Giáo trình Mạch điện - Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng nghề (Tổng cục Dạy nghề)

(NB) Giáo trình Mạch điện dùng để giảng dạy ở trình độ Cao đẳng nghề được biên soạn theo nguyên tắc quan tâm đến: tính định hướng thị trường lao động, tính hệ thống và khoa học, tính ổn định và linh hoạt, hướng tới liên thông, chuẩn đào tạo nghề khu vực và thế giới, tính hiện đại và sát thực với sản xuất.

1 BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Tên mơ đun: Mạch điện NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ (Ban hành kèm theo Quyết định số: 120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013 Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề) Hà Nội, năm 2013 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình mạch điện xây dựng biên soạn sở chương trình khung đào tạo nghề Điện công nghiệp tổng cục dạy nghề phê duyệt Giáo trình Mạch điện dùng để giảng dạy trình độ Cao đẳng nghề biên soạn theo nguyên tắc quan tâm đến: tính định hướng thị trường lao động, tính hệ thống khoa học, tính ổn định linh hoạt, hướng tới liên thông, chuẩn đào tạo nghề khu vực giới, tính đại sát thực với sản xuất Nội dung giáo trình gồm chương: Chương 1: Các khái niệm mạch điện Chương 2: Mạch điện chiều Chương 3: Dịng điện xoay chiều hình sin Chương 4: Mạch ba pha Chương 5: Giải mạch điện nâng cao Áp dụng việc đổi phương pháp dạy học, giáo trình biên soạn phần lý thuyết thực hành Giáo trình biên soạn theo hướng mở, kiến thức rộng cố gắng tính ứng dụng nội dung trình bày Trên sở tạo điều kiện để trường sử dụng cách phù hợp với điều kiện sở vật chất Trong q trình biên soạn khơng tránh khỏi sai sót, ban biên soạn mong góp ý bạn đọc để giáo trình hồn thiện Hà nội, ngày tháng năm 2013 Tham gia biên soạn Ths Trần Thị Thu Phương Chủ biên Ths Lê Thị Chiên Ths Trần Văn Quỳnh MỤC LỤC Lời giới thiệu Mục lục Bài mở đầu Chương 1: Các khái niệm mạch điện 1.1 Mạch điện mơ hình 1.2 Các khái niệm mạch điện 1.3 Các phép biến đổi tương đương Chương 2: Mạch điện chiều 2.1 Các định luật biểu thức mạch chiều 2.2 Các phương pháp giải mạch chiều Chương 3: Dịng điện xoay chiều hình sin 3.1 Khái niệm dòng điện xoay chiều 3.2 Giải mạch xoay chiêu không phân nhánh 3.3 Giải mạch xoay chiều phân nhánh Chương 4: Mạch ba pha 4.1 Khái niệm chung 4.2 Sơ đồ đấu dây mạch ba pha đối xứng 4.3 Công suất mạch ba pha Chương 5: Giải mạch điện nâng cao 5.1 Mạng ba pha không đối xứng 5.2 Giải mạch xoay chiều có nhiều nguồn tác động 5.3 Giải mạch có thơng số nguồn phụ thuộc 9 14 16 21 21 27 42 42 52 63 82 82 84 89 99 99 103 106 MƠN HỌC: MẠCH ĐIỆN Mã mơn học: MH 08 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Mơn học mạch điện bố trí học sau mơn học chung học trước môn học, mô đun chuyên môn nghề - Là môn học kỹ thuật sở - Trang bị kiến thức kỹ tính tốn mạch điện Mục tiêu môn học: - Phát biểu khái niệm, định luật, định lý mạch điện chiều, xoay chiều, mạch ba pha - Tính tốn thơng số kỹ thuật mạch điện chiều, xoay chiều, mạch ba pha trạng thái xác lập độ - Vận dụng phương pháp phân tích, biến đổi mạch để