ĐỀ CƯƠNG MÔN MẠCH ĐIỆN ĐỀ 03: ĐÁP ÁN

Đề số: 01 Đáp án gồm 2 trang Câu Nội dung Điểm I (4đ) Giải mạch điện Tổng điểm a. )(66,10 . 1 . 2         C LRZ   A Z U I 38,9 66,10 100    VARIXIXQ CL 67,32458,9. 0265,0 1 38,9.65,2 2222    938,0 938 8,879 . 8,87938,9.10. 22   IU P CosCosIUP WIRP  b. Để dòng điện cực đại I max )/(377 1 srad LC   Vậy Hzf 60 2 120 2 377 2        2 2 CL XXRZ              10 10.265.120 1 10.5,26.12010 2 6 32     A R U I 10 10 100      VARIXIXQ WIRP CL 010. 0265,0 1 10.5,26 100010.10. 2222 22     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 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  C 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 . * .  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 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.5đ 0.25đ 0.25đ III (2đ) Vẽ sơ đồ nối Ampe kế đo I và nêu phương pháp mở rộng giới hạn thang đo. 1.0đ 1.0đ Cách mắc Am-pe đo cường độ dòng điện Phương pháp đo: Khi đo Ampemét được mắc nối tiếp với phụ tải (hình 3.1) Ta có: R tđ = R t + R m Trong đó: R m là điện trở trong của Ampemét  gây sai số Mặt khác, khi đo Ampemét tiêu thụ một lượng công suất: P A = m RI 2 . Từ đó để phép đo được chính xác thì R m phải rất nhỏ Phương pháp mở rộng giới hạn đo - Dùng điện trở sun - Dùng máy biến dòng Khi dòng điện cần đo vượt quá giới hạn đo của cơ cấu đo người ta mở rộng thang đo bằng cách mắc những điện trở song song với cơ cấu đo gọi là Shunt (đây là phương pháp phân mạch) Ta có: I S R S = I A R m hay S m A S R R I I  (1) R m: điện trở trong của cơ cấu đo R S : điện trở của Shunt I phụ tải A R t R m   U Hình 3.1: Sơ đồ mắc Ampemét Từ (1) ta suy ra: S Sm A AS R RR I II    Vì: I = I A + I S là dòng điện cần đo nên ta có: S m S Sm A R R R RR I I    1 (2) Đặt n i = S m R R 1 Ta suy ra I = n i I A (n i = S m R R 1 là bội số của Shunt)  Cách tính điện trở Shunt n i : cho biết khi có mắc Shunt thì thang đo của Ampemét được mở rộng n i lần so với lúc chưa mắc Shunt. Từ (1) ta thấy, nếu R S càng nhỏ so với R m thì thang đo được mở rộng càng lớn. * Điện trở shunt có thể tính theo cách sau: R s = max.taûi max. * A mA II RI  (*) Trong đó: I tải là dòng điện qua tải R s = 1 i m n R Tổng 10.0đ Đề số: 02 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 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   0.5 đ 0.5đ 0.25đ 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 0.5đ 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 )( .       C U = 220V R L III (2đ) Vẽ mạch và giải thích các phương pháp đo công suất 1 pha. 1.0đ 1.0đ - Đo gián tiếp: Ta biết công suất mạch một chiều được tính theo công thức: P = UI Nên ta đo công suất bằng cách mắc sơ đồ đo như sau: + Dùng Am-pe-mét xác định trị số dòng điện qua tải. + Dùng Vôn-mét xác định trị số điện áp giáng trên tải. Từ đó ta xác định được công suất tiêu thụ trên tải theo công thức trên. - Đo trực tiếp: Để đo công suất trực tiếp ta dùng dụng cụ đo là Watmet. * Khi sử dụng Watmet phải chú ý đến cực tính của cuộn dây. Vì khi đổi chiều dòng điện 1 trong 2 cuộn dây thì mômen quay đổi chiều dẫn đến kim của Watmet quay ngược. Tổng 10.0đ Đề số: 03 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 Hình 3.14: Mạch đo công suất dùng V-mét và A-mét U DC + - + + - - R V A