Giáo trình lý thuyết mạch điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI Giáo trình LÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN Trần Văn Thịnh (chủ biên) HÀ NỘI 03/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI Giáo trình LÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN Trần Văn Thịnh (chủ biên) Hoàng Anh Dũng HÀ NỘI 03/2021 LỜI NÓI ĐẦU Lý thuyết mạch điện, lĩnh vực khoa học quan trọng khơng thể thiếu chƣơng trình đào tạo kỹ sƣ ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện, Điều khiển tự động hóa Điện tử - Viễn thơng Phạm vi nghiên cứu lĩnh vực khoa học rộng Môn học lý thuyết mạch điện môn học lý thuyết sở cho chuyên ngành Điện, Điều khiển tự động hóa … Mơn học cung cấp cho sinh viên phƣơng pháp phân tích, tổng hợp mạch ứng dụng mạch vào toán cụ thể Trong chƣơng trình đào tạo ngành ―Cơng nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa‖ trƣờng Đại học Mở Hà Nội môn học Lý thuyết mạch điện môn học môn học Lý thuyết mạch, sở cho nhiều mơn học sở chuyên ngành Nội dung giáo trình gồm chƣơng: Chƣơng Các khái niệm mạch điện; Chƣơng Mạch điện xoay chiều pha; Chƣơng Mạch điện hỗ cảm; Chƣơng Mạch điện ba pha; Chƣơng Quá trình độ mạch điện; Chƣơng Mạch điện phi tuyến; Chƣơng Đƣờng dây dài Giáo trình đƣợc phân cơng biên soạn nhƣ sau: TS Trần Văn Thịnh chủ biên biên soạn chƣơng 1, 3, 5, 6, Ths Hoàng Anh Dũng soạn chƣơng 2, 4, Trong trình biên soạn giáo trình tác giả cập nhật nhiều kiến thức phù hợp với trình độ sinh viên, cố gắng không đƣa vào kiến thức cao làm cho ngƣời đọc thấy ngại môn học Tinh thần chung tác giả viết giáo trình cung cấp nhiều tính ứng dụng cho sinh viên, nội dung phần mang tính thực hành chiếm khoảng 1/3 số trang viết, gồm năm thể loại: ví dụ minh họa, câu hỏi ơn tập, câu hỏi trắc nghiệm, tập có lời giải tập cho đáp số Giáo trình dùng làm tài liệu cho mơn học tƣơng ứng trƣờng Đại học Mở Hà Nội Có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho kỹ sƣ chuyên ngành Điện, Điều khiển tự động hóa Trong q trình biên soạn tác giả nhận đƣợc động viên tạo điều kiện lớn lãnh đạo khoa Công nghệ Điện tử Thông tin, trƣờng đại học Mở Hà Nội bạn đồng nghiệp trƣờng Đại học Mở Đại học Bách khoa Hà Nội (nơi tác giả làm việc nhiều năm), tác giả trân trọng động viên tạo điều kiện Các tác giả chân thành cảm ơn PGS TS Lê Văn Doanh, TS Bùi Văn Thi đọc đóng góp nhiều ý kiến quý báu để tác giả hoàn thiện giáo trình Đây lần xuất giáo trình này, nên khơng tránh khỏi sai sót Tác giả mong nhận đƣợc đóng góp ngƣời tham khảo tài liệu Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về: Khoa Cơng nghệ Điện tử Thông tin, trƣờng Đại học Mở Hà Nội, địa chỉ: B01 Phố Nguyễn Hiền, Bách Khoa, Hai Bà Trƣng, Hà Nội Xin chân thành cảm ơn! Các tác giả MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .8 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU Chƣơng CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN .10 1.1 Mạch điện mơ hình mạch điện 10 1.1.1 Định nghĩa mạch điện 10 1.1.2 Cấu trúc mạch điện 10 1.1.3 Các khái niệm dịng điện, điện áp, cơng suất mạch điện 11 1.1.4 Các tƣợng điện từ .12 1.1.5 Các phần tử mạch điện 12 1.2 Hai dạng toán mạch điện 16 1.3 Phân loại mạch điện 16 1.4 Các định luật mạch điện 17 1.4.1 Định luật Ohm 17 1.4.2 Định luật