Bài giảng môn: Kỹ thuật điện (9 chương)

Chia sẻ: Nguyễn Thành Nam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

137
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng môn "Kỹ thuật điện" có kết cấu nội dung gồm 9 chương, nội dung bài giảng trình bày về khái niệm chung về mạch điện, mạch điện hình sin, các phương pháp giải mạch sin, mạch điện ba pha, máy biến áp,...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng môn: Kỹ thuật điện (9 chương)

Bài giảng môn kỹ thuật điện
NOÄI DUNG MOÂN HOÏC CHÖÔNG 1. Khaùi nieäm chung veà Maïch Ñieän CHÖÔNG 2. Maïch Ñieän hình sin CHÖÔNG 3. Caùc phöông phaùp giaûi Maïch Sin CHÖÔNG 4. Maïch Ñieän ba pha CHÖÔNG 5. Khaùi nieäm chung veà Maùy Ñieän CHÖÔNG 6. Maùy Bieán AÙp CHÖÔNG 7. Ñoäng Cô Khoâng Ñoàng Boä Ba Pha CHÖÔNG 8. Maùy Phaùt Ñoàng Boä Ba Pha CHÖÔNG 9. Maùy Ñieän Moät Chieàu. 1 3/3 NOÄI DUNG CHI TIEÁT 1 Khaùi Nieäm Chung veà Maïch Ñieän 1.1 Caùc Thaønh Phaàn cuûa Maïch Ñieän 1.2 Caáu Truùc cuûa Maïch Ñieän 1.3 Caùc Thoâng Soá Cheá Ñoä cuûa 1 Phaàn Töû 1.4 Caùc loaïi Phaàn Töû Cô Baûn 1.5 Hai Ñònh Luaät Kirchhoff 2 Maïch Ñieän Hình Sin 2.1 Khaùi Nieäm Chung veà Haøm Sin 2.2 AÙp Hieäu Duïng vaø Doøng Hieäu Duïng 2 1
2.3 Bieåu Dieãn AÙp Sin vaø Doøng Sin baèng Vectô 2.4 Quan Heä AÙp - Doøng cuûa Taûi. 2.5 Toång Trôû Vectô vaø Tam Giaùc Toång Trôû cuûa Taûi 2.6 Coâng Suaát Tieâu Thuï bôûi Taûi. 2.7 Bieåu Dieãn Vectô cuûa AÙp, Doøng, Toång Trôû, vaø Coâng Suaát 2.8 Heä Soá Coâng Suaát 2.9 Ño Coâng Suaát Taùc Duïng baèng Watlkeá 2.10 Soá Phöùc 2.11 Bieåu Dieãn Maïch Sin baèng Soá Phöùc 3 3. Caùc Phöông Phaùp Giaûi Maïch Sin 3.1 Khaùi Nieäm Chung 3.2 Phöông Phaùp Gheùp Noái Tieáp. Chia AÙp 3.3 Phöông Phaùp Gheùp Song Song. Chia Doøng 3.4 Phöông Phaùp Bieán Ñoåi Y ↔ ∆ 3.5 Phöông Phaùp Doøng Maét Löôùi 3.6 Phöông Phaùp AÙp Nuùt 3.7 Nguyeân Lyù Tyû Leä 4 2
4. Maïch Ñieän Ba Pha 4.1 Nguoàn vaø Taûi 3 Pha Caân Baèng 4.2 Heä Thoáng 3 Pha Y - Y Caân Baèng 4.3 Heä Thoáng 3 Pha Y - ∆ Caân Baèng, Zd = 0 4.4 Heä Thoáng 3 Pha Y - ∆ Caân Baèng, Zd ≠ 0 4.5 Heä Thoáng 3 Pha Y - ∆ Khoâng Caân Baèng, Zn = 0 4.6 Heä Thoáng 3 Pha Y - Y Khoâng Caân Baèng, Zd = 0 4.7 Heä Thoáng 3 Pha Caân Baèng vôùi Nhieàu Taûi //. 4.8 Heä Thoáng 3 Pha Caân Baèng vôùi Taûi laø Ñoäng Cô 3 Pha 5 5. Khaùi Nieäm Chung veà Maùy Ñieän 5.1. Ñònh Luaät Faraday. 5.2. Ñònh Luaät Löïc Töø 5.3. Ñònh Luaät Ampère 5.4. Baøi Toaùn Thuaän: Bieát Φ, Tìm F 6 3
