intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình Kỹ thuật điện: Phần 1

Chia sẻ: Lê Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

Thêm vào BST
Báo xấu
191
lượt xem 59
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Kỹ thuật điện do Nguyễn Thành Nam biên soạn cho sinh viên cao đẳng nghề Điện trường Cao đẳng nghề Nam Định học tập. Giáo trình gồm 2 phần, phần 1 sau đây gồm nội dung 3 chương đầu. Nội dung phần này gồm có: Các khái niệm cơ bản về mạch điện, mạch điện một chiều, dòng điện xoay chiều một pha.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật điện: Phần 1

  1. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Lêi nãi ®Çu Năng lượng điện là nguồn động lực chủ yếu của nền sản xuất hiện đại, nước ta cũng như các nước khác trên thế giới đang không ngừng phát triển ngành kỹ nghệ sản xuất truyền tải, sử dụng điện năng. Sản lượng điện tính theo đầu người là một trong những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá trình độ phát triển kinh tế của một nước. Kỹ thuật điện nghiên cứu những ứng dụng của các hiện tượng điện từ nhằm biến đổi năng lượng và tín hiệu. bao gồm việc phát, truyền tải và phân phối, sử dụng điện năng trong sản xuất và đời sống. Ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực vì những ưu điểm cơ bản sau: - Điện năng được sản xuất tập trung với các nguồn công suất lớn. - Điện năng có thể truyền tải đi xa với hiệu suất cao. - Dễ dàng biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác. - Nhờ điện năng có thể tự động hoá mọi quá trình sản xuất, nâng cao năng suất lao động So với các dạng năng lượng khác như cơ, nhiệt, thuỷ, khí... điện năng được phát hiện chậm hơn vì con người không cảm nhận trực tiếp được các hiện tượng điện từ. Tuy nhiên với việc phát hiện và sử dụng điện năng đã thúc đẩy cách mạng khoa học công nghệ tiến như vũ bão sang kỷ nguyên điện khí hoá, tự động hoá. Việt Nam có tiềm năng to lớn về năng lượng nhưng do hậu quả chiến tranh kéo dài và cơ chế quản lý quan liêu bao cấp nên sản xuất còn lạc hậu. Năm 1975 cả nước chỉ sản xuất 1,5 tỷ kWh, năm 2003 đạt tới 41 tỷ kWh với sản lượng điện bình quân 500 kWh / 1 người 1 năm. Theo lộ trình phát triển tới năm 2010 sẽ đạt 70 tỷ kWh, năm 2020 sẽ đạt 170 tỷ kWh. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải điện đến năm 2015 Việt Nam sẽ tiến hành xây dùng 61 nhà máy điện với tổng công suất 21.658 MW, trong đó có 32 nhà máy thuỷ điện với tổng công suất 7.975 MW, 17 nhà máy điện tuabin khí với tổng công suất 9.783 MW và 12 nhà máy nhiệt điện than với tổng công suất 3.900 MW. Hệ thống truyền tải điện siêu cao áp 500 kV Bắc- Nam đã đi vào vận hành, tuyến 500 kV thứ hai đang được xây dựng. Vốn đầu tư trung bình 2,16 tỷ USD mỗi năm. Ngành sản xuất các thiết bị điện đang được đầu tư phát triển. Các máy biến áp 110 kV, 25 MVA và 63 MVA ®ang được sản suất hàng loạt. Máy biến áp 220 kV, 125 MVA đầu tiên đi vào sản xuất từ năm 2004 tại công ty Thiết bị điện Khoa §iÖn - §iÖn Tö 1 C§ NghÒ Nam §Þnh