Joule- Lenxơ 17 1.4.3 Định luật Kirchhoff 17 1.4.4 Định lý Thevenin Norton .18 1.5 Các phƣơng pháp giải mạch điện 19 1.5.1 Gải mạch điện biến đổi tƣơng đƣơng 19 1.5.2 Phƣơng pháp dòng điện nhánh 22 1.5.3 Phƣơng pháp dòng điện vòng 23 1.5.4 Phƣơng pháp xếp chồng 25 1.5.5 Phƣơng pháp điện nút 27 Câu hỏi tập chƣơng 28 Chƣơng MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA .35 2.1 Khái niệm dòng điện xoay chiều 35 2.1.1 Dòng điện xoay chiều 35 2.1.2 Chu kỳ, tần số 36 2.1.3 Pha lệch pha 36 2.1.4 Trị hiệu dụng .37 2.2 Biểu diễn đại lƣợng hình sin vec tơ số phức .38 2.2.1 Biểu diễn lƣợng hình sin đồ thị véc tơ 38 2.2.2 Biểu diễn lƣợng hình sin số phức 39 2.3 Hoạt động giải mạch điện xoay chiều 42 2.3.1 Hoạt động giải MĐXC tải trở 42 2.3.2 Hoạt động giải MĐXC tải cảm 44 2.3.3 Hoạt động giải MĐXC tải dung 46 2.3.3 Hoạt động giải MĐXC tải R, L, C mắc nối tiếp 48 2.3.4 Khái niệm tổng trở, Z, tổng dẫn, Y, mạch RLC 49 2.4 Định nghĩa loại công suất mạch điện xoay chiều 53 2.4.1 Công suất tác dụng, P 53 2.4.2 Công suất phản kháng (vô công), Q 53 2.4.3.Công suất biểu kiến, S 54 2.4.4 Quan hệ công suất P, Q, S 54 2.5 Hệ số công suất cos .55 2.5.1 Ý nghĩa cos .55 2.5.2 Nâng cao hệ số cosφ 55 2.6 Hiện tƣợng cộng hƣởng 57 2.6.1 Cộng hƣởng nối tiếp (công hƣởng điện áp) .57 2.6.2 Cộng hƣởng song song (cơng hƣởng dịng điện) .58 2.7 Tính tốn mạch điện có nguồn chu kỳ khơng sin 59 2.7.1 Phân tích kích thích chu kỳ khơng sin thành tổng hàm sin có tần số khác 59 2.7.2 Giá trị hiệu dụng cơng suất dịng điện theo chu kỳ 60 2.7.3 Phƣơng pháp xét mạch tuyến tính có nguồn chu kỳ khơng sin .61 Câu hỏi tập chƣơng 64 Chƣơng MẠCH ĐIỆN CÓ HỖ CẢM 73 3.1 Khái niệm hỗ cảm 73 3.1.1 Tự cảm .73 3.1.3 Ghép hỗ cảm 74 3.2 Hệ số hỗ cảm 76 3.3 Cực tính cuộn dây .78 3.4 Biểu thức điện áp hỗ cảm dòng điện hình sin 81 3.5 Tính mạch điện có hỗ cảm 82 3.5.1 Mạch có hai phần tử ghép hỗ cảm nối tiếp 82 3.5.2 Mạch có hai phần tử ghép hỗ cảm song song 84 3.5.3 Giải mạch điện phức tạp có hỗ cảm 85 3.5.4 Giải tích mạch ba cuộn hỗ cảm 86 Câu hỏi tập chƣơng 86 Chƣơng MẠCH ĐIỆN BA PHA .93 4.1 Khái niệm mạch điện pha 93 4.2 Cách nối nguồn tải ba pha .94 4.2.1 Nối nguồn ba pha .94 4.2.2 Nối tải ba pha 96 4.2.3 Các cách nối dây mạch điện ba pha 96 4.3 Tính tốn mạch ba pha 98 4.3.1 Mạch ba pha bốn dây - nguồn nối sao, tải nối (Y0-Y0) .98 4.3.2 Mạch ba pha ba dây nối Y - Y .102 4.3.3 Sơ đồ nối tam giác - tam giác (∆ - ∆) 106 4.3.4 Sơ đồ nối - nguồn tam giác tải (Y - ∆) 107 4.4 Phƣơng pháp thành phần đối xứng 109 4.4.1 Tinh thần cớ phƣơng pháp thành phần đối xứng 109 4.4.2 Phân tích hệ trạng thái ba pha không đối xứng thành thành phần đối xứng 109 4.4.3 Sơ đồ thay thành phần đối xứng .112 4.5 Công suất mạch ba pha 114 4.5.1 Công suất tác dụng cách đo công suất mạch ba pha 114 4.5.2 Công suất phản kháng, công suất biểu kiến 116 4.5.3 Sụt áp tổn hao công suất mạch ba pha .118 Câu hỏi tập chƣơng .121 Chƣơng QÚA TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH ĐIỆN 131 5.1 Khái niệm trình độ 131 5.1.1 Định nghĩa trình độ mạch điện .131 5.1.2 Phân loại toán QTQĐ 133 5.1.3 Các luật đóng mở - Sơ kiện - Tính sơ kiện 133 5.2 Tính QTQĐ mạch TPKĐ .135 5.2.1 Nội dung phƣơng pháp 135 5.2.2 Cách xác định số mũ đặc trƣng p 136 5.2.3 Số mũ đặc trƣng p hình dạng