Giáo trình mạch điện

1 BỘ LAO ĐỘNG ­ THƯƠNG BINH VÀ XàHỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Tên mơ đun: Mạch điện NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ (Ban hành kèm theo Quyết định số: 120/QĐ­TCDN ngày 25 tháng 02 năm   2013 của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề) Hà Nội, năm 2013 TUN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể  được phép dùng ngun 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 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình mạch điện được xây dựng và biên soạn trên cơ  sở  chương   trình khung đào tạo nghề  Điện cơng nghiệp đã được tổng cục dạy nghề  phê  duyệt Giáo trình Mạch điện dùng để giảng dạy ở trình độ Cao đẳng nghề được  biên soạn theo ngun tắc quan tâm đến: tính định hướng thị trường lao động,  tính hệ  thống và khoa học, tính  ổn định và linh hoạt, hướng tới liên thơng,  chuẩn đào tạo nghề khu vực và thế giới, tính hiện đại và sát thực với sản xuất Nội dung giáo trình gồm 5 chương: Chương 1: Các khái niệm cơ bản về mạch điện Chương 2: Mạch điện một chiều Chương 3: Dịng điện xoay chiều hình sin Chương 4: Mạch ba pha Chương 5: Giải các mạch điện nâng cao Áp dụng việc đổi mới trong phương pháp dạy và học, giáo trình đã biên   soạn cả  phần lý thuyết và thực hành. Giáo trình được biên soạn theo hướng   mở, kiến thức rộng và cố  gắng chỉ  ra tính  ứng dụng của nội dung được trình   bày. Trên cơ sở đó tạo điều kiện để các trường sử dụng một cách phù hợp với   điều kiện cơ sở vật chất Trong q trình biên soạn khơng tránh khỏi sai sót, ban biên soạn rất  mong được sự góp ý của bạn đọc để giáo trình được hồn thiện hơn      Hà nội, ngày     tháng     năm 2013       Tham gia biên soạn      1. Ths. Trần Thị Thu Phương   Chủ biên     2. Ths. Lê Thị Chiên     3. Ths. Trần Văn Quỳnh MỤC LỤC Lời giới thiệu Mục lục Bài mở đầu  Chương 1: Các khái niệm cơ bản về mạch điện 1.1. Mạch điện và mơ hình 1.2. Các khái niệm cơ bản trong mạch điện 1.3. Các phép biến đổi tương đương Chương 2: Mạch điện một chiều 2.1. Các định luật và biểu thức cơ bản trong mạch một chiều 2.2. Các phương pháp giải mạch một chiều Chương 3: Dịng điện xoay chiều hình sin 3.1. Khái niệm về dịng điện xoay chiều 3.2. Giải mạch xoay chiêu khơng phân nhánh 3.3. Giải mạch xoay chiều phân nhánh Chương 4: Mạch ba pha 4.1. Khái niệm chung 4.2. Sơ đồ đấu dây trong mạch ba pha đối xứng 4.3. Cơng suất mạch ba pha Chương 5: Giải các mạch điện nâng cao 5.1. Mạng ba pha khơng đối xứng 5.2. Giải mạch xoay chiều có nhiều nguồn tác động 5.3. Giải mạch có thơng số nguồn phụ thuộc 9 14 16 21 21 27 42 42 52 63 82 82 84 89 99 99 103 106 MƠN HỌC: MẠCH ĐIỆN Mã mơn học:  MH 08 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học:     ­ Mơn học mạch điện được bố  trí học sau các mơn học chung và học trước  các mơn học, mơ đun chun mơn nghề   ­ Là mơn học kỹ thuật cơ sở   ­ Trang bị những kiến thức và kỹ năng tính tốn cơ bản về mạch điện Mục tiêu của mơn học:  ­  Phát biểu được các khái niệm, định luật, định lý cơ  bản trong mạch điện  một chiều, xoay chiều, mạch ba pha ­ Tính tốn được các thơng số  kỹ  thuật trong mạch  điện một chiều, xoay   chiều, mạch ba pha ở trạng thái xác lập và q độ ­ Vận dụng được các phương pháp phân tích, biến đổi mạch