Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề: Cốt thép hàn - Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

Chia sẻ: Lạc Vũ Chi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề: Cốt thép hàn - Trung cấp) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp học viên nêu được khái niệm cơ bản về mạch điện một chiều, định luật ôm, định luật ôm cho một đoạn mạch, định luật ôm cho toàn mạch; trình bày được pha và sự lệch pha, trị số hiệu dụng; nêu được mạch xoay chiều thuần điện trở; nêu được mạch xoay chiều thuần điện cảm;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề: Cốt thép hàn - Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: ĐIỆN KỸ THUẬT NGHỀ: CỐT THÉP HÀN TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được 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. Uông Bí, ngày tháng năm 20 Người biên soạn
CHƯƠNG I: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU * Mục tiêu: Học xong chương này người học có khả năng: - Nêu được khái niệm cơ bản về mạch điện một chiều; Định luật ôm; Định luật ôm cho một đoạn mạch; Định luật ôm cho toàn mạch. 1. Những khái niệm cơ bản về mạch điện một chiều 1.1. Mạch điện Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bằng dây dẫn tạo thành những vòng kín trong đó dòng điện có thể chạy qua. Mạch điện gồm ba phần tử cơ bản là nguồn điện, vật tiêu thụ điện, dây dẫn và các thiết bị phụ trợ như: thiết bị đóng cắt, đo lường, bảo vệ, tự động… Hình 1.1: Sơ đồ mạch điện gồm có nguồn điện, Ampe kế, Bóng đèn, Công tắc 1.2. Các phần tử của mạch điện a. Nguồn điện Các thiết bị để biến đổi các dạng năng lượng khác thành điện năng gọi là nguồn điện như: - Biến đổi hóa năng thành điện: Pin, Ăcquy… - Biến đổi cơ năng thành điện: Máy phát điện… - Biến đổi nhiệt năng thành điện: Cặp nhiệt điện… - Biến đổi quang năng thành điện: Pin quang điện …. Trên sơ đồ nguồn điện được biểu thị bằng một sức điện động (s.đ.đ), ký hiệu là E, có chiều đi từ cực âm (-) về cực dương (+) của nguồn và 1 điện trở trong r 0 (còn gọi là nội trở). b. Dây dẫn Dây dẫn làm bằng kim loại (Đồng, Nhôm…) để dẫn dòng điện (truyền tải điện năng) từ nguồn điện tới nơi tiêu thụ. Trên sơ đồ dây dẫn được biểu thị bằng 1 điện trở đường dây, ký hiệu là r d . c.Vật tiêu thụ điện (Phụ tải) Các thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác, như quang năng (Đèn điện), nhiệt năng (Bếp điện, Lò điện, Hàn điện…), cơ năng (Nam châm điện, Động cơ điện…), hoá năng (bình điện phân, mạ điện… ). Công suất tiêu thụ điện của vật tiêu thụ gọi là phụ tải - gọi tắt là tải.
