BQ GIAO THONG VAN TAL
TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAITRUNG UONG I
GIAO TRINH MON HOC
KY THUAT DIEN
TRINH DQ TRUNG CAP NGHE: LAP DAT CAU
‘Ban hanh theo Quyét dinh 6 1955/QD-COGTVTTWI-DT ngiy 21/12/2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng GTVT Trung wong !
Trang 3BQ GIAO THONG VAN TAL
TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I
GIAO TRINH
Mơn học: Kỹ thuật điện
NGHE: LAP DAT CAU
TRINH ĐỘ: TRUNG CAP
Trang 4LỜI MỞ ĐẦU
Kỹ thuật điện là mơn học bất buộc trong chương trỉnh dạy đảo tạo đãi hạn, nhằm rang bị cho người học nghề một số kiến thức, kỹ năng cơ bản về sử dụng điện
trong quả trình th cơng xây dựng cơng tỉnh
Hiện nay các cơ sở day đảo tạo đều đang sử dụng tải liệu giảng dạy theo nội
cung tự biên soạn, chưa được cỗ giáo tình giảng dạy chuẩn ban bảnh thẳng nhất, vi vậy các giáo viên và sinh viên dang thu tà liệu để giảng dạy vả tham khảo
Nhằm đáp ứng yêu cầu giảng dạy và học tập trong giai đoạn mới của nhà
trưởng, tập thể giáo viền khos Cơng trình đã biển soạn giáo trình mơn học Kỹ thuật điện
"hệ Trung cấp, giáo trình này gồm những nội dung chính như sau:
“Chương 1: Bai cương về mạch điện “Chương 3: Mây biển áp
“Chương 3: Động cơ điện
‘Chuang 4: Khí cụ điều khiển và bảo vệ rong mạch điện
“Trong quá trình biên soạn chúng tơi đã tham khảo các nguồn tài liệu sẵn cĩ trong nước và với kinh nghiệm giáng dạy thực ế Mặc dù đã cĩ nhiễu nỗ lực, uy
nhiên khơng tránh khĩi thiểu sĩi
'Chủng tơi rất trân trọng và cảm ơn những ý kiến đồng của đồng nghiệp và các chà chuyên mơn để giáo trình Kỹ thuật điện đạt được sự hồn thiện trong những lẫn
Trang 5MỤC LỤC
LOIMO PAU, m — nome
CHUONG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ MẠCH ĐIỆN 4240 2A2,
'CHƯƠNG 2: MAY BIEN AP
CHUONG 3: ĐỘNG CƠ ĐIỆN -
'CHƯƠNG 4: KHÍ CỤ ĐIÊU KHIÊN VẢ BẢO VỆ TRONG MẠCH ĐIỆN 'CHƯƠNG 5: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIÊU HÌNH SIN BA PHA,
Trang 6
'CHƯƠNG l: ĐẠI CƯƠNG VỀ MẠCH ĐIỆN
1 KHAI NIEM DONG MOT CHIEU:
* Mục tiểu
~ Giới thiệu và giải thích những khái niệm cơ bin vé dong điện, các đại lượng của đơng đi
~ Đưa ra và giải thích những khái niệm vŠ mạch, các phẩn tử của mạch điện
ILL Dinh nghĩa ding điện - chidu ding điện:
Đặt vật dẫn trong điện trường, các điện tích đương đưới tác dụng của lực
điện trường sẽ chuyển động tử nơi cĩ điện thé cao đến nơi cĩ điện thể thấp, các điện ích âm ngược lại sẽ chuyển động từ nơi cĩ điện thể thấp đến nơi cĩ điện thể
cao, tạo thành dịng điện
* Định nghĩa: Dơng điện là dịng các điện tích chuyển dời cơ hướng dưới tác dụng của lực điện trường * Chiểu dịng điện:
Được quy ước là chiều chuyển địch củn các diện tích dương:
1.2 Bản chất dịng điện trong các mơi trường:
* Đồng điện trong kim loại
LỞ điều kiện bình thường trong kim loại luơn tổn tại các điện tử tự đo,
chúng chuyển động hỗn loạn và khơng tạo ra địng điện Khi đặt kim loại trong
điện trường, dưới ác dụng của lục điện trường các điện từ tự do chuyỂn động về hướng cực đương tạo thành đơng điện
'Vậy dịng điện rong kim loại là đồng các điện tử tự do chuyển động
"ngược chiều với chiều quy ước của đàng điện
* Đăng điện trong dung địch điện ly:
Ở điều kiện bình thường trong dung dịch điện ly luơn tổn tại các ion
đường vàion âm Khi đặt dung địch điển ly rong điện trưởng các iơn đương sẽ chuyển động về hướng cực âm cùng chiều với chiêu quy ước của dịng điện,
ngược lại các iơn âm chuyển động về hướng cực đương ngược chiều với chiều
“quy ước của đơng điện
Như vậy dịng điện trong dung địch điện ly là dịng các ion chuyển động cĩ hướng
* Dang điện trong khơng Khí:
Trang 7
(6 điều kiện bình thường khơng khí là chất cách điện tốt Nếu v lý do nào
46 trong khơng khí xuất hiện các điện từ tự do và khơng khi được đặt trong điện
