Giáo trình Kỹ thuật điện (Nghề Sửa chữa, vận hành thiết bị lạnh Trình độ Cao đẳng)

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ QUY NHƠN GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỆN NGHỀ: VẬN HÀNH SỬA CHỮA THIẾT BỊ LẠNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ Ban hành kèm theo Quyết định số: 99 /QĐ-KTCNQN ngày 14 tháng năm2018 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn Bình Định 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 Nhằm đáp ứng yêu cầu ngày cao việc dạy học trường nghề, tác giả tập hợp tài liệu kiến thức liên quan đến môn học Kỹ Thuật Điện vào thành giáo trình để thuận tiện cho giảng viên, sinh viên học tập nghiên cứu sát với kiến thức chương trình đào tạo nghành Vận Hành Và Sửa Chữa Thiết Bị Lạnh Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện tốt để tác giả hồn thành giáo trình Chủ biên NGUYỄN THÀNH TRUNG MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI GIỚI THIỆU GIÁO TRÌNH MƠN HỌC CHƯƠNG 1: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 KHÁI NIỆM VỀ NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU, PHỤ TẢI VÀ MÁY PHÁT MỘT CHIỀU 1.2 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG QUÁ TRÌNH NĂNG LƯỢNG TRONG MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.2.1 Dòng điện 1.2.2 Điện áp .7 1.2.3 Công suất 1.3 MƠ HÌNH MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.3.1 Nguồn điện áp nguồn dòng điện 1.3.2 Điện trở R 1.3.3 Thiết lập mơ hình mạch điện chiều 1.4.CÁC ĐỊNH LUẬT CỦA MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.4.1 Định luật Ôm (Ohm) 1.4.2 Định luật Kiêc-shốp (Kirchhoff) .10 1.5 CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU .10 1.5.1 Các điện trở mắc nối tếp 10 1.5.2 Các điện trở mắc song song 11 1.5.3 Các điện trở mắc hỗn hợp 11 1.5.4 Định lý Thevenin 11 1.5.5 Định lý Norton 12 1.6 NGUYÊN LÝ XẾP CHỒNG 12 1.7 PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU .13 1.7.1 Phương pháp dòng điện nhánh 13 1.7.2 Phương pháp dòng điện mạch vòng 14 1.7.3 Phương pháp điện nút 17 1.7.4 Bài tập áp dụng 19 CHƯƠNG 2: DỊNG ĐIỆN HÌNH SIN .21 2.1 KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU .21 2.2 CÁCH TẠO RA SỨC ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU HÌNH SIN 21 2.3 CÁC ĐỊNH NGHĨA VỀ DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN .22 2.3.1 Chu kỳ, tần số, tần số góc 22 2.3.2 Trị số tức thời dòng điện 22 2.3.3 Góc lệch pha điện áp dòng điện 23 2.4 TRỊ SỐ HIỆU DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN 24 2.5 BIỂU DIỄN DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN BẰNG VECTƠ 24 2.6 TÍNH CHẤT CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 25 2.6.1 Mạch điện xoay chiều điện trở (R) 25 2.6.2 Mạch điện xoay chiều điện cảm (L) 26 2.6.3 Mạch điện xoay chiều điện dung (C) 26 2.6.4 Mạch R - L - C mắc nối tiếp .27 2.7 CÔNG SUẤT CỦA DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN 29 2.7.1 Công suất tác dụng (P) 29 2.7.2 Công suất phản kháng (Q) 29 2.7.3 Công suất biểu kiến (S) .29 2.8 PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN 30 2.8.1 Phương pháp véctơ 30 2.8.2 Phương pháp tổng trở .32 BÀI TẬP CHƯƠNG 34 CHƯƠNG 3: MẠCH ĐIỆN BA PHA .35 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA 35 3.1.1 Nguồn điện ba pha 35 3.1.2 Cách nối mạch điện ba pha .35 3.1.3 Mạch điện ba pha đối xứng .36 3.2 CÁCH NỐI HÌNH SAO (Y) 36 3.2.1 Cách nối 36 3.2.2 Quan hệ đại lượng dây pha mạch ba pha đối xứng .36 3.3 CÁCH NỐI HÌNH TAM GIÁC (Δ)) 37 3.3.1 Cách nối 37 3.3.2 Quan hệ đại lượng dây pha mạch ba pha đối xứng .37 3.4 CÔNG SUẤT MẠCH BA PHA 38 3.4.1 Công suất tác dụng (P) 38 3.4.2 Công suất phản kháng (Q) 38 3.4.3 Công suất biểu kiến (S) mạch ba pha đối xứng 38 3.5 GIẢI CÁC MẠCH BA PHA ĐỐI XỨNG 38 3.5.1 