Hãy trình bày cấu tạo của máy biến áp ba pha và động cơ không đồng hộ ba pha. Giải thích tại sao lõi thép của máy biến áp và động cơ không được đúc thành khối mà phải ghép lại từ nhiều lá thép?
a] Lõi thép:
Có 3 trụ từ và gông từ để khép kín mạch từ.
Lõi thép bằng các lá thép kĩ thuật điện mỏng hai mặt phủ sơn cách điện, ghép lại thành hình trụ.
b] Dây quấn :
+ Thường bằng đồng bọc cách điện quấn quanh trụ từ.
+ Có 3 dây quấn sơ cấp, kí hiệu: AX, BY, CZ và ba dây thứ cấp, kí hiệu ax, by, cz.
Động cơ không đồng bộ ba pha:
Stato[ phần tĩnh] :
a] Lõi thép: Gồm các lá thép KTĐ ghép lại thành hình trụ, mặt trong có rãnh đặt dây quấn.
b] Dây quấn: Là dây đồng được phủ sơn cách điện. Gồm: AX, BY, CZ
Roto[ phần quay]:
a] Lõi thép: Làm bằng các lá thép KTĐ mặt ngoài xẻ rãnh, ở giữa có lỗ để lắp trục, ghép lại thành hình trụ.
b] Dây quấn: Có hai kiểu : + Kiểu rôto lồng sóc
+ Kiểu roto dây quấn.
Lõi thép của máy biến áp và động cơ không được đúc thành khối mà phải ghép lại từ nhiều lá thép vì:
Khi có dòng điện chạy trong cuộn dây MBA sẽ sinh ra một từ trường biến đổi, từ trường này sinh ra trong lõi thép dòng điện Fucô [hay còn gọi là dòng điện xoáy, dòng điện quẩn]
Dòng điện Fucô luôn sinh ra một từ trường ngược chống lại nguyên nhân gây ra nó, đồng thời năng lượng của các dòng Fucô bị chuyển hóa thành nhiệt làm máy nhanh bị nóng. Do các nguyên nhân đó một phần năng lượng bị hao phí và làm giảm hiệu suất MBA.
Để hạn chế dòng Fucô phải tìm cách làm tăng điện trở của các lõi sắt.
Do đó, lõi sắt được dùng bằng nhiếu lá sắt mỏng, sơn cách điện ghép lại với nhau sao cho tạo thành các lát cắt song song với chiều của từ trường. Vì các lá thép lõi sắt có kích thước nhỏ, do đó có điện trở lớn. Dòng điện Fucô sẽ chỉ chạy trong từng lá mỏng. nên cường độ dòng điện Fucô trong các lá đó giảm đi.
Khoảng cách giữa các lá thép phải kín, không có không khí lọt vào để đảm bảo hiệu quả tối đa dẫn từ. Đồng thời không phát sinh tiếng kêu do các lá thép rung đập vào nhau.
Hay nhất
Vì lõi thép stato và roto luôn có dòng điện fuco, làm nóng lõi thép. Vì vậy khi lõi thép đặc, làm nóng lõi thép có thể giảm công suất và gây ra cháy. Còn các lá thép là các tấm thép mỏng, khi đó dòng điện fuco chỉ làm nóng lõi thép ở nhiệt độ vừa đủ.
Lõi thép của máy biến áp và động cơ không được đúc thành khối mà phải ghép lại từ nhiều lá thép vì:
Khi có dòng điện chạy trong cuộn dây MBA sẽ sinh ra một từ trường biến đổi, từ trường này sinh ra trong lõi thép dòng điện Fucô [hay còn gọi là dòng điện xoáy, dòng điện quẩn]
Dòng điện Fucô luôn sinh ra một từ trường ngược chống lại nguyên nhân gây ra nó, đồng thời năng lượng của các dòng Fucô bị chuyển hóa thành nhiệt làm máy nhanh bị nóng. Do các nguyên nhân đó một phần năng lượng bị hao phí và làm giảm hiệu suất MBA.
Để hạn chế dòng Fucô phải tìm cách làm tăng điện trở của các lõi sắt.
Do đó, lõi sắt được dùng bằng nhiếu lá sắt mỏng, sơn cách điện ghép lại với nhau sao cho tạo thành các lát cắt song song với chiều của từ trường. Vì các lá thép lõi sắt có kích thước nhỏ, do đó có điện trở lớn. Dòng điện Fucô sẽ chỉ chạy trong từng lá mỏng. nên cường độ dòng điện Fucô trong các lá đó giảm đi.
Khoảng cách giữa các lá thép phải kín, không có không khí lọt vào để đảm bảo hiệu quả tối đa dẫn từ. Đồng thời không phát sinh tiếng kêu do các lá thép rung đập vào nhau.
Dòng điện Fu-cô [Foucault] là dòng điện cảm ứng được sinh ra ở trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian.
Tính chất của dòng điện Fu-cô: Dòng điện Fu-cô có tính chất xoáy.