6. Maùy Bieán AÙp (MBA) 6.1 Khaùi Nieäm Chung 6.2 Caáu Taïo cuûa MBA 6.3 MBA Lyù Töôûng 6.4 Caùc MTÑ vaø PT cuûa MBA Thöïc Teá 6.5 Cheá Ñoä Khoâng Taûi cuûa MBA 6.6 Cheá Ñoä Ngaén Maïch cuûa MBA 6.7 Cheá Ñoä Coù Taûi cuûa MBA 7 7. Ñoäng Cô Khoâng Ñoàng Boä Ba Pha 7.1. Caáu Taïo cuûa ÑCKÑB3φ 7.2. Töø Tröôøng Trong ÑCKÑB3φ 7.3. Nguyeân Lyù Laøm Vieäc cuûa ÑCKÑB3φ 7.4. Caùc MTÑ1 Vaø PT cuûa ÑCKÑB3φ 7.5. CS, TH, vaø HS cuûa ÑCKÑB3φ 7.6. Moâmen cuûa ÑCKÑB3φ 8 4
8. Maùy Phaùt Ñoàng Boä Ba Pha 8.1. Caáu Taïo cuûa MPÑB3φ 8.2. Nguyeân Lyù Laøm Vieäc cuûa MPÑB3φ 8.3. MTÑ vaø PT cuûa MPÑB3φ 8.4. Phaàn Traêm Thay Ñoåi Ñieän AÙp cuûa MPÑB3φ 8.5. CS, TH, vaø HS cuûa MPÑB3φ 9 9. Maùy Ñieän Moät Chieàu 9.1. Caáu Taïo cuûa MÑMC 9.2. Nguyeân Lyù Laøm Vieäc cuûa MPMC 9.3. Sññ cuûa MÑMC 9.4. MPMC Kích Töø Ñoäc Laäp 9.5. MPMC Kích Töø Song Song 9.6. Nguyeân Lyù Laøm Vieäc cuûa ÑCMC 9.7. Vaän Toác cuûa ÑCMC 9.8. Moâmen cuûa ÑCMC 9.9. ÑCMC Kích Töø Song Song 10 5
Chöông 1 Khaùi Nieäm Chung Veà Maïch Ñieän 1.1. Caùc Thaønh Phaàn Cuûa Maïch Ñieän (H1.1) H 1.1 1. Nguoàn Ñieän: Phaùt (Cung Caáp) Ñieän Naêng 2. Ñöôøng Daây: Daãn (Truyeàn) Ñieän Naêng. 3. Thieát Bò Bieán Ñoåi: Bieán Ñoåi AÙp, Doøng, Taàn Soá… 4. Taûi Ñieän: Nhaïân (Tieâu Thuï) Ñieän Naêng. 11 1.2 Caáu Truùc Cuûa Maïch Ñieän 1. Phaàn Töû Hai Ñaàu (PT) laø Phaàn Töû nhoû nhaát cuûa maïch ñieän. H 1.2 A vaø B laø 2 Ñaàu Ra, ñeå noái vôùi caùc PT khaùc. 2. Maïch Ñieän laø 1 taäp hôïp PT noái vôùi nhau (H 1.3) ! NUÙT laø Ñieåm Noái cuûa n Ñaàu Ra (n ≥ 2) ! VOØNG laø Ñöôøng Kín goàm m PT (m ≥ 2) H 1.3 12 6
1.3 Caùc Thoâng Soá Cheá Ñoä Cuûa 1 PT (H 1.4) 1. DOØNG (töùc thôøi) xaùc ñònh bôûi: a. Chieàu Quy Chieáu Doøng(CQCD)( ) H 1.4 b. Cöôøng Ñoä Doøng Qua PT: i = i(t) i > 0 ⇔ Chieàu Doøng Thöïc Teá Cuøng CQCD. i < 0 ⇔ Chieàu Doøng Thöïc Teá Ngöôïc CQCD. 2. AÙP (töùc thôøi) xaùc ñònh bôûi: a. Chieàu Quy Chieáu AÙp (CQCA) (+, –). b. Hieäu Ñieän Theá qua PT: u=u(t). u > 0 ⇔ Ñieän Theá Ñaàu + Lôùn Hôn Ñieän Theá Ñaàu –. u < 0 ⇔ Ñieän Theá Ñaàu + Nhoû Hôn Ñieän Theá Ñaàu –. 13 3. COÂNG SUAÁT (töùc thôøi) (CS). ! Neáu muõi teân ( ) höôùng töø + sang – thì CS töùc thôøi tieâu thuï bôûi PT laø p(t) = u(t)i(t) (1.1) p > 0 ⇔ PT thöïc teá tieâu thuï CS p < 0 ⇔ PT thöïc teá phaùt ra CS 4. ÑIEÄN NAÊNG Ñieän Naêng tieâu thuï bôûi PT töø t1 ñeán t2 laø t2 Wtt2 = òt p(t ) dt (1.2) 1 1 14 7