  2. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Đông Anh. Các động cơ điện với công suất tới 1000 kW được chế tạo ở các Công ty chế tạo Việt Hung, Công ty chế tạo điện cơ Hà Nội, Thủ Đức. Giáo trình được biên soạn dựa trên cơ sở người học đã học môn Vật lý ở bậc phổ thông, ngoài ra còn các kiến thức liên quan như môn Giải tích... Nhằm đáp ứng nhu cầu của người học và để thuận tiện cho việc học tập của sinh viên hệ cao đẳng nghề học khoa Điện đạt được kết quả cao. Giáo trình Mạch Điện được biên soạn dựa trên chương trình khung của Bộ Giáo Dục vµ ®µo t¹o, với kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm ở bộ môn Kỹ thuật điện cña tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh cùng với sự kế thừa những tinh hoa của các tác giả có nhiều năm kinh nghiệm biên soạn chương trình như PGS. TS Đặng Văn Đào, PGS. TS Lê Văn Doanh. gs Hoµng H÷u ThËn. Biên soạn cho lần đầu xuất bản, trình độ hiểu biết cßn có hạn, kinh nghiệm giảng dạy chưa nhiều, chắc chắn còn nhiều hạn chế. Rất mong được sự góp ý của các thầy c« giáo, b¹n ®ång nghiÖp và các bạn sinh viên để cuốn sách ngày càng tốt hơn. Xin bµy tá lßng c¶m ¬n ®Õn c¸c thÇy c« gi¸o Khoa §iÖn - §iÖn tö. Tr­êng C§ nghÒ Nam §Þnh ®· ®ãng gãp ý kiÕn vµ kinh nghiÖm, ®Ó cuèn s¸ch ®­îc hoµn thµnh ®óng thêi gian. T¸c gi¶ NguyÔn Thµnh Nam Khoa §iÖn - §iÖn Tö 2 C§ NghÒ Nam §Þnh
  3. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Ch­¬ng 1 C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ m¹ch ®iÖn Bµi 1.1. M¹ch ®iÖn vµ m« h×nh 1. M¹ch ®iÖn Maïch ñieän laø toå hôïp caùc thieát bò ñieän bao goàm nguoàn, phuï taûi ñöôïc noái vôùi nhau baèng daây daãn theo moät caùch thöùc nhaát ñònh thoâng qua caùc thieát bò phuï trôï . NGUåN thiÕt bÞ pHô §IÖN phô trî T¶I H×nh 1-1 M¹ch ®iÖn Nguån ®iÖn : Nôi saûn sinh ra naêng löôïng ñieän ñeå cung caáp cho m¹ch. Nguoàn ñieän coù theå laø nguoàn moät chieàu hoaëc xoay chieàu. + Nguoàn moät chieàu: Pin, acquy, maùy phaùt ñieän moät chieàu... + Nguoàn xoay chieàu: Laáy töø löôùi ñieän, maùy phaùt ñieän xoay chieàu. Caùc nguoàn ñieän coân g suaát lôùn thöôøn g ñöôïc truyeàn taûi töø caùc nhaø maùy ñieän (nhieät ñieän, thuûy ñieän, ñieän nguyeân töû...). Caùc nguoàn ñieän moä t chieàu thöôøng ñöôïc ñaëc tröng baèng suaát ñieän ñoäng E, ñieän trôû noäi r (®iÖn trë trong). Vôùi nguoàn xoay chieàu thöôøng bieåu dieãn baèng coâng suaát P (coâng suaát maùy phaùt) vaø hieäu ñieän theá loái ra U. * Phô t¶i: Laø caùc thieát bò söû duïng ñieän naêng ñeå chuyeån hoùa thaønh moät daïng naêng löôïng khaùc, nhö duøng ñeå thaép saùng (quang naêng), chaïy caùc ñoän g cô ñieän (cô naêng), duøng ñeå chaïy caùc loø ñieä n (nhieät naêng)... . Caùc thieát bò tieâ u thuï ñieä n thöôøng ñöôïc goïi laø phuï taûi (hoaëc taûi) vaø kyù hieä u baèng ñieän trôû R hoaëc baèng trôû khaùng Z. * D©y dÉn: Coù nhieäm vuï lieân keát vaø truyeàn daãn doøng ñieän töø nguoàn ñieän ñeán nôi tieâu thuï. * C¸c thiÕt bÞ phô trî : nhö caùc thieát bò ñoùng caét (caàu dao, coâng taéc...), caùc maùy ño (ampekeá, voân keá, o¸t keá …), caùc thieát bò baûo veä (caàu chì, aptoâmaùt ..) 2. C¸c hiÖn t­îng ®iÖn tõ . Khoa §iÖn - §iÖn Tö 3 C§ NghÒ Nam §Þnh
