Giáo trình Kỹ thuật điện cung cấp cho người học các kiến thức: Những khái niệm cơ bản về mạch điện, mạch điện xoay chiều 1 pha, mạch điện xoay chiều 3 pha, máy biến áp, máy điện quay, kỹ thuật đo lường điện. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm chi tiết nội dung của giáo trình.
Tr-ờng đại học s- phạm kỹ thuật nam định TH.S trần thị kim dung Giáo trình Kỹ thuật điện Nam Định, năm 2009 Mục Lục Chương 1: Những khái niệm mạch điện .4 1.1 Khái niệm chung mạch điện 1.1.1 §Þnh NghÜa 1.1.2 KÕt cÊu h×nh häc mạch điện 1.2 Các định luật dùng mạch điện 10 1.2.1 Các định luật Ohm .10 1.2.2 Định luật Kirchhoff 11 1.3 Phân loại mạch điện 13 1.3.1 Theo dòng điện mạch 13 1.3.2 Theo tính chất thông sè R,L,C m¹ch 13 Câu hỏi tập chương .14 Ch¬ng 2: Mạch điện xoay chiều pha 15 2.1 Những khái niệm dòng điện xoay chiều hình sin 15 2.1.1 Định nghĩa 15 2.1.2 C¸c đại lượng đặc trưng dòng điện xoay chiều hình sin 17 2.1.3 Cách biểu diễn đại lượng xoay chiều hình sin .21 2.2 Mạch điện hình sin pha 24 2.2.1 M¹ch điện trở 24 2.2.4 M¹ch R-L-C nèi tiÕp 32 Câu hỏi tập chương .62 Ch¬ng 3: Mạch điện xoay chiều pha 66 3.1 Kh¸i niƯm chung vỊ mạch điện xoay chiều pha 66 3.1.1 Định nghĩa 66 3.1.2 Nguyªn lý phát điện xoay chiều pha(Máy phát điện xoay chiều ba pha) 66 3.2 Cách nối mạch pha 67 3.2.1 Nèi (Y) 67 3.2.2 Nèi tam gi¸c (∆) 68 3.2.3 Phân biệt lượng dây lượng pha mạch pha 68 3.3 Mạch pha đối xứng 69 3.3.1 Định nghĩa Đặc điểm mạch ba pha đối xøng: 69 3.3.2 M¹ch ba pha đối xứng nối hình sao-sao (Y - Y) 69 3.3.3 M¹ch ba pha đối xứng nối hình tam giác-tam giác ( - ) 70 3.3.4 Mạch pha đối xứng nèi phøc t¹p .71 3.4 Công suất mạch xoay chiều pha .72 3.4.1 C«ng st t¸c dơng .72 3.4.2 Công suất phản kháng 72 3.4.3 Công suất toàn phần (biểu kiến) 72 3.5 Phương pháp giải mạch điện xoay chiều ba pha đối xứng: 73 3.5.1 Giải mạch điện ba pha tải nối hình đối xứng .73 3.5.2 Giải mạch điện ba pha tải nối tam giác ®èi xøng 74 3.5.3 Gi¶i mạch điện ba pha tải nối phức tạp 75 3.5.4 C¸c vÝ dơ vỊ giải mạch xoay chiều ba pha 77 Câu hỏi ôn tập chương 83 Chương 4: Máy biến áp .86 4.1 Khái quát chung máy điện 86 4.1.1 Định nghĩa phân loại .86 4.1.2 Các định luật điện từ dùng máy điện 87 4.1.3 Nguyên lý máy phát điện động điện 88 4.2 Kh¸i niƯm chung vỊ m¸y biÕn ¸p .89 4.2.1 Định nghĩa 89 4.2.2 Phân loại công dụng máy biến áp .89 4.2.3 C¸c tham số máy biến áp 90 4.3 Cấu tạo nguyên lý lµm viƯc 90 4.3.1 CÊu t¹o 90 4.3.2 Nguyên lý làm việc: 91 4.4 Các loại máy biÕn ¸p 92 4.4.1 M¸y biÕn ¸p pha( Máy biến áp cảm ứng) 92 4.4.2 M¸y biÕn ¸p pha 92 4.4.3 Các biến áp đặc biệt .93 Câu hỏi ôn chương 95 Chương 5: Máy điện quay 96 5.1 Máy điện không đồng 96 5.1.1 CÊu t¹o 96 5.1.2 Nguyên lý làm việc động KĐB xoay chiều pha 97 5.1.