Trên sơ đồ, các phụ tải như Đèn điện, Bếp điện, Lò điện… được biểu thị bằng 1 điện trở R, còn các phụ tải như động cơ điện, bình mạ điện, bình điện phân… được biểu thị bằng 1 sức điện động E (còn gọi là sức phản điện) và điện trở trong r 0 . d. Các thiết bị phụ trợ: - Đóng cắt và điều khiển mạch điện như: Cầu dao, Máy cắt… - Đo lường các đại lượng trong mạch như: Ampe mét, Vôn mét… - Bảo vệ mạch điện như: Cầu chì, Rơle… 2. Định luật Ôm 2.1. Định luật Ôm cho một đoạn mạch Dòng điện trong một đoạn mạch tỷ lệ với điện áp hai đầu đoạn mạch và tỷ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch U I= (1.1) R Từ (1.1) rút ra: U = I.R (1.2) Vậy điện áp đặt vào điện trở (còn gọi là sụt áp trên điện trở) tỷ lệ với trị số điện trở và dòng điện qua điện trở. Trong biểu thức (1.1), nếu cho U = 1V, I = 1A thì R = 1. Vậy Ôm là điện trở của một đoạn mạch khi có dòng điện 1 Ampe đi qua gây ra một sụt áp (điện áp) là 1 Vôn trên điện trở. 2.2. Định luật Ôm cho toàn mạch Giả sử có mạch điện không phân nhánh trên hình 1.2. Gồm nguồn điện có s.đ.đ là E, nội trở là r 0 , cung cấp cho phụ tải có điện trở là R, qua một đường dây có điện trở là R d , dòng điện trong mạch là I. Áp dụng định luật Ôm cho từng đoạn mạch, ta có: - Sụt áp trên phụ tải: U = I . R - Sụt áp trên đường dây: U d = I.R d - Sụt áp trên điện trở trong của nguồn: U 0 = I.r 0 Muốn duy trì dòng điện I thì s.đ.đ E của nguồn phải cân bằng với các sụt áp trong mạch: E = U + U d + U 0 = I ( R+ R d + r 0 ) = I.R Σ Trong đó: R Σ = R + R d + r 0 Vậy: Dòng điện trong mạch tỷ lệ với s.đ.đ của nguồn và tỷ lệ nghịch với điện trở toàn mạch: E E I= = RΣ r0 + R Ví dụ 1.1: Mạch điện hình 1.2 có: E = 231V, r 0 = 0,1 Ω
R = 22 Ω , R d = 1 Ω Hình 1.2 Hãy xác định dòng điện trong mạch, điện áp đặt vào phụ tải và sụt áp trên đường dây, điện áp trên hai cực của nguồn? Giải: Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch để tính dòng điện E E 231 I= = = = 10 A rΣ r0 + Rd + R 22 + 0.1 + 1 Điện áp vào các điện trở tính theo (1.2) Điện áp đặt vào tải: U = I.R = 10 . 22 = 220V Sụt áp trên đường dây: U d = I.R d = 10 . 1 = 10V. Sụt áp trên điện trở trong: U 0 = I.r 0 = 10 . 0,1 = 1V Điện áp đầu đường dây bằng điện áp trên phụ tải cộng với sụt áp trên đường dây: U 1 = U + U d = 220 + 10 = 230V 3. Giải mạch điện một chiều bằng phương pháp biến đổi điện trở Phương pháp biến đổi điện trở nhằm mục đích đưa mạch điện phức tạp về dạng đơn giản. Mạch điện mắc nối tiếp hay mắc song song ta đưa về mach tương đương đơn giản sau đó áp dụng định luật Ôm để giải mạch điện tìm các thông số của mạch. Trường hợp mạch điện chỉ có một nguồn đấu hỗn hợp thì phương pháp giải có ba bước cơ bản sau: Bước 1: Đưa mạch điện phân nhánh về mạch điện không phân nhánh bằng cách thay các nhánh song song bằng một nhánh có điện trở tương đương (như mạch mắc song song). Bước 2: Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch để tính dòng điện qua mạch chính (qua nguồn và các đoạn không phân nhánh). Bước 3: Tính dòng điện ở các mạch nhánh song song. Ví dụ 1.2: Xác định dòng điện và điện áp trên các phần tử của mạch điện hình sau: Biết U = 120 V ; R 1 = 0,12Ω ; R 2 = 2Ω ; R 3 = 10Ω ; R 4 = 20Ω ; R 5 = 50Ω.
Giải : Điện dẫn tương đương của đoạn BC : 1 1 1 1 1 1 1 g BC = = + + = + + = 0,17 S R BC R3 R4 R5 10 20 50 Điện trở tương đương : 1 R BC = = 5,88 Ω 0,17 Điện trở tương đương toàn mạch : R = R 1 + R 2 + R BC = 0,12 + 2 + 5,88 = 8Ω Dòng điện mạch chính : U 120 I= = = 15 A R 8 Điện áp trên các phần tử : U 1 = I.R 1 = 15 . 0,12 = 1,8 V U 2 = I.R 2 = 15 . 2 = 30 V U 3 = U 4 = U 5 = U BC = I.R BC = 15 . 5,88 = 88,2 V Dòng điện ở các mạch rẽ : U BC 88,2 I3 = = = 8,82 A R3 10 U BC 88,2 I4 = = = 4,41 A R4 20 U BC 88,2 I5 = = = 1,76 A R5 50 Câu hỏi ôn tập 1. Hãy trình bày khái niệm cơ bản về mạch điện 1 chiều? 2. Hãy trình bày định luật ôm?