  4. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam a) HiÖn t­îng biÕn ®æi n¨ng l­îng. * BiÕn ®æi c¬ n¨ng thµnh ®iÖn: Cho mét d©y dÉn th¼ng dµi l, chuyÓn ®éng víi tèc ®é lµ v trong mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi c¸c ®­êng søc cña mét tõ tr­êng ®Òu. Trong d©y dÉn cã s®® c¶m øng E = B.v.l, chiÒu x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay ph¶i. Nèi d©y dÉn víi mét m¹ch ngoµi cã ®iÖn trë r, trong m¹ch cã dßng ®iÖn lµ I. Dßng ®iÖn nµy ®i trong d©y dÉn, lµm xuÊt hiÖn lùc ®iÖn tõ F cã trÞ sè: F = B.I.l, chiÒu x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay tr¸i. F I r Ta thÊy lùc F ng­îc chiÒu víi chiÒu chuyÓn ®éng, nªn cã t¸c dông h·m chuyÓn ®éng cña d©y dÉn. §Ó d©y dÉn tiÕp tôc chuyÓn ®éng ®Òu, ta ph¶i t¸c dông vµo d©y dÉn mét lùc b»ng vµ ng­îc chiÒu víi lùc F, nhê mét ®éng c¬ s¬ cÊp. C«ng suÊt c¬ ®éng c¬ s¬ cÊp truyÒn cho d©y dÉn lµ: Pc¬ = F.v = BI.l.v = Bvl. I = E.I = P®iÖn Nh­ vËy, d©y dÉn chuyÓn ®éng trong tõ tr­êng ®· cã t¸c dông biÕn c«ng suÊt c¬ cña ®éng c¬ s¬ cÊp thµnh c«ng suÊt ®iÖn cung cÊp cho phô t¶i. §ã lµ nguyªn t¾c míi cña m¸y ph¸t ®iÖn. * BiÕn ®æi ®iÖn n¨ng thµnh c¬ n¨ng: rF EF I E Gi¶ sö cã d©y dÉn ®Æt trong tõ tr­êng ®Òu, c­êng ®é tõ c¶m lµ B. Nèi d©y dÉn víi mét nguån ngoµi cã s ® ® lµ Ef ®iÖn trë nguån lµ rf . Trong d©y dÉn cã dßng ®iÖn Khoa §iÖn - §iÖn Tö 4 C§ NghÒ Nam §Þnh
  5. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam lµ I, lµm xuÊt hiÖn lùc ®iÖn tõ t¸c dông lªn d©y dÉn: F = B.I.l ChiÒu x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay tr¸i. Gi¶ sö, d­íi t¸c dông cña lùc F, d©y dÉn chuyÓn ®éng víi tèc ®é v theo ph­¬ng cña lùc. Ph­¬ng nµy c¾t vu«ng gãc víi ®­êng søc, nªn trong d©y dÉn sÏ xuÊt hiÖn s®® c¶m øng cã trÞ sè lµ: E = Bvl. ChiÒu x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay ph¶i. Ta thÊy E cã chiÒu ng­îc víi dßng ®iÖn I (vµ do ®ã ng­îc víi chiÒu s ® ® EF cña nguån) gäi lµ søc ph¶n ®iÖn . Gäi ®iÖn trë cña d©y dÉn lµ ro , ta cã: U - E = I.r0 hay U = E + I.r0 Nh©n hai vÕ víi dßng ®iÖn I ta cã: UI = EI + I2.ro = B.v.l.I + I2.ro = F.v + I2.ro Hay: P®iÖn = Pc¬ +  Po Trong ®ã: P®iÖn = UI lµ c«ng suÊt cña nguån cÊp cho ®éng c¬. Pc¬ = F.v lµ c«ng suÊt c¬ cña ®éng c¬.  Po = I2.ro lµ tæn thÊt trªn ®iÖn trë trong cña ®éng c¬. Nh­ vËy: d©y dÉn mang dßng ®iÖn ®Æt trong tõ tr­êng ®· nhËn c«ng suÊt ®iÖn cña nguån biÕn thµnh c«ng suÊt c¬. §ã lµ nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn. b) HiÖn t­îng tÝch phãng n¨ng l­îng Qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn vµ phãng ®iÖn cña tô. * Qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn + i C U r D - §ãng m¹ch gåm tô ®iÖn C chøa ®iÖn tÝch nèi tiÕp víi ®iÖn trë r vµo nguån ®iÖn ¸p mét chiÒu U. Tô ®iÖn b¾t ®Çu qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn. §iÖn tÝch ë 2 cùc t¨ng tõ gi¸ trÞ Khoa §iÖn - §iÖn Tö 5 C§ NghÒ Nam §Þnh
  6. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam kh«ng trë lªn. Gi¶ sö trong thêi gian v« cïng nhá dt, ®iÖn tÝch t¨ng ®­îc mét l­îng lµ dq, th× dßng ®iÖn trong m¹ch (dßng ®iÖn n¹p) cã trÞ sè lµ: dq i dt §iÖn tÝch n¹p vµo tô, nªn ë 2 b¶n cùc cña tô cã trÞ sè ®iÖn ¸p lµ UC = q.C, ë ®©y q lµ ®iÖn tÝch trªn cùc tô t¹i thêi ®iÓm xÐt. Tõ ®ã: q = C.UC Thay vµo biÓu thøc dßng ®iÖn: dUC i C dt NghÜa lµ: dßng ®iÖn n¹p cña tô ®iÖn tØ lÖ víi tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p trªn tô. U = i.r + UC Thay vµo ta cã: dUC dU U - UC = r . C = C dt dt Trong ®ã: ( t«) = r.C lµ h»ng sè thêi gian cña m¹ch. T¹i thêi ®iÓm ®Çu t = 0, UC = 0, nªn U - UC = U nªn tèc ®é t¨ng ®iÖn ¸p lµ lín nhÊt. Dßng ®iÖn n¹p cã trÞ sè lín nhÊt. Khi UC ®· t¨ng lªn, hiÖu U - UC gi¶m, nªn tèc ®é t¨ng ®iÖn ¸p UC gi¶m dÇn, dßng ®iÖn n¹p