Chương 1 - thuvientvc.files.wordpress.com · • Trình bày được khái niệm về dòng điện một chiều, xoay chiều, định luật Ôm và các đại lượng đặc

Tröôøng Cao ñaúng ngheà soá 8 - Khoa Cơ Khí Chế Tạo Châu Thị Ánh Tuyết

Giaùo trình moân hoïc K ỹ thuaät ñieän - Ñieän töû coâng nghieäp Trang 1

Chương 1

KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN, CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN ĐỂGIẢI MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA

----

Mục tiêu:

• Trình bày được khái niệm về dòng điện một chiều, xoay chiều,định luật Ôm và các đại lượng đặc trưng.

• Giải đúng các bài toán mạch điện xoay chiều một pha bằng địnhluật Ôm.

I.KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU, XOAY CHIỀU

1. DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀUDòng điện một chiều là dòng chuyển động đơn hướng của các điện tích. Dòng điện

một chiều được tạo ra từ các nguồn như pin, tế bào năng lượng mặt trời. Dòng điệnmột chiều có thể di chuyển trong vật dẫn như dây điện hoặc trong các vật liệu bán dẫn,vật liệu cách điện hoặc trong chân không ví như trong các chùm ion hoặc chùmelectron. Trong dòng một chiều, các điện tích chuyển động theo cùng một hướng

1.1. Dòng điện xoay chiều1.1.1.Khái niệmDòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và cường độ biến thiên theo thời gian.

Dòng điện xoay chiều thường được tạo ra từ các máy phát điện xoay chiều hoặc đượcbiến đổi từ nguồn điện một chiều bởi một mạch điện tử thường gọi là bộ nghịch lưudùng các Thyristor. Trong kỹ thuật nguồn xoay chiều được ký hiệu là AC

1.1.2.Dạng đặc trưng của đại lượng hình sinDòng điện xoay chiều hình sin là dòng điện biến đổi cả chiều lẫn trị số theo quy

luật hình sin thời gianBiểu thức của dòng điện, điện áp hình sin:

i = Imax sin(ωt+ i )

u = Umax sin(ωt+ u )

Trong đó: i, u : Trị số tức thời của dòng điện, điện áp.Imax, Umax : Trị số cực đại (biên độ) của dòng điện, điện áp.

i , u : Pha ban đầu của dòng điện, điện áp.

1.1.3.Đại lượng hình sin đề cập ở đây là dòng điện, các đại lượng đặc trưngcủa điện áp cũng được định nghĩa tương tự.

Biên độ Imax là giá trị lớn nhất của dòng điện trong quá trình dòng điện biếnthiên

Góc pha ( )it + đặc trưng cho dạng biến thiên của các đại lượng hình sin

http://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%E1%BA%A5t_b%C3%A1n_d%E1%BA%ABn

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=V%E1%BA%ADt_li%E1%BB%87u_c%C3%A1ch_%C4%91i%E1%BB%87n&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%C3%A2n_kh%C3%B4ng

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Ch%C3%B9m_ion&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/Electron

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_t%C3%ADch

http://vi.wikipedia.org/wiki/Ngu%E1%BB%93n_%C4%91i%E1%BB%87n_m%E1%BB%99t_chi%E1%BB%81u

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_t%E1%BB%AD



Chu kì T là khoảng thời gian ngắn nhất để dòng điện lặp lại trị số và chiều biếnthiên

Tần số f là số chu kỳ mà dòng điện thực hiện được trong một giâyTrị hiệu dụng I của dòng điện xoay chiều là giá trị tương đương với dòng điện một

chiều khi đi qua cùng một điện trở2

maxII =

1.1.4. Góc lệnh pha ϕ giữa điện áp và dòng điện hình sin

Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện thường kí hiệu là ; iu −=

• 0> : Điện áp vượt trước dòng điện

• 0< : Điện áp chậm pha so với dòng điện

• 0= : Điện áp trùng pha với dòng điện

2. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO MẠCH ĐIỆN2.1. Dòng điện

• Khái niệm: Là dòng chuyển dời có hướngcủa các điện tích dưới tác dụng của lực điện trường

• Chiều dòng điện là từ cực dương sang cựcâm

• Cường độ dòng điện là lượng điện tích qua tiết diện của dây dẫn trong mộtđơn vị thời gian I=q/t

• Đơn vị cường độ dòng điện: Ampe (A)

• Vd: Tụ điện tích điện đến 5.10-6 C thì phóng điện trong 0,001 s . Tính cườngđộ dòng điện trung bình trong thời gian phóng điện

I=q/t=5.10-6/0,001=5.10-3(A)

1.1.2 Điện áp



• Điện áp giữa 2 điểm là công mà lực điện trường thực hiện khi làm di chuyểnmột đơn vị điện tích từ điểm này đến điểm kia .

• Điện áp giữa hai điểm A và B: UAB=UA– UB

• Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thếthấp.

1.1.3 Sức điện động

• Sức điện động là đại lượng đặc trưng cho khảnăng sinh công của nguồn điện, ký hiệu E

E =Ang /q

• Nếu cho q = 1 C thì E= Ang

• Vậy, sức điện động là công cần thiết mà nguồnphải sản ra để chuyển dời điện tích 1 Culông từ cực âmvề cực dương của nguồn .