đp đủ lớn để các điện tử tự do cĩ thể bắn phá được các nguyên tử khí, khơng khỉ bị lon hố Dưới tác dựng của lực điện trưởng các ion va các điện từ tự do chuyển động cĩ hướng tạo thành dịng điện
"Vậy đồng điện trong chất khí là đơng các ion dương chuyển động theo
chiều quy tước của đơng điện và đồng các ion âm và các điện tử tự do chuyển “Sng tgượo chiều quy ốc của động điện
1.3 Cường độ đồng điện:
“Cường độ dịng điện là lượng điện tích chuyển dịch qua tit dign thắng của diy din trong mgt dom vi thời gian
“Cường độ dịng điện ký hiệu là I, đặc trưng cho độ lớn của đồng điện, ta cổ biểu thức:
1=4 t ey
Trong dé: qi long dién tich chuyén dich qua ti dây dẫn trong thời sant Nếu lượng điện tích chuyển địch qua tiết điện đây dẫn thay đổi theo thời gian tạ
cĩ cường độ dịng điện thay đổi theo thởi gian, ký hiệu la i Khi đĩ ta cĩ: „_— dự i a Trong đĩ: dạ là lượng điện tích qua tết diện dây dẫn trang thời gian rắt nhỏ ức
Đơn vị của điện ích q là Culơng (C), của thời gian t là giây (s) thì đơn vị ccủa cưởng độ dang dign li Ampe (A)
Bội số của Am pe là: kilơ Ampe ( kA ): IkA = 107A
Ước sổ của Ampe là múi Ampe (mA ) vi micro Ampe (HA ): ImÁ
SA: IA = 10°
“Sự đi chuyển của điện tích trong đây dẫn theo một hướng nhất định với tốc độ khơng đổi tạo thành dịng điện khơng đổi bay đơng điện một chiu, a cổ định nghĩa: Dưng điện một chiều là dịng điện cĩ chiều khơng đổi theo thời gian
Dịng điện một chiều cĩ cả trị số khơng đổi theo thời gian gọi là đơng điện khơng đối
Trang 8Dang dign 66 cả chiễu hoặc ị số thay đổi theo thời gian gọi là dịng điện "biển đổi Dịng điện biển đổi cĩ thể là đồng điện khơng chu kỹ hoặc ding điện cĩ chủ kỳ
“Trên hình I-1a biểu diễn dịng điện khơng đổi, hình 1.1b la dng dign bién đổi khơng chu kỳ kiểu tắt dẫn, hinh 1.1c li ding điện biến đổi kiểu chu kỹ và
hình 1.1 là dịng điện biến đổi theo chủ kỹ cĩ dang hinh sin, Hình 1.1 1.4 Mật độ đồng điện:
Trang 9nhưng do đơn vị này qua nho nén thực tế thưởng dùng đơn vị A/em` hoặc Aimm Trong một đoạn dây dẫn cường độ dịng điện là như nhau tại mọi tiết cđiện nên ở chỗ nào tiết điện đây dẫn nhỏ mật độ dịng điện sẽ lớn
1.5 Điện trở vật dẫn:
Dịng điện là dịng điện tích chuyển động cĩ hướng, vi vậy khi chuyển động trong vật dẫn chúng sẽ bị va chạm vào các nguyên tử, phân tử làm chuyển động của chúng chậm lại Đồ chính là bản chất của điện trở vật dẫn với đồng
điện
-+ Với vật dẫn cỏ tiết điện nhỏ các điện tích trong quá trình địch chuyển sẽ
bị va chạm cảng nhiều nên điện trở vật dẫn tỷ lệ nghịch với tiết điện vật din;
+ Với dây dẫn cảng dài sự dịch chuyển của điện tích cảng gặp cân trở nên điện trở vật dẫn tỷ lệ với chiều đài dây dẫn;
¬+ Với vật dẫn cĩ mật độ điện từ tự do căng lớn thì nĩ dẫn điện cảng tt vĩ cĩ cảng nhiều điện tích tham gia vào qua trình dịch chuyển tạo nên dịng điện tức
là điện trở suất của vật dẫn p nhỏ, điện dẫn suất y lớn hay điện trở vật dẫn phy
thuộc vào bán chất vật liệu làm nên vật dẫn
"Tĩm lại ta cĩ: Điện trở của một vật đn tỷ lệ với chiều dài, tỷ lệ nghịch với tiết diện và phụ thuộc vào vật liệu làm vật dẫn đĩ,
"Ta cổ biểu thức: 1
Rees 4 Mỹ pare (13)
Trong đĩ
R = điện trở vật dẫn, đơn vị đo là Ơm (©)
1 chiều dải vật dẫn, đơn vị đo là mét (m)
§ = tiết diện vật dẫn, đơn vị đo là m` Khi đĩ đơn vị của điện trở suất p là Iø]=a”~=om
“Trong thực tế do tiết diện vật dẫn S thường tỉnh theo mm nên đơn vị của p là
* Sự phụ thuộc của điện trở vặt dẫn vào nhiệt độ
Khi nhiệt độ tăng, các phân tử và nguyễn tử tăng cường mức độ chuyển động nhiệt làm cho các điện tích bị va chạm nhiễu hơn trong quả trình chuyển
Trang 10động do đĩ tốc độ của chủng giảm đi hay điện trở của vật dẫn tăng lên theo nhiệt độ
“Trong phạm vi tử 0 + 100°C , đa số các kim loại đều cĩ độ tăng điện trở Ar