giải toán mạch điện hợp lý - Vận dụng phù hợp định lý, phép biến đổi tương đương để giải mạch điện phức tạp - Giải thích số ứng dụng đặc trưng theo quan điểm kỹ thuật điện - Rèn luyện tính cận thận, tỉ mỉ tính tốn Nội dung môn học: Thời gian (giờ) Số Tên chương, mục Tổng Lý Thực hành Kiểm tra* TT số thuyết Bài tập (LT TH) Bài mở đầu 3 I Chương1.Các khái niệm mạch điện 1.Mạch điện mơ hình 2.Các khái niệm 1 mạch điện 3.Các phép biến đổi tương đương II Chương 2.Mạch điện 23 12 chiều 1.Các định luật biểu thức 4 mạch chiều 2.Các phương pháp giải mạch chiều III Chương Dòng điện xoay 24 12 10 chiều hình sin 1.Khái niệm dịng điện xoay chiều 2.Giải mạch xoay chiều không phân nhánh Giải mạch xoay chiều phân nhánh IV Chương Mạch ba pha 1.Khái niệm chung 2.Sơ đồ đấu dây mạng ba pha cân 3.Công suất mạng ba pha cân Phương pháp giải mạng ba pha cân V Chương Giải mạch điện nâng cao 1.Mạng ba pha bất đối xứng 2.Giải mạch AC có nhiều nguồn tác động 3.Giải mạch có thông số nguồn phụ thuộc Cộng: 20 14 90 7 11 1 2 2 45 39 Bài mở đầu: Khái quát chung mạch điện Tổng quát mạch điện Mạch điện môn học sở kỹ thuật quan trọng q trình đào tạo cơng nhân lành nghề, kỹ sư ngành kỹ thuật điện công nghiệp, tự động hóa Nó nhằm mục đích trang bị sở lý luận có hiệu lực cho ngành kỹ thuật điện mà cịn vận dụng cho nhiều ngành kỹ thuật khác Kỹ thuật điện ngành kỹ thuật ứng dụng tượng điện từ để biến đổi lượng, đo lường, điều khiển, xử lý tín hiệu bao gồm việc tạo ra, biến đổi sử dụng điện năng, tín hiệu điện từ hoạt động thực tế người So với tượng vật lý khác cơ, nhiệt, quang tượng điện từ phát chậm giác quan người khơng cảm nhận trực tiếp tượng Tuy nhiên việc khám phá tượng điện từ thúc đẩy mạnh mẽ cách mạng khoa học kỹ thuật chuyển sang lĩnh vực điện khí hóa, tự động hóa Điện có ưu điểm bật sản xuất tập trung với nguồn cơng suất lớn, truyền tải xa phân phối đến nơi tiêu thụ với tổn hao tương đối nhỏ Điện dễ dàng biến đổi thành dạng lượng khác Mặt khác q trình biến đổi lượng tín hiệu điện từ dễ dàng tự động hóa điều khiển từ xa, cho phép giải phóng lao động chân tay lao động trí óc người Các mơ hình tốn mạch điện 2.1 Mơ hình tốn học q trình a Mơ hình tốn học trình Muốn sử dụng, khống chế, cải tạo vật thể vật lý kỹ thuật loại trình ví dụ q trình điện từ, nhiệt, điều kiện phải nhận thức tốt loại q trình Mơ hình tốn học cách mơ tả loại q trình mơn tốn học Có thể xây dựng mơ hình tốn học theo cách: định nghĩa biến trạng thái q trình, tìm nhóm đủ tượng bản, mơ tả tốn học chế tượng cách hợp thành trình khác Theo mơ hình tốn học q trình xếp vật thể thành trường, mơi trường hay hệ thống Mạch điện hệ thống thể dịng truyền đạt, lưu thơng lượng hay tín hiệu Mơ hình tốn học thường dùng để mơ tả q trình điện từ thiết bị điện mơ hình mạch Kirchooff mơ hình mạch truyền đạt b Ý nghĩa mơ hình tốn học Về nhận thức, xây dựng tốt mơ hình tốn học cho q trình vật thể giúp ta hiểu đắn vật thể Về thực tiễn công tác, mô hình tốn học tốt sở lý luận tốt dùng vào việc xét, sử dụng, khống chế loại trình vật thể Về mặt lý luận ngày mơ hình tốn học khơng sở