intTypePromotion=1

Giáo trình Điện kỹ thuật (Ngành: Điện) - CĐ Kinh tế Kỹ thuật TP.HCM

Chia sẻ: Solua999 Solua999 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

0
14
lượt xem
3
download

Giáo trình Điện kỹ thuật (Ngành: Điện) - CĐ Kinh tế Kỹ thuật TP.HCM

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Điện kỹ thuật gồm 4 chương, cung cấp các kiến thức cơ bản như: Khái niệm cơ bản về mạch điện; Mạch điện xoay chiều một pha; Các phương pháp giải mạch điện; Mạch điện xoay chiều ba pha. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điện kỹ thuật (Ngành: Điện) - CĐ Kinh tế Kỹ thuật TP.HCM

  1. ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: ĐIỆN KỸ THUẬT NGÀNH: ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2020
  2. ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: ĐIỆN KỸ THUẬT NGÀNH: ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG THÔNG TIN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Họ tên: Vƣơng Thị Hồng Vân Học vị: Thạc sĩ Đơn vị: Khoa Điện- tự động hóa Email: vuongthihongvan@hotec.edu.vn TRƯỞNG KHOA TỔ TRƯỞNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐỀ TÀI HIỆU TRƯỞNG DUYỆT Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2020
  3. TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đƣợc phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
  4. LỜI GIỚI THIỆU Việc biên soạn giáo trình nhằm phục vụ nhu cầu giảng dạy kiến thức các nghành điện, điện tử, điều khiển tự động, kỹ thuật đo…Đối tƣợng sử dụng là sinh viên cao đẳng. Giáo trỉnh thể hiện nội dung gồm có : - Chƣơng 1: Khái niệm cơ bản về mạch điện - Chƣơng 2: Mạch điện xoay chiều một pha - Chƣơng 3: Các phƣơng pháp giải mạch điện - Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha Trong giáo trình có giới thiệu tài liệu tham khảo để sinh viên cập nhật thêm kiến thức môn học. Dù đã có nhiều cố gắng trong soạn thảo giáo trình này nhƣng chắc chắn không tránh khỏi những khiếm khuyết, tôi mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của quý đồng nghiệp và sinh viên về sự thiếu sót của giáo trình. Sau hết xin chân thành cảm ơn khoa Điện- tự động hóa đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành giáo trình này. TP.Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 9 năm 2020 Biên soạn Vƣơng Thị Hồng Vân 1
  5. MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU …………………………………………………………………….1 MỤC LỤC ………………………………………………………………………….…2 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC ……………………………………………………………5 CHƢƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN.…………………………….6 BÀI 1: ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN VỀ MẠCH MỘT CHIỀU.………………………….6 1.1.Mục tiêu ..………………………………………………………………………….6 1.2.Nội dung …………………………………………………………………………..6 1.2.1.Định nghĩa về mạch điện . … …………………………………………….....6 1.2.2.Kết cấu hình học của mạch điện …………………………………………...7 1.3.Bài tập …………..………………………………………………………………....7 BÀI 2: CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN .. ………………………….....8 2.1.Mục tiêu …………………………………………………………………………...8 2.2.Nội dung ………………………………………………………………………….8 2.2.1.Điện trở……………………………………………………… …………….. 8 2.2.2.Cuộn dây……………………………………………………………………...8 2.2.3.Tụ điện………………………………………………...………………….......8 2.2.4.Nguồn áp độc lập……………………………..……………………………....8 2.2.5.Nguồn dòng độc lập……………………………………………………….