Bài giảng Cơ sở khí cụ điện - Chương 3: Lực điện động (LĐĐ)

Nội dung text: Bài giảng Cơ sở khí cụ điện - Chương 3: Lực điện động (LĐĐ)

1. CHƯƠNG 3: LỰC ĐIỆN ĐỘNG (LĐĐ) 3.1. Khái niệm chung. 3.2. Các phương pháp xác định lực điện động. 3.2.1. Tính LĐĐ theo định luật BIO-XAVA-LAPLACE 3.2.2. Tính LĐĐ theo ppháp cân bằng năng lượng. 3.3. Tính LĐĐ một số trường hợp thường gặp. 3.4. Tính LĐĐ ở mạch điện xoay chiều 1 pha. 3.5. Tính LĐĐ ở mạch điện xoay chiều 3 pha. 3.6. Độ bền điện động của thiết bị điện 3.7. Trường hợp Cộng hưởng cơ khí.
2. CHƯƠNG 3: LỰC ĐIỆN ĐỘNG ✓ 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. ✓ Nhæng khi åí chãú âäü ngàõn maûch, doìng tàng lãn ráút låïn (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.
3. 3.1. KHÁI NIỆM CHUNG ✓ Våïi doìng âiãûn xoay chiãöu, doìng âiãûn xung kêch âæåüc tênh theo cäng thæïc nhæ sau: I XK = K XK 2I nm ✓ 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. ✓ 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.
4. 3.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LĐĐ. 3.2.1. 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 3.1, thç seî coï mäüt læûc dF (N) taïc âäüng lãn dl1: dF = i1B.dl1 sin  (3.1) 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. l1 l1 F = dF = i Bsin .dl (3.2) 1 1 0 0
5. 3.2.1. 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 cảm B tæång âäúi thuáûn tiãûn khi sæí duûng âënh luáût Bio - Xava - Laplace. y dl2 B i β 1 x 0 i2 dF dH z dl M 1 Hình 3.1
6. 3.2.1. TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE Theo âënh luáût naìy câäü tæì træåìng dH taûi âiãøm M báút kyì caïch dáy dáùn dl2 coï doìng âiãûn i2 chaûy qua mäüt khoaíng r, âæåüc xâënh theo cthæïc: i .dl sin dH = 2 2 4 .r 2 (3.3) Trong âoï laì goïc giæîa vectå dl2 vaì baïn kênh r.  i sin .dl Tæì caím åí âiãøm M seî laì: dB =  dH = 0 2 2 (3.4) 0 4 .r 2 Thay 0 = 4. .10-7 (H/m) vaì têch phán hai vãú cuía ta coï: l2 i sin B = 10−7. 2 dl (3.5) 2 2 0 r Thay (3.5) vaìo (3.2) ta coï: l1 l2 sin .sin .dl .dl F =10−7.i .i 1 2 (3.6) 1 2 2 0 0 r
7. 3.2.1. TÍNH TOÁN THEO ĐỊNH LUẬT BIO-XAVA-LAPLACE l1 l2 sin .sin .dl .dl Âàût 1 2 = KC : Hãû säú kãút cáúu cuía maûch voìng 2 0 0 r Váûy: −7 F =10 .i1.i2 .KC (3.7) 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.
8. 3.2.2. 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 1 1 W = L i 2 + L i 2 + M.i i (3.8) 2 1 1 2 2 2 1 2 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). Nãúu chè coï 1 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: W 1 L F = = i 2 x 2 x (3.9)
9. 3.2.2. TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG Thay Li =  = W. vaìo (3.9) ta coï: W 1  F = = iW (3.10) x 2 x 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 (3.8) seî laì: W M F = = i i (3.11) x 1 2 x L L Trong (3.11) Coi: 1 = 2 = 0 tức điện cảm của mạch vòng không thay x x đổi. Phương pháp cân bằng năng lượng dùng để tính LĐĐ khi biết được biểu thức giải tích của điện cảm L và hổ cảm M.
10. HƯỚNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐỘNG i1 F i1 i1 F F i2 i2 i2 F F F i1 i1 i1 F F F F i2 F F i2 i2 F
11. 3.3. TÍNH LĐĐ MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THƯỜNG GẶP. 3.3.1. TToán LĐĐ tác dụng lên 1 vòng dây. ✓Một vòng dây có bán kính R, bán kính dây r, i chạy qua. 90 - f Rd ✓Chiều Fđđ tác dụng lên vòng dây có xu R hướng kéo căng vòng dây ra các phía theo R d hướng kính. i ✓Trường hợp này lực điện động được tính theo phương pháp cân bằng năng lượng. Fq Fq -Ta giả sử rằng lực được phân bố đều trên chu vi của vòng dây. F -Gọi fr : lực tác dụng lên 1 đơn vị dài chu vi của vòng dây theo hướng kính. Hình 3.2 -Ta có: F = fr.2π.R (3.12)
12. 3.3.1. TToán LĐĐ tác dụng lên 1 vòng dây. 1 2 dL - Lực điện động tác dụng lên vòng dây theo hướng kính là: F = i R 2 dR - Với R>>r: thì điện cảm của vòng dây được tính theo công thức: 8R L =  R(ln −1,75) (3.13) o r  2 8R - Thế cthức L vào FR ta có: F = o i ln( − 0,75) (3.14) R 2 r - Từ các biểu thức trên, Lực điện động tác động lên một đơn vị chiều dài dây được tính bằng: F  8R f = = o i 2 ln( − 0,75) (3.15) R 2 R 4 R r - Thành phần lực Fq có xu hướng kéo đứt nửa vòng dây là: / 2 8R F = f Rsin .d =10−7 i2 ln −0,75 (3.16) q R o r
13. 3.3. TÍNH LĐĐ MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THƯỜNG GẶP. 3.3.2. TToán LĐĐ tác dụng lên 2 vòng dây. ✓ Với trường hợp có hai vòng dây của một cuôn dây, lực điện động có xu hướng kéo chúng lại gần nhau: ✓ Trường hợp hai vòng dây song song F được tính theo phương pháp cân bằng h năng lượng. ✓ Năng lượng từ do hỗ cảm giữa hai vòng dây có dòng điện i1, i2 : H-3.3 W = i1.i2.M (3.17) ✓Lực điện động tác dụng lên chúng theo chiều dọc trục sẽ là: dW dM F = = i i (3.18) dh 1 2 dh 8R ✓ Với R >3h, thì hỗ cảm M tính theo cthức: M = 0 R ln − 2 (3.19) h
14. 3.3.2. TToán LĐĐ tác dụng lên 2 vòng dây. ✓ Lấy đạo hàm của ptrình (3.19) trên theo khoảng cách h giữa hai vòng dây ta có: dM R =  (3.20) dh 0 h ✓ Thay (3.20) vào (3.18) ta có: lực điện động giữa hai vòng dây bán kính R và khoảng cách h là: R F =  i i (3.21) h 0 1 2 h KL: Trong một cuộn dây lực này có xu hướng nén thấp theo chiều cao của cuộn dây, vì vậy trong các thiết bị đóng cắt có cuộn dây dòng, với dòng ngắn mạch lớn thì phải chú ý đến vấn đề tính toán lực điện động, tăng độ bền cơ, giảm bớt lực điện động, tránh hư hỏng khi có sự cố.
15. 3.3.3. TTOÁN LĐĐ GIỮA 2 THANH DẪN SONG SONG CÓ DÒNG ĐIỆN 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 : l1 I l F 1 1 S1 D2 D1 S2 a a F I2 l2 l2 Træåìng håüp l1 = l2 = l : Thç læûc âiãûn âäüng taïc duûng lãn hai dáy dáùn laì : −7 F = 10 i1i2KC 2 2l a a Với: K = 1+ − ; Kc là hệ số kết cấu mạch vòng c a l l
16. 3.3.3. TTOÁN LĐĐ GIỮA 2 THANH DẪN SONG SONG CÓ DÒNG ĐIỆN Hay : 2 −7 2l a a F =10 i i 1+ − 1 2 a l l a Nãúu 1 nghéa laì chiãöu daìi cuía dáy dáùn ráút låïn so våïi khoíang caïch l 2l cuía chuïng thç K = , læûc âiãûn luïc âoï laì : C a 2l F = 10−7 i i (N) (3.22) 1 2 a l1 ❖ Træåìng håüp l l : F 1 2 S 1 D D S a Ta coï : −7 2 1 2 F = 10 i1i2KC (3.23) F l Trong đó: 2 (D + D )− (S − S ) K = 1 2 1 2 C a
17. 3.3.4 TÍNH TOÁN LĐĐ GIỮA 2 THANH DẪN VUÔNG GÓC Trường hợp thanh dẫn của các thiết bị nằm vuông góc với nhau: Giả thiết: coi dòng điện chỉ tập trung ở trục của thanh dẫn và chiều dài dây dẫn đứng rất lớn so với dây dẫn ngang l > a. hình 3.4 i i 2r 2r a a dx dx i i x x a) b) H-3.4 F F
18. 3.3.4. TÍNH TOÁN LĐĐ GIỮA 2 THANH DẪN VUÔNG GÓC Dựa vào Đluật Bioxava, Ta có công thức tính: 2 0 a F = i ln (3.24) 4 r ✓ Nếu chiều dài thanh dẫn đứng là hữu hạn thì lực điên động sẽ bé hơn giá trị của biểu thức trên. ✓ Phân bố của lực điện động lên thanh dẫn ngang được bố trí như trên hình 3.4a ✓ Hình 3.4b là phân bố tổng hợp của lực khi có hai thanh dẫn đứng cùng tác động lên một thanh dẫn ngang, lực lúc này bằng tổng hợp của cả hai thanh tác động lên.