lý luận mà nội dung đối tượng lý thuyết 2.2 Các xây dựng mơ hình tốn học a Cách nhận thức loại tượng Ta gọi trình diễn biến hoạt động vật thể vật lý – kỹ thuật – kinh tế thời gian t khơng gian (khơng gian hình học r khơng gian thơng số khác µ, nhiệt độ, áp suất, giá ) Muốn có khái niệm tổ chức chế hoạt động vật thể phải quan sát trình cụ thể Nhưng vơ số hồn cảnh cụ thể, vật thể lại có vơ số q trình khác nhau, ngun tắc khơng thể quan sát hết Vì từ số hữu hạn trình lý tưởng thể đặc điểm quy luật vật thể Ta gọi tượng Về nguyên tắc có nhiều tượng, ví dụ thiết bị điện có tượng tiêu tán, tích phóng lượng điện từ, tượng tạo sóng, phát sóng, khuếch đại, chỉnh lưu điều chế thực tế cho thấy thường tồn nhóm đủ tượng Đó tượng từ hợp thành tượng khác b Cách lập mơ hình tốn học cho loại trình Từ cách nhận thức q trình ta suy cách xây dựng mơ hình tốn học cho q trình sau: Chọn định nghĩa biến trạng thái Đó thường hàm hay vecto phân bố thời gian khơng gian Ví dụ để đo q trình điện từ ta định nghĩa vecto cường độ từ trường, điện trường Quan sát q trình phân tích tìm nhóm đủ tượng Mơ tả tốn học chế tượng Thơng thường ta mơ tả chúng phương trình liên hệ biến trạng thái, ta gọi phương trình trạng thái Mơ tả việc hợp thành trình cụ thể, cách kết hợp phương trình trạng thái phương trình cân hệ phương trình trạng thái Kiểm nghiệm lại mơ hình thực tiễn hoạt động vật thể 2.3 Hai loại mơ hình tốn học Theo cách phân bố không gian, thời gian biến trạng thái xếp mơ hình tốn học thành hao loại mơ hình hệ thống mơ hình trường 10 - Một loại mơ hình có trình đo số hữu hạn biến trạng thái phân thời gian mà không phân bố không gian Về tương tác, biến quan hệ nhân trước sau thời gian: trạng thái t chịu ảnh hưởng trạng thái trước t, khởi đầu t0 Về tốn học q trình mơ tả hệ phương trình vi phân, tích phân đại số thời gian, ứng với tốn có điều kiện đầu Ta quy ước gọi vật thể mà q trình hoạt động mơ tả mơ hình túy hệ thống mơ hình chúng mơ hình hệ thống Trong thực tế hay gặp hệ thống mà q trình ngồi dạng biến thiên theo thời gian gắn với lưu thông (chảy, truyền đạt) trạng thái giữ phận hệ thống Ví dụ thiết bị động lực có truyền đạt lượng, có dịng điện chảy, hệ thống thơng tin - đo lường – điều khiển, hệ thống rơle có truyền đạt tín hiệu, hệ thống máy tính có truyền đạt số Ta gọi chung hệ thống mạch (circuit): mạch lượng, mạch truyền tin, mạch điều khiển, mạch tính tốn gọi mơ hình chúng mơ hình mạch, dạng riêng phổ biến mơ hình hệ thống Cụ thể mạch điện hệ thiết bị điện ta xét q trình truyền đạt, biến đổi lượng hay tín hiệu điện từ, đo số hữu hạn biến dòng, áp, từ thơng, điện tích phân bố thời gian - Một loại mơ hình khác q trình coi đo số hữu hạn biến x(r, ,t) phân bố không gian thời gian cách hình thức đo tập khơng đếm biến trạng thái thời gian ứng với vô số điểm khơng gian Về tương tác ngồi quan hệ nhân trước sau thêm quan hệ nhân không gian: trạng thái điểm khơng gian cịn chịu ảnh hưởng trạng thái lân cận điểm đó, bờ S0 Về tốn học q trình thường mơ tả hệ phương trình đạo hàm riêng thời gian không gian, ứng với tốn có điều