Ứng dụng của dòng điện Fu-cô
- Tác dụng gây lực hãm của dòng điện Fu-cô được ứng dụng như: phanh điện từ của xe có trọng tải lớn, công tơ điện.
- Tác dụng nhiệt của dòng điện Fu-cô được ứng dụng trong các lò luyện kim để nấu chảy kim loại.
- Dòng điện Fu-cô có ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống. Ví dụ như trong bếp từ: làm cho các phân tử chất lỏng dao động nhanh lên khiến nhiệt độ tăng cao, nấu kim loại, làm quay đĩa nhôm trong công tơ điện [đồng hồ tính điện năng thường sử dụng ở nhà].
- Nhiệt tỏa ra do dòng điện Fu-cô có thể làm lõi sắt bị nóng, làm hỏng máy.
- Dòng điện Fu-cô luôn có xu hướng chống lại nguyên nhân sinh ra nó nên nó làm giảm công suất của động cơ.
Cách làm giảm tác hại của dòng điện Fu-cô
Lý do:
- Các lá sắt được làm bằng nhiều lá Tôn si ghép cách điện với nhau, những là sắt mỏng này được đặt song song với đường sức từ. Lúc đó dòng điện Fu-cô chạy trong từng lá mỏng điện trở lớn nên có cường độ nhỏ làm giảm hao phí điện năng và lõi sắt ít bị nóng.
- Trong các máy biến thế và động cơ điện, lõi sắt của chúng nằm trong từ trường biến đổi. Trong lõi có các dòng điện Fu-cô xuất hiện. Do hiệu ứng Joule-Lenz, năng lượng của các dòng Fu-cô bị chuyển hóa thành nhiệt làm máy nhanh bị nóng, một phần năng lượng bị hao phí và làm giảm hiệu suất máy.
Biện pháp:
- Để giảm tác hại này, người ta phải giảm dòng Fu-cô xuống. Muốn vậy, người ta tăng điện trở của các lõi. Người ta không dùng cả khối sắt lớn làm lõi mà dùng nhiều lá sắt mỏng được sơn cách điện và ghép lại với nhau sao cho các lát cắt song song với chiều của từ trường
- Dòng điện Fu-cô do đó chỉ chạy trong từng lá mỏng. Vì từng lá đơn lẻ có kích thước nhỏ, do đó có điện trở lớn, nên cường độ dòng điện Fu-cô trong các lá đó bị giảm đi nhiều so với cường độ dòng Fu-cô trong cả khối sắt lớn. Vì vậy, năng lượng điện bị hao phí cũng giảm đi. Đó là lý do tại sao các máy biến thế truyền thống thường dùng các lõi tôn silic [sắt silic] được cán mỏng bởi chúng có điện trở suất sẽ làm giảm thiểu tổn hao do dòng Fu-cô; hoặc các lõi biến thế hiện nay sử dụng các vật liệu từ mềm đặc biệt là hợp kim tinh thể nano có điện trở suất cao.
- Trong kỹ thuật cao tần và siêu cao tần, người ta bắt buộc phải sử dụng lõi dẫn từ là các vật liệu gốm Ferit có điện trở suất cao làm tổn hao Fu-cô được giảm thiểu.
Định nghĩa dòng điện trong kim loại
Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do.
Trong chuyển động, các electron tự do luôn va chạm với các ion ở nút mạng và truyền một phần động năng cho chúng. Sự va chạm này là nguyên nhân gây ra điện trở của dây dẫn kim loại.
Công thức tính cường độ dòng điện trong kim loại chạy qua một dây dẫn:
I = \[n_{0}\].e.S.v
Trong đó:
\[n_{0}\] là mật độ electron tự do [hạt/\[m^{3}\] hay \[m^{-3}\]].
e là điện tích của 1 electron [ e = 1,6.\[10^{-19}\]C].
v là vận tốc trung bình của các e tự do [m/s].
S là tiết diện dây dẫn [\[m^{2}\]].
Please follow and like us:
Bài này không có nguồn tham khảo nào. Dòng điện Foucalt hay còn gọi là dòng điện xoáy [tiếng Anh: eddy current] là hiện tượng dòng điện sinh ra khi ta đặt một vật dẫn điện vào trong một từ trường biến đổi theo thời gian hay vật dẫn chuyển động cắt ngang từ trường. Nhà vật lý người Pháp Léon Foucault [1819-1868] là người đầu tiên đã chứng minh sự tồn tại của các dòng điện cảm ứng trong vật dẫn nhờ tác dụng của một từ thông biến thiên.
Nguyên nhân vật lý gây nên dòng điện Foucault chính là lực Lorentz hay lực điện tương đối tính tác động lên các hạt tích điện có thể chuyển động tự do trong vật dẫn.
