Giáo trình kỹ thuật điện (nghề công nghệ ô tô CĐTC)

TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP KHOA CƠ KHÍ – XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỆN NGHỀ: CƠNG NGHỆ ƠTƠ TRÌNH ĐỘ: Cao Đẳng – Trung Cấp (Ban hành kèm theo Quyết định Số: ngày tháng Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Nghề công nghệ ôtô dạy trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp đào tạo kiến thức động xăng, động dầu, gầm ôtô, điện động cơ, điện thân xe, điện điều khiển động Giáo trình biên soạn nhằm cung cấp cho người đọc kiến thức lý thuyết mạch điện phương pháp phân tích mạch điện Nội dung giáo trình chủ yếu dựa vào giáo trình kỹ thuật điện trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM, trường ĐH Đà Lạt Cuốn giáo trình viết thành 05 chương: Chương 1: Các khái niệm mạch Điện Chương 2: Mạch điện chiều Chương 3: Dịng điện xoay chiều hình sin Chương 4: Mạch ba pha Chương 5: Sử dụng dụng cụ đo Vì trình độ thời gian có hạn, giáo trình khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong đóng góp q báu từ Q Thầy bạn đọc … , ngày… tháng… năm…… Tham gia biên soạn ThS Trần Thanh Toàn MỤC LỤC  LỜI GIỚI THIỆU GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN Chương 1: CÁc khÁi niệm mạch Điện Chương 2: Mạch điện chiều 18 Chương 3: Dòng điện xoay chiều hình sin 27 Chương 4: Mạch ba pha 42 Chương 5: Sử dụng dụng cụ đo 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN Tên mơ đun: Kỹ thuật điện Mã mơ đun: CMH10 I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học kỹ thuật điện bố trí học trước mơn học, mơ đun chuyên môn nghề: CMH 17; CMĐ 24; CMH 13 - Tính chất: Là mơn học kỹ thuật sở, làm tảng cho môn học: CMH 17; CMH 13 mô đun: CMĐ 24 II Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Phát biểu khái niệm, định luật, định lý mạch điện chiều, xoay chiều, mạch ba pha + Giải thích số ứng dụng đặc trưng theo quan điểm kỹ thuật điện - Kỹ năng: + Tính tốn thơng số kỹ thuật mạch điện chiều, xoay chiều, mạch ba pha trạng thái xác lập + Vận dụng phương pháp phân tích, biến đổi mạch để giải toán mạch điện hợp lý - Về lực tự chủ trách nhiệm: R n luyện tính c n thận, xác, ham học hỏi III Nội dung môn học: CHƢƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN Mã chƣơng: CMH 10 - 01 Giới thiệu Bài cung cấp cho học sinh kiến thức mạch điện, đại lượng vật lý mạch điện, phần tử mạch điện Mục tiêu bài: Kiến thức; - Phân tích nhiệm vụ, vai trò phần tử cấu thành mạch điện như: nguồn điện, dây dẫn, phụ tải, thiết bị đo lường, đóng cắt - Giải thích cách xây dựng mơ hình mạch điện, phần tử mạch điện - Phân tích giải thích khái niệm mạch điện, hiểu vận dụng biểu thức tính tốn K năng: - Phân biệt phần tử lý tưởng phần tử thực Năng lực tự chủ trách nhiệm: - R n luyện tính c n thận, tỉ mỉ tính tốn * Nội dung chƣơng: Mạch điện mơ hình: 1.1 Mạch điện Mạch điện: hệ thống gồm thiết bị điện, điện tử ghép lại Trong xảy trình truyền đạt, biến đổi lượng hay tín hiệu điện từ đo đại lượng dòng điện, điện áp 1.2 Các tƣợng điện từ 1.2.1 Hiện tƣợng biến đổi lƣợng a Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất dòng điện cảm ứng mạch kín từ thơng qua mạch biến đổi Suất điện động sinh dòng điện cảm ứng mạch điện kín suất điện động cảm ứng b Hiện tƣợng lực điện từ Khi dây dẫn có dịng điện chạy qua đặt từ trường không song song với đường sức từ chịu tác dụng lực điện từ c Hiện tượng hóa điện Một phản ứng hóa học xảy có dịng điện chạy qua, hay qua phản ứng hóa học có hiệu điện thế, q trình điện hóa 1.2.2 Hiện tƣợng tích phóng lƣợng a Tĩnh điện Là tương hai vật rắn cọ sát vào nhau, vật bị electron mang điện tích dương vật nhận electron mang điện tích âm Do vật nhận electron có nhiều khoảng trống lớp vỏ ngồi nó, cịn vật bị electron có electron liên kết yếu, mà electron di chuyển từ vật sang vật tạo cân điện tích b Tích điện Là tượng xãy điện tích, tích tụ bề mặt kim loại đặt vào kim loại cực nguồn điện chiều 1.3 Mơ hình mạch điện 1.3.1 Phần tử điện trở Đặc trưng cho tượng tiêu tán lượng Ký hiệu: R Hình 1.1: ký hiệu điện trở R mạch điện Hoặc Hình 1.2: ký hiệu điện trở R mạch điện uR = Ri (1.1) Đơn vị:  (ohm) 1.3.2 Phần tử điện cảm Ký hiệu: Hình 1.3: Ký hiệu cuộn cảm mạch điện L: Điện cảm cuộn dây Đơn vị: Henry (H) 1mH=10-3H Điện cảm L: đặc trưng cho khả tạo nên từ trường phần tử mạch điện Tính chất: gọi I dịng điện qua cuộn dây u: điện áp đặt đầu cuộn dây ta có: (1.2) di/dt: biến thiên dịng điện theo thời gian  Tính chất: từ công thức  Điện áp đầu cuộn dây tỉ lệ với biến thiên dòng điện theo thời gian Lưu ý: Trong mạch điện chiều điện áp đầu mạch điện Trong mạch điện chiều đặt cuộn dây coi mạch bị nối tắt 1.3.3 Phần tử điện dung Tụ điện: đặc trưng cho tượng tích phóng lượng điện trường Hình 1.4: tụ điện Ký hiệu: C C: điện dung tụ điện Đơn vị: Farad (F) 1F = 10-6F 1nF = 10-9F 1pF = 10-12F Gọi u điện áp đặt đầu tụ điện Ta có: 10 3.2 Cơng suất phản kháng (4.14) 3.3 Công suất biểu kiến (4.15) Phƣơng pháp giải mạng ba pha cân bằng: 4.1 Mạch ba pha có phụ tải nối hình Hình 4.5: tải pha hình Tính theo cơng thức từ 4.3 đến 4.7 47 4.2 Mạch ba pha có phụ tải nối tam giác Hình 4.6: tải pha hình tam giác Tính theo công thức từ 4.8 đến 4.12 4.3 Mạch ba pha có nhiều phụ tải mắc nối tiếp song song Mạch ba pha đối xứng Ud = 220V cung cấp cho hai tải Tải nối Y có R1 = 4ohm, X1 = 3ohm Tải 2: Động có P2 = 7kW, cosφ = 0,6; hiệu suất µ = 0,9 nối tam giác Tính: 1) Dịng điện pha, dây tải 2) Dòng điện tổng đường dây Id 3) Công suất tác dụng P, công suất phản kháng Q, cơng suất biểu kiến S tồn mạch 48 Hình 4.7: tải pha sao, tam giác mắc hỗn hợp Tải nối * Tải nối tam giác 49 Mạng ba pha bất đối xứng 5.1 Mạng ba pha bất đối xứng có trở kháng đƣờng dây Đấu Hình 4.8: mạch pha đấu có trở kháng dây Cách tính tốn y trên, kh1c gộp điện trở điện cảm dây vào tính (4.16) 50 5.2 Cơng suất mạng ba pha bất đối xứng Hình 4.9: mạch pha đấu tam giác có trở kháng dây Biến đổi từ tam giác sang (*) tính tương tự Các công thức biến đổi Tổng trở pha (4.17) Biến đổi sang * (4.18) Dòng điện dây tải (4.19) Dòng điện pha tải (4.20) 51 Bài tập Cho mạch điện pha, tải nối sao, nguồn nối tam giác Nguồn tải đối xứng Dòng điện pha tải Ipt = 50A, điện áp pha tải Upt = 220V a) Hãy vẽ sơ đồ nối dây mạch pha