Chương 1 giúp người học hiểu về Mạch điện một chiều. Nội dung trình bày cụ thể gồm có: Khái niệm và cấu trúc hình học của mạch điện, các đại lượng cơ bản của mạch điện, các phần tử cơ bản của mạch điện, hai định luật Kirchoff,...
GIỚI THIỆU MÔN HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN B KY Mục tiêu môn học : Cung cấp cho sinh viên ngành không chuyên điện kiến thức sau: - Phân tích mạch điện chiều, ề xoay chiều, ề mạch điện ba pha phương pháp tổng quát để giải iải ột toán t ề mạch h điện điệ - Tìm hiểu phân tích vấn đề máy biến áp động điện không đồng bộ, phương pháp mở máy điều khiển tốc độ động không đồng GIỚI THIỆU MÔN HỌC KỸ THUẬT ÑIEÄN B KY Tài liệu tham khảo [1] Kỹ thuật điện – Nguyễn Kim Đính, Đính NXB Đại học quốc gia TP HCM, 2005 [2] Bài tập kỹ thuật điện – Nguyễn ễ Kim Đính, NXB Đại học quốc gia TP HCM, 2005 [3] Mạch điện – Phạm Thị Cư, NXB Đại học quốc g gia TP HCM, 2000 NỘI DUNG Chương : Mạch điện chiều Chương : Mạch điện xác lập điều hòa Chương g : Mạch điện p pha Chương : Máy biến áp Chương : Động không đồng CHƯƠNG MACH MẠ CH ĐIỆN MỘT CHIEU CHIỀU 1.1 KHÁI NIỆM VÀ CẤU TRÚC HÌNH HỌC CỦA MACH MẠ CH ĐIỆN 1/ Khái niệm Mạch điện gồm nhiều phần tử nối lại tạo thành vòng khép kín cho dòng điệän chạy qua Các phan Cac phần tư tử cua mạ mach ch điện bao gom gồm : - Nguồn điện : biến dạng lượng khác (cơ nhiệt nang…) nang, ) thành điện nang - Tải : biến điện thành dạng lượng kh ùc 2/ Cấu trúc hình học mạch Nhánh : mộät đường duyy g gồm mộät hayy nhiều phần tử ghép nối tiếp; có dòng điện chạyy q qua Nút (hay đỉnh): điểm nối ba nhánh trở lên Vòng : la Vong tập hơp hợp nhiề nhieu u nhá nhanh nh tao tạo nh vong vòng kín V øng mắét lưới : Vò l ø vòøng màø bê b ân t khô kh âng còøn h ùa vòng khác A MF ( ) (a) Ñ (b) (c) B ĐC 1.2 CÁC ĐẠI LƯNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 1/ Dòng điện Dòng điệän lượïng điệän tích di chuyể y nq qua tiết diện phần tử đơn vị thời gian Đơn vị cua dong dòng điện la Ampere – A dq i= dt Chiều qui ước dòng điện chiều chuyển động điện tích dương g 1.2 CÁC ĐẠI LƯNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 2/ Điện áp Điệän áp q qua p phần tử công để mang g điệän tích +1C qua phần tử từ đầu sang đầu Đó hiệäu điệän g đầu p phần tử Đơn vị điện áp Volt – V uAB = uA – uB, g uA, uB điện nút A B so với nút chuẩn mạch Chiều qui ươc Chieu ước cua điện ap áp la chieu chiều tư từ điem điểm co có điện cao đến điểm có điện thấp 1.2 CÁC ĐẠI LƯNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 3/ Công suất Nếu chọïn chiều dòng điệän điệän áp p phần tử chiều, công suất tiêu thụ phần tử tính : p=u.i Nếu : Neu p > hay chiều thực tế u i trùng : phầ h àn tử tiê ti âu thụ th côâng suấát (tả (t ûi) p < hay chiều thực tế u i ngược : phầàn tử phát công suấát (nguồàn phát) b) Biến đổi điện trở tương đương Bien Biế n đổ đoii (Y) thành