ĐỀ CƯƠNG MÔN MẠCH ĐIỆN ĐỀ 01: ĐÁP ÁN

dề số: 01 Câu Nội dung Điểm I (4đ) Tính tổng trở toàn mạch và dòng điện trên các nhánh của mạch. Tổng điểm a. + Tổng trở phức của một nhánh được xác định theo: jXRZ  nên: )(;531086  o jZ )(;9044 1  o jZ )(;4566,544 2  o jZ + Tổng trở tương đương của mạch điện: Z tđ = Z + Z 12 )(;7,564,124,1082,6864,282,0 0 12  jjjZZZ td b. + Dòng điện toàn mạch: )(;46,083,38 7,5644,12 60100 0 0 0 Aj Z U I td       + Điện áp rơi trên nhánh 1-2 là: )(;753,206,7154,2.3,38. 000 1212 VZIU   + Dòng điện phức trên các nhánh là 1: )(;151,5 904 753,20 0 0 0 1 12 1 A Z U I       + Dòng điện phức trên các nhánh là 2: )(;3059,3 4566,5 753,20 0 0 0 2 12 2 A Z U I       0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ II (4đ) Dòng điện dây, dòng điện pha của tải. Điện áp dây, điện áp pha của nguồn và tải. Công suất tải tiêu thụ. 0.5đ a. Do tải nối Y nên các dòng điện dây cũng đồng thời là các dòng điện pha: Aj jZ E II A A AAA 2,136,1787,3622 87,3610 0220 68 0220 0 0 00 . '        Do mạch điện ba pha đối xứng nên hệ thống các dòng điện pha, dây   R jX R 2 jX 2 jX 1 2 I  1 I  I  U  cũng đối xứng, suy ra: AjII BBB 642,8232,2087,15622 0 '  AjII CCC 84,2163,213,8322 0 '  b. Bỏ qua tổng trở dây dẫn nên ta có điện áp pha của nguồn bằng điện áp pha của tải. VEU A A 0 0220 VEU B B 0 120220  VEU C C 0 120220 Các điện áp dây: VUUU BAAB 000 303811202200220  Suy ra: VU BC 0 . 90381  ; VU CA 0 . 150381 Công suất biểu kiến phức các pha của nguồn: VAjjIES A A A 29043872)2,136,17(*)0220(. 0 . * .  c. Vậy công suất biểu kiến phức của nguồn ba pha là: VAjjS )871211616()29043872(3  Công suất tác dụng của nguồn ba pha: P = 11616 W Công suất phản kháng của nguồn ba pha: Q = 8712 VAr 0.5đ 0.5đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.5đ 0.25đ 0.25đ III (2đ) Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của công tắc. 1.0đ 1.0đ Cấu tạo và nguyên lý làm việc Công tắc rất đa dạng về kiểu, loại, song nguyên lý cấu tạo chung đều có các tiếp điểm động và tĩnh. Mạch điện được nối thông khi tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp tĩnh. Lúc này điện trở ở công tắc rất nhỏ. Tiếp xúc càng tốt điện trở càng nhỏ. Mạch điện bị cắt khi hai tiếp điểm rời xa nhau. Điện trở ở công tắc lúc này rất lớn và đấy chính là điện trở không khí giữa hai tiếp điểm. Hai tiếp điểm càng xa nhau, điện trở càng lớn. Số tiếp điểm của các loại công tắc nhiều hay ít tuỳ theo mục đích sử dụng. Việc đóng ngắt các tiếp điểm cũng có thể theo các nguyên tắc cơ khí khác nhau: có loại dùng lẫy, có loại dùng lò xo Để dập tắt nhanh hồ quang khi thao tác, các công tắc đều có kết cấu lò xo xoắn hoặc lò xo lá nhằm hỗ trợ giảm thời gian đóng - ngắt các tiếp điểm. Côn g t ắc ba c hấu lọ a i x oa y. Côn g t ắc đơn ( c ôn g t ắc thư ờ n g) Côn g t ắc ba c hấu lo ạ i b ật Ngoài một số công tắc thường dùng trong các mạch điện sinh hoạt như là công tắc có kết cầu cơ khì, công tắc một cực có rơle nhiệt bảo vệ, công tắc bấm, công tắc giật… Tổng 10.0đ Đề