Dòng điện Foucault luôn chống lại nguyên nhân gây ra nó, theo định luật Lenz. Nó tạo ra một cảm ứng từ có từ thông ngược nhằm chống lại sự biến thiên của từ thông đã tạo ra nó; hoặc tương tác với từ trường tạo ra nó gây ra lực cơ học luôn chống lại chuyển động của vật dẫn.
Dòng điện Foucault cũng là một hiệu ứng vật lý, trong nhiều hiệu ứng liên quan đến cảm ứng điện từ, có nhiều ứng dụng hay ý nghĩa thực tiễn. Nó cũng có chung bản chất với hiệu ứng bề mặt trong các dây dẫn điện xoay chiều.
Foucault đã làm thí nghiệm sau để khám phá ra dòng điện mang tên ông.
Thí nghiệm trên có thể giải thích như sau: Các hạt tích điện có thể chuyển động tự do trong đĩa kim loại [cụ thể là electron], chuyển động, cùng với đĩa, trong từ trường sẽ chịu lực Lorentz gây ra bởi từ trường, làm lệch quỹ đạo chuyển động. Điều này cũng có nghĩa là các hạt tích điện này sẽ chuyển động tương đối so với đĩa tạo ra dòng điện xoáy, dòng điện Foucault, trong đĩa. Dòng điện này bị cản trở bởi điện trở của đĩa và sinh ra nhiệt lượng làm nóng đĩa. Theo định luật bảo toàn năng lượng, động năng của đĩa đang quay được chuyển hóa thành nhiệt năng của nó, và đĩa buộc phải quay chậm lại khi nóng lên.
Xem xét một vòng dây dẫn điện nằm trong từ trường. Hiệu điện thế sinh ra dọc theo vòng dây tỷ lệ với biến thiên từ thông,
d
ϕ
d
t
{\displaystyle {\frac {d\phi }{dt}}}
, qua vòng dây đó, theo dạng tích phân của định luật cảm ứng Faraday:
Dòng điện chạy trong dây, dòng điện Foucault, theo định luật Ohm, tỷ lệ nghịch với điện trở,
R
{\displaystyle R\,}
, của dây:
Nếu cường độ từ trường đồng nhất,
B
{\displaystyle B\,}
, trên toàn tiết diện cắt ngang của vòng dây dẫn [tiết diện vuông góc với từ trường],
S
{\displaystyle S\,}
, thì từ thông
ϕ
{\displaystyle \phi \,}
là:
Trong trường hợp tiết diện vòng dây,
S
{\displaystyle S\,}
không thay đổi, biến thiên từ thông,
d
ϕ
d
t
{\displaystyle {\frac {d\phi }{dt}}}
, là:
Nên dòng Foucault là:
Trong trường hợp từ trường biến đổi điều hòa [
B
=
B
0
×
sin
[
ω
t
]
{\displaystyle B=B_{0}\times \sin[\omega t]\,}
, do đó
d
B
d
t
=
B
0
×
ω
×
cos
[
ω
t
]
{\displaystyle {\frac {dB}{dt}}=B_{0}\times \omega \times \cos[\omega t]}
], ta có:
Trong các máy biến thế và động cơ điện, lõi sắt của chúng nằm trong từ trường biến đổi. Trong lõi có các dòng điện Foucault xuất hiện. Do hiệu ứng Joule-Lenz, năng lượng của các dòng Foucault bị chuyển hóa thành nhiệt làm máy nhanh bị nóng, một phần năng lượng bị hao phí và làm giảm hiệu suất máy.
Để giảm tác hại này, người ta phải giảm dòng Foucault xuống. Muốn vậy, người ta tăng điện trở của các lõi. Người ta không dùng cả khối sắt lớn làm lõi mà dùng nhiều lá sắt mỏng được sơn cách điện và ghép lại với nhau sao cho các lát cắt song song với chiều của từ trường. Dòng điện Foucault do đó chỉ chạy trong từng lá mỏng. Vì từng lá đơn lẻ có kích thước nhỏ, do đó có điện trở lớn, nên cường độ dòng điện Foucault trong các lá đó bị giảm đi nhiều so với cường độ dòng Foucault trong cả khối sắt lớn. Vì vậy, năng lượng điện bị hao phí cũng giảm đi. Đó là lý do tại sao các máy biến thế truyền thống thường dùng các lõi tôn silic [sắt silic] được cán mỏng bởi chúng có điện trở suất sẽ làm giảm thiểu tổn hao do dòng Foucault; hoặc các lõi biến thế hiện nay sử dụng các vật liệu từ mềm đặc biệt là hợp kim tinh thể nano có điện trở suất cao. Trong kỹ thuật cao tần và siêu cao tần, người ta bắt buộc phải sử dụng lõi dẫn từ là các vật liệu gốm ferit có điện trở suất cao làm tổn hao Foucault được giảm thiểu.
Dòng Foucault không phải là chỉ có hại. Nó cũng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như luyện kim, đệm từ trường, phanh từ trường... Dưới đây liệt kê một số ứng dụng:
Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Dòng điện Foucault.
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Dòng_điện_Foucault&oldid=68403436”