còng gi¶m dÇn. Nh­ vËy: trong qu¸ tr×nh tô ®iÖn n¹p ®iÖn, dßng ®iÖn n¹p gi¶m dÇn tõ cùc ®¹i vÒ kh«ng, cßn ®iÖn ¸p trªn tô t¨ng dÇn tõ kh«ng lªn gi¸ trÞ æn ®Þnh lµ U. §iÖn ¸p trªn ®iÖn trë: Ur = i.r = U - UC Dßng ®iÖn trong m¹ch: Ur i r §iÖn ¸p trªn tô kh«ng t¨ng tøc thêi tíi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p nguån, mµ ph¶i tr¶i qua mét qu¸ tr×nh qu¸ ®é. VÒ lý thuyÕt qu¸ tr×nh kÐo dµi v« tËn. Trªn thùc tÕ, khi t =5 th× UC = 0,99U, vµ cã thÓ coi qu¸ tr×nh qu¸ ®é ®· kÕt thóc. * Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn: Khoa §iÖn - §iÖn Tö 6 C§ NghÒ Nam §Þnh
  7. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam 100% i,UC + 80 i + + - -C 60 U 40 r D 20 - t 0  2  3  4 S¬ ®å m¹ch §å thÞ dßng ®iÖn phãng Tô ®iÖn ®ang n¹p ®Çy, ®iÖn ¸p trªn tô lµ U. KhÐp kÝn m¹ch qua ®iÖn trë r, ®iÖn tÝch trªn c¸c cùc sÏ phãng qua m¹ch, t¹o thµnh dßng ®iÖn phãng i. Gi¶ sö trong thêi gian dt, ®iÖn tÝch trªn cùc tô gi¶m 1 l­îng lµ dq, dßng ®iÖn phãng sÏ lµ: dq i  dt DÊu ©m biÓu thÞ cho ®iÖn tÝch gi¶m trong qu¸ tr×nh phãng. BiÕt q = c.UC , trong ®ã UC lµ ®iÖn ¸p trªn 2 cùc ë thêi ®iÓm xÐt. Tõ ®ã; dU C i  C dt Nh­ vËy: dßng ®iÖn phãng ®iÖn cña tô tû lÖ víi tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p trªn tô, nh­ng tr¸i dÊu. Ta thÊy dßng ®iÖn phãng ng­îc chiÒu víi dßng ®iÖn n¹p . BiÕt ®iÖn ¸p trªn tô ®iÖn còng lµ ®iÖn ¸p gi¸ng trªn ®iÖn trë: UC = i.r. Ta cã: dUC dU UC = i.r = - rc  C dt dt DÊu ©m thÓ hiÖn lµ ®iÖn ¸p UC gi¶m dÇn trong qu¸ tr×nh phãng. Nh­ vËy, tèc ®é gi¶m ®iÖn ¸p trªn tô tû lÖ víi ®iÖn ¸p trªn tô. T¹i thêi ®iÓm ®Çu khi míi phãng ®iÖn, ®iÖn ¸p UC cã gi¸ trÞ lín nhÊt UC = U, nªn ®iÖn ¸p gi¶m nhanh nhÊt, dßng ®iÖn phãng cã gi¸ trÞ lín nhÊt. Khi ®iÖn ¸p UC gi¶m dÇn, tèc ®é gi¶m sÏ chËm l¹i, trÞ sè dßng ®iÖn phãng còng gi¶m theo. (H×nh vÏ). Khi tô ®iÖn phãng ®iÖn, ®iÖn ¸p trªn tô còng nh­ dßng ®iÖn phãng gi¶m dÇn tõ trÞ sè lín nhÊt vÒ kh«ng. 3. M« h×nh m¹ch Ñeå tieän lôïi khi tính toaùn thieát keá vaø khaûo saùt caùc quaù trình ñieän töø xaûy ra trong maïc h ñieän ngöôø i ta söû duïng phöông phaùp moâ hình. Maïc h ñieän thöïc teá Khoa §iÖn - §iÖn Tö 7 C§ NghÒ Nam §Þnh
  8. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam vôùi caùc thieát bò ñieän ñöôïc thay theá baèng moâ hình maïch vôùi caùc phaàn töû lyù töôûng ñaëc tröng cho moät quaù trình naøo ñoù. Moâ hình maïch chöùa caùc phaàn töû tích cöïc (active): nguoàn aùp u(t), nguoàn doøng i(t) vaø caùc phaàn töû thuï ñoäng (passive): ñieän trôû R, ñieän caûm L vaø ñieän dung C. Moâ hình maïch laø sô ñoà thay theá töông ñöông caùc phaàn töû maïch baèng caùc phaàn töû moâ hình lyù töôûng e, i, R, L, C sao cho keát caáu hình hoïc vaø caùc quaù trình naêng löôïng xaûy ra trong maïch gioáng nhö ôû maïch ñieän thöïc. Ñeå thieát laäp moâ hình maïch ta phaân tích caùc quaù trình naêng löôïng xaûy ra trong töøng phaàn töû maïch vaø thay theá chuùng baèng caùc phaàn töû töông ñöông. Khi phaân tích caàn chuù yù raèng, tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän laøm vieäc cuû a maïch ñieän , ñaëc bieät laø daûi taàn coâng taùc maø sô ñoà thay theá seõ khaùc nhau. VÝ dô: Ta haõy xeùt moät maïch ñieän thöïc teá goàm moät maùy phaùt cung caáp ñieän cho phuï taûi laø moät boùng ñeøn maéc song song vôùi moät cuoän daây theo sô ñoà (hình Khi chuyeån sang sô ñoà thay theá ñoái vôùi doøng ñieän xoay chieàu, maùy phaùt ñieän ñöôïc thay theá baèng (Ef ,Lf ,Rf). Phuï taûi laø boùng ñeøn thay theá baèng Rz, coøn cuoän daây baèng (L , R), D©y dÉn thay thÕ b»ng( Rd, Ld) (hình b). Tuy nhieân khi chuyeån sang sô ñoà thay theá ñoái vôùi ñieän moä t chieàu, do caùc phaàn töû khaùng baèng khoâng neân sô ñoà thay theá coù daïng ñôn giaûn hôn (hình c). Khoa §iÖn - §iÖn Tö 8 C§ NghÒ Nam §Þnh