số: 02 Câu Nội dung Điểm I (4đ) Tính tổng trở phức của mạch điện. Viết biểu thức của dòng điện i. a. + Tổng trở pha của tải: )(;54343 22  ppt zjZ A B C 2 2 2 j6 j6 j6 d U 100V + Điện áp dây của nguồn: )(;0100 VU dn  b. + Tải nối tam giác nên: )(;100 VUUU ptdndt  + Dòng điện pha của tải: )(;20 5 100 A z U I pt pt pt  + Dòng điện dây của tải: )(;32020.3.3 AII Ptdt  C. + Công suất tải tiêu thụ:   )(;36003.20.3 3 2 2 WRIP ptpt    )(;72006.20.3 3 2 2 VArXIQ ptpt  0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ II Giải mạch điện (4đ) a. Biểu diễn các sđđ dưới dạng phức và tổng trở phức của các nhánh: VjE )07,707,7(4510 0 1   VjE )07,707,7(13510 0 2    0 11 3710)68( jLjRZ  ;  0 2 Z  0 33 3710)68( 1 j C jRZ  b. Sơ đồ mạch điện phức. Chọn chiều 2 mạch vòng (mv1 và mv2) như hình vẽ c.Viết phương trình định luật Kirchhoff 1 cho nút A và Kirchhoff 2 cho mv1, mv2:       233 13311 321 0 EIZ EIZIZ III Thay số ta được hệ phương trình: 0 3 0 31 321 13510)68( 4510)68()68( 0       Ij IjIj III d. Giải hệ phương trình trên ta tìm được dòng điện trong các nhánh: AjAI 14,185,053414,1 0 1   AjAI 27,114,07,83276,1 0 2   AjAI 14,099,081 0 3   0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.5đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ III (2đ) Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của cầu dao. 1.0đ Cấu tạo và nguyên lý làm việc Cấu tạo của cầu dao rất đơn giản, trên hình 5-1 giới thiệu cấu tạo của một cầu dao.  2 E mv1  1 E Z 1 A B Z 2 Z 3  1 I  2 I  3 I mv 1 mv 2 a b Hình 5 - 2 a. Hồ quang trong quá trình ngắt b. Cầu dao có lưỡi dao phụ Lưỡi dao chính 1 (thân dao) mà ở đầu có tay cầm bằng vật liệu cách điện, còn đầu kia gắn trên trục quay 0 bắt vào đế cách điện 4 (bằng sứ hay bằng đá). Tiếp điểm tĩnh 3 của cầu dao (còn gọi là má dao) gồm hai lá đồng. Các tiếp điểm của cầu dao thường làm bằng đồng và được mạ bạc. Khi đóng thân dao chém vào má dao nhờ lực đàn hồi của má dao ép vào thân nên điện trở tiếp xúc bé. Trong quá trình ngắt, hồ quang xuất hiện giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh và được dập nhờ sự kéo dài hồ quang bằng cơ khí và bằng lực điện động hướng kính tác dụng lên hồ quang (hình 5-2a ). Tuổi thọ của cầu dao khoảng vài nghìn lần đóng - ngắt. Ký hiệu của cầu dao trên hình H 5-3 1.0đ Tổng 10.0đ Đề số: 03 Đáp án gồm 2 trang Câu Nội dung Điểm I (4 đ) Giải mạch điện Ta có:  53415534 2222 XRzjjXRZ o p 0.5đ 0.5đ 6 4 5 3 2 1 3 4 2 1 I 3 1 Hình 5 –1: Cấu tạo của cầu dao 0 4 Z I p A B C Z Z I d )(1576 34 0380 . A jZ U Z U I o p d p p p     Do tải nối tam giác nên: )(4563,13145763 . AxI oo d  Điện áp dây tải bằng điện áp dây nguồn )(0380 . AU o d  Do tải nối tam giác nên: )(0380 AUU o dp  Công suất tác dụng: P=3RI 2 = 3.4.76 2 = 69312W Công suất phản kháng: Q=3X L I 2 = 3.3.76 2 = 51984Var 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ II (4đ) Giải mạch điện 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.25đ 0.25đ 0.5đ 0.5đ Để nâng cao hệ số công suất cos người ta mắc song song tụ điện với phụ tải như hình vẽ: Tổng trở tải:  1086 222 L XRZ 6,0 10 6 cos 1  Z R  Dòng điện tải I 1 : A Z U I 22 10 220 1  Công suất P của tải: P = RI 1 2 = 6.22 2 = 2094W Công suất Q của tải: Q = X L .I 1 2 = 8.22 2 = 3872 Var Dung lượng của bộ tụ mắc song song với tải là: Ta có 395,093,0cos 333,16,0cos 11     tg tg Ftgtg U P C 4 2 1 2 10.792,1)395,0333,1( 220.314 2094 )( .     