KỸ THUẬT điện CHƯƠNG i KHÁI NIỆM cơ bản về MẠCH điện

KỸ THU T ĐI N CH NG M CH ĐI N XOAY CHI U M T PHA CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N I M ch n ậ k t cấu hình học Mạch điện Khái niệm: - Tập hợp thi t bị n - Nối với dây dẫn tạo thành vòng kín - Trong dịng n ch y qua Mạch điện thường gồm phần tử sau: nguồn n, phụ t i (t i) dơy d n CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N Kết cấu hình học mạch điện MF A Đ a ĐC b B - Nhánh: phận mạch điện gồm phần tử nối tiếp có dịng điện chạy qua - Nút: chỗ gặp từ ba nhánh trở lên - Vòng: lối khép kín qua nhánh CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N II Các đ i l ợng đặc tr ng trình l ợng m ch n Dịng điện - Dịng chuyển dời có hướng điện tích điện trường - Dịng điện i trị số tốc độ biến thiên lượng điện tích q qua tiết diện ngang vật dẫn i dq dt Chiều dòng điện quy ước chiều chuyển động điện tích dương điện trường CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N II Các đ i l ợng đặc tr ng trình l ợng m ch n Điện áp Tại điểm mạch điện có điện Hiệu điện hai điểm gọi điện áp u AB  u A  u B uAB - điện áp hai điểm A B có điện uA uB Chiều điện áp quy ước chiều từ điểm có điện cao đến điểm có điện thấp CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N II Các đ i l ợng đặc tr ng trình l ợng m ch n c Công suất i Nhánh (phần tử) nhận lượng phát lượng Biết chiều dòng điện điện áp nhánh tính cơng suất p = u.i u → kết luận trình lượng p = ui > (dòng áp chiều) p = ui < (dòng áp ngược chiều) → nhánh nhận lượng → nhánh phát lượng CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N II Các đ i l ợng đặc tr ng trình l ợng m ch n Chiều dương dòng điện điện áp mạch điện Khi giải mạch điện, ta tuỳ ý vẽ chiều dòng điện điện áp nhánh gọi chiều dương Giải mạch điện sở chiều dịng áp giả thiết Tính giá trị dịng điện điện áp - Dòng điện (điện áp) trị số d chiều vẽ ng, chiều chúng trùng với - Dịng điện (điện áp) có trị số ơm, chiều chúng ng ợc với chiều vẽ CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N III Mơ hình m ch n, thông số Nguồn điện áp u(t) Nguồn điện áp đặc trưng cho khả tạo trì điện áp hai cực nguồn, biểu diễn sức điện động e(t) ký hiệu: Chiều e(t) từ điểm điện thấp đến điểm điện cao Chiều điện áp từ điểm có điện cao đến điểm điện thấp Chiều điện áp cực nguồn ngược với chiều sức điện động → Điện áp đầu cực u(t) sức điện động u(t )  e(t ) CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N III Mơ hình m ch n, thơng số Nguồn dòng điện j(t) Nguồn điện áp đặc trưng cho khả tạo trì dịng điện không đổi Ký hiệu: j(t) J(t) CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N III Mơ hình m ch n, thơng số Điện trở R Cho dịng điện i chạy qua điện trở R → Điện áp rơi điện trở uR i Theo định luật Ôm, quan hệ dòng điện i điện áp uR u R  i.R Công suất tiêu thụ điện trở uR p  i.u R  i R Công suất p ≥ → Điện trở nhận lượng từ nguồn Điện trở R đặc trưng cho tiêu tán công suất mạch điện Đơn vị điện trở  (ôm) CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N V Hai định lu t Ki chốp I2 Đối với vịng kín hình bên, (vịng thuận chiều kim đồng hồ) định luật Kiếchốp viết:  e  e1 L2 R3 E2 I3 ↑ R 3i3   i3 dt  L2 di2  R1 i1 dt C3 C3 I1 R1 E1 ● Tính chất mạch điện: Trong mạch điện xuất phát từ điểm theo mạch vịng kín trở lại vị trí xuất phát lượng tăng điện khơng CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N VI M t số ví dụ Ví dụ 1: Máy phát điện chiều không tải điện áp cực U0=220V, tải I = 10 A, điện áp cực U = 210 V Lập sơ đồ thay cho máy phát điện Tính cơng suất nguồn phát ra, công suất tải tiêu thụ, công suất tổn hao máy phát I Bài giải: - Sơ đồ thay cho máy phát điện hình bên gồm nguồn sđđ E nối tiếp với điện trở R0 ↑ E U R0 CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N - Phương trình định luật Ơm cho nhánh có nguồn U  E  I.R + Khi không tải I = → E = U0 = 220 V, + Khi có tải I = 10 A E  U 220  210 R0    1 I 10 - Công suất nguồn Png = E I = 220 10 = 2200 W - Công suất tải Pt = U I = 210 10 = 2100 W - Công suất tổn hao nguồn: P = R0 i2 = 102 = 100 W CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N Ví dụ 2: Một lị điện trở có cơng suất P = kW, điện áp U = 220 V Lập sơ đồ thay cho lị Tính dịng điện lị tiêu thụ điện tiêu thụ tháng, biết hệ số sử dụng k = 0,5 Bài giải: - Sơ đồ thay cho lò điện gồm điện trở R P 3000   13,63 A - Dòng điện lò: I  U 220 - Điện trở lò: R  P  3000  16,14 2 I U 13,63 - Điện lò tiêu thụ tháng: A  k.P.t  0,5.3.30.24  1080 kWh R CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N Ví dụ 3: Sơ đồ thay tụ điện có tiêu tán hình bên gồm điện dẫn g = 1/R nối song song với tụ điện C Hãy xác định thông số g C vào thí nghiệm sau đây: + Khi đặt điện áp chiều U = 100 V, dòng điện rò A + Khi điện áp tăng lượng U = 10 V, điện tích tụ điện nạp thêm q = 10-5 C CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N Bài giải: Trong thí nghiệm dịng điện rị tụ dịng điện qua điện dẫn sơ đồ, suy i 1.10 6  10 8 S g  u 100 Điện dung tụ điện dq q 10 5    10 6 F C du u 10 CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N Ví dụ 4: Mạch khuếch đại tranzito thay sơ đồ hình Tính dịng điện i điện áp tải ut Bài giải: Viết phương trình định luật Kiếchốp cho nút a : i1 = i – i =( - 1) i Viết phương trình định luật Kiếchốp cho mạch vịng kín gồm sđđ e(t) điện trở 50  ta được: 50 i1 – 50 i – e(t) = 50 ( - 1) i – 50 i =e(t) CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N e(t ) i 50(  2) Vậy điện áp tải :  e(t ).3000 60. e(t ) ut   i.Rt   50(  2)  2 CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N Bài số 1.1: Để chế tạo bếp điện công suất 600 W, điện áp 220 V người ta dùng dây điện trở Tính: a) Dịng điện bếp tiêu thụ b) Điện trở bếp c) Nếu dùng dây điện trở chiều dài 5m, điện trở suất nhiệt độ làm việc 1,3.10-6 m đường kính dây bao nhiêu? Bài giải: - Sơ đồ thay cho bếp điện gồm điện trở R - Dòng điện bếp tiêu thụ: P 600 I   2,38 A U 220 U R CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N Bài số 1.1: - Điện trở bếp điện: U 220 R   80,6 I 2,38 R P 600   80,6 2 I 2,38 - Đường kính dây điện trở l l d2 R   S   S R d  4 l  4.1,3.10 6  0,32 mm R 3,14.80,6 U R CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N Bài số 1.2 Trên cực cuộn dây cảm L = 0,05 H người ta đặt điện áp hình cưa Vẽ hình dáng dịng điện tìm biểu thức dịng điện i khoảng < t < ms Bài giải: - Từ đồ thị suy biểu thức điện áp u(t) = 50.103t - Khi đặt điện áp biến thiên vào điện cảm sinh sđđ tự cảm có trị số điện áp di L  50 10 t dt 1 di  50.10 tdt  50.10 tdt  10 tdt L 0,05 CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N - Biểu thức dòng điện i  10 t  5.10 t 2 - Dạng sóng dịng điện đường parabol - Trong khoảng thời gian < t < ms, giá trị điện áp âm, dòng điện đổi chiều nên dạng sóng cạnh parabol đối xứng qua trục Oy CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N Bài số 1.3: Đặt điện áp xoay chiều vào mạch gồm điện trở R = 10 , điện cảm L = 0,05H mắc nối tiếp Biết dòng điện i = 0,822 exp(-20t) + 0,822 sin (377t – 0,484) Xác định điện áp điện trở uR điện cảm uL Bài giải: Vì điện trở điện cảm mắc nối tiếp nên có dịng điện - Điện áp rơi điện trở u R  i.R  (0,822 e20 t  0,822 sin(377 t  0,484 ))10 u R  8,22e20 t  8,22 sin(377 t  0,484 ) CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N - Điện áp rơi điện cảm 20 t di d ( , 822 e  0,822 sin(377 t  0,484 )) u L  L  5.10 2 dt dt u L  5.10 2.( 20)0,822 e20 t  5.10 2.377 cos(377 t  0,484 ) u L  0,822 e20 t  15.5 cos(377 t  0,484 ) CH NG I : KHÁI NI M C B N V M CH ĐI N ... dòng ? ?i? ??n ? ?i? ??n áp mạch ? ?i? ??n Khi gi? ?i mạch ? ?i? ??n, ta tuỳ ý vẽ chiều dòng ? ?i? ??n ? ?i? ??n áp nhánh g? ?i chiều dương Gi? ?i mạch ? ?i? ??n sở chiều dịng áp giả thiết Tính giá trị dòng ? ?i? ??n ? ?i? ??n áp - Dòng ? ?i? ??n (? ?i? ??n. .. ch n ? ?i? ??n áp T? ?i ? ?i? ??m mạch ? ?i? ??n có ? ?i? ??n Hiệu ? ?i? ??n hai ? ?i? ??m g? ?i ? ?i? ??n áp u AB  u A  u B uAB - ? ?i? ??n áp hai ? ?i? ??m A B có ? ?i? ??n uA uB Chiều ? ?i? ??n áp quy ước chiều từ ? ?i? ??m có ? ?i? ??n cao đến ? ?i? ??m có ? ?i? ??n. .. I : KH? ?I NI M C B N V M CH ? ?I N III Mơ hình m ch n, thơng số ? ?i? ??n dung C Đặt ? ?i? ??n áp uC lên tụ ? ?i? ??n có ? ?i? ??n dung C tụ ? ?i? ??n nạp ? ?i? ??n v? ?i ? ?i? ??n tích q q  C.u C i uC ? ?i? ??n áp uC biến thiên → ? ?i? ??n