GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN

Nội dung giáo trình gồm 5 chương:Chương 1: Các khái niệm cơ bản về mạch điện.Chương 2: Mạch điện một chiều.Chương 3: Dòng điện xoay chiều hình sin.Chương 4: Mạch ba pha.Chương 5: Giải các mạch điện nâng cao

1 B LAO NG - THNG BINH V X HI TNG CC DY NGH GIO TRèNH Tờn mụ un: Mch in NGH: IN CễNG NGHIP TRèNH CAO NG NGH (Ban hnh kốm theo Quyt nh s: 120/Q-TCDN ngy 25 thỏng 02 nm 2013 ca Tng cc trng Tng cc Dy ngh) H Ni, nm 2013 TUYấN B BN QUYN Ti liu ny thuc loi sỏch giỏo trỡnh nờn cỏc ngun thụng tin cú th c phộp dựng nguyờn bn hoc trớch dựng cho cỏc mc ớch v o to v tham kho Mi mc ớch khỏc mang tớnh lch lc hoc s dng vi mc ớch kinh doanh thiu lnh mnh s b nghiờm cm LI GII THIU Giỏo trỡnh mch in c xõy dng v biờn son trờn c s chng trỡnh khung o to ngh in cụng nghip ó c tng cc dy ngh phờ duyt Giỏo trỡnh Mch in dựng ging dy trỡnh Cao ng ngh c biờn son theo nguyờn tc quan tõm n: tớnh nh hng th trng lao ng, tớnh h thng v khoa hc, tớnh n nh v linh hot, hng ti liờn thụng, chun o to ngh khu vc v th gii, tớnh hin i v sỏt thc vi sn xut Ni dung giỏo trỡnh gm chng: Chng 1: Cỏc khỏi nim c bn v mch in Chng 2: Mch in mt chiu Chng 3: Dũng in xoay chiu hỡnh sin Chng 4: Mch ba pha Chng 5: Gii cỏc mch in nõng cao p dng vic i mi phng phỏp dy v hc, giỏo trỡnh ó biờn son c phn lý thuyt v thc hnh Giỏo trỡnh c biờn son theo hng m, kin thc rng v c gng ch tớnh ng dng ca ni dung c trỡnh by Trờn c s ú to iu kin cỏc trng s dng mt cỏch phự hp vi iu kin c s vt cht Trong quỏ trỡnh biờn son khụng trỏnh sai sút, ban biờn son rt mong c s gúp ý ca bn c giỏo trỡnh c hon thin hn H ni, ngy thỏng nm 2013 Tham gia biờn son Ths Trn Th Thu Phng Ch biờn Ths Lờ Th Chiờn Ths Trn Vn Qunh MC LC Li gii thiu Mc lc Bi m u Chng 1: Cỏc khỏi nim c bn v mch in 1.1 Mch in v mụ hỡnh 1.2 Cỏc khỏi nim c bn mch in 1.3 Cỏc phộp bin i tng ng Chng 2: Mch in mt chiu 2.1 Cỏc nh lut v biu thc c bn mch mt chiu 2.2 Cỏc phng phỏp gii mch mt chiu Chng 3: Dũng in xoay chiu hỡnh sin 3.1 Khỏi nim v dũng in xoay chiu 3.2 Gii mch xoay chiờu khụng phõn nhỏnh 3.3 Gii mch xoay chiu phõn nhỏnh Chng 4: Mch ba pha 4.1 Khỏi nim chung 4.2 S u dõy mch ba pha i xng 4.3 Cụng sut mch ba pha Chng 5: Gii cỏc mch in nõng cao 5.1 Mng ba pha khụng i xng 5.2 Gii mch xoay chiu cú nhiu ngun tỏc ng 5.3 Gii mch cú thụng s ngun ph thuc 9 14 16 21 21 27 42 42 52 63 82 82 84 89 99 99 103 106 MễN HC: MCH IN Mó mụn hc: MH 08 V trớ, tớnh cht, ý ngha v vai trũ ca mụn hc: - Mụn hc mch in c b trớ hc sau cỏc mụn hc chung v hc trc cỏc mụn hc, mụ un chuyờn mụn ngh - L mụn hc k thut c s - Trang b nhng kin thc v k nng tớnh toỏn c bn v mch in Mc tiờu ca mụn hc: - Phỏt biu c cỏc khỏi nim, nh lut, nh lý c bn mch in mt chiu, xoay chiu, mch ba pha - Tớnh toỏn c cỏc thụng s k thut mch in mt chiu, xoay chiu, mch ba pha trng thỏi xỏc lp v quỏ - Vn dng c cỏc phng phỏp phõn tớch, bin i mch gii cỏc bi toỏn v mch in hp lý - Vn dng phự hp cỏc nh lý, cỏc phộp bin i tng ng gii cỏc mch in