CHƯƠNG II: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN * Mục tiêu: Học xong chương này người học có khả năng: - Nêu được Định nghĩa - cách tạo ra dòng điện xoay chiều hình sin 1 pha. - Trình bày được pha và sự lệch pha, trị số hiệu dụng. - Nêu được mạch xoay chiều thuần điện trở. - Nêu được mạch xoay chiều thuần điện cảm. - Nêu được mạch xoay chiều thuần điện dung. - Nêu được mạch điên R-L-C nối tiếp. 1. Những khái niệm cơ bản vẻ mạch điện một chiều. Dòng điện xoay chiều là dòng điện biến đổi cả chiều và trị số theo thời gian. Dòng điện xoay chiều thường là dòng điện biến đổi tuần hoàn, nghĩa là cứ sau một khoảng thời gian nhất định, nó lại lặp lại quá trình biến thiên như cũ. Dòng điện xoay chiều biến thiên theo quy luật hình sin theo thời gian gọi là dòng điện xoay chiều hình sin. - Chu kỳ: là khoảng thời gian ngắn nhất để dòng điện lặp lại trị số và chiều biến thiên cũ. Chu kỳ ký hiệu là T, đơn vị đo là đơn vị thời gian (s). - Tần số: Số chu kỳ của dòng điện thực hiện trong một giây gọi là tần số, ký hiệu là f. 1 ω f = = T 2π Đơn vị của tần số là héc, ký hiệu là Hz. Dòng điện có tần số 1 Hz là dòng điện thực hiện một chu kỳ mỗi giây. Tần số càng lớn thì dòng điện biến thiên càng nhanh. Nước ta và phần lớn các nước trên thế giới đều quy định tần số của dòng điện công nghiệp là 50Hz. Một số nước Tây Âu dùng tần số 60Hz. - Giá trị tức thời Trên đồ thị hình 2.1, ta thấy tại mỗi thời điểm t, dòng điện có một hệ số tương ứng gọi là giá trị tức thời của dòng điện
Hình 2.1. Dòng điện xoay chiều hình sin Từ định nghĩa về dòng điện một chiều, đối với dòng điện biến thiên công thức tính dòng điện là: dq i= dt d q : là lượng điện tích qua tiết diện dây trong thời gian dt tại thời điểm t. - Giá trị biên độ Trong quá trình biến thiên, dòng điện đạt giá trị lớn nhất, gọi là trị số cực đại hay biên độ của dòng điện, ký hiệu là I m . Dòng điện xoay chiều đạt trị số cực đại cả về phía dương và phía âm. Vậy chu kỳ cũng là khoảng thời gian giữa hai cực đại dương liên tiếp hoặc hai cực đại âm liên tiếp. 2. Pha và sự lệch pha, trị số hiệu dụng 2.1. Giá trị hiệu dụng Trị số hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là giá trị tương đương với dòng điện một chiều khi đi qua cùng một điện trở. Trong mỗi chu kỳ, chúng cùng toả ra một năng lượng dưới dạng nhiệt như nhau. Ký hiệu giá trị hiệu dụng: I Im I= 2 Vì quan hệ giữa giá trị hiệu dụng với giá trị biên độ và xét đến ý nghĩa động lực học của trị hiệu dụng, nên các dụng cụ đo lường điện hình sin đều được chế tạo để chỉ giá trị hiệu dụng U, I chứ không chỉ giá trị biên độ. Do đó trong kỹ thuật điện khi nói đến trị số dòng điện, điện áp ta hiểu đó là giá trị hiệu dụng. Vì vậy lượng hình sin thường được đặc trưng bởi một cặp số hiệu dụng , pha đầu. Ví dụ (I, ψ i ), (U, ψ u )
