Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề Vận hành máy thi công nền Trình độ Cao đẳng)

Trang 1

BQ GIAO THONG VAN TAI

TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I

VTTWI-ƠT ngày

ˆT Truậg trưng Ï

Trang 3

BỘ GIÁO THƠNG VẬN TẢI

‘TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG ƯƠNG L

GIAO TRINH

MƠN HỌC 07: ĐIỆN KỸ THUẬT

NGHE: VẬN HANH MAY THI CONG NEN DUONG HE DAO TAO: CAO DANG

(Lưu hành nội bộ)

Trang 4

MO DAU

‘Mén hoe: Dign kỹ thuật là một trong những mơn học bắt buộc trong chương

trình đào tạo nghề Vận hành máy thì cơng nên, vận bành máy thì cơng mặt

đường, Trình độ Cao đẳng nghề, trung cắp nghề:

Đây là một mơn học cơ sở rất quan trọng trong chương trình đảo tạo,

mơn học này giúp cho người học nắm được cơ sở chuyên nghành, năng cao được kỹ năng nghề nghiệp;

Mơn này cĩ thể tiến hảnh học trước các mơn học, mơ đun chuyên

mơn;

'Chúng tơi gồm các Thạc sỹ, Cử nhân, giáo viên cĩ tay nghễ cao

fighd 2ay dung câu đường, cĩ nhiễu kinh nghiện: trone giáng dạy, để si lắm, bằng kinh nghiệm, bằng kiện thác chuyền mơo, cổ bắng biên dạn tà cláo bình nội bộ cho mơn học này, nhằm giúp người học nhanh chĩng tiếp thu được mơn

học:

“Trong quả trình biên soạn chúng tơi đã cĩ nhiễu cổ gắng, song khơng thể tránh khỏi những khiếm khuyết, chúng ơi ắt mong được sự gớp ý,

bổ sung để chúng tơi hồn thiện hơn nữa

Trang 5

TTỊ— i Nội dung Trang 4 Ơi HE —————k®- | Chương I: Nach dign một chiều Lã_ | Ghép điện trở và ghệp nguơn hình bộ Chương 2: Điện từ và cảm ứng điện từ

Chương 3: Mạch điện xoay chiều động điện xoay chiều

`Ý nghĩa hệ số cơng suất và cách nâng cao bộ số cơng suốt 25

Tiệ thơng dịng điện xoay chiêu ba pha 28 Chương 4 điện 35_| 4.1 Vat ligu din 35 4.2 | Vật liệu cách điện 39

Chương 5: Dụng cụ và kỹ thuật đo điện 46

sd Cicada Phương pháp sử dụng indy đo VOM | 46

5.2_| Hudng din do ding điện bằng đồng hồ vạn năng 58

Chương 6: Máy điện 0

Ki nếm

[Máy biển áp Máy phát điện mi

‘Dong cơ điện khơng đồng bộ Mấy điện một chiêu rl 79 "Mấy diện đồng bộ 3 pha Động cơ xoay chiêu khơng đồng bộ Em] s2

“Chương 7: Khí cụ điều khiến và bảo vệ mạch điện E89

“Khí cụ điều khiễn mạch điện 89

Khi cụ bảo vệ mạch điện | 96

Mach điện điệu khiến máy phát điện 98

Mạch điện điều khiến động cơ điện L9]

Chương 8: Điện từ cơng nghiệp 101

S1 | Đặc tính cơ bản của các linh kiện bản đẫn Cor

Trang 6

CH ONG TRINH MON HOC

MMƠN ĐIỆN KỸ THUẬT

!-VỊ TRÍ MƠN HỌC

"Ngày nay với những b-ớc tiến v-gt bậc và các thành tựu to lớn của khoa học và cơng nghệ đã tác động sâu sắc đến sự phát triển kinh tế - Xã hội, thành tựu khoa học đ-ọc áp dụng nhanh vào kỹ thuật và đời sống và cĩ hiệu quả thiết thực Trong các ngành khoa học tiến bộ đĩ phải kể đến ngành điện, mức độ sử dụng năng I-ợng dign d-ge coi nh- là th-ĩc đo, đánh giá mức độ cơ khí hố, điện khí hố xí nghiệp và Quốc gia, mơn Điện kỹ thuật là mơn kỹ thuật cơ sở nhằm mục dich trang bị cho học sinh một số kiến thức cơ bản về Điện, trên cơ sở, đồ hiểu và nắm chắc nguyên lý, cấu tạo một số máy điện mà trong cơng tác chuyên ngành cĩ sử dụng, ngồi ra cịn giúp cho học sinh trong cơng tắc quản lý, sử dụng các thiết bị điên cĩ hiệu quả và an tồn cho nạ-ời và thiết bị

II: MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA MƠN HỌC

“Mơn học Điện kỹ thuật là mơn kỹ thuật cơ sở, cho nên mục đích của mơn học nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức cơ bản và cĩ tính chất thực

dụng Về điện, nấm đ-gc cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số máy điện mà

trong cơng tác chuyên mơn cĩ sử dụng (máy phát điện, động cơ điên ba pha, máy điện một chiều) nhằm sử dụng các thiết bị điện thật an tồn, đạt hiệu quả

kinh tế và kỹ thuật, cho nên sau khi kết thúc mơn học này, yêu cầu về mặt lý

thuyết học sinh cần nắm đ-ợc cơ sở lý luận về máy điện một chiều,

xoay chiều một pha và ba pha, cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp,

động cơ điện, nguyên lý làm việc của một số thiết bị điều khiển, chất bán dẫn và

sơ đồ nắn dịng điện xoay chiều thành một chiều (một pha và ba pha)

VY mật thực hành học sinh cĩ thể nối nguồn điện và phụ tải mạch điện

xoay chiều một pha và ba pha

Biết cách Lip ráp các bộ nắn dịng điện xoay chiều thành dịng điện một

chiêu và cấc cơng việc khác trong đời sống hằng ngà

Căn cứ vào tình hình thực tế và nội dung giảng dạy giáo viên tổ chức cho

học inh làm thí nghiệm, đi tham quan thực tế

Trang 7

CH ONGL

MẠCH ĐIỆN MỘT CHIEU 1.1 Đồng điên và mạch điện mĩt chiều

1.1.1 Khái niêm dịng điện,

* Định nghĩa

Khi nối một vật tích điện A với một vật B ch-a tích điện bằng

một dây dẫn ta thấy dịng điện tích chuyển dời từ A tới B qua dây dẫn

vì giữa hai đầu dây này cĩ một hiệu điện thế, khiến cho các điện tích chuyển dời trong đây dẫn theo một h- ng xác định

'Vậy dịng điện tích chuyển đời cĩ h- ớng gọi là dịng điện

* Điều kiện duy trì và tổn tại đồng điện: Để cĩ dịng điện trong các vật dẫn là giữa hai đầu vật dẫn phải cĩ hiệu điện thế

Trang 8

Chiều dịng điện

Ng-ời ta quy -ĩc chiều dịng điện là chiều chuyển dời các điện tích d- ơng trong dây dẫn Tức ở ngồi nguồn điện thì chiều dịng điện đi từ cực đ- ơng tới cực âm của nguồn

b C- ng đơ dịng điện

C-ờng độ dịng điện là đại l-ợng cho biết đồng điện đĩ mạnh hay yếu

C-ờng độ dịng điện tính bằng tỉ số giữa điện I-ợng chuyển qua

mặt cắt thẳng của vật dẫn trong một đơn vị thời gian( một giây)

Đơn vị của c-ờng độ là ampe (A) ©„ Đồng điện khơng đổi

Nếu trong các khoảng thị

bằng nhau tuỳ, các điện tích đi qua mặt cắt thẳng của vật dẫn nh- nhau thì dịng điện đ-ợc gọi là dong điện khơng đổi ( 1)

Q: culơng(C) tr giay (8) T:ampe (A)

Với ampe là c-ờng độ của dịng điện khơng đổi mà cứ 1 giây cĩ

một culơng chuyển qua mật cắt thẳng của dây dẫn

1.1.3 Ac qui: a: Khai niem :

Ất qui nĩ tích lũy nang I-ong d- ới dạng hĩa năng sau đĩ giải phĩng năng l-ơng , hĩa năng biến thành điện năng , vì vậy khi mới chế tạo hoặc sau khi ấc qui phĩng điện mà sức điện động (E ) giảm

Trang 9

1,8 V / ngăn thì phải nạp điện vào ắc qui đạt tới 2,5 + 2,7V/ngăn rồi mới cho phĩng điện

b- Cấu tao:

Gém 1 binh điện phân chứa dung dich axít sunphuarích H;SO, trong đĩ cĩ các cực điện âm và các cực điện d- ơng lắp xen kẽ nhau Tầm bằng bin chi 2 bên cĩ khung x- ơng hình ơ vuơng nhỏ phủ kín bản cực chỉ ơxýt và nắp chung thành bộ trong bình ắc qui ,bản cực âm th-ờng nhiều hơn bản cực d-ong 1 bản cực

