Cơng suất biểu kiến S

M ỤC L ỤC

4.2.3. Cơng suất biểu kiến S

Nếu đem nhân các cạnh của tam giác tổng trở với I2 ta sẽ cĩ một tam giác đồng dạng với tam giác cũ mà mỗi cạnh đặc trƣng cho một loại cơng suất gọi là tam giác cơng suất

S=U.I= 2 2

Q

P  (VA)

Từ tam giác cơng suất ta cĩ:

Cơng suất tác dụng: P = R I2= Z I2 cos

Thay Z I = U ta cĩ : P = U I cos (1-24) Tƣơng tự ta cĩ cơng suất phản tác dụng:

Q = U I sin Hình 2.22: Tam giác cơng suất

Chƣơng 2: Mạch điện xoay chiều một pha

Hệ số cơng suất là tỷ số giữa cơng suất tác dụng P và cơng suất biểu kiến S: = cos.

Vì vậy ngƣời ta ký hiệu hệ số cơng suất là cos. Trong việc sử dụng điện năng cos

cĩ ý nghĩa rất quan trọng.

Nâng cao hệ số cơng suất cos là tăng khả năng sử dụng cơng suất nguồn. Ví dụ:

Một máy phát điện cĩ Sđm = 10000 kVA.

Nếu cos = 0,7 thì cơng suất định mức phát ra Pđm= Sđm cos =10000 x 0,7 = 7000 w. Nếu nâng cos = 0,9 thì Pđm = 10000 x 0,9 = 9000 w.

Nhƣ vậy r ràng sử dụng thiết bị trên cĩ lợi hơn rất nhiều.

Mặt khác nếu cần một cơng suất P nhất định trên đƣờng dây một pha thì dịng điện chạy trên đƣờng dây là: I =

Nếu cos lớn thì thì I sẽ nhỏ dẫn dến tiết diện dây sẽ nhỏ hơn và tổn hao điện năng trên đƣờng dây sẽ bé, điện áp rơi trên đƣờng dây cũng giảm đi. Trong sinh hoạt và trong cơng nghiệp, tải thƣờng cĩ tính chất điện cảm nên hệ số cos thấp.

Biện pháp năng cao cos:

Ta cĩ: cos=   2 2 Q P P

muốn năng cao cos phải tìm cách giảm Q = I2

(ZL+ZC)

 ZL: tải điện cảm (trong sinh hoạt và cơng nghiệp ZL là chủ yếu)

 ZC: tải điện dung

Muốn Q↓, →ZL↓ và ZC↑:

 Muốn ZL↓, khơng sử dụng các thiết bị cĩ tính chất cảm kháng làm việc ở chế độ khơng tải hoặc non tải.

 Muốn ZC↑ dùng tụ điện mắc song song với tải (biện pháp bù):

Khi chƣa bù (chƣa cĩ nhánh tụ điện) dịng điện trên đƣờng dây I bằng dịng điện qua tải I1, hệ số cơng suất của mạch là cos1 của tải. Khi cĩ bù (cĩ nhánh tụ điện), dịng điện trên đƣờng dây I là : I = I1 + IC => I1 < I nên cos 1 > cos

Chƣơng 2: Mạch điện xoay chiều một pha

4.3. Bài tập

4.3.1. Đặt cuộn dây R = 6, XL = 8 vào mạch điện xoay chiều cĩ U = 120 V. Tính dịng điện qua cuộn dây, cơng suất P, Q của cuộn dây tiêu thụ.

4.3.2. nghĩa của hệ số cơng suất và cách nâng cao hệ số cơng suất.

Chƣơng 3: Các phƣơng pháp giải mạch điện

CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN Giới thiệu:

Các phƣơng pháp giải mạch điện đƣợc dùng để giải mạch điện phân nhánh. Tùy theo mỗi dạng mạch mà áp dụng các phƣơng pháp giải khác nhau.

Mục tiêu: Sau khi học xong chƣơng này ngƣời học cĩ khảnăng: - Trình bày đƣợc các phƣơng pháp giải mạch điện;

- Vân dụng đƣợc các phƣơng pháp trên để giải bài tập

BÀI 1: BIẾN ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG MẠCH ĐIỆN

1.1.Mục tiêu: Sau khi học xong phần này ngƣời học cĩ khảnăng:

- Trình bảy đƣợc đặc điểm các mạch ghép nối tiếp, song song, biến đổi sao- tam giác;

- Tính tốn đƣợc tổng trở của mạch.

1.2.Nội dung:

1.2.1.Ghép nối tiếp

Điện trở ghép nối tiếp sẽ tƣơng đƣơng với một phần tử điện trở duy nhất cĩ trị số bằng tổng các điện trở các phần tử đĩ.

Rtđ = ΣRK

Đấu nối tiếp các điện trở: là đấu sao cho chỉ cĩ một dịng điện duy nhất chạy qua các điện trở .

Hình 3.1: Mạch điện trở mắc nối tiếp

Điện áp chung đặt vào các điện trở bằng tổng điện áp đặt vào các điện trở thành phần:

U = U1 +U2 +U3+…

Nếu gọi Rtđ là điện trở tƣơng đƣơng của mạch ngồi và áp dụng định luật m cho đoạn mạch ta cĩ:

U = IR; U1= IR1 ; U2 = IR2; U3 = IR3 => IRtđ = IR1 + IR2 + IR3 + …

= R = R1 + R2 + R3 + …

1.2.2.Ghép song song

Đấu song song các điện trở: là đấu sao cho điện áp vào các điện trở bằng nhau tức là mạch bị phân nhánh. Mỗi điện trở là một nhánh cĩ cùng điểm đầu và điểm cuối .

Chƣơng 3: Các phƣơng pháp giải mạch điện

Hình 3.2: Mạch điện trở mắc song song

Khi đấu song song dịng điện trong dây dẫn chung bằng tổng số dịng điện trong các nhánh:

I = I1 + I2 + I3+ …+ In

Áp dụng định luật m cho đoạn mạch ta cĩ =

=> =

Vậy khi đấu song song các điện trở, số nghịch đảo điện trở tƣơng đƣơng của mạch bằng tổng số nghịch đảo của các điện trở thành phần

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