tam giac giác (Δ) va ngượ ngươcc lai lại Biến đổi từ thành tam giác Y → Δ R1.R2 R12 = R1 + R2 + R3 R23 = R2 + R3 + R2 R3 R1 R3.R1 R31 = R3 + R1 + R2 Khi hình hì h đố đ xứùng hì ta có : R1 = R2 = R3 = R R12 = R23 = R31 = 3R b) Biến đổi điện trở tương đương Bien Biế n đổ đoii (Y) thành tam giac giác (Δ) va ngượ ngươcc lai lại Biến đổi từ tam giác thành Δ → Y R12 R31 R1 = R12 + R23 + R31 R23 R12 R2 = R12 + R23 + R31 R31 R23 R3 = R12 + R23 + R31 Khi hình tam giác đối xứng ta coù : R12 = R23 = R31 = R R1 = R2 = R3 = R/3 VÍ DỤ: Tính dòng điện I chạy qua nguồn mạch điện hình vẽ Biết Rn = 2Ω;; R1=12 Ω;; R2 = R3 = 6Ω;; R4 = 21Ω;; R0 = 18Ω; E = 240V 12 6toàn mạch: R1.R n trở tương đương RĐiệ = = = 2Ω A R1 + R2 + R0 12 + + 18 (Ω RB + R3 ).( RC + R4 ) Rtññ = Rn + R A + ROD = + + 8R= 12 = OD R1.R0 12 18 RB + R3 + RC + R4 = qua nguồn=:6 Ω RDò B =ng điện chạy R1 + R2 + R0 12 + + 18 (6 + 6).( + 21) E 240 = = 8Ω R0 R2I = 18 = 20 A = + + + 21 RC = =R = 3Ω 12 tñ + + 18 R + R + R 12 1.5.2 Phương pháp dòng điện nhánh Phương pháp ứng dụng trực tiếáp ĐK1 ĐK2 đểå tìm dòng điện nhánh Trình tự thực : ¾ Bước : Xác định số nút n, số nhánh m Suy số phương trình số nhánh m ¾ Bước : Tùy ý vẽ chiều dòng điện cho nhánh chưa biết ¾ Bước : Viết phương trình ĐK1 cho (n-1) nút chọn ¾ Bươc Bước : Viet Viết phương trình ĐK2 cho (m (m-n+1) n+1) mạ mach ch vòng độc lập ¾ Bươc Bước : Giai Giải hệ thong thống m phương trình đa thiet thiết lập, ta dòng điện nhánh Ví dụ: Áp dụng phương pháp dòng điện nhánh, tính dòng điện cac nhanh nhánh cua mạ mach ch điện hình ve vẽ - Bước : Mạch điện có n = nút , m = nhánh - Bươc Bước : Ve Vẽ chieu chiều dong dòng điện cac nhanh nhánh I1, I2, I3 hình - Bước : Số nút cần viết phương trình ĐK1 : n – = Chon Chọ n nú nutt A : I1 − I + I = (1) Ví dụ: Áp dụng phương pháp dòng điện nhánh, tính dòng điện cac nhanh nhánh cua mạ mach ch điện hình ve vẽ - Bước : Số mạch vòng cần viết phương trình ÑK2 laø : m – n + = – + = Ta chọïn mạïch vòng ((a)) ((b)) hình vẽ Phương trình ĐK2 cho vòng (a) (b) : E1 = R1 I1 + R2 I ⇔ 10 = 47 I1 + 22 I ( 2) E3 = R3 I + R2 I ⇔ = 68 I + 22 I (3) Ví dụ: Áp dụng phương pháp dòng điện nhánh, tính dòng điện cac nhanh nhánh cua mạ mach ch điện hình ve vẽ - Bước : Giải hệ phương trình (1), (2), (3) ta dòng điệän nhánh : I1 = 138 mA I2 = 160 mA I3 = 22 mA 1.5.3 Phương pháp dòng mắt lưới (dòng mạch vòng) Ơ phương pháp này, ẩån sốá hệ phương trình không Ở phải dòng điện nhánh, mà dòng mắt lưới mang ý nghóa toan toán họ hocc Tìm đượ đươcc gia giá trị cac dong dòng mat mắt lươi, lưới tư từ đo de dễ dàng tính dòng điện nhánh Trình tự thực : ¾ Bươc Bước : Tuy Tuỳ yý chọ chon n chieu chiều dong dòng điện chạ chayy cac nhanh nhánh ¾ Bước : Xác định số vòng mắt lưới mạch m ¾ Bươc Bước : Chọ Chon n chieu chiều cua tat tất ca cac dong dòng mat mắt lươi lưới theo cung chiều ¾ Bước : Lập m hệ phương trình theo nguyên tắc sau : Trong đo Iv1, Iv2, …, Ivm : trị số vòng mắt lưới, ẩn số cần tìm R11, R22, …, Rmm : (cac (các phan phần tư tử nam nằm tren đương đường cheo) chéo) la tong tổng điện trở dính với vòng 1, 2, …, m tương ứng R12=R21,…, R1m (các phan phần tư tử nam nằm ngoai đương đường = Rm1 1, R2m = Rm2 (cac chéo) tổng điện trở nằm chung hai vòng mang số tương ứng ∑ E ,∑ E , , ∑ E : tổng đại số sức điện động dính với (1) (2) (m) vòng tương ứng (E chiều cộng, E ngược chiều trừ) ¾ Bước : Lập m hệ phương trình theo nguyên tắc sau : Lưu ý : Trước nhóm nằm đường chéo có dấu (+) trước nhóm nằm đường chéo có dấu (-) ¾ Bước : Giải hệ phương trình ta tìm Iv1, Iv2, …, Ivm Suy : Dòng nhánh = Tổng đại số dòng mắt lưới ngang qua nhánh q VÍ DỤ: Áp dụng phương pháp dòng mắt lưới, giải mach mạ ch điện hình vẽ ve 1.5.4 Phương pháp điện nút Phương pháp sử dụng ẩån sốá trung gian điện thếá nút để thiết lập hệ phương trình Biết điện cáùc núùt, ta d dễã d dàøng tính í hđ d dòøng điệän cáùc nhá h ùnh h T ì h tự thự Trình h c hiệ hi än : ¾ ¾ ¾ Bước : Tuỳ ý chọn chiều dòng điện chạy nhánh Bước : Xác định số nút mạch Bước : Chọn nút làm nút chuẩn, có điện bi át trướùc (thườ biế ( h øng lấ l áy điệ än h điể åm đ ù bằ b èng 0) ¾ Bước : Lập hệ phương trình tính điện nút lại (giả sư (gia sử cac nut nút lạ laii la : A, B, …,N.) theo nguyen nguyên tac tắc sau : Trong đo • ϕA, ϕB, …, ϕN : điện nút, ẩn số cần tìm • GAA, GBB,…, GNN : (cac (các phan phần tư tử nam nằm tren đương đường cheo) chéo) la tong tổng điện dẫn có nối tới nút tương ứng • GAB= GBA ,…, GAN= GNA , GBN=GNB : ((caùc p phần tử nằm ngoà g i đường chéo) tổng điện dẫn nối nút tương ứng • ∑ J , ∑ J , , ∑ J : tổng đại số nguồn dòng có nối với nút A B N tương ứng (nguồàn dòng hướng vào nút cộng, nguồàn dòng hướng khỏi nút trừ) ¾ Bước : Lập hệ phương trình tính điện nút lại (giả sư (gia sử cac nut nút lạ laii la : A, B, …,N.) theo nguyen nguyên tac tắc sau : Lưu ý : Trước nhóm nằm đường chéo có dấu (+) trước nhóm nằm ngoà g i đường chéo có dấu (-) ¾ Bước : Giải hệ phương trình, ta tìm điện nút Biết điện nút nhánh, ta tìm dòng t nhanh h ù h VÍ DỤ : Dùng phương pháp điện nút để giải mạch điện sau : Biến đổi nguồn tương đương ta ... chieu chiều ta trư trừ UAB = Ucùng chiều - Ungược chiều Ví dụ 1. 1 Tìm giá trị điện trở R hình vẽ : Ví dụ 1. 2 Tính dòng điện I3 sức điện động E1, E3 mạch điện hình vẽ Cho biết I2 = 10 A; I1=4A; R1... Δ → Y R12 R 31 R1 = R12 + R23 + R 31 R23 R12 R2 = R12 + R23 + R 31 R 31 R23 R3 = R12 + R23 + R 31 Khi hình tam giác đối xứng ta có : R12 = R23 = R 31 = R R1 = R2 = R3 = R/3 VÍ DỤ: Tính dòng điện I... 2005 [3] Mạch điện – Phạm Thị Cư, NXB Đại học quốc g gia TP HCM, 2000 NỘI DUNG Chương : Mạch điện chiều Chương : Mạch điện xác lập điều hòa Chương g : Mạch điện p pha Chương : Máy biến áp Chương