4. Chương 1: Mạch điện một chiều 1. Khái niệm dòng 1 chiều: 1.1. Định nghĩa dòng điện – Chiều dòng điện 1.2. Bản chất dòng điện trong các môi trường 1.3. Cường độ dòng điện 1.4. Mật độ dòng điện 1.5. Điện trở vật dẫn 1.6. Điều kiện duy trì dòng điện lâu dài 2. Các phần tử của mạch điện: 2.1. Định nghĩa mạch điện 2.2. Các phần tử mạch điện 2.3. Kết cấu 1 mạch điện 3. Cách ghép nguồn 1 chiều: 3.1. Đấu nối tiếp các nguồn điện thành bộ 3.2. Đấu song song các nguồn điện thành bộ 3.3. Đấu hỗn hợp các nguồn điện 4. Các định luật cơ bản của mạch điện: 4.1. Định luật Ôm 4.2. Định luật Kiếc khốp 5. Công và công suất: 5.1. Công của dòng điện 5.2. Công suất của dòng điện 6. Phương pháp dòng điện nhánh: 7. Phương pháp điện thế hai nút: 8. Phương pháp biến đổi tương đương 5. Chương 2: Từ trường 1. Khái niệm về từ trường 1.1. Từ trường của nam châm vĩnh cửu 1.2. Từ trường của dòng điện 1.3. Chiều từ trường của một số dây dẫn mang dòng điện 2. Các đại lượng từ cơ bản 2.1. Sức từ động (lực từ hoá) 2.2. Cường độ từ trường 2.3. Cường độ từ cảm 2.4. Hệ số từ thẩm 2.5. Từ thông 3. Lực điện từ 3.1. Lực tác dụng của từ lên dây dẫn có dòng điện 3.2. Lực tác dụng giữa 2 dây dẫn song song có dòng điện 4. Từ trường của 1 số dạng dây dẫn có dòng điện 4.1. Từ trường của dòng điện trong dây dẫn thẳng 4.2. Từ trường của cuộn dây hình xuyến 5. Vật liệu sắt từ 5.1. Khái niệm 5.2. Từ tính của sắt từ 5.3. Chu trình từ hoá của sắt từ 6. Chương 3: Cảm ứng điện từ 1. Hiện tượng cảm ứng điện từ: 1.1. Định luật cảm ứng điện từ 1.2. Sức điện động cảm ứng trong vòng dây có từ thông biến thiên 1.3. Sức điện động cảm ứng trong dây dẫn thẳng chuyển động cắt từ trường 1.4. Sức điện động cảm ứng trong cuộn dây 2. Nguyên tắc biến cơ năng thành điện năng 2.1. Nguyên tắc 2.2. Thực tế 3. Nguyên tắc biến điện năng thành cơ năng 3.1. Nguyên tắc 3.2. Thực tế 4. Hiện tượng tự cảm, hỗ cảm 4.1. Hệ số tự cảm 4.2. Sức điện động tự cảm 4.3. Hệ số hỗ cảm 4.4. Sức điện động hỗ cảm 4.5. Ứng dụng 5. Dòng điện Phu cô (xoáy) 5.1. Hiện tượng 5.2. Ý nghĩa 5.3. Hiệu ứng mặt ngoài 7. Chương 4: Mạch điện xoay chiều hình sin 1 pha 1. Khái niệm về dòng hình sin: 1.1. Định nghĩa 1.2. Nguyên lý tạo ra sức điện động xoay chiều hình sin 2. Các thông số đặc trưng cho đại lượng hình sin: 3. Giá trị hiệu dụng của dòng hình sin: 3.1. Định nghĩa 3.2. Cách tính theo biên độ 4. Biểu thị lượng hình sin bằng đồ thị véc tơ: 5. Mạch hình sin thuần trở: 5.1. Quan hệ dòng áp 5.2. Công suất 6. Mạch hình sin thuần cảm: 6.1. Quan hệ dòng áp 6.2. Công suất 7. Mạch hình sin thuần dung: 7.1. Quan hệ dòng áp 7.2. Công suất 8. Mạch R L C mắc nối tiếp: 8.1. Quan hệ dòng áp 8.2. Cộng hưởng điện áp 8.3. Các loại công suất của dòng điện hình sin 8.4. Hệ số công suất 8.4. Bài tập áp dụng 8. Chương 5: Mạch điện xoay chiều 3 pha 1. Khái niệm về mạch điện hình sin 3 pha: 1.1. Định nghĩa 1.2. Nguyên lý máy phát điện 3 pha 1.3. Biểu thức sức điện động 3pha 1.4. Đồ thị thời gian và đồ thị véc tơ 2. Các lượng Dây Pha trong mạch 3 pha: 2.1. Cách nối mạch điện 3 pha 2.2. Các định nghĩa 3. Cách nối dây máy phát điện 3pha hình sao (Y): 3.1. Cách nối 3.2. Quan hệ các lượng Dây Pha 4. Cách nối dây máy phát điện 3 pha hình tam giác (∆): 4.1. Cách nối 4.2. Quan hệ các lượng Dây Pha 5. Phụ tải nối sao (Y): 5.1. Mạch 3 pha có dây trung tính có trở kháng không đáng kể 5.2. Mạch 3 pha đấu sao đối xứng 6. Phụ tải cân bằng nối tam giác (∆): 7. Từ trường quay 3 pha Từ trường đập mạch: 7.1. Từ trường quay 3 pha 7.2. Từ trường đập mạch 9. Tài liệu tham khảo