để  giải các bài   tốn về mạch điện hợp lý ­ Vận dụng phù hợp các định lý, các phép biến đổi tương đương để  giải các  mạch điện phức tạp ­ Giải thích được một số   ứng dụng đặc trưng theo quan điểm của kỹ  thuật  điện ­ Rèn luyện tính cận thận, tỉ mỉ trong tính tốn Nội dung của mơn học: Thời gian (giờ) Số TT I II Tên chương, mục Bài mở đầu Chương1.Các khái niệm  cơ bản về mạch điện 1.Mạch điện và mơ hình 2.Các khái niệm cơ bản  trong mạch điện 3.Các phép biến đổi tương  đương Chương 2.Mạch điện một  chiều 1.Các định luật và biểu  thức cơ bản trong mạch  Tổng  Lý  Thực hành số thuyết Bài tập 23 1 12 4 Kiểm tra* (LT hoặc   TH) một chiều 2.Các phương pháp giải  mạch một chiều III Chương 3. Dịng điện xoay  chiều hình sin 1.Khái niệm về dịng điện  xoay chiều 2.Giải mạch xoay chiều  không phân nhánh 3. Giải mạch xoay chiều  phân nhánh IV Chương 4. Mạch ba pha 1.Khái niệm chung 2.Sơ đồ đấu dây trong  mạng ba pha cân bằng 3.Công suất mạng ba pha  cân bằng 4. Phương pháp giải mạng  ba pha cân bằng V Chương 5. Giải các mạch  điện nâng cao 1.Mạng ba pha bất đối  xứng 2.Giải mạch AC có nhiều  nguồn tác động 3.Giải mạch có thơng số  nguồn phụ thuộc Cộng: 24 20 14 90 12 10 7 11 1 2 2 45 39 2 Bài mở đầu: Khái qt chung về mạch điện 1. Tổng qt về mạch điện Mạch điện là mơn học cơ sở kỹ thuật quan trọng trong q trình đào tạo   cơng nhân lành nghề, kỹ sư các ngành kỹ thuật như điện cơng nghiệp, tự động  hóa  Nó nhằm mục đích trang bị một cơ sở lý luận có hiệu lực cho các ngành  kỹ thuật điện mà cịn có thể vận dụng cho nhiều ngành kỹ thuật khác Kỹ  thuật điện là ngành kỹ  thuật  ứng dụng các hiện tượng điện từ  để  biến đổi năng lượng, đo lường, điều khiển, xử lý tín hiệu  bao gồm việc tạo   ra, biến đổi và sử dụng điện năng, tín hiệu điện từ trong các hoạt động thực tế  của con người So với các hiện tượng vật lý khác như  cơ, nhiệt, quang  hiện tượng   điện từ  được phát hiện chậm hơn vì các giác quan của con người khơng cảm   nhận trực tiếp được hiện tượng này. Tuy nhiên việc khám phá ra hiện tượng  điện từ  đã thúc đẩy mạnh mẽ  cuộc cách mạng khoa học và kỹ  thuật chuyển  sang lĩnh vực điện khí hóa, tự động hóa Điện năng có  ưu điểm nổi bật là có thể  sản xuất tập trung với nguồn   cơng suất lớn, có thể truyền tải đi xa và phân phối đến nơi tiêu thụ với tổn hao  tương đối nhỏ. Điện năng dễ  dàng biến đổi thành các dạng năng lượng khác.  Mặt khác q trình biến đổi năng lượng và tín hiệu điện từ  dễ  dàng tự  động   hóa và điều khiển từ xa, cho phép giải phóng lao động chân tay và cả lao động  trí óc của con người 2. Các mơ hình tốn trong mạch điện 2.1. Mơ hình tốn học của q trình a. Mơ hình tốn học của q trình Muốn sử  dụng, khống chế, cải tạo vật thể vật lý kỹ  thuật về  một loại  q trình nào đó ví dụ  q trình điện từ, nhiệt, cơ  một điều kiện cơ  bản là  phải nhận thức được tốt về loại q trình đó Mơ hình tốn học là cách mơ tả  một loại q trình bằng các mơn tốn   học. Có thể  xây dựng mơ hình tốn học theo cách: định nghĩa các biến trạng   thái do q trình, tìm ra một nhóm đủ hiện tượng cơ bản, mơ tả bằng tốn học   cơ chế các hiện tượng đó và cách hợp thành những q trình khác Theo các mơ hình tốn học của q trình có thể  xếp các vật thể  thành  trường, mơi trường hay hệ  thống. Mạch điện là một hệ  