kiện đầu điều kiện bờ Ta gọi vật thể mà trình hoạt động gọi trường (hoặc môi trường) gọi mô hình chúng mơ hình trường Khi xét loại q trình, tùy cách nhìn nhận dùng trường mơ hình trường mơ hình hệ thống, coi vật trường hệ thống hay mạch Vấn đề cho mơ hình phù hợp với thực tế khách quan với mức độ cần thiết 2.4 Mơ hình hệ thống, mơ hình mạch - Thứ nhất, mơ hình hệ thống hệ phương trình xác định riêng thời gian, mô tả quy luật loại trình hệ thống 104 1 1 đó: YA   , YB   , YC   , YO   tổng dẫn phức pha tải ZO ZA ZB ZC dây trung tính Khi nguồn ba pha đối xứng: U A  U p , U B  U p   120 , U C  U p 120 ta có: Y  YB   120  YC 120 U OO '  U P A YA  YB  YC   EY Sau tính điện áp trung tính nguồn với trung tính tải: U O 'O   Tính điện áp pha tải: U A '  U A  U O'O ; U B '  U B  U O 'O    ZA ZB ZC Y ; U C '  U C  U O 'O U U U Tính dòng điện pha tải: IA  A ; IB  B ; IC  C Tính dịng điện dây trung tính: IN  IA  IB  IC b Trường hợp 2: xét đến tổng trở dây pha Zd Hình 5.2 Tải nối hình có Zd Phương pháp tính tốn trên, lúc tổng trở pha phải gồm tổng trở dây dẫn Zd YA  1 , , , YB  YC  Z A  Zd Z B  Zd Z C  Zd c Trường hợp 3: Khi tổng trở dây trung tính Z O  Khi điểm trung tính tải O’ trùng với điểm trung tính nguồn O nên U O'O  Điện áp pha tải điện áp pha tương ứng nguồn U A  E A ; U B  E B ; U C  E C Nhờ có dây trung tính nên điện áp pha tải đối xứng Đển tính dịng điện pha ta áp dụng định luật Ohm cho pha riêng rẽ U U U IA  A ; IB  B ; IC  C ZA ZB ZC d Trường hợp đặc biệt dây trung tính bị đứt khơng có dây trung tính Khi Z   (hở mạch dây trung tính), tính theo cơng thức chung 105 Điện áp U O'O lớn, điện áp pha tải khác điện áp pha nguồn nhiều gây nên áp pha 1.1.2 Tải nối hình tam giác a Trường hợp 1: Khi không xét đến tổng trở dây dẫn pha Điện áp đặt lên pha tải điện áp dây nguồn dịng điện pha tải xác định sau: Hình 5.3 Tải nối hình tam giác , , Áp dụng định luật Kirchoff ta tính dịng điện dây: , , b Trường hợp 2: Khi kể đến tổng trở dây dẫn pha Biến đổi tổng trở mắc hình tam giác thành hình sao: Giải mạch điện theo phương pháp điện áp hai nút để xác định dòng điện dây Xác định điện áp pha, dịng điện pha tải nối hình tam giác 1.2 Đồ thị tơ pơ Dùng đồ thị vecto, ta biểu diễn vòng áp nhánh mạch điện, đó, ta xác định trị số góc pha đại lượng Tuy nhiên, nhiều trường hợp, cần xác định điện áp đoạn mạch, phân bố điện điện áp sơ đồ, người ta dùng đồ thị Tôpô thuận tiện nhiều Đồ thị tôpô mạch điện đồ thị vecto điện điểm sơ đồ đặt nối tiếp với Cách lập đồ thị tôpô sau: +j a C i b u~ c iR2 c L R2 e R1 d Hình 5.4 Đồ thị tơpơ b jXL iR1 i e a uea +1 -jXC 106 Bước 1: Đánh số ký hiệu điểm sơ đồ, chia nhánh thành phần nhánh, ví dụ điểm a,b,c,d,e, Bước 2: Xuất phát từ điểm cuối nhánh (điểm e), coi điểm khơng (  e  ), đặt gốc tọa độ Điện điểm (điểm d) xác định theo sụt áp Ude:     U de   d   e  I r2      Từ đó:  d   e  U de   e  I r2    Vecto I r2 đồng pha với I , có điểm cuối e, điểm d xác định  d đồ thị tôpô     Bước 3: Tiếp tục, đoạn dc có sụt áp Ucd: U cd   c   d  j I X L    Suy ra:  c   d  j I XL   Vecto j I XL vượt