1.4. Caùc Loaïi PT Cô Baûn 1. Nguoàn AÙp Ñoäc Laäp (NAÑL) (H1.5) ! AÙp khoâng phuï thuoäc Doøng H 1.5 u = -e, ∀i (1.3) 2. Nguoàn Doøng Ñoäc Laäp (NDÑL) (H1.6) ! Doøng khoâng phuï thuoäc AÙp H 1.6 i = ig, ∀u (1.4) 3. Phaàn Töû Ñieän Trôû (Ñieän Trôû) (H1.7) ! AÙp vaø doøng Tyû Leä Thuaän vôùi nhau H 1.7 15 ! u R = Ri R (1.5) R = Ñieän Trôû (ÑT) cuûa PT Ñieän Trôû (Ω) ! i R = Gu R (1.6) G = Ñieän Daãn (ÑD) cuûa PT Ñieän Trôû (S) 1 1 G= ; R= (1.7) R G (1.5) vaø (1.6) goïi laø Ñònh luaät OÂm (ÑLOÂ) ! CS töùc thôøi tieâu thuï bôûi Ñieän Trôû laø pR = u R i R = Ri R2 = Gu 2R (1.8) 16 8
4. PT Ñieän Caûm (Cuoän Caûm) (H1.8) di L uL = L dt (1.9) 1 t i L (t ) = L òtο uL (τ ) dτ + i L (tο ) (1.10) H 1.8 L = Ñieän Caûm cuûa Cuoän Caûm (H) 5. PT Ñieän Dung (Tuï Ñieän) (H1.9) duC (1.11) iC = C dt 1 t (1.12) C òtο uC ( t ) = i C (τ ) dτ + uC (tο ) H 1.9 C = Ñieän Dung cuûa Tuï Ñieän (F) 17 1.5. Hai ñònh luaät Kirchhoff 1. Ñònh Luaät Kirchhoff Doøng (ÑKD) å i ñeá n N uù t= 0 (1.13) Taïi nuùt A (H1.10): H 1.10 i1 - i 2 + i 3 - i 4 = 0 2. Ñònh Luaät Kirchhoff AÙp (ÑKA) å u doïc theo Voø ng = 0 (1.14) Trong voøng 1234 (ABCD) (H1.11): u1 - u2 + u3 - u4 = 0 H 1.11 18 9
Chöông 2. Maïch Ñieän Hình Sin 2.1 Khaùi Nieäm Chung Veà Haøm Sin Töø Chöông 2, AÙp vaø Doøng qua PT treân H 2.1 coù Daïng Sin u = Um si n(ω t + θ ) (2.1) i = I m si n(ω t + α ) H 2.1 u « (U m , θ ) ; Um = BiBiªn eâ n Ñ ¸p p; ®éoäAÙ θ = Pha pha AÙ ¸pp ! (2.2) i « ( I m , α ) ; I m = Bieâ n Ñ Biªn ®éoä dßngn g; α = PPha D oø ha D oø dßngng ! ϕ = θ - α = Pha AÙ p - Pha Doø ng (2.3) φ laø Goùc Chaïâm Pha Cuûa Doøng So Vôùi AÙp 19 2.2 AÙp Hieäu Duïng (AHD) Vaø Doøng Hieäu Duïng (DHD) 1. Trò HD cuûa 1 haøm x(t) tuaàn hoaøn chu kyø T. 1 T 2 (2.4) T òο X = x (t ) dt 2. AHD vaø DHD cuûa AÙp Sin vaø Doøng Sin (2.1) Um Im U = ; I = (2.5) 2 2 Cheá ñoä laøm vieäc cuûa 1 PT trong maïch sin ñöôïc xaùc ñònh ! bôûi 2 caëp soá (U, θ) vaø (I, α) (H2.2) u = U 2 si n(ω t + θ ) « (U , θ ) (2.6) i = I 2 sin(ω t + α ) « ( I , α ) 20 H 2.2 10
2.3. Bieåu Dieãn AÙp Sin Vaø Doøng Sin Baèng Vectô (H2.3) 1. AÙp Vectô laø vectô U coù: Ñoä lôùn = U Höôùng: taïo vôùi truïc x 1 goùc = θ 2. Doøng Vectô laø vectô I coù: Ñoä lôùn = I Höôùng: taïo vôùi truïc x 1goùc = a H 2.3 ! Ta coù Söï Töông ÖÙng 1 – gioùng – 1: u « (U , θ ) « U vaøi « ( I , α ) « I (2.7) u i1 « I 1 vaøi2 « I 2 N eá ! (2.8) t hì i1 ± i 2 « I 1 ± I 2 21 2.4. Quan Heä AÙp – Doøng Cuûa Taûi TAÛI laø 1 taäp hôïp PT R, L, C noái vôùi nhau ! vaø chæ coù 2 Ñaàu Ra. (1 Cöûa) Cheá Ñoä Hoaït Ñoäng cuûa Taûi xaùc ñònh ! bôûi 2 caëp soá (U, theta) vaø (I, anpha) H 2.4 U (2.9) Toång Trôû (TT) cuûa Taûi = Z = ( Z > 0) I Goùc Cuûa Taûi = ϕ = θ - α (- 90 £ ϕ £ 90 ) ο ο (2.10) ! Moãi Taûi ñöôïc ñaëc tröng bôûi 1 CAËP SOÁ (Z, phi) 22 11
