Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ - Chương 3, Phần 1: Mạch từ-Hỗ cảm máy biến áp - Trịnh Hoàng Hơn

Presenter: Trịnh Hoàng Hơn Industrial and Civil Automation Lab Tel: 0903767041 trinhhoanghon09@gmail.com www.icalabhcmut.edu.vn CHƯƠNG 3 MẠCH TỪ - HỖ CẢM MÁY BIẾN ÁP 28/06/2015 9:00 CH Vật liệu dẫn từ * Tại sao Fe lại dẫn từ? * Đường cong từ hóa Sự bảo hòa Vòng từ trễ  tổn hao từ trễ Từ dư  lợi và hại của từ dư Nam chăm vĩnh cửu 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 2 Các định luật cơ bản (1) * Định luật Ampérè 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 3   C ldHsdJ  ds n J  C ld H  Các định luật cơ bản (2) * Định luật Faraday 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 4 C d Edl Bds dt     ds n B C ld E Các định luật cơ bản (3) * Định luật bảo toàn điện tích – không kể đến dòng điện dịch Cho mặt S kín 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 5 0 C Jds  Các định luật cơ bản (4) * Định luật Gauss – không thay đổi của từ tích Cho mặt S kín 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 6 0 C Bds  ĐL Ampere – ĐL Ohm từ 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 7 ĐL Ampere – ĐL Ohm từ 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 8 Định luật Ohm trong mạch từ 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 9 Tương quan giữa mạch điện và mạch từ 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 10 Mạch từ Mạch Điện Mạch từ hình xuyến * Gọi LC là chiều dài trung bình của đường sức từ 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 11 LC S 1 C F F Ni L S      Mạch từ hình xuyến – sơ đồ thay thế * Sơ đồ thay thế mạch từ 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 12 + - F Ni 1 CL S    Tự cảm – hỗ cảm * Mạch từ có khe hở không khí Từ thông tổng, từ thông làm việc, từ thông rò, từ thông tản, từ thông móc vòng 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 13 òr lv   Tự cảm – hỗ cảm * Từ thông móc vòng: kích thích 1 cuộn dây  Từ thông  móc vòng qua N vòng dây •  phụ thuộc vào dòng điện I và cấu tạo hình học của cuộn dây 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 14 2N N i R     Tự cảm – hỗ cảm * Độ tự cảm được định nghĩa để đặc trưng cho cấu tạo hình học của cuộn dây, 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 15 2N L i R    Tự cảm – hỗ cảm * Từ thông liên kết  Từ thông liên kết tổng hợp của cuộn 1 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 16 11 1 21L   Tự cảm – hỗ cảm • L1 Từ thông mốc vòng riêng cuộn 1 • 21 là từ thông mốc vòng qua cuộn 2 do cuộn 1 sinh ra,  Từ thông liên kết của cuộn 2 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 17 2 1 2 21 2 21 1 2 21 d di N M i v M dt dt        Hỗ cảm giữa 2 cuộn dây Xét khi cả 2 cuộn dây đều được kích thích * Từ thông tổng của 2 cuộn dây 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 18 1 1 21 12 11 12 2 21 12 2 21 22 L L             Xét khi cả 2 cuộn dây đều được kích thích * Từ thông liên kết của 2 cuộn dây * Sức điện động cảm ứng của 2 cuộn dây 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 19     1 1 1 1 11 12 1 1 12 2 1 1 2 2 2 2 2 21 22 21 1 2 2 1 2 2 N N L i M i L i Mi N N M i L i Mi L i                      1 1 2 1 1 2 1 2 2 2 d di di v L M dt dt dt d di di v M L dt dt dt          Hệ số ghép * Hệ số ghép của 2 cuộn dây 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 20 21 12 21 12 1 21 2 21 12 11 22 doM M M M MM k k L LL L k           Hệ số ghép * Do Máy biến áp lõi không khí k0.5 (từ thông rò lớn) Máy biến áp lõi sắt từ k 05 (k1), từ thông rò nhỏ. 