nghiệm QTQĐ 137 5.2.4 Các bƣớc tính QTQĐ phƣơng pháp TPKĐ 139 5.3 Qúa trình độ số mạch điển hình 139 5.3.1 QTQĐ mạch RL 139 5.3.2 QTQĐ mạch RC 145 5.3.3 QTQĐ mạch RLC 149 5.4 Một số phƣơng pháp khác tính tốn q trình q độ 159 5.4.1 Phƣơng pháp toán tử Laplace 159 5.4.2 Phƣơng pháp tích phân Duhamel 161 5.4.3 Phƣơng pháp toán tử Fourier 163 Câu hỏi tập chƣơng .163 Chƣơng MẠCH ĐIỆN PHI TUYẾN Ở CHẾ ĐỘ XÁC LẬP 170 6.1 Các khái niệm 171 6.1.1 Định nghĩa phần tử phi tuyến, mạch phi tuyến 171 6.1.2 Biểu diễn phần tử phi tuyến 171 6.1.3 Mức độ phi tuyến - tuyến tính hóa 174 6.1.4 Tính chất mạch phi tuyến 175 6.1.5 Các phƣơng pháp giải mạch phi tuyến 176 6.2 Mạch phi tuyến MĐMC 176 6.2.1 Hệ phƣơng trình cho mạch phi tuyến MĐMC .176 6.2.2 Giải mạch phi tuyến xác lập phƣơng pháp đồ thị 177 6.2.3 Phƣơng pháp dò giải mạch điện phi tuyến 179 6.2.4 Phƣơng pháp lặp 180 6.3 Mạch phi tuyến MĐXC 182 6.3.1 Các đặc điểm 182 6.3.2 Giải MĐXC phi tuyến phƣơng pháp đồ thị 183 6.3.3 Phƣơng pháp cân điều hòa giải MĐXC phi tuyến 185 6.3.4 Phƣơng pháp điều hòa tƣơng đƣơng 187 6.3.5 Phƣơng pháp tuyến tính hóa đoạn đặc tính làm việc 189 Câu hỏi tập chƣơng .191 Chƣơng ĐƢỜNG DÂY DÀI 199 7.1 Khái niệm mơ hình mạch đƣờng dây dài 200 7.2 Phƣơng trình trạng thái đƣờng dây dài: 201 7.2.1 Các thông số đƣờng dây dài 201 7.2.2 Mô hình tốn học đƣờng dây dài 203 7.2.3 Phƣơng trình trạng thái đƣờng dây dài đều, tuyến tính 204 7.2.4 Phƣơng trình đƣờng dây dài kích thích điều hịa chế độ xác lập 205 7.3 Các thơng số đặc trƣng truyền sóng đƣờng dây dài 206 7.4 Phân bố điện áp dòng điện đƣờng dây dài 210 7.4.1 Phân bố điện áp dòng điện đƣờng dây dài chế độ xác lập điều hòa 210 7.4.2 Phản xạ sóng đƣờng dây dài xác lập điều hòa 217 7.4.3 Phân bố điện áp, dòng điện đƣờng dây dài hòa hợp tải 219 7.4.4 Phân bố điện áp dòng điện đƣờng dây dài 220 7.5 Tổng trở vào đƣờng dây dài xác lập điều hòa 225 7.6 Các quan hệ lƣợng đƣờng dây dài 227 7.7 Ứng dụng đƣờng dây dài không tiêu tán số kỹ thuật 227 7.7.1 Dùng đƣờng dây dài làm phần tử điện kháng 227 7.7.2 Dùng đƣờng dây dài làm mạch dao động siêu cao tần 228 7.7.3 Dùng đƣờng dây dài phần tƣ sóng (l = λ/4) để hịa hợp vởi tải trở 228 7.7.4 Đƣờng dây dài khơng tiêu tán phần tƣ sóng ngắn mạch cuối đƣờng dây làm mạch đo điện áp 229 Câu hỏi tập chƣơng .229 TÀI LIỆU THAM KHẢO 238 PHỤ LỤC 239 PHỤ LỤC 1: TỪ VÀ THUẬT NGỮ CẦN GHI NHỚ .239 PHỤ LỤC 2: TRẢ LỜI CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM VÀ BÀI TẬP 240 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Ý nghĩa AC Điện xoay chiều DC Điện chiều ĐC Động ĐCĐ Động điện Định luật Kirchhoff K1 Định luật Kirchhoff K2 KĐB Không đồng MBA Máy biến áp MĐMC Mạch điện chiều MĐXC Mạch điện xoay chiều p Viết tắt PTĐS PTVP QTQĐ RTD sđđ TBĐ TPKĐ Y Y0  Ý nghĩa Phƣơng trình đại số Phƣơng trình vi phân Quá trình độ Điện trở nhiệt Sức điện động Thiết bị điện Tích phân kinh điển Nối Nối có trung tính Nối tam giác Số mũ đặc trƣng DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU Ký hiệu Ý nghĩa Tần số góc  Góc dịch pha  Ký hiệu C C Ý nghĩa Điện dung Tốc độ truyền sóng  Từ thơng móc vịng E, e Sức điện động, nguồn áp   Từ thơng Hệ số truyền sóng Em F Sức điện động cực đại Sức từ động  Hiệu suất G, g Điện dẫn   Độ từ thẩm Hệ số pha i(t) I, i Dòng điện tức thời