0 MỤC LỤC ĐỀ MỤC Lời giới thiệu Mục lục Chương trình mơn học Cơ sở kỹ thuật điện Chương 1: Mạch điện chiều Khái niệm dòng chiều: 1.1 Định nghĩa dòng điện – Chiều dòng điện 1.2 Bản chất dòng điện mơi trường 1.3 Cường độ dòng điện 1.4 Mật độ dòng điện 1.5 Điện trở vật dẫn 1.6 Điều kiện trì dòng điện lâu dài Các phần tử mạch điện: 2.1 Định nghĩa mạch điện 2.2 Các phần tử mạch điện 2.3 Kết cấu mạch điện Cách ghép nguồn chiều: 3.1 Đấu nối tiếp nguồn điện thành 3.2 Đấu song song nguồn điện thành 3.3 Đấu hỗn hợp nguồn điện Các định luật mạch điện: 4.1 Định luật Ôm 4.2 Định luật Kiếc khốp Cơng cơng suất: 5.1 Cơng dòng điện 5.2 Cơng suất dòng điện Phương pháp dòng điện nhánh: Phương pháp điện hai nút: Phương pháp biến đổi tương đương Chương 2: Từ trường Khái niệm từ trường 1.1 Từ trường nam châm vĩnh cửu 1.2 Từ trường dòng điện 1.3 Chiều từ trường số dây dẫn mang dòng điện TRANG 10 10 10 10 11 12 13 14 14 14 14 15 16 16 17 18 19 19 21 24 24 25 27 29 31 43 43 43 44 44 Các đại lượng từ 2.1 Sức từ động (lực từ hoá) 2.2 Cường độ từ trường 2.3 Cường độ từ cảm 2.4 Hệ số từ thẩm 2.5 Từ thông Lực điện từ 3.1 Lực tác dụng từ lên dây dẫn có dòng điện 3.2 Lực tác dụng dây dẫn song song có dòng điện Từ trường số dạng dây dẫn có dòng điện 4.1 Từ trường dòng điện dây dẫn thẳng 4.2 Từ trường cuộn dây hình xuyến Vật liệu sắt từ 5.1 Khái niệm 5.2 Từ tính sắt từ 5.3 Chu trình từ hố sắt từ Chương 3: Cảm ứng điện từ Hiện tượng cảm ứng điện từ: 1.1 Định luật cảm ứng điện từ 1.2 Sức điện động cảm ứng vòng dây có từ thơng biến thiên 1.3 Sức điện động cảm ứng dây dẫn thẳng chuyển động cắt từ trường 1.4 Sức điện động cảm ứng cuộn dây Nguyên tắc biến thành điện 2.1 Nguyên tắc 2.2 Thực tế Nguyên tắc biến điện thành 3.1 Nguyên tắc 3.2 Thực tế Hiện tượng tự cảm, hỗ cảm 4.1 Hệ số tự cảm 4.2 Sức điện động tự cảm 4.3 Hệ số hỗ cảm 4.4 Sức điện động hỗ cảm 4.5 Ứng dụng Dòng điện Phu (xốy) 5.1 Hiện tượng 5.2 Ý nghĩa 46 46 47 48 48 50 50 51 51 53 55 56 56 56 57 63 63 63 63 64 66 67 67 68 69 69 71 71 71 72 73 73 74 74 74 75 5.3 Hiệu ứng mặt Chương 4: Mạch điện xoay chiều hình sin pha Khái niệm dòng hình sin: 1.1 Định nghĩa 1.2 Ngun lý tạo sức điện động xoay chiều hình sin Các thơng số đặc trưng cho đại lượng hình sin: Giá trị hiệu dụng dòng hình sin: 3.1 Định nghĩa 3.2 Cách tính theo biên độ Biểu thị lượng hình sin đồ thị véc tơ: Mạch hình sin trở: 5.1 Quan hệ dòng - áp 5.2 Cơng suất Mạch hình sin cảm: 6.1 Quan hệ dòng - áp 6.2 Cơng suất Mạch hình sin dung: 7.1 Quan hệ dòng - áp 7.2 Công suất Mạch R - L - C mắc nối tiếp: 8.1 Quan hệ dòng áp 8.2 Cộng hưởng điện áp 8.3 Các loại công suất dòng điện hình sin 8.4 Hệ số cơng suất 8.4 Bài tập áp dụng Chương 5: Mạch điện xoay chiều pha Khái niệm mạch điện hình sin pha: 1.1 Định nghĩa 1.2 Nguyên lý máy phát điện pha 1.3 Biểu thức sức điện động 3pha 1.4 Đồ thị thời gian đồ thị véc tơ Các lượng "Dây - Pha" mạch pha: 2.1 Cách nối mạch điện pha 2.2 Các định nghĩa Cách nối dây máy phát điện 3pha hình (Y): 3.1 Cách nối 3.2 Quan hệ lượng Dây - Pha Cách nối dây máy phát điện pha hình tam giác (∆): 76 80 80 80 80 82 83 83 84 85 88 89 90 90 90 92 93 93 94 95 95 98 99 100 100 106 106 106 106 107 107 107 107 108 108 108 109 109 4.1 Cách nối 4.2 Quan hệ lượng Dây - Pha Phụ tải nối (Y): 5.1 Mạch pha có dây trung