trước I góc 900, có điểm cuối d, điểm c xác định   C đồ thị tôpô Bước 4: Cứ tiếp tục ta xác định  b ,  a đồ thị tơpơ Ta có nhận xét sau: - Đồ thị tôpô biểu diễn rõ ràng phức điện điểm sơ đồ so với điểm gốc (điểm e coi khơng) Trên đồ thị tôpô, ta dễ dàng xác  định điện áp hai điểm mạch điện Cụ thể điện áp U ec biểu diễn  vecto ec hướng từ c tới e - Nếu hết vịng kín, ta trở lại điểm xuất phát đồ thị tơ pơ khép kín Như vậy, mạch vịng sơ đồ ứng với vịng kín đồ thị tôpô Mỗi nút biểu thị điện đồ thị tơpơ, điểm điểm giao vịng kín biểu diễn mạch vịng chứa nút Nói khác đi, nút sơ đồ tương ứng với nút đồ thị tôpô Như vậy, đồ thị tơpơ mơ tả đầy đủ kết cấu hình học mạch : số nút, số nhánh, số vòng, cách nối phần tử 1.3 Cơng suất mạng ba pha không đối xứng Công suất tác dụng P: mạch ba pha tổng công suất tác dụng pha cộng lại Gọi PA, PB, PC tương ứng công suất tác dụng pha A, B, C ta có: P = PA + PB + PC = UA IA cosA + UB IB cos + UC IC cosC Công suất phản kháng Q ba pha tổng công suất phản kháng pha cộng lại: 107 Q = QA + QB + QC = UA IAsin A + UB IBsin B + UC ICsin C Công suất biểu kiến ba pha tổng công suất biểu kiến pha cộng lại: S = SA + SB + SC = UA IA + UB IB + UC IC Để đo công suất mạch điện ba pha khơng đối xứng ta dùng ốt kế để đo công suất pha Công suất ba pha là: P3P = PA +PB + PC Ta dùng hai oát kế nối dây theo sơ đồ sơ đồ ốt kế thứ có điện áp dây UAC dịng điện IA, cịn ốt kế thứ hai có điện áp dây     UBC dịng điện IB Số hai ốt kế là: U AC I A  U BC I B (*)       Mặt khác U AC  U A  U C , U BC  U B  U C Thế vào phương trình (*) ta có:  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 mà I A  I B   I C       U A I A  U B I B  U C I C  PA  PB  PC Suy        Sơ đồ * * A W Mạch ba pha không * * B W * * C W đối xứng O * A * W * B * W Mạch ba pha không đối xứng C 5.5 Đo công suất mạch ba pha không đối xứng Giải mạch xoay chiều có nhiều nguồn tác động Mục tiêu: Giải tốn mạch xoay chiều có nhiều nguồn tác động 2.1 Giải mạch xoay chiều phương pháp dòng nhánh Các bước thực hiện: Bước 1: Xác định số nhánh m=?, số nút n=?, chọn chiều dương cho dòng điện nhánh Bước 2: Viết phương trình Kirchooff cho (n - 1) nút chọn Bước 3: Viết phương trình Kirchooff cho (m - n +1) mạch vịng Bước 4: Lập giải hệ phương trình Kirchooff ta tìm dịng điện nhánh 108 Ví dụ 5.1: Cho mạch điện biết E1  10000 (V ) , E  100900 (V ) Z1  Z  50  30 j () Z  100() Tìm I1, I2 , I3 ? I1 Z1 I2 Z2 E1 I3 Z3 E3 Hình 5.6 Mạch điện ví dụ 5.1 Giải: Bước 1: Mạch điện có m = 3, n = chọn chiều dòng điện nhánh I1, I2 , I3 Bước 2: Phương trình Kirchooff cho n - = - = nút A I1  I2  I3  (1) Bước 3: Phương trình Kirchooff cho m - n +1= - +1 = mạch vòng I1.Z1  I2 Z  E1 (2) I3.Z3  I2 Z2  E3 (3) Bước 4: Hệ phương trình I1  I2  I3   50  30 j I1  100 I2  1000  100    100 I3  50  30 j I  10090  100 j I1  I2  I3    5  j I1  10 I2  10    10 I  5  j I  10 j  I1  0,51  j ( A)    I2  0,44  0,34 j ( A)  I  0,07  1.34 j( A) 2.2 Giải mạch xoay chiêug phương pháp dòng vòng Cỏc bc thc hin: Bc 1: Xác định số nhánh m=?, số nút n=?, chọn chiều dương cho dòng điện