Dòng điện  iC Dòng điện tụ điện  Hệ số tắt , phần thực nghiệm PTVP Bƣớc sóng Id Dịng điện dây 0 Độ từ thẩm khơng khí mt Độ từ thẩm mạch từ mt Từ dẫn mạch từ A, A1, A2 AC Hằng số tích phân If iL iR J, j Dòng điện pha Dòng điện cuộn dây Dòng điện điện trở Nguồn dòng Tiết diện lõi từ k Hệ số hỗ cảm Xác định U hệ số phản xạ sóng đƣờng dây Bài giải Tính tốn thơng số đƣờng dây: Z0 = R0 + jL0 = + j628.1,6.10-3 = + j  Y0 = G0 + jC0 = 10-6 + 628.6,4.10-9j = 10-6 + 4,02.10-6j S √ 1/km  = 0,0037  = 0,0034 = 1013,2 – 664,56j  √ ZC = √ = 1,8428.105 km/s v  = 1,8428.103 km Xác định U hệ số phản xạ sóng đƣờng dây ̇ ̇ ) = 2,8816.105 - 9,4922.104j ( ̇ ̇ ( ̇ ̇ ) = -2,8716.105 + 9,4922.104j Mặt khác ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ Tại điểm khoảng cách x = l/2 ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ = - 1,3683.105 - 6,4567.104 j V = -136,83 - 64,567j kV ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ = 479,95 144,69j A B7.3 Đƣờng dây (hình b7.3) có thơng số: l = 30km, ZC = 500,  = 0,003Neper/km, Z2 = 500 Giá trị điện áp hiệu dụng đầu đƣờng dây U1 = 120V Yêu cầu: Xác định giá trị hiệu dụng điện áp U2 dòng điện I2 cuối đƣờng dây Xác định hiệu suất truyền tải đƣờng dây Bài giải a/ Xét đƣờng dây gần nhƣ vận hành chế độ hoà hợp tải ZC = RC, nên   Tức điểm Hình b7.3 232 đƣờng dây có sóng tới mà khơng có sóng phản xạ Xây dựng công thức theo hệ trục nhƣ hình vẽ: ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ Hay: ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ Tìm hệ số ̇ phƣơng trình ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ( ) ̇ ̇ Khi ta có: ̇ ( ̇ ( ̇ ) ) ( ̇ ( Tại khoảng cách l = 30km điện áp dòng điện là: ( ) ̇ ̇ ( ) Giá trị hiệu dụng điện áp dòng điện = 109,6717V = 0,2193A Hiệu suất truyền tải  Trong đó: P2 = U2.I2.cos(U2 - I2) P1 = U1.I2.cos(U1 - I1) Chế độ hòa hợp tải là: ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ pha ̇ ̇ pha cos(U1 - I1) = 233 ) ) cos(U2 - I2) = , U2 = U1.e-l Hiệu suất đƣợc tính:  ̇ ̇ ̇ ̇ % B7.4 Đƣờng dây lƣỡng kim song hành làm việc tần số 10 Khz, có tham số sơ cấp nhƣ sau: r0=4,98/km; L0=1,91mH/km; C0=6,35nF/km, g0=0,6.10-61/.km Hãy xác định tham số , , vph  Bài giải Hệ số truyền sóng đƣợc tính   ( R0  jL0 )(G0  jC0 ) =  [nepe] + j  [rad]; Trong  = 2f = 2.3,14.10000 = 62800 rad Ghi chú: Cách giải tìm   biểu thức hai số phức nhƣ sau: Biến đổi biểu thức ta có: (R0 + jL0).(G0 + jC0) = (R0G0 - 2L0C0) + j(R0C0 + G0L0) = a + jb Suy ra: a = 2 + j 2 b = 2 Giải hệ phƣơng trình tìm ,    4,58.10 3 nepe / km;   219.10 3 rad / km Tổng trở song đƣờng dây ZC  R0  jL0  G0  jC R0  jL0  G0  jC0   2 G0  C  Cách giải tƣơng tự nhƣ ta có ZC = 548 e j1,2  Vận tốc truyền sóng  v   2,87.10 km / S ;  Lo C o Bƣớc sóng v    28,7km; f 234 R0 G0   L0 C  j (G0 L0  C R0 ) G0  C  2 B7.5 Kết đo điện trở vào dây dẫn có độ dài 50km tần số f = 500Hz là: Zvngm = 4620 , Zvkt = 386  Hãy xác định: Thông số đƣờng dây Dùng thông số đƣờng dây tính điện trở vào cho dây dẫn có độ dài 100km Bài giải Tính tốn thơng số đƣờng dây Tổng trở vào tải đƣợc tính theo (7.102) = 1,34.103 √ Hệ số truyền sóng theo cơng tức (7.101) th = √ = 2,31 – 2,55j 2l = ln1,5 +  = 35,5.10-3 = 41 + j3,54 1/km Bài tập có Đáp số B7.6 Hãy xác định điện cảm L0 dung kháng C0 km đƣờng dây trần