1. Maïch. a. Sô ñoà vaø ñoà thò vectô (H2.5) a) b) H 2.5 b. TT vaø goùc R = Ñieän Trôû cuûa PT Ñieän Trôû (2.11) UR (2.12) ZR = = R; ϕ R = θ R - α R = 0ο IR (2.13) Maïch R ↔ (R, 0o) 23 2. Maïch L a. Sô ñoà vaø ñoà thò vectô (H2.6) a) b) H 2.6 b. TT vaø goùc XL = wL = Caûm Khaùng cuûa PT Ñieän Caûm (2.14) U Z L = L = X L ; ϕ L = θ L - α L = + 90ο (2.15) IL Maïch L ↔ (XL, 90o) (2.16) 24 12
3. Maïch C a. Sô ñoà vaø ñoà thò vectô (H2.7) a) H 2.7 b) b. TT vaø goùc 1 XC = = D ung Khaù n g cuûa PT Ñi eä n Dung (2.17) ωC U Z C = C = X C ; ϕC = θ C - α C = - 90ο (2.18) IC M aïch C « (X C , - 90ο ) (2.19) 25 4. Maïch RLC Noái Tieáp a. Sô Ñoà Vaø Ñoà Thò Vectô (H2.8) a) H 2.8 b) b. TT vaø Goùc X = X L - X C = Ñ ieä nĐiK ệnhaù Kháng a M aïch RL CN T (2.20) n g (Ñ K ) cuû U X Z= = R 2 + X 2 ; ϕ = θ - α = t an - 1 (2.21) I R MM ch RL aïcạh RLCC nNoá ối itiếTieá p p « (Z, ϕ) (2.22) 26 13
5. Maïch RLC song song a. Sô ñoà (H2.9) vaø ñoà thò vectô (H 2.8b) b. TT vaø Goùc G = 1/R = Ñieän Daãn cuûa R (2.23) BL = 1/XL = Caûm Naïp cuûa L (2.24) BC = 1/XC = Dung Naïp cuûa C (2.25) H 2.9 B = BL – BC = Ñieän Naïp (ÑN) cuûa Maïch RLCSS (2.26) U 1 1 B Z= = ; ϕ = θ - α = t an - (2.27) I 2 G + B 2 G Y = 1/Z = I/U = Toång Daãn (TD) cuûa Maïch RLCSS (2.28) 27 2.5 TT Vectô vaø Tam Giaùc TT(TGTT) cuûa Taûi TT vectô Z coù ñoä lôùn Z vaø höôùng ϕ TGTT coù caïnh huyeàn S vaø 1 goùc baèng ϕ R = Zcosϕ = ÑT Töông Ñöông (ÑTTÑ) cuûa Taûi (2.29) X = Zsinϕ = ÑK Töông Ñöông (ÑKTÑ) cuûa Taûi (2.30) 1. Taûi Caûm (H 2.10a) 0 < ϕ < 90ο R > 0 v aø X > 0 (2.31) i chaäm pha ϕ so vôù iu H 2.10a 28 14
2. Taûi dung (H 2.10b) - 90ο < ϕ < 0 R > 0 vaøX < 0 (2.32) i n hanh pha (- ϕ ) so vôù i u H 2.10b 3. Taûi coäng höôûng (H 2.10c) ϕ= 0 R > 0 vaøX = 0 (2.33) i cuø n g pha vôù iu H 2.10c 29 4. Taûi Thuaàn Caûm (H 2.10d) ϕ = + 90ο R = 0 vaøX > 0 (2.34) ο i ch aä m ph a 90 so vôù i u H 2.10d 5. Taûi thuaàn dung (H 2.10e) ϕ = - 90ο R = 0 vaøX < 0 (2.35) ο i nh anh ph a 90 so vôù i u H 2.10e 30 15