tỷ lệ với độ tăng nhiệt độ A9 = 0 - 0,
Goi ro va ty li điện trở tương ửng với nhiệt độ ban đầu 6; và nhiệt độ đang xét 0, tas: a =ơÀ=a(0~8,) “Từ đồ ta cĩ: Ty =, +nyư(8=8,) = n[L+a(9~8, )}
Hệ số œ được gọi là hệ số nhiệt điện trở của vật liệu, đo bằng độ tăng tương đối
“của điện trở khi nhiệt độ biễn thiên 1°C
Đổi với dung dịch điện phần khí nhiệt độ tăng lên lảm tăng độ phân ly làm
cho mật độ các phần tử mang điện tăng lên, điện trở của chúng vỉ vậy lại giảm
đi
1.& Điễu kiện day tì dàng điện lâu
Muốn các điện tích chuyển động cĩ hướng để tạo thành dịng điện thì ta phải duy trì điện trường trong vật dẫn Như vậy điều kiện để duy trì đơng điện là phải duy trì hiệu điện thể giữa bai đầu vật dẫn
2 CAC PHAN TU CUA MACH BIEN: * Mục tiểu - Đưa ra và giải thich những khái niệm về mạch, các phẫn từ của mạch điện
1 Định nghĩa mach điện:
"Mạch điện là tập hợp tắt cả các thiết bị cho dịng điện chạy qua Các thiết ' lẽ nối với nhau cho động điện đi qua gợi là các phần tử của mạch đi
Một mạch điện gằm các phần từ cơ bản là nguồn điện, vật tiêu thụ điện, Vật dẫn điện, va các phần tử khác là thiết bị đo lường, đĩng cắt, bảo vệ
3.2 Các phẫn tử mạch điện: '* Nguẫn điện:
Là thiết bị để biển đổi các dạng năng lượng khác thảnh năng lượng điện như: - Biến cơ năng thành điện năng ở máy phát điện
Trang 11~ Biến nhiệt năng thinh điện năng ở nh may thay điện - Biển hố năng thành điện năng ở pin và ắc quy ~ Biến quang năng thành điện năng như ở pin mặt ti
“rên sơ đồ điện nguồn điện được biểu thị bằng một s điện động (viết tit là s44) kỹ hiệu lã E, cỏ chiễ đi từ cực âm (-) về cực đương (+) nguồn và một
điện tở trong của nguồn ký hiệu là r
* Dây dẫn:
Dùng để truyền tái năng lượng điện từ nguồn điện đến nơi tiêu thụ, trên sơ
45 được biêu thị bằng một điện trở đầy ký hiệu là rạ
* Thit bị tiêu thụ điện
Là thiết bị để biến năng lượng điện thành năng lượng khác như: ~ Biển điện năng thành cơ năng như ở động cơ điện;
~ Biển điện năng thành quang năng như ở bơng đền; - Biến điện năng thành nhiệt năng như ở các lị điện
“Trên sơ đồ chúng được biểu thị băng một điện trở, ký hiệu là R,
'* Các thiết bị khác: Gồm
- Thiết bị để đồng cắt như sptơmát, cầu dao, máy cất điện ~ Thiết bị để đo lường như Ampernét, Vơn mứt, cơng tơ điện ~ Thiết bị để bảo vệ như cu chỉ, splơmil, roÏe nhiệt “Ta cĩ sơ đỗ điện đơn giản như sau ; E® @ Hinh 12
2.3 Kắt cầu của mạch điện: Gồm cĩ
~ Nhánh: là phẩn đoạn mạch chỉ cỏ một dịng điện duy nhất chạy qua
= Nit: li didm nỗi chưng của ít nhất ba nhánh trở lên = Vong: tip hợp các nhánh tạo thảnh vỏng kín gọi là vịng
Mach điện khơng cĩ điểm nút gọi là mạch điện khơng phân nhánh Mạch khơng phân nhánh cường độ dịng điện như nhau tại mọi phản tử của mạch điện
Trang 12TT TT š L¬ L† Rs 7 R, R Hình 1.3 3 CACH GHEP NGUON MOT CHIEU: * Mục tiểu:
~ Giới thiệu kết cấu của nguồn điện một chiều, phương pháp kết nĩi để cĩ
được nguồn một chiều cĩ cơng sut điện áp khắc nhau phủ bợpvới phụ tả
"Nguồn điện hố học như pin hay ắc quy thưởng cĩ điện áp thấp và khả năng cung cấp dịng điện cũng nhỗ, một phh tử nguồn khơng đủ thoả mẫn yêu sầu của phụ ti, ỉ vậy tathường phải ghếp nhiều phản từ nguồn hình bộ nguễn
O day ta chỉ xét việc đấu các phân từ nguồn giống nhau (cĩ củng sđ.đ và điện
trở trong) thành bộ
3.1 Diu nbi tibp cic ngudn điệu thành bột
* Cách đầu:
“Ta đo liện tiếp cực im của phần từ nguẫn thứ nhất với cực dương của phil th nuda tht Dài, cực ân chả phần tứ ngần thứ bài với tực đường cha
phần tử nguồn thứ ba Ta cĩ bộ nguồn cĩ cực đương trùng với cực dương phần
từ thứ nhất, cực Em trùng với cực šm phần tử nguồn coỗi cing (hình 14) Ew [ Tĩnh T4
Goi: - s.đđ của mỗi phản tử nguồn là Ea, của bộ nguồn l E
điện trở trong của mỗi phần tử nguồn là rụ của bộ nguẫn là ry
Kết quả ta được :