phc - Gii thớch c mt s ng dng c trng theo quan im ca k thut in - Rốn luyn tớnh cn thn, t m tớnh toỏn Ni dung ca mụn hc: S Thi gian (gi) Tờn chng, mc TT Kim tra* Tng Lý Thc hnh (LT hoc s thuyt Bi TH) Bi m u 3 I Chng1.Cỏc khỏi nim c bn v mch in 1.Mch in v mụ hỡnh 2.Cỏc khỏi nim c bn 1 mch in 3.Cỏc phộp bin i tng ng II Chng 2.Mch in mt 23 12 chiu 1.Cỏc nh lut v biu thc 4 c bn mch mt chiu 2.Cỏc phng phỏp gii mch mt chiu III Chng Dũng in xoay 24 12 10 chiu hỡnh sin 1.Khỏi nim v dũng in xoay chiu 2.Gii mch xoay chiu khụng phõn nhỏnh Gii mch xoay chiu phõn nhỏnh IV Chng Mch ba pha 1.Khỏi nim chung 2.S u dõy mng ba pha cõn bng 3.Cụng sut mng ba pha cõn bng Phng phỏp gii mng ba pha cõn bng V Chng Gii cỏc mch in nõng cao 1.Mng ba pha bt i xng 2.Gii mch AC cú nhiu ngun tỏc ng 3.Gii mch cú thụng s ngun ph thuc Cng: 20 14 90 7 11 1 2 2 45 39 Bi m u: Khỏi quỏt chung v mch in Tng quỏt v mch in Mch in l mụn hc c s k thut quan trng quỏ trỡnh o to cụng nhõn lnh ngh, k s cỏc ngnh k thut nh in cụng nghip, t ng húa Nú nhm mc ớch trang b mt c s lý lun cú hiu lc cho cỏc ngnh k thut in m cũn cú th dng cho nhiu ngnh k thut khỏc K thut in l ngnh k thut ng dng cỏc hin tng in t bin i nng lng, o lng, iu khin, x lý tớn hiu bao gm vic to ra, bin i v s dng in nng, tớn hiu in t cỏc hot ng thc t ca ngi So vi cỏc hin tng vt lý khỏc nh c, nhit, quang hin tng in t c phỏt hin chm hn vỡ cỏc giỏc quan ca ngi khụng cm nhn trc tip c hin tng ny Tuy nhiờn vic khỏm phỏ hin tng in t ó thỳc y mnh m cuc cỏch mng khoa hc v k thut chuyn sang lnh vc in khớ húa, t ng húa in nng cú u im ni bt l cú th sn xut trung vi ngun cụng sut ln, cú th truyn ti i xa v phõn phi n ni tiờu th vi tn hao tng i nh in nng d dng bin i thnh cỏc dng nng lng khỏc Mt khỏc quỏ trỡnh bin i nng lng v tớn hiu in t d dng t ng húa v iu khin t xa, cho phộp gii phúng lao ng chõn tay v c lao ng trớ úc ca ngi Cỏc mụ hỡnh toỏn mch in 2.1 Mụ hỡnh toỏn hc ca quỏ trỡnh a Mụ hỡnh toỏn hc ca quỏ trỡnh Mun s dng, khng ch, ci to vt th vt lý k thut v mt loi quỏ trỡnh no ú vớ d quỏ trỡnh in t, nhit, c mt iu kin c bn l phi nhn thc c tt v loi quỏ trỡnh ú Mụ hỡnh toỏn hc l cỏch mụ t mt loi quỏ trỡnh bng cỏc mụn toỏn hc Cú th xõy dng mụ hỡnh toỏn hc theo cỏch: nh ngha cỏc bin trng thỏi quỏ trỡnh, tỡm mt nhúm hin tng c bn, mụ t bng toỏn hc c ch cỏc hin tng ú v cỏch hp thnh nhng quỏ trỡnh khỏc Theo cỏc mụ hỡnh toỏn hc ca quỏ trỡnh cú th xp cỏc vt th thnh trng, mụi trng hay h thng Mch in l mt h thng ú th hin cỏc dũng truyn t, lu thụng ca nng lng hay tớn hiu Mụ hỡnh toỏn hc thng c dựng mụ t quỏ trỡnh in t thit b in l mụ hỡnh mch Kirchooff v mụ hỡnh mch truyn t b í ngha ca mụ hỡnh toỏn hc V nhn thc, xõy dng tt cỏc mụ hỡnh toỏn hc cho cỏc quỏ trỡnh ca vt th giỳp ta hiu c ỳng n v vt th y V thc tin cụng tỏc, mt mụ hỡnh toỏn hc tt s l mt c s lý lun tt dựng vo vic xột, s dng, khng ch mt loi quỏ trỡnh ca mt vt th V mt lý lun ngy mụ hỡnh toỏn hc khụng nhng l c s lý lun m cũn l ni dung v i tng ca mt lý thuyt 2.2 Cỏc xõy dng