Các khái niệm cơ bản của mạch điện

Microsoft PowerPoint Chuong 1 Mach AC 1 pha ppt KYÕ THUAÄT ÑIEÄN COÂNG TRÌNH Kỹ thuật điện công trình 401007 1 Bài giảng môn học TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 1 Giáo trình Điện Công Trình Trần Thị Mỹ Hạnh, NXB Xây Dựng 2010 2 Điện Kỹ Thuật Nguyễn Kim Đính, NXB Đại học quốc gia Tp HCM 3 Cung Cấp Điện Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê – NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1998 4 An toàn điện Quyền Huy Ánh, NXB Đại học quốc gia Tp HCM 5 TCXDVN 394 2007 Thiết kế lắp đặt trang thiết bị điện trong cô.

Bài giảng mơn học KỸ THUẬT ĐIỆN CÔNG TRÌNH Kỹ thuật điện cơng trình 401007 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1/ Giáo trình Điện Cơng Trình - Trần Thị Mỹ Hạnh, NXB Xây Dựng 2010 2/ Điện Kỹ Thuật - Nguyễn Kim Đính, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM 3/ Cung Cấp Điện - Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê – NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1998 4/ An toàn điện - Quyền Huy Ánh, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM 5/ TCXDVN-394-2007 : Thiết kế lắp đặt trang thiết bị điện cơng trình xây dựng – Phần an toàn điện 6/ TCXDVN-46-2007 : Chống sét cho cơng trình xây dựng – Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra bảo trì hệ thống NỘI DUNG Chương : Các khái niệm mạch điện Chương : Mạch điện xoay chiều pha Chương : Nguyên lý, ứng dụng tính toán loại máy điện Chương : Tính toán xác định phụ tải hệ thống điện công nghiệp Chương : Sơ đồ nối điện Chương : Tính toán, lựa chọn dây dẫn Chương : Ngắn mạch khí cụ bảo vệ Chương : Chống sét cho công trình điện Chương 9: An toàn điện Chương 10 : Hệ thống vẽ thiết kế điện CHƯƠNG CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 1.1 KHÁI NIỆM VÀ CẤU TRÚC HÌNH HỌC CỦA MẠCH ĐIỆN 1/ Khái niệm Mạch điện gồm nhiều phần tử nối lại tạo thành vòng khép kín cho dòng điện chạy qua Các phần tử mạch điện bao gồm : - Nguồn điện : biến dạng lượng khác (cơ năng, nhiệt năng…) thành điện - Tải : biến điện thành dạng lượng khác 2/ Cấu trúc hình học mạch Nhánh : đường gồm hay nhiều phần tử ghép nối tiếp; có dòng điện chạy qua Nút (hay ỉnh): điểm nối ba nhánh trở lên Vòng : tập hợp nhiều nhánh tạo thành vòng kín Vòng mắt lưới : vòng mà bên không chứa vòng khác A MF (a) Đ (b) (c) B ĐC 1.2 CÁC ĐẠI LƯNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 1/ Dòng điện Dòng điện lượng điện tích di chuyển qua tiết diện phần tử đơn vị thời gian Đơn vị dòng điện Ampere – A dq i= dt Chiều qui ước dòng điện chiều chuyển động điện tích dương 1.2 CÁC ĐẠI LƯNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 2/ Điện áp Điện áp qua phần tử công để mang điện tích +1C qua phần tử từ đầu sang đầu Đó hiệu điện đầu phần tử Đơn vị điện áp Volt – V