III (2đ) Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc của nút ấn điện. 1.0đ Cấu tạo và nguyên lý làm việc Nút ấn được dự kiến một hay nhiều nhóm tiếp điểm thường đóng và thường mở. Màu của các nút ấn có thể là màu đỏ, màu xanh, màu đen hay không màu các nút ấn được dùng để dừng (ngừng sự làm việc của mạch điện tương ứng) thường có màu đỏ. Đặc điểm của nút ấn là thay đổi trạng thái khi có lực tác dụng và trở về trạng thái thường sau khi thôi lực tác dụng (không duy trì) Nút ấn thường mở Trên hình 6-1 giới thiệu nguyên lý cấu tạo và kí hiệu của một nút   C U = 220V R L ấn thường mở. Khi nút ấn bị ấn thì mạch thông. Khi thôi ấn, lò xo đẩy lên nút lên và mạch bị cắt. Nút ấn thường đóng Trên hình 6-1b giới thiệu nguyên lý cấu tạo và ký hiệu của một loại nút ấn thường đóng. ở trạng thái ban đầu thì tiếp điểm của nó ở trạng thái đóng. Nó chỉ cắt mạch khi khi bị ấn. Nút ấn kết hợp (nút ấn kép) Trên hình 6-3 giới thiệu nguyên lý cấu tạo của một loại nút ấn kết hợp cả thường mở và thường đóng.(nút ấn kép) Trên hình 6-3 mô tả một nút ấn có một tiếp điểm thường đóng 2 - 3 và tiếp điểm thường mở 2 - 4 và tiếp điểm động kiểu cầu 2. Tiếp điểm làm bằng đồng hay bạc. Khi ta ấn lên núm 1 của tiếp điểm cần nối qua trục 5 và lò xo 6, tiếp điểm 2 - 3 sẽ mở và đóng tiếp điểm 2 - 4 (đóng một mạch điện khác). Khi thôi ấn thì phần động (núm điều khiển với trụ và tiếp điểm cầu) sẽ trở lại trạng thái ban đầu dưới tác dụng của là xo 6. Tất cả các chi tiết đều lắp trên bảng đấu dây 7. 1.0đ Tổng 10.0đ Đề số: 04 Đáp án gồm 3 trang Câu Nội dung Điểm I (4 đ) Giải mạch điện a. Vẽ sơ đồ: 1.0đ Hình 6 - 3 Cấu tạo nút ấn kép 2 4 7 1 6 3 5 1d I 2d I 5 8 8 8 5 5 100V j6 j6 j6 Taûi 1 Taûi 2 Tải 1: )(5 1  P Z )( 3 20 53 100 3 1 1 1 1 1 A xxZ U Z U I p d p p P  )(5005. 3 20 3 2 1 WP           Tải 2: )(1086 22 2  p Z )(10 10 100 22 2 2 A Z U Z U I p d p p P  )(24008.)10.(3 2 2 WP  0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ II (4đ) Giải mạch điện 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.25đ 0.25đ Chọn chiều dương các dòng điện vòng , III II như hình hình vẽ Tổng trở các pha: Z 1 = 10 – j30 Z 2 = 10 + j20 Z 3 = – j10 Lập phương trình Vòng I: (2 1 + 2 3 ) . I I + Z 1 . II I = . 2 1 . EE  Vòng II: 2 1 . I I + (2 1 + Z 2 ) . II I = 1 0 E Thay trị số ta có: (10 – j20) . I I + (10 – j 30) . II I = 115,1 + j 273,67 (10 – j30) . I I + (20 – j 10) . II I = 115,1 + j 53,67 Giải hệ phương trình bằng Cramer: Ė 2 Ż 3 Ż 2 İ 2 A İ 3 İ 1 Ė 1 Ż 1 İ v1 İ v2 1 - Phần tử đốt nóng 2,3 - Thanh lưỡng kim. 4 - Trục 5 - Lò xo 6 - Cần quay 7 - Tiếp điểm thường đóng 8 - Nút ấn phục hồi 100800 10203010 30102010 j jj jj         67,531,11567,351,115 301067,2731,115 1 jj jj 2277,6 + j 7238,7 10497,7136 67,531,1153010 67,2731,1152010 2 j jj jj     I I . = 100800 7.72386,2277 1 j j      = 3,913 + j 7238,7 203,094,8 100800 10497,7136 2 . j j j I II        Chọn chiều dương dòng điện như hình vẽ, ta có dòng điện các nhánh là: AjIII III 0 1 . 