠNG PHÁP 
 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 
b. Træåìng håüp khi  = const thç 
Ta coï : 
nãn 
NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU 
VÀ VÒNG CHỐNG RUNG 
NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU 
VÀ VÒNG CHỐNG RUNG 
Nam chám âiãûn xoay chiãöu 
NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU 
VÀ VÒNG CHỐNG RUNG 
 Khi cung cáúp doìng âiãûn xoay chiãöu i = Imsin(wt) thç 
trong mach seî xuáút hiãûn : 
Ta coï : 
Ta thay : 
 suy ra : 
Âàût laì thaình pháön læûc huït khäng âäøi theo thåìi 
gian. 
 :laì thaình pháön læûc thay âäøi theo thåìi gian. 
Ta coï: Fdt = Fkd + Fbd 
NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU 
VÀ VÒNG CHỐNG RUNG 
 Váûy læûc huït âiãûn tæì biãún âäøi theo táön säú gáúp âäi táön säú 
cuía nguäön âiãûn (2w). 
 ÅÍ thåìi âiãøm B = 0 thç Fdt = 0 læûc loì xo Flx > Fdt thç nàõp 
bë keïo nhaí ra. ÅÍ nhæîng thåìi âiãøm Flx < Fdt thç nàõp âæåüc 
huït vãö phêa loîi. 
 Nhæ váûy trong mäüt chu kyì nàõp bë huït nhaí ra hai láön 
nghéa laì nàõp bë rung våïi táön säú 100Hz nãúu táön säú nguäön 
âiãûn laì 50Hz. 
NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU 
VÀ VÒNG CHỐNG RUNG 
 Âãø chäúng hiãûn tæåüng 
rung naìy, ta phaíi laìm 
sao cho læûc huït âiãûn tæì 
Fdt åí moüi thåìi âiãøm phaíi 
låïn hån læûc Flx. 
 Muäún Fdt> Flx ngæåìi 
ta taûo ra 2 tæì thäng lãûch 
pha trong maûch tæì, bàòng 
caïch âàût voìng chäúng 
rung thæåìng bàòng âäöng 
vaì coï mäüt voìng 
Nam chám âiãûn xoay chiãöu 
Voìng ngàõn maûch 
NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU 
VÀ VÒNG CHỐNG RUNG 
Nguyãn lê laìm viãûc cuía voìng chäúng rung : 
 Khi tæì thäng  âi qua cæûc tæì seî chia laìm hai 
thaình pháön 1 vaì 2. 
1 laì thaình pháön khäng âi qua pháön cæûc tæì coï 
voìng chäúng rung, 2 âi qua pháön coï voìng 
chäúng rung. Khi coï tæì thäng 2 biãún thiãn âi 
qua, trong voìng chäúng rung seî xuáút hiãûn doìng 
âiãûn caím æïng icæï chaûy kheïp maûch trong voìng. 
 Doìng icæï seî sinh ra mäüt tæì træåìng coï taïc 
duûng chäúng laûi sæû biãún thiãn cuía 2 nãn laìm 2 
cháûm pha so våïi 1 mäüt goïc . 
NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU 
VÀ VÒNG CHỐNG RUNG 
 
0 
n 
 
NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU 
VÀ VÒNG CHỐNG RUNG 
Læûc âiãûn tæì sinh ra seî coï hai thaình pháön : 
Tæì thäng 1 sinh ra læûc: F1 = F10 - F10 cos2t 
Tæì thäng 2 sinh ra læûc : F2 = F20 - F20 cos(2t-2 ) 
Læûc huït âiãûn tæì täøng F laì : 
 F = F1 + F2 
 = (F01 + F02) - [F01cos2t + F02 cos(2t - 2)] 
 Qua âoï ta tháúy ràòng læûc huït âiãûn tæì F1 vaì F2, khäng 
âäöng thåìi âi qua trë säú 0, do âoï læûc huït âiãûn tæì täøng F 
âæåüc náng cao laìm cho moüi thåìi âiãøm t, læûc F > Flx nãn 
nàõp maûch tæì seî khäng rung næîa. 
NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU 
VÀ VÒNG CHỐNG RUNG 
 Âiãöu kiãûn chäúng rung: 
 Thaình pháön læûc khäng âäøi: 
 Fkâ = F01 + F02 
 Thaình pháön læûc huït biãún âäøi laì : 
 Trong træåìng håüp lyï tæåíng Fbâ = 0 thç cå cáúu khäng 
coìn rung. Muäún váûy ta phaíi thoaí maîn hai âiãöu kiãûn. 
1. F01 = F02 thç : 
2. goïc luïc âoï hãû säú rung 
Trong thæûc tãú chè coï thãø taûo âæåüc  = 50o-80o