uAB = uA – uB, uA, uB điện nút A B so với nút chuẩn mạch Chiều qui ước điện áp chiều từ điểm có điện cao đến điểm có điện thấp 1.2 CÁC ĐẠI LƯNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 3/ Công suất Nếu chọn chiều dòng điện điện áp phần tử chiều, công suất tiêu thụ phần tử tính : p=u.i Nếu : p > hay chiều thực tế u i trùng : phần tử tiêu thụ công suất (tải) p < hay chiều thực tế u i ngược : phần tử phát công suất (nguồn phát) 1.2 CÁC ĐẠI LƯNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 4/ Điện Nếu u i phụ thuộc thời gian t Điện tiêu thụ phần tử thời gian từ t0 đến t laø: t t W = ∫ p(t ).dt = ∫ u(t ).i (t ).dt t0 t0 1.5 DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN 4/ Công suất dòng điện hình sin Xét tải tổng quát có : i = I sin (ωt + ψ i ) u = U sin (ωt + ψ u ) c) Công suất biểu kiến (hay toàn phần) S : S[VA]; U[V]; I[A] S = U I = P + Q Quan hệ P, Q, S mô tả tam giác vuông gọi tam giác công suất 1.5 DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN 4/ Công suất dòng điện hình sin Xét trường hợp riêng lẻ Mạch trở R ϕR = 0; PR = UR.IR = R.IR2 = UR2 / R ; QR = Vậy R tiêu thụ P, không tiêu thụ Q Mạch cảm L : ϕL = 900; PL = 0; QL = UL.IL = XL.IL2 = UL2 / XL Vậy L không tiêu thụ P, tiêu thụ Q Mạch dung C : ϕC = -900 ; PC = 0; QC = -UC.IC = -XC.IC2 =- UC2 / XC Vậy C không tiêu thụ P, phát Q 1.5 DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN 5/ Đo công suất tác dụng P Để đo công suất tác dụng P, người ta thường dùng Watt kế kiểu điện động (Hình 2.10) gồm cuộn dây : - Cuộn dòng điện : phần tónh có tiết diện dây quấn lớn, số vòng ít, mắc nối tiếp với tải - Cuộn điện áp : phần động có tiết diện dây quấn nhỏ, số vòng nhiều, mắc song song với điện áp tải 1.6 SỐ PHỨC Định nghóa biểu diễn hình học Im (Trục ảo) jb A O a Re (Trục thực) Đơn vị ảo j định nghóa : j2 = -1 a) Dạng đại số A = a + jb a, b số thực gọi phần thực phần ảo số phức A 1.6 SỐ PHỨC Định nghóa biểu diễn hình học Im (Trục aûo) A jb r O θ a Re (Trục thực) jθ A = r.e = r∠θ b) Daïng mũ – dạng cực r = |OA| : module hay độ dài (bán kính) vectơ OA θ : góc vectơ OA trục thực gọi argumen số phức A 1.6 SỐ PHỨC Định nghóa biểu diễn hình học Im (Trục ảo) A jb r O -jb θ -θ a Re (Trục thực) A* Số phức A* = a – jb = r∠-θ gọi số phức liên hiệp A Như A* đối xứng với A qua trục thực 1.6 SỐ PHỨC Định nghóa biểu diễn hình học c) Đổi từ dạng đại số sang dạng cực (dạng mũ) Im (Trục ảo) A jb r O Biết : Suy ra: θ a Re (Trục thực) A = a + jb = r∠θ r = OA = a + b b b tgθ = ⇒ θ = arctg   a a 1.6 SỐ PHỨC Định nghóa biểu diễn hình học d) Đổi từ dạng cực sang đại số Im (Trục ảo) A jb r O θ Bieát : A = r∠θ = a + jb Suy : a = r cosθ ; a Re (Trục thực) b = r sinθ 1.6 SOÁ PHỨC Một số phép tính với số phức : a) Cộng, trừ : Phép cộng, trừ thực với dạng đại số Cho số phức : A = a + jb vaø B = c + jd A + B = a + jb + c + jd = (a + c) + j(b + d) A – B = a + jb – (c + jd) = (a – c) + j(b – d) b) Nhân, chia : - Dạng cực : Cho A = rA∠θA ; B = rB∠θB A.B = rA∠θA rB∠θB= (rA.rB)∠(θA+θB) A rA∠θ A  rA  = =  ∠(θ A − θ B ) B rB ∠θ B  rB  1.6 SỐ PHỨC Một số phép tính với số phức : a) Cộng, trừ : Phép cộng, trừ thực với dạng đại số Cho số phức : A = a + jb vaø B = c + jd A + B = a + jb + c + jd = (a + c) + j(b + d) A – B = a + jb – (c + jd) = (a – c) + j(b – d) b) Nhân, chia : - Dạng đại số : Cho : A = a + jb vaø B = c + jd A.B = (a+jb).(c+jd) = a.c + j a.d + j b.c + j2 b.d = (ac – bd) + j (ad + bc) A A.B* ( a + jb)( c − jd ) (ac + bd ) + j (bc − ad ) = = = * B B.B ( c + jd )( c − jd ) c2 + d 1.7 BIEÅU DIỄN MẠCH HÌNH SIN BẰNG SỐ PHỨC Điện áp phức dòng điện phức : Từ điện áp sin : Suy điện áp phức : u(t ) = U sin(ωt + ψ u ) • U = U ∠ψ u Tương tự, dòng điện sin : i (t ) = I sin(ωt + ψ i ) • Suy dòng điện phức : I = I∠ψ i 1.7 BIỂU DIỄN MẠCH HÌNH SIN BẰNG SỐ PHỨC Tổng trở phức : • I Tổng trở phức mạch điện là: • • U Z Z= U • I Suy : = U∠ψ u U = ∠ψ u − ψ i = Z∠ϕ I∠ψ i I Z= U ; ϕ = ψ u −ψ i I Nếu viết dạng vuông góc : Z = R + jX R phần thực Z X phần ảo Z R = Z cos ϕ ; X = Z sin ϕ Z = R2 + X ; ϕ = acrtg ( X / R) 1.7 BIỂU DIỄN MẠCH HÌNH SIN BẰNG SỐ PHỨC Tổng trở phức : • I Tổng trở phức mạch điện là: • • U Z Z= U • I Suy : = U∠ψ u U = ∠ψ u − ψ i = Z∠ϕ I∠ψ i I Z= U ; ϕ = ψ u −ψ i I Thay mạch điện R, L, C dùng quan hệ áp dòng phần tử, ta suy tổng trở phức phần tử R, L, C sau : Z R = R∠0° = R Z L = X L ∠90° = jX L Z C = X C ∠ − 90° = − jX C 1.7 BIỂU DIỄN MẠCH HÌNH SIN BẰNG SỐ PHỨC Công suất phức : • Công suất phức S công suất mạch điện tiêu thụ mà chứa P, Q, S định nghóa : • • S = U I * = U∠ψ u I∠ − ψ i = U I∠ϕ = S∠ϕ = U I cos ϕ + j U I sin ϕ = P + jQ • • Suy : P là• phần thực S ; Q phần ảo S S môđun S Im • U.I sinϕ jQ S U.I ϕ U.I.cosϕ P Re 1.7 BIỂU DIỄN MẠCH HÌNH SIN BẰNG SỐ PHỨC Biểu diễn định luật dạng phức : • a) Định luật Ohm : b) Định luật Kirrchoff : • U I= Z • ∑I = nút c) Định luật Kirrchoff : • ∑U = vòng hay • • ∑ E = ∑ Z I voøng voøng ... KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 1.1 KHÁI NIỆM VÀ CẤU TRÚC HÌNH HỌC CỦA MẠCH ĐIỆN 1/ Khái niệm Mạch điện gồm nhiều phần tử nối lại tạo thành vòng khép kín cho dòng điện chạy qua Các phần tử mạch điện. .. 1.3 CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 3/ Điện trở Điện áp dòng điện điện trở thỏa quan hệ theo định luật Ohm R u = R i u i= R đơn vị : R [Ω]; i [A] u [V] 1.3 CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 3/ Điện. .. uA, uB điện nút A B so với nút chuẩn mạch Chiều qui ước điện áp chiều từ điểm có điện cao đến điểm có điện thấp 1.2 CÁC ĐẠI LƯNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 3/ Công suất Nếu chọn chiều dòng điện điện