….9 2.3.Bài tập……………………………………………………………………….……..9 BÀI 3: CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BÀN…………………. .. ………………………......10 3.1.Mục tiêu.………………………………………………………………………….10 3.2.Nội dung …………………………………………………………………………10 3.2.1.Định nghĩa dòng điện một chiều ……………………………………………10 3.2.2.Công và công suất dòng điện một chiều…………………………………….10 3.2.3.Định luật Joule-Lenxơ………………………………………………………10 3.2.1.Định luật ohm……………………………………………… ………………….11 3.2.2.Định luật kirchoff...…………………………………………………………12 3.3.Bài tập ……………………………………………………………………………12 CHƢƠNG 2: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA…………………………….14 BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN………………….……………………………...14 1.1.Mục tiêu ………………………………………………………………………....14 1.2.Nội dung ………………………………………………………………………...14 1.2.1.Cách tạo ra sức điện động xoay chiều hình sin……………………………..14 1.2.2.Các định nghĩa về dòng điện xoay chiều hình sin…………………………..16 1.2.3.Trị số hiệu dụng của dòng điện ……………………………………………..18 1.2.4.Biểu diễn đại lƣợng hình sin bằng vectơ……………………………………18 1.2.5. Biểu diễn đại lƣợng hình sin bằng số phức…………………………………19 1.3.Bài tập ………………………. …………………………………………………..20 2
  6. BÀI 2: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CƠ BẢN..……………………………..21 2.1.Mục tiêu ………………………………………………………………………....21 2.2.Nội dung …………………………………………………………………………21 2.2.1.Mạch thuần điện trở………. ……. .………………………………………...21 2.2.2.Mạch thuần cảm .. …………………………………………………………..21 2.2.3. Mạch thuần dung……………………………………………………………22 2.3. Bài tập ……………...…………………………………………………………....23 BÀI 3: MẠCH XOAY CHIỀU R – L – C …………………………………………..24 3.1. Mục tiêu ………………………………………………………………………...24 3.2. Nội dung ………………………………………………………………………..24 3.2.1. Nhánh điện trở, điện cảm, điện dung mắc nối tiếp…………………………24 3.2.2. Nhánh điện trở, điện cảm, điện dung mắc song song………………………25 3.3. Bài tập……………………………………………………………………………25 BÀI 4: CÔNG SUẤT CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA…..………....27 4.1. Mục tiêu ………………………………………………………………………...27 4.2.Nội dung ……………………………………………………………………… ..27 4.2.1. Công suất tác dụng P ………………… …………………………………....27 4.2.2. Công suất phản kháng Q……………………………………………………27 4.2.3. Công suất biểu kiến S…………………………………………………….....27 4.2.4.Nâng cao hệ số cosφ ………………………………………………………...27 4.3.Bài tập …………. ……………………………………………………………….29 CHƢƠNG 3: CÁC PHƢƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN ………………………….30 BÀI 1: BIẾN ĐỔI TƢƠNG ĐƢƠNG MẠCH ĐIỆN……………………..……..… 30 1.1. Mục tiêu ………………………………………………………………………...30 1.2. Nội dung ………………………………………………………………………..30 1.2.1. Ghép nối tiếp……………….……………………………………………….30 1.2.2. Ghép song song…… ……………………………………………………….30 1.2.3. Biến đổi sao – tam giác…………… ……………………….……………….31 1.2.4. Mạch tƣơng đƣơng Thevenin-Norton…………………………………….…32 1.3. Bài tập……………………………………………………………………………33 Bài 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN …………………………………34 2.1. Mục tiêu ………………………………………………………………………...34 2.2. Nội dung ………………………………………………………………………..34 2.2.1. Phƣơng pháp dòng điện nhánh………………………………………………34 2.2.2. Phƣơng pháp dòng điện vòng……………………………………………….35 2.2.3.Phƣơng pháp điện thế nút...……… …………………………………………36 2.2.4. Phƣơng pháp xếp chồng……………………………………………………..38 2.3. Bài tập …………………………………………………………………………...39 Chƣơng 4: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA …………………………………41 Bài 1: KHÁI NIỆM CHUNG ………………………………………………………...41 3