~ Phân loại ắc qui cĩ 2 l

+ Ắc qui a xít (ắc qui chì) + Ấc qui kiểm (ắc qui sắt kiểm)

€„ Nguyên lý làm việc của ắc qui:

+ Quá trình nạp điện; Khi đặt các cực điện vào trong bình điện

phân thì axít H;SO, tác dụng với cực điện và ở trên cực điện xuất hiện

chi sun phat PbSO, lúc này de qui ch-a phát điện Khi cho dịng điện 1 chiều chạy qua ắc qui bằng cách nối các cực cùng tên của ắc qui vào máy phát điện một chiều lúc này ion d-ong H’* trong dung dịch chạy sang cực âm và ion âm SO, chạu sang cực đ- ơng

Trang 10

Phản ứng ở cực d-ơng là; PbSO, + SO, + 2H,0 = PbO + 2H,S0,

Phản ứng ở cực âm là; PbSO, + H, =Pb + H;SO,

Chú ý : Trong quá trình nạp điện nồng độ H,SO, tăng lên ta thấy

khi nạp điện 2 cực của ắc qui đã khác nhau lúc này ắc qui cĩ tác dụng

nh- 1 quả pin Khi nạp điện , điện áp U của mỗi bình ắc qui tăng 2,5 —2,7V/ngăn đồng thời khí hiđờrơ H; bốc ra thành các bọt khí nổi lên

bể mặt dung dịch, lúc này ta phải ngừng nạp điện

+ Quá trình phĩng điện : Nối 2 cực của ắc qui với 1 điện trở hay

phụ tải thì ắc qui phĩng điện Trong quá trình này chiều dịng điện ng- ge với lúc nạp ion HỶ * chạy sang cực d-ơng cịn ion SO ˆˆ chạy sang cực âm Phan tng xy ra ở cực d- ơng là PbO, + H, +H,SO, = PbSO, +2H,0 Phản ứng ở cực âm là Pb + SO, = PbSO,

~ Khi 2 cực điện của de qui giống nhau ( can bằng ) thì khơng, phĩng điện nữa.Nếu sức điện động của ắc qui giảm gần 1,8V/ngăn thì khơng đ- ge phĩng điện nữa, cứ tiếp tục phĩng điện thì ắc qui sẽ hỏng loại ắc quy th-ờng dùng nhất là ác quy chì

Trang 11

Định luật: Cường độ dịng điện trong một đoạn mạch tỷ lệ thuận với hiệu điện thể và tỷ lệ nghịch với điện trở qua đoạn mạch đĩ

~ Nhánh cĩ sức điện động E và điện trở R: Xét nhánh cĩ E, R (hình 1.4)

Biểu thức tính điện áp UY Uy Uy

U-U=U+Ui+U+U =Rl-E+ ch C)caC}—

R;I+E; =(Rị + R91- (E, - E2)

Vay: U=(SR)1-2E (1-3) Hii Be Re

„_ Trong biểu thức (1-3) quy ước v cđầu như sau: Sức điện động E và đơng

điện I cĩ chiều trùng với chiều điện áp Ú sẽ lầy dấu đương, ngược chiều sẽ lấy đầu âm, Biểu thức tính đơng điện: U+3E Hình là "Nhánh súc điện động và R +) “Trong biểu thức (1-4) quy ước dấu như Ry sau: Sức điện động E và điện áp U cĩ R

chiều tring với chiều đơng điện sẽ lấy R

du duong, nguge Iai sé lay du am B 5 Định luật Ơm cho tồn mạch:

Cho mạch điện như hình 1.5 thì _— R.£R.+R, “Trong đĩ:

1: Cường độ dịng điện trong mach (A) E: Sức điện động của nguồn điện (V) Rn: Điện trở trong của nguồn (9) Rg Din tro dy din (Q)

R¿ Điện trở phụ tải (@)

R¿+ R¿ Điện trở mạch ngồi (€) Định luật: Cường độ dịng điện trong

mạch kín tỷ lệ thuận với sức điện động của nguồn điện và tỷ lệ nghịch với tổng trở tồn mạch

YD: Cho mach điện hình 1.6

Trang 12

Lời giải Tính điện áp Uạp Uạy =E, - Rịl, = 100-2 Đồng, Dong dign I y= Um = Rs 25A

Dang điện 1, <0, chiéu thực của dịng điện 1› ngược với chiều đã vẽ trên hình

Dinh luda Kirchoff 1 »

‘Dinh luật này cho ta quan hệ giữa các dịng ° điện tại một nút, được phat biéw như sau:

“Tổng đại số những dịng điện ở một nút bằng khơng

“Trong đĩ quy ước dịng điện đi tới nút ly đầu cđương đơng điện rời khỏi nút lấy dấu âm hình L7)

XInút=0 (1-6)

Ở hình L7 thì: lị + CE) + CB) =0) 4 Định lật Kircho[Ƒ2

Định luật này cho ta quan hệ giữa sức điện động, dịng điện và điện trở trong một mạch vịng khép kín, được phát biểu như

Đi theo một mạch vịng khép kín

theo một chiều tuỳ ý chọn, tong đại số

những sức điện động bằng tổng đại số các

điện áp rơi (sụt áp) tên các điện trở của

mach vịng YRI=EE aa)

Quy ude dấu: Các sức điện động, dịng điện

cĩ chiều trùng chiều mạch vịng lấy dấu

cdương, ngược lại lấy dấu âm

G mach vịng hình 1.8:

Ril; ~ Robs + Raby = Ey ~Ea+ By

Trang 13

Lời giải Ap dung dinh luật Kirchoff I tại nút A cĩ: — -,+lạ-Is=0=>Is=l:-l,=10 -4=6A Áp dụng định luật Kirchoff 2 cho: Mach ving a: E,=Ril + Rob = 14+2.10=24V "Mạch vịng b: E; =Rịl; + Rạp; = 5/6 + 2.10 = 50V 1.22 Các đại lượng đặc trưng

«a Dang dign „ Dịng điện ¡ về bị số bằng tốc độ (od = biến thiên của lượng điện tích q qua tết

điện ngang của vật dẫn: TRnNHIO

i= dgids

Bom vis Ampe (A)

godt ta qui wie chia che dog dite choy Us

trong vat din ngược chiều với chiêu chuyén | °%* *—=}+-—+%

động của điện từ (hình 1.10) —

b Điện áp

‘Tai mỗi điểm trong một mạch điện cĩ

một điện thể ọ, Hiệu điện thể giữa hai điểm =

soi là điện áp U, dom vi la Von (V)

Điện áp giữa hai điểm A và B hình 1.1 là:

Unn= ®- 9 (8)

Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm cĩ

điện thể cao đến điểm cĩ điện thể thấp, E Je

Điện áp giữa hai cực của nguồn điện

khi hở mạch ngồi (đồng điện Ï = 0) được

soi là sức điện động E Ta TY

e Cơng suất :

Cơng tt ca ngần se in động: LMM P=EI (9) eandn ste citn tes |

Trang 14

'Sức điện động E là phần tử lý tưởng, cỏ trị số bằng điện áp U đo được giữa hai cực của nguồn khi hở mạch ngồi

Chiều của sức điện động quy ước từ điện thể thấp đến điện thế cao (cực

âm tới cực dương) (Hình !.12)

“Chiều của điện áp quy ước từ điện thể cao đến điện thé thấp, do đĩ nếu chiều vẽ như hình 1.12 thì: E (LH) + e Nguân dịng điện J "Nguồn dịng điện J là phần từ lý tưởng cĩ tị số bằng dịng điện R ngắn mạch giữa 2 cực của nguồn J (Hinh 1.13a) .£ Điện oR 4

Điện trở R đặc trưng cho một

‘vat din về mặt cản trở dịng điện chạy

cqua Về hiện tượng năng lượng, điện trở R đặc trưng cho tiêu tán, biễn đổi điện "năng tiêu thụ thành các dạng năng lượng khác như thiệt năng, quang năng (Hình I.13b) Hình 1.13a Hinh 1.136 & Điện cảm L Cho qua cuộn dây L (hình 1.14) một đồng điện thì sẽ sinh rà ; + Uy —

từ thơng mĩc vịng với cuộn dây là: 1

Wane lên cảm L của cuộn dây được định roomy

nghĩa là: en No = & =

vot a2)

Dom vj cit dign ci la H (Henry) Hình 1.14: Điện cảm

Nếu dong điện ¡ biến thiên theo thời

Trang 15

‘Nang lượng từ trường tích luỹ trong cuộn dây:

27 146) 1 Hỗ cảm M:

Hiện tượng hỗ cảm là hiện

tượng suất hiện từ trường rong một _ `) My

cuộn dây do dịng điện biến thiên `

trong cuộn dây khác tạo nên (hỉnh — ¡ _ nhố| b

1.15) là hai cuộn dây cĩ liên hệ hỗ b

cảm nhau mS Ue

'Từ thơng mĩc vịng qua cuộn dây 1 + +

‘gdm hai thành phần 1 ¥ 2 2

eK ts (17) trong đố: Mình 1.15: Hiện tượng hỗ cảm

thụ: từ thơng mốc ving với cuộn diy I do chính dơng điện Ì tạo nên

‘Waa tr thơng mĩc vịng với cuộn dây 1 do chính dịng điện ; tạo nên “Tương tự từ thơng mĩc vịng với cuộn đây 2; Ÿ.=W2 TU (1g)

tỳ? từ thơng mĩc vịng với cuộn dây 2 do chính dịng điện i, tạo nên, ";¡: từ thơng mĩc vịng với cuộn dây 2 do chính dịng điện¡, tạo nền “Trường hợp trong mơi trường là tuyển tính ta cổ: i i ——— Wubi, Yaa tMais + ee 1-19 g5 u bi 3 ly ow Wa= bi, Vú ~+Muj, (1-20) = = "Với Ly, Lạ tương ứng là hệ số cảm của cuộn đây 1 vi 2

Mà hệ số hỗ cảm của hai cuộn đây “Thay 1-19 va 1-20 vio 1-17 vi 1-18 ta duge:

Y= Lint Mi Gai)

Y= List Mi (1-22)

‘Vide chon du (+) hoe du (-) tude M trong biểu thức trên phụ thuộc vào chiêu

cây cuốn các cuộn dây cũng như chiều i, va ip Néu eye tinh của các u và u; và

inh 1.16: Hai cuộn đây ghép hỗ cảm

Trang 16

chiều đương của ì và í; được chọn như hình 1-15 thì theo định luật cảm ứng điện từ Faraday ta 06: y= tM ia a a dt la a (1-23) (1-2) “Cũng như điện cảm L„ đơn vị của hỗ cảm M là Henry (H) Ta thường ký hiệu "hỗ cảm giữa hai cuộn dây bằng chữ M và mùi tên hai chiều như hình 1-16 và dùng

cách đánh dầu hai cực cùng tính của cuộn dây bằng dấu chấm Đề xác định dầu của

phương trình 1-23 và 1-24 Nếu hai dịng i, va iz cing di vao (hoặc củng đi ra) các

cực tính đánh dấu ấy thì từ thơng hỗ cảm J;› và tự cảm Wp cling chiều tính phụ thuộc vào chiều quấn đây và ác vị tí các cuộn đây Cực cùng,

"Từ định luật Lent, với quy ước đánh dấu các cực cùng tính như trên, cĩ thể suy ra qui tắc sau để xác định dẫu (+) hoặc (-) trước biểu thức Midi /dt của điện áp

hỗ cảm

_Nếu dịng điện ¡ cĩ chiều + đi 5 vào đầu cĩ dấu chấm tong một iy

cuộn dây vi dign fp ¢6 eye tinh + @ đđ*ơ u c du chm trong cuộn đây á “+

thì điện áp hỗ cảm là M.didt, trường, uị

‘hap nguye ‘Vid nur hinh 1-16 Ini - Md, ta c6: ° > iy uy fh mù gem inh 1-17 Hình 1-18 ta 06: i dy ai Hình 1-18 y= LGM a th mu oe i Bién dung:

đặt một điện áp U, lên tụ điện thì qua tụ sẽ cĩ dịng dịch chuyển ¡ và ở hai bản cực tụ điện tích luỹ điện tích q (hình 1-19)

Trang 17

Điện dung C của tụ điện là: c= Ye (125) i + Yeo Đơn vị của ty dign la Fara (F) Dịng điện ¡ qua tụ là: đa _c đức, Cc dt dt Hình 1-19: Tụ điện (1-26) Từ L- ttn ptt ech i ing Uc c[dttse0 thời điểm t=0 mà U{0)= ors ve = Zit

'Cơng suất trên tụ C la:

Nẵng lượng điền ving tic uỹ rong tụ điện W= [c= Jeveaue yin dng emg ho i tí ng ng io ng og 1 3 Ghấp đện trổ và ghép nguần thành bộ 1.1 Mạch điện

Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện (nguồn, tải, dây dẫn) nổi với nhau trong đĩ dịng điện cĩ thể chạy qua (hình 1.20) Mạch điện phức tạp cĩ nhiều

nhánh, nhiều mạch vịng và nhiều nút

~ Nhánh: Nhánh là bộ phận của mạch ie

điện gồm cĩ các phần tử nối tiếp nhau J]

trong 5 ob eng ding dita chy au |g & 6 = Nit: Nat là chỗ gặp nhau của các ©

Trang 18

1.32 Thiết lập mơ hình mạch điện "Nguồn điện:

Sơ để thay thể của nguần điện

gdm site dign động E nổi tiếp với điện

trở trong R, (hinh 1.21),

Khi giải mạch điện cĩ các phần tử

tranzito, nhiều khi nguồn điện cĩ sơ đồ thay thé la nguồn dõng điện J =— E / R„ "mắc song song với điện trở R, (hình 1.22)

Sơ đồ thay thể

Mơ hình mạch điện là sơ đồ thay thể mạch điện mà trong đĩ quá trình năng lượng và kết cấu hình học giống như mạch điện thực, song các phân tir của mạch điện được thay thế bằng các

thơng số lý tưởng e, J, R, L, M, C

Các tải như động cơ điện một chiều, ấe quí ở chế độ nạp điện được thay thể bằng sơ đề gồm sức điện động E nỗi tiếp với điện trở trong R, (hinh 1.23), trọng đồ chiệu E ngược chiêu với, “Các tải như bàn là, bếp điện, bĩng đền, được thay thể bằng điện trở R của chủng (hình 1-24) Ví dự “Thành lập sơ đồ thay thế mạch điện

cĩ mạch điện thực như hình 1-25 Để thành lập mơ hình mạch điện đầu tiên ta liệt kê các hiện tượng xây ra trong từng phan tir va thay thế chúng bằng các thơng số lý

tưởng rồi sau nối với nhau tuỳ theo kết cấu hình học của mạch

Trang 19

thay thể bằng Rạ, bĩng đèn Ð được thay thể bằng Rọ, cuộn dây C¿ được thay thé

bing Rey

CH ƠNG2:

ĐIỆN TỪ VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

2.1 Điện từ:

2.1.1 Từ tr- ng của nam châm vĩnh cửu:

~ Bất kỳ 1 nam châm nào cũng cĩ 2 cực, cực bắc N và cực nam § khơng thể tách rời từng cực ra đ- ợc Các cực cùng tên đẩy nhau ,

khác tên hút nhau „ Mơi tr-ờng vật chất đác biệt bao quanh nam cham

trong đĩ cĩ từ lực tác ọi là từ tr- ờng của cl vĩnh cửu

-Từ trường của nam châm đ- ợc biểu điễn bằng các đ- ờng sức từ Ta qui -ớc các đ-ờng sức từ cĩ chiều đi từ cực bắc tới cực nam ( N - S) ở

phía ngồi nam châm

2 Từ tr- ong cia dong điện: ~ Thí nghiệm:

Cĩ 1 kim nam châm cĩ thể xoay tự do trên 1 trục Đặt dây dẫn

điện song song với kim nam châm Cho Ï qua dây dẫn kim lệch đi 1 sĩc, khi ta ngắt điện kim lại trở vẻ vị trí nh- ban đầu Ta đổi chiều đồng điện qua đây dẫn kim quay ng- pc lại

al

Trang 20

Kết luận: Dịng điện đã tạo ra xung quanh nĩ 1 từ tr-ờng vì khi

đĩ đã cĩ lực điện từ xuất hiện làm lệch kim nam cham

Chú ý: Từ tr- ờng của nam châm vĩnh cửu cũng nh- kìm nam châm là kết quả của địng điện phân tir do chuyển động tự quay và

quay quanh quỹ đạo của các điện từ trong nguyên tử phân tử tạo ra , từ

t-ờng và dịng điện là 2 khái niệm khơng thể tách rời nhau

2.1.3 Các dai |- ong dac tr- ng của từ tr- ờng:Từ thơng độ thẩm từ

c-ờng đơ từ tr- ờng

- Từ thơng : ® : Tích số cảm ứng B với diện tích S thẳng gĩc với

'h-ổng của cảm ứng điện từ gọi là từ thơng

Ø=B.S (Đơn vị vêbe W,) = Bo thim tir_w : Đại l-ợng đặc tr-ng cho đặc tính của mơi tr-ờng từ lực gọi là độ thẩm từ , độ thẩm từ tuyệt đối ký hiệu