đồng có đƣờng kính d = 3mm, khoảng cách lõi D = 200mm B7.7 Dây cáp điện có: R0 = 3/km, L0 2mH/km, G0 =0, C0 = 6.10-9F/km Hãy xác định điện trở sóng dây dẫn Zb, hệ số tắt dần  hệ số pha  tần số  = 2000s-1 B7.8 Đƣờng dây dài hình b7.8 chế độ hình sin xác lập có chiều dài 300 Km mắc tải hoà hợp, với tham số: =0,015 l nepe/km, s=500  Điện áp điểm ̇ ̇ 𝐼𝑥𝑚 cách cuối đƣờng dây đoạn 100 km có 𝐼𝑜𝑚 ̇ 𝐼𝑙𝑚 biên độ 2 V 𝑈̇ 𝑚 𝑈̇ 𝑥𝑚 𝑈̇ 𝑙𝑚  s a) Xác định giá trị hiệu dụng điện áp, dịng điện cơng suất đầu cuối 200 km 100 km x đƣờng dây Hình b7.8 b) điểm đƣờng dây giá trị biên độ điện áp 14,442 V B7.9 Cho đƣờng dây khơng tiêu tán có: l = 100km,  3,4.10-3rad/km, U2 = 110√ sint kV Xác định U1(t) đầu đƣờng dây trƣờng hợp có: a Z2 = ZC b Z2 = 0,5ZC 235 B7.10 Đƣờng dây dài chế độ hình sin xác lập mắc hồ hợp phụ tải, có tham số nhƣ sau: ZS= 450 e j 50 , =6,5.10-4 nepe/km, =4,5.10-3 rad/km, l =350 km Dòng điện điểm K cách đầu đƣờng dây 120 km có biểu thức tức thời là: iK(t)=250cos(106t+500)[mA] Xác định: a) Biểu thức tức thời dòng điện điện áp cuối đƣờng dây b) Cơng suất tác dụng nguồn tín hiệu công suất tổn hao đƣờng dây B7.11 Đƣờng dây dài làm việc chế độ hình sin xác lập, hở mạch cuối đƣờng dây, có tham số nhƣ sau: ZS= 665 ej 50 ,  =  +j =(3,32+j18,1).10 -3, l = 300 km Điện áp đầu đƣờng dây đo đƣợc V Tìm giá trị hiệu dụng điện áp cuối đƣờng dây dòng điện đầu đƣờng dây B7.12 Đƣờng dây dài làm việc chế độ hình sin xác lập, ngắn mạch cuối đƣờng dây, có tham số nhƣ sau: ZS= 1580 e j 20 28' [],  =  + j = (148 + j 374).10 - 4, l =100 km Điện áp đầu đƣờng dây đo đƣợc V Tìm giá trị dòng điện đầu cuối đƣờng dây B7.13 Đƣờng dây trần không tổn hao làm việc tần số  = 100000(1/s) có tổng trở sóng ZS = 600 Hãy xác định thông số L0 C0 đƣờng dây B7.14 Đƣờng dây trần không tổn hao có độ dài l = 100m, điện trở sóng ZS = 200,  = j = j22,9.10-3 1/m cấp cho tải trở RT = 100 Hãy xác định tổng trở vào B7.15 Đƣờng dây trần khơng tổn hao có độ dài l = 100m, điện trở sóng ZS = 200,  = j = j22,9.10-3 1/m cấp cho tải cảm ZL = j600 Hãy xác định: a Tổng trở vào dây; b Khoảng cách ngắn (x1) đến cuối đƣờng dây để tổng trở vào 0; c Khoảng cách ngắn (x2) đến cuối đƣờng dây để mô đun tổng trở vào chế độ không tải ngắn mạch B7.16 Đƣờng dây dài khơng tổn hao có thơng số: L0 = 21,6.10-3 H/km C0 = 30.10-9 F/km, làm việc tần số  = 4000 rad/s nối với tải ZT Giá trị điện áp tức thời chế độ tải u2 = 10sint V Yêu cầu xác định: a Giá trị tổng trở tải, biết tổng trở vào dây điểm cách cuối đƣờng dây x1 = 50km có giá trị  b Tìm sƣ phân bố dòng điện điện áp dọc theo đƣờng dây B7.17 Giá trị tức thời điện áp đầu đƣờng dây dài u1 = 100sint + 50sin3t V, độ dài dây dẫn l=100km Ở tần số  hệ số pha  = 2,09.10-2 1/km, hệ số tắt  = 0, tổng trở tải ZT = 2,5ZS Yêu cầu xác định giá trị tức thời điện áp cuối đƣờng dây 236 B7.18 Cho ĐDD không tổn hao làm việc tần số 100 MHz, tốc độ truyền sóng 5,899.108m/S có S=500 , hở mạch cuối Xác định hệ số pha biên độ dòng điện điểm cách cuối đƣờng dây 1m điện áp cuối đƣờng dây đo đƣợc 10 V B7.19 Đƣờng dây dài mắc tải hồ hợp có tham số  =  + j = 0,2 + j 80, độ dài l = 10 Biết dòng qua tải Il =2 A, điện áp tải Ul = kV, góc lệch pha điện áp dịng điện tải Xác định công suất đầu đƣờng dây B7.20 Hãy xác định tổng trở đầu vào đƣờng dây không tổn