tính có trở kháng khơng đáng kể 5.2 Mạch pha đấu đối xứng Phụ tải cân nối tam giác (∆): Từ trường quay pha - Từ trường đập mạch: 7.1 Từ trường quay pha 7.2 Từ trường đập mạch Tài liệu tham khảo 110 110 111 111 111 113 113 114 116 120 TÊN MÔN HỌC: CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN Mã mơn học: MH 09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trò mơn học: Là mơn học sở cung cấp cho học sinh, sinh viên kiến thức điện để tiếp thu nội dung kiến thức chuyên môn phần điện môn học chuyên môn chuyên ngành Kỹ thuật máy lạnh điều hòa khơng khí; Mơn học giảng dạy học kỳ I khóa học với môn Vẽ kỹ thuật, Cơ kỹ thuật… Cơ sở kỹ thuật điện môn học sở chương trình đào tạo trình độ Trung cấp nghề Cao đẳng nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hòa khơng khí Việc học tập tốt mơn học giúp học sinh, sinh viên có điều kiện để tiếp thu nội dung kiến thức, kỹ chuyên môn phần điện nghề Mục tiêu môn học: Trình bày kiến thức mạch điện chiều, xoay chiều Phân tích từ trường dòng xoay chiều pha, pha, làm tảng để tiếp thu kiến thức chuyên môn phần điện chuyên ngành Kỹ thuật máy lạnh điều hồ khơng khí ; Rèn luyện tư logic mạch điện, nắm phương pháp giải mạch điện đơn giản Nội dung môn học: Thời gian TT Tên chương, mục Tổng số Lý thuyết Thực hành Bài tập I Mạch điện chiều Khái niệm dòng chiều Các phần tử mạch điện Cách ghép nguồn chiều Cách ghép phụ tải chiều Các định luật mạch điện Công cơng suất Phương pháp dòng điện nhánh Kiểm tra* (LT TH) Phương pháp điện hai nút Phương pháp biến đổi tương đương Kiểm tra II Từ trường Khái niệm từ trường Các đại lượng từ Lực điện từ Từ trường số dạng dây dẫn có dòng điện Vật liệu sắt từ Mạch từ Kiểm tra III Cảm ứng điện từ Hiện tượng cảm ứng điện từ Nguyên tắc biến thành điện Nguyên tắc biến điện thành Hiện tượng tự cảm Hiện tượng hỗ cảm Dòng điện Phu (xốy) Kiểm tra IV Mạch điện xoay chiều hình sin pha Khái niệm dòng điện hình sin Các thơng số đặc trưng cho đại lượng hình sin Giá trị hiệu dụng dòng hình sin Biểu thị lượng hình sin đồ thị véc tơ Mạch hình sin trở Mạch hình sin điện cảm Mạch hình sin điện dung Mạch điện R- L- C nối tiếp Công suất hệ số công suất V Mạch điện xoay chiều hình sin pha Khái niệm mạch điện hình sin 12 pha - Hệ thống điện xoay chiều 3pha Các đại lượng Dây - Pha mạch điện pha Cách nối dây MFĐ pha hình (Y) Cách nối dây MFĐ pha hình tam giác (∆) Phụ tải nối sao, phụ tải cân nối Phụ tải cân nối tam giác Từ trường đập mạch - Từ trường quay Kiểm tra Cộng 45 25 15 CHƯƠNG 1: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU Mã chương: MH09 – 01 Giới thiệu: Mạch điện chiều ứng dụng thực tế không nhiều; chủ yếu thiết bị điện di động có cơng suất nhỏ Song nghiên cứu kỹ mạch điện làm sở tư cho mạch điện xoạy chiều ứng dụng phổ biến sản xuất đời sống Mục tiêu: Trình bày kiến thức mạch điện chiều, ứng dụng thực tiễn, làm sở cho việc tiếp thu kiến thức kỹ thuật điện phục vụ chuyên ngành học; Giải thích khái niệm mạch điện,các phần tử mạch điện; Rèn luyện khả tư logic mạch điện Nội dung chính: KHÁI NIỆM DỊNG MỘT CHIỀU: * Mục tiêu: - Giới thiệu giải thích khái niệm dòng điện, đại lượng dòng điện - Đưa giải thích khái niệm mạch, phần tử mạch điện 1.1 Định nghĩa dòng điện - chiều dòng điện: Đặt vật dẫn điện trường, điện tích dương tác dụng lực điện trường chuyển động từ nơi có điện cao đến nơi có điện thấp, điện tích âm ngược lại chuyển động từ nơi có điện