Phân tích mạch ba pha đối xứng .38 3.5.2 Phương pháp giải mạch ba pha đối xứng 38 3.6 CÁCH NỐI NGUỒN VÀ TẢI TRONG MẠCH BA PHA .41 BÀI TẬP CHƯƠNG 41 CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP 43 Nội dung: .43 4.1 MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 43 4.1.1 Khái niệm 43 4.1.2 Phân loại 44 4.1.3 Cấu tạo 44 4.1.4 Nguyên lý làm việc 45 4.1.5 Tính tốn thơng số máy biến áp 47 4.2 CÁC MÁY BIẾN ÁP ĐẶT BIỆT 48 4.2.1 Máy biến áp tự ngẫu 48 4.2.5 Máy biến áp hàn .48 BÀI TẬP CHƯƠNG 49 CHƯƠNG 5: ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU .50 5.1 ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 50 5.1.1 Khái niệm 50 5.1.2 Cấu tạo 50 5.1.3 Nguyên lý làm việc 51 5.1.4 Tính tốn thơng số động không đồng ba pha 54 5.2 CÁC KIỂU ĐẤU DÂY ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 55 5.2.1 Đấu theo hình (Y) .55 5.2.2 Đấu theo hình (∆) .57 5.3 ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA 58 5.3.1 Động pha điện dung 58 5.3.2 Động pha có vịng ngắn mạch .59 BÀI TẬP CHƯƠNG 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên môn học:Kỹ Thuật Điện Mã môn học: MH 08 Thời gian thực môn học:90giờ; (Lý thuyết:59giờ; Thực hành:29giờ; Kiểm tra: 02 giờ) Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: -Vị trí:Trước học mơ đun học sinh phải hồn thành mơn học chung - Tính chất:Là mơn học sở chương trình đào tạo nghề Vận Hành Sửa Chữa Thiết Bị Lạnh - Ý nghĩa: Cung cấp cho người học kiến thức kỹ thuật điện, làm tảng cho mô đun học lắp đặt mạch điện hệ thống lạnh, sửa chữa lắp ráp mạch điện tử - Vai trò: Là môn học cung cấp kiến thức sở chuyên nghành trang bị cho người học nghề Vận hành sửa chữa thiết bị lạnh Mục tiêu môn học: -Kiến thức: + Trình bày bước giải tốn mạch điện chiều, xoay chiềuvà mạch pha + Mơ tả thành phần cấu tạo trình bày nguyên lý làm việc máy biến áp pha, ba pha + Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc động điện không đồng ba pha, pha phương pháp đảo chiều quay động -Kỹ năng: + Giải toán mạch điện chiều xoay chiều, mạch pha + Rèn luyện tác phong công nghiệp; chủ động công việc - Năng lực tự chủ trách nhiệm: - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ; tư sáng tạo Nội dung môn học: Thời gian (giờ) Số Tên chương, mục TT TS LT TH KT Chương 1: Mạch điện chiều 18 12 06 Chương 2: Dịng điện hình sin 27 18 09 Chương 3: Mạch điện ba pha 21 11 09 Chương 4: Máy biến áp 12 03 Chương 5: Động điện xoay chiều 12 02 Cộng 90 59 29 CHƯƠNG 1:MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU Mã chương: MH08-01 Thời gian: 18 (LT: 04; TH: 04; Tự học: 10) Giới thiệu: Chương bàn đến số định lý định luật mạch điện chiều Việc áp dụng định luật, định lý giúp ta giải nhanh số toán đơn giản biến đổi mạch điện phức tạp thành mạch đơn giản hơn, tạo thuận lợi cho phân tích mạch điện chiều Giải tốt toán chiều tạo sở tốt cho việc phân tích mạch điện xoay chiều trình bày chương sau Mục tiêu: - Trình bày định luật mạch điện chiều, phép biến đổi tương đương nguyên lý xếp chồng; - Giải toán mạch điện chiều theo phương pháp dòng điện nhánh, dòng điện mạch vòng điện nút Nội dung: 1.1.KHÁI NIỆM VỀ NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU, PHỤ TẢI VÀ MÁY PHÁT MỘT CHIỀU a Nguồn điện Là thiết bị điện dùng để biến đổi dạng lượng khác sangđiện cung cấp lượng cho mạch điện Các nguồn điện hay gặp thực tế: - Máy phát điện: biến đổi thành điện - Pin, ắc quy: Biến đổi lượng hoá học thành điện - Pin mặt trời: Biến đổi quang thành điện b Phụ tải điện Là thiết bị điện biến điện thành dạng lượng khác năng, quang năng, nhiệt Trên sơđồ mạch điện hình 1.1 bóng đèn trịng phụ tải điện, chuyển đổi lượng điện thành ánh sáng Trong mạch điện chiều phụ tải điện biểu thị điện trở R c Dây dẫn Là vật dẫn kim loại dùng để nối từ nguồn đến phụ tải thường