hao ngắn mạch cuối, có l = 35 m, =50 m, S=505 237 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Nguyễn Bình Thành, Nguyễn Trần Quân, Phạm Khắc Chƣơng; Cơ sở kỹ thuật điện NXB Đại học & trung học chuyên nghiệp, 1971 Lê Văn Bảng; Giáo trình Lý thuyết mạch điện; NXBGD 2005 Phạm Thị Cƣ, Lê Minh Cƣờng, Trƣơng Trọng Tuấn Mỹ; Mạch điện 2; NXB ĐHQG TP HCM; 2009 Nguyễn Ngân; Giáo trình Cơ sở kỹ thuật điện 1, 2; ĐHBK Đà Nẵng Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh; Kỹ thuật điện; NXB GD, 2002 Thân Ngọc Hoàn; Bài tập sở kỹ thuật điện; NXB Xây dựng, 2002 TIẾNG ANH Charles K Alexander, Matthew N O Sadiku; Fundamentals of electric circuits /7th ed; McGraw-Hill 2020 David E Johnson-Johnny R , Johnson-Johnny J Hilburn L.; Electric Circuit Analysis, Prentice – Hall, 1989 K Mahadevan, C Chitra; Electric Circuit Analysis; PHI Learning Private Liminted; 2015 TIẾNG NGA 10 Евсеев М.Е Теоретические основы электротехники СЗТУ, СанктПетербург, 2006 11 Бессонов, Л А Теоретические основы электротехники Электрические цепи: учебник / JI А Бессонов — 11-е изд., перераб и доп — М.: Гардарики, 2007 — 701 с 12 Е.Б Шандарова; Теоретические основы электротехники: учебное пособие /– Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009 – 111 с 238 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: TỪ VÀ THUẬT NGỮ CẦN GHI NHỚ Ba pha đối xứng, không đối xứng Biến áp Cộng hƣởng Công suất tác dụng (hữu công), công suất phản kháng (vô công), công suất biểu kiến, hệ số công suất cos Chu kỳ, tần số, góc pha Dịng điện nhánh, dòng điện vòng Dòng điện xoay chiều, điện áp xoay chiều Điện pha Điện áp dòng điện pha dây Điện (áp) nút Định luật Kirchhoff (K1) Định luật Kirchhoff (K2) Đoạn mạch, ngắn mạch Đƣờng dây dài Đƣờng dây hòa hợp tải Đƣờng dây không tiêu tán Hiện tƣợng điện từ Hỗ cảm, ghép hỗ cảm Nối Y, nối tam giác  Nguồn áp, nguồn dòng Nguồn ba pha, tải ba pha Nguồn điện, phụ tải Phần tử tuyến tính, phi tuyến Phần tử mạch phi tuyến 239 Phần tử, nhánh, nút, vòng Phƣơng pháp dò Phƣơng pháp đồ thị Phƣơng pháp lặp Phƣơng pháp tích phân Duhamel Phƣơng pháp tích phân kinh điển (TPKĐ) Phƣơng pháp tốn tử Fourier Q trình q độ (QTQĐ) Sóng tới sóng phản xạ Sơ kiện (điều kiện ban đầu) Toán tử Laplace Tổng trở, điện dẫn (dẫn nạp) Tự cảm, điện cảm Từ thơng Từ thơng móc vịng Từ thơng tản Thơng số rải Thứ tự thuận, thứ tự ngƣợc Trị hiệu dụng, trị tức thời Trùng pha, dịch pha Trùng pha, lệch pha Trung tính PHỤ LỤC 2: TRẢ LỜI CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM VÀ BÀI TẬP Trắc nghiệm chương Câu hỏi T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 Đáp án b a b c b d d c a c a Các tập chương B1.6 E = 24 V B1.7 I1 = 0,02 A; I2 = 0,02 A; I3 = 0,01 A B1.8 I1 = 1,5 A; I2 = A; I3 = - 1,5 A; UR1 = V 240 B1.9 UCN = 24 V; I1 = 3A; UBN = 44 V; I2 = A; IAB = A; UAN = 42 V; I = A; Công suất tiêu thụ R P = UAN.I = 42.2 = 84 W B1.10 I1 = A; I2 = A; I3 = A; B1.11 U1 = V; PR3 = W B1.12 k = B1.13 B1.14 B1.15 B1.16 B1.17 B1.18 B1.19 B1.20 R =  I = 16/3 mA; I1 = mA I = 0,527 A; UAO = 8,07 V; UBO = 2,63 V; UCO = 3,86 V Tính I1 = 5,6 A; I2 = 3,6 A; I3 = A; I4 = 2,8 A; I5 = - 0,8 A I1 = 0,5 A; I2 = 1,25 A; I3 = A; I4 = 1,75 A; I5 = 6,75 A; I = 19 A; P = 1083 W I3 = A; PR3 = 16 W PN = 400 W; PR5 = 50 W Trắc nghiệm chương Câu