Trang 13~ Điện trở trong của cả bộ nguồn là rạ = nữ,
“Trong đơ n là số phẫn từ bộ nguồn mắc nỗi tiếp Khi biết điện áp yêu cầu
của tải lả U ta cĩ thể xác định được n theo biểu thức :
mt bạn 0-6 a6
- Đăng điệu qua bộ nguộa clng là động điệu qua miÃi phẫu tế sên dũng lượng của bộ nguồn bằng dung lượng của mỗi phần tử
3.2, Đầu song song các nguằn điện thành bộ:
* Cách đầu:
“Các cực dương của các phẫn tử nguồn đấu với nhau, các cực âm đầu với nhau tạo thành cực đương và cực âm bộ nguồn (hình I.5) * Kết quả: S.đ4 của bộ nguồn cũng là s.đ.đ của mỗi phần E=E, (1-7) Điện trở trong của bộ nguồn lá các điện trở trong của m phẩn tử đẫu song song: fo=ry/m (1-8) Dịng điện qua bộ nguồn bằng tổng dịng điện qua mỗi phần tử: (1-9)
Khi biết dịng điện tải yêu cầu là Ï ta cỏ thể tính được số phẫn tử nguồn
tần phái đâu song song là:
me
“” (10)
“Trong đĩ lạ; là dịng điện lớn nhất cho phép qua mỗi phần tử
Trang 14"Ta đầu song song m nhĩm phẩn tử nguồn với nhau, trong đĩ mỗi nhơm cĩ a phin tử nguồn đầu nỗi tiếp (bình 1.6) Như vậy ta được bộ nguồn cĩ các tính
“chất của cả cách đấu song song và nối tiếp như: S.đđ của bộ nguồn: 1-10)
Dơng điện của cả bộ nguồn là: (1-12)
"Điện trở trong của cá bộ nguồn là: 7 (13) R Hình L6 *Vidw LI
“Xác định số ắc quy cần phải đầu thành bộ để cấp cho tải là đèn chiều sảng
.sự cổ cỏ cơng suất P = 2000W, điện áp U = 120V Biết mỗi ắc quy cĩ Eạ = 6V,
dong điện cho phép lớn nhất là lạ, = 6A Giải: Dịng điện định mức tải là:
fat U tO asia 120
Do cả điện áp và đồng điện tải yêu cầu đều lớn hơn dịng điện và sđ.đ của Ì “phần tử nguồn nên ta phải đấu hỗn hợp các phẫn tử nguồn thành bộ
Trang 15Ta lấy m= 3
Số phản tử ắc quy của cả bộ là: nam = 20.3 = 60,
4 CAC DINH LUAT CO BAN CUA MẠCH ĐIỆN:
* Mục tiểu:
- Đưa ra và giải thích các định luật cơ bản của mạch điện một chiều 41 Định luật Ơm:
* Định luật Om cho nhánh thuần R-
Là định luật nồi lên mỗi quan hệ giữa đồng điện qua đoạn mạch và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch đĩ
“Xét một đoạn vật dẫn chiều dài 1, đặt điện áp U giữa hai đầu vật dẫn đỏ nĩ 8 tao ma dign trường với cường độ là:
Dưới tác dụng của điện trường nảy các điện tích sẽ chuyển động cỏ hướng tạo thành đơng điện
Điện trường cảng mạnh thì mật độ đơng điện cảng lớn, ta cĩ quan hệ:
ð=rxe
trong đỏ ư à mật độ dịng điện, = U/s với s là it điện của vật dẫn ylà
Trang 16R (1-14)
Biểu thức (1 - 14) chỉnh là tỉnh thần của định luật Ơm cho một đoạn mạch
Định luật được phát biểu như sau: Dịng điện đi qua một đoạn mạch tỷ lệ với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và tỷ ệ nghịch với điện trở của đoạn mạch đỏ
* Định luật Om cho nhắnh cĩ s.đ đ E và điện trở R: "Hình 1.7 “Xét nhánh cĩ E, R (hình 1.7) Biểu thức tính điện áp U: U=U,+U;+U+U¿ ~Ei+Rsl+E; 1 + Ry) = (E+ Ea) Vậy: U=(ER)1-XE “Ta cĩ biểu thức tính đồng điện:
“Trong biểu thức (1 ~ 15) được qui ước dẫu như sa: S đ.đE và điện ấp U cỏ chiễu trùng với chiều đồng điện sẽ lẤy dẫu dương, ngược ại sẽ lấy dẫu âm
* Định luật Ơm cho tồn mạch:
Trang 17
Hink 18
Dang dign chay trong mạch là I Theo định luật Om cho đoạn mạch dịng điện này gây ra các sụt áp là
~ Sụtắp trên điện trở trong của nguồn là: Uạ = Ir,
Sụtáp trên điện trở đây dẫn: U, = Irạ - SụLáp trên ti l: Ư = IR Để duy trì đồng điện trong mach thi s.đ.đ nguồn phải cân bằng với các sụt =U,+U¿+U =I(ry+t¿+R)=lry (1-16)
Biểu thức (1 - 16) chính là tỉnh thin dinh luật Om trong tồn mạch Định luật
.được phát biểu như sau: Trong một mạch kín đơng điện tỷ lệ với sđ.đ nguồn và tỷ lệ nghịch với điện trở của toản mạch
4.2 Định luật Điắchốp:
Trang 18Hinh 19
"Tà xết một nút bắt kỳ của một mạch điện, cĩ một số đồng điện đ tới sắt và một số đơng điện đi khỏi nút (Hình 1.9)
“Trong một đơn vị thời gian, lượng điện tích đi tới nút phải bằng lượng