  9. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam a. §iÖn trë. Ñieän trôû R ñaëc tröng cho vaät daãn veà maët caûn trôû doøng ñieän. Veà maët naêng löôïng ñieän trôû R ñaëc tröng cho quaù trình tieâu thuï ñieän naêng vaø bieán ñieän naêng thaønh caùc daïng naêng löôïng khaùc nhö nhieät naêng, quang naêng, cô naêng, … Hình dáng và ký hiệu : Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau. Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử. Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý. Quan heä giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp treân ñieän trôû laø: uR = R.i Coâng suaát thoaùt ra treân ñieän trôû: p = R.i2 Trong heä ñôn vò SI ñôn vò ñieän trôû laø oâm (. ) b. §iÖn c¶m L Khoa §iÖn - §iÖn Tö 9 C§ NghÒ Nam §Þnh
  10. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Cấu tạo của cuộn cảm. Cuộn cảm gồm một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quấn được sơn emay cách điện, lõi cuộn dây có thể là không khí, hoặc là vật liệu dẫn từ như Ferrite hay lõi thép kỹ thuật . Cuộn dây lõi không khí Cuộn dây lõi Ferit Ký hiệu cuộn dây trên sơ đồ : L1 là cuộn dây lõi không khí, L2 là cuộn dây lõi ferit, L3 là cuộn dây có lõi chỉnh, L4 là cuộn dây lõi thép kỹ thuật Mét cuén d©y cã dßng ®iÖn ch¹y qua sÏ sinh ra tõ tr­êng. Tõ th«ng göi qua n vßng cña cuén d©y ψ = n.Φ. §iÖn c¶m cña cuén d©y ®­îc ®Þnh nghÜa lµ: Khi doøng ñieän bieán thieân trong cuoän daây xuaát hieän moät söùc ñieän ñoäng töï caûm eL Khoa §iÖn - §iÖn Tö 10 C§ NghÒ Nam §Þnh
  11. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Quan heä giöõa doøng ®iÖn vµ ®iÖn aùp treân cuoän caûm: C«ng suÊt trªn cuén d©y: N¨ng l­îng tõ tr­êng tÝch lòy trong cuén d©y Trong hÖ ®¬n vÞ SI: ®¬n vÞ ®iÖn c¶m lµ henry (H) c. §iÖn dung C Cấu tạo của tụ điện . Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi. Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hoá. Khoa §iÖn - §iÖn Tö 11 C§ NghÒ Nam §Þnh
  12. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Cấu tạo tụ gốm Cấu tạo tụ hoá Hình dáng thực tế của tụ điện. Hình dạng của tụ gốm. Khoa §iÖn - §iÖn Tö 12 C§ NghÒ Nam §Þnh
  13. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Hình dạng của tụ hoá Khi nèi hai ®Çu cña mét tô ®iÖn cã ®iÖn dung C vµo nguån ®iÖn ¸p u, tô ®iÖn sÏ ®­îc tÝch ®iÖn. §é lín cña ®iÖn tÝch q : q = Cu Quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p trªn tô ®iÖn lµ: N¨ng l­îng tÝch lòy trªn tô ®iÖn: Trong hÖ ®¬n vÞ SI: ®¬n vÞ ®iÖn dung lµ Fara (F) d. PhÇn tö nguån * Nguån ®iÖn ¸p Nguoàn aùp u(t) hay maùy phaùt ñieän aùp coø n ñöôïc goïi laø nguoà n söùc ñieä n ñoäng e(t) ñaëc tröng cho khaû naêng taïo neâ n vaø duy trì moä t ñieä n aùp khoâng ñoåi treân hai cöïc cuûa nguoàn. Ñaëc tính quan troïng cuûa nguoà n aùp laø coù ñieä n trôû noä i r = 0, hieäu ñieän theá treân hai cöïc cuûa nguoàn laø khoâng ñoåi vaø khoâng phuï thuoäc vaøo giaù trò cuûa phuï taûi. Kyù hieäu quy öôùc cuûa nguoàn aùp nhö hình a. Ta coù giaù trò cuûa nguoàn aùp: u(t) = - e(t) * Nguån dßng ®iÖn i(t). Nguoàn doøng ñieän i(t) hay maùy phaùt doøng ñaëc tröng cho khaû naêng taïo neân Khoa §iÖn - §iÖn Tö 13 C§ NghÒ Nam §Þnh