trên, ghi rõ đại lượng sơ đồ b) Tính dịng điện pha điện áp pha nguồn Ipn Upn Một tải pha có điện trở pha Rp = 6, điện kháng pha Xp = 8, nối tam giác, đấu vào mạng điện có Ud = 220V a) Tính dịng điện pha Ip , dịng điện dây Id b) Tính cơng suất tác dụng, cơng suất phản kháng công suất biếu kiến tải pha 52 CHƢƠNG 5: SỬ DỤNG DỤNG CỤ ĐO Mã chƣơng: CMH 10 - 05 Giới thiệu Bài cung cấp cho học sinh kiến thức sử dụng thiết bị đo kiểm mạch điện Mục tiêu bài: Kiến thức; - Nêu chức thiết bị - Chỉ thông số vận hành thiết bị K năng: - Phân biệt lựa chọn thiết bị phù hợp với mục đích đo Năng lực tự chủ trách nhiệm: - R n luyện tính c n thận, tỉ mỉ đo kiểm 53 VOM [2] 1.1 Giới thiệu Đồng hồ vạn ( VOM) Hình 5.1: VOM Đồng hồ vạn ( VOM ) thiết bị đo thiếu với kỹ thuật viên điện tử nào, đồng hồ vạn có chức Đo điện trở, đo điện áp DC, đo điện áp AC đo dòng điện Ưu điểm: đo nhanh, kiểm tra nhiều loại linh kiện, thấy phóng nạp tụ điện , nhiên đồng hồ có hạn chế độ xác có trở kháng thấp khoảng 20K/Vol vây đo vào mạch cho dòng thấp chúng bị sụt áp 1.2 Hƣớng dẫn đo điện áp xoay chiều Hình 5.2: đo AC Khi đo điện áp xoay chiều ta chuyển thang đo thang AC, để thang AC cao điện áp cần đo nấc, Ví dụ đo điện áp AC220V ta để thang AC 250V, ta để thang thấp điện áp cần đo đồng hồ báo kịch kim, để cao kim báo thiếu xác Tuyết đối khơng để thang đo điện trở hay thang đo dòng điện đo vào điện áp xoay chiều => Nếu nhầm đồng hồ bị hỏng ! Để nhầm thang đo dòng điện, đo vào nguồn AC => hỏng đồng hồ 54 Để nhầm thang đo điện trở, đo vào nguồn AC => hỏng điện trở đồng hồ Nếu để thang đo áp DC mà đo vào nguồn AC kim đồng hồ khơng báo , đồng hồ không ảnh hưởng 1.3 Hƣớng dẫn đo điện áp chiều DC đồng hồ vạn Hình 5.3: đo dc Khi đo điện áp chiều DC, ta nhớ chuyển thang đo thang DC, đo ta đặt que đỏ vào cực dương (+) nguồn, que đen vào cực âm (-) nguồn, để thang đo cao điện áp cần đo nấc Ví dụ đo áp DC 110V ta để thang DC 250V, trường hợp để thang đo thấp điện áp cần đo => kim báo kịch kim, trường hợp để thang cao => kim báo thiếu xác Dùng đồng hồ vạn đo điện áp chiều DC Trường hợp để sai thang đo : Nếu ta để sai thang đo, đo áp chiều ta để đồng hồ thang xoay chiều đồng hồ vạn báo sai, thông thường giá trị báo sai cao gấp lần giá trị thực điện áp DC, nhiên đồng hồ không bị hỏng Để sai thang đo đo điện áp chiều => báo sai giá trị Trường hợp để nhầm thang đo Chú ý - ý : Tuyệt đối không để nhầm đồng hồ vạn vào thang đo dòng điện thang đo điện trở ta đo điện áp chiều (DC) , nhầm đồng hồ bị hỏng !! 1.4 Hƣớng dẫn đo điện trở trở kháng Với thang đo điện trở đồng hồ vạn ta đo nhiều thứ 55 Đo kiểm tra giá trị điện trở Đo kiểm tra thông mạch đoạn dây dẫn Đo kiểm tra thông mạch đoạn mạch in Đo kiểm tra cuộn dây biến áp có thơng mạch khơng Đo kiểm tra phóng nạp tụ điện Đo kiểm tra xem tụ có bị dị, bị chập không Đo kiểm tra trở kháng mạch điện Đo kiểm tra ốt bóng bán dẫn * Để sử dụng thang đo đồng hồ phải lắp Pin tiểu 1,5V bên trong, để xử dụng thang đo 1Kohm 10Kohm ta phải lắp Pin 9V 1.4.1 Đo điện trở Hình 5.4: đo điện trở Đo kiểm tra điện trở đồng hồ vạn Để đo tri số điện trở ta thực theo bước