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc động pha chạy tụ 98 5.2.2 Cấu tạo máy điện đồng 99 5.2.3 Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng .100 5.3 Máy điện chiều .101 5.3.1 CÊu t¹o 101 5.3.2 Nguyªn lý lµm viƯc: 103 5.4 Một số loại máy điện ®Ỉc biƯt 104 5.4.1 Động bước .104 5.4.2 M¸y phát điện hàn 105 Câu hỏi ôn chương 108 Chương 6: Kỹ thuật đo lường điện 109 6.1 Khái niệm chung đo lường điện 109 6.1.1 Định nghĩa .109 6.1.2 Các phương pháp đo 109 6.1.3 KÕt cÊu chung cđa mét dơng ®o 109 6.2.2 Dụng cụ đo dòng điện (Am pe mÐt) 113 6.3.3 Dơng ®o ®iƯn trë 116 6.2.4 Dông cụ đo công suất( Oát mét) 118 6.2.5Dụng cụ đo điện (Công tơ mét) 119 6.3.1 Đo dòng điện 121 6.3.2 Đo điện ¸p 121 6.3.3 Đo điện trở 122 Câu hỏi ôn chương 130 Tµi liƯu tham kh¶o 131 Chương 1: Những khái niệm mạch điện 1.1 Khái niệm chung mạch điện 1.1.1 Định Nghĩa Là tập hợp thiết bị điện nối với dây dẫn tạo thành vòng điện kín có dòng điện chạy qua - Mạch điện gồm phần + Nguồn điện: Là thiết bị phát điện máy phát điện biến thành điện năng, nguồn pin biến hóa thành điện năng, pin quang điện biến lượng xạ mặt trời thành lượng điện + Phụ tải: Chính thiết bị tiêu thụ điện biến điện thành dạng lượng khác Ví dụ: - Động điện biến điện thành - Bàn điện biến điện thành nhiệt - Bóng đèn chiếu sáng biến điện thành quang + Dây dẫn: Là phận quan trọng làm nhiệm vụ dẫn điện từ nguồn đến tải thường làm đồng, nhôm + Ngoài có thiết bị phụ trợ khác: - Thiết bị đóng cắt: Công tắc, ATM - Thiết bị đo lường: Các loại đồng hồ đo đại lượng điện - Thiết bị bảo vệ & báo tín hiệu Ví dụ : Mạch điện đơn giản hình1-1 K MF Đ/C V Đ Hình 1-1: Sơ đồ mạch điện đơn giản 1.1.2 Kết cấu hình học mạch điện Nhánh: Nhánh phận mạch điện gồm phần tử nối tiếp với có dòng điện chạy qua Nút: Là chỗ gặp nhánh trở lên Vòng: Là lối khép kín qua nhánh, tập hợp nhánh nối tiếp tạo thành vòng khép kín Mắt lưới: (Số vòng độc lập ) vòng không chứa nhánh bên Ví dụ: cho sơ đồ mạch điện hình 1-2 A B C C R1 e F V2 R2 V1 L V3 D E Hình 1-2 Sơ đồ kết cấu hình học mạch điện Mạch điện gồm: nh¸nh: AF, BE, CD nót: A (B =C), F (E =D) mạch vòng mắt lưới 1.1.3 Các thông số mạnh điện a Nguồn ®iƯn ¸p - Ngn søc ®iƯn ®éng + Ngn ®iƯn áp đặc trưng cho khả tạo nên trì điện áp cực nguồn Ký hiệu: Có chiều từ nơi có điện cao đến nơi có điện thấp Ut + Nguồn sức điện động đặc trưng cho khả sinh công nguồn điện e(t) có chiều từ nơi có điện thấp đến nơi có điện cao Ký hiệu: e(t) e(t) 1mv = 10-3v Đơn vị: mv, v, Kv 1v = 103mv 1Kv = 103v b Nguồn dòng điện : j (t) Nguồn dòng điện j(t) đặc trưng cho khả nguồn điện tạo nên trì dòng điện cung cấp cho mạch - Kí hiệu: J(t) >> - Dòng điện (i) trị số tốc độ biến thiên lượng điện tích (q) qua tiÕt diƯn ngang cđa vËt dÉn i= dq dt (1- 1) - Chiều dòng điện theo quy ước chiều điện tích dương ngược chiềuvới ®iƯn tư tù c §iƯn trë R I R UR R = ρ l s (1- 2) ρ : điện trở suất của vật liệu làm dây dÉn (Ωmm2/m) l : chiỊu dµi vËt dÉn (m) S: TiÕt diƯn vËt dÉn (mm2) - Khi cho dßng ®iƯn ch¹y qua vËt dÉn(®iƯn trë) sÏ sinh ®iƯn áp rơi điện trở UR = Ri (1- 