2.2. Công (điện năng)2. 1.1. Công của nguồn

Công của nguồn là công phát hay điện năng nguồn cung cấp :Af = Eq = EIt

2.1.2. Công của tải• Là công mà tải thực hiện được chính là điện năng tải tiêu thụ :

A = URq = URIt

• Ngoài ra, còn có tổn thất công trong mạch: Tổn thất trên đường dây : Ad = Udq = UdIt

Tổn thất bên trong nguồn : A0 = U0q = U0It

• Định luật bảo toàn năng lượng:Af = A + Ad + A0

2.3. Công suất• Là điện năng tải tiêu thụ trong 1s

Pf=Af/t=UI = I2R = U2/R

• Ngoài ra, còn có tổn thất công suất trong mạch:

Tổn thất trên đường dây : ∆Pd = ∆UdI

Tổn thất bên trong nguồn :∆P0 = ∆U0I

• Định luật bảo toàn năng lượng:

Pf = P+∆Pd+ ∆P0

3. ĐỊNH LUẬT OHM3.1. Cách biểu diễn số phức



Trong mặt phẳng toạ độ phức, số phức được biểu diễn dưới 2 dạng sau:

3.1.1.Dạng đại số

jbaC +=•

Trong đó a là phần thực ,jb là phần ảo 1−=j là đơn vị ảo(Trong toán học đơn vịảo ký hiệu là ở đây để khỏi nhầm lẫn với dòng điện i, ta ký hiệu là j)

3.1.2.Dạng mũ

∠==•

CCeC j

Trong đó: C là mô dun(độ lớn) là acgumen (góc)

3.1.3.Đổi từ dạng mũ sang dạng đại số

∠==•

CCeC j = a+jb

Với cosCa = ; sinCb =

3.1.4.Đổi từ dạng đại số sang dạng mũjCejba =+

Với ;22 baC +=a

barctg=

3.2.Một số phép tính đối với số phức3.1.1.Cộng trừ

Số phức chỉ được cộng, trừ khi ở dạng đại số. Trường hợp phải cộng, trừ số phứcta đưa chúng về dạng đại số rồi cộng trừ phần thực với phần thực,phần ảo với phầnảo.

(4+j2)+(3+j1) =(4+3)+j(2+1) =7+j3

(4+j2)-(3+j1) =(4-3)+j(2-1) =1+j1

3.1.2.Nhân chia

• Ở dạng mũ, ta nhân (chia) môđun còn acgumen (góc) thì cộng(trừ) cho nhau.

000

0

0

00000

10)1020(

10

20

30)1020(1020

32

6

2

6

122.62.6

jj

j

j

jjjj

eee

e

eeee

==

==

−

+

• Ở dạng đại số:

Phép nhân được thực hiện dưới dạng đại số như bình thường(a+jb)(c+jd) = ac+jbc+jad+j2bd=(ac-bd)+j(bc+ad) (vì j2 = -1)

Khi chia ta nhân tử số và mẫu số với số phức liên hợp của mẫu số.



22

)()(

))((

)).((

dc

adbcjbdac

jdcjdc

jdcjba

jdc

jba

+−++=

−+−+=

++

3.3. Biểu diễn các đại lượng hình sin bằng số phứcMôđun(độ lớn) của số phức là trị số hiệu dụng

Acgumen(góc) của số phức là pha ban đầu

Dòng điện phức: iji IeII =∠=

•

Điện áp phức: uju UeUU =∠=

•

Tổng trở phức của nhánh R, XL, XC mắc nối tiếp:

)(sincos CLj XXjRjzzzeZ −+=+==

Trong đó: 22 )( CL XXRz −+= ;R

XXacrtg CL −=

3.4. Định luật Ohm

Z

UI

••

=



Chương 2

MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA----

Mục tiêu bài:

• Trình bày được khái niệm về mạch điện xoay chiều 3 pha

• Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điệnmột chiều

• Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ điệnmột chiều.

1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHANgày nay dòng điện xoay chiều 3 pha được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản

xuất vì:

• Động cơ điện 3 pha có cấu tạo đơn giản và đặc tính tốt hơn độngcơ điện một pha.

• Truyền tải điện năng bằng mạch điện ba pha tiết kiệm được dâydẫn,giảm bớt tổn that điện năng và tổn thất điện áp so với truyền tải điệnnăng bằng dòng điện một pha.

1.1. Nguồn điện 3 phaĐể tạo ra dòng điện xoay chiều 3 pha, người ta dùng các máy phát điện xoay chiều

3 pha .Loại máy phát điện trong các nhà máy điện hiện nay là máy phát điện đồng bộ.

Cấu tạo của máy phát điện gồm:

• 3 dây quấn 3 pha đặt trong cácrãnh của lõi thép stato (phần tĩnh), các dâyquấn này thường ký hiệu là: AX (dây quấnpha A); BY (dây quấn pha B); CZ (dâyquấn pha C)Các dây quấn của các pha có cùng số vòng

dây và lệch nhau một góc 1200 điện trongkhông gian.

• Phần quay (rôto) là nam châm N-S.

Khi quay rôto,từ trường sẽ lần lượt quét qua các dây quấn pha A, pha B, pha Ccủa stato và trong dây quấn pha stato xuất hiện sức điện động cảm ứng,sức điện động

này có dạng hình sin cùng biện độ cùng tần số góc và lệch pha nhau một góc3

2.



Nếu chọn pha đầu của sức điện động eA của dây quấn AX bằng không,thì biểuthức sức điện động tức thời của các pha là:

Pha A: tEeA sin2=

Pha B: )3

2sin(2

−= tEeA

Pha C: )3

4sin(2

−= tEeA = )3

2sin(2

+tE

Biểu diễn bằng số phức:

0jA EeE =

•

3

2j

B EeE−•

=

3

2j

C EeE =•

1.2. Cách nối mạch điện 3 phaNếu mỗi pha của nguồn điện 3 pha nối riêng rẽ với mỗi pha của tải thì ta có hệ

thống 3 pha không liên hệ nhau, mỗi mạch điện như vậy gọi là một