M ỤC L ỤC
1.2.3. Biến đổi sao –tam giác
1.2.3.1.Biến đổi t tam giác qua sao
Hình 3.3: Đổi nối từ tam giác qua sao = = =
Chƣơng 3: Các phƣơng pháp giải mạch điện
1.2.3.2.Biến đổi t sao qua tam giác
Hình 3.4: Đổi nối từ sao qua tam giác
Rab = Ra + Rb +
Rbc = Rb + Rc +
Rca = Rc + Ra +
1.2.4. Mạch tương đương thevenin _ norton
- Mạch thevenin là mạch gồm một nguồn áp E ghép nối tiếp với một điện trở R. - Mạch Norton gồm nguồn dịng J ghép song song với điện trở R
Nguồn áp mắc nối tiếp với một điện trở sẽ tƣơng đƣơng với một nguồn dịng mắc song song với điện trở đĩ và ngƣợc lại.
Chƣơng 3: Các phƣơng pháp giải mạch điện
1.3.Bài tập:
1.3.1. Cho mạch điện nhƣ hình vẽ với E=4,4V; R1= 20Ω; R2= 60Ω; R3= 120Ω; R4= 8Ω; R5= 44Ω. Xác định dịng điện I.
1.3.2. . Cho mạch nhƣ sau tính dịng điện I
Chƣơng 3: Các phƣơng pháp giải mạch điện
BÀI 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN 2.1. Mục tiêu: Sau khi học xong bài này ngƣời học cĩ khảnăng: - Trình bày đƣợc các phƣơng pháp giải mạch điện;
- Vận dụng mỗi phƣơng pháp phù hợp với mạch điện để giải bài tốn điện
2.2.Nội dung:
2.2.1. Phương pháp dịng điện nhánh
Dựa vào hai định luật kirchoff 1và kirchoff 2, viết hệphƣơng trình nút và mạch vịng - Bƣớc 1: Qui uĩc chiều của dịng điện nhánh, mỗi dịng là một ẩn. Việc chọn chiều
là tùy ý. Nều kết quả tính ra trị số âm, thì chiều thực ngƣợc chiều đã chọn. - Bƣớc 2: Thành lập hệphƣơng trình dịng nhánh.
Chọn (m-1) nút để viết phƣơng trình nút. (m là số nút)
Chọn M = n – (m-1) mạch vịng để viết các phƣơng trình vịng. ( n là số nhánh) Cách viết nhƣ sau: Chọn một chiều dƣơng tùy ý cho vịng. Đi theo chiều đĩ, các sức điện động và sụt áp cùng chiều sẽ mang dấu dƣơng (+), ngƣợc chiều sẽ mang dấu âm (-). Thơng thƣờng ta chọn các mắt làm các vịng để lập phƣơng trình.
- Bƣớc 3: Gỉải hệ phƣơng trình, tìm ra đáp số là các dịng điện nhánh. Đối với đáp số âm, ta hiểu chiều thực ngƣợc với chiều đã chọn ban đầu khi giải quyết bài tốn. Ví dụ:
Cho mạch điện nhƣ trên cĩ: E1 = 35V; E2 =95V; E4 = 44V; R2= 50Ω; R3 = 10Ω; R4=12Ω. Tính dịng điện trong các nhánh bằng phƣơng pháp dịng điện nhánh. Hình 3.6 Bài giải:
Vẽ chiều dịng điện trong nhánh Vẽ chiều dƣơng cho mạch vịng Tính I: -Vịng ABFA: E1 + E2 = I1 R2 I2 = 2,6 A -Vịng ACEA: E1 = I3 R3
Chƣơng 3: Các phƣơng pháp giải mạch điện
-Vịng DCAE D : E4 – E1 = I4 R4
Để tìm dịng I1, ta áp dụng định luật kirchoff 1 cho điểm nút BC I1 – I2 –I3 +I4 = 0
I1 = I2 + I3 –I4 = 5,35 (A)
2.2.2. Phương pháp dịng điện vịng
Ẩn số trong hệ phƣơng trình là dịng điện mạch vịng.