thấp đến nơi có điện cao, tạo thành dòng điện * Định nghĩa: Dòng điện dòng điện tích chuyển dời có hướng tác dụng lực điện trường * Chiều dòng điện: Được quy ước chiều chuyển dịch điện tích dương 1.2 Bản chất dòng điện mơi trường: * Dòng điện kim loại: Ở điều kiện bình thường kim loại ln tồn điện tử tự do, chúng chuyển động hỗn loạn không tạo dòng điện Khi đặt kim loại điện trường, tác dụng lực điện trường điện tử tự chuyển động hướng cực dương tạo thành dòng điện Vậy dòng điện kim loại dòng điện tử tự chuyển động ngược chiều với chiều quy ước dòng điện * Dòng điện dung dịch điện ly: Ở điều kiện bình thường dung dịch điện ly ln tồn ion dương ion âm Khi đặt dung dịch điện ly điện trường, iôn dương chuyển động hướng cực âm chiều với chiều quy ước dòng điện, ngược lại iơn âm chuyển động hướng cực dương ngược chiều với chiều quy ước dòng điện Như dòng điện dung dịch điện ly dòng ion chuyển động có hướng * Dòng điện khơng khí: Ở điều kiện bình thường khơng khí chất cách điện tốt Nếu lý khơng khí xuất điện tử tự khơng khí đặt điện áp đủ lớn để điện tử tự bắn phá ngun tử khí, khơng khí bị ion hố Dưới tác dụng lực điện trường ion điện tử tự chuyển động có hướng tạo thành dòng điện Vậy dòng điện chất khí dòng ion dương chuyển động theo chiều quy ước dòng điện dòng ion âm điện tử tự chuyển động ngược chiều quy ước dòng điện 1.3 Cường độ dòng điện: Cường độ dòng điện lượng điện tích chuyển dịch qua tiết diện thẳng dây dẫn đơn vị thời gian Cường độ dòng điện ký hiệu I, đặc trưng cho độ lớn dòng điện, ta có biểu thức: I q t (1-1) Trong đó: q lượng điện tích chuyển dịch qua tiết dây dẫn thời gian t Nếu lượng điện tích chuyển dịch qua tiết diện dây dẫn thay đổi theo thời gian ta có cường độ dòng điện thay đổi theo thời gian, ký hiệu i Khi ta có: i dq (1-2) dt Trong đó: dq lượng điện tích qua tiết diện dây dẫn thời gian nhỏ dt Đơn vị điện tích q Culơng (C), thời gian t giây (s) đơn vị cường độ dòng điện Ampe (A) Bội số Am pe là: kilô Ampe ( kA ): 1kA = 103A Ước số Ampe là: mili Ampe ( mA ) micro Ampe ( A ): 1mA = 103 A; 1A = 10-6A Sự di chuyển điện tích dây dẫn theo hướng định với tốc độ không đổi tạo thành dòng điện khơng đổi hay dòng điện chiều, ta có định nghĩa: Dòng điện chiều dòng điện có chiều khơng đổi theo thời gian Dòng điện chiều có trị số khơng đổi theo thời gian gọi dòng điện khơng đổi Dòng điện có chiều trị số thay đổi theo thời gian gọi dòng điện biến đổi Dòng điện biến đổi dòng điện khơng chu kỳ dòng điện có chu kỳ Trên hình 1-1a biểu diễn dòng điện khơng đổi, hình 1.1b dòng điện biến đổi khơng chu kỳ kiểu tắt dần, hình 1.1c dòng điện biến đổi kiểu chu kỳ hình 1.1d dòng điện biến đổi theo chu kỳ có dạng hình sin i i a i = f(t) b i= f(t) t t i i t t c d Hình 1.1 105 CHƯƠNG 5: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN BA PHA Mã chương: MH09 – 05 Giới thiệu: Dòng điện ba pha ứng dụng nhiều sản xuất đặc tính ưu việt tạo từ trường quay để làm nguồn động lực cho động điện Vậy việc sản xuất, kết nối phụ tải mạch điện toán giải chương Mục tiêu: Trình bày phân tích hình thành hệ thống dòng điện ba pha, cách nối mạch ba pha quan hệ đại lượng điện áp, dòng điện mạch ba pha nối sao, nối tam giác; Giải thích ý nghĩa dòng điện ba pha ứng dụng thực tế; Rèn luyện khả tư trừu tượng tượng cụ thể hệ thống điện xoay chiều pha, ứng dụng thực tế Nội dung chính: KHÁI NIỆM VỀ MẠCH ĐIỆN HÌNH SIN BA PHA: * Mục tiêu: Trình bày phân tích hình thành hệ thống dòng điện ba pha 1.1 Định nghĩa: Hệ thống mạch điện ba pha tập hợp ba mạch điện pha nối với tạo thành hệ thống lượng chung, s.