ĐỀ CƯƠNG MÔN MẠCH ĐIỆN ĐỀ 02: ĐÁP ÁN

de 01 Đáp án gồm 2 trang Câu Nội dung Điểm I (4đ) a b Tính dòng điện III  ,, 21 trên các nhánh của mạch. Tính công suất P,Q,S toàn mạch. Tổng điểm Điện trở tương đương nhánh song song 1-2: )(;1452 4522 904 22 )2(2 . 0 0 0 21 21 12          j j j ZZ ZZ Z + Điện trở tương đương toàn mạch: )(;877)1()26( 0  jjjZ td + Dòng điện trên mạch tổng: )(;82 87 010 0 0 0 AI      + Dòng điện trên nhánh 1: )(;531 452 901 .82 22 2 . 0 0 0 0 1 A j j II         + Dòng điện trên nhánh 2: )(;371 452 1 .82 22 2 . 0 0 0 2 A j II       + Công suất tác dụng P: WRIP 147.)2(. 22  + Công suất phản kháng Q: VArXIQ 21.)2(. 22  + Công suất biểu kiến S: VAQPS 14,14214 2222  0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ II (4đ) a b 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 0.5đ 0.5đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 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 cũng đối xứng, suy ra: AjII BBB 642,8232,2087,15622 0 '  AjII CCC 84,2163,213,8322 0 '  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: c 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 . * .  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 0.25đ 0.5đ 0.25đ 0.25đ III (2đ) Phát biểu và ghi công thức tính của định luật cảm ứng điện từ. 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ a. Trường hợp từ thông  biến thiên xuyên qua vòng dây: Khi từ thông  biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn, trong vòng dây sẽ cảm ứng sức điện động. Nếu chọn chiều sức điện động cảm ứng phù hợp với chiều của từ thông theo quy tắc văn nút chai, sức điện động cảm ứng trong một vòng dây, được viết theo công thức Mácxoen như sau : dt d e   Nếu cuộn dây có w vòng, sức điện động cảm ứng của cuộn dây sẽ là: dt d dt wd e    Trong đó:  wd gọi là từ thông móc vòng của cuộn dây. b. Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường: Khi thanh dẫn chuyển động thẳng góc với đường sức từ trường (đó là trường hợp thường gặp trong máy điện), trong thanh dẫn sẽ cảm ứng sức điện động e, có trị số là: e = B.l.v Trong đó : B: cảm ứng từ đo bằng tesla (T) l: chiều dài hiệu dụng của thanh dẫn (phần thanh dẫn nằm trong từ trường) v: tốc độ thanh dẫn đo bằng m/s. Chiều của sức điện động cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải. Tổng 10.0đ Đề số: 02 Đáp án gồm 3 trang Câu Nội dung Điểm I (4đ) Tính tổng trở phức của mạch điện. Viết biểu thức của dòng điện i. - Chuyển sang dạng phức: 12 34 5 3 , 3 2, 2 Z j Z Z j Z j Z        - Biến đổi Δ(Z 1 ,Z 2 ,Z 3 ) thành Y(Z 6 ,Z 7 ,Z 8 ): 0.5đ 0.5đ 13 6 1 2 3 23 7 1 2 3 12 8 1 2 3 . 3 .2 6 1,8 0,6 3 3 2 3 . 6 3 . 6 3 ZZ jj Zj Z Z Z j j j ZZ j Z Z Z Z j ZZ j Z Z Z Z j                      - Tổng trở phức của mạch điện: 9 10 6 9 10 58 67 . 