19. 3.3.5. TÍNH TOÁN LĐĐ Ở CHỖ TIẾT DIỆN MẠCH VÒNG THAY ĐỔI ✓ Trong trường hợp đường đi của dòng điện tiết diện bị thay đổi, 2r1 thường gặp khi dòng điện đi từ chi tiết này đến chi tiết khác. Đường đi của dòng điện bị biến F1 B dạng làm xuất hiện lực điện F động ở những vị trí đó. Lực này F2 có xu hướng chống lại sự thay đổi đường đi của dòng điện. ✓ Lực này có xu hướng làm thẳng 2r2 phần cong của đường đi của dòng điện. H-3.5
20. 3.3.5. TÍNH TOÁN LĐĐ Ở CHỖ TIẾT DIỆN MẠCH VÒNG THAY ĐỔI ✓ Lực F1 : có xu hướng kéo thẳng dòng điện vào trong. ✓ Lực F2 : Có xu hướng kéo xuống – làm dòng điện đi thẳng. ❖ Tính F1: (thành phần ngang trục), tính tương tự như hai thanh dẫn song song, lực này không gây nguy hiểm. ❖ Tính F2: Nếu dòng điện được phân bố đều trong tiết diện của dây dẫn thì thành phần lực dọc trục được tính theo công thức: 0 2 r2 q F = i ln −7 2 2 2 Hay F2 =10 i ln (N) (3.25) 4 r1 q1 Với: q1 là diện tích tiếp xúc; q2 là tiết diện thanh dẫn. ❖ KL: Như vậy khi có sự cố ngắn mạch, dòng điện rất lớn sinh ra lực điện động có xu hướng đẩy các thanh dẫn chỗ tiếp xúc ra xa nhau, phá hỏng tiếp điểm, do đó lực ép chỗ tiếp xúc phải đủ lớn.
21. 3.3.6. TÍNH TOÁN LĐĐ GIỮA DÒNG ĐIỆN VÀ MÔI TRƯỜNG SẮT TỪ. ✓ Xét một dây dẫn mang dòng điện i, cách môi trường sắt từ một khoảng a. VLST ✓ Có sự tương tác giữa dòng i1 điện và môi trường sắt từ, sinh I I ra lực điện động có xu hướng kéo dòng điện về phía môi trường sắt từ sao cho từ thông a a móc vòng của chúng lớn hơn. H-3.6 ✓ Người ta có thể thay thế môi trường sắt từ bằng một dòng điện i’ cùng chiều và như là ảnh của dòng điện i qua mặt phẳng của môi trường sắt từ (phương pháp ảnh gương). Nếu từ thẩm của môi trường sắt từ là vô cùng lớn thì i = i’, a = a’.
22. 3.3.6. TÍNH TOÁN LĐĐ GIỮA DÒNG ĐIỆN VÀ MÔI TRƯỜNG SẮT TỪ. ✓ lực điện động tương đương như trường hợp hai dây dẫn song song, có cùng dòng điện và cách nhau một khoảng 2a: 2l ✓ Nên ta có: F =10−7 i2 (3.26) 2a ✓ Ứng dụng trong kết cấu của các buồng dập hồ quang. ✓ Buồng dập hồ quang kiểu dàn dập ở các thiết bị điện đóng cắt dòng điện lớn dùng hiệu ứng lực điện động giữa dòng điện và môi trường sắt từ để dập hồ quang.