2.6. CS Tieâu Thuï Bôûi Taûi (H 2.11) 1. Taûi tieâu thuï 3 loaïi CS laø Taùc Duïng P(W); Phaûn Khaùng Q(var) vaø Bieåu Kieán S (VA). S = UI; P = Scosϕ; Q = Ssinϕ (2.36) H 2.11 2. CS P vaø Q tieâu thuï bôûi R, L, C laø: PR = RI R2 , PL = 0, PC = 0 (2.37) QR = 0, QL = X L I L2 , QC = - X C I C2 3. Neáu taûi goàm nhieàu PT Rk, Lk, Ck thì: 2 P = UI cos ϕ = å PRk = å Rk I Rk (2.38) Q = UI si n ϕ = å QL k + å QCk = å X L k I L2 k - å X Ck I Ck 2 (2.39) 31 4. CS Vectô vaø Tam Giaùc CS (TGCS) cuûa Taûi (H 2.12) CS vectô S coù ñoä lôùn S vaø höôùng ϕ TGCS coù caïnh huyeàn S vaø 1 goùc baèng ϕ ! TGCS ñoà n g daïn g vôù i TGTT ! S = I 2 Z; P = I 2 R; Q = I 2 X (2.40) a) H 2.12 b) Taûi Caûm thöïc teá tieâu thuï P vaø tieâu thuï Q (H 2.12a) Taûi Dung thöïc teá tieâu thuï P vaø phaùt ra Q (H 2.12b) 32 16
2.7 Bieåu Dieãn Vectô cuûa AÙp Doøng, TT, vaø CS cuûa Taûi (H 2.13) a) b) c) H 2.13 d) 33 2.8 Heä Soá Coâng Suaát (HSCS) 1. HSCS cuûa Taûi Treân H 2.11 laø: P P H SCS = = = cos ϕ (2.41) S UI ϕ = Goùc HSCS cuûa Taûi (= Goùc cuûa Taûi) ! Taûi Caûm coù HSCS treã, Taûi Dung coù HSCS sôùm. 2. Söï Quan Troïng cuûa HSCS cuûa Taûi. a) H 2.14 b) 34 17
Treân H 2.14a, Nguoàn AÙp coù AHD Up caáp ñieän cho Taûi coù AHD U vaø TGCS treân H 2.14b, qua Ñöôøng Daây coù ÑT Rd. Ta coù: P Doøng daây Id = Doøng taûi I = (2.42) U cos ϕ Toån Hao (TH) treân daây = Pth = Rd I 2 (2.43) CS phaùt = PP = P + Pth (2.44) P Hieäu Suaát (HS) taûi ñieän = η% = ´ 100 (2.45) P + Pth ! Neáu cos ϕ - thì I ¯ , Pth ¯ , PP ¯ vaø η% - ⇒ Phaûi tìm caùch naâng cao HSCS cuûa taûi. 35 3. Naâng cao HSCS cuûa taûi baèng tuï buø a) H 2.15 b) Ta muoán naâng HSCS cuûa taûi treân H 2.15 töø cosj leân cosϕ1 baèng caùch gheùp 1 tuï ñieän C // taûi ñeå ñöôïc taûi môùi (P1, Q1, cosj1). P1 = P + Pc ¹ P (2.46) Q1 = Q + Qc Þ Qc = Q1 - Q = P (t an ϕ1 - t an ϕ ) (2.47) P (t an ϕ - t an ϕ1 ) (2.48) C= ωU 2 36 18
2.9 Ño CSTD Baèng Wattheá (H 2.16) M vaø N laø hai MMC noái vôùi nhau taïi 2 nuùt A vaø B. Cuoän doøng vaø cuoän aùp cuûa W coù 2 ñaàu; 1 ñaàu ñaùnh daáu (+). H 2.16 ! Neáu choïn CQCD (→) ñi vaøo ñaàu + cuûa W vaø CQCA (+, –) coù ñaàu + laø ñaàu + cuûa W thì Soá chæ cuûa W = P = UIcosj (2.49) = CSTD tieâu thuï bôûi N = CSTD phaùt ra bôûi M ! Tieâu Thuï CS aâm ⇔ Phaùt Ra CS döông 37 2.10 Soá Phöùc (SP) 1. Ñònh Nghóa Ñôn vò aûo j: j2 = – 1 (2.50) SP: A = a +jb (2.51) a = ReA = Phaàn thöïc cuûa A B = ImA H 2.17 = Phaàn aûo cuûa A A* = a – jb = SP lieân hôïp (SPLH) cuûa A (2.52) 38 19