đ.đ mạch có dạng hình sin, tần số, lệch pha phần ba chu kỳ - Mỗi mạch điện thành phần hệ thống ba pha gọi pha - S.đ.đ pha gọi s.đ.đ pha - Hệ ba pha có s.đ.đ pha có biên độ gọi hệ ba pha đối xứng hay cân - Hệ s.đ.đ ba pha máy phát điện ba pha tạo 1.2 Nguyên lý máy phát điện ba pha: a Cấu tạo: Gồm phần sau (hình 5.1) Hình 5.1 106 - Phần ứng: Là dây quấn ba pha gồm ba cuộn dây giống đặt rãnh lõi thép stato, lệch không gian 1200, gọi cuộn dây pha Đầu cuộn dây ký hiệu chữ A, B, C Cuối cuộn dây ký hiệu X, Y, Z - Phần cảm: cực từ đặt rôto Mặt cực từ chế tạo cho từ thông phân bố dọc khe hở khơng khí rơto stato biến đổi theo quy luật hình sin Trên cực từ có cuộn dây kích từ để luyện từ cho phần cảm a Nguyên lý làm việc: Khi rôto quay từ thông phần cảm cắt qua cuộn dây pha cảm ứng cuộn dây s.đ.đ Các cuộn dây đặt lệch phần ba vòng tròn nên s.đ.đ cảm ứng lệch phần ba chu kỳ cuộn dây có cấu tạo giống hệt nên s.đ.đ chúng đối xứng (hình 5.2) 1.3 Biểu thức s.đ.đ ba pha: Nếu coi góc pha đầu pha A a = biểu thức s.đ.đ pha là: ea = Emsin t eb = Emsin( t – 1200 ) = Emsin( t – 2/3 ) ec = Emsin( t – 2400 ) = Emsin( t – 4/3 ) 1.4 Đồ thị thời gian đồ thị véc tơ: Từ biểu thức s.đ.đ ba pha ta có đồ thị thời gian đồ thị véc tơ hình 5.2 Hình 5.2 ĐỊNH NGHĨA CÁC LƯỢNG DÂY - PHA TRONG MẠCH BA PHA: * Mục tiêu: Trình bày phân tích cách nối mạch ba pha, khái niệm dây, pha 2.1 Cách nối mạch điện ba pha: 107 - Để lượng ba pha từ máy phát đến nơi tiêu thụ ta nối riêng rẽ pha tạo thành hệ ba pha sáu dây (hình 5.3) - Thực tế đặc điểm hệ ba pha, ta thay hệ ba pha sáu dây bốn dây hay ba dây, tiết kiệm dây dẫn Hình 5.3 2.2 Các định nghĩa: Hình 5.4a a Điện áp pha: Ký hiệu uf, điện áp hai đầu cuộn dây pha, điện áp dây pha với dây trung tính, ta có: ufA = A - X = A - 0 = uA ufB = B - Y = B - 0 = uB ufC = C - Z = C - 0 = uC b Điện áp dây: Ký hiệu ud, điện áp hai đầu dây pha, ta có: uAB = A - B uBC = B - C uCA = C - A c Dòng điện pha: Là dòng điện cuộn dây pha, ký hiệu iP d Dòng điện dây: Là dòng điện dây dẫn nối với điểm đầu A, B, C, ký hiệu id e Dòng điện trung tính: Các điểm cuối ba cuộn dây X, Y, Z nối với tạo thành điểm chung gọi điểm trung tính hay điểm khơng, ký hiệu Dây dẫn nối với điểm gọi dây trung tính Dòng điện dây trung tính gọi dòng điện trung tính, ký hiệu i0 108 Hình 5.4 NỐI CUỘN DÂY MÁY PHÁT ĐIỆN THÀNH HÌNH SAO: * Mục tiêu: Trình bày phân tích cách nối mạch ba pha quan hệ đại lượng điện áp, dòng điện mạch máy phát điện ba pha nối 3.1 Cách nối: - Nối ba điểm cuối với tạo thành điểm chung gọi điểm trung tính hay điểm không - Ba đầu A, B, C nối với dây dẫn đưa đến hộ tiêu thụ, gọi dây pha 3.2 Quan hệ lượng dây – pha: * Dòng điện: Ta thấy dòng điện cuộn pha if đồng thời dòng điện dây dẫn (id), nghĩa dòng điện pha dòng điện dây ifA = idA; ifB = idB; ifC = idC * Điện áp: Ta có điện áp dây: uAB = A - B = ( A - 0 ) - ( B - 0 ) = uA – uB Tương tự ta có: uBC = uB – uC; uCA = uC – uA Ta vẽ đồ thị véc tơ hình 5.4b Từ đồ thị véc tơ ta thấy: + Về góc pha: điện áp dây vượt trước điện áp pha tương ứng góc 300 109 + Về trị số: xét tam giác vng OAM có mơt góc nhọn 300 nên nửa tam giác đều, ta có: OM OA U 3 d U f U d 3U f 2 Nghĩa hệ ba pha đấu đối xứng, điện áp dây vượt trước điện áp pha 300 có trị số ba lần điện áp dây NỐI CUỘN DÂY MÁY PHÁT ĐIỆN HÌNH TAM GIÁC: * Mục tiêu: Trình bày phân tích cách nối mạch ba pha quan hệ đại lượng điện áp, dòng điện mạch máy phát điện ba pha nối tam giác Cách nối: Nối đầu cuối cuộn pha A với đầu đầu cuộn pha B, cuối cuộn pha B với đầu cuộn pha C, cuối cuộn pha C với đầu cuộn pha A Ba điểm nút lấy thành ba pha Như vậy, cách đấu tạo thành tam giác kín, khơng có điểm trung tính, ba điểm lấy thành ba pha A, B, C ( hình 5.5a) Hình 5.5 S.