sau : Bước : Để thang đồng hồ thang đo trở, điện trở nhỏ để thang x1 ohm x10 ohm, điện trở lớn để thang x1Kohm 10Kohm => sau chập hai que đo chỉnh triết áo để kim đồng hồ báo vị trí ohm Bước : Chu n bị đo Bước : Đặt que đo vào hai đầu điện trở, đọc trị số thang đo, Giá trị đo = Chỉ số thang đo X Thang đo 56 Ví dụ : để thang x 100 ohm số báo 27 giá trị = 100 x 27 = 2700 ohm = 2,7 K ohm Bước : Nếu ta để thang đo cao kim lên chút , đọc trị số khơng xác Bước : Nếu ta để thang đo thấp , kim lên nhiều, đọc trị số khơng xác Khi đo điện trở ta chọn thang đo cho kim báo gần vị trí vạch số cho độ xác cao 1.4.2 Dùng thang điện trở để đo kiểm tra tụ điện Ta dùng thang điện trở để kiểm tra độ phóng nạp hư hỏng tụ điện , đo tụ điện , tụ gốm ta dùng thang đo x1K ohm 10K ohm, tụ hoá ta dùng thang x ohm x 10 ohm Dùng thang x 1K ohm để kiểm tra tụ gốm Phép đo tụ gốm cho ta biết : Tụ C1 tốt => kim phóng nạp ta đo Tụ C2 bị dị => lên kim khơng trở vị trí cũ Tụ C3 bị chập => kim đồng hồ lên = ohm không trở Dùng thang x 10 ohm để kiểm tra tụ hố Hình 5.5: Đo tụ điện Ở phép đo kiểm tra tụ hố, tụ hố bị dị chập mà chủ yếu bị khô ( giảm điện dung) đo tụ hố để biết xác mức độ hỏng tụ ta cần đo so sánh với tụ có điện dung 57 Ở phép đo so sánh hai tụ hoá điện dung, tụ C1 tụ cịn C2 tụ cũ, ta thấy tụ C2 có độ phóng nạp yếu tụ C1 => chứng tỏ tụ C2 bị khô ( giảm điện dung ) Chú ý đo tụ phóng nạp, ta phải đảo chiều que đo vài lần để xem độ phóng nạp Đồng hồ đo hiển thị số (DMM ) 2.1 Giới thiệu Giống thiết bị đo hiển thị kim, khác thiết bị hiển thị kết dạng số, cho phép đọc kết xác Hình 5.6: DMM 2.2 Đo Điện trở Hình 5.7: đo điện trở 2.3 Đo độ dẫn 58 Hình 5.8: Đo độ dẫn Chức làm việc nhanh tốt, phương pháp thuận ợi cho việc kiểm tra hở mạch ngắn mạch, cho độ xác cao, đánh dấu giá trị điện trở đo 2.4 Đo AC/DC Hình 5.9: Đo AC/DC Bút thử Là thiết bị đơn giả cho phép nhận biết có xuất điện áp vị trí cần đo hay khơng Hình 5.10: bút thử điện ô tô Thiết bị gồm bút có đ n hiển thị, đầu dị nối với dây dẫn điện, cuối dây dẫn điện có kẹp Cách sử dụng 59 Hình 5.11: cách sử dụng bút thử để đo kiểm mạch điện Kẹp đầu kẹp bút thử vào cực âm (thân xe), sau di chuyển đầu dị đến vị trí cần kiểm tra quan sát đ n hiển thị 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO  [1] Ts Lưu Thế Vinh - Kỹ Thuật Điện - Trường Đại Học Đà Lạt– 2006 [2]Ths Nguyễn Trọng Thắng, Ths Lê Thị Thanh Hoàng - Kỹ Thuật Điện Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hcm 61 ... LỜI GIỚI THIỆU Nghề công nghệ ? ?tô dạy trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp đào tạo kiến thức động xăng, động dầu, gầm ? ?tô, điện động cơ, điện thân xe, điện điều khiển động Giáo trình biên soạn nhằm... lý thuyết mạch điện phương pháp phân tích mạch điện Nội dung giáo trình chủ yếu dựa vào giáo trình kỹ thuật điện trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM, trường ĐH Đà Lạt Cuốn giáo trình viết thành... hoạt biểu thức tính tốn mạch điện DC (dịng điện, điện áp, công suất, điện năng, nhiệt lượng ) K năng: - Tính tốn thơng số (điện trở, dịng điện, điện áp, công suất, điện năng, nhiệt lượng) mạch