điện tích di khĩi nút, vì nếu điều kiện trên khơng thoả mãn thi dign tích nút A sé
tăng hay giám làm cho điện thể điểm A thay đổi pha vỡ trạng thái cân bằng của
mạch Vì vậy tổng dịng điện đi tới nút phái bằng tổng đồng điện đi khỏi nút, tức tì hehe I+ Is Xu la quy tĩc đơng điện đi ti nút mang dẫu ẩm, dịng điện đi khỏi nút mang dẫu dương tỉ biểu thúc trên cĩ thể được viết lạ là: ht+h+h-h-b=0 (1-17) 'Ta cĩ định luật Kiếchĩp I phát biểu như sau: Tổng đại số các dịng điện đi đến một nút bằng khơng * Định luật Kiểchộp IF
“Xết một mạch điện kín như hình (1 — 10) Giá sử chiều đơng điện và sức điện động trên các nhánh cĩ chiều như hình vẽ, ta cĩ điện áp giữa các nút theo một chiều nhất định sẽ là:
~ Nhánh AI ta cĩ điện áp giữa hai điểm A và B là: Vì dịng điện l, chạy
igi chiều với É: nên sợi lp đo nỗ gây r tiên Rụ cơng chuầu với Eị nên
Una = @x- a= Ei +R ~ Lý luận tương tự ta cĩ các phương trình trên các nhánh:
Trang 19Hink 1.10
‘Céng cic phuong trinh trên về với về ta cĩ:
1 + 1W)Ry + By —1yR— Ry - Ey — Ly
Chuyén cic sd sang một v ta được:
Eụ—Eị —E:=Hh — bRy- BR LR
TTa thấy các s.d.4 va sụt áp cùng chiều với chiều đương đã chọn thỉ trong biểu
thức chúng mang dẫu đương, ngược chiều với chiễu đương tì mang dẫu âm
Như vậy khi ta chọn chiều đương cho ving, cic s.d.d va céc sụt áp củng
Trang 20(a) 20-119 (b) 3h +221, = 119 © “Thay các giá tr trên vào phương trình (a) ta được: 13) 19-31, 5 2 5 CƠNG VÀ CƠNG SUẤT CỦA DỊNG ĐIỆN: * Mục tiêu:
~ Đưa ra được đại lượng cơ bản của dơng điện là năng lượng điện (cơng và dlitg m2 nguyệt nia 48 Họ đượo ng loơng đồ
“$⁄1 Cơng của đồng điện: - Cơng của nguồn điện:
“Xét một mạch điện kín như hình 1.12
Trang 21
Dưới tác dụng của nguồn điện cĩ s.đ.đ là E, điện trở trong li tp, ce dign
tích sẽ ign tục chuyển động qua mạch ngồi và qua nguồn tạo thành đồng điện
chảy trong mạch Cơng của nguồn điện đẻ dịch chuyển một lượng điện tích q qua
nguồn là:
A,=Eq
Gọi cưởng độ dịng điện chây trong mạch lã I, ta cĩ: q = Lt
“rong đĩ tà thời gian đồng điện chảy qua mạch Thay vào ta được: A,=Elt
‘Theo định luật bảo tồn và biến đổi năng lượng thì cơng của nguồn sẽ biển đổi
thành các dạng năng lượng khắc trên các phần tử của mạch mà cụ thể ở đây là điện trở tải R và điện trở trong của nguồn rạ
~ Cơng của dịng điện:
Goi điện áp trên tải là ƯA; = ạ - @ạ Năng lượng do điện tích q thực hiện khi đi qua đoạn mạch AB sẽ li: A=Ua=Ult Phin năng lượng cịn lại sẽ tiêu tần trên điện trở tong của nguồn đưới dạng nhiệt sẽ lã: AAs=A,~A=(E=U)lt Điện áp rơi trên điện trở trong của nguồn là: AU=E~U "Từ đồ ta cĩ: E=U+AU,
'Nghĩa là 4 của nguồn bằng tổng điện áp trên 2 cục của nguồn với điện
4p rơi trên điện trở trong của nguồn Khi hớ mạch, ding điện bằng khơng ta cĩ
điện áp trên hai cực của nguồn bằng «đ.đ nguồn
5.2 Cơng suất của dồng điện:
“Cơng suất là cơng thực hiện trong một đơn vị thời gian, do đĩ ta cĩ:
Trang 22
ang suit tn hao trong ngun:
Ta cố phương trình cần bằng cơng suất:
P,=P+AP,
Đơn vị đo của E và U li Von, của I là Ampe, của tlã AW=-T =IVxIA=IVA Isee
Ly =1W x1sec = 1V x1Ax18 = Vx
là lun, ký hiệu là J1 đơn vị đo của cơng suất là Oát, kỷ hiệu là W, ta cĩ:
lây thi dom vj do của cơng Bội số cua Ost Ia: 1 heto - Oạt (W )= 10°W 1 kiơ - Oát (kW ) = 100W, 1 méga-oit ( MW )= 10°W
Ước số của Oát là: 1 mili - Oat (mW ) = 10°W
“Trong thực tế thưởng dùng đơn vj do của cơng của dịng điện là Oát - giờ (Wh), héctơ - Oát giờ (hWh), kilơ - Oát giờ (KWh) và mêga - Oát gigs (MWh), ta 06: wh =12 «36005 = 3600 awh = 10008 ở đây HD (ki - lan) = 105; IM (mga 360000/ Jun = 360k 10°F 1kWh = 1000Wh = 3600000 = 3,6 * Vi dụ L3:
Một mạch điện cĩ điện áp U = 220V cung cắp cho tải cĩ điện trở R = 250
trong thời gian 3h Tính cơng suất của tai, điện năng tiêu thụ va tiền điện phải trả