~ Đơ thẩm từ của chân khơng ký hiệu l, và đ-ợc lấy làm căn so sánh với đặc tính các mơi tr ờng khác „ do đĩ ta cịn đặt ra độ thẩm từ tương đối HEH Mo ~€-ờng đơ từ tr-ờng H; + Đại ợng đặc tr- ng cho độ mạnh yếu của từ tr-ờng đồng điện gọi là c-ờng độ từ tr ng H=B/1,=B/,- (Don vi do ampe /mét A/m Lực điện từ ~ Thí nghiệm:

+ Đặt 1 dây dẫn điện AB vuơng gĩc với đ- ờng sức của từ tr- ng

‘nam châm hình chit U cho dong điện chạy qua dây,đây sẽ chịu 1 lực

tác dụng và chuyển dịch chạy về 1 phía Thí nghiệm cho biết lực đẩy

cĩ h- ống thẳng gĩc với đ- ờng sức từ và h- ống dịng điện chạy trong day din Tri s6 của nĩ tỷ lệ thuận với trị số c-ờng độ dịng dign (I)

chiều dài hiệu dụng của dây dẫn ( L ) và phục vụ vào bản chất của

mơi tr-ờng trong đĩ cĩ từ tr- ng tác dung

Fy =B.1.L (N)

Trang 21

+ Khi day đẫn cĩ dịng điện chạy qua , xung quanh đây dẫn cĩ từ

t-ờng Từ t- ờng do dịng điện trong đây dẫn sinh ra ng- ợc chiều với

từ tr- ồng nam châm làm giảm từ tr-ờng chung ở d- i hình ( H -1 )

H-l

Ở d-ới hình ( H-2 )chúng cùng chiều nếu đ- ờng sức từ của từ

t-ờng phía ng- ợc chiêu bị co lại đo đĩ dây dẫn bị đẩy về phía từ

tr-ờng yếu

oS

|

H-2

+ Quy tắc bàn tay trái : Cho chiều đ- ờng sức từ xuyên vào lịng

bàn tay trái , chiều đồng điện trùng với chiều 4 ngĩn tay chụm lại thi

chiều ngĩn tay cái xoè ra là chiều lực điện từ Fạ,

VD: Cho 1 thanh dẫn L = 2m cĩ dịng điện I= 130mA chạy qua,

dat vuơng gĩc với từ tr-ờng đều B.= 12T chiều dịng điện đi từ ngồi vào trong Tĩnh trị số và chiều lực điện từ tác dụng lên thanh dẫn

Giải:Trị số của lực điện từ Fy=B.1.L (N) Fy =1,2.0.30.2=0/ Ap dung quy tắc bàn tay trái ta xác định d- ợc chiều lực điện từ h- ớng xuống d-ới 2.2 Cảm ứng điện từ

2.2.1 Hiện t- ng cảm ứng điện tit:

“Ta đã biết dịng điện sinh ra từ tr- ờng và ng- ợc lại từ tr- ờng

sinh ra dồng điện Nếu cĩ 1 mạch kín chuyển động trong từ tr-ờng

Trang 22

dịng điện sinh ra goi là dịng điện cảm ứng và sức điện động sinh ra

trong mạch kín gọi là sức điên đơng cảm ứng

- Thí nghiệm: Ta mắc 2 đầu ống đây vào 1 điện kế G ta d-a nam châm vào gần ống dây lúc này kim của điện kế G bị lệch đi

Trong ống dây dẫn đã xuất hiện dịng điện cảm ứng Ta rút nam châm ra khỏi ống dây dẫn lúc này ta thấy kìm của điện kế G lệch theo chiều

nạ- c lại , dịng điện cảm ứng đã đổi chiều

~ Vậy đồng điện cảm ứng chỉ xuất hiện trong thời gian nam châm chuyển động t- ơng đối với ống đây (nghĩa là khi từ thơng qua

ống dây biến đổi ) |

+ Nếu để cho đ- ờng sức từ của từ tr- ờng xuyên vào lịng bàn tay phải , ngon tay cái chỗi ra theo chiều chuyển động của dây dẫn thì chiều tir cổ tay tới ngĩn tay là chiều của sức điện động cảm ứng 2.2.3 Hiện t- ơng tự cảm

+ Nếu đồng điện ( 1) qua cuộn dây biến thiên thì từ thơng mĩc vịng

(4p ) cling biến thiên theo Do định luật cảm ứng điện từ trong cuộn đây xuất hiện sức điện động cảm ứng goi là sức điên đơng tư cảm ~ Vậy sức điện động cảm ứng sinh ra ngay trong lịng cuộn đây cĩ dịng điện biến đổi gọi là sức điện động tự cảm và hiện tương đĩ sọi là hiện t-ơng tự cảm

Ghi chú: Sức điện động tự cảm ký hiệu E, là sức điện động cảm ứng trong day dẫn do chính đồng điện qua dây dẫn biến thiên sinh ra)

Trang 23

CHƯƠNG 3:

Mạch điện xoay chiều

3⁄LĐịnh nghĩa đồng điện xoay chiều 1 1 31.1.Định nghĩa và nguyên lý sản vinh ra đồng điện xoay chiều Dịnh nghĩa

Dịng điện xoay chiều hinh *

sin duge sit dung phd bién trong

sản xuất và đời sơng xã hội, Hình 127

b Nguyên lý sản sinh ra đồng vơ

điện xoay chiều an

Nguyên lý như ở hình 1.27 người ta tác dụng lực cơ

học vào trục làm cho khung dây ⁄⁄»* „„\ quay, cắt đường sức tử trường của

‘nam chim NS, trong khung đây sẽ Hình 1.28

cảm ứng sức điện động xoay ên lý sinh ra dịng điện chiều hình sin (Phần ứng, quận đây quay)

Dong điện cung cấp cho tải

thơng qua vịng trượt và chỗi than (hình 1.28) Khi cơng suất điện lớn, cách lấy điện như vậy gấp nhiễu khĩ khăn ở chỗ tiếp xúc giữa vành trượt và

chỗi than, Trong cơng nghiệp, máy phát điện xoay chiều được chế tạo như sau: Dây

cquấn đứng yên trong các rãnh của lõi thép là phần tĩnh và nam châm NS là phần quay Khi tác dụng lực cơ học vào

trục làm nam châm NS quay, trong Dày quia đây quấn ở phần nh sẽ cảm ứng

ra sức điện động xoay chiều hình N

sin Day quấn đứng yên nên việc

lấy điện cung cấp cho tải rất an

tồn và thuận lợi Mơ hình của s máy phát điện xoay chiều được vẽ

trên (hình 1.29)

3⁄L2 Các đại lượng đặc trưng của Hình 129

Ghai Bi sexy câu Dịng điện xoay chiều hình =— (“M"cơm nomchếmgup) Xã bình máy phát điện xoay chiều

sản là đơng điện cĩ chiêu và tị

Trang 24

tue theo quy luật hình sin với thời gian, được biểu diễn dưới dạng tổng quit bằng đồ thị hình sin trên (hình 1.30)

Iuax sin(ot+y) (2-1)

-s Biên độ của đại lượng hình sin X,- Giá trị cục đại của đại lượng hình in, nổ nĩi lên đại lượng hình sỉn đỏ lớn hay bé Để phân biệt trì số tức thời, được ký hiệu bằng

chữ in thường x(,u Biên độ được ký hiệu bằng chữ n hoa Xe 1 Uạ, ) b Gĩc pha (ot + ys)

Là xác định chiều vả trị số của đại lượng hinh sin ở thời điểm tnào đĩ

Pha ban đầu

Pha ban du ws : Xác định chiều và trị số của đại lượng bình sẵn ở thời điểm t

(Hình 1.30) vẽ đại lượng hình sin với pha ban đầu bằng 0

4 Chu kỳ T, tần số f tần số gĩc œ

~ Chủ kỳ T là khoảng thời gian ngắn nhất để dịng điện lặp lại trị số và chiều biến thiên Từ hinh 2.4 ta 66 oT =2n Vậy chu kỳ T là: T= 2/0 _ (2-2)

~ Tần số f là số chu kỳ của dịng điện trong một gi: /T (2-3)

em vị của tần số flà hĩc, kỹ hiệu là Hz.Tân số gĩc œ là tốc độ ~ Tân số gĩc œ (rad/e); Là tốc độ biển thiên của gĩc pha trong một giấy

@=2mf (radls) (2-4)

Lưới điện cơng nghiệp của nước ta cĩ tần số là F= 50 Hz

‘Vay chu ky T= 0,02s va tần số g6e @ = 2nf = 2n.50 = 100 (radis)

3.1.3 Mạch điện xoay chiều thuần điện trở, điện cảm, điện dung,

a.Mạch điện xoay chiều thuần điên trở : Khi đồng điện xoay chỉ:

trong mạch thuần điện trở cĩ điện áp và địng điện cùng pha , vì ở mỗi thời điểm trị số tức thời của chúng tỷ lệ với nhau với các trị số cực đại

