0.6 Nam châm điện  (Page 3/5)

Trong nam châm điện xoay chiều ta có: $B=B_m\text{sin}\mathrm{\omega t}$ ; $F_{\text{ât}}={\text{4B}}_m^2{\text{sin}}^2\mathrm{\omega t}$ . Theo công thức (5.19) có ${\text{sin}}^2\mathrm{\omega t}=\frac{1-\text{cos}\mathrm{2\omega t}}{2}$ .

Ta thay $F_{\text{ât}}=\frac{{\mathrm{4B}}_m^{2}S}{2}-\frac{{\mathrm{4B}}_m^{2}S}{2}\text{.}\text{cos}\mathrm{2\omega t}$

$F_0={\mathrm{2B}}_m^2\text{.}S$ (5.22)

Đặt $F_{\text{ât}}=F_0-F_0\text{.}\text{cos}\mathrm{2\omega t}=f\mathrm{2\omega t}$ là thành phần lực hút không đổi theo thời gian.

$F_{\text{bâ}}=-F_0\text{.}\text{cos}\mathrm{2\omega t}$

$\mathrm{2w}$ là thành phần lực thay đổi theo thời gian.

Ta có: Fđt= Fkđ+Fbđ

Vậy lực hút điện từ biến đổi theo tần số gấp đôi tần số của nguồn điện ( $F_1=F_{\text{10}}-F_{\text{10}}\text{cos}\mathrm{2\omega t}$ ). Ở thời điểm B= 0

thì Fđt= 0 lực lò xo: Flx>Fđt nên nắp của mạch từ bị kéo nhả ra. Ở những thời điểm Flx<Fđt thì nắp được hút về phía lõi như vậy trong một chu kì nắp bị hút nhả ra hai lần nghĩa là nắp bị rung với tần số 100Hz nếu tần số nguồn điện là 50Hz.

Để chống hiện tượng rung này, ta phải làm sao cho lực hút điện từ Fđt ở mọi thời điểm phải lớn hơn lực Flx. Muốn Fđt>Flx người ta xử lí bằng cách đặt vòng chống rung. Vòng chống rung thường làm bằng đồng và có một vòng.

Nguyên lí làm việc của vòng chống rung

Khi từ thông  đi qua cực từ sẽ chia làm hai thành phần 1 và 2. 1 là thành phần không đi qua phần cực từ có vòng chống rung, 2 đi qua phần có vòng chống rung. Khi có từ thông 2 biến thiên đi qua, trong vòng chống rung sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng icứ chạy khép mạch trong vòng. Dòng icứ sẽ sinh ra một từ trường có tác dụng chống lại sự biến thiên của 2 nên làm 2 chậm pha so với 1 một góc . Lực điện từ sinh ra sẽ có hai thành phần:

Từ thông 1sinh ra lực:

$F_2=F_{\text{02}}-F_{\text{02}}\text{cos}2(\mathrm{\omega t}-\alpha )$ (5.23)

2 sinh ra:

$\begin{array}{}F=F_1+F_2\\ F_{\text{01}}+F_{\text{02}}-\left[F_{\text{01}}\text{cos}\mathrm{2\omega t}+F_{\text{02}}\text{cos}\mathrm{2\omega t}-\mathrm{2\alpha }\right]\end{array}$ (5.24)

Lực hút điện từ tổng F sẽ là:

$F_{\text{k‰}}=F_{\text{01}}+F_{\text{02}}$ (5.25)

Qua đó ta thấy rằng lực hút điện từ F1 và F2 không đồng thời đi qua trị số 0, do đó lực hút điện từ tổng F được nâng cao làm cho mọi thời điểm t, lực F>Flx nên nắp mạch từ sẽ không rung nữa.

Điều kiện chống rung

-Thành phần lực không đổi:

$F_{\text{bâ}}=\sqrt{F_{\text{01}}^2+F_{\text{02}}^2+{\mathrm{2F}}_{\text{01}}{F}_{\text{02}}\text{cos}\mathrm{2\alpha }}$ (hình minh họa).

-Thành phần lực hút biến đổi là:

$\begin{array}{}1\text{.}{F}_{\text{01}}=F_{\text{02}}\text{thç:}\\ F_{\text{bâ}}=\sqrt{{\mathrm{2F}}_{\text{01}}^21+\text{cos}\mathrm{2\alpha }}={\mathrm{2F}}_{\text{01}}\sqrt{{\text{cos}}^2\alpha }=\\ 2\text{.}{F}_{\text{01}}\text{cos}\alpha (5\text{.}\text{27})\end{array}$ (5.26)

Trong trường hợp lí tưởng Fbđ= 0 thì cơ cấu không còn rung. Muốn vậy ta phải thỏa mãn hai điều kiện:

$\alpha =\frac{\pi }{2}$

2. góc $P=\frac{F_{\text{bâ}}}{F_{\text{kâ}}}=\frac{2\text{.}{F}_{\text{01}}\text{cos}\alpha }{{\mathrm{2F}}_{\text{01}}}=\text{cos}\frac{\pi }{2}=0$ lúc đó hệ số rung:

$\frac{\mathrm{5,1}}{2}\text{.}\frac{1}{G^2}\text{.}\frac{\text{dG}}{\mathrm{d\delta }}{\phi }_m^2{\text{sin}}^2\mathrm{\omega t}$ (5.28)

Thực tế chỉ có thể tạo được =500 800 thì mạch từ vẫn còn rung nhưng không đáng kể.

Nam châm điện ba pha

Ta khảo sát một nam châm điện ba pha có lõi sắt mạch từ kiểu chữ E thông dụng như hình 5.20. Nam châm điện ba pha có ba cuộn dây, dòng điện trong các cuộn dây tương ứng lệch pha nhau một góc 1200. Ta có thể xem lực hút của nam châm ba pha là tổng hợp của lực hút trên các lõi gồm:

F1 = $\frac{\mathrm{5,1}}{2}\text{.}\frac{1}{G^2}\text{.}\frac{\text{dG}}{\mathrm{d\delta }}{\phi }_m^2{\text{sin}}^2(\mathrm{\omega t}-{\text{120}}^0)$

F2 = $\frac{\mathrm{5,1}}{2}\text{.}\frac{1}{G^2}\text{.}\frac{\text{dG}}{\mathrm{d\delta }}{\phi }_m^2{\text{sin}}^2(\mathrm{\omega t}-{\text{240}}^0)\text{.}$ ; F3 = $\overrightarrow{F}=\overrightarrow{F_1}+\overrightarrow{F_2}+\overrightarrow{F_3}$

Lực hút tổng của ba pha: $\frac{\mathrm{5,1}}{2}\text{.}\frac{1}{G^2}\text{.}\frac{\text{dG}}{\mathrm{d\delta }}\text{.}\frac{3}{2}\text{.}{\phi }_m^2$

Ta có trị số lực tổng:

F=

Từ biểu thức (5.29) trên ta nhận thấy lực hút tổng của nam châm điện ba pha là một đại lượng không đổi theo thời gian. Nhưng theo hình 5-20, ta thấy điểm đặt của lực F trên nắp của nam châm không cố định. Điểm đặt của lực di chuyển vị trí trong khoảng AB của nắp.