thống trong đó thể  hiện các dịng truyền đạt, lưu thơng của năng lượng hay tín hiệu Mơ hình tốn học thường được dùng để  mơ tả  q trình điện từ  trong   thiết bị điện là mơ hình mạch Kirchooff và mơ hình mạch truyền đạt b. Ý nghĩa của mơ hình tốn học Về  nhận thức, xây dựng tốt các mơ hình tốn học cho các q trình của  vật thể giúp ta hiểu được đúng đắn về vật thể ấy Về thực tiễn cơng tác, một mơ hình tốn học tốt sẽ là một cơ sở lý luận  tốt dùng vào việc xét, sử dụng, khống chế một loại q trình của một vật thể Về mặt lý luận ngày nay mơ hình tốn học khơng những là cơ sở lý luận  mà cịn là nội dung và đối tượng của một lý thuyết.  2.2. Các xây dựng mơ hình tốn học a. Cách nhận thức một loại hiện tượng Ta sẽ  gọi q trình là một sự  diễn biến các hoạt động của một vật thể  vật lý – kỹ thuật – kinh tế trong thời gian t và khơng gian (khơng gian hình học   r và khơng gian thơng số khác µ,  như nhiệt độ, áp suất, giá cả ) Muốn có khái niệm về  tổ  chức và cơ  chế  hoạt động của vật thể  phải  quan sát những q trình cụ  thể  của nó. Nhưng trong vơ số  hồn cảnh cụ  thể,  vật thể lại có vơ số q trình khác nhau, về ngun tắc khơng thể quan sát hết   được. Vì vậy từ một số hữu hạn q trình lý tưởng thể hiện những đặc điểm   và quy luật của vật thể. Ta gọi đó là những hiện tượng Về ngun tắc có rất nhiều hiện tượng, ví dụ trong thiết bị điện có hiện   tượng tiêu tán, tích phóng năng lượng điện từ, hiện tượng tạo sóng, phát sóng,  khuếch đại, chỉnh lưu điều chế  nhưng thực tế  cho thấy thường tồn tại một  nhóm đủ  hiện tượng cơ bản. Đó là một hiện tượng từ  đó hợp thành mọi hiện  tượng khác b. Cách lập mơ hình tốn học cho một loại q trình 10 Từ  cách nhận thức các q trình ta suy ra một cách xây dựng mơ hình  tốn học cho các q trình như sau: Chọn và định nghĩa những biến trạng thái. Đó thường là hàm hay vecto  phân bố trong thời gian và các khơng gian. Ví dụ để đo q trình điện từ ta định   nghĩa các vecto cường độ từ trường, điện trường Quan sát các q trình và phân tích tìm ra một nhóm đủ  hiện tượng cơ  Mơ tả  tốn học cơ  chế  các hiện tượng cơ  bản. Thơng thường ta mơ tả  chúng bằng những phương trình liên hệ các biến trạng thái, ta gọi đó là những  phương trình trạng thái cơ bản Mơ tả  việc hợp thành các q trình cụ  thể, bằng cách kết hợp những  phương trình trạng thái cơ  bản trong một phương trình cân bằng hoặc một hệ  phương trình trạng thái Kiểm nghiệm lại mơ hình trong thực tiễn hoạt động của vật thể 2.3. Hai loại mơ hình tốn học Theo cách phân bố  khơng gian, thời gian của biến trạng thái có thể  xếp   các mơ hình tốn học thành hao loại là mơ hình hệ thống và mơ hình trường ­ Một loại mơ hình có q trình đo bởi một số  hữu hạn biến trạng thái  chỉ phân bộ trong thời gian mà khơng phân bố trong khơng gian Về  tương tác, các biến chỉ  quan hệ  nhân quả  trước sau trong thời gian:   trạng thái ở t chịu ảnh hưởng những trạng thái trước t, cho đến một khởi đầu t0  nào đó Về tốn học q trình như vậy được mơ tả bằng một hệ phương trình vi  phân, tích phân hoặc đại số  trong thời gian,  ứng với một bài tốn có điều kiện  đầu Ta quy ước gọi vật thể mà q trình hoạt động được mơ tả bằng một mơ   hình thuần túy là hệ thống và mơ hình của chúng là mơ hình hệ thống Trong thực tế rất hay gặp những hệ thống