mạch vòng Bước 2: Viết phương trình Kirchooff cho (m-n+1) mạch vịng theo dịng điện mạch vịng Bước 3: Giải hệ phương trình Kirchooff Bước 4: Tính dịng điện nhánh sau: “Dòng điện nhánh tổng đại số dòng điện mạch vịng qua nhánh ấy” Ví dụ 5.2: Cho mạch điện biết 109 E1  1000 (V ) , E  10090 (V ) Z  Z  50  30 j () I1 I2 Z1 Z2 I3 Z3 Z3  100() Tìm I1, I2 , I3 ? E1 E3 Hình 5.7 Mạch điện ví dụ 5.7 Giải: Bước 1: Mạch điện có m = 3, n = chọn chiều dòng điện mạch vịng Ia , Ib Bước 2: Phương trình Kirchooff cho m - n +1= - +1 = mạch vòng I1 ( Z  Z )  I2 Z  E I3 (Z  Z )  I2 Z  E Bước 3: Hệ phương trình 150  30 j I1  100 I2  1000  100  100 I3  150  30 j I2  10090  100 j 15  j I1  10 I2  10  10 I3  15  j I2  10 j  I1  0,51  j ( A)    I2  0,44  0,34 j ( A)  I  0,07  1.34 j( A)  110 Giải mạch có thơng số nguồn phụ thuộc Mục tiêu: Giải tốn mạch điện có thơng số nguồn phụ thuộc Các nguồn độc lập tạo điện áp dịng điện hồn tồn khơng bị ảnh hưởng phần lại mạch, nguồn phụ thuộc tạo dòng điện điện áp phụ thuộc vào dòng điện điện áp nơi mạch Các đầu vào bên trái tượng trưng điện áp dòng điện điều khiển nguồn phụ thuộc Các đầu bên phải dòng điện điện áp nguồn bị điều khiển Các số r, g, ,  h s iu khin 3.1 Dạng nguồn áp phụ thuộc a) Nguồn áp phụ thuộc dòng.(CCVS: Current Controlled Voltage Source) + + Ri - i1 u2 - Hình 5.8 Nguồn áp phụ thuộc dòng Phần tử phát điện áp u2 phụ thuộc vào dòng điện i1 theo hệ thức: u2=R.i1 Đơn vị đo R Ohm (  ) b) Nguồn áp phụ thuộc áp.(VCVS: Votage Control Voltage Source) + u1 + - + u - u2 - Hình 5.9 Nguồn áp phụ thuộc áp Phần tử phát điện áp u2: u2=.u1 : khụng cú th nguyờn 3.2 Dạng nguồn dòng phụ thuộc a) Nguồn dòng phụ Voltage Controlled i2 u1 + - Gu1 thuộc áp.(VCCS: Current Source) 111 Hình 5.10 Nguồn dịng phụ thuộc áp Phần tử phát dòng điện i2 phụ thuộc vào điện áp u1 theo hệ thức: i2 = G.u1 Đơn vị đo G Siemen (S) mho ( 1/ ) b) Nguồn dòng phụ thuộc dịng.CCCS: Current Controlled Current Source) i2 i1 i1 Hình 5.11 Nguồn dòng phụ thuộc dòng Phần tử phát dòng điện i2 phụ thuộc vào dòng điện i1 theo hệ thức i2 = .i1 : khơng có thứ nguyên Các nguồn phụ thuộc thường dùng mô hình linh kiện điện tử transistor, op-amp mạch điện tử chứa chúng * Các nguồn phụ thuộc thường dùng mơ hình linh kiện điện tử transistor, op-amp mạch điện tử chứa chúng Ví dụ: Mơ hình đơn giản mạch điện tử khuếch đại tín hiệu dùng transisto IB C B β.RE E β.IB Ro E Hình 5.12 Mạch khuếch đại tín hiệu dùng transistor 112 THỰC HÀNH TẠI XƯỞNG Nội dung: Lắp ráp, kiểm tra, đo đạc thông số mạch điện xoay chiều ba pha đối xứng, khơng đối xứng Hình thức tổ chức thực hiện: Được tổ chức thực hành xưởng thực tập Sinh viên quan sát thao tác mẫu giáo viên Thực tập theo nhóm từ đến sinh viên Thí nghiệm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình * Vật tư, thiết bị: STT Vật tư, thiết bị Công tắc Ampe kế  5A Vôn kế xoay chiều  250V Bóng đèn Biến áp tự ngẫu ba pha  250 V - 10A Dây nối Số lượng 04 03 04 12 01 a Sơ đồ A A V B A V O V C A V O Hình 5.13 Sơ đồ thí nghiệm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình b Các