- Bƣớc 1: Gọi m là số nhánh, n là số nút, số vịng độc lập cần phải chọn là (m-n+1). - Bƣớc 2: Đặt ẩn sốlà dịng điện mắt lƣới tức là những dịng điện tƣởng tƣợng coi
nhƣ chạy khép kín theo các lối đi của vịng độc lập.
- Bƣớc 3: Viết phƣơng trình định luật kirchoff 2 cho vịng, một vế là tổng đại số các suất điện động cĩ trong vịng ấy, vế kia là tổng đại số các điện áp rơi trên mỗi nhánh gây ra bởi dịng điện mắc lƣới chạy qua của lối đi vịng.
- Bƣớc 4: Gỉai hệphƣơng trình tìm dịng mắt lƣới.
- Bƣớc 5: Tìm dịng điện nhánh bằng tổng đại số các dịng mắt lƣới chạy qua Ví dụ: Cho mạch sau áp dụng phƣơng pháp dịng điện vịng để tìm dịng điện trong các nhánh. Hình 3.7 Bài giài: - Bƣớc 1: Số mạch vịng độc lập Số nhánh m = 3 Số nút n = 2 m – n + 1 = 3 - 2 + 1 = 2
- Bƣớc 2: Vẽ chiều dịng điện mạch vịng Ia, Ib 1 3 3 E 35 I 3,5(A) R 10 4 1 4 4 E E 44 35 I 0,75(A) R 12
Chƣơng 3: Các phƣơng pháp giải mạch điện Hình 3.8 - Bƣớc 3 : Viết phƣơng trình cho các mạch vịng Mạch vịng a: (47 + 22) Ia – 22 Ib = 10 69 Ia - 22Ib = 10 Mạch vịng b: -22Ia + ( 22 + 82) Ib = -5 -22 Ia + 104 Ib = -5 - Bƣớc 4: Giải hệphƣơng trình: { = = Ia = 0,139 A; Ib = - 0,0187 A - Bƣớc 5: Tính dịng điện nhánh: I1 = Ia = 0,139 A I2 = Ia - I b = 0,139 - (- 0,0187 ) = 0,139 + 0,0187 = 0,158A I3 = Ib = -0,0187 A
Dịng điện I3< 0, do đĩ I3 cĩ chiều ngƣợc lại với chiều đã vẽ
2.2.3. Phương pháp điện thế nút
- Bƣớc 1: Chọn một nút làm nút gốc và điện thế tại nút gốc xem nhƣ bằng 0 . - Bƣớc 2: Viết phƣơng trình điện thế nút tại các nút cịn lại
- Điện thế tại một nút nhân với tổng điện dẫn của các phần tử nối tại nút đĩ (A) trừ đi điện thế của nút kia (B) ( nối giữa 2 nút) nhân với tổng điện dẫn của phần tử chung giữa 2 nút bằng tổng các nguồn dịng nối tới nút đĩ (A).
- Nguồn dịng mang dấu dƣơng (+) nếu no đi vào nút và mang dấu (-) nếu đi ra khỏi nút.
- Bƣớc 3: Giải phƣơng trình tìm điện thế nút - Bƣớc 4: Tìm dịng các nhánh theo định luật ohm Ví dụ: BBiết: E1 = E2 =12V; E4 = E6 = 15V; R1 = 2Ω; R2 = 4Ω; R3 = 10Ω; R4 = 5Ω; R5= 5Ω; R6= 2,5Ω Tìm dịng điện trong các nhánh bằng phƣơng pháp điện thế nút. Hình 3.9
Chƣơng 3: Các phƣơng pháp giải mạch điện Bài giải:
Chọn C làm điểm gốc với φC bằng 0 Hai ẩn là φA và φB
Điện dẫn riêng của các nút A gAA = g1 + g2 +g3 +g4 = +
= Điện dẫn riêng của các nút B
gBB = g2 + g3 +g5 +g6 = +
= Điện dẫn tƣơng hổ giữa 2 nút A, B
GAB = g2 + g3 = + = Nguồn dịng tới các nút A ∑ = = = Nguồn dịng tới các nút B ∑ = = = Hệ phƣơng trình { = = Gỉai hệ phƣơng trình ta đƣợc : = = Dịng điện trong các nhánh : = = = 0,95 A = = = 2,22 A = = = - 0,31 A = = = 0,98 A = = = 2,64 A
Chƣơng 3: Các phƣơng pháp giải mạch điện
= = = 0,72 A
2.2.4. Phương pháp xếp chồng
Phƣơng pháp xếp chồng cĩ thể sử dụng để xác định dịng điện trong mạch cĩ nhiều nguồn điện.