mụ hỡnh toỏn hc a Cỏch nhn thc mt loi hin tng Ta s gi quỏ trỡnh l mt s din bin cỏc hot ng ca mt vt th vt lý k thut kinh t thi gian t v khụng gian (khụng gian hỡnh hc r v khụng gian thụng s khỏc à, nh nhit , ỏp sut, giỏ c ) Mun cú khỏi nim v t chc v c ch hot ng ca vt th phi quan sỏt nhng quỏ trỡnh c th ca nú Nhng vụ s hon cnh c th, vt th li cú vụ s quỏ trỡnh khỏc nhau, v nguyờn tc khụng th quan sỏt ht c Vỡ vy t mt s hu hn quỏ trỡnh lý tng th hin nhng c im v quy lut ca vt th Ta gi ú l nhng hin tng V nguyờn tc cú rt nhiu hin tng, vớ d thit b in cú hin tng tiờu tỏn, tớch phúng nng lng in t, hin tng to súng, phỏt súng, khuch i, chnh lu iu ch nhng thc t cho thy thng tn ti mt nhúm hin tng c bn ú l mt hin tng t ú hp thnh mi hin tng khỏc b Cỏch lp mụ hỡnh toỏn hc cho mt loi quỏ trỡnh T cỏch nhn thc cỏc quỏ trỡnh ta suy mt cỏch xõy dng mụ hỡnh toỏn hc cho cỏc quỏ trỡnh nh sau: Chn v nh ngha nhng bin trng thỏi ú thng l hm hay vecto phõn b thi gian v cỏc khụng gian Vớ d o quỏ trỡnh in t ta nh ngha cỏc vecto cng t trng, in trng Quan sỏt cỏc quỏ trỡnh v phõn tớch tỡm mt nhúm hin tng c bn Mụ t toỏn hc c ch cỏc hin tng c bn Thụng thng ta mụ t chỳng bng nhng phng trỡnh liờn h cỏc bin trng thỏi, ta gi ú l nhng phng trỡnh trng thỏi c bn Mụ t vic hp thnh cỏc quỏ trỡnh c th, bng cỏch kt hp nhng phng trỡnh trng thỏi c bn mt phng trỡnh cõn bng hoc mt h phng trỡnh trng thỏi Kim nghim li mụ hỡnh thc tin hot ng ca vt th 2.3 Hai loi mụ hỡnh toỏn hc Theo cỏch phõn b khụng gian, thi gian ca bin trng thỏi cú th xp cỏc mụ hỡnh toỏn hc thnh hao loi l mụ hỡnh h thng v mụ hỡnh trng 10 - Mt loi mụ hỡnh cú quỏ trỡnh o bi mt s hu hn bin trng thỏi ch phõn b thi gian m khụng phõn b khụng gian V tng tỏc, cỏc bin ch quan h nhõn qu trc sau thi gian: trng thỏi t chu nh hng nhng trng thỏi trc t, cho n mt u t no ú V toỏn hc quỏ trỡnh nh vy c mụ t bng mt h phng trỡnh vi phõn, tớch phõn hoc i s thi gian, ng vi mt bi toỏn cú iu kin u Ta quy c gi vt th m quỏ trỡnh hot ng c mụ t bng mt mụ hỡnh thun tỳy l h thng v mụ hỡnh ca chỳng l mụ hỡnh h thng Trong thc t rt hay gp nhng h thng m quỏ trỡnh ngoi dng bin thiờn theo thi gian cũn gn vi mt s lu thụng (chy, truyn t) cỏc trng thỏi gi nhng b phn h thng Vớ d cỏc thit b ng lc cú s truyn t nng lng, cú cỏc dũng in chy, cỏc h thng thụng tin - o lng iu khin, hoc h thng rle cú s truyn t tớn hiu, cỏc h thng mỏy tớnh cú s truyn t nhng s Ta gi chung nhng h thng y l mch (circuit): mch nng lng, mch truyn tin, mch iu khin, mch tớnh toỏn v gi mụ hỡnh ca chỳng l mụ hỡnh mch, mt dng riờng nhng rt ph bin ca mụ hỡnh h thng C th mch in l mt h thit b in ú ta xột quỏ trỡnh truyn t, bin i nng lng hay tớn hiu in t, o bi mt s hu hn bin dũng, ỏp, t thụng, in tớch ch phõn b thi gian - Mt loi mụ hỡnh khỏc quỏ trỡnh c coi l o bi mt s hu hn bin x(r, ,t) phõn b khụng gian v thi gian hoc mt cỏch hỡnh thc o bi mt khụng m c bin trng thỏi thi gian ng vi vụ s im khụng gian V tng tỏc ngoi quan h nhõn qu trc sau õy cũn thờm quan h nhõn qu khụng gian: trng thỏi mt im khụng gian cũn chu nh hng ca nhng trng thỏi lõn cn im ú, cho n mt b S0 no ú V toỏn hc nhng quỏ trỡnh y thng mụ t bng mt h phng trỡnh o hm riờng thi gian v khụng gian, ng vi mt bi toỏn cú iu kin u v iu kin b Ta gi nhng vt th m quỏ trỡnh hot ng nh trờn gi l trng (hoc mụi trng) v gi mụ hỡnh ca chỳng l mụ hỡnh trng Khi xột mt loi quỏ trỡnh, tựy cỏch nhỡn nhn cú th dựng trng hoc mụ hỡnh trng hoc mụ hỡnh h thng, coi vt l trng hoc h thng hay mch Vn lm cho cỏc mụ hỡnh phự hp vi thc t khỏch quan vi mc cn thit 2.4 Mụ hỡnh h thng, mụ hỡnh mch 106 1 1 ú: Y A = Z , Y B = Z , YC = Z , YO = Z l tng dn phc cỏc pha ca ti v O A B C dõy trung tớnh 0 Khi ngun ba pha i xng: U A = U p , U B = U p 120 , U C = U p 120 ta cú: Y + YB 120 + YC 120 U OO ' = U P A Y A + YB + YC E Y Y ; U C ' = U C U O 'O Sau tớnh c in ỏp gia trung tớnh ngun vi trung tớnh ti: U O 'O = Tớnh in ỏp tng pha ca ti: U A ' = U A U O 'O ; U B ' = U B U O 'O ZA ZB ZC U U U Tớnh dũng in cỏc pha ca ti: I A = A ; I B = B ; IC = C Tớnh dũng in dõy trung tớnh: I N = I A + IB + IC b Trng hp 2: xột n tng tr cỏc dõy pha Zd Hỡnh 5.2 Ti ni hỡnh cú Zd Phng phỏp tớnh toỏn nh trờn, nhng lỳc ú tng tr cỏc pha phi gm c tng tr dõy dn Zd Y A = 1 Z + Z d Y = A , B Z + Z d , YC = Z + Z d , B C c Trng hp 3: Khi tng tr dõy trung tớnh Z O = Khi ú im trung tớnh ca ti O trựng vi im trung tớnh ca ngun O nờn U O 'O = in ỏp trờn cỏc pha ca ti bng in ỏp pha tng ng ca ngun U A = E A ; U B = E B ; U C = E C Nh cú dõy trung tớnh nờn in ỏp pha trờn ti i xng n tớnh dũng in cỏc pha ta ỏp dng nh lut Ohm cho tng pha riờng r U I A = A U U Z A ; I B = B ; IC = C ZB ZC 107 d Trng hp c bit dõy trung tớnh b t hoc khụng cú dõy trung tớnh Khi Z = (h mch dõy trung tớnh), tớnh theo cụng thc chung in ỏp U O 'O cú th ln, ú in ỏp trờn cỏc pha ca ti khỏc in ỏp pha ca ngun rt nhiu cú th gõy nờn quỏ ỏp mt pha no ú 1.1.2 Ti ni hỡnh tam giỏc a Trng hp 1: Khi khụng xột n tng tr cỏc dõy dn pha in ỏp t lờn cỏc pha ca ti l in ỏp dõy ca ngun ú dũng in i cỏc pha ca ti c xỏc nh nh sau: Hỡnh 5.3 Ti ni hỡnh tam giỏc , , p dng nh lut Kirchoff ta tớnh c dũng in dõy: , , b Trng hp 2: Khi k n tng tr ca dõy dn pha Bin i cỏc tng tr mc hỡnh tam giỏc thnh hỡnh sao: Gii mch in theo phng phỏp in ỏp hai nỳt xỏc nh dũng in dõy Xỏc nh in ỏp pha, dũng in pha ca ti ni hỡnh tam giỏc 1.2 th tụ pụ Dựng th vecto, ta cú th biu din cỏc vũng v ỏp nhỏnh ca mch in, trờn ú, ta xỏc nh c tr s v gúc pha ca tng i lng Tuy nhiờn, nhiu trng hp, cn xỏc nh in ỏp ca tng on mch, cng nh s phõn b in th v in ỏp trờn s , ngi ta dựng th Tụpụ s thun tin hn nhiu th tụpụ ca mch in l th vecto in th ca cỏc im trờn s c t ni tip vi Cỏch lp th tụpụ nh sau: +j a C i b u~ c iR c L R2 e R1 d jXL iR1 e a uea b i +1 -jXC 108 Hỡnh 5.4 th tụpụ Bc 1: ỏnh s ký hiu cỏc im trờn s , chia nhỏnh thnh cỏc phn nhỏnh, vớ d cỏc im a,b,c,d,e, Bc 2: Xut phỏt t im cui ca nhỏnh (im e), coi nh im cú th bng khụng ( e = ), t ti gc ta in th im tip theo (im d) xỏc nh theo st ỏp Ude: U