kết cấu dạng đường dây dài có lõi, nhiều lõi, có vỏ bọc khơng có vỏ bọc dùng để chuyển tải dòng điện từ nguồn điện đến phụ tải Vậy: mạch điện hệ thống gồm thiết bị điện, điện tử ghép lại dây dẫn Trong xảyra q trình truyền đạt, biến đổi lượng hay tín hiệu điện từ đo đại lượng dòng điện, điện áp 1.2 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG QUÁ TRÌNH NĂNG LƯỢNG TRONGMẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.2.1 Dòng điện - Dòng điện: dịng điện tích chuyển dời có hướng tác dụng điện trường - Qui ước:chiều dòng điện hướng từ cực dương cực âm nguồn từ nơi có điện thếcao đến nơi có điện thấp - Cường độ dòng điện: đại lượng đặc trưng cho độ lớn dòng điện Cường độ dòng điệnđược tính lượng điện tích chạy qua tiết diện thẳng vật dẫn đơn vị thờigian.Đơn vị dòng điện ampe (A) - Bản chất dòng điện môi trường : +Trong kim loại: lớp ngồi ngun tử kim loại có electron, chúng liênkết yếu với hạt nhân dễ bật thành electron tự Dưới tác dụng củađiện trường electron tự chuyển động có hướng tạo thành dịng điện + Trong dung dịch: chất hoà tan nước phân ly thành ion dương tự vàcác ion âm tự Dưới tác dụng điện trường ion tự chuyển động cóhướng tạo nên dịng điện + Trong chất khí: có tác nhân bên (bức xạ lửa, nhiệt…) tác động, phần tửchất khí bị ion hố tạo thành ion tự Dưới tác dụng điện trường chúng sẽchuyển động tạo thành dòng điện 1.2.2 Điện áp - Điện áp đại lượng đặc trưng cho khả tích lũy lượng dòng điện Trong mạch điện, điểm có điện xác định φ Hiệu điện hai điểm gọi điện áp ký hiệu U Ta có: UAB= φA - φB Trong đó: φA: điện điểm A φB: điện điểm B UAB: điện áp hay hiệu điện A B - Qui ước: Chiều điện áp chiều từ điểm có điện cao đến điểm có điện thấp.Đơn vị điện áp vơn (V) Hình 1.1 Điện áp dịng điện điện trở 1.2.3 Công suất Công suất P đại lượng đặc trưng cho khả thu phát lượng điện trường dịng điện Cơng suất định nghĩa tích số dịng điện điện áp: P = U.I - Nếu dòng điện điện áp chiều dịng điện sinh cơng dương P > (phần tử phát lượng) - Nếu dịng điện điện áp ngược chiều dịng điện sinh cơng âm P < (phần tử thu lượng) - Đơn vị công suất watt (W, kW, MW) 1.3 MƠ HÌNH MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.3.1 Nguồn điện áp nguồn dòng điện a Nguồn áp chiều Nguồn áp chiều có ký hiệu E đơn vị: Volt (V) Ký hiệu nguồn áp chiều hình 1.2 Hình 1.2 Ký hiệu nguồn áp chiều độc lập b Nguồn dòng chiều Nguồn dịng chiều có ký hiệu J đơn vị Ampe (A) Ký hiệu nguồn dòng chiều hình 1.3 Hình 1.3 Ký hiệu nguồn dòng chiều độc lập 1.3.2 Điện trở R Điện trở đặc trưng cho tượng tiêu tán lượng, ký hiệu R, có đơn vị Ω (Ohm) Hình 1.4 Ký hiệu điện trở mạch điện 1.3.3 Thiết lập mơ hình mạch điện chiều Hình 1.5 cho ví dụ mạch điện Trong mạch điện thấy gồm có nguồn điện E, cơng tắc K, bóng đèn trịn Đ 1, Đ2 dây dẫn liên kết nguồn điện đến bóng đèn qua cơng tắc K Để vận hành mạch điện chúng đóng cơng tắc K Dịng điện I xuất phát từ nguồn E theo dây dẫn cung cấp dịng điện I1, I2 cho bóng đèn Đ1, Đ2 Hình 1.5 Mạch điện bóng đèn trịn - Nhánh: đoạn mạch có chứa phần tử nhiều phần tử ghép nối tiếp nhau, có dịng điện chạy thơng từ đầu đến đầu Số nhánh mạch điện ký hiệu m Hình 1.6 mơ tả nhánh mạch điện hình 1.5 Trên nhánh có chứa bóng đèn Đ1 có dịng điện I1 qua Nhánh nối hai điểm nút A B Hình 1.6 Một nhánh mạch điện - Nút: giao điểm gặp nhánh trở lên Số nút mạch điện ký hiệu n Hình 1.7 mơ tả điểm nút A mạch điện hình 1.5 Tại nút A có dịng điện I xuất phát từ nguồn E vào, hai dòng điện I 1, I2 từ nút A qua hai nhánh chứa hai bóng đèn Đ1 Đ2 Hình 1.7 Một nút mạch điện - Vòng (mạch vòng): lối xuất phát từ nút khép kín qua nhánh trở nút Một vịng mạch điện kết hợp nút nhánh mạch điện Hình 1.8 mơ tả vịng mạch điện hình 1.5 Mạch vịng kết hợp từ nhánh thứ chứa bóng đèn Đ với nhánh thứ hai chứa bóng đèn Đ hai nút mạch điện A, B