Trang 23P=U1=220 8,8 = 1936W Điện năng tiêu thụ: A=Pi=1936.3= 80§Wh = 5,80SkWh “Tiên điện phải trả 5.808 x 2500 = 14 $204 6 PHUONG PHAP DONG DIEN NHANH: * Mặc tiểu
- Phân tích phương pháp giải mạch điện bằng phương pháp dịng điện nhánh, từ đĩ ứng dung để tính tốn các mạch điện cụ thể
Phương pháp dịng điện nhánh là phương pháp động hai định luật Kiếchấp để viết các phương bình điẳm mt và mạch vững với các ân số ã đồng điện trong các nhắnh Để giải mạch điện theo phương pháp dịng điện nhánh ta tiến hành
theo các bước sau: BƯỚC
“Quy ước chiều đơng điện trong các nhánh một cách tuỷ ý, mỗi đồng nhánh là một ấn sổ Việc chọn chiều là mỷ ý, nếu kết quả rà số âm thì chiêu dịng điện
Lực tổ ẽ ngược với chiêu quy tt, BƯỚC 2:
“Thành lập hệ phương trình dơng nhánh:
~ Viết phương trình cho các nút theo định luật Kiếchốp I Nếu mạch cĩ n nút thì ta cĩ thể viết được (n-1) phương trình điểm nút độc lập với nhau Nếu ta it tiếp phương trình thứ 1 thi nĩ được suy ra tử các phương tinh rền nên khơng cĩ ý nghĩa
~ Viễt phương trình cho các vịng độc lập theo định luật Kiếchỗp II Néu mạch cĩ N nhành tì số phương tịnh cần phi vig tgp i: N — (1):
+ Chọn chiều đương cho các vịng độc lập (goi là các mắt của mạch điện)
_+ Viết phương trình theo định luật Kiếchốp II, các s.đ.đ và sụt áp nảo cùng
chiễu với chiêu dương ving thi mang dẫu dương, ngược chiếu với chiều dương
thi mang dầu âm
BƯỚC 3:
~ Giái hệ n phương trình bậc nhất trên ta tìm được các dịng điện trong các nhánh
Trang 24Phương pháp nảy cĩ thể giải được các mạch điện phức tap nhiều nguồn những sếu mạch cĩ nhiều nhúnh thí hộ sẽ nhiều phương trình và việc giá bộ sẽ
mất nhiễu thời gian * Fi dụ L4 ‘Cho mach điện như hình I.12 „ R, Hình 1.12 Biết E, = 125V: E; 10: R; = 20; Ry= 40; “Tìm đồng điện trong các nhánh vả điện ấp đặt vào Ry Giải:
Trang 25“Từ (©) ta cĩ:
“Thay vào (a) ta được:
Kết quả của I, cỏ gi trị âm nên dịng thực tế chảy qua nguồn E; cĩ chiều ngược với chiễu quy ước ban đầu (đường nết đức)
Điện áp đặt vào tải: Uy = xR, = 204 =80V 7 PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THÊ HAI NÚT: * Mục tiểu: - Phân tích phương phấp giải mạch điện bằng phương pháp diện thể bai nút, từ đỏ ứng dụng để tính tốn các mạch điện cụ thế
“Trường hợp đặc biệt: Mạch chỉ cĩ hai nút A và B:
Trang 26Khi đỏ ta cĩ phương pháp điện thể hai nút gồm các bước : Bước 1: Chọn nút tuỷ ÿ cho điện thé bằng khơng ợu =0 Bước 2: tính Dee 1 ee oS eTe Uy )e, (1-20) : Tính dịng điện trong các nhánh theo cơng thị
du dong điện trong nhánh cĩ kết quả âm thi dịng điện thực tổ trong nhánh
ngược lại chiều quy ước (Nhánh cĩ nguồn quy ước chiều dịng điện cùng chiều ‘5.4, nhánh khơng nguồn chiều dịng hướng tới nút cĩ điện thể bằng khơng)
Trang 27Đơng điện trong các nhánh là:
Nhu vậy dơng điện rong nhánh 1 thực ế cĩ chiễu ngược chiễu quy ước, nhánh Ì trở thành phụ tải của nguồn trong nhánh 2
§ PHƯƠNG PHÁP BIEN DOI TUONG DUONG:
* Mục tiểu: -
~ Phân tích phương pháp giải mạch điện bằng phương pháp biển đổi tương
đi từ đồ ứng dụng để tính tốn các mạch điện cụ th
Phương pháp này chủ yêu để giải mạch điện một nguồn hoặc được kết hop với các phương pháp khác làm đơn giản mạch điện để giải mạch điện được dễ
dàng hơn
Với mạch điện một nguồn ta dùng phương pháp biến đổi đưa mạch điện
Trang 28Uy = 04 - @p: Ur = - 9c: Us Oi Điện áp tổng giữa hai đầu đoạn mạch Ú= đa - 0p = ( @A - @s) + ( 0a ~ Ọc ) + Ọc ~ 0p ) “Từ đỏ ta cĩ: U,+U,+U; ali trong mạch mắc nỗ tiếp điện áp tổng bằng tổng các điện áp rơi trên các điện trở “ ni#ns*p )=lr “Tơng quát ta cĩ: Điện trở tương đương của mạch cĩ n điện trở mắc nối tiếp bằng tổng các điện trở đĩ 82, Đầu song song điện trở: * Cách đấu: ‘Blu song song các điện trở là đu sao cho tắt cả các điện trở đều được đặt cđưới cùng một điện áp “Trong đĩ: gị = lớn, gy = lứr, #y = là điện dẫn nhánh 1, 2, 3 "Tử đổ ta cĩ:
là: Dịng điện qua các nhánh đầu song song tỷ ệ với điện dẫn của nhánh hay tỷ lệ nghịch với điện trở của nhánh
Dịng điện tổng qua mạch chính bằng tổng các dịng điện qua các nhánh:
Trang 29h+h+h
Thay thé các điện trở trên bằng một điện trở đẫu tương đương r sao cho dịng
điện qua mạch chính khơng đơi, ta cĩ: Và: "Từ đồ ta cĩ: Và: 8= tt `Nghĩa là điện dẫn tương đương của nhánh song song bằng tổng điện dẫn của từng mạch nhánh “Trường hợp đặc biệt: nễu r, = r; = r; = r„ ta cĩ điện dẫn tương đương của mạch lắc g nạ, Và điện trở tương đương của mạch là: 1 em, 0
8.3 Mach dign gim céc điện trở đẫu hỗn hợp:
“Mạch điện đấu hỗn hợp là mạch gồm các điện trở đấu song song và nỗi tiếp với
mạch cĩ một nguồn đâu hỗn hợp ta giải theo các bước sau: Bước l: Đưa các mạch điện phân nhánh về các mạch điện khơng phân nhánh bằng cách thay các điện trở đầu song song bằng các điện trở tương đương,
Trang 32Đơng điện trên các nhánh song song lả:
84 Bin di Sao - Tam sie:
~ Ba điện trứ gọi là đấu Sao khi chúng cĩ ba đầu đầu với nhau tạo thành
điểm chung 0, ba đầu cơ li đầu với ba phân từ khác cia mac! ~ Ba điện rổ gọi là đâu Tam giác khi lầ lượt mỗi điệ trở cĩ hai đầu đâu
với hai điện trở cơn lại (hình 1.15)
a b
Zz *
Hinh 1.15
“Trong nhiều trường hợp việc biển đổi sơ đồ tử Sao sang Tam giác hoặc gượệ lại làm cho sơ đồ trở nên đơn giản hơn và việc giải cũng mắt ít thời gian hơn Nguyên tắc của việc biển đổi sơ đỏ là: Ta chỉ biển đổi bên trong mà khơng cảnh hướng tới thơng số của các phần cơn lại của mạch điện, nghĩa lä dịng điện đi tới các nút A, B, C, điện thể các điểm A, B, C trước và sau phép biển đổi Sao - “Tam giác khơng ~ Giả sử khi mạch thay đối cĩ
Trang 33i diém B - C ở sơ đồ hình sao là:
Điện trở tương đương giữa
Rạc-y = Ry + Re
Điện rở tương đương giữa hai điểm B - C ở sơ đồ hình Tam giác là:
tcl +Res) - R„ (Eu +Ra) (eg Rey) Rye +Rag Rey Đề thoả mãn điều kiện dịng và áp khơng đổi giira céc diém B - C Rạcy=Rạca — hay: Rac(Rug + Res) Rete eR, Tương tự giả thiết lạ = 0 thì Reay=Reas hay: -Ro(R, Re tRatR, “ + Rẹ ) b) R.+R,= Néu l= 0106: Raay=Rua hay:
R,+R, = Riel *Ra) ©) Rac + Rag + Reg
Trang 34Đỏ là cơng thức biển đổi từ tam giác sang sao Từ hệ thức nảy ta tỉm được cơng thức biến đối tir sao sang tam giác l:
“Trường hợp các điện trở bằng nhau:
Nếu Rạ= Rụ = Rc = Ry và Ray = Rạc= Rca= R; các cơng thức biển đổi sẽ là: “Từ sao sang tam giác:
“Từ tam giác sang sao:
3
“Giải mạch điện bằng cách biến đổi sa am giác tương bự phương pháp biển đổi điện trở hỗn hop, ta ding biến đổi sao tam giác hay ngược lại tam giác sang sao
rồi thay thể các nhánh song song bằng điện trở tương đương để biển đổi mạch
Trang 35
"Hình 1.16 Điện trở tương đương của đoạn CO là:
Trang 36Điện áp đặt vào nhánh DC là: Upc =H 8, = 00844 =175V = 9, ~9 ‘Viy o> gp tt 6 ta 66 dign dp dt vio nhinh DB 1: ~8)- Wa ~ Gc) =U ne ~U ne = 1.76-1,28 = 0.48 Dong điện qua R; là: = 995 — 000A R120 Áp dụng định luật Kiếchốp với các điểm B và D ta cĩ: 1) =1.-1,=0,16 -0,004 = 0.1560 L=h +15 = 0,04 + 0,004 = 0,084 * Câu hồi và bài tập: 1.CÂU HƠI:
1 Định nghĩa dịng điện, chiểu dịng điện theo qui ước?
2 Bán chất đơng điện trong kim loại? So sinh với chiều đơng điện theo qui tức?
1 Bản chất dịng điện trong dung dịch điện ly? So sánh với chiéu ding
điện theo qui ước?
22 Bản chất ding điện trong mơi trường chất khí bị lon hoặ? So sánh với chiều dơng điện theo qui ước?
Định nghĩa cường độ dịng điện? Viễt biểu thúc? Đơn vị các đại lượng Mật độ dịng điện là gì? Đơn vi?
Viết biểu thức điện trở của vật dẫn? Giải thích các đại lượng? Đơn vị của chúng
.6 Điều kiện để duy trì lâu đãi dịng điện?