de = d e = I r2 T ú: d = e + U de = e + I r2 Vecto I r2 ng pha vi I , cú im cui e, im ngn d xỏc nh th d trờn th tụpụ Bc 3: Tip tc, trờn on dc cú st ỏp Ucd: U cd = c d = j I X L Suy ra: c = d + j I XL Vecto j I XL vt trc I mt gúc 900, cú im cui d, im ngn c xỏc nh th C trờn th tụpụ Bc 4: C th tip tc ta xỏc nh cỏc th b , a trờn th tụpụ Ta cú cỏc nhn xột sau: - th tụpụ biu din rừ rng phc in th ca cỏc im trờn s so vi im gc (im e coi nh cú th bng khụng) Trờn th tụpụ, ta d dng xỏc nh in ỏp gia hai im bt k trờn mch in C th l in ỏp U ec biu din bi vecto ec hng t c ti e - Nu i ht mt vũng kớn, ta tr li im xut phỏt th tụ pụ c khộp kớn Nh vy, mi mch vũng trờn s ng vi mt vũng kớn trờn th tụpụ Mi nỳt biu th mt in th nht trờn th tụpụ, ú im ú s l im giao ca cỏc vũng kớn biu din th ca cỏc mch vũng cha nỳt ú Núi khỏc i, mi nỳt ca s tng ng vi mt nỳt trờn th tụpụ Nh vy, th tụpụ mụ t y kt cu hỡnh hc ca mch : s nỳt, s nhỏnh, s vũng, cỏch ni cỏc phn t ú 1.3 Cụng sut mng ba pha khụng i xng Cụng sut tỏc dng P: ca mch ba pha bng tng cụng sut tỏc dng ca cỏc pha cng li Gi PA, PB, PC tng ng l cụng sut tỏc dng ca pha A, B, C ta cú: P = PA + PB + PC = UA IA cosA + UB IB cos + UC IC cosC 109 Cụng sut phn khỏng Q ca ba pha l tng cụng sut phn khỏng ca cỏc pha cng li: Q = QA + QB + QC = UA IAsin A + UB IBsin B + UC ICsin C Cụng sut biu kin ca ba pha l tng cụng sut biu kin ca cỏc pha cng li: S = SA + SB + SC = UA IA + UB IB + UC IC o cụng sut mch in ba pha khụng i xng ta dựng oỏt k o cụng sut tng pha Cụng sut ba pha l: P3P = PA +PB + PC Ta cng cú th dựng hai oỏt k ni dõy theo s s ny oỏt k th nht cú in ỏp dõy UAC v dũng in IA, cũn oỏt k th hai cú in ỏp dõy UBC v dũng in IB S ch ca hai oỏt k l: U AC I A + U BC I B (*) Mt khỏc U AC = U A U C , U BC = U B U C Th vo phng trỡnh (*) ta cú: (U A ) ( ) ( ) ( ) U C I A + U B U C I B = U A I A + U B I B U C I A + I B m I A + I B = I C U A I A + U B I B + U C I C = PA + PB + PC Suy S * A * W * B * W C * * W Mch ba pha khụng i xng O * A * W * B * W Mch ba pha khụng i xng C 5.5 o cụng sut mch ba pha khụng i xng Gii mch xoay chiu cú nhiu ngun tỏc ng Mc tiờu: Gii c cỏc bi toỏn mch xoay chiu cú nhiu ngun tỏc ng 2.1 Gii mch xoay chiu bng phng phỏp dũng nhỏnh Cỏc bc thc hin: Bc 1: Xỏc nh s nhỏnh m=?, s nỳt n=?, chn chiu dng cho dũng in cỏc nhỏnh Bc 2: Vit phng trỡnh Kirchooff cho (n - 1) nỳt ó chn 110 Bc 3: Vit phng trỡnh Kirchooff cho (m - n +1) mch vũng Bc 4: Lp v gii h phng trỡnh Kirchooff ta tỡm c dũng in cỏc nhỏnh Vớ d 5.1: Cho mch in bit I1 I I3 E = 10000 (V ) , E = 100900 (V ) Z = Z = 50 + 30 j () Z = 100( ) Tỡm I1 , I2 , I3 ? Z Z E Z E Hỡnh 5.6 Mch in vớ d 5.1 Gii: Bc 1: Mch in cú m = 3, n = v chn chiu dũng in cỏc nhỏnh I1 , I2 , I3 Bc 2: Phng trỡnh Kirchooff cho n - = - = nỳt A I1 I2 + I3 = (1) Bc 3: Phng trỡnh Kirchooff cho m - n +1= - +1 = mch vũng I1.Z + I2 Z = E (2) I3 Z + I2 Z = E (3) Bc 4: H phng trỡnh I1 I2 + I3 = ( 50 + 30 j ) I1 + 100 I2 = 1000 = 100 100 I + ( 50 + 30 j ) I = 10090 = 100 j I1 I2 + I3 = ( + j ) I1 + 10 I2 = 10 ( 10 I + + j ) I = 10 j I1 = 0,51 j ( A) I = 0,44 0,34 j ( A) I = 0,07 + 1.34 j ( A) 2.2 Giải mạch xoay chiêug phơng pháp dòng vòng Cỏc bc thc hin: Bc 1: Xỏc nh s nhỏnh m=?, s nỳt n=?, chn chiu dng cho dũng in mch vũng Bc 2: Vit phng trỡnh Kirchooff cho (m-n+1) mch vũng theo dũng in mch vũng Bc 3: Gii h phng trỡnh Kirchooff 111 Bc 4: Tớnh dũng in trờn cỏc nhỏnh nh sau: Dũng in trờn nhỏnh l tng i s cỏc dũng in mch vũng qua nhỏnh y Vớ d 5.2: Cho mch in bit E = 10000 (V ) , E = 100900 (V ) Z = Z = 50 + 30 j () Z = 100( ) Tỡm I1 , I2 , I3 ? I1 Z E I Z I3 Z E Hỡnh 5.7 Mch in vớ d 5.7 Gii: Bc 1: Mch in cú m = 3, n = v chn chiu dũng in mch vũng Ia, Ib Bc 2: Phng trỡnh Kirchooff cho m - n +1= - +1 = mch vũng I1 ( Z + Z ) + I Z = E I ( Z + Z ) + I Z = E Bc 3: H phng trỡnh (150 + 30 j ) I1 + 100 I = 1000 = 100 100 I + (150 + 30 j ) I = 10090 = 100 j (15 + j ) I1 + 10 I = 10 10 I + (15 + j ) I = 10 j I1 = 0,51 j ( A) I = 0,44 0,34 j ( A) I = 0,07 + 1.34 j ( A) 112 Gii mch cú thụng s ngun ph thuc Mc tiờu: Gii c cỏc bi toỏn mch in cú thụng s ngun ph thuc Cỏc ngun c lp to mt in ỏp hoc dũng in hon ton khụng b nh hng bi phn cũn li ca mch, cũn cỏc ngun ph thuc to mt dũng in hoc in ỏp ph thuc vo mt dũng in hoc in ỏp mt ni no ú mch Cỏc u vo bờn trỏi tng trng in ỏp hoc dũng in iu khin ngun ph thuc Cỏc u bờn phi l dũng in hoc in ỏp ca ngun b iu khin Cỏc hng s r, g, , l cỏc h s iu khin 3.1 Dạng nguồn áp phụ thuộc a) Ngun ỏp ph thuc dũng.(CCVS: Current Controlled Voltage Source) + + Ri - i1 u2 - Hỡnh 5.8 Ngun ỏp ph thuc dũng Phn t ny phỏt in ỏp u2 ph thuc vo dũng in i1 theo h thc: u2=R.i1 n v o ca R l Ohm ( ) b) Ngun ỏp ph thuc ỏp.(VCVS: Votage Control Voltage Source) + u1 + - + u - u2 - Hỡnh 5.9 Ngun ỏp ph thuc ỏp Phn t ny phỏt in ỏp u2: u2=.u1 : khụng cú th nguyờn 3.2 Dạng nguồn dòng phụ thuộc a) Ngun dũng ph thuc ỏp.(VCCS: Voltage Controlled Current Source) u1 + - Gu1 i2 Hỡnh 5.10 Ngun dũng ph thuc ỏp 113 Phn t ny phỏt dũng in i2 ph thuc vo in ỏp u1 theo h thc: i2 = G.u1 n v o ca G l Siemen (S) hoc mho ( 1/ ) b) Ngun dũng ph thuc dũng.CCCS: Current Controlled Current Source) i2 i1 i1 Hỡnh 5.11 Ngun dũng ph thuc dũng Phn t ny phỏt dũng in i2 ph thuc vo dũng in i1 theo h thc i2 = .i1 : khụng cú th nguyờn Cỏc ngun ph thuc thng c dựng mụ hỡnh cỏc linh kin in t nh transistor, op-amp v cỏc mch in t cha chỳng * Cỏc ngun ph thuc thng c dựng mụ hỡnh cỏc linh kin in t nh transistor, op-amp v cỏc mch in t cha chỳng Vớ d: Mụ hỡnh n gin ca mt mch in t khuch i tớn hiu dựng transisto IB C B .RE E .IB Ro E Hỡnh 5.12 Mch khuch i tớn hiu dựng transistor 114 THC HNH TI XNG Ni dung: Lp rỏp, kim tra, o c cỏc thụng s ca mch in xoay chiu ba pha i xng, khụng i xng Hỡnh thc t chc thc hin: c t chc thc hnh ti xng thc Sinh viờn quan sỏt thao tỏc mu ca giỏo viờn Thc theo nhúm t n sinh viờn Thớ nghim mch ba pha ph ti ba pha ni hỡnh * Vt t, thit b: STT Vt t, thit b Cụng tc Ampe k ữ 5A Vụn k xoay chiu ữ 250V Búng ốn Bin ỏp t ngu ba