23. 3.4. TTOÁN LĐĐ Ở MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 PHA ➢ ÅÍ chãú âäü xaïc láûp, doìng âiãûn chè coï thaình pháön chu kyì theo quy luáût : i = 2I.sin .t = Im sin .t thç LÂÂ giæîa hai dáy dáùn coï daûng : 1 F =10−7 K I 2 sin 2 .t = F (1− cos2.t) (3.27) C m 2 m −7 2 trong âoï Fm =10 KC I m laì trë biãn âäü cuía LÂÂ, Im laì trë biãn âäü cuía doìng âiãûn. ➢ Từ (3.27), ta tháúy ràòng, LÂÂ coï hai thaình pháön, thaình pháön khäng âäøi F1 vaì thaình pháön biãún âäøi F2 : F F F = F + F = m − m cos2.t (3.28) 1 2 2 2
24. 3.4. 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 : (H-3.7) 1 T F 1 F = F.dt = m = .10−7 K I 2 =10−7 K I 2 (3.29) tb C m C 2 0 2 2 Âäö thë cuía LÂÂ vaì doìng âiãûn theo thåìi gian âæåüc cho åí hçnh 3.7. ➢ ÅÍ câäü quaï âäü, doìng âiãûn gäöm 2 thaình pháön : chu kyì vaì khäng chu kyì : −t /T (3.30) i = I m (e − cos.t) trong âoï: T=L/R : laì hàòng säú thåìi gian cuía maûch; R, L : laì âiãûn tråí, âiãûn caím cuía maûch. ➢ Sau thåìi gian t = π/ω, doìng âiãûn trong maûch âaût trë säú låïn nháút, coìn gọi laì trë säú xung kêch cuía doìng âiãûn : − /.T (3.31) iXK = I m (1+ e ) = K XK I m
25. 3.4. TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU 1 PHA − /.T trong âoï hãû säú xung kêch : K XK =1+ e (3.32) 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 sẽ đạt trị số lớn nhất khi ωt = π −7 2 −7 2 Fm =10 KC (K XK Im ) = 3,24.10 KC Im ( ) (3.33) Tæì ( ) ta nháûn tháúy ràòng, F LÂÂ khi coï caí thaình pháön F=F1+F2 khäng chu kyì tàng lãn 3,24 Fmax láön so våïi LÂÂ chè coï thaình F2 pháön chu kyì. Fm/2 5 Sau khi thaình pháön khäng chu 3 3 2 ωt 4 2 4 4 2 kyì tàõt (sau khoaíng tæì 4 âãún 5 F1 chu kyì), LÂÂ chè coìn do doìng âiãûn chu kyì taûo nãn.
26. 3.5. 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 : 2 4 i = I sin .t i = I sin( .t − ) i = I sin( .t − ) A m B m 3 C m 3 Læûc âiãûn âäüng taïc duûng lãn tæìng dáy dáùn âæåüc tênh nhæ sau : FA = FAB + FAC ; FB = FBA + FBC; FC = FCA + FCB (3.34) Trong âoï: Fpq = Fqp laì læûc giæîa caïc dáy dáùn pha q vaì pha p. 2 F = F = C I 2 sin .tsin( .t − ) AB BA 1 m 3 1 4 F = F = C I 2 sin .tsin( .t − ) (3.35) AC CA 2 1 m 3 2 4 F = F = C I 2 sin( .t − )sin( .t − ) BC CB 1 m 3 3
27. 3.5. TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU 3 PHA trong âoï: −7 2l , våïi l laì chiãöu daìi cuía dáy dáùn; a laì khoaíng caïch C1 =10 giæîa hai pha caûnhanhau. Thay (3.32) vào (3.31) và tìm giá trị cực đại của FA, FB, FC ta được: 2 2 FAmD = −0,805C1I m ; FAmK = 0,055C1I m 2 FBmD = FBmK = 0,870.C1.Im (3.36) 2 2 FCmD = 0,805.C1.Im ; FCmK = −0,055.C1.Im Trong âoï “ D” chè læûc âáøy vaì “ K” chè læûc keïo. Ta thấy rằng: FAmD = −FCmD; FAmK = −FCmK ; FBmD = FBmK (3.37) Ở pha giữa (pha B), LĐĐ có trị số lớn nhất bằng lực đẩy, còn ở 2 pha cạnh, lực đẩy lớn hơn lực kéo. (3.38)
28. 3.6. 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 : FTBD FLDĐmax (3.39) 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. 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.