hỏi T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T10 Đáp án c b d a b c b c b d Các tập chương B2.6 ̇ ; ̇ B2.7 i(t) = Im sint = 1,41sin314t A; uR = 141sin314t; uC = -141sin(314t – 900) V; u = 220sin(314t – 450) V; p = 100 – 141cos(628t – 450) VA B2.8 I2 =10A; I0 = 14,1A; Uin = 354V; UAB = 283V; P = 4000W; Q = 3000Var; S = 5000VA; cos = 0,8 B2.9 I = 22A; IL = 12A; IR = I; IC = IL = 12A; P = 4840W; Q = 0; S = P; cos =1 B2.10 Khi khóa K đóng: I =IR = 10A; IC = IL = 5A Khi khóa K hở IL = IC = 220/22 = 10A; P = W; Q = 0; S = 0VA B2.11 I = 7,8A; I2 = 6,01A; P = 1757W; QL = 1323Var; S = P B2.12 I2 = 15 A; I1 = 11,8 A; I = 22,4 A; U = 63,64 V B2.13 ZAB = 596ej4 B2.14 ULmax = 115,5 V Gợi ý: √ ( ) ; điện áp UL cực đại dUL/d = B2.15 Z = 7,56 – j38,5 ; I1 = 3,6ej123,66; I2 = 2,8e-j45 A B2.16 : R2 =  241 B2.17 U = 10√ V; cos = 0,71; UR = 30 V; cos = 0,6; UC = V; cos = 0,89 (điện cảm); UC = 15 V; cos = 0,89 (điện dung) B2.18 : Thay 15% động KĐB động ĐB đạt yêu cầu B2.19 : P = 588 W; Q = 181 Var; S = 616 VA; cos = 0,955 (điện cảm) B2.20 tăng 1,28 lần Trắc nghiệm chương Câu hỏi T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 Đáp án b d a b b b c a c b Các tập chương B3.6 Rlt = 95,4.103 A-vg/Wb; Rkh = 14,46.106 A-vg/Wb; F =8 00 A-vg (Ampe-vòng) B3.7 ZT = 129,2 76,580; ̇ = 1,58 -76,580; ̇ = 74,55 1,4480; ̇ = 125,4 -0,85930 B3.8 ZN = 125,6 2400; ̇ = 1,59 -2400 B3.9 ̇ = 2,472 -63,430 A; ̇ = 2,82 -450 A; ̇ = 7,21 -56,310 A; ZTĐ = 24,96 56,310 , B3.10 ̇ = 7,05 -450 A; ̇ = 4,47 -26,570 A; ̇ = 10 -36,870 A; ZTĐ = 18 36,870 , B3.11 ̇ = 1,4318 -65,220 A; ̇ = 0,6708 153,430 A; ̇ = -53,130 A, ̇ B3.12 ̇ ; ̇ B3.13 Chỉ số đồng hồ Ampe 4,5 A; ( ̇ ) B3.14 ̇ B3.15 Chỉ số đồng hồ vôn 150 V B3.16 Chỉ số đồng hồ ampe A B3.17 Công suất nguồn áp – 1000 VA B3.18 V0 = 20 -1350 V B3.19 ̇ A; ̇ A, B3.20 ̇ A; ̇ A, Trắc nghiệm chương Câu hỏi T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 Đáp án d b c a a c b b a c Các tập chương 242 B4.6 IA = IB1 = IC1 = 10A; IBC = 17,3A; IN = 0; IB1 = 26,4A; IC1 = 26,4A B4.7 IA = IB = IC = 220/22 = 10A IBC = 17,3A P = 13163,6W; Q = 0; S = P; cos= Đồng hồ Vôn đo điện áp pha 220V B4.8 Tính dịng điện IA; IB; IC; IA = IB = IC = Id = √ (Ud/ R) = 65,4 A 2.Tính dịng điện đứt pha A: Dòng điện IB = IC = Ud/RTĐ = 380/6,67 = 57A B4.9 Khi khóa k đóng: IA = IB1 = IC1 = 14,6A IBC = 25,3A Tinh dòng điện IB; IC ̇ ̇ Khi khóa K hở mạch trở thành mạch nhƣ hình vẽ dịng điện dây IB = 0; IC = 15,2A B4.10 P = 22800W; Q = 0; S = P B4.11 IC = 20A; RC = 5,5; XL = 38; QB = -952 VAr; QC = 3800 VAr ̇ ̇ B4.12 Khi nối đúng; ̇ Khi nối sai: ̇ ̇ ̇ B4.13 a Zf = 16,13; If = 13,64A = Id; P = 9000W b Đèn pha B C tối c UA > 220V; UB = UC < 220V B4.14 IA = 39,44 A; IB = 31,51 A; IA = 15,76 A; IO = 20,9A UfA = 113V; UfB = 118,4V; UfC = 129,7V UfA = 99V; UfB = 117,2V; UfC = 150,5V B4.15 IAB = 20A; IBC = 23A; ICA = 23A; IA = 21,7A; IB = 37,3A; IA = 23A; B4.16 Ufn = 220V; Pn = 11400W = Pt B4.17 If = 23,52A; Id = 40,74A; P = 24893,5W; Q = 9957,4VAr; S = 26811,12VA; cos = 0,928 243 B4.18 Q = 10,52VAr; S = 22,56; Id = If = 34,33A B4.19 Q = 4360VAr; P = 6240W; S = 7620VA, Tổng trở tải: ZfY = 6,35 ; Zf = 15,05 B4.20 ZA = 10 ; ZC = 15 Trắc nghiệm chương Câu hỏi T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 Đáp án d c a b c d c d b c Các tập chương B5.6 a i(t) = 2(1 - e-5t) A; uR = 100(1 - e-5t) V; uL = 100e-5t V; b i = 1,836 A; c t = 0,1386 s B5.7 50 = 50i + 0,2 ; i(t) = – 1e-250t; uL(t) = 50.e-250t B5.8 uL(0) = - 45,23 V B5.9 iL = 10A;  = 300 B5.10 iL(+0) = 6,66 A; uL(+0) = -166,5 V; iL(3) = 0,335 A uL(3) = 8,66 V B5.11 a i(t) = 10e-10000t; uL(t) = -100e-10000t; b i(t) = -10e-10000t; uL(t) = 100e10000t B5.12 ( ) / = 2.