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 21 11 1 21 11 21 22 12 2 22 12 0 1 L L k               Cực tính của cuộn dây * Cực tính thuận của hai cuộn dây được chọn tại đầu có dòng điện chạy vào sao cho từ thông sinh ra là cùng chiều; 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 22 Cực tính của cuộn dây * Nếu cho dòng điện chảy vào 2 cuộn dây theo chiều thuận  Sức điện động tự cảm; hổ cảm  Đều có cực dương nối vào đầu đánh dấu cực tính 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 23 + - + - + - + - + - + - 1i 1R 1 1 di L dt 2diM dt 2v 1 v 2i2R 2 2 di L dt 1diM dt Cực tính của cuộn dây 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 24 + - + - + - + - + - + - 1i 1R 1 1 di L dt 2diM dt 1v 2 v 2i2R 2 2 di L dt 1diM dt 1 2 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 di di v R i L M dt dt di di v R i M L dt dt        Cực tính của cuộn dây 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 25 + - + - + - + - + - 1i 1R 1 1 di L dt 2diM dt 1v 2 v 2i2R 2 2 di L dt 1diM dt 1 2 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 di di v R i L M dt dt di di v R i M L dt dt        + - Presenter: Trịnh Hoàng Hơn Industrial and Civil Automation Lab Tel: 0903767041 trinhhoanghon09@gmail.com www.icalabhcmut.edu.vn MÁY BIẾN ÁP 28/06/2015 9:00 CH MBA lý tưởng * Máy biến áp lý tưởng  Bỏ qua tổn hao cuộn dây Mạch từ tuyến tính Bỏ qua từ thông rò 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 27 1 1 1 1 2 2 2 2 d v N v Ndt a d v N v N dt         Tỉ số biến áp MBA lý tưởng * Từ thông cùng chiều * Nếu 0 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 28 1 1 2 2N i N i  1 2 1 1 2 2 2 1 1 0 i N N i N i i N a         MBA lý tưởng * Từ thông ngược chiều 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 29 1 2 1 1 2 2 2 1 1 0 i N N i N i i N a       1 1 2 2v i v i Hệ số ghép cặp k=1 Tự cảm của cuộn dây vô cùng lớn L1, L2  Bỏ qua tổn hao cuộn dây Máy biến áp lý tưởng: Tương hợp tổng trở * Xét MBA lý tưởng Tải RL Qua biến áp •Giá trị điện trở được hiệu chỉnh theo tỉ số biến áp 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 30 22 1 2 1 L L v v R a R i i     Tương hợp tổng trở * Hiệu suất năng lượng cấp cho tải cực đại?  Không khả thi * Qua máy biến áp Có tỉ số thích hợp 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 31 2 0 LZ a Z 0 =const L L L Z Z R X  Chứng minh? MBA Công suất 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 32 1 2 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 0 L L di di v R i L M dt dt di di R i M L R i dt dt v R i          MBA Công suất 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 33 1 2 1 1 1 1 2 2 22 1 2 2 2 2 2 2 2 0 L L di id v R i L aM dt dt a i di i id a R aM a L a R a dt dt a a i av a R a                                     1 2 1 1 1 1 1 2 2 22 2 2 2 2 1 2 2 2 2 0 L L di id v R i L aM aM i dt dt a i i i id d a R aM i a L aM a R a dt a dt a a i av a R a                                          MBA Công suất 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 34     1 2 1 1 1 1 1 2 2 22 2 2 2 2 1 2 2 2 2 0 L L di id v R i L aM aM i dt dt a i i i id d a R aM i a L aM a R a dt a dt a a i av a R a                                          MBA Công suất * Nếu điện áp cấp vào hình sine 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 35 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 max cos 1 sin cos 4.44 2 m m m m d v V t N dt V t V tdt N N V V fN                Máy biến áp công suất * Kể đến từ thông rò và tổn hao mạch từ 28/06/2015 9:00 CH Trịnh Hoàng Hơn ICA Lab 36