1,8 0,6 0,68 1,24 1,12 1,84 2,15 o j ZZ Z Z j j ZZ Z j e           Trong đó: 9 7 4 10 8 5 9 10 9 10 0,6 0,8 2,6 1,8 . 0,68 1,24 Z Z Z j Z Z Z j ZZ j ZZ              - Trị hiệu dụng của dòng điện i là: 0 0 0 58 67 58 67 5 2,32( ) 2,15 5. 2,32. 2,15. 58,67.3,14 2.2,32sin(1000 ) 180 j j j U IA Z Ue Ie Z e i t A          2.2,32.sin(1000 1,023)i t A   1,0 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ I (4đ) Giải mạch điện 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.5đ 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. Z6 Z7 Z8 Z4 Z5 u  2 E mv1  1 E Z 1 A B Z 2 Z 3  1 I  2 I  3 I mv 1 mv 2 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 0.5đ 0.5đ III (2đ) Phát biểu và ghi công thức tính, ứng dụng về lực điện từ. 1.0đ 1.0đ Khi thanh dẫn mang dòng điện i chuyển động trong từ trường hợp với cảm ứng từ B góc α thì thanh dẫn sẽ chịu một lực điện từ tác dụng có trị số được xác định: F đt = B.i.l.Sinα (N). Khi thanh dẫn đặt thẳng góc với đường sức từ trường (đó là trường hợp gặp trong động cơ điện), khi đó: F đt = B.i.l (N). Trong đó: B: Từ cảm (T) i: dòng điện (A) l: chiều dài hiệu dụng (m) F đt : lực điện từ (N) Chiều lực điện từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái. Sử dụng tính chất này người ta chế tạo ra động cơ điện. Tổng 10.0đ Đề số: 03 Đáp án gồm 2 trang Câu Nội dung Điểm I (4 đ) Tính dòng điện trên các nhánh và công suất mạch tiêu thụ. - Ta phức hóa mạch điện và biểu diễn về sơ đồ phức như hình vẽ Z1 Z3 Z2 E1 E2 E3 I1 I3 I2 A 0.5 đ 0.5đ 0 13 0 2 1 1 1 1 1 22 4 3 3 3 3 3 220 0 ( ) 220( ) 110 30 ( ) 95,26 55( ) 10 314.0,0318 10 10( ) 5( ) / 10 / 314.3,184.10 ) 10 10( ) E E v v E v j v Z R jX R j L j j ZR Z R jX R j C j j                                 Tại nút A: 1 2 3 0I I I   Vòng 1: 1 1 2 2 1 2 Z I Z I E E   Vòng 2: 1 1 3 3 1 3 Z I Z I E E   Thay trị số vào hệ phương trình, ta có: 1 2 3 12 13 0 (10 10) 5 315,26 55 (10 10) (10 10) 0 I I I j I I j j I j I            Giải hệ phương trình, ta được: 0 1 0 2 0 3 12,342 8,675 15,08 35,1 21,017 3,666 21,33 9,9 8,675 12,342 15,08 54,9 I j A I j A I j A              Dòng điện các nhánh: 0 1 0 2 0 3 2.15,08sin(314 35,1 )( ) 2.21,33sin(314 9,9 )( ) 2.15,08sin(314 54,9 )( ) i t A i t A i t A    Công suất mạch tiêu thụ: 2 2 2 1 1 2 2 3 3 2 2 2 . . . 10.15,08 5.21,33 10.15,08 6823 P R I R I R I PW        0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.5đ II (4đ) Giải mạch điện 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.25đ 0.25đ 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:   C U = 220V R L I 1 I 2 I 3 I 4 A I 5 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 )( .     0.5đ 0.5đ III (2đ) Phát biểu, viết biểu thức tổng quát, nêu quy ước dấu và cho ví dụ về định luật Kirchoff 1. 