- Bƣớc 1: Cho sức điện động E1 tác dụng đơn độc, các sức điện động cịn lại đƣợc loại bỏ (nối tắt lại) giải mạch điện một nguồn bằng phƣơng pháp biến đổi điện trở, ta tính đƣợc dịng điện trong các nhánh do E1 gây ra, ký hiệu I 1,I 2…
- Bƣớc 2: Lặp lại bƣớc 1 cho sức điện động E2, ta tính đƣợc dịng điện trong các nhánh do E2 gây ra, ký hiệu I 1, I 2….
- Bƣớc 3: Cộng đại số tất cảcác dịng điện trong mỗi nhánh, ta sẽđƣợc dịng điện kết quả của nhánh I1 = I 1 + I 1 + I 1 I2 = I 2 + I 2 + I 2 Ví dụ: Cho mạch điện nhƣ hình vẽ ta cĩ: E1 = 125V; E2 = 90V; R1=3Ω; R2 = 2Ω; R3 = 4Ω Tìm dịng điện trong các nhánh bằng phƣơng pháp xếp chồng. Bài giải Hình 3.10 Nối tắt E2 Vẽ hình: R2 // R3= = = = = R1 nối tiếp R23= = = = 1,333Ω + 3Ω = 4,333Ω -Dịng điện trong mạch cĩ E1 = = = = = = = = =
Chƣơng 3: Các phƣơng pháp giải mạch điện Nối tắt E1 Vẽ hình: R1 // R3 = = = = = R2 nối tiếp R13= = = = 2Ω +1.714Ω = 3,714Ω -Dịng điện trong mạch cĩ E2 = = = = = = = = = -Dịng điện trong các nhánh I1 = - = 28,85 A – 13,85 A = 15 A I2 = - = 24,23 A – 19,23 A= 5A I3 = + = 9,62A +10,38 A = 20 A 2.3. Bài tập 2.3.1. Cho mạch điện nhƣ hình vẽ R2 R3 R1 E1 E2 E3 R1 = 2Ω , R2= 2Ω , R3= 4Ω E1 = 8V ; E2 = 2V; E3 = 4V
Chƣơng 3: Các phƣơng pháp giải mạch điện Tính dòng điện qua các nhánhbằng phƣơng pháp dịng điện nhánh.
2.3.2.Cho mạch điện nhƣ hình vẽ: E1= 5V, E2= 4V , E3= 7V , R1= 2Ω, R2= 3Ω, R3= 4Ω.
Tính dịng điện qua các nhánh bằng phƣơng pháp điện áp hai nút ở mạch điện trên.
2.3.3. Cho E1=120(V), E2=119(V), R1=5Ω, R2= 3Ω, R3= 22Ω .
Tính dịng điện qua các nhánh bằng phƣơng pháp điện áp hai nút ở mạch điện 2.3.4.Cho mạch nhƣ hình vẽ Biết : E1 = 12V; E2 = 27V; I1 = 2A; R1 = 4Ω; R2 = 12Ω; R3 = 6Ω. Dùng phƣơng pháp dịng điện vịng tính: a) Áp UBC b) Dịng I2
Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha
CHƯƠNG 4: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA Giới thiệu:
Mạch điện 3 pha cĩ vai trị rất quan trong. Dịng điện xoay chìều 3 pha cĩ thể tạo nên từ trƣờng quay trong động cơ điện xoay chiều 3 pha là động cơ điện thơng dụng hiện nay trong sản xuất. Việc truyền tải điện năng bằng dịng điện 3 pha tiết kiệm đƣợc khá nhiều kim loại so với việc truyền tải điện năng bằng dịng điện một pha.