  14. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam vaø duy trì moät doøn g ñieän khoân g ñoåi trong maïch. Ñaëc tính quan troïng cuûa nguoàn doøng laø coù noäi trôû r = vaø giaù trò cuûa doøng ñieän trong maïch khoâng phuï thuoäc vaøo phuï taûi. Kyù hieäu quy öôùc cuûa nguoàn doøng chæ ra treân hình b. Trong thöïc teá, caùc boä nguoàn ñeàu coù moät ñieän trôû noäi höõu haïn naøo ñoù. Do vaäy, khi thay theá trong moâ hình maïch chuùn g ñöôï c bieå u dieãn ôû daïng moät nguoàn söùc ñieän ñoäng e(t) maéc noái tieáp vôùi moät moät ñieän trôû r (hình c), hoaëc ôû daïng moät nguoàn doøng ñieän i (t) maéc song song vôùi moät ñieän trôû r (hình d). Bµi 1.2. c¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n trong m¹ch ®iÖn 1. Dßng ®iÖn vµ chiÒu qui ­íc cña dßng ®iÖn. Dßng ®iÖn : §Æt vËt dÉn trong ®iÖn tr­êng, d­íi t¸c dông cña lùc ®iÖn tr­êng, c¸c ®iÖn tÝch d­¬ng sÏ di chuyÓn tõ n¬i cã ®iÖn thÕ cao ®Õn n¬i cã ®iÖn thÕ thÊp h¬n, cßn c¸c ®iÖn tÝch ©m di chuyÓn ng­îc l¹i, tõ n¬i cã ®iÖn thÕ thÊp ®Õn n¬i cã ®iÖn thÕ cao h¬n, t¹o thµnh dßng ®iÖn. VËy: Dßng ®iÖn lµ dßng c¸c ®iÖn tÝch chuyÓn dêi cã h­íng d­íi t¸c dông cña lùc ®iÖn tr­êng ChiÒu dßng ®iÖn : Ng­êi ta quy ­íc chiÒu dßng ®iÖn lµ chiÒu di chuyÓn cña c¸c ®iÖn tÝch d­¬ng, tøc lµ h­íng tõ n¬i cã ®iÖn thÕ cao ®Õn n¬i cã ®iÖn thÕ thÊp h¬n. §ã còng lµ chiÒu cña ®iÖn tr­êng. Nh­ vËy trong vËt dÉn, dßng ®iÖn sÏ ®i tõ n¬i cã ®iÖn thÕ cao ®Õn n¬i cã ®iÖn thÕ thÊp. Ng­îc l¹i, trong nguån ®iÖn, dßng ®iÖn ®i tõ cùc cã ®iÖn thÕ thÊp ®Õn cùc cã ®iÖn thÕ cao h¬n. Khoa §iÖn - §iÖn Tö 14 C§ NghÒ Nam §Þnh
  15. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam 2. C­êng ®é dßng ®iÖn §Ó x¸c ®Þnh ®é lín cña dßng ®iÖn, ng­êi ta dïng ®¹i l­îng gäi lµ c­êng ®é dßng ®iÖn, ®­îc ®Þnh nghÜa nh­ sau: §Þnh nghÜa: C­êng ®é dßng ®iÖn lµ l­îng ®iÖn tÝch qua tiÕt diÖn cña d©y dÉn trong mét ®¬n vÞ thêi gian (tÝnh b»ng gi©y). NÕu trong thêi gian t, l­îng ®iÖn tÝch qua tiÕt diÖn d©y dÉn q, th× c­êng ®é dßng ®iÖn x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc: q i  t ë ®©y q lµ ®iÖn tÝch qua tiÕt diÖn d©y dÉn trong thêi gian t. NÕu ®iÖn tÝch di chuyÓn qua d©y dÉn kh«ng ®Òu theo thêi gian sÏ t¹o ra dßng ®iÖn cã c­êng ®é thay ®æi( ký hiÖu lµ i ). Gi¶ sö trong thêi gian rÊt nhá dt, cã l­îng ®iÖn tÝch dq qua tiÕt diÖn d©y th× c­êng ®é dßng ®iÖn sÏ lµ: dq i dt Trong hÖ ®o l­êng SI ®¬n vÞ ®iÖn tÝch lµ Cu l«ng, thêi gian lµ gi©y, th× ®¬n vÞ dßng ®iÖn lµ Am pe ( kÝ hiÖu lµ A ) Béi sè cña Am pe lµ ki l« ampe (kA), ­íc sè lµ mili ampe (mA), vµ micro ampe (A) 1 kA = 1000 A; 1 mA = 0,001 A; 1A = 0,000 001 A VÝ dô: Tô ®iÖn tÝch ®iÖn ®Õn trÞ sè q = 5. 10- 6 C, råi phãng trong thêi gian 0.001 s. TÝnh c­êng ®é dßng ®iÖn trung b×nh trong thêi gian phãng. Gi¶i: ¸p dông c«ng thøc: q 5 . 10  6 3 i    5 . 10 A t 10  3 3. MËt ®é dßng ®iÖn C­êng ®é dßng ®iÖn qua mét ®¬n vÞ diÖn tÝch tiÕt diÖn ®­îc gäi lµ mËt ®é dßng ®iÖn, kÝ hiÖu lµ  ( ®en ta) i   s S lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn d©y. §¬n vÞ mËt ®é dßng ®iÖn trong hÖ SI lµ: A/mm2 hoÆc A/cm2 C­êng ®é dßng ®iÖn däc theo mét ®o¹n d©y dÉn lµ nh­ nhau ë mäi tiÕt diÖn nªn Khoa §iÖn - §iÖn Tö 15 C§ NghÒ Nam §Þnh