đ.đ tổng mạch vòng: e = e A + eB + eC Nếu s.đ.đ ba pha đối xứng thì: e = eA + eB + eC = Emsint + Emsin( t – 1200 ) + Emsin( t – 2400 ) = Hay theo đồ thị véc tơ: E = EA + EB + EC = (hình 5.5b) Như s.đ.đ ba cuộn dây đối xứng s.đ.đ tổng mạch vòng tam giác khơng, khơng có dòng điện chạy quẩn mạch vòng Vì cho phép đấu cuộn dây máy phát hình tam giác 110 Nếu s.đ.đ ba pha khơng đối xứng s.đ.đ tổng vòng tam giác khác khơng, có dòng điện lớn chạy mạch tổng trở ba cuộn dây nhỏ, gây nguy hiểm cho cuộn dây PHỤ TẢI BA PHA NỐI HÌNH SAO: * Mục tiêu: Trình bày phân tích cách nối mạch ba pha quan hệ đại lượng điện áp, dòng điện mạch ba pha nối 5.1 Mạch ba pha có dây trung tính có trở kháng khơng đáng kể: Giả sử ta có tải ba pha tổng trở Z A, ZB, ZC đấu hình sao, nguồn cung cấp đấu hình 5.6 Hình 5.6 - Điện áp đặt vào pha phụ tải điện áp pha điện áp pha nguồn: UA = U’A; UB = U’B; UC = U’C - Dòng điện chạy dây pha là: IA, IB, IC, dòng điện chạy dây trung tính IN, áp dụng định luật Ôm cho pha ta có: IA = UA / ZA ; IB = UB / ZB ; IC = UC / ZC Áp dụng định luật Kiếchốp cho điểm trung tính ta có (Trị số tức thời): iN = i A + i B + i C Nghĩa dòng điện chạy dây trung tính tổng dòng điện ba pha Nếu dòng điện ba pha đối xứng dòng điện dây trung tính khơng Thực tế dòng điện ba pha gần đối xứng nên dòng điện dây trung tính bé nên tiết diện dây trung tính thường nhỏ tiết diện dây pha - Công suất tác dụng pha: PA = UAIAcosA ; PB = UBIBcosB; PC = UCICcosC - Công suất phản kháng pha: QA = UAIAsinA ; QB = UBIBsinB; QC = UCICsinC; 111 - Công suất biểu kiến pha: SA= √P2A + Q2A ; SB= √P2B + Q2B; SC= √P2C + Q2C - Công suất chung ba pha tổng công suất ba pha : P3p = PA + PB + PC ; Q3p = QA + QB + QC ; S3p = SA + SB + SC 5.2 Mạch ba pha đấu đối xứng: Khi s.đ.đ.nguồn đối xứng tải ba pha đối xứng (ZA = ZB = ZC) dòng điện ba pha đối xứng: iA= Imsint; iB = Imsin( t – 1200 ); iC = Imsin( t – 2400 ); Dòng điện dây trung tính khơng (Dạng tức thời): iN = i A + i B + i C = Như trường hợp dây trung tính khơng cần thiết bỏ (hình 5.7) Việc tính tốn mạch ba pha đối xứng tính từ pha suy pha lại Điện áp dây pha: Uf = Ud / 3; Uf Uf Hình 5.7 Dòng điện dây dòng điện pha: I d I f Uf Z Ud 3Z Góc lệch pha dòng điện điện áp: tg = x/r ; cos = r/z ; sin = x/z ; Công suất tác dụng, phản kháng biểu kiến pha: Pf = UfIf cosf ; Qf = UfIf sinf ; Sf = UfIf Công suất chung ba pha cơng suất pha nhân ba * Ví dụ 5.1: 112 Ba cuộn dây giống nhau, cuộn có r = 8, x = 6 nối vào nguồn điện ba pha đối xứng có Ud = 220V Tính dòng điện Ip , Id , P3p , Q3p , S3p , cos ba cuộn dây nối hình Giải: Tổng trở pha phụ tải là: Z p rp2 x 2p 10 Up Ud cos 220 127V r 0,8 Z 10 Điện áp đặt lên pha phụ tải là: I d I p U d U p 127 12,7 A Zd Zp 10 P3 p 3U p I p cos 3U d I d cos 3.220.12,7.0,8 3871W Q3 p 3U p I p sin 3U d I d x 3.220.12,7 2920VAr z 10 S p 3U p I p 3U d I d 3.220.12,7 4839,2VA TẢI BA PHA NỐI TAM GIÁC ĐỐI XỨNG: * Mục tiêu: Trình bày phân tích cách