2.2. Pha và sự lệch pha + Pha: là trạng thái biến đổi của sức điện động (hay dòng điện) theo thời gian (tăng lên hay giảm xuống qua trị số không và cực đại) gọi là pha của sức điện động hoặc dòng diện. + Sự lệch pha: nếu hai dòng điện hoặc hai sức điện động hình sin có trị số biến đổi đồng thời (cùng tăng lên cùng giảm xuống qua trị số 0 và cùng cực đại, cùng đổi chiều) thì gọi là hai dòng điện (hoặc s.đ.đ) cùng pha. Trái lại là sự lệch pha. Biểu thức dòng điện trong trường hợp tổng quát có dạng: i = I m sin (ωt + ψ) Lượng ωt + ψ đặc trưng cho dạng biến thiên của dòng điện hình sin hay các đại lượng hình sin nói chung được gọi là góc pha, hay pha của lượng hình sin. Tại thời điểm t = 0, góc pha bằng ψ, nên ψ được gọi là góc pha đầu. Lượng ω càng lớn thì tốc độ biến thiên càng nhanh, nên được gọi là tốc độ góc hay tần số góc, đơn vị là rad/s. khi lượng hình sin biến thiên hết một chu kỳ, t = T, thì góc pha biến thiên được một góc đầy 3600 hay 2π rad. Vậy: ω.T = 2π Từ đó: ω = 2π/T = 2πf. Một lượng hình sin sẽ được hoàn toàn xác định nếu biết: 1. Biên độ (E m , I m , U m …. ) 2. Tốc độ góc ω, hoặc chu kỳ T, hoặc tần số f. 3. Góc pha đầu ψ Hình 2.2: Đồ thị của 2 s.đ.đ e 1 , e 2 , lần lượt có góc pha đầu là ψ 1 và ψ 2 Biểu thức s.đ.đ của chúng là: e 1 = E m sin (ωt + ψ 1 )
e 2 = E m sin (ωt + ψ 2 ) Ta thấy e 1 và e 2 có dạng biến thiên tương tự nhau, nhưng e 1 luôn chậm sau e 2 một khoảng thời gian hay một góc nào đó, như đạt cực đại chậm hơn, triệt tiêu chậm hơn … Lượng sai khác đó chính là hiệu hai góc pha của e 1 và e 2 và được gọi là góc lệch pha giữa chúng, ký hiệu φ φ = (ωt + ψ 2 ) – (ωt + ψ 1 ) = ψ 2 – ψ 1 - Nếu φ > 0 tức ψ 2 > ψ 1 ta có e 2 vượt pha trước e 1 , hay e 1 chậm sau e 2 . - Nếu φ < 0, tức ψ 2 < ψ 1 ta có e 2 chậm pha sau e 1 . - Nếu ψ 2 = ψ 1 thì φ = 0 ta có e 1 và e 2 đồng pha. - Nếu φ = ψ 2 - ψ 1 = 1800 thì e 1 và e 2 là hai đại lượng đối pha. 3. Mạch xoay chiều thuần điện trở 3.1. Định nghĩa Giả sử ta có mạch điện với hệ số tự cảm rất bé có thể bỏ qua và không có thành phần điện dung, chỉ có điện trở R (hình 3.5), ta gọi là nhánh thuần điện trở. Trong nhánh xoay chiều thuần điện trở, dòng điện và điện áp đồng pha. 3.2. Quan hệ dòng điện và điện áp. Biểu thức dòng và áp có dạng như sau: i = I m sin (ωt + ϕ) u = U m sin (ωt + ϕ) Đồ thị vectơ và đồ thị thời gian dòng và áp của nhánh vẽ trên hình 3.5
u, i UR i ωt Hình 2.3. Đồ thị vectơ và đồ thị thời gian dòng và áp mạch thuần trở * Định luật Ôm của nhánh thuần điện trở phát biểu như sau: trong nhánh thuần điện trở, trị hiệu dụng của dòng điện tỷ lệ thuận với trị hiệu dụng của điện áp đặt vào nhánh, tỷ lệ nghịch với điện trở nhánh. U I= R Công suất trung bình trong một chu kỳ của mạch xoay chiều gọi là công suất tác dụng hay công suất hữu công, ký hiệu là P. Đối với nhánh thuần điện trở công suất tác dụng bằng: P = U.I = I2 . R = U2/R Đơn vị đo là Watt - W Công suất tác dụng đặc trưng cho tốc độ biến đổi trung