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ + Phát biểu: Tổng đại số những dòng điện ở một nút bằng không. (dòng điện đến và đi khỏi một nút là không đổi). + Biểu thức:   A i 0 + Quy ước: Chiều dòng điện hướng vào nút là dương, hướng khỏi nút là âm. + Ví dụ: I 1 + I 2 - I 3 - I 4 - I 5 = 0 Tổng 10.0đ Đề số: 04 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  + Công suất tác dụng: 0.5đ 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 A B C I 1 r 1 r 3 r 2 I 3 I 2 E 1 E 2   )(;54006.310.3 3 2 2 WRIP ptpt  + Công suất phản kháng:   )(;72008.310.3 3 2 2 VArXIQ ptpt  0.5đ II (4đ) Giải mạch điện 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ + Vẽ hình: + Tổng trở toàn mạch: )(;238,102,410)2,2218(10)(  o CL jjXZjRZ + Dòng điện trong mạch: )(;233,9 238,10 0100 A Z U I o o o       )();233600sin(23,9 Ati o  + Điện áp trên điện trở: )(;2393233,9.10. VIRU oo R   )();233600sin(293 Vtu o R  + Điện áp trên cuộn dây: )(;1137,1679018.233.9. VZIU ooo LL   )();1133600sin(27,167 Vtu o L  + Điện áp trên tụ điện: )(;675,206902,22.233,9. VZIU ooo CC   )();673600sin(25,206 Vtu o C  + Công suất tiêu thụ )(8649010)3,9( 22 WxxRIP  III (2đ) Phát biểu, viết biểu thức tổng quát, nêu quy ước dấu và cho ví dụ về định luật Kirchoff 2. 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ + Phát biểu: Đi theo một vòng khép kín theo chiều tùy ý chọn, tổng đại số những sức điện động bằng tổng đại số các điện áp rơi trên các điện trở của mạch vòng. + Công thức tính:  E =  I x .r x . + Quy ước: Theo chiều dương quy ước các suất điện động và điện áp cùng chiều mang dấu dương và ngược chiều mang dấu âm. + Ví dụ: E 1 - E 2 = I 1 .R 1 + I 2 .R 2 - I 3 .R 3 Tổng 10.0đ Đề số: 05 Đáp án gồm 3 trang R L C U  i 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. Chọn ẩn số là ảnh phức dòng nhánh . 1 I , . 2 I , . 3 I , đã định chiều dương như hình vẽ. Z 1 = 10 – j30 Z 2 = 10 + j20 Z 3 = – j10 Lập hệ PT Tại nút A: 0 . 32 . 1  III Tại vòng I: . 12 . 11 EZIZ  Tại vòng II: . 21 . 32 . 11 EEIZIZ  Thay trị số vào hệ phương trình ta có: 0 . 3 2 1  III (10 – j30) . 1 I + (10 + j20) . 2 I + 0 = 115,1 + j53,67 (10 – j30) . 1 I + 0 – j10 . 3 I = 115,1 + j273,67 Giải hệ phương trình bằng quy tắc Crammer: 100800 1003010 020103010 111 j jj jj      7,61892859 10067,2731,115 0201067,531,115 110 1 j jj jj      10497,7136 1003010 020103010 111 2 j jj jj      7,72386,2277 67,2731,11503010 67,531,11520103010 011 3 j jj jjj      0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ Ė 2 Ż 3 Ż 2 İ 2 A İ 3 İ 1 Ė 1 Ż 1 İ v1 İ v2 Aj j j I 0 2 1 1 . 12176,9365,8026,5 100800 7,61891,4859        Aj j j I 7,18795,8203,094,8 100800 10497,7136 2 2 .        Aj j j I 0 3 3 . 