—

tacổ: In = Ung /R (R là điện trở doan mach ) hay

=U/R_ (VII=l,„/2:U=U,„„ /2 ( Định luật đi om) “Trong 46 I, U déu la nhing tri so higu dụng của dịng điện , điện áp

VD : Bén điện ,biến tri dung cụ nhiệt (bàn là,bếp điện ) cĩ thể

Trang 25

b Mạch điện cĩ cuơn tự cảm.: Ta mắc 1 cuộn tự cảm và 1 ampeke vào 1 nguồn điện 1 chiều Ampekẻ cho biết c-ớng độ địng điện chạy trong mạch Ta đ-a thơi sắt vào giữa cuộn day ta thấy dịng điện

trong mạch vẫn khơng thay đổi

+ Ta mắc chúng vào nguồn điện xoay chiều , cĩ điện áp hiệu dụng bằng điện áp của địng điện 1 chiều , ta thấy dịng điện qua

mạch điện cịn yếu hơn tr- ĩc „ ta tiếp tục đ-a thỏi sắt vào giữa cuộn dây thì dịng điện cịn yếu hơn nhiều

Nh- vay : Độ tự cảm của mạch điện xoay chiều làm giảm I trong mạch ( làm tăng R của mạch )

"Trị số và chiều của dịng điện xoay chiều biến đổ theo thời gian ,

nên từ tr-ờng và năng I-ợng do nĩ sinh ra cũng biến đổ theo thời gian

„ sức điện động tự cảm , cơng suất của mạch điện xoay chiều cũng

biến đổi , cuộn tự cảm và tụ điện mắc vào mạch

tác dụng khác với khi mắc chúng vào mạch điện một chiều

e Mạch điên cĩ tu điên.: Ta mắc 1 bộ tụ điện với nguồn điện 1 chiều 2 bản cực tụ diện cĩ chất liện xoay chiều cĩ sẽ khơng thấy cĩ đồng điện chạu qua vì gi cách điện + Ta mắc tụ điện đĩ vào nguồn điện xoay chiều ta thấy cĩ dịng điện trong mạch ( bịng đèn sáng)

+ Nếu thay bộ tụ điện cĩ điện dung lớn hơn thì đèn cịn sáng hơn, nếu ta cất tụ điện đi và nối mạch lại thì cịn sáng hơn nữa

+ Sở đĩ đồng điện xoay chiều qua đ- ợc tụ điện vì trong mạch điện xoay chiều các điện tử luơn luơn chuyển động , những cực của tụ điện liên tiếp d-ợc tích điện trái đấu cho lên trong dây dẫn của mạch các điện tử đang chuyển động theo chiều này lại đổ sang chiều ng- ợc

Trang 26

lại cứ thế liên tiếp Nghĩa là trong dây dẫn vẫn cĩ dịng điện xoay chiều chạy qua

~ Máy biến áp khơng tải cĩ thể xem là mạch thuần điện cảm

~ Dây cáp xem là mạch thuần điện dung

dd Mạch điện cĩ điện trở điện cảm và điện dung nối tiếp nhau + Ta mắc nối tiếp 1 tụ điện C với cuộn tự cảm L

khi đồng điện vào ta thấy dịng điện tăng lên so với khi chỉ cĩ cuộn tự tắm Nh- vậy là sự cĩ mật z của tụ điện đã làm giảm tổng trở của mạch điện XL Các trị số điện trở , cảm kháng , dung kháng và —— 9 R

"Tổng trở Z của mạch cĩ quan hệ với nhau theo 1 tam giác vuơng mà đ-ờng huyền là tổng trở Z., cạnh

Trang 27

3.1.4 Bidu dign các đại lượng xoay chiều bằng đồ thị vectơ

a #„x v

Hình L31a Hình 1.31b

Đại lượng hình sìn tổng quất Xụ, = Xạ sin(ot + ) Gốm 3 thơng số biên 9 Xo, tin s6 gĩc co và pha ban đầu ự, Các thơng số được trình bày trên (hình

1.314) bằng véc tơ quay Xe; cĩ độ lớn X,„ hình thành gĩc pha (ost + ) với trục

hồnh, hình chiều véc tơ trên trục tung cho ta trị số tức thời của đại lượng hình sin, 'Véc tơ ở trên cĩ thể bi (hình 1.31b) 'Véc tơ này chỉ cĩ hai thơng số biên độ và pha ban đầu và được ký hiệu: Ấm-XeZW (28)

Ký hiệu „ chỉ rõ véc tơ tương ứng với đại lượng hình sin:

X1)= Xm sin(t + y) và ký higu Xp Z cĩ nghĩa là véc tơ Xi cĩ biên

độ X„ và pha ban đầu tụ Vậy nếu œ cho trước thì đại lượng hình sin hồn tồn xác định khi ta biết biên độ (hay trị số hiệu dụng X) và pha ban đầu Như vậy

đại lượng hình sin cũng cĩ thể biểu diễn bằng đại lượng véc tơ cỏ độ lớn bằng

trị số hiệu dụng X vả pha ban đầu ự, như ÿ =X Z y 3.2 Ý nghĩa hệsố cơng suất và cách nâng cao hệ số cơng suất -32.1 Cơng suất của đồng điện hình sin

Trong mạch điện xoay chiều R, L, C nổi tiếp cĩ 2 quá trình năng lượng diễn bằng véc tơ đứng yên (tức lả thời điểm t= 0) như

“Quá trình tiêu thụ điện năng và biển đổi sang dạng năng lượng khác (iêu tấn, khơng cịn trong mạch điện) Thơng số đặc trưng cho quá trình này là điện trở R,

'Quá trình trao đồi, tích luỹ năng lượng điện từ trường trong mạch Thơng số đặc

trưng cho quá trình này lã điện cảm L và điện dung C

Tương ứng với 2 quá trình ấy, người ta đưa ra khái niệm cơng suất tác

dụng P và cơng sult phin kháng Q sa Cơng suất ác dụng P

“Cơng suất tác dụng P là cơng suất điện trở R tiêu thụ, đặc trưng cho qué trinh tiến đổi điện năng rang dạng năng lượng khác nhơ nhiệt ng, quang ning,

P=RP 2-6)

Trang 28

“Từ đồ thị veetơ ta cĩ: UR =RI= Ucoso Thay vio (2-6) ta duge: P=RP=URI=Uleosp (2-7) Cong sut tác dụng là cơng suất trung bình trong một chu kỳ, 5 Cơng suất phản kháng Q

Để đặc trưng cho cường độ quả trình trao đổi tích luỹ năng lượng điện từ trường, người ta đưa ra khái niệm cơng suất phan khang Q

Q=XÊ =(XL -XCỊP 28)

Từ đồ thị veetơ ta cĩ: UX=X.1=Ussing

‘Thay vio (2-8) taduge: Q=X.P=UXT=ULLsing (2-9) "Nhìn (2-8) thấy rõ cơng suất phản kháng gỗ

'Cơng suất phán kháng của điện cảm QL: QL=XLI” (2-10)

Cơng suất phản kháng của điện dung QC: QC=XCP (2-11) a Cổng sát biẫu kiến S

ĐỂ đặc trưng cho khả năng của thiết bị và nguồn thực hiện 2 quá trình năng lượng xét ở trên, người ta đưa ra khái niệm cơng suất biểu kiến § được định nghĩa như sau: —_ @-12) Biểu thức của P, Q cĩ thể viết như sau: Ä 2-13) le G14)

Từ 2 cơng thức này thấy rõ, cục đại của _~Z r

cơng suất tác dụng P (khi cosọ = 1), cực đại của cơng suất phản kháng Q (khi sinp = 1)

là cơng suất biên kiến 8 Vậy Š nổi lên khá năng củn hit bị Trên nhân của mây phát điện, máy biển áp nguồi ta gỉ cơng suất biểu kiến 8 định mắc

Quan hệ giữa P, Q, S được mơ tả bằng một tam giác vuơng (hỉnh 1.32) trong đĩ S là cạnh huyén, cịn P và Q là 2 cạnh gĩc vuơng P =Scosp Hình 1.32 VO'+P* Ð, Q, S cĩ cùng thứ nguyễn, song để phân biệt ta cho các đơn vị khác nhau: Đơn vị của P: W, kW, MW

Đơn vị của Q: VAr, KVAr, MVAr Đơn vi cia S: VA, kVA, MVA

3.2.2 Nang eao hệ số cơng suất

Trang 29

Trong biểu thức cơng suất tác dụng P = UIeosọ, cosọ được coi là hệ số cơng suất

HHệ số cơng suất phụ thuộc vào thơng số của mạch điện Trong nhánh R, L, C nổi tiếp: R

hoje cosp = -—P Peg rất lớn về mặt kinh tế F` ` VR? vớ, -XO" Hệ số cơng suất là chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng, cĩ ý ngh như sau:

~ Nâng cao hệ số cơng suất sẽ tận dụng tốt cơng suất nguồn (máy phát

điện, máy biển áp, ) cung cấp cho tải Ví dụ: một máy phát điện cĩ cơng suất định mức Sđ,.= 10000 kVA, nếu hệ số cơng suất của ơi cos@ = 0,5 cơng suất tác dụng của máy phát cho tải P = Sạ„ cosp — 10000 0,5 = 5000 kW Néu cose =0 thì P.= 10000, 0,9 = 9000 kW, Rõ rằng là khi cosọ cao máy phát ra nhiễu cơng suất hơn - Khi cần truyền tài một cơng suất P nhất định trên đường dây, thì đồng điện dị chay tn duimg dy is T= FS Pp

Néu cose ca thi ddng din T 28 gi’, dln dn ght thn ho tiga ning,

giảm điện áp rơi trên đường dây và cĩ thể chọn dây dẫn tiết điện nhỏ hơn Các tải trong nghiệp và sinh hoạt thường cĩ tính điện cảm (cuộn dây

động cơ điện, máy biển áp, chắn lưu, ) nên cosọ thấp Dé nang cao cose ta

thưởng dủng tụ điện nối song song với tải (hỉnh 1.33a) Khi chưa bù (chưa cĩ nhánh tụ điện) đơng điện sẽ chạy trên đường dây

‘bing 1, hệ số cơng suất của mạch (của tải) là coBợi

'Khi cĩ bù (cĩ nhánh tụ điện) dịng điện chạy trên dây

‘Va hg số cơng suất của mạch là cos

“Từ đỗ thị (hình 1.339) ta thẤy: 1<; @ < gi về cos > cose, % a)

Mình 1.33: Sơ đồ và đồ thị cách đấu tụ song song với tải

'Như vậy hệ số coso đã được nâng cao

"Điện dùng C cần thiết đ nâng hệ số cơng suất từ cos len coop dupe tah nine san: `ì cơng suất tác dụng của tái khơng đổi nên cơng suất phản kháng của mạch là:

Trang 30

Khi chưa bù Qi = Pig,

'Khi cĩ bù bằng tụ điện (tụ điện cung cấp QC):

Q=Qi + QC= pte: + QC= Paizo "Từ đĩ rút ra cơng suất QC của tụ điện là: QC=-P(ọ, - go) -15) Mặt khác cơng suất QC của tụ điện được tính là: QC=-UCIC =-U.U.0C =- Uc (2-16) So sinh (2-15) va (2-16) ta tinh duge dign dung C của bộ tụ điện là C= SF (Eới~I89) e417) 3.19 thing đồng điện xoay chiều ba pha 33.1 Khai niệm

‘Mach dign ba pha là mạch điện mà nguồn điện năng của nĩ gồm 3 suất điện động hình sin cùng tần số nhưng lệch nhau một gĩc œ nào đỏ Trong thực tế thường

cdùng điện năng ba pha gồm ba suất điện động hình sỉn cùng tằn sổ, cùng biên độ

ệch nhau một gĩc 120” Nguồn ba pha như vậy được gọi là nguồn ba pha đối xứng, Mỗi mạch một pha được gọi là pha của mạch ba pha Mạch ba pha bao gồm nguồn điện ba pha, đường dây truyền tải và các phụ tải ba pha,

Ngày nay dịng điện xoay chiều 3 pha được sử dụng rộng rãi trong các

ngành sản xuất vì:

- Động cơ điện ba pha cĩ cu tạo đơn giản và đặc tính tốt hơn động cơ điện một pha

~ Truyền tải điện năng bằng mạch điện ba pha tiết kiệm được dây dẫn, giảm bĩt tổn thất điện

năng vàtổnthắtđiện ápso vớ tuyền ải đện năng bìng dồng điện mộtphá 3.42 Nguyên lý sân sinh ra đồng điện xoay chiều ba pha

ca Sơ đồ cầu tạo

ĐỂ tạo ra đồng điện ba pha, người ta dùng các máy phát điện xoay chia ba pha Loại máy phát điện trong các nhà máy điện hiện nay là máy phát điện đồng bộ (hình 1.34) gồm:

~ Ba đây cuốn ba pha đặt trong các rãnh của lõi thép stator (phần tĩnh)

(Các dây cuốn này thường kỹ hiệu lĩ AX (day cuén pha A), BY (diy cuốn pha B), CY (day cuốn pha C).Các

đây cuỗn của các pha cỏ cùng số vịng dây và lệch nhau một gĩc 120°

trong khơng gian

~ Phần quay (cịn gọi là rlor) là nam châm điện N-S

Khi quay rolor, từ trường sẽ lần Hình 1.34: Cấu tạo máy phát điện

Trang 31

pha B, pha € của stator và trong dây cuốn pha stator xuất hiện sức điện động

cảm ứng, sức điện động này cĩ dang hinh sin cing biến độ, cùng tần số gĩc œ và lệch pha nhau một gúc 2/3

b Nguyên lý làm việc

Khi làm việc rơ to quay với tốc độ ò, từ trường rơ to lần lượt quết qua đây quấn siator làm cho mỗi đây quấn siator cảm ứng một suất điện động xoay chiều hình sin, các suất điện động này hồn tồn giống nhau và lệch nhau 120”

ứng với 1/3 chu ky

"Nếu chọn pha đầu của sức điện động eạ của đây cuốn AX bằng khơng tì biểu thức sức điện động tức thời của các pha là: Sức điện động pha A: eạ =Ev2sinøt 0 Sức điện động pha B: sJ2sin(ot - 120) 32) Sức điện động pha C: ec = E2 sin(ot - 240”) 3) Đ, E (Hình L35a) vẽ đồ thị — ị = a tức thời hình sin (hỉnh SK, on 1.35b) vẽ đỗ véc tơ của 3 ey

suất điện động 3 pha

“Cách nổi đấu dây at ĐỒ thị tức thời hình in; bz ĐỒ thị vée to Hình 1.38 Nếu mỗi pha

của nguồn điện ba pha

nổi riêng rẽ với mỗi

pha của tải thì ta cĩ hệ thống ba pha khơng

liên hệ nhau (hình 1.36)

MỖI mạch điện như vậy gọi là một

pha của mạch điện ba Hinh 146

pha.Mach điện ba pha Cách nối đây mỗipha nguồn, tảiriêng rẻ

khơng liên hệ nhau cân

Trang 32

.6 dây dẫn, khơng tiết kiệm nên thực tế khơng dùng Thường ba pha của nguồn điện

nổi với nhau và cĩ đường dãy ba pha nỗi nguẫn với ti, dẫn điện năng từ nguồn tới tải Thơng thường dùng 2 cách nối: Nối hình sao ký hiệu là Y và nỗi hình tam giác ký hiệu là A (xem các hình 3.4, 3.5 ở tết tiếp theo)

Sức điện động, điện áp, dịng điện mỗi pha của nguồn điện (hoặc tải) gọi là sức điện động pha ky hiệu là Ep, dign dp pha ký hiệu là Uạ, dịng điện pha ký hiệu là lụ

Đồng điện chạy trên đường dây pha từ nguồn điện đến tải gọi là dịng

điện dây kỹ hiệu là „ điện áp giữa các đường đây gọi là điện áp dây kỹ hiệu là Us

Các quan hệ giữa đại lượng pha và đại lượng dây phụ thuộc vào cách nỗi hình sao hạ am giác sẽ được xết kỹ ở các it ếp theo

Nguồn điện gồm a sức điện động hinh sin cùng biên độ, cùng tần số

nhưng lệch pha nhau về pha 2z/3, nguồn ba pha đối xứng, Đối với nguồn đối xứng, ta cĩ: eaten tecsO Eq +En + Ec _Tailbaphao6 ting phe ota ee pha bing nh Z = đốiúng,

Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải và đường đây đối xứng nên gọi là mạch

điện ba_ pha đối xứng (cịn gọi là mạch ba pha cân bằng), Nếu khơng thố mãn điều kiện đã nêu gọi là mạch ba pha khơng đối xứng

Ở mạch ba pha đối xứng, các đại lượng điện áp, dịng điện của các

pha sẽ đối xứng, cĩ trị số hiệu dụng bằng nhau và lệch pha nhau 120”, tạo

thành các hình sao đối xứng và tổng của chúng bằng khơng Int Int lc0

UA+Uạ+Ue=0

“Từ hình 3.3 ta thấy: Nối 6 dây đến 3 phụ tải nên khơng kinh tế, vì vậy ta cĩ cách nối hình sao (Y) và hình tam giác (A)

3.33,Cách đầu dây mach điện xoạy chiều ba pha -3⁄3.%1 Cách đầu đây theo sơ đồ hình sao

‘a So dd dau đây

Mỗi pha của nguồn (hoặc tải) cĩ đầu và cuối Thường quen ký

đầu pha là A, B, C, cuối pha là X, Y, Z Muốn nổi hình sao ta nối ba điểm cuối

của pha với nhau tạo thành điểm trung tinh (hình 1.37)