bước thực hiện: Bước 1: Kiểm tra thiết bị Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch Bước 5: Tiến hành đo đạc tớnh toỏn Lấy số liệu ghi vào bng kt hai trường hợp: 113 Trường hợp 1: Mạch có dây trung tính 1) Tải có dây trung tính 2) Tải khơng có dây trung tính ( rút bớt bóng đèn pha) 3) Bố trí tải đứt dây pha (rút cầu chì pha bất kì) Chế Kết đo Kết tính độ UA UB UC UAB UBC UCA IA IB IC I0 U0 PA PB PC P tải (V) (V) (V) (V) (V) (V) (A) (A) (A) (A) (V) (W) (W) (W) (W) Trường hợp 2: Mạch khơng có dây trung tính 1) Tải ba pha 2) Tải không ba pha (rút bớt bóng đèn pha) 3) Bố trí tải đứt dây pha (rút cầu chì pha bất kì) 4) Ngắn mạch pha tải (nối tắt pha tải) Ch Kết đo Kết tính ế UA UB UC UA UB UC IA IB IC U0 PA PB PC độ (V (V (V (A (A (A (V (W (W (W B C A tải ) ) ) (V) (V) (V) ) ) ) ) ) ) ) P (W ) u cầu tính tốn: Dựa cơng thức học giáo trình, tính kết theo u cầu bảng c Nhận xét, so sánh kết luận Xây dựng biểu đồ vecto điện áp dòng điện chế độ làm việc tải Lưu ý: tiến hành thiếu dụng cụ đo, ta tiến hành đo pha, dây Thí nghiêm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình tam giác * Vật tư, thiết bị: STT Vật tư, thiết bị Số lượng Công tắc 03 06 Ampe kế  5A 03 Vôn kế xoay chiều  250V 114 Bóng đèn Biến áp tự ngẫu ba pha  250 V - 10A Dây nối 12 01 a Sơ đồ A A A A A A A V B V C V Hình 5.14 Sơ đồ thí nghiệm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình tam giác b Các bước thực hiện: Bước 1: Kiểm tra thiết bị Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch Bước 5: Tiến hành đo đạc tính tốn Lấy số liệu ghi vào bảng kết trường hợp sau: 1) Tải ba pha 2) Tải không ba pha (bớt bóng đèn pha) 3) Tải ba pha đứt dây cung cấp điện (rút bớt cầu chì) 4) Tải ba pha đứt pha tải (hở mạch pha tải bất kì) Ch Kết đo Kết tính ế UA UB UC UA UB UC IA IB IC U0 PA PB PC P độ (V (V (V (A (A (A (V (W (W (W (W B C A tải ) ) ) (V) (V) (V) ) ) ) ) ) ) ) ) u cầu tính tốn: Dựa cơng thức học giáo trình, tính kết theo yêu cầu bảng c Nhận xét, so sánh kết luận Xây dựng biểu đồ vecto điện áp dòng điện chế độ làm việc tải Lưu ý: tiến hành thiếu dụng cụ đo, ta tiến hành đo pha, dây Thí nghiệm đo cơng suất mạch điện ba pha * Vật tư, thiết bị: 115 STT Vật tư, thiết bị Công tắc Ampe kế  5A Vôn kế xoay chiều  250V Woát kế pha  KW Biến áp tự ngẫu ba pha  250 V - 10A Bóng đèn Dây nối a Sơ đồ Mạch ba pha đối xứng có cơng suất pha, ta cần đo công suất pha nhân cơng suất ba pha: P3P = 3.P1P = 3.W W: số oát kế pha Số lượng 04 03 01 01 01 12 * * A W B Mạch ba pha đối C xứng O Hình 5.14 Sơ đồ đo công suất mạch ba pha đối xứng b Các bước thực hiện: Bước 1: Kiểm tra thiết bị Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch Bước 5: Tiến hành đo đạc tính toỏn Lấy số liệu ghi vào bng kt qu hai trường hợp: Thứ tự Lần Lần Kết đo P3pha Kết tính P3pha * Đo công suất mạch điện ba pha không đối xứng - Để đo cơng suất mạch điện ba pha khơng đói xứng ta dùng ốt kế để đo cơng suất pha Công suất ba pha là: P3P = PA +PB + PC - Ta dùng hai oát kế nối dây theo sơ đồm sơ đò ốt kế thứ có điện áp dây UAC dịng điện IA , cịn