pha ữ 250 V - 10A Dõy ni S lng 04 03 04 12 01 a S A A V B A V V C A V O Hỡnh 5.13 S thớ nghim mch ba pha ph ti ba pha ni hỡnh b Cỏc bc thc hin: Bc 1: Kim tra thit b Bc 2: Lp rỏp mch theo s Bc 3: Kim tra mch theo s Bc 4: Cp ngun xoay chiu cho mch Bc 5: Tin hnh o c v tớnh toỏn Lấy số liệu ghi vào bng kt qu hai trng hp: Trng hp 1: Mch cú dõy trung tớnh O ' 115 1) Ti u cú dõy trung tớnh 2) Ti khụng u cú dõy trung tớnh ( rỳt bt búng ốn pha) 3) B trớ ti u nhng t dõy pha (rỳt cu chỡ pha bt kỡ) Ch Kt qu o Kt qu tớnh UA UB UC UAB UBC UCA IA IB IC I0 U0 PA PB PC P (V) (V) (V) (V) (V) (V) (A) (A) (A) (A) (V) (W) (W) (W) (W) Trng hp 2: Mch khụng cú dõy trung tớnh 1) Ti u ba pha 2) Ti khụng u ba pha (rỳt bt mt búng ốn pha) 3) B trớ ti u nhng t dõy pha (rỳt cu chỡ pha bt kỡ) 4) Ngn mch mt pha ti u (ni tt mt pha ti) Ch Kt qu o Kt qu tớnh P UA UB UC UAB UBC UCA IA IB IC U0 PA PB PC (V (V (V (V) (V) (V) (A (A (A (V (W (W (W (W) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) Yờu cu tớnh toỏn: Da cỏc cụng thc ó hc giỏo trỡnh, tớnh kt qu theo yờu cu bng trờn c Nhn xột, so sỏnh v kt lun Xõy dng biu vecto in ỏp v dũng in i vi cỏc ch lm vic ca ti Lu ý: tin hnh nu thiu dng c o, ta tin hnh o tng pha, tng dõy Thớ nghiờm mch ba pha ph ti ba pha ni hỡnh tam giỏc * Vt t, thit b: STT Vt t, thit b S lng Cụng tc 03 06 Ampe k ữ 5A 03 Vụn k xoay chiu ữ 250V Búng ốn 12 A A A 01 Bin ỏp t ngu ba pha ữ 250 V - 10A V Dõy ni B a S A A V C V A A 116 Hỡnh 5.14 S thớ nghim mch ba pha ph ti ba pha ni hỡnh tam giỏc b Cỏc bc thc hin: Bc 1: Kim tra thit b Bc 2: Lp rỏp mch theo s Bc 3: Kim tra mch theo s Bc 4: Cp ngun xoay chiu cho mch Bc 5: Tin hnh o c v tớnh toỏn Ly s liu ri ghi vo bng kt qu cỏc trng hp sau: 1) Ti u ba pha 2) Ti khụng u ba pha (bt mt búng ốn mt pha) 3) Ti u ba pha nhng t mt dõy cung cp in (rỳt bt cu chỡ) 4) Ti u ba pha nhng t mt pha ti (h mch mt pha ti bt kỡ) Ch Kt qu o Kt qu tớnh P UA UB UC UAB UBC UCA IA IB IC U0 PA PB PC (V (V (V (V) (V) (V) (A (A (A (V (W (W (W (W) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) Yờu cu tớnh toỏn: Da cỏc cụng thc ó hc giỏo trỡnh, tớnh kt qu theo yờu cu bng trờn c Nhn xột, so sỏnh v kt lun Xõy dng biu vecto in ỏp v dũng in i vi cỏc ch lm vic ca ti Lu ý: tin hnh nu thiu dng c o, ta tin hnh o tng pha, tng dõy Thớ nghim o cụng sut mch in ba pha * Vt t, thit b: STT Vt t, thit b S lng Cụng tc 04 03 Ampe k ữ 5A 01 Vụn k xoay chiu ữ 250V 01 Woỏt k pha ữ KW 117 Bin ỏp t ngu ba pha ữ 250 V - 10A Búng ốn Dõy ni a S Mch ba pha i xng cú cụng sut nh cỏc pha, ta ch cn o cụng sut mt pha ri nhõn thỡ cụng sut ba pha: P3P = 3.P1P = 3.W W: s ch ca oỏt k mt pha 01 12 * * A W Mch ba B pha i C xng O Hỡnh 5.14 S o cụng sut mch ba pha i xng b Cỏc bc thc hin: Bc 1: Kim tra thit b Bc 2: Lp rỏp mch theo s Bc 3: Kim tra mch theo s Bc 4: Cp ngun xoay chiu cho mch Bc 5: Tin hnh o c v tớnh toỏn Lấy số liệu ghi vào bng kt qu hai trng hp: Th t Ln Ln Kt qu o Kt qu tớnh P3pha P3pha * o cụng sut mch in ba pha khụng i xng - o