Trang 33

Đối với tải, ba điểm cuối X', Y°, Z' nối với nhau tạo thành trung tính

(0) của tải

Ba đây nĩi 3 điểm đầu A.A; B,B; C,C' của nguồn với 3 điểm đầu các pha của tải gọi là 3 đây pha,

Mạch điện cĩ 3 dây pha và một dây trung tính gọi 1a mach 3 pha 4 d

Qui ude:

~ Dang pha: Dịng điện chạy trong các pha của nguồn hoặc phụ tii, ký hiệu ly - Dịng đây: Dịng điện Hình 1.37 chạy trong cic diy pha, | Mạch3pha nguồn và phụ tải dấusao ký hiệu lạ

~ Điện áp pha: Điện áp của điểm đẫu và điểm cuối của một pha nào đồ (hoặc giữa một dây pha với đây trung tinh), ký hiệu li: Up - Điện áp dây: Điện áp giữa 2 đầu dây của các pha (hoặc giữa hai đây pha với

nhau), ký hiệu là Ưạ,

.b Các quan hệ giữa dịng điện dây và dịng điện pha đối xứng

* Quan he gia dng điện dây và dịng điện phá

Dong dign pha I, là dịng điện chạy trong mỗi pha của nguồn (hoặc tải) Dịng

điện day l, chạy trong các pha dây nối từ nguồn tới tải Dây và các dịng điện nủy được ký hiệu trên hình 3.4 Nhìn vào mạch điện ta thấy quan hệ giữa dịng điện đây và dịng điện pha như sau: L=l, G4)

* Quan hệ giữa điện áp dậy và đin áp pha

Điện áp pha U, là điện áp giữa điểm đầu và điểm cuối của mỗi pha

(hoặc giữa điểm đẳu của mỗi pha và điểm trung tính, hoặc giữa dây pha và diy

trung tỉnh),

Điện áp dây U là điện áp giữa 2 điểm đầu của 2 pha (hoặc điện áp giữa 2 đây pha), ví dụ điện áp dây Un (giữa pha A và pha B), Ưạc (giữa pha B và pha

.) Uca (giữa pha C và pha A)

“Theo định nghĩa điện áp dây ta cĩ: G-5a) G-5b)

Uys Ue- Ua G50)

ĐỂ vẽ đồ thị vecto điện áp diy, trước hết vẽ đồ thi vecto dign dp pha Us, Un, 'UC, sau đĩ dựa vào cơng thức (3-5) vẽ đỗ thị vectơ điện áp dây như

(hình 1.38)

Trang 34

_Xết tam giác OAB (hình 1.38) ta cĩ:

OB =20A cos 30”

OB a dign dp dy Uy OA là điện áp pha U, Hin 1.38: Đồ thị vée tw “Từ đồ thị ve, ta thấy: khi điện áp pha đối xứng thì điện áp dây đối xứng ~ Về trị số hiệu dụng Uạ= v3U,

~ Về pha: Điện áp dây vượt trước điện áp pha tương ứng một gĩc 30"

(Uạs vượt trước UA một gĩc 30”, Uạc vượt trước Uamột gỏc 30”, Uca vugt

trước Uc một gĩc 3

~ Khi tải đối xứng Ta, 1p, fe taothinh hinh sao đối xứng, dịng điện trong dây trung tính bằng khơng: Iy= 14+ In+ Ic =0

'T- rong trường hợp này cĩ thê khơng cần dây trung tính, ta cĩ mạch ba pha ba đây

~ Khi tái ba pha khơng đối xứng, ví dụ như tải sinh hoạt cúa khu tập thể, gia đình, dây trung tính cĩ dịng điện lạ bằng: lo= IA+ ln+lc-

‘Vi du 1: Mot ngudn điện ba pha đối xứng ni hình sao, điện áp nguồn

VU =220V Nguồn cung cấp điện cho tải R ba pha đối xứng (hình 1.392),

Biết dong điện dây Id = 10A Tính điện áp dây, điện áp pha của tải, dịng điện

pha của dây và của nguồn Vẽ đồ thị vectơ Tơi giải Nguơn nối hình sao, áp dụng cơng thức (3-6) điện áp dây là: Uy= V3 Up =V3 220 = 380 V “Tải nỗi hình sao, biết Uy =380 V, theo cơng thức (3-6) điện áp pha của tải Un= Ud v3= 180//3=220V

"Nguồn nối sao, tải nối sao, áp dụng cơng thức (3-5):

Đồng điện pha nguồn: 0A

Dịng điện pha của : lạ = lụ= 10 A

Trang 35

Mình 139: a Mạch 3 pha đối xứng b Đồ thị ecto

(hình 1.39b).4.2 Cách dấu đây theo sơ đồ hình tam giác

33.3.2 Ciich dau đây theo sơ đồ hình tam giác

Sơ đồ đầu đây: Muỗn đầu hình tam giác ta lẤy đầu pha này nổi với cuỗi pha

kia, vi dy A nối với Z, B nối với X, C nối với Y (hình 3.7) Cách nối tam giác khơng cĩ dây trung

tính A

Ð Các quan hệ giữa đại lượng dây và pha khi đối xứng

Khi giải mạch điện nổi tam giác ta thường quen quy

ước: Chiều dương dong điện các pha Ip Hình 1.40 Mach 3pha nối tam giác sửa nghỄn -ngwpe chiều quấy kim dog kim đồng bồ (hình 1.40)

*Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha "Nhìn vào mạch điện ni tam giác ta thấy:

vu G7)

* Quan hệ giữn dịng điện dây và dịng điện pha Ap dung định luật Kiêeshộp 1 tại các nút, ta cĩ: Tại nút A: 1= lan-lcA — @-84) Tại nút B: lạ = Iạc=lca —— (- 8b) Tại nút C: ic= IcA -lạc — @-8e)

Trang 36

ign Tau lạc, Hea chay trong các pha là đồng điện pha, lệch pha với điện áp Uns Unc, Uca mot gée (hình 3.8) Để vẽ dịng điện dây lạ, In, Ie ta dựa vào phương trình 3-7 Veetơ lau cộng với vectơ(lạc) ta cĩ vector lạ; Quá trình tương tự ta vẽ lụ, le, Đồ thị vectơ dịng 14D pha lao, lạc, loa và đồng điện đây lạ, lạ, ẹ vẽ trên (hình

Xét tam giác OEF:

OF = 20E cos 30° = v/30E

=V3l,

OF 1a dong dign day 1, OE la dang điện pha Ip

'Từ đồ thị vectơ ta thấy:

Khi dịng điện pha 66i xing thì đơng điện dây đối xúng "Về tị số hiệu dụng: l, = v/3

'Về pha: Dịng điện dây chậm sau dịng điện pha tương ứng gĩc 30” (I, chậm pha Lan mot géc 30°, In chm pha lạc một gĩc 30”, Ic chậm pha le, một gĩc

30"),

‘Vi du: Một mạch điện ba pha, nguồn điện nối sao, ải nỗi hình tam giá Biết điện áp pha của nguồn Un = 2 kV, đồng điện pha cđa nguồn IPn = 20 A

4) Hãy vẽ sơ đồ nỗi dây mạch ba pha trên và trên sơ đồ ghỉ rõ các đại lượng pha va diy

Ð) Hãy xác định đồng điện pha và điện áp pha của ti IPt, UPL Lời giải:

a) Sơ đồ nối đây mạch điện vẽ ở (hình 1.42)

b) Vi nguỗn nỗi hình sao nên

cơng điện dây bằng dịng điện pha

0A

"Điện áp dây bằng /3 lin dign ép pha người

Up= V3 Up =V3.2= 3,464 kV

Trang 37

Dịng điện pha của tải nhỏ hơn dịng điện dây V3 lần Ix=l,/ J3 =20//3= 11/57A 'CHƯƠNG 4: VAT LIEU DIEN 4.1 Vậtiệu đẫn điện 4.1.1 Định nghĩa

Là chất cĩ vùng tự do nằm sát với vùng đây, thậm chí cĩ thể chồng lên

ving đây Vật dẫn điện cĩ số lượng điện tử tự do rất lớn, ở nhiệt độ bình

thường, các điện tử hĩa trị tong vùng đây cĩ thể chuyển sang vùng tự do rắt dễ đảng dưới tác dụng của lực điện trường, các điện tử tự do này tham gia vio

cdịng điện dẫn Chính vì vậy vật dẫn cĩ tính dẫn điện tốt 4.1.2 Đặc tính của vật dẫn điện

Khi nghiên cứu đặc tỉnh dẫn điện của vật liệu cần quan tâm đến các tính chất cơ bản sau:

a.Dign din suất và điện trở suất

Điện dẫn suất hay điện trớ suất của vật liệu tính theo biểu thức sau:

† gam?

p

Tri sé nghịch dao của điện dẫn suất Ï gọi là điện trở suất Ð'