nối mạch ba pha quan hệ đại lượng điện áp, dòng điện mạch ba pha nối tam giác cân Nếu điện áp đặt vào ba pha đối xứng tải ba pha giống Z AB = ZBC = ZCA dòng điện tải ba pha đối xứng Ta có đồ thị véc tơ vẽ hình 5.8 Từ đồ thị ta thấy: Dòng điện dây chậm sau dòng điện pha tương ứng góc 300 trị số là: I d 2 I f cos 30 2 I f Hình 5.8 3I f 113 Việc tính mạch điện ba pha đấu tam giác đối xứng ta tính pha suy kết pha lại Điện áp pha: Uf = Ud Dòng điện pha: If = Uf / Z Công suất tác dụng ba pha: P3p = 3UfIfcos = 3 UdIdcos, với góc góc lệch pha dòng điện điện áp pha Cơng suất phản kháng ba pha: Q3p = 3UfIfsin = 3 UdIdsin Công suất biểu kiến ba pha: S3p = 3UfIf = 3 UdId * Ví dụ 5.2: Giả thiết ví dụ 5.1 với ba cuộn dây nối tam giác Giải: Do ba cuộn dây nối tam giác nên Up = Ud = 220V Dòng điện chạy qua cuộn dây dòng điện pha: Ip Up Zp 220 22 A 10 I d 3I p 3.22 38,1A Q3 p 3U p I p sin 3U d I d sin 3.220.38,1.0,6 8710VAr P 3U I cos 3U I d cos 3.220.38,1.0,8 11616W S 3p P3U p IPp p 3U d I d 3d.220 38,1 14517,6VA TỪ TRƯỜNG QUAY BA PHA – TỪ TRƯỜNG ĐẬP MẠCH: * Mục tiêu: Giải thích ý nghĩa dòng điện pha, ba pha ứng dụng thực tế; Rèn luyện khả tư trừu tượng tượng cụ thể hệ thống điện xoay chiều pha, pha ứng dụng thực tế 7.1 Từ trường quay ba pha: Một ưu điểm hệ thống điện ba pha tạo từ trường quay Xét dây quấn ba pha (hình 5.9) gồm: - Ba cuộn dây pha AX, BY, CZ đặt rãnh thép stato, lệch khơng gian góc 1200 - Đưa vào ba cuộn dây dòng điện ba pha lệch thời gian phần ba chu kỳ hay 1200 114 Hình 5.9 Xét từ thơng tổng hợp ba dây quấn (hình 5.10): Hình 5.10 + Tại thời điểm t = 0: iA = 0; i B iC I m sin 120 I m 3 ; iC I m ; 2 115 Dòng iB âm, nên chiều từ Y đến B, dòng iC dương nên chiều ngược lại từ C đến Z, từ trường tổng hợp nằm theo phương từ A đến X + Tại thời điểm t = T/6: iC = 0; iAdương nên có chiều từ A đến X, iB âm nên có chiều từ Y đến B Từ trường tổng hợp có phương từ Z đến C Như từ trương tổng hợp dịch khỏi vị trí trước phần sáu vòng tròn + Tương tự ta xét tiếp thời điểm t = T/3; T/2; 2T/3; 5T/6; T, ta thấy từ trường tổng hợp liên tục quay hướng trị số khơng đổi Khi dòng điện biến thiên hết chu kỳ từ trường tổng hợp quay vòng tròn Tóm lại: dòng điện ba pha lệch thời gian phần ba chu kỳ, chạy ba cuộn dây đặt lệch phần ba vòng tròn từ trường tổng hợp chúng từ trường quay, có cường độ khơng đổi quay tròn khơng gian i 7.2 từ trường đập mạch: Xét động pha có cuộn dây làm việc, ta quy ước : t - Dòng điện có giá trị dương vào t đầu đầu cuộn dây ( + ); đầu cuối cuộn dây ( ) t1 - Dòng điện có giá trị âm vào Đồ thị hình sin pha đầu cuối cuộn dây ( + ); đầu đầu cuộn dây ( ) Đồ thị hình sin pha + Xét thời điểm t1: dòng điện mang giá trị (+) Dòng điện vào đầu cuộn dây A (+) X (.) Áp dụng quy tắc vặn nút chai xác định chiều từ trường + Xét thời điểm t2 : dòng điện đổi chiều, vào X (+) A (.) ta xác định chiều từ trường - Nhận xét : + Từ trường tổng không thay đổi phương (có phương thẳng đứng) có chiều trị số thay đổi Vì gọi từ trường đập mạch + Từ trường đập mạch không sinh mô men quay Nếu động pha có cuộn dây không tự mở máy 116 * Câu hỏi tập: I CÂU HỎI: Nêu định nghĩa hệ thống ba pha, nguyên lý máy phát điện ba pha Viết biểu thức, vẽ đồ thị véc tơ đồ thị thời gian hệ s.đ.