mà q trình ngồi dạng biến   thiên theo thời gian cịn gắn với một sự lưu thơng (chảy, truyền đạt) các trạng   thái giữ  những bộ  phận hệ  thống. Ví dụ  trong các thiết bị  động lực có sự  truyền đạt năng lượng, có các dịng điện chảy, trong các hệ  thống thơng tin ­   đo lường – điều khiển, hoặc hệ thống rơle có sự truyền đạt tín hiệu, trong các   hệ  thống máy tính có sự  truyền đạt những con số    Ta gọi chung những hệ  thống  ấy là mạch (circuit): mạch năng lượng, mạch truyền tin, mạch  điều   khiển, mạch tính tốn  và gọi mơ hình của chúng là mơ hình mạch, một dạng  riêng nhưng rất phổ biến của mơ hình hệ thống 115  (hở mạch dây trung tính), tính theo cơng thức chung Khi  Z Điện áp  U O 'O  có thể lớn, do đó điện áp trên các pha của tải khác điện  áp pha của nguồn rất nhiều có thể gây nên q áp ở một pha nào đó.  1.1.2. Tải nối hình tam giác a. Trường hợp 1: Khi khơng xét đến tổng trở các dây dẫn pha Điện áp đặt lên các pha của tải là điện áp dây của nguồn do đó dịng điện  đi trong các pha của tải được xác định như sau: Hình 5.3. Tải nối hình tam giác  ,   ,     Áp dụng định luật Kirchoff 1 ta tính được dịng điện dây:  ,   ,    b. Trường hợp 2: Khi kể đến tổng trở của dây dẫn pha Biến đổi các tổng trở mắc hình tam giác thành hình sao: Giải mạch điện theo phương pháp điện áp hai nút để xác định dịng điện   dây Xác định điện áp pha, dịng điện pha của tải nối hình tam giác 1.2. Đồ thị tơ pơ Dùng đồ  thị  vecto, ta có thể  biểu diễn các vịng và áp nhánh của mạch  điện, trên đó, ta xác định được trị số và góc pha của từng đại lượng Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, cần xác định điện áp của từng đoạn  mạch, cũng như  sự phân bố  điện thế  và điện áp trên sơ  đồ, người ta dùng đồ  thị Tôpô sẽ thuận tiện hơn nhiều Đồ thị  tôpô của mạch điện là đồ thị vecto điện thế của các điểm trên sơ  đồ được đặt nối tiếp với nhau. Cách lập đồ thị tôpô như sau: +j a u~ e C i b R1 c iR c L R2 d jXL iR1 e a uea b i ­jXC +1 116 Hình 5.4. Đồ thị tơpơ Bước 1: Đánh số ký hiệu các điểm trên sơ đồ, chia nhánh thành các phần  nhánh, ví dụ các điểm a,b,c,d,e, Bước 2: Xuất phát từ  điểm cuối của nhánh (điểm e), coi như  điểm có   thế bằng khơng ( e ), đặt tại gốc tọa độ. Điện thế điểm tiếp theo (điểm d)   xác định theo sụt áp Ude: U de Từ đó:  d e U de e d e I r2 I r2 Vecto  I r2 đồng pha với  I , có điểm cuối e, điểm ngọn d xác định thế   d trên đồ  thị tơpơ Bước 3: Tiếp tục, trên đoạn dc có sụt áp Ucd:  U cd Suy ra:  c d j I XL c d jIXL   Vecto  j I XL  vượt trước  I  một góc 900, có điểm cuối d, điểm ngọn c xác định  thế  C  trên đồ thị tơpơ Bước 4: Cứ thế tiếp tục ta xác định các thế  b , a  trên đồ thị tơpơ  Ta có các nhận xét sau: ­ Đồ thị tơpơ biểu diễn rõ ràng phức điện thế của các điểm trên sơ đồ so   với điểm gốc (điểm e coi như có thế bằng khơng). Trên đồ thị  tơpơ, ta dễ dàng  xác định điện áp giữa hai điểm bất kỳ  trên mạch điện. Cụ  thể  là điện áp  U ec   biểu diễn bởi vecto  ec  hướng từ c tới e ­ Nếu đi hết một vịng kín, ta trở  lại điểm xuất phát đồ  thị  tơ pơ được   khép kín. Như vậy, mỗi mạch vịng trên sơ đồ ứng với một vịng kín trên đồ thị  tơpơ  Mỗi nút biểu thị  một điện thế  duy nhất trên đồ  thị  tơpơ, do đó điểm đó   là điểm giao nhau của các vịng kín biểu diễn thế  của