  7. 1.1. Mục tiêu …………………………………………………………………….…...41 1.2. Nội dung ………………………………………………………………………..41 1.2.1. Các nguồn năng lƣợng sạch…………………………………………………41 1.2.2.Nguyên lý phát sinh hệ thống điện xoay chiều ba pha………………………42 1.3.BÀI TẬP………………………………………………………………………….44 Bài 2: CÁCH NỐI HÌNH SAO, HÌNH TAM GIÁC…………………………………45 2.1. Mục tiêu ………………………………………………………………………...45 2.2. Nội dung ………………………………………………………………………..45 2.2.1.Cách nối sao…………….……………………………………………..……..45 2.2.2.Cách nối hình tam giác……………………………………………………….46 2.3.BÀI TẬP…………………………………………………………………………..47 Bài 3: CÔNG SUẤT MẠCH ĐIỆN BA PHA ………………………………………..48 3.1. Mục tiêu ………………………………………………………………………....48 3.2. Nội dung …………………………………………………………………………48 3.2.1.Công suất tác dụng…….……………………………………………………..48 3.2.1.Công suất phản kháng…….………………………………………………….48 3.2.1.Công suất biểu kiến…….…………………………………………………….48 3.3.BÀI TẬP………………………………………………………………..…………49 Bài 4: CÁCH GIẢI MẠCH BA PHA ĐỐI XỨNG ..…….…………………………..50 4.1. Mục tiêu ………………………………………………………………………....50 4.2. Nội dung ………………………………………………………...………………50 4.2.1.Các quan hệ khi mắc nguồn ba pha…………………………………………..50 4.2.2.Giải mạch điện ba pha tải nối hình sao đối xứng ………………..…………..50 4.2.3. Giải mạch điện ba pha tải nối tam giác đối xứng……………………………51 4.3.BÀI TẬP…………………………………………………………………………..53 TÀI LIỆU THAM KHÀO …………………………………………………………...54 PHỤ LỤC …………………………………………………………………………....55 4
  8. GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: Điện kỹ thuật Mã môn học: Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: - Vị trí: Học kỳ 1 - Tính chất: Môn học bắt buộc - Ý nghĩa và vai trò của môn học: Là kiến thức cơ sở cần thiết để sinh viên tiếp thu đƣợc kiến thức nghành điện. Mục tiêu của môn học: - Về kiến thức: + Trình bày đƣợc các định luật cơ bản về mạch điện +Trình bày đƣợc cách biểu diễn dòng điện hình sin bằng vectơ và bằng số phức +Trình bày đƣợc phƣơng pháp giải mạch điện +Trình bày đƣợc cách ghép của mạch ba pha - Về kỹ năng: + Vận dụng các định luật để giải các bài tập về mạch điện 1 chiều, xoay chiều 1 pha, 3pha. +Vận dụng đƣợc các phƣơng pháp giải mạch điện để tính toán dòng điện và điện áp trong mạch điện - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: +Có ý thức học tập nghiêm túc. +Tích cực làm bài tập về nhà 5
  9. Chƣơng 1: Khái niệm cơ bản về mạch điện CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN Giới thiệu: Mạch điện là một mạng phức tạp kết nối nhiều phần tử. Để hiểu và sử dụng hiệu quả chúng ta cần biết về khái niệm, về kết cấu mạng điện, các phần tử kết nối và các định luật thể hiện mối tƣơng quan giữa các đại lƣợng điện. Mục tiêu: Sau khi học xong chƣơng này ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc kết cấu của mạch điện - Trình bày đƣợc các phần tử của mạch điện - Trình bày đƣợc các định luật cơ bản về mạch điện - Viết đƣợc các phƣơng trình dựa vào định luật Kirchoff 1, kirchoff 2 BÀI 1: ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 1.1.Mục tiêu: Sau khi học xong bài này ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc kết cấu của mạch điện - Xác định đƣợc số nhánh, nút, vòng, mắt lƣới trong mạch điện phân nhánh. 1.2.Nội dung: 1.2.1.