Mục tiêu: Sau khi học xong chƣơng nàyngƣời học cĩ khảnăng: - Trình bày đƣợc các dạng năng lƣợng xanh tạo ra điện năng; - Trình bày nguyên lý tạo ra điện ba pha
-Trình bày đƣợc cách ghép nối của mạch ba pha - Giai đƣợc bài tốn về mạch ba pha đối xứng
BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG
1.1.Mục tiêu: Sau khi học xong bài này ngƣời học cĩ khảnăng: - Trình bày đƣợc các dạng năng lƣợng xanh tạo ra điện năng; - Trình bày nguyên lý tạo ra điện ba pha
1.2.Nội dung:
1.2.1.Các nguồn năng lượng sạch
Trong nhiều năm trở lại đây, năng lƣợng sạch đƣợc đầu tƣ nghiên cứu và khuyến khích sử dụng trên tồn thế giới nhằm giảm ơ nhiễm mơi trƣờng và đƣợc xem là biện pháp hữu hiệu nhằm hạn chế sự nĩng lên của trái đất
1.2.1.1.Năng ượng ặt trời:
Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha
Việt Nam cĩ tiềm năng rất lớn về năng lƣợng mặt trời, đặc biệt ở các vùng miền trung và miền nam của đất nƣớc. Nguồn năng lƣợng này cĩ thể khai thác để sản xuất điện và cung cấp nhiệt. Tại nƣớc ta, cơng nghệ này đƣợc sử dụng nhiều ở khu vực các tỉnh Tây nguyên và nam trung bộ.
1.2.1.2.Năng ượng nước:
Việc sử dụng nƣớc từ sơng suối chính là một nguồn năng lƣợng sạch đƣợc ứng dụng nhiều nhất ở nƣớc ta. Thủy điện dựa vào sức nƣớc ở các con sơng lớn để làm quay tua bin sinh ra điện. Ngồi ra, nguồn năng lƣợng từ đại dƣơng cũng vơ cùng phong phú. Sĩng và thủy triều đƣợc sử dụng để quay các turbin phát điện. Nguồn điện sản xuất ra cĩ thể dùng trực tiếp cho các thiết bị đang vận hành trên biển. Nhƣ hải đăng, phao, cầu cảng, hệ thống hoa tiêu dẫn đƣờng…
1.2.1.3.Năng ượng giĩ
Năng lƣợng giĩ đƣợc coi là nguồn năng lƣợng xanh dồi dào và phong phú nhất hiện nay, nĩ cĩ mặt ở mọi nơi. Ngƣời ta sử dụng sức giĩ để quay các tua bin phát điện để sử dụng trong cuộc sống. Hiện nay tại Việt Nam, với điều kiện địa lý thuận lợi bờ biển dài, lƣợng giĩ nhiều và phân bổ đều quanh năm. Đây sẽ là một dạng năng lƣợng đƣợc chú trọng pháttriển ở hiện tại và tƣơng lai.
1.2.1.4.Năng ượng sin k ối:
Với đặc điểm là một quốc gia nơng nghiệp, Việt Nam cĩ nguồn sinh khối lớn và đa dạng từ gỗ củi, trấu, bã cà phê, rơm rạ và bã mía với gần 60 triệu tấn sinh khối từ phế phẩm nơng nghiệp, trong đĩ 40% đƣợc sử dụng đáp ứng nhu cầu năng lƣợng cho hộ gia đình và sản xuất điện. Ngồi ra cịn cĩ các nguồn sinh khối khác bao gồm sản phẩm từ gỗ, chất thải đơ thị và chất thải gia súc.
1.2.1.5.Pin n iên iệu:
Pin nhiên liệu là kỹ thuật cĩ thể cung cấp năng lƣợng cho con ngƣời mà khơng phát ra khí thải CO2 hay bất kỳ loại khí độc nào khác. Pin nhiên liệu sản sinh điện năng trực tiếp bằng phản ứng giữa hydro và oxy hay methanol và oxy. Trong đĩ hydro xuất hiện ở các nguồn khí thiên nhiên và metanol lấy từ chất thải sinh vậy và do khơng bị đốt cháy nên chúng khơng phát ra các khí thải độc hại.
1.2.1.6 .Năng ượng đ a n iệt:
Tại nƣớc ta, việc nghiên cứu nguồn năng lƣợng địa nhiệt đƣợc bắt đầu từ những năm 80-90 của thế kỷ XX và đã điều tra, đánh giá sơ bộ tiềm năng của các nguồn địa nhiệt trên cả nƣớc. Tuy nhiên đến nay, nguồn năng lƣợng này vẫn chƣa đƣợc khai thác.