  16. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam chç nµo tiÕt diÖn nhá th× mËt ®é dßng ®iÖn sÏ lín, vµ ng­îc l¹i. Bµi 1.3: C¸c ®Þnh luËt vµ biÓu thøc c¬ b¶n trong m¹ch mét chiÒu 1. §Þnh luËt ¤m. a) ®Þnh luËt ¤m cho mét ®o¹n m¹ch. NÕu 2 ®Çu vËt dÉn cã mét hiÖu ®iÖn thÕ th× cã dßng ®iÖn ch¹y qua vËt dÉn. C­êng ®é dßng ®iÖn I trong vËt dÉn phô thuéc vµo hiÖu ®iÖn thÕ U ë hai ®Çu cña nã. §èi víi mçi vËt dÉn, ng­êi ta ph¸t hiÖn thÊy cã mét sù phô thuéc hµm sè x¸c ®Þnh( gäi lµ ®Æc tr­ng v«n- am pe) Gi÷a I vµ U . Giooc ¤m , ng­êi §øc lµ ng­êi ®Çu tiªn thiÕt lËp ®­îc b»ng thùc nghiÖm mèi liªn hÖ gi÷a I vµ U ®èi víi vËt dÉn ®ång chÊt b»ng kim lo¹i, cã d¹ng ®¬n gi¶n I = kU Trong ®ã k lµ hÖ sè tØ lÖ vµ lµ mét ®¹i l­îng kh«ng ®æi ®èi víi ®o¹n m¹ch chøa vËt dÉn ®· cho ( k ®­îc gäi lµ ®é dÉn ®iÖn ) Lµm thÝ nghiÖm víi dung dÞch ®iÖn ph©n I ( víi cùc d­¬ng tan ) ta còng thu ®­îc kÕt qu¶ t­¬ng tù . §ã lµ ®Þnh luËt ¤m cho mét ®o¹n m¹ch I = k.U ph¸t biÓu nh­ sau: C­êng ®é dßng ®iÖn trong mét ®o¹n m¹ch tØ lÖ 0 U thuËn víi hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu ®o¹n m¹ch ®ã §¹i l­îng nghÞch ®¶o cña k ®Æc tr­ng cho vËt dÉn vÒ tÝnh c¶n trë dßng ®iÖn ®­îc gäi lµ ®iÖn trë R cña vËt dÉn. 1 R k Do ®ã c«ng thøc cña ®Þnh luËt ¤m ®­îc viÕt nh­ sau U I R VËy: C­êng ®é dßng ®iÖn trong mét ®o¹n m¹ch tØ lÖ thuËn víi ®iÖn ¸p U vµ tØ lÖ nghÞch víi ®iÖn trë cña ®o¹n m¹ch. Khoa §iÖn - §iÖn Tö 16 C§ NghÒ Nam §Þnh
  17. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam * §iÖn trë, ®¬n vÞ ®iÖn trë. Dßng ®iÖn tö di chuyÓn trong vËt dÉn sÏ va ch¹m víi c¸c nót m¹ng tinh thÓ mÊt bít ®éng n¨ng do diÖn tr­êng cung cÊp, vµ do ®ã sÏ gi¶m tèc ®é di chuyÓn, kÕt qu¶ lµ dßng ®iÖn sÏ nhá. Nh­ vËy dßng ®iÖn sÏ gÆp mét søc c¶n trë, gäi lµ ®iÖn trë cña vËt dÉn. Víi cïng mét c­êng ®é ®iÖn tr­êng nÕu ®iÖn trë vËt d·n cµng lín th× dßng ®iÖn cµng nhá. Tøc dßng ®iÖn tØ lÖ nghÞch víi ®iÖn trë vËt dÉn. U R= I §iÖn trë vËt dÉn ®Æc tr­ng cho tÝnh chÊt ®iÖn cña nã. V× vËy th«ng th­êng ®¸ng lÏ nãi “ vËt dÉn cã ®iÖn trë R” ta cã thÓ nãi gän “ ®iÖn trë R”. Trong c¸c m¹ch ®iÖn ng­êi ta còng hay dïng c¸c biÕn trë, lµ nh÷ng dông cô cã ®iÖn trë thay ®æi ®­îc. Trong c«ng thøc trªn nÕu U = 1V, I = 1 A th× R b»ng mét ®¬n vÞ ®iÖn trë. Trong hÖ SI, ®¬n vÞ ®iÖn trë lµ ¤m kÝ hiÖu lµ  1von (V ) 1 «m () = 1ampe ( A) Kil««m (K) = 1000  Mªga«m (M) = 1.000.000  1 Mili«m ( m) = 10-3  =  1.000 1 Micr««m ( ) = 10-6  =  1.000.000 Bµi tËp vÝ dô 1 Mét bãng ®Ìn cã ®iÖn trë 20  ®Æt vµo ®iÖn ¸p U = 6 V, tÝnh dßng ®iÖn qua bãng ®Ìn. Gi¶i: Dßng ®iÖn qua bãng ®Ìn. U 6 I= = = 0,3 A. R 20 Bµi tËp vÝ dô 2 §Ó x¸c ®Þnh ®iÖn trë cña cuén d©y, ng­êi ta ®Æt nã vµo ®iÖn ¸p 120 V, thÊy dßng ®iÖn qua lµ 2,5 A. tÝnh ®iÖn trë. U 120 Gi¶i: §iÖn trë cuén d©y: R=   48() I 2,5 Khoa §iÖn - §iÖn Tö 17 C§ NghÒ Nam §Þnh