3) - Công suất tiêu thụ dạng nhiệt P = I2ì R (w ; Kw) (1- - Điện tiêu thơ thêi gian t lµ A = Pt = I2ìRìt (w/h) (1- 4) 5) - Cách đấu điện trở: + §Êu nèi tiÕp + §Êu song song + §Êu hỗn hợp d) Điện cảm L Khi cho dòng điện i chạy qua cuộn dây có số vòng w sinh từ thông móc vòng cuộn dây = w Điện cảm cuộn dây L xác định: L= w (H) = (H) i i (1- 6) NÕu i biÕn thiªn → Ψ biến thiên theo tượng cảm ứng điện từ Trong cuộn dây xuất suất điện động tự cảm có chiều chống lại từ thông sinh KH: SĐĐ tự cảm eL eL = d L di =− dt dt (1- 7) → Cn d©y xt hiƯn điện áp UL ngược với eL u L = − eL = Ldi dt (1- 8) C«ng suÊt tøc thêi cđa cn c¶m pL = uL i (1- 9) Năng lượng từ trường tích lũy cuộn dây WL t WL = ∫ PL dt = LI 2 (1- 10) Kết luận: Điện cảm L đặc trưng cho tượng tích lũy lượng từ trường cuộn dây gọi kho từ e Tụ điện C Khi đặt điện áp lên tụ điện có điện dung C Tụ điện C nạp điện tích q q = C UC (1- 11) i C UC NÕu UC biÕn thiªn sÏ cã dòng điện chuyển dịch qua tụ i= du dq =C C dt dt (1- 12) 1t ∫ idt C0 (1- 13) uC = Nếu thời điểm ban đầu t = tụ đà tích điện tích ban đầu: UC = 1t idt + UC (0) C0 (1- 14) C«ng st tøc thêi tơ pc = uC i = uC C duC dt (1- 15) Năng lượng tích luỹ điện trường tụ điện WC = ∫ pdt = C U 2C t (1- 16) KÕt ln: Tơ ®iƯn C đặc trưng cho tượng tích luỹ lượng điện trường tụ điện gọi kho điện g Hỗ cảm M Hiện tượng hỗ cảm tượng xuất điện áp cuộn dây dòng điện biến thiên cuộn dây khác tạo nên M * i2 11 21 i1 W2 * W1 H×nh 1-3: Hai cuộn dây có hỗ cảm Hai cuộn dây W1 W2 có liên hệ hỗ cảm với Từ thông hỗ cảm hai cuộn dây dòng điện i1 tạo nên là: 21 = Mi1 (1- 17) 21 từ thông hỗ cảm cuộn dây cuộn dây gửi sang M hệ số hỗ cảm hai cuộn dây Nếu i1 biến thiên => U 21 = dψ 12 Mdi = dt dt (1- 18) Tương tự cho dòng i2 vào cuộn dây W2 điện áp hỗ cảm cuộn dây W1 dòng i2 sinh là: U 12 = dψ 12 Mdi = dt dt (1- 19) Ký hiệu: M L1 * L2 * h Các đại lượng đặc trưng mạch điện + Dòng điện Dòng điện trị số tốc độ biến thiên lượng ®iÖn tÝch q qua tiÕt i= diÖn ngang mét vËt dÉn: dq dt (1- 20) ChiỊu quy íc lµ chiỊu chuyển động điện tích dương điện trường + Điện áp Hiệu điện hai điểm gọi điện áp U AB = A B (1- 21) A: Điện A B: Điện B Chiều điện áp chiều từ điểm có ®iƯn thÕ cao ®Õn ®iĨm cã ®iƯn thÕ thÊp + Công suất Trong mạch điện nhánh phần tử có thu phát lượng P = UI >0 Nhánh nhận lượng ... R - L - C nối tiÕp R L uR uL C uC i u(t) H×nh 2.17: Mạch điện R- L- C nối tiếp Giả sử ta đặt điện áp xoay chiều mạch xuất dòng điện xoay chiều i = Im sint Dòng điện qua điện trở, điện cảm tụ điện. .. điện C Khi đặt điện áp lên tụ điện có điện dung C Tụ điện C nạp điện tÝch q q = C UC ( 1- 11) i C UC Nếu UC biến thiên có dòng điện chun dÞch qua tơ i= du dq =C C dt dt ( 1- 12) 1t ∫ idt C0 ( 1-. .. mạch điện 6) Bài tập 3: Đặt điện áp vào điện trở 120V, có dòng điện 0,5A qua mạch Tìm trị số điện trở 7) Bài tập 4: Một bếp điện điện trở 24V, đặt vào mạch điện có dòng điện 5A qua bếp Tìm điện