7 Mach điện là gì? Vẽ một mạch điện đơn giản nhất 8
9
pee
3 Nguồn điện là gì? Tải là gì? Hãy cho vĩ dụ ve nguin Giga va ti,
'Viết biểu thức định luật Ơm cho một nhánh thuần điện trở R? Cho vĩ
dục
10 Viết biểu thức định luật Ơm về điện áp cho một nhánh cĩ S.Đ.Ð E và điện tro R Cho vi du
Trang 37
11 Viết biểu thức định luật Om về dịng điện cho một nhánh cĩ S.Đ.D E lên trở R Cho vi dy
12 Phát biêu định luật Kiêcshộp I Viết biểu thức? Cho ví dụ 13, Phát biểu định luật Kigeshdp II Viết biểu thức? Cho ví dụ II BÀI TẬP: 1 Cho E = 1S0V, R = 100, U = 80V Tinh dịng điện I trong 2 sơ đỏ sau: 8c
0,10 Nguồn điện cũng cấp cho tải cĩ điện trở R Biết cơng suit tin hao trong
nguồn điện là 10W, Vẽ mạch điện, tính đơng điện I, điện áp U giữa hai cực của nguồn điện, điện trở R và cơng suất P tải tiêu thụ?
3 Một nguồn điện một chiều cĩ s.đđ E và điện trở trong Ry = 0.5f3 cung
cấp điện cho tải cỏ điện trở R Biết điện áp của tải Ư = 95V; cơng suất tải tiều
thy P là 950W, Về mạch điện, tính E, điện trở R2
4 Bến điện trở Rạ, R›, Ry, R, mắc nối tiếp đầu với nguồn điện áp U = 12V
{ Coi Rụ = 0 ) Dịng điện trong mạch I = 25mA điện áp trên các điện trớ Rạ, R›,
Rj, R, là 2.5V, 3V, 4.5V, Về sơ đồ cách đầu đây, cách mắc Ampe kế, Vơn kế để
đo các đại lượng trên Tính điện áp U, trên điện trở R Tỉnh điện tro Ry, Ra, Ry,
Trang 38
6 Đề cĩ điện trở tương đương 1509 ta đầu song song hai điện trở R, và R; = 3300 Vẽ mạch điện, tỉnh điện trở Ry 7 Hai điện trở Ry = 1000 va Ry = 470 dau song song, biết đồng điện mạch chính 3 Cho mạch điện như hình về sau: đồng phệp biển đổi tương đương, tinh I = 100mA VE mach điện, tính địng điện qua các điện trở Rị, R,? cdịng điện rong các nhánh, cơng suất của nguồn và cơng suất trên các điện trở, (Cho U=80V, R= 1,250, R, =6 và R; = 100: 9 Cho mạch điện như hình vẽ sau: Hãy giải mạch điện bằng phương pháp điện
thế hai nút, Cho E, = 200V, Rị = 20, E; = 170V, R;< 109 và R, = 209 ® Yêu cầu về ảnh gi kết gui họ tập
Mục tí Nai dung Điền
~ Trả lời đầy đủ các câu hỏi ở phần l;
“Kiến thức | - Kiễm tra chết phần tả lời câu hỏi của một câu hỏi | 4 Min ~ Lâm đầy đủ các bài tập được giao ở phần II, ang = Aiming | kiệm tra chỉ ết bài tập bắt kỹ rong 9 bài; §
Trang 39
* Hướng dẫn trả lời các câu hỏi và gợi ý giải các bài tập:
IL HUONG DAN TRA LỠI CÁC CẬU HỘI
- Dựa vào phần ý thuyết đã học trả lõi đẫy đủ tắt các các câu hỏi rà một cuỗn vớ
Bai tập dài: trình bày sạch sẽ, logic, nộp đúng hạn cho Giáo viên thay cho điểm
kiểm tr 1 tếttrê lớp theo yêu cu về đánh giá kết quả học tập trên II, DAP SO PHAN BAI TAP:
Trang 40(CHUONG 2: MAY BIEN AP
1 KHÁI NIỆM VỀ TỪ TRƯỜNG:
* Mục tiểu
“Trình bày được những kiến thức cơ bản vẻ từ trường, bản chất từ trường, để từ đồ hiểu được các ứng dụng của từ trường trong các thiết bị điện thực tế:
1.1 Từ trường của nam châm vĩnh cứu:
Xung quanh nam châm vĩnh cứu (NS) cĩ một tử trường mà biểu hiện của nĩ là từ lực tắc dụng hút các vặt liệu sắt, hút các cực tử khác tên va diy các cực từ cũng tên
“Tử trường của nam châm vĩnh cửu là do dịng điện phần từ tạo nên
Do từ trường khơng nhin được nên để biểu diễn từ trường bằng hình ảnh
người ta ding các đường sức tử, đĩ là các đường cong vẽ trong tử trưởng mã tiếp
tuyến tại mỗi điểm của nĩ trùng với kim nam châm đặt tại điểm đĩ
"Đường sức từ nam châm vĩnh cửu cĩ chiều đi ra ở cực bắc (N) và đi vio 6
cực nam (S)
“Tập hợp của các đường sức từ gọi là từ phổ Để vẽ được tử phổ ta cĩ thể rắc mạt sắt lên tắm bìa đặt rong từ trường sau đĩ gõ nhẹ, khi đĩ mạt sắt nhiễm
tì trở thành kim nam chim và sắp xếp theo đường sức từ 1.2, Từ trường của dịng điện:
Một trong những đặc tỉnh quan trọng nhất của đơng điện là tạo ra tir trường, nĩ biêu hiện ở chỗ:
~ Khi đặt kim nam chim gin ding dign, kim lệch khỏi vị trí ban đầu Khi «dong điện khơng cơn kim lại trở về vị trí cũ
~ Hai dây dẫn cĩ dịng điện sẽ hút hoặc đây nhau toỷ theo chiều động điện