(1 – e-6t) B5.13 i1(t) = 0,07 + 0,14.e-30t A; i2(t) = 0,07.(1- 0,14.e-30t) A; i3(t) = 0,21.e-30t A; uC(t) = 14.(1 - 0,14.e-30t) V B5.14 i(t) = -0,3.e-6250t A; uC(t) = 321 + 16.e6250t )V B5.15 i1(t) = 4+ 0,5.e-15t) A B5.16 i = -0,279e-5000(t – 0,5) + 0,5 Dịng qua sđộ theo thời gian hình b5.16b B5.17 < t < ; i = 0,04e-4000t; t > ; i = 0,1053e -4000(t - ) -10t -10t B5.18 i = 0,02e ; uR = 100e ; uC = 100(1e-10t) i 0,5 i 0,22 0,5 t ms B5.16 -250t B5.19 i = 1,2e + 1,34sin(500t – 0,35) -167t B5.20 i = 0,0168e - 0,0168e-298,3t; Imax = 0,0161 t = 0,0175 s Trắc nghiệm chương Câu hỏi T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 Đáp án a b c a b a d b d b Các tập chƣơng 244 B6.6 I = 0,85 A; UR2 = 21 V UR1 = V B6.7 I1 = 1,3 A I2 = A I3 = 0,25 A UAB = 58 V; U1 = 21 V B6.8 Điểm làm việc diode [18 mA; V]; Điện trở động diode RD = 83,33  B6.9 A = 0,23 ; B = 3000 K B6.10 k = 10-7; n = B6.11 a M0[U0 = 10 V; I0 = 20 mA]; b i =  10 mA; u =  0,1 V; S = 25 B6.12 I5 = (15  15,5) A B6.13 I = 1.02 A B6.14 Hình b6.14d B6.15 Hình b6.145c B6.16 Hình b6.16c B6.17 13 V; 1,7 A B6.18 Kết qủa tính tập là: I5* U5 I I3 U3 U I2 I1 U1 E1 A V A A V V A A V V 12 18 18 36 * ký tự trƣơng ứng điện trở hình b6.18 B6.19 I = 1,75 A; U2 = 4,5 V; U1 = RI = 2.1,75 = 3,5 V B6.20 Kết qủa tính tập là: I12* U1 U2 U12 I3 I4 U4 E A V V V A A V V 2 0,5 2,5 * ký tự trƣơng ứng điện trở hình b6.18 Trắc nghiệm chương Câu hỏi T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 Đáp án d c b a c a a b a b 245 Các tập chƣơng B7.6 L0 = = 1,95mH/km; C0 = 5,7.10-9F/km B7.7 Zb = 646 ;  = 7,4.10-3rad/km;  = 2,46.10-3 1/km B7.8 a U0 = 40,171V; I0 = 80,34mA; P0 = 3,2274W; Uc = 0,446259V; Ic = 0,8925mA; Pc = 0,0398W; b x1  91,3 km (cách đầu đƣờng dây) B7.9 a U1(t) = 110√ sin(t + 0,34) kV; b U1(t) = 210√ sin(t + 0,616) kV B7.10 a uC(t) = 96,878cos(106t -1,034)V; iC(t) = 215,28cos(106t -0,1623) mA; b P = 10,56 W; P = 3,85W B7.11 Ul = 0,745V; I0 = 1,55mA B7.12 I0 = 0,657mA Il = 0,293mA B7.13 L0 = 2.10-3H/km C0 = 5,5.10-9F/km B7.14 ZV = 212 B7.15 a ZV = j84,46 ; b x1 = 86,2 m; c x2 = 34,3 m B7.16 a ZT = -j336 ; b i = 0,0248sin(0,102x – 1120) A; u = 18,2cos(0,102x + 680) V B7.17 B7.18 B7.19 B7.20 uT = 119sin(t – 125040’) + 50sin3t V  = 1,065; Ixm = 0,0245 A P0 = 2,21 kW Z Vng  j1550  ZVng = j1550  246 ... VỀ MẠCH ĐIỆN .10 1.1 Mạch điện mơ hình mạch điện 10 1.1.1 Định nghĩa mạch điện 10 1.1.2 Cấu trúc mạch điện 10 1.1.3 Các khái niệm dòng điện, điện áp, công suất mạch điện. .. Hà Nội mơn học Lý thuyết mạch điện môn học mơn học Lý thuyết mạch, sở cho nhiều môn học sở chuyên ngành Nội dung giáo trình gồm chƣơng: Chƣơng Các khái niệm mạch điện; Chƣơng Mạch điện xoay chiều... khái niệm mạch điện Cung cấp hiểu biết thông số mạch điện Giúp ngƣời đọc vận dụng tốt định luật mạch điện Trang bị cho ngƣời đọc phƣơng pháp giải mạch điện 1.1 Mạch điện mô hình mạch điện 1.1.1