các mạch vịng chứa  nút đó. Nói khác đi, mỗi nút của sơ đồ tương ứng với một nút trên đồ thị tơpơ Như vậy, đồ thị  tơpơ mơ tả đầy đủ kết cấu hình học của mạch  : số nút,  số nhánh, số vịng, cách nối các phần tử đó 1.3. Cơng suất mạng ba pha khơng đối xứng Cơng suất tác dụng P: của mạch ba pha bằng tổng cơng suất tác dụng   của các pha cộng lại. Gọi PA, PB, PC tương  ứng là cơng suất tác dụng của pha   A, B, C ta có: 117 P = PA + PB + PC = UA IA cos  + UB IB cos  + UC IC cos A C Cơng suất phản kháng Q  của ba pha là tổng cơng suất phản kháng của  các pha cộng lại: Q = QA + QB + QC = UA IAsin  A  + UB IBsin  B + UC ICsin  C  Cơng suất biểu kiến của ba pha là tổng cơng suất biểu kiến của các pha   cộng lại: S = SA + SB + SC = UA IA + UB IB + UC IC  Để đo cơng suất mạch điện ba pha khơng đối xứng ta dùng 3 ốt kế để  đo cơng suất từng pha. Cơng suất ba pha là: P3P = PA +PB + PC  Ta cũng có thể dùng hai ốt kế nối dây theo sơ đồ trong sơ đồ này ốt kế  thứ nhất có điện áp dây UAC và dịng điện IA, cịn ốt kế thứ hai có điện áp dây      UBC và dịng điện IB . Số chỉ của hai ốt kế là: U AC I A U BC I B (*)       Mặt khác  U AC U A U C , U BC U B U C Thế vào phương trình (*) ta có:    U A U C I A  UB Suy ra           U C I B U A I A U B I B U C I A I B  mà  I A         U A I A U B I B U C I C PA PB PC  IB  IC  Sơ đồ * A * W * B Mạch ba  * W C * * W pha không  đối xứng O A B * * Mạch ba  W * * W pha khơng  đối xứng C 5.5. Đo cơng suất mạch ba pha khơng đối xứng 2. Giải mạch xoay chiều có nhiều nguồn tác động.  Mục tiêu: Giải được các bài tốn trong mạch xoay chiều có nhiều nguồn tác   động 118 2.1. Giải mạch xoay chiều bằng phương pháp dịng nhánh Các bước thực hiện: Bước 1: Xác định số nhánh m=?, số nút n=?, chọn chiều dương cho dịng điện   các nhánh Bước 2: Viết phương trình Kirchooff 1 cho (n ­ 1) nút đã chọn Bước 3: Viết phương trình Kirchooff 2 cho (m ­ n +1) mạch vịng Bước 4: Lập và giải hệ  phương trình  Kirchooff  ta tìm được dịng điện các  nhánh Ví dụ 5.1: Cho mạch điện biết I1 I I3 E 100 00 (V ) ,  E 100 900 (V ) Z Z Z 50 30 j ( ) 100( ) Z  E Tìm  I1 , I2 , I3 ? Z Z  E Hình   5.6   Mạch   điện   ví   dụ   5.1 Giải: Bước 1: Mạch điện có m = 3, n = 2  và chọn chiều dịng điện các nhánh  I1 , I2 , I3 Bước 2: Phương trình Kirchooff 1 cho n ­ 1 = 2 ­ 1 = 1 nút A I1 I2 I3 (1) Bước 3: Phương trình Kirchooff 2 cho m ­ n +1= 3 ­ 2 +1 = 2 mạch vịng I1.Z I2 Z E (2) I3 Z I2 Z E (3) Bước 4: Hệ phương trình I1 I2 I3 50 30 j I1 100 I2 100 00 100 100 I3 50 30 j I2 100 900 100 j I1 I2 I3 10 I j I1 10 10 I3 j I2 10 j I1   I I 0,51 j ( A) 0,44 0,34 j ( A) 0,07 1.34 j ( A) 119 2.2 Giải mạch xoay chiêug phơng pháp dòng vòng Cỏcbcthchin: Bc1:Xỏcnhsnhỏnhm=?,snỳtn=?,chnchiudngchodũngin mchvũng Bước 2: Viết phương trình Kirchooff 2 cho (m­n+1) mạch vịng theo dịng điện  mạch vịng Bước 3: Giải hệ phương trình Kirchooff 2 Bước 4: Tính dịng điện trên các nhánh như sau: “Dịng điện trên nhánh là tổng  đại số các dịng điện mạch vịng qua nhánh ấy” Ví dụ 5.2: Cho mạch điện biết I1 E 100 00 (V ) ,  E 100 900 (V ) Z Z 50 30 j ( ) Z 100( ) Z  E Tìm  I1 , I2 , I3 ? I Z I3 Z  E Hình   5.7   Mạch   điện   ví   dụ   5.7 Giải: Bước 1: Mạch điện có m = 3, n = 2  và chọn chiều dịng điện mạch vịng  Ia, Ib Bước 2: Phương trình Kirchooff 