Lực từ kháng

Mô-men từ kháng, còn được gọi là mô-men căn chỉnh, là hiện tượng mà các vật liệu từ tính trải qua khi được đặt trong trường từ ngoại vi. Mô-men này tác động để căn chỉnh vật liệu từ tính theo hướng của trường từ ngoại vi. Khi tiếp xúc với trường từ ngoại vi, vật liệu từ tính tạo ra một trường từ nội bộ phản ứng. Sự tương tác giữa trường từ nội bộ này và trường từ ngoại vi tạo ra mô-men từ kháng, buộc vật phải điều chỉnh lại vị trí cho đến khi nó được căn chỉnh tối ưu với đường sức từ ngoại vi. Sự căn chỉnh này xảy ra khi hệ thống tìm cách giảm thiểu từ kháng, đó là thước đo sự chống đối việc thiết lập dòng từ thông trong vật.

Mô-men phát sinh từ sự tương tác giữa hai trường từ, khiến vật quay xung quanh trục căn chỉnh theo hướng của trường từ. Mô-men này tác động lên vật, buộc nó phải di chuyển sao cho giảm thiểu từ kháng, do đó tạo điều kiện thuận lợi nhất cho dòng từ thông chảy.

Mô-men này cũng được gọi là mô-men nổi bật, vì sự sinh ra của nó trực tiếp thuộc về đặc tính nổi bật của máy. Nổi bật, nghĩa là sự không đồng đều về hình học và từ tính trong máy, tạo ra sự biến đổi trong từ kháng, dẫn đến sự sản sinh mô-men này.

Động cơ từ kháng dựa vào cơ bản vào mô-men từ kháng để hoạt động. Chức năng của động cơ phụ thuộc vào sự tương tác liên tục và căn chỉnh lại của các trường từ, được kích hoạt bởi mô-men này, để tạo ra chuyển động quay. Độ lớn của mô-men từ kháng có thể được tính toán bằng công thức cụ thể, bao gồm các tham số như cường độ trường từ, hình học máy và đặc tính vật liệu, cung cấp một biện pháp định lượng quan trọng cho thiết kế, phân tích và tối ưu hóa các máy điện dựa trên từ kháng.

Trong bối cảnh tính toán mô-men từ kháng, các ký hiệu sau đây được sử dụng:

• Trel đại diện cho giá trị trung bình của mô-men từ kháng.

• V biểu thị điện áp được áp dụng, đóng vai trò quan trọng trong việc kích hoạt động cơ và ảnh hưởng đến sự tương tác của trường từ.

• f đại diện cho tần số dòng, xác định tốc độ thay đổi của các trường từ và do đó ảnh hưởng đến quá trình sinh mô-men.

• δrel là góc mô-men, đo bằng độ điện. Góc này chỉ sự khác biệt pha giữa trường từ stator và rotor và là yếu tố chính trong việc tính toán độ lớn của mô-men từ kháng.

• K là hằng số động cơ, một tham số cụ thể cho động cơ bao gồm các đặc điểm thiết kế liên quan, như hình học mạch từ và đặc tính vật liệu.

Mô-men từ kháng chủ yếu được tạo ra trong động cơ từ kháng. Nguyên tắc cơ bản đằng sau sự sinh ra mô-men này trong các động cơ này nằm ở sự biến đổi của từ kháng. Khi rotor di chuyển trong trường từ của stator, sự thay đổi chiều dài khe hở không khí và hình học đường đi từ gây ra sự dao động trong từ kháng. Những biến đổi này, lần lượt, tạo ra mô-men từ kháng, thúc đẩy sự quay của động cơ.

Giới hạn ổn định của động cơ từ kháng, liên quan đến góc mô-men, thường nằm trong khoảng từ +δ/4 đến -δ/4. Hoạt động trong phạm vi góc này đảm bảo động cơ duy trì hoạt động ổn định, tránh các vấn đề như dừng hoặc hành vi bất thường.

Về cấu trúc, stator của động cơ từ kháng rất giống với stator của động cơ cảm ứng đơn pha, có cuộn dây được thiết kế để tạo ra trường từ xoay. Mặt khác, rotor thường là loại chuột lồng. Thiết kế rotor đơn giản nhưng hiệu quả này, kết hợp với các đặc tính từ tính độc đáo của stator, cho phép tạo ra và sử dụng mô-men từ kháng hiệu quả, làm cho động cơ từ kháng phù hợp cho nhiều ứng dụng nơi mà hiệu quả chi phí và hoạt động đáng tin cậy là yêu cầu quan trọng.