bình của điện năng thành các dạng năng lượng khác như nhiệt, quang, hóa, cơ… Điện năng tiêu thụ trong thời gian t tính theo công suất tác dụng: W r = P.t 4. Mạch xoay chiều thuần điện cảm 4.1. Định nghĩa Nhánh có cuộn dây với hệ số tự cảm L khá lớn, điện trở đủ bé có thể bỏ qua và không có thành phần điện dung, được coi là nhánh thuần điện cảm. Trong nhánh thuần điện cảm, điện áp vượt pha trước dòng điện 900 hay π/2 rad. 4.2. Quan hệ dòng điện và điện áp Biểu thức dòng và áp có dạng như sau i = I m sin (ωt + ϕ) u = U m sin (ωt + ϕ + 900)
Đồ thị vectơ và đồ thị hình sin của nhánh như hình 3.6 Hình 2.4. Đồ thị vectơ và đồ thị thời gian dòng và áp mạch thuần cảm * Định luật Ôm của nhánh thuần điện cảm phát biểu như sau: trị hiệu dụng của dòng điện trong nhánh thuần điện cảm tỷ lệ với trị hiệu dụng điện áp đặt vào nhánh, tỷ lệ nghịch với cảm kháng của nhánh. U I= XL X L = L.ω = L.2πf : Cảm kháng của mạch thuần cảm, đơn vị là Ω. 4.3. Công suất Nhánh thuần điện cảm không tiêu thụ năng lượng, mà chỉ có sự tiêu thụ năng lượng giữa nguồn và từ trường. Công suất tác dụng trong nhánh, tức công suất trung bình trong một chu kỳ P = 0. Để đặc trưng cho mức độ trao đổi năng lượng giữa nguồn và từ trường, người ta dùng đại lượng gọi là công suất phản kháng hay công suất vô công, ký hiệu là Q, đo bằng biên độ công suất trao đổi trong mạch. Q L = U.I = I2 .X L = U2/X L Đơn vị của công suất phản kháng là VAr hoặc KVAr. Điện năng vô công được tính tương tự như điện năng hữu công: W x = Q.t (VArh) 5. Mạch xoay chiều thuần điện dung 5.1. Định nghĩa Giả sử tụ điện có điện dung C, tổn hao không đáng kể, điện cảm của mạch có thể bỏ qua, đặt vào điện áp xoay chiều u = U m sinωt tạo thành mạch thuần điện dung sẽ có dòng điện tồn tại lâu dài qua tụ, dựa vào hiện tượng tích phóng điện của tụ ta có nhận xét: ở nhánh xoay chiều thuần điện dung, dòng điện vượt pha trước điện áp một góc 900 hay π/2. 5.2. Quan hệ dòng điện và điện áp.
Biểu thức dòng và áp có dạng như sau i = I m sin (ωt + ϕ + 900) u = U m sin (ωt + ϕ) Đồ thị vectơ và hình sin vẽ trên hình 3.7 Hình 2.5. Đồ thị vectơ và đồ thị thời gian dòng và áp mạch thuần dung * Định luật Ôm của nhánh thuần điện dung được phát biểu như sau: Trong nhánh thuần điện dung, trị hiệu dụng dòng điện tỷ lệ với trị hiệu dụng điện áp đặt vào nhánh và tỷ lệ nghịch với dung kháng của nhánh. U I= XC 1 1 XC = = Dung kháng của mạch thuần dung, đơn vị là Ω ωC 2πf .C 5.3. Công suất Nhánh thuần dung không tiêu thụ năng lượng chỉ trao đổi năng lượng giữa nguồn và điện trường. Công suất tác dụng là công suất trung bình trong một chu kỳ bằng không. Công suất phản kháng đặc trưng cho mức độ trao đổi công suất giữa nguồn và điện trường. Q C = U.I = I2X C = U2/X C (VAr) 6. Mạch điện R-L-C nối tiếp. Mạch xoay chiều không phân nhánh trong trường hợp tổng quát có cả ba thành phần điện trở R, điện cảm L và điện dung C nối tiếp. Giả sử khi đặt vào điện áp xoay chiều u, trong mạch sẽ có dòng điện: i = I m sin ω t Sụt áp trên các thành phần trở, kháng trong mạch:
U r = I.r U L = I.X L U C = I.X C Điện áp đặt vào mạch bằng tổng ba điện áp thành phần: u = ur + uL + uC Hình 2.6. Đồ thị véc tơ điện áp mạch R – L – C mắc nối tiếp Từ đồ thị vectơ ta có: U = U R2 + U X2 = U R2 + (U L − U C ) 2 Về pha, điện áp lệch với dòng điện một góc ϕ . U X U L −UC X L − X C tgϕ = = = UR UR R Biểu thức hình sin của điện áp u = U m .sin( ω t + ϕ ) = U. 2 .sin( ω t + ϕ ) - Nếu X L > X C thì U L > U C và ϕ > 0, tức điện áp vượt pha trước dòng điện, hay dòng điện chậm sau điện áp, ta nói mạch có tính điện cảm. - Nếu X L < X C thì U L < U C và ϕ < 0, tức điện áp chậm pha sau dòng điện, hay dòng điện vượt pha trước điện áp, ta nói mạch có tính điện dung. - Nếu X L = X C thì ϕ < 0, tức điện áp trùng pha với dòng điện. Nhánh R, L, C lúc này có hiện tượng cộng hưởng nối tiếp, dòng điện trong mạch có trị số lớn nhất U I= và trùng pha với điện áp. R Ngoài ra: U R = U. cos ϕ ; U X = U . sin ϕ * Ta có: U = U R2 + (U L − U C ) 2 = I R 2 + ( X L − X C ) 2
Lượng R 2 + ( X L − X C ) 2 được gọi là trở kháng toàn phần hay tổng trở của mạch xoay chiều, ký hiệu Z. Z = R2 + (X L − X C )2 Ta có biểu thức của định luật Ôm đối với mạch xoay chiều có R - L - C nối tiếp U I= Z Tam giác tổng trở như hình 2.7 Hình 2.7. Tam giác tổng trở Từ đó: R = Z. cos ϕ ; X = Z. sin ϕ * Công suất trong mạch Trong trường hợp tổng quát, mạch xoay chiều có hai loại công suất: - Công suất tác dụng P là công suất tiêu thụ trung bình trên điện trở. - Công suất phản kháng Q đặc trưng cho sự trao đổi năng lượng giữa nguồn với các trường. Nhưng cả hai loại này chưa đặc trưng cho khả năng làm việc của thiết bị điện. Ta biết, mỗi thiết bị điện chỉ làm việc với một trị số giới hạn của dòng điện và điện áp. Do đó người ta xây dựng một khái niệm công suất mới, đặc trưng cho khả năng chứa công suất của thiết bị điện, gọi là công suất biểu kiến hay công suất toàn phần, ký hiệu là S: S = U.I = I2 .Z Đơn vị đo của công suất biểu kiến S là Vônampe - VA; kilôVônampe - KVA; và megaVônampe – MVA. Ví dụ 2.1: Cho mạch điện hình 2.8 có: U = 127 V, R = 12 Ω , L = 160 mH, C = 127 µ F. Tính dòng điện và các thành phần điện áp, công suất, vẽ đồ thị vectơ? Giải:
Hình 2.8 - Thành phần trở kháng: X L = ω.L = 2 π f.L = 2.3,14.50.160.10-3 = 50 Ω 1 1 1 XC = = = = 25Ω ω.C 2πf .C 2.3,14.50.127.10 −6 Z = R 2 + X 2 = 12 2 + 25 2 = 27,7Ω - Dòng điện trong mạch: U 127 I= = = 4,6A Z 27,7 - Thành phần điện áp: U R = I.R = 4,6.12 = 55,2 V U L = I.X L = 4,6.50 = 230 V U C = I.X C = 4,6.25 = 115 V - Góc lệch pha giữa dòng và áp: X 25 tgϕ = = = 2,08 → ϕ = 64 0 20 ' (điện áp vượt trước dòng điện) R 12 - Công suất: P = I2.R = 4,62.12 = 254 (W) Q = I2.X = 4,62.25 = 529 (Var) S = U.I = 127.4,6 = 584 (VA)