29. 3.7. Trường hợp Cộng hưởng cơ khí ✓ Ở mạch điện xchiều, thành phần biến thiên của LĐĐ dao động với tần số gấp đôi tần số của dđiện, nên sẽ rất nguy hiểm đối với các thiết bị điện nếu tần số dao động riêng của hệ thống xấp xỉ bằng tần số dao động của LĐĐ. Trong trường hợp hai tần số dao động này bằng nhau sẽ sảy ra hiện tượng cộng hưởng, làm biên độ của LĐĐ tăng lên nhiều lần, và có thể phá hỏng kết cấu của thiết bị. ✓ Do đó khi thiết kế các thiết bị điện ta phải tính toán sao cho tần số riêng của thiết bị phải khác xa tần số dao động của lực điện động. Nhằm tránh hiện tượng cộng hưởng cơ khí rất có hại này. ✓ Tính toán tần số giao động riêng của một hệ thanh dẫn tiết diện hình chữ nhật hoặc tròn, theo công thức sau: K EJ f = 0 l 2 gq (3.40)
30. 3.7. Trường hợp Cộng hưởng cơ khí Với :  là khối lượng riêng của vật liệu làm thanh dẫn, kg/m3. • g = 8,81 m/s2 là gia tốc trọng trường • E là môdul đàn hồi thanh dẫn, Pa • J là mômen quán tính tiết diện thanh dẫn, m4 • q là tiết diện thanh dẫn, m2 • l là chiều dài thanh dẫn, m • K là hệ số phụ thuộc vào cách cố định thanh dẫn: - K = 11,2 nếu thanh dẫn bắt chặt vào hai đầu trên sứ cách điện - K = 7,8 nếu thanh dẫn 1 đầu bắt chặt, một đầu tự do nằm trên sứ đỡ - K = 4,9 nếu thanh dẫn có hai đầu tự do nằm trên sứ đỡ.
31. 3.7. Trường hợp Cộng hưởng cơ khí ❖KL: ✓ Như vậy để có thể khắc phục hiện tượng cộng hưởng cơ ta có thể thay đổi tần số dao động riêng của các thiết bị điện bằng cách thay đổi chiều dài l, thay đổi mômen quán tính J của thanh dẫn, hay lựa chọn cách gá lắp thanh dẫn khác nhau để thay đổi hệ số K. ✓ Đồng thời có một biện pháp thường dùng để tránh hiện tượng cộng hưởng cơ là sử dụng dây dẫn mềm trong các thiết bị điện, dây dẫn mềm giúp loại bỏ các cộng hưởng cơ gây nguy hiểm, liên kết mềm dẻo các chi tiết trong mạch vòng dẫn điện của thiết bị.
32. 3.4. TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU 1 PHA Kết Luận: ✓ Như vậy LĐĐ trong các thiết bị điện có thể gây ra các hiện tượng nguy hiểm đến độ bền của thiết bị, đặc biệt khi có sự cố ngắn mạch xảy ra. ✓ Việc nghiên cứu, ttoán về lực LĐĐ trong các tbđiện đóng cắt giúp loại bỏ các htượng nguy hiểm có thể xảy ra do LĐĐ, tăng cường độ tin cậy của thiết bị, đồng thời để thiết kế có khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch lớn khi xảy ra sự cố mà không làm hư hỏng các thiết bị điện đóng cắt đó. ✓ Để gquyết được btoán thkế các tbđiện đóng cắt trong trường hợp này thường có hai hướng: Một là thiết kế kết cấu của thiết bị điện đóng cắt chịu được lực điện động do dòng điện lớn nhất trong trường hợp sự cố ngắn mạch tính toán, hay là dòng xung kích. Hai là, thiết kế kết cấu các thiết bị điện đóng cắt triệt tiêu được các lực điện động do dòng xung kích tạo ra. Như vậy kết quả tính toán lực điện động trong các trhợp thông thường có ý nghĩa rất lớn đối với qtrình thiết kế các tbđiện, đặc biệt là các tbđiện đóng cắt.
33. Hết Chương 3