Định nghĩa cơ bản về mạch điện Gồm tập hợp các thiết bị điện, điện tử trong đó có sự biến đổi năng lƣợng điện sang các dạng năng lƣợng khác. Cấu tạo mạch điện gồm nguồn điện, phụ tải, dây dẫn ngoài ra còn có các phần tử phụ trợ khác Hính1.1:Mạch điện a.Nguồn điện: dùng để cung cấp năng lƣợng điện hoặc tín hiệu điện cho mạch. Nguồn đƣợc biến đổi từ các dạng năng lƣợng khác sang điện năng, ví dụ : - Máy phát điện (biến đổi cơ năng thành điện năng), - Ắc quy (biến đổi hóa năng sang điện năng). b. Phụ tải: là thiết bị nhận năng lƣợng điện hay tín hiệu điện. Phụ tải biến đổi năng lƣợng điện sang các dạng năng lƣợng khác, ví dụ: - Động cơ điện (biến đổi điện năng thành cơ năng), 6 KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA
  10. Chƣơng 1: Khái niệm cơ bản về mạch điện - Đèn điện (biến đổi điện năng sang quang năng), - Bàn là, bếp điện (biến đổi điện năng sang nhiệt năng) v.v. c. Dây dẫn: làm nhiệm vụ truyền tải năng lƣợng điện từ nguồn đến nơi tiêu thụ. d.Ngoài ra còn có các phần tử khác nhƣ: - Phần tử làm thay đổi áp và dòng trong các phần khác của mạch (nhƣ máy biến áp, máy biến dòng), - Phần tử làm giảm hoặc tăng cƣờng các thành phần nào đó của tín hiệu (các bộ lọc, bộ khuếch đại), v.v.. 1.2.2.Kết cấu hình học của mạch điện a.Nhánh: Là một đoạn mạch gồm những phần tử ghép nối tiếp nhau, trong đó có cùng một dòng điện chạy qua. b.Nút: Là điểm gặp nhau của từ ba nhánh trở lên. c.Vòng: Là lối đi khép kín qua các nhánh. d.Mắt lƣới: Là vòng đặc biệt mà trong đó không chứa nhánh 1.3. Bài tập 1.3.1. Hãy cho biết mạch điện sau có bao nhiêu nút, nhánh, mạch vòng và mắt lƣới 1.3.2. Hãy cho biết mạch điện sau có bao nhiêu nút, nhánh, mạch vòng và mắt lƣới 7 KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA
  11. Chƣơng 1: Khái niệm cơ bản về mạch điện BÀI 2: CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 2.1.Mục tiêu: Sau khi học xong bài này ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc đặc điểm của điện trở, cuộn dây, tụ điện. - Sử dụng đúng các phần tử điện trở , cuộn dây, tụ điện. 2.2.Nội dung: 2.2.1.Điện trở Là đại lƣợng đặc trƣng hiện tƣợng tiêu tán năng lƣợng Kí hiệu: R đơn vị là Ohm (Ω) Hính 1.2(a) Hính 1.2(b) Trong một số bài toán mạch, chúng ta định nghĩa đại lƣợng điện dẫn G là giá trị nghịch đào của điện trở, ta có quan hễ: 𝐺= Đơn vị đo của điện dẫn là Simens (S) -Ngắn mạch là sự kiện mà tại vị trí ngắn mạch xem nhƣ có điện trở R = 0Ω hay giá trị điện dẫn là vô cùng lớn G = ∞. Tóm lại tại vị trí ngắn mạch xem tƣơng đƣơng nhƣ một vật dẫn điện lý tƣởng - Hở mạch là sự kiện mà tại vị trí hở mạch xem nhƣ tƣơng đƣơng với điện dẫn G = 0 S ; hay giá trị điện trở R = ∞. Tóm lại tại vị trí hở mạch xem tƣơng đƣơng nhƣ một vật cách điện lý tƣởng 2.2.2.Cuộn dây Cuộn dây đặc trƣng cho khả năng tạo nên từ trƣờng.Quan hệ giữa dòng và áp trên di hai cực phần tử điện cảm: u= L. dt Hình 1.3 :Cuộn dây Kí hiệu L, đơn vị Henry (H) 2.2.3.Tụ điện Tụ điện đặc trƣng cho hiện tƣợng tích phóng năng lƣợng điện trƣờng. Quan hệ giữa du dòng và áp trên hai cực tụ điện: i = C. dt Hình 1.4: Tụ điện Ký hiệu : C , đơn vị Fara (F) 2.2.4.Nguồn áp độc lập 8 KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA
  12. Chƣơng 1: Khái niệm cơ bản về mạch điện Nguồn áp độc lập là loại nguồn có khả năng duy trì điện áp U giữa hai đầu nguồn độc lập đối với các phần tử còn lại của mạch và dòng điện qua nguồn Hình 1.5:Nguồn áp độc lập 2.2.5.Nguồn dòng độc lập Nguồn dòng độc lập có khả năng duy trì dòng điện qua nhánh tuân theo hàm cho trƣớc đối với thời gian t bất chấp các phần tử còn lại trong mạch mà nguồn đƣợc nối vào Hình 1.6 :Nguồn dòng độc lập 2.3. Bài tập 2.3.1.Trình bày đặc điểm cuộn dây, điện trở, tụ điện. 9 KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA
  13. Chƣơng 1: Khái niệm cơ bản về mạch điện BÀI 3: CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN 3.1.Mục tiêu: Sau khi học xong bài này ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc đặc điểm dòng điện một chiều - Trình bày đƣợc các định luật cơ bản - Áp dụng đƣợc các định luật trong tính toán mạch điện 3.2.Nội dung: 3.2.1. Định nghĩa dòng điện một chiều: Dòng điện một chiều là dòng điện có chiều và độ lớn không đổi theo thời gian. Hình 1.7 3.2.2.Công và công suất của dòng điện một chiều Trong một mạch kín bao giờ cũng có hai sự chuyển hóa năng lƣợng là bên trong nguồn điện và bên ngoài nguồn điện.  Trong nguồn điện: có một dạng năng lƣợng nào đó (hóa năng, cơ năng, nội năng…) chuyển hóa thành điện năng.  Bên ngoài nguồn điện: điện năng đƣợc chuyển hóa thành những dạng năng lƣợng khác (nội năng, hóa năng, cơ năng). Số đo năng lƣợng ấy biểu thị công của dòng điện. 3.2.2.1.Công của dòng điện. Công của dòng diện sinh ra trong một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cƣờng độ dòng điện và thời gian dòng điện đi qua. A = U.I.t (jun) 3.2.2.2.Công suất của dòng điện. Công suất của dòng điện là đại lƣợng đặc trƣng cho tốc độ sinh công của dòng điện. Nó có độ lớn bằng công của dòng điện sinh ra trong một giây. A P=  U .I (W) t P = RI2 (W) Công suất của dòng điện trong một đoạn mạch bằng tích hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cƣờng độ dòng điện trong đoạn mạch. 3.2.3.Định luật Joule- Lenxơ: 10 KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA
  14. Chƣơng 1: Khái niệm cơ bản về mạch điện Nhiệt lƣợng tỏa ra trong một vật dẫn tỷ lệ thuận với điện trở của vật dẫn với bình phƣơng cƣờng độ dòng điện và với thời gian dòng điện đi qua. Q = R.I2.t (J) 3.2.4.Định luật ohm: 3.2.4.1.- n u t đối với đ n c Hình 1.8 Định luật phát biểu nhƣ sau: Cường độ dòng điện trong một đ n m ch tỷ lệ thu n với điện áp ai đầu đ n m ch và tỷ lệ ngh ch với điện trở của đ n m ch. công t ức R = => U = I R R: Điện trở U: Hiệu điện thế hai đầu điện trở I: Dòng điện qua điện trở R  - Suất điện trở ( m) l- Chiều dài dây dẫn ( m) S – Mặt cắt dây dẫn (m2 ) R – Điện trở dây dẫn ( ) Trong thực tế , mặt cắt dây dẫn thƣờng lấy đơn vị là mm2 lúc đó đơn vị của suất điện trở là mm2 / m 3.2.4.2. - n u t c t n c Mỗi mạch kín gồm hai phần : Mạch ngoài (dây dẫn, phụ tải) và mạch trong (nguồn điện) . Khi mạch nối kín ta có dòng điện chạy trong mạch. Điện áp đặt vào mạch ngoài Ung = I R (R là điện trở mạch ngoài). Tổn hao điện áp ở mạch trong là Utr = I. r (r là điện trở trong). Sức điện động E của nguồn điện bằng tổng các điện áp đó. Hình 1.8 E = Ung + Utr = I ( R + r ) => I = 11 KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA
  15. Chƣơng 1: Khái niệm cơ bản về mạch điện Vậy định luật m cho toàn mạch phát biểu nhƣ sau : Cường độ dòng điện trong m ch kín tỷ lệ thu n với sức điện động của nguồn điện và tỷ lệ ngh ch với điện trở toàn m ch 3.2.5.Định luật Kirchoff 3.2.5.1. nh lu t Kirchoff 1 Định luật này cho ta quan hệ giữa các dòng điện tại một nút, đƣợc phát biểu nhƣ sau: Tổng đ i số những dòng điện ở một nút bằng k ông. r ng đó quy ước dòng điện đi tới n t ấy dấu dư ng dòng điện rời k ỏi n t ấy dấu âm  Inút = 0 Hình 1.9: Dòng điện nút 3.2.5.2. nh lu t Kirchoff 2 Định luật này cho ta quan hệ giữa sức điện động, dòng điện và điện trở trong một mạch vòng khép kín, đƣợc phát biểu nhƣ sau: i t e ột m ch vòng khép kín theo một chiều tùy ý chọn, tổng đ i số những sức điện động bằng tổng đ i số những điện áp r i trên các điện trở của m ch vòng.  RI =  E Hình 1.10: Mạch vòng dòng điện Quy ƣớc dấu: Các sức điện động có chiều trùng mạch vòng lấy dấu dƣơng, ngƣợc lại lấy dấu âm. Ở mạch vòng hình : R1I1 – R2I2 + R3I3 = E1+ E2 - E3 3.3.Bài tập 3.3.1. Viết phƣơng trình định luật kirchoff 1, kirchoff 2 cho mạch sau: R1 R3 R2 E1 E2 E3 3.3.2. Viết phƣơng trình định luật kirchoff 1, kirchoff 2 cho mạch sau: 12 KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA
  16. Chƣơng 1: Khái niệm cơ bản về mạch điện R1 R3 R2 E1 E2 3.3.3. Viết phƣơng trình định luật kirchoff 1, kirchoff 2 cho mạch sau: R1 R3 R2 E1 E2 3.3.4. Một bình ắc quy có sức điện động E = 2,5V, điện trở trong r = 0,1 , cung cấp điện cho một bóng đèn có điện trở R = 50 . Tính cƣờng độ dòng điện trong mạch. 3.3.5. - Phát biểu nội dung và viết biểu thức định luật m đối với một đoạn mạch và toàn mạch. 13 KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA
  17. Chƣơng 2: Mạch điện xoay chiều một pha CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA Giới thiệu: Dòng điện xoay chiều một pha hình sin đƣợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực. phục vụ cuộc sống , học tập, nghiên cứu … với các dạng năng lƣợng khác nhau. Dòng điện chiếm vị trí quan trọng, thông dụng và dể sử dụng. Mục tiêu: Sau khi học xong chƣơng này ngƣời học có khả năng -Trình bày đƣợc cách biểu diễn dòng điện hình sin bằng vectơ -Tính toán đƣợc dòng điện và điện áp trong mạch điện R, L, C mắc nối tiếp BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1. Mục tiêu: Sau khi học xong bài này ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc định nghĩa về dòng điện hình sin - Trình bày đƣợc cách tạo ra dòng điện xoay chiều hình sin - Biểu diễn đƣợc đại lƣợng hình sin bằng vectơ 1.2. Nội dung: 1.2.1. Cách tạo ra sức điện động xoay chiều hình sin Sức điện động xoay chiều hình sin đƣợc tạo ra bằng máy phát điện xoay chiều một pha. Về nguyên lý cấu tạo máy phát điện xoay chiều một pha gồm: Một hệ thống cực từ (phần cảm) đứng yên ( stato) và một bộ dây (phần ứng) đặt trong l i thép chuyển động (rô to) quay cắt qua từ trƣờng của các cực từ. Nguyên lý máy phát điện xoay chiều một pha đơn giản. - Phần cảm gồm nam châm có hai cực từ N-S. - Phần ứng gồm một khung dây, 2 đầu khung dây nối với 2 vành đồng và trên hai vành đồng đặt hai chổi than nối vào phụ tải là một đèn điện. Hệ thống cực từ đƣợc chế tạo sao cho trị số từ cảm B của nó phân bố theo quy Hình 2.1: Nguyên lý máy phát điện xoay chiều luật hình sin trên mặt cực giữa khe hở rô to và stato nghĩa là khi khung dây ở vị trí bất kỳ trong khe hở, cƣờng độ từ cảm ở vị trí đó có giá trị: B = Bm sin Trong đó : Bm là trị số cực đại của từ cảm.  là góc giữa mặt phẳng trung tính OO và mặt phẳng khung dây 14 KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA
  18. Chƣơng 2: Mạch điện xoay chiều một pha Hình 2.2:Góc α giữa mặt phẳng oo’ và khung dây Khi máy phát điện làm việc, rô to mang khung dây quay với tốc độ , mỗi cạnh khung dây nằm trên mặt rô to sẽ quay với vận tốc v theo phƣơng vuông góc với đƣờng sức và cảm ứng ra sức điện động: ed = B. l.v Giả sử tại thời điểm ban đầu (t = 0), khung dây nằm trên mặt phẳng trung tính, thì tại thời điểm t, khung dây ở vị trí  = t, ứng với trị số từ cảm: B = Bm sin  = Bm sint. Ta có biểu thức tinh sức điện động mỗi cạnh dây: ed = Bm.l.v sint Vì khung dây có hai cạnh tác dụng ( sinh ra hai sức điện động ed cùng chiều trong mạch vòng) nên sức điện động mỗi vòng: ev =2ed = 2 Bm.l.v sint Nếu khung day có w vòng thì sức điện động của hệ khung là: e = w ev =w.2ed = 2 Bm.l.v .w sint Đặt Em = 2Bm.l.v.w và gọi là trị số cực đại hay biên độ của sức điện động,ta có E = Em sint Sức điện động này có chiều biến đổi tuần hoàn theo hàm số hình sin. Khi mạch kín, sức điện động đó sinh ra trong mạch một dòng điện cũng biến đổi theo hình sin và gọi là dòng điện hình sin Ta có:  = t = 0; sin = 0; e= o  = t = 90o ; sin = 1; e = Em  = t = 270o ; sin = -1; e = -Em Hình 2.3 15 KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA
  19. Chƣơng 2: Mạch điện xoay chiều một pha Hình 2.4: Nguyên lý tạo dòng xoay chiều hình sin 1.2.2.Các định nghĩa về dòng điện xoay chiều hình sin 1.2.2.1. Dòng điện x ay c iều Là dòng điện thay đổi chiều và độ lớn theo thời gian. Hình 2.4 Dòng điện hoặc sức điện động có tri số biến đổi tuần hoàn theo quy luật của một hàm hình sin→gọi là sức điện động hay dòng điện hình sin. f(t)=Fm.sin( t   ) f(t) có thể là dòng điện i(t), điện áp u(t), sức điện động e(t) hoặc trị số của dòng điện j(t).  Fm>0: biên độ   >0: tần số góc, đơn vị đo là rad/s (radian/giây)  ωt + ψ: góc pha tại thời điểm t, đơn vị đo là radian hoặc độ.  ψ: góc pha ban đầu, đơn vị đo là radian hoặc độ (0≤  ≤3600) 16 KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA
  20. Chƣơng 2: Mạch điện xoay chiều một pha 1.2.2.2..C u kỳ tần số biên độ + Chu kỳ: là khoảng thời gian ngắn nhất để sức điện động (e) hoặc là dòng điện (i) trở về giá trị cũ. 2 Ký hiệu : T= (giây)  + Tần số: là số chu kỳ trong một đơn vị thời gian (1giây). ký hiệu: f, đơn vị đo là hec (hz) 1  f=  (hz) T 2 + Biên độ: Trong công nghiệp thƣờng dùng dòng điện xoay chiều có tần số f = 50 Hz gọi là tần số công nghiệp -Dòng điện xoay chiều có trị số biến đổi theo thời gian và trị số ở từng thời điểm gọi là trị số tức thời, ta ký hiệu là: e, u, i. Trị số cực đại ở trên chính là trị số tức thời lớn nhất gọi là biên độ, ký hiệu: Em, Um, Im. c.Pha và sự lệch pha. + Pha: Tại thời điểm t = 0, nếu một khung dây ở đúng mặt phẳng trung tính thì một khung dây ở cách mặt phẳng trung tính một góc ψ. Khi rô to quay, tại thời điệm t, khung dây này sẽ ở vị trí α = ωt +ψ. Biểu thức dạng tổng quát: e = Em sin (ωt +ψ ) - Lƣợng (ωt +ψ ) đặc trƣng cho dạng biến thiên của lƣợng hình sin đƣợc gọi là góc pha hay pha - Tại thời điểm t = 0, góc pha bằng ψ, nên ψ gọi là góc p a đầu hay p a đầu của lƣợng hình sin. - Lƣợng ω đƣợc gọi là tốc độ góc của lƣợng hình sin. Khi lƣợng hình sin biến thiên hết một chu kỳ (t = T) khung dây quét hết một góc 2π radian, ta có: ωT = 2π = ω = = 2πf Nhƣ vậy, tốc độ góc tỉ lệ với tần số. Vì thế, ω còn gọi là tần số góc + Sự lệch pha: Nếu có 2 dòng điện hình sin có trị số biến đổi đồng thời (cùng tăng lên, giảm xuống,cùng qua trị số bằng không và cực đại, cùng đổi chiều thì gọi là hai dòng điện cùng pha. Nếu chúng không biến đổi nhƣ vậy thì gọi là các dòng điện lệch pha. 17 KHOA ĐIỆN-TỰ ĐỘNG HÓA
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2