2 cho m ­ n +1= 3 ­ 2 +1 = 2 mạch vịng I1 ( Z I ( Z Z ) Z ) I Z I Z 2 E E Bước 3: Hệ phương trình 150 30 j I1 100 I 100 I 150 30 j I 100 0 100 90 15 j I1 10 I 10 10 I 15 j I 10 j I1 I I 0,51 j ( A) 0,44 0,34 j ( A) 0,07 1.34 j ( A) 100 100 j 120 3. Giải mạch có thơng số nguồn phụ thuộc Mục tiêu: Giải được các bài tốn mạch điện có thơng số nguồn phụ thuộc Các nguồn độc lập tạo ra một điện áp hoặc dịng điện hồn tồn khơng bị  ảnh hưởng bởi phần cịn lại của mạch, cịn các nguồn phụ  thuộc tạo ra một   dịng điện hoặc điện áp phụ thuộc vào một dịng điện hoặc điện áp ở  một nơi  nào đó trong mạch Các đầu vào   bên trái tượng trưng điện áp hoặc dịng điện điều khiển   nguồn phụ  thuộc. Các đầu ra  bờnphildũnginhocinỏpraca ngunbiukhin.Cỏchngsr,g, , lcỏchsiukhin 3.1 Dạng nguồn áp phụ thuộc a) Nguồn áp phụ thuộc dịng.(CCVS: Current Controlled Voltage Source) + + Ri ­ i1 u2 ­ Hình 5.8. Nguồn áp phụ thuộc dịng Phần tử này phát ra điện áp u2 phụ thuộc vào dòng điện i1 theo hệ thức: u2=R.i1 Đơn vị đo của R là Ohm (   ) b) Nguồn áp phụ thuộc áp.(VCVS: Votage Control Voltage Source) + u1 + ­ + ­ u1 u2 ­ Hình 5.9. Nguồn áp phụ thuộc áp Phần tử này phát ra điện áp u2: u2= u1 : khơng có thứ ngun 3.2 D¹ng ngn dßng phơ thc a) Nguồn dịng phụ thuộc áp.(VCCS: Voltage Controlled Current Source) u1 + ­ Gu1 i2 121 Hình 5.10. Nguồn dịng phụ thuộc áp Phần tử  này phát ra dịng điện i2  phụ  thuộc vào điện áp u1  theo hệ  thức: i2  =  G.u1  Đơn vị đo của G là Siemen (S) hoặc mho ( 1/  ) b) Nguồn dịng phụ thuộc dịng.CCCS: Current Controlled Current Source) i2 i1 i1 Hình 5.11. Nguồn dịng phụ thuộc dịng Phần tử  này phát ra dịng điện i2 phụ  thuộc vào dịng điện i1 theo hệ  thức i2 =  i1  : khơng có thứ ngun Các nguồn phụ thuộc thường được dùng khi mơ hình các linh kiện điện   tử như transistor, op­amp  và các mạch điện tử chứa chúng * Các nguồn phụ  thuộc thường được dùng khi mơ hình các linh kiện điện tử  như transistor, op­amp  và các mạch điện tử chứa chúng Ví dụ:  Mơ hình đơn giản của một mạch điện tử  khuếch đại tín hiệu dùng  IB transisto C B β.RE E β.IB Ro E Hình 5.12. Mạch khuếch đại tín hiệu dùng transistor 122 THỰC HÀNH TẠI XƯỞNG Nội dung: Lắp ráp, kiểm tra, đo đạc các thơng số của mạch điện xoay chiều ba pha  đối xứng, khơng đối xứng Hình thức tổ chức thực hiện: Được tổ chức thực hành tại xưởng thực tập Sinh viên quan sát thao tác mẫu của giáo viên Thực tập theo nhóm từ 2 đến 4 sinh viên 1. Thí nghiệm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình sao.  * Vật tư, thiết bị: STT Vật tư, thiết bị Cơng tắc Ampe kế 0   5A Vơn kế xoay chiều 0   250V Bóng đèn Biến áp tự ngẫu ba pha 0   250 V ­ 10A Dây nối Số  lượng 04 03 04 12 01 a. Sơ đồ A A V B A V O ' V C A V O Hình 5.13. Sơ đồ thí nghiệm mạch ba pha   phụ tải ba pha nối hình sao b. Các bước thực hiện: Bước 1: Kiểm tra thiết bị Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch 123 Bc5:Tinhnhocvtớnhtoỏn. Lấy số liệu ghi vào bng kết quả trong hai trường hợp: Trường hợp 1: Mạch có dây trung tính 1) Tải đều có dây trung tính 2) Tải khơng đều có dây trung tính ( rút bớt bóng đèn ở 1 pha) 3) Bố trí tải đều nhưng đứt 1 dây pha (rút cầu chì ở 1 pha bất kì) Ch Kết quả đo Kết quả tính P  ế  UA  UB  UC  UAB  UBC  UCA  IA  IB  IC  I0  U0  PA  PB  PC  độ  (V) (V) (V) (V) (V) (V) (A) (A) (A) (A) (V) (W) (W) (W) (W) tả i Trường hợp 2: Mạch khơng có dây trung tính 1) Tải đều ba pha 2) Tải khơng đều ba pha (rút bớt một bóng đèn ở 1 pha) 3) Bố trí tải đều nhưng đứt 1 dây pha (rút cầu chì ở 1 pha bất kì) 4) Ngắn mạch một pha khi tải đều (nối tắt một pha tải) Ch Kết quả đo Kết quả tính ế  UA  UB  UC  UAB  UBC  UCA  IA  IB  IC  U0  PA  PB  PC  P  độ  (V (V (V (V) (V) (V) (A (A (A (V (W (W (W (W) ) ) ) ) ) ) ) ) ) tả i ) u cầu tính tốn: Dựa các cơng thức đã học trong giáo trình, tính kết quả theo   u cầu ở bảng trên c. Nhận xét, so sánh và kết luận Xây dựng biểu đồ vecto điện áp và dịng điện đối với các chế độ làm việc của   tải Lưu ý: khi tiến hành nếu thiếu dụng cụ đo, ta tiến hành đo từng pha, từng dây 2. Thí nghiêm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình tam giác.  124 * Vật tư, thiết bị: STT Vật tư, thiết bị Công tắc Ampe kế 0   5A Vơn kế xoay chiều 0   250V Bóng đèn Biến áp tự ngẫu ba pha 0   250 V ­ 10A Dây nối Số  lượng 03 06 03 12 01 a. Sơ đồ A A A A A A A V B V C V Hình 5.14. Sơ  đồ  thí nghiệm mạch ba pha phụ  tải ba pha nối hình tam   giác b. Các bước thực hiện: Bước 1: Kiểm tra thiết bị Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch Bước 5: Tiến hành đo đạc và tính tốn.  Lấy số liệu rồi ghi vào bảng kết quả trong các trường hợp sau: 1) Tải đều ở ba pha 2) Tải khơng đều ở ba pha (bớt một bóng đèn ở một pha) 3) Tải đều ba pha nhưng đứt một dây cung cấp điện (rút bớt 1 cầu chì) 4) Tải đều ở ba pha nhưng đứt một pha tải (hở mạch một pha tải bất kì) Ch Kết quả đo Kết quả tính ế  UA  UB  UC  UAB  UBC  UCA  IA  IB  IC  U0  PA  PB  PC  P  độ  (V (V (V (V) (V) (V) (A (A (A (V (W (W (W (W) ) ) ) ) ) ) ) ) ) tả i ) 125 u cầu tính tốn: Dựa các cơng thức đã học trong giáo trình, tính kết quả theo   u cầu ở bảng trên c. Nhận xét, so sánh và kết luận Xây dựng biểu đồ vecto điện áp và dịng điện đối với các chế độ làm việc của   tải Lưu ý: khi tiến hành nếu thiếu dụng cụ đo, ta tiến hành đo từng pha, từng dây 3. Thí nghiệm đo cơng suất mạch điện ba pha.  * Vật tư, thiết bị: STT Vật tư, thiết bị Số  lượng 04 03 01 01 01 12 Cơng tắc Ampe kế 0   5A Vơn kế xoay chiều 0   250V Wốt kế 1 pha 0   1 KW Biến áp tự ngẫu ba pha 0   250 V ­ 10A Bóng đèn Dây nối a. Sơ đồ Mạch ba pha đối xứng có cơng suất  A như nhau ở các pha, ta chỉ cần đo cơng  B suất một pha  rồi nhân 3 thì ra cơng suất  ba pha: C P3P = 3.P1P = 3.W O W: số chỉ của ốt kế một pha * * W Mạch ba  pha đối  xứng Hình 5.14. Sơ đồ đo cơng suất mạch ba pha đối   xứng b. Các bước thực hiện: Bước 1: Kiểm tra thiết bị Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch Bước 5: Tiến hành đo đạc và tính tốn.  LÊy c¸c sè liƯu ghi vµo bảng kết quả trong hai trường hợp: 126 Thứ tự Lần 1 Lần 2 Kết quả đo Kết quả tính P3pha P3pha * Đo cơng suất mạch điện ba pha khơng đối xứng ­ Để đo cơng suất mạch điện ba pha khơng đói xứng ta dùng 3 ốt kế để  đo cơng suất từng pha. Cơng suất ba pha là: P3P = PA +PB + PC  ­ Ta cũng có thể dùng hai ốt kế nối dây theo sơ đồm trong sơ đị này ốt  kế thứ nhất có điện áp dây UAC và dịng điện IA , cịn ốt kế thứ hai có điện áp      dây UBC và dịng điện IB . Số chỉ của hai ốt kế là: U AC I A U BC I B (*)       Mặt khác  U AC U A U C , U BC U B U C Thế vào phương trình (*) ta có:    U A U C I A  UB Suy ra           U C I B U A I A U B I B U C I A I B  mà  I A         U A I A U B I B U C I C PA PB PC  IB a. Sơ đồ * A * W * B Mạch ba  * W C * * W pha không  đối xứng O A B * * Mạch ba  W * * W pha không  đối xứng C b. Các bước thực hiện: Bước 1: Kiểm tra thiết bị Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch Bước 5: Tiến hành đo đạc và tính tốn.  