12176,9365,8026,5  AjII II 0 . 2 . 7,17895,8023,094,8  AjII I 0 . 3 . 6,1144,9546,8913,3  c) Công suất mạch tiêu thụ: Công suất tác dụng: WIRIRP 1734 2 22 2 11  Công suất phản kháng: )(372)76,9.30()4,9.1095,8,20().().( 2222 1 2 33 2 22 VARIXIXIXQ cLL  0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.5đ 0.5đ III (2đ) Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc của rơ le nhiệt. 1.0đ Cấu tạo và nguyên lý làm việc Rơle nhiệt bảo vệ 5 4 6 8 3 2 4 I kc 7 I 1 Dòng điện của mạch được bảo vệ đi qua phần tử đốt nóng 1 của rơle nhiệt, phần tử đốt nóng này được đặt gần thanh lưỡng kim gồm hai lá kim loại 2 và 3 có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau và gắn chặt với nhau. Một đầu lưỡng kim được giữ cố định, còn đầu kia đội vào cần quay 6 , cần 6 có thể quay quanh trục 4, trên trục có gắn lò xo xoắn 5. Dòng điện khống chế I kc của mạch cần được rơle nhiệt khống chế đi qua tiếp điểm thường đóng 7. Khi dòng điện qua mạch (cần được bảo vệ) I tăng quá mức đã chỉnh định sẳn, lưỡng kim bị nung nóng quá mức, vì là lưỡng kim 3 có hệ số giãn nở lớn hơn lá kim loại 2 nên lưỡng kim bị uốn cong về phía trên trượt ra khỏi cần quay 6, lò xo 5 căng mạch sẽ làm quay trục 4 làm mở tiếp điểm 7 ngắt dòng điện khống chế. Sau khi rơle nhiệt tác động, thì phải để một thời gian cho lưỡng kim nguội đi rồi ấn nút ấn phục hồi 8 khôi phục trạng thái thường đóng của tiếp điểm 7, lúc đó mạch khống chế mới tiếp tục làm việc được. Nếu do quá tải thường xuyên thì phải giảm bớt phụ tải, hay hư hỏng bên trong động cơ thì phải sửa chữa trước khi ấn nút phục hồi 8. 1.0đ Tổng 10.0đ Đề số: 05 Đáp án gồm 2 trang Câu Nội dung Điểm I (4 đ) Hãy tính điện áp dây, điện áp pha của tải, dòng điện dây, dòng điện pha tải, và công suất tải. + Hình vẽ: + Tổng trở pha của tải: )(;108686 22  ppt zjZ + Nguồn nối sao nên: )(;31003 VUU pndn  + Tải nối tam giác nên: )(;3100 VUUU ptdndt  + Dòng điện pha của tải: )(;310 10 3100 A z U I pt pt pt  + Dòng điện dây: )(;30310.3.3 AII ptdt  0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ a b A B C 100V  6  6  6 j8 j8 j8 j8 c . İ v1 İ v2 100800 100 3010 0 2010 3010 111 j jj jj      7,61892859 10067,2731,115 0 2010 67,531,115 110 1 j jj jj      10497,7136 100 3010 0 2010 3010 111 2 j jj jj      . hồi 100800 1020 3010 3010 2010 j jj jj         67,531,11567,351,115 3010 67,2731,115 1 jj jj 2277,6 + j 7238,7 10497,7136 67,531,115 3010 67,2731,115 2010 2 j jj jj     . tĩnh 3 của cầu dao (còn gọi là má dao) gồm hai lá đồng. Các tiếp điểm của cầu dao thường làm bằng đồng và được mạ bạc. Khi đóng thân dao chém vào má dao nhờ lực đàn hồi của má dao ép vào thân