6,114546,8913,3 100800 7,72386,2277        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 0.5đ 0.5đ II (4đ) Giải mạch điện 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ * Dạng số phức: İ = 5 45 0 = 3,54 + j.3,54 Ů = 115 -25 0 = 104,2 – j.48,6 * Dạng tức thời: i = 5. sin(ωt + 45 0 ) u = 115 sin (ωt - 25 0 ) * Công suất tác dụng P: φ = φ u – φ i = -75 I = 5(A); U= 115 (V) P = U.I.cosφ = 115.5.Cos (-75 = 148,82 (W) * Công suất phản kháng Q: Q = U.I. sinφ = 115.5.Sin (-75 555,4 (VAr) III (2đ) Vẽ hình và phân tích nguyên lí làm việc của máy biến áp lí tưởng. 0.5đ Sơ đồ nguyên lý làm việc của MBA một pha gồm lõi thép và hai dây quấn được minh hoạ như hình 1. Dây quấn sơ cấp có số vòng dây là N 1 , được nối với nguồn điện áp xoay chiều và các đại lượng phía dây quấn sơ cấp thường ký hiệu có chỉ số 1 kèm theo như u 1 , e 1 , i 1 , Dây quấn thứ cấp có số vòng dây là N 2 , cung cấp điện cho phụ tải Z t và các đại lượng phía dây quấn thứ cấp thường ký hiệu có chỉ số 2 kèm theo như u 2 , e 2 , i 2 , Khi đặt điện áp u 1 lên dây quấn sơ cấp, trong dây quấn sơ cấp có dòng điện i 1 chảy qua, trong lõi thép sẽ sinh ra từ thông  móc vòng với cả hai dây quấn. Từ thông này cảm ứng trong dây quấn sơ và thứ cấp các sđđ e 1 , e 2 . Dây quấn thứ cấp có tải sẽ sinh ra dòng điện i 2 đưa ra tải với điện áp u 2 . Như vậy năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn sơ cấp sang dây quấn thứ cấp. Giả sử điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là hình sin và từ thông  do nó sinh ra cũng là hàm số hình sin và có dạng:  =  m sint. Theo định luật cảm ứng điện từ, các sđđ cảm ứng e 1 , e 2 sinh ra trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp MBA là: e 1 = - N 1 d/dt = -N 1  m cost = -N 1  m sin(t + 90 0 ) = N 1  m sin(t - 90 0 ) = E 1 2 sin(t - 90 0 ) e 2 = - N 2 d/dt = N 2  m sin(t - 90 0 ) = E 2 2 sin(t - 90 0 ) Trong đó : E 1 , E 2 là trị số hiệu dụng của sđđ sơ cấp và thứ cấp, cho bởi: E 1 = N 1  m / 2 =  2 fN 1  m = 4,44fN 1  m E 2 = N 2  m / 2 =  2 fN 2  m = 4,44fN 2  m Tỉ số biến áp của MBA: k = E 1 /E 2 = N 1 /N 2 Với MBA lý tưởng ta có: E 1 = U 1 và E 2 = U 2 , suy ra: k = E 1 /E 2 = U 1 /U 2 = N 1 /N 2 + không tổn hao hay: U 1 I 1 = U 2 I 2 . Như vây ta có: U 1 /U 2 = I 2 /I 1 = k Nếu k > 1 : MBA giảm áp Nếu k < 1: MBA tăng áp. 0.5đ 0.5đ 0.5đ Tổng 10.0đ Đề số: 06 Đáp án gồm 3 trang Câu Nội dung Điểm I (4 đ) Giải mạch điện a. Vẽ sơ đồ: 1d I 2d I 5 8 8 8 5 5 100V j6 j6 j6 Taûi 1 Taûi 2 Tải 1: 1.0đ 0.5đ . nguồn bằng điện áp pha của tải. VEU A A 0 022 0 VEU B B 0 1 2022 0  VEU C C 0 1 2022 0 Các điện áp dây: VUUU BAAB 000 303811 2022 0022 0  Suy ra: c VU BC 0 . 90381. tắc Crammer: 100800 1003010 020 103010 111 j jj jj      7,61892859 10067,2731,115 020 1067,531,115 110 1 j jj jj      10497,7136 1003010 020 103010 111 2 j jj jj      . dòng điện dây cũng đồng thời là các dòng điện pha: Aj jZ E II A A AAA 2,136,1787,3622 87,3610 022 0 68 022 0 0 0 00 . '        Do mạch điện ba pha đối xứng nên hệ thống các dòng