LÊy c¸c sè liƯu ghi vµo bảng kết quả trong hai trường hợp:  IC 127 Thứ tự Lần 1 Lần 2 Kết quả đo P3pha Kết quả tính P3pha 128 Câu hỏi và bài tập 5.1. Các biểu thức của cơng suất P, Q, S trong mạch ba pha khơng đối xứng 5.2. Vai trị của dây trung tính trong mạch điện ba pha tải khơng đối xứng 5.3. Một mạng điện 3 pha 4 dây 380V/220V cung cấp điện cho 60 đèn phóng  điện cao áp cơng suất đèn P = 250W; cơng suất chấn lưu 25W, hệ số cơng suất   cos  = 0,85 (các đèn đã được bù), điện áp đèn Uđm = 220V Đèn được phân đều cho 3 pha a. Xác định dịng điện dây khi cả  3 pha đều làm việc bình thường. Tính dịng   điện trong dây trung tính I0 b. Khi đèn pha A bị  cắt điện. Xác định dịng điện dây IB, IC dịng điện I0 trong  dây trung tính khi các đèn pha B và C làm việc bình thường c. Khi đèn pha A và đèn pha B bị cắt điện. Xác định dịng điện I C và dịng điện  I0 trong dây trung tính khi đèn pha C làm việc bình thường Đáp số:  a. IA = IB = IC = Id = 29,4A; I0 = 0 b. IB = IC = 29,4A khơng đổi; I0 = 29,4A c. IC = 29,4A khơng đổi; I0 = 29,4A 5.4.  Một mạng điện 3 pha 4 dây 380V/220V, các tải một pha nói giữa dây pha   và dây trung tính. Tải pha A và pha B thuần trở  RA = RB = 10 ; tải pha C là  cuộn dây RC = 5 ; XL = 8,666  Tính dịng điện các pha IA, IB, IC và dịng điện  trong dây trung tính I0 Đáp số: IA = IB = IC = 22A; I0 = 22A 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Thị Cư (chủ biên), Mạch điện 1, NXB Giáo dục, 1996 [2] Hồng Hữu Thận, Cơ sở Kỹ thuật điện, NXB Giao thơng vận tải, 2000 [3] Nguyễn Bình Thành,  Cơ  sở  lý thuyết mạch điện,  Đại học Bách khoa Hà  Nội, 1980 [4] Hoàng Hữu Thận, Kỹ  thuật điện đại cương, NXB Đại học và Trung học  chuyên nghiệp, 1976 [5] Hoàng Hữu Thận,  Bài tập Kỹ  thuật  điện đại cương, NXB Đại học và  Trung học chuyên nghiệp, 1980 [6] Phạm Thị  Cư,  Bài tập mạch điện 1, Trường Đại học Kỹ  thuật TPHCM,  1996 [7] Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện Lý thuyết và 100 bài giải,  NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 1995 [8] PGS.TS Lê Văn Bảng, Giáo trình lý thuyết mạch điện, NXB giáo dục, 2005 ...  bản của? ?mạch   điện Với đoạn? ?mạch I U R I: Cường độ dịng? ?điện? ?(A) U:? ?Điện? ?áp (V) R:? ?Điện? ?trở ( ) Với tồn? ?mạch: I E R E: Sức? ?điện? ?động (V) Định luật Ohm nêu mối quan hệ giữa dịng? ?điện? ?và? ?điện? ?áp ở? ?mạch? ?điện. .. Nội dung? ?giáo? ?trình? ?gồm 5 chương: Chương 1: Các khái niệm cơ bản về? ?mạch? ?điện Chương 2:? ?Mạch? ?điện? ?một chiều Chương 3: Dịng? ?điện? ?xoay chiều hình sin Chương 4:? ?Mạch? ?ba pha Chương 5: Giải các? ?mạch? ?điện? ?nâng cao... LỜI GIỚI THIỆU Giáo? ?trình? ?mạch? ?điện? ?được xây dựng và biên soạn trên cơ  sở  chương   trình? ?khung đào tạo nghề ? ?Điện? ?cơng nghiệp đã được tổng cục dạy nghề  phê  duyệt Giáo? ?trình? ?Mạch? ?điện? ?dùng để giảng dạy ở? ?trình? ?độ Cao đẳng nghề được