Hình 3.16: Đo công suất xoay chiều bằng Oátmét * I v R P R t I 2 1 * U AC R u 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 Giải mạch điện Z6 Z7 Z8 Z4 Z5 u (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) Vẽ sơ đồ nối Vôn kế đo điện áp U và nêu phương pháp mở rộng giới hạn thang đo điện áp. 1.0đ Cách mắc vôn mét đo điện áp Khi đo Vônmét được mắc song song với đoạn mạch cần đo.  2 E mv1  1 E Z 1 A B Z 2 Z 3  1 I  2 I  3 I mv 1 mv 2 V r V I V I Phụ tải Ta có: V V r U I  (1) Mở rộng giới hạn đo vôn mét bằng điện trở phụ Mỗi cơ cấu đo chỉ giới hạn đo được một giá trị nhất định. Vì vậy, để mở rộng giới hạn đo của Vônmét (Khi điện áp cần đo vượt quá giới hạn đo cho phép của Vônmét) người ta mắc thêm một điện trở phụ R P nối tiếp với cơ cấu đo. Ta có: U P = IR P  P P R U I  U V = I.r V  V V r U I   V V P P r U R U   V P V P r R U U   V VP V VP r rR U UU    Vì: U P + U V = U nên: V P V VP V r R r rR U U    1 Đặt U V P n r R 1  U V n U U   U = U V .n u ( V P U r R n 1 : bội số điện trở phụ) Hệ số n u cho biết khi mắc điện trở phụ thì thang đo của Vônmét được mở rộng n u lần. Nếu R p rất lớn so với r V thì thang đo càng được mở rộng. R P càng lớn so với r v thì cở đo càng được mở rộng. 1.0đ 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: 0.5đ a b A B C 100V  6  6  6 j8 j8 j8 j8 c + 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:   )(;54006.310.3 3 2 2 WRIP ptpt  + Công suất phản kháng:   )(;72008.310.3 3 2 2 VArXIQ ptpt  0.5đ 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 0.5đ + 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   R L C U  i )();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  0.5đ 0.5đ III (2đ) Nêu phương pháp đo hệ số công suất cos trực tiếp và gián tiếp. 1.0đ 1.0đ Đo hệ số công suất bằng phương pháp gián tiếp: - Theo công thức tính công suất ta có: P = UIcos  cos = UI P Vậy dùng các dụng cụ đo: Watmet, vônmét và ampemét - Với mạch 3 pha đối xứng: P =  cos dd IU3  = dd IU P 3 - Với mạch 3 pha không đối xứng: cos của 3 pha không bằng nhau nên có khái niệm cos của mạch 3 pha như sau: Từ tam giác công suất ta có: tg = P Q mà cos =  2 1 1 tg nên cos = 2 ) (1 1 P Q  Với hộ tiêu thụ điện năng: cos = 2 ) (1 1 TD PK W W  Trong đó: W PK : điện năng phản kháng đo bằng dụng cụ đếm điện năng phản kháng (công tơ phản kháng). W TD : điện năng tác dụng đo bằng dụng cụ đếm điện năng tác dụng (công tơ điện). Đo hệ số công suất đọc thẳng: Dụng cụ đo hệ số công suất đọc thẳng là cos kế, cos kế điện động 1 pha có cơ cấu đo là tỷ số kế điện động có mạch mắc như hình vẽ 3.24:  s Q P I I 2 R t L U I 1 R * * Hình 3.24: Sơ đồ nguyên lý của cos  điện động 2 1 . A İ 3 İ 1 Ė 1 Ż 1 İ v1 İ v2 10497,7136 1 0030 10 020 1030 10 111 2 j jj jj      7,72386,2277 67,2731,11 5030 10 67,531,11520 1030 10 011 3 j jj jjj      Aj j j I 0 2 1 1 . 12176,9365,8026,5 100800 7,61891,4859        . VEU C C 0 120220 Các điện áp dây: VUUU BAAB 000 3038 11202200220  Suy ra: VU BC 0 . 9038 1  ; VU CA 0 . 1 5038 1 Công suất biểu kiến phức các pha của nguồn: VAjjIES A A A 29043872)2,136,17(*)0220(. 0 . * .  . + 0 – j10 . 3 I = 115,1 + j273,67 Giải hệ phương trình bằng quy tắc Crammer: 100800 1 0030 10 020 1030 10 111 j jj jj      7,61892859 10067,2731,115 0201067,531,115 110 1 j jj jj