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG II Câu 1: Dòng điện xoay chiều hình Sin là gì? Biểu thức trị số tức thời, trị số hiệu dụng? Ý nghĩa trị số hiệu dụng? Câu 2: Giải các mạch điện xoay chiều sau đây: L R 1 a. R=3(Ω), L = (H), i = 2.sin20 π t (A). i 10π Tính Z, U, viết biểu thức u, Viết biểu thức điện áp ở hai đầu cuộn dây u L , công suất P. R C 1 i b. R=3(Ω), C= (F), u = 10.sin4 πt (V). 16π Tính Z, I? viết biểu thức i, viết biểu thức điện áp ở hai đầu tụ điện u C , công suất P. 1 Câu 3: Một bóng đèn loại 110V- 60W mắc nối tiếp với 1 cuộn dây có hệ số L= (H ) , π cuộn dây có điện trở R L =10(Ω). Đặt ở hai đầu cuộn dây một hiệu điện thế xoay chiều U=220(V), f=50(Hz). Tính dòng điện qua mạch, viết biểu thức hiệu điện thế tức thời ở hai đầu cuộn dây.
CHƯƠNG III: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA * Mục tiêu: Học xong chương này người học có khả năng: - Trình bày được mạch điện xoay chiều 3 pha. - Mô tả được cấu tạo và trình bày được nguyên lý làm việc của máy 3 pha. - Đấu được các cuộn dây máy phát thành hình sao. - Đấu nối phụ tải thành hình tam giác. 1. Hệ thống xoay chiều 3 pha. 1.1. Định nghĩa Hệ thống mạch điện ba pha là tập hợp ba mạch điện một pha nối với nhau tạo thành một hệ thống năng lượng điện từ chung. Trong đó, s.đ.đ ở mỗi mạch đều có dạng hình sin, cùng tần số, lệch pha nhau một phần ba chu kỳ. Mỗi mạch điện thành phần của hệ ba pha gọi là một pha. s.đ.đ. Ở mỗi pha gọi là s.đ.đ pha. Hệ ba pha mà s.đ.đ các pha có biên độ bằng nhau gọi là hệ s.đ.đ ba pha đối xứng hay cân bằng. Hệ s.đ.đ ba pha do các máy phát điện ba pha tạo ra. 1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy 3 pha. Máy phát điện ba pha cơ bản được cấu tạo như máy phát điện một pha, trong đó Stato có các cuộn dây đặt lệch nhau trong không gian một góc nào đó, khi máy phát làm việc (Roto quay) thì trong mỗi cuộn dây cảm ứng sinh ra s.đ.đ hình sin lệch pha nhau một góc 1200 trong không gian giữa trục của các cuộn dây. Hệ ba pha dùng rất tiện lợi khi biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều qua bộ chỉnh lưu. Nguồn điện ba pha thường là máy phát điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha tạo ra. Nó gồm Roto là một nam châm điện được từ hóa bằng dòng lấy từ nguồn kích thích bên ngoài. Roto quay được là bởi động cơ sơ cấp (Động cơ điezen, Tuabin hơi, Tuabin nước ... ) kéo và Stato có 3 cuộn dây: AX, BY, CZ giống hệt nhau nhưng đặt lệch nhau trong không gian một góc 1200. Khi Roto quay thì trong mỗi dây quấn Stato sẽ phát ra một s.đ.đ cảm ứng xoay chiều hình sin. Các s.đ.đ này hoàn toàn giống nhau, nhưng lệch pha nhau góc 1200 ứng với thời gian là 1/3 chu kỳ (T/3) ta có biểu thức các s.đ.đ của máy phát điện 3 pha đối xứng: e A(t ) = 2 E.Sinωt e B (t ) = 2 E.Sin(ωt − 120 0 ) eC (t ) = 2 E.Sin(ωt − 240 0 ) Biểu diễn đồ thị thời gian và đồ thị vectơ như hình 4.1a,b.