đ ba pha Nêu định nghĩa lượng dây – pha mạch ba pha Nối cuộn dây máy phát điện thành hình sao: - Cách nối nào? - Vẽ mạch điện - Quan hệ đại lượng dây, pha - Ứng dụng cách nối Nối cuộn dây máy phát điện thành hình tam giác: - Cách nối nào? - Vẽ mạch điện - Đặc điểm cách nối Mạch ba pha nối có dây trung tính trở kháng khơng đáng kể: - Vẽ mạch điện - Viết biểu thức trị số hiệu dụng điện áp pha, điện áp dây, dòng điện pha, dòng điện dây, dòng điện dây trung tính - Viết biểu thức trị số hiệu dụng thành phần công suất pha, ba pha Mạch ba pha nối đối xứng: - Vẽ mạch điện - Viết biểu thức trị số hiệu dụng điện áp pha, điện áp dây, dòng điện pha, dòng điện dây - Viết biểu thức trị số hiệu dụng thành phần công suất pha, ba pha Tải ba pha đấu tam giác đối xứng: - Vẽ mạch điện - Viết biểu thức trị số hiệu dụng điện áp pha, điện áp dây, dòng điện pha, dòng điện dây - Viết biểu thức trị số hiệu dụng thành phần công suất pha, ba pha Để tạo từ trường quay ba pha cuộn dây phải nào? Trình bày rõ chế tạo từ trường quay ba pha II BÀI TẬP: 117 Động ba pha đấu tam giác, đặt vào điện áp ba pha đối xứng, U = 220V(điện áp dây) tiêu thụ công suất P = 5,28 kW với cos = 0,8 - Vẽ mạch điện - Xác định dòng điện pha dòng điện dây Một nguồn điện ba pha nối sao, Upn = 120V cung cấp điện cho tải nối có dây trung tính Tải có điện trở pha R p = 180 Tính Ud, Id, Ip, I0, P mạch ba pha Nguồn điện áp ba pha đối xứng, Ud = 120V cung cấp cho phụ tải chiếu sáng ba pha đấu tam giác có: RAB = 10, RBC = RCA= 20 - Vẽ mạch điện - Xác định điện áp đặt vào tải trường hợp cầu chì pha C bị chảy đứt Một động điện ba pha đấu sao, đấu vào mạng ba pha U d = 380V Biết dòng điện dây Id = 26,81A, hệ số cơng suất cosφ = 0,85 Tính dòng điện pha động cơ, công suất động tiêu thụ * Yêu cầu đánh giá kết học tập: Mục tiêu Nội dung Điểm - Trả lời đầy đủ câu hỏi phần I; Kiến thức - Kiểm tra chi tiết phần trả lời câu hỏi câu hỏi câu - Làm đầy đủ tập giao phần II; Kỹ - Kiểm tra chi tiết tập; - Nộp tập hạn (1 tuần nhà), tập Thái độ nghiêm túc, Tổng 10 * Hướng dẫn trả lời câu hỏi gợi ý giải tập: I HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI: - Dựa vào phần lý thuyết học trả lời đầy đủ tất các câu hỏi Bài tập dài: trình bày sẽ, logic, nộp hạn cho Giáo viên thay cho điểm kiểm tra tiết lớp theo yêu cầu đánh giá kết học tập II ĐÁP SỐ PHẦN BÀI TẬP: If = 10A, Id = 17,3A Ud = 207,84V, Id = Ip = 667mA, I0 = 0, P = 240W 118 UAB = 40V, UBc = 80V, UCA = 120V Nguồn điện áp ba pha đối xứng, U d = 120V cung cấp cho phụ tải chiếu sáng ba pha đấu tam giác có: R AB = 10, RBC = RCA= 20 - Vẽ mạch điện - Xác định điện áp đặt vào tải trường hợp cầu chì pha C bị chảy đứt Id = Ip = 26,81A, Pđ = 15kW 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO Cơ sở kỹ thuật điện – Hoàng Hữu Thận - NXB giáo dục – 1981; Giáo trình Kỹ thuật điện – Vụ trung học dạy nghề - Đặng văn Đào, Lê Văn Doanh - NXB Giáo dục 2002 Giáo trình sở kỹ thuật điện – Sở giáo dục đào tạo Hà Nội – NXB Hà Nội – 2007 ... phần điện môn học chuyên môn chun ngành Kỹ thuật máy lạnh điều hòa khơng khí; Mơn học giảng dạy học kỳ I khóa học với mơn Vẽ kỹ thuật, Cơ kỹ thuật Cơ sở kỹ thuật điện môn học sở chương trình. .. dòng điện - chiều dòng điện: Đặt vật dẫn điện trường, điện tích dương tác dụng lực điện trường chuyển động từ nơi có điện cao đến nơi có điện thấp, điện tích âm ngược lại chuyển động từ nơi có điện. .. lượng điện như: - Biến thành điện máy phát điện - Biến nhiệt thành điện nhà máy thuỷ điện - Biến hoá thành điện pin ắc quy - Biến quang thành điện pin mặt trời … Trên sơ đồ điện nguồn điện biểu