Nếu vật dẫn cĩ tiết điện khơng đổi S và độ dài L thi

Ss =Rre penn

Đơn vị của điện trở suất là: mm? b, HỆ số nhiệt của điện trở muất

Điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ "hẹp, quan hệ giữa điện trở suất và nhiệt độ gần như đường thẳng, giá trị điện trở

suất ở cuối đoạn nhiệt độ At cĩ thể tinh theo cơng thức sau Pị =pi|L+a,Ai)

Trang 38

Pt bien trở suất do ở nhiệt độ «°

2 Điện trở suất đo ở nhiệt độ ban đầu tụ

Ly Hg s6 nhiệt của điện trở suất

'Hệ số nhiệt của điện trở suất nĩi lên sự thay đối điện trở suất của vật liệu

"hi nhiệt độ thay đối

e, Nhiệt dẫn suất

"Nhiệt dẫn suất của kim loi dẫn điện cĩ quan bệ với điện dẫn suất kìm loại, các kim loạk khác nhau ở nhiệt độ bình thường với điện dẫn suất tính

"bằng S/m cịn nhiệt dẫn suát tính bằng w/độ.m

.d Hiệu điện thể tiếp xúc và sức điện động

Khi cho hai kim loại khác nhau tiếp xúc thì giữa chúng phát sinh hiệu

ign thé, nguyên nhân sinh ra hiệu điện thể tiếp xúc là cơng thốt điện tử của

kim loại khác nhan đồng thời do số điện từ tự do khác nhau mã áp lực khi điện

từ ở kim loại khác nhau cĩ thể khơng giống nhau

e, Hệ số nhiệt độ dẫn nớ dài của vật dẫn kim loại

"Hệ số dăn nở nhiệt theo chiều dài của vật dẫn kim loại là trị số của hệ số

cđăn nở đài theo nhiệt độ và nhiệt độ nĩng cháy Khi hệ sổ cao sẽ đễ nĩng chảy, vở nhiệt độ thấp của kim loại khĩ nĩng chay

f Tính cơ học của vật liệu

‘Tinh chat cơ học hay cịn gọi là cơ tỉnh là khả năng chống lại tác dụng

ccủa lực bên ngồi tác dụng lên kim loại

“Cơ tỉnh của kim loại bao gồm tính đàn hồi, tỉnh dai, độ cứng chịu được va chạm và độ chịu mài mịn

.4.1.3 Một số vật dẫn điện thơng dụng

Ding (Cu)

'Đồng la vật liệu quan trọng nhất trong tắt cả các vật liệu dẫn điện được

cùng trong kỹ thuật điện vì nĩ cĩ điện dẫn suất, nhiệt dẫn suất lớn ( sau bạc), nĩ

cĩ sức bền cơ khi lớn, chẳng lại sự ăn mỏn khí quyển vả cĩ tính đàn hồi cao

`Vì vậy đồng trớ thành vật liệu quan trọng nhất để sản xuất dây điện và nĩ

1d kim loại hiểm, chỉ chiếm 0,01% trong lịng dit

Đồng là kim loại màu đỏ nhạt, nĩ cĩ điện dẫn suất, nhiệt dẫn suất cao, cĩ

sức bền cơ khí tương đối lớn, dễ dát, đễ vuốt dần, dễ gia cơng khi nĩng và nguội, cĩ sức bền lớn khi va đập và ăn mơn, cĩ sức đề kháng cao với thời tết xu và cỏ khả năng tạo thánh hợp kăm tốt đồng thời cĩ khả năng hin gắn tốt

Trang 39

90kg/dm`

“Trọng lượng riêng 6 200°C: Nhiệt độ nĩng chay: 1083°C

.Đo đặc tỉnh về cơ và điện đặc biệt của đồng, đồng thời nĩ cĩ sức bn cao

ở thời tiết xắu nên đồng lả kim loại được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện

như trong kết cấu máy điện, máy biển thể, làm dây dẫn điện cho đường dây

điện trên khơng, dây tải điện, dùng trong các khí cụ điện, trong thiết bị điện,

trang thiết bị vơ tuyển viễn thơng

b.Hợp kim đồng thanh

'Đồng thanh là hợp kim của đồng cĩ thêm một số kim loại khác để tăng

cường độ củng, tăng sức bên và dễ nơng chây theo các vật liệu thêm vào,

~ Đồng thanh — thiếc: là hợp kim của đồng và thiếc, đơi khi thêm vào một số

kim loại khác để làm thay đối các tỉnh chất cơ, hĩa học, chúng tạo lên sức bền

chống ăn mịn,

~ Đồng thanh ~ thiếc ~ kẽm: ( Thiếc 3 ~ 9%; kẽm 4 ~ 11%)

~ Đồng thanh- thiếc hoặc đồng thanh ~chi-thiée( chi 4-17%)

~ Đồng thanh khơng thiếc( AL, Ma,NÌ) trong đĩ đồng chiếm 78%

‘Dong thanh được sử dụng trong chế tạo máy và các khí cụ điện, để gia cơng

các ch tiếc nỗi dây dẫn, giữ dây, vịng đầu dây, hệ thơng nối đất, để chế tạo cơ

gĩp điện, giá đỡ chỗi than, các tiếp diém ỗ cắm Hop kim đồng thau

Là hợp kim đồng ~ kẽm, trong đĩ kẽm khơng vượt quá 46%

‘Ung dụng: Đ gia cơng các chỉ tiết dẫn dịng điện như các đầu cọ, bảng phân phối, phích cắm, dui dén,

điNhơm ( AL )

“Sau vật liệu đồng, nhơm là vật liệu quan trọng thứ 2 được sử dụng trong ky

thuật điện vì nĩ cĩ điện dẫn suất cao( chỉ thua bạc và đồng), trọng lượng riêng

giảm, tính chất vật lý và hĩa học cho ta khả năng diing né làm dây dẫn điện

"Nhưng nhơm cĩ nhược điểm là sức bÈn cơ khí tương đổi bé và khĩ khăn trong

việc thực hiện tiếp xúc điện Nhơm là vật liệu cĩ rất nhiều trong trái đắt (

Chiếm khoảng 7,59)

'Nhơm dùng trong cơng nghiệp phụ thuộc vào mục đích của nĩ, theo các tiêu chuẩn nước ngồi thì nhơm sử dụng làm dây dẫn điện phải gồm:

+ Nhơm tỉnh khiết tối thiểu 99,5%,

i :045%

+ Đồng- kem: 0,05%

“Nhơm được dùng để chế tạo điện cực tụ điện phải cĩ độ tỉnh khiết cao mà

Trang 40

Nhơm cĩ các đặc tính chung sau: Nhơm là kìm loại cĩ màu trắng bạc,

nhẹ, đễ đết mỏng, vuốt đãn, cĩ thể gia cơng đễ đồng khi nĩng và nguội, đễ kéo

sợi, nhơm rất bền vững khơng chịu ăn mịn của mơi trường khơng khí, nước ngột "Nhơm là kim loại rắt mễm, ít kháng khí va chạm và xây xát khí kéo và cất 'Nhêm dễ phá hủy trong mơi trường muỗi HCL, Hy SO, 'Nhơm khĩ hàn nối "Trọng lượng riêng ở 200°C: 2,7kg/dm` Nhiệt độ nĩng chảy: 6570ˆC

"Nhơm cĩ cơng dụng sau:

~Do tinh chất cơ, điện và nhậm cĩ ức để kháng cao với thời tiết xấu và nhơm cĩ trong thiên nhiên nhiều nên nhơm được dùng phổ biến trong kỹ thuật điện, dễ chế tạo + Dây dẫn điện ở đường dây truyền tải + Day cáp điện “+ Các thanh gĩp và các chỉ tết trong thiết bị điện -+ Dây dẫn dũng để quần + Làm tụ điện

+ Các ro to của động cơ điện 4+ Các chỉ tiệt đầu nổi, giặc ẩm:

- Dây dẫn nhơm được dùng phổ biến ở các đường dây trên khơng lý cường tức bên cơ khí của đây dẫn người tá chỗ tạo những dây

din thép nhơm tổng hợp cĩ phần lõi là thép một sợi hay nhiều sợi và quấn một

ớp hay nhiều lớp nhơm bên ngồi dây thép e, Hợp kim của nhơm,

'Nhơm cĩ nhiều hợp kim dùng để đúc và để kéo dây dẫn điện Các hợp kim chính của nhơm dùng để đúc AI-Cu-Ni; AI-Cu; AI-Cu-Zn

“Các hợp kim dùng để làm dây dẫn trên cơ sở nhơm là chính và dùng đây thép nhơm chế tạo sao cho cĩ cơ tính tốt

£ Chỉ ( Pb)

“Chỉ được tỉnh luyện theo phương pháp nĩng chảy hay điện phân để loại bỏ tạp chất và cuối cùng thu được chỉ với mức độ tỉnh khiết 99,594 -99,094%