  18. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam b) §Þnh luËt ¤m cho toµn m¹ch. rd A D I Ud U E R U0 ro C B Gi¶ sö cã m¹ch ®iÖn víi nguån ®iÖn cã søc ®iÖn ®éng E, néi trë ro Cung cÊp cho phô t¶i R qua ®­êng d©y cã ®iÖn trë rd , dßng diÖn trong m¹ch lµ I, ¸p dông ®Þnh luËt ¤m cho tõng ®o¹n m¹ch ta cã : - §iÖn ¸p ®Æt trªn t¶i: U= I. R - Sôt ¸p trªn ®­êng d©y : Ud = I. rd - Sôt ¸p trªn ®iÖn trë trong cña nguån : U0 = I. ro . Muèn duy tr× dßng ®iÖn I th× s®® cña nguån ph¶i c©n b»ng víi c¸c sôt ¸p trong m¹ch. E= U + Ud + U0 = I ( R + rd + r0 ) = I.R Trong ®ã: R = R + rd + r0 VËy: Dßng ®iÖn trong m¹ch tØ lÖ thuËn víi s®® cña nguån vµ tØ lÖ nghÞch víi ®iÖn trë toµn m¹ch. E I R Bµi tËp vÝ dô: Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ trªn, víi E=231 V, r0 =0,1 , rd = 1  , R= 2, H·y x¸c ®Þnh dßng ®iÖn trong m¹ch, ®iÖn ¸p ®Æt vµo phô t¶i, sôt ¸p trªn ®­êng d©y, sôt ¸p trong nguån. Bµi gi¶i : Dßng ®iÖn trong m¹ch: E 231 I   10( A) R  rd  r0 22  1  0,1 Khoa §iÖn - §iÖn Tö 18 C§ NghÒ Nam §Þnh
  19. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam §iÖn ¸p ®Æt vµo t¶i U= I . R = 10 . 22 = 220 V Sôt ¸p trªn ®­êng d©y Ud = I . rd = 10.1 = 10 V Sôt ¸p trong nguån U0 = I . r0 = 10 . 0,1 = 1 V 2. C«ng suÊt vµ ®iÖn n¨ng trong m¹ch mét chiÒu a) C«ng cña dßng ®iÖn. Trong m¹ch ®iÖn kÝn bao giê còng cã 2 qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ n¨ng l­îng kh¸c nhau: t¹i nguån ®iÖn c¸c d¹ng n¨ng l­îng kh¸c nh­ ho¸, c¬, nhiÖt, quang, ®­îc biÕn ®æi thµnh ®iÖn n¨ng, cßn ë ngoµi nguån ®iÖn, ®iÖn n¨ng l¹i ®­îc biÕn ®æi thµnh c¸c d¹ng n¨ng l­îng kh¸c nh­ nhiÖt, c¬, ho¸, quang, Sè ®o n¨ng l­îng chuyÓn ho¸ Êy biÓu thÞ c«ng cña dßng ®iÖn . C«ng cña dßng ®iÖn lµ c«ng cña lùc ®iÖn chuyÓn dÞch c¸c ®iÖn tÝch trong m¹ch ®iÖn. Gi¶ sö trªn mét ®o¹n m¹ch cã ®iÖn ¸p U, dßng ®iÖn lµ I, trong thêi gian t, l­îng ®iÖn tÝch chuyÓn qua m¹ch ®iÖn lµ : q = I.t Tõ ®Þnh nghÜa vÒ ®iÖn ¸p ta cã : A = q . U =U.I.t Trong hÖ ®o l­êng SI th× c«ng A tÝnh ra jun ( J ) VËy : C«ng cña dßng ®iÖn s¶n ra trªn 1 ®o¹n m¹ch tØ lÖ víi ®iÖn ¸p hai ®Çu ®o¹n m¹ch, víi dßng ®iÖn qua m¹ch vµ thêi gian duy tr× dßng ®iÖn b) C«ng suÊt cña dßng ®iÖn C«ng suÊt lµ c«ng trong mét ®¬n vÞ thêi gian . kÝ hiÖu lµ P A U.I.t P   U.I t t Trong ®ã: §iÖn ¸p U tÝnh b»ng (V), Dßng ®iÖn I tÝnh b»ng (A) §¬n vÞ c«ng suÊt tÝnh b»ng o¸t, kÝ hiÖu lµ W Khoa §iÖn - §iÖn Tö 19 C§ NghÒ Nam §Þnh
  20. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam 1kW = 1000 W 1MW = 1.000.000 W Tõ c«ng thøc trªn ta cã c«ng thøc tÝnh c«ng theo c«ng suÊt A = P.t Trong ngµnh ®iÖn ta th­êng dïng ®¬n vÞ lµ o¸t- giê ( Wh ), hay kil«o¸t- giê ( kWh ) O¸t giê lµ c«ng cña dßng ®iÖn s¶n ra trªn mét ®o¹n m¹ch cã c«ng suÊt lµ 1 o¸t trong thêi gian lµ 1 giê Quan hÖ gi÷a c¸c ®¬n vÞ c«ng nh­ sau: 1Wh = 1W . 3600s = 3600 Ws = 3600 J c) Quan hÖ gi÷a c«ng, c«ng suÊt, vµ ®iÖn trë trong mét ®o¹n m¹ch XÐt mét ®o¹n m¹ch, cã ®iÖn trë r ®iÖn ¸p U vµ dßng ®iÖn I, ba ®¹i l­îng nµy quan hÖ víi nhau b»ng ®Þnh luËt ¤m. C«ng suÊt cña dßng ®iÖn trªn ®o¹n m¹ch lµ: U U2 P  U.I  U.   I 2 .r r r Ta cã biÓu thøc tÝnh ®iÖn n¨ng. 2 U2 A = P.t = I .r.t = .t r Bµi tËp vÝ dô1: Mét bãng ®Ìn cã ®iÖn ¸p ®Þnh møc 220 V, c«ng suÊt ®Þnh møc 100 W a, TÝnh ®iÖn trë bãng ®Ìn ( ë tr¹ng th¸i lµm viÖc). b, NÕu bãng ®ã ®Æt vµo ®iÖn ¸p U =110 V th× c«ng suÊt tiªu thô lµ bao nhiªu( gi¶ thiÕt ®iÖn trë bãng lµ kh«ng ®æi ) Bµi gi¶i: a, §iÖn trë cña ®Ìn ë tr¹ng th¸i lµm viÖc. 2 220 2 R U dm   484  Pdm 100 b, Khi ®Æt vµo ®iÖn ¸p U = 110 V ta cã Khoa §iÖn - §iÖn Tö 20 C§ NghÒ Nam §Þnh
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2