1.2.2. Nguyên lý phát sinh hệ thống dịng điện xoay chiều 3 pha.
1.2.2.1. n ng ĩa c điện 3 p a:
- Mạch điện xoay chiều 3 pha gồm nguồn điện 3 pha, đƣờng dây truyền tải và phụ tải 3 pha
1.2.2.2.Nguyên ý t ra nguồn 3p a.
- Để tạo ra nguồn ba pha ngƣời ta dùng máy phát điện đồng bộ ba pha. a.Cấu tạo: gồm hai phần chính là stato và roto.
Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha
- Lỏi thép ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện cĩ dạng hình trụ rỗng bên trong cĩ dập rãnh đặt dây quấn.
- Dây quấn gồm ba bộ dây giống nhƣ nhau đặt lệch nhau gĩc 3 2
trong khơng gian, mỗi bộ dây là một pha..
Dây quấn pha A: (A,X) Dây quấn pha B: (B,Y) Dây quấn pha C: (C,Z)
Roto:là một nam châm điện
Hình 4.2: 1.Lá thép stato; 2.Dây quấn stato;
3. Lá thép rơ to; 4. Dây quấn rơ to
b.Nguyên lý hoạt động:
- Khi quay roto, từ trƣờng lần lƣợt quét qua các dây quấn trên stato và cảm ứng vào dây quấn các sức điện động hình sin cùng biên độ, cùng tần số và lệch pha nhau gĩc
3 2
.
Hình 4.3: Đồ thị hình sin
Nếu chọn pha đầu của sức điện động eAcủa dây quấn AX bằng khơng thì biểu thức sđđ tức thời của pha là:
eA=E 2.sint (V) eB=E ) 3 2 sin( . 2 t (V) eC=E ) 3 2 sin( . 2 t (V)
Nguồn điện gồm 3 sức điện động hình sin cùng biên độ, cùng tần số, lệch nhau vè pha gĩc
3 2
Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha
Sức điện động, điện áp, dịng điện mỗi pha của nguồn (tải) gọi là sđđ pha (EP), điện áp pha (UP), dịng điện pha (IP).
Dịng điện chạy trên đƣờng dây pha từ nguồn đến tải gọi là dịng điện dây (Id), điện áp giữa hai dây pha gọi là điện áp dây (Ud).
1.2.3. Ý nghĩa của mạch 3 pha:
Nối các dây quấn của nguồn 3 pha đến tải tiêu thụ riêng rẽ ta cĩ mạch 3 pha gồm 3 mạch một pha khơng liên hệ nhau ( hệ 3 pha 6 dây)
Thực tế mạch 3 pha 6 dây khơng kinh tếnên thƣờng đƣợc thay thế bằng mạch 3 pha 4 dây, hay 3 pha 3 dây với ƣu điểm sau:
- Tiết kiệm đƣợc dây dẫn (Chì cần dùng 3 hoặc 4 dây để nối từ nguồn đến tải tiêu thụ).
- Hệ thống điện 3 pha dể tạo ra từtrƣờng quay, làm cho việc chế tạo động cơ 3 pha cĩ cấu tạo đơn giản và cĩ đặc tính tốt hơn động cơ một pha.
1.3. Bài tập:
1.3.1.Trình bày nguyên lý tạo ra hệ thống điện ba pha. 1.3.2. Trình bày ý nghĩa của mạch ba pha.
Chƣơng 4: Mạch điện xoay chiều ba pha
BÀI 2: CÁCH NỐI HÌNH SAO, HÌNH TAM GIÁC
2.1.Mục tiêu: Sau khi học xong bài này ngƣời học cĩ khảnăng: - Trình bày đƣợc cách nối hình sao, hình tam giác
- Trình bày đƣợc quan hệ giữa đại lƣợng dây và pha
2.2.Nội dung:
2.2.1.Cách nối sao:
2.2.1.1.Nguồn nối sao
Cách nối nguồn ba pha thành hình sao là nối 3 điểm cuối của 3 cuộn dây với nhau thành một điểm chung, gọi là điểm trung tính.