ốt kế thứ hai có điện áp dây     UBC dịng điện IB Số hai ốt kế là: U AC I A  U BC I B (*)       Mặt khác U AC  U A  U C , U BC  U B  U C 116 Thế vào phương trình (*) ta có:  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 mà I A  I B   I C       Suy U A I A  U B I B  U C I C  PA  PB  PC        a Sơ đồ * * A W Mạch ba pha không * * B W * * C đối xứng W O * A * W Mạch ba * * B W pha không đối xứng C b Các bước thực hiện: Bước 1: Kiểm tra thiết bị Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch Bước 5: Tiến hành đo đạc tính tốn Lấy số liệu ghi vào bng kt qu hai trường hợp: Thứ tự Lần Lần Kết đo P3pha Kết tính P3pha 117 Câu hỏi tập 5.1 Các biểu thức công suất P, Q, S mạch ba pha không đối xứng 5.2 Vai trị dây trung tính mạch điện ba pha tải không đối xứng 5.3 Một mạng điện pha dây 380V/220V cung cấp điện cho 60 đèn phóng điện cao áp cơng suất đèn P = 250W; công suất chấn lưu 25W, hệ số công suất cos = 0,85 (các đèn bù), điện áp đèn Uđm = 220V Đèn phân cho pha a Xác định dòng điện dây pha làm việc bình thường Tính dịng điện dây trung tính I0 b Khi đèn pha A bị cắt điện Xác định dòng điện dây IB, IC dòng điện I0 dây trung tính đèn pha B C làm việc bình thường c Khi đèn pha A đèn pha B bị cắt điện Xác định dòng điện IC dòng điện I0 dây trung tính đèn pha C làm việc bình thường Đáp số: a IA = IB = IC = Id = 29,4A; I0 = b IB = IC = 29,4A không đổi; I0 = 29,4A c IC = 29,4A không đổi; I0 = 29,4A 5.4 Một mạng điện pha dây 380V/220V, tải pha nói dây pha dây trung tính Tải pha A pha B trở RA = RB = 10; tải pha C cuộn dây RC = 5; XL = 8,666 Tính dịng điện pha IA, IB, IC dịng điện dây trung tính I0 Đáp số: IA = IB = IC = 22A; I0 = 22A 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Thị Cư (chủ biên), Mạch điện 1, NXB Giáo dục, 1996 [2] Hoàng Hữu Thận, Cơ sở Kỹ thuật điện, NXB Giao thông vận tải, 2000 [3] Nguyễn Bình Thành, Cơ sở lý thuyết mạch điện, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1980 [4] Hoàng Hữu Thận, Kỹ thuật điện đại cương, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, 1976 [5] Hoàng Hữu Thận, Bài tập Kỹ thuật điện đại cương, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, 1980 [6] Phạm Thị Cư, Bài tập mạch điện 1, Trường Đại học Kỹ thuật TPHCM, 1996 [7] Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện Lý thuyết 100 giải, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1995 [8] PGS.TS Lê Văn Bảng, Giáo trình lý thuyết mạch điện, NXB giáo dục, 2005 ... GIỚI THIỆU Giáo trình mạch điện xây dựng biên soạn sở chương trình khung đào tạo nghề Điện cơng nghiệp tổng cục dạy nghề phê duyệt Giáo trình Mạch điện dùng để giảng dạy trình độ Cao đẳng nghề biên... đến điện cảm LC dây nối Các khái niệm mạch điện Mục tiêu: - Trình bày khái niệm dòng điện mật độ dịng điện - Trình bày khái niệm điện áp - Trình bày khái niệm biểu thức cơng suất điện 2.1 Dòng điện. .. - Giải thích tượng điện từ xảy mạch điện - Nhận biết thiết bị sử dụng dụng cụ đo mạch điện 1.1 Mạch điện Mạch điện tập hợp thiết bị điện (nguồn, tải, dây dẫn ) nối lại với dây dẫn tạo thành mạch