cụng sut mch in ba pha khụng xng ta dựng oỏt k o cụng sut tng pha Cụng sut ba pha l: P3P = PA +PB + PC - Ta cng cú th dựng hai oỏt k ni dõy theo s m s ũ ny oỏt k th nht cú in ỏp dõy UAC v dũng in IA , cũn oỏt k th hai cú in ỏp dõy UBC v dũng in IB S ch ca hai oỏt k l: U AC I A + U BC I B (*) Mt khỏc U AC = U A U C , U BC = U B U C Th vo phng trỡnh (*) ta cú: (U A ) ( ) ( ) ( ) U C I A + U B U C I B = U A I A + U B I B U C I A + I B m I A + I B = I C U A I A + U B I B + U C I C = PA + PB + PC Suy a S A B C O * * W * * W * * W Mch ba pha khụng i xng 118 * A * W * * B W Mch ba pha khụng i xng C b Cỏc bc thc hin: Bc 1: Kim tra thit b Bc 2: Lp rỏp mch theo s Bc 3: Kim tra mch theo s Bc 4: Cp ngun xoay chiu cho mch Bc 5: Tin hnh o c v tớnh toỏn Lấy số liệu ghi vào bng kt qu hai trng hp: Th t Ln Ln Kt qu o P3pha Kt qu tớnh P3pha 119 Cõu hi v bi 5.1 Cỏc biu thc ca cụng sut P, Q, S mch ba pha khụng i xng 5.2 Vai trũ ca dõy trung tớnh mch in ba pha ti khụng i xng 5.3 Mt mng in pha dõy 380V/220V cung cp in cho 60 ốn phúng in cao ỏp cụng sut ốn P = 250W; cụng sut chn lu 25W, h s cụng sut cos = 0,85 (cỏc ốn ó c bự), in ỏp ốn Um = 220V ốn c phõn u cho pha a Xỏc nh dũng in dõy c pha u lm vic bỡnh thng Tớnh dũng in dõy trung tớnh I0 b Khi ốn pha A b ct in Xỏc nh dũng in dõy I B, IC dũng in I0 dõy trung tớnh cỏc ốn pha B v C lm vic bỡnh thng c Khi ốn pha A v ốn pha B b ct in Xỏc nh dũng in I C v dũng in I0 dõy trung tớnh ốn pha C lm vic bỡnh thng ỏp s: a IA = IB = IC = Id = 29,4A; I0 = b IB = IC = 29,4A khụng i; I0 = 29,4A c IC = 29,4A khụng i; I0 = 29,4A 5.4 Mt mng in pha dõy 380V/220V, cỏc ti mt pha núi gia dõy pha v dõy trung tớnh Ti pha A v pha B thun tr RA = RB = 10; ti pha C l cun dõy RC = 5; XL = 8,666 Tớnh dũng in cỏc pha I A, IB, IC v dũng in dõy trung tớnh I0 ỏp s: IA = IB = IC = 22A; I0 = 22A 120 TI LIU THAM KHO [1] Phm Th C (ch biờn), Mch in 1, NXB Giỏo dc, 1996 [2] Hong Hu Thn, C s K thut in, NXB Giao thụng ti, 2000 [3] Nguyn Bỡnh Thnh, C s lý thuyt mch in, i hc Bỏch khoa H Ni, 1980 [4] Hong Hu Thn, K thut in i cng, NXB i hc v Trung hc chuyờn nghip, 1976 [5] Hong Hu Thn, Bi K thut in i cng, NXB i hc v Trung hc chuyờn nghip, 1980 [6] Phm Th C, Bi mch in 1, Trng i hc K thut TPHCM, 1996 [7] ng Vn o, Lờ Vn Doanh, K thut in Lý thuyt v 100 bi gii, NXB khoa hc v k thut H Ni, 1995 [8] PGS.TS Lờ Vn Bng, Giỏo trỡnh lý thuyt mch in, NXB giỏo dc, 2005 ... hoỏ nng sang in nng, ng thi cng xy hin tng tiờu tỏn bin i t in nng thnh nhit nng 1.3 Mô hình mạch điện Mch in gm nhiu phn t, lm vic nhiu hin tng in t xy cỏc phn t Khi tớnh toỏn ngi ta thay th... o Rnt R R/2 2R/3 R/3 Kt qu tớnh Rnt 24 Kt qu o R// R R/2 2R/3 R/3 Kt qu tớnh R// 25 Chơng 2: Mạch điện chiều Mó chng: MH08 - 02 Gii thiu: Chng ny gii thiu cỏc nh lut c bn v quan trng ca mch in... G: c trng cho cho vt dn v mt dn in, l i lng nghch o ca in tr G= R n v: S (Simen) 1.3.2 Phần tử điện cảm in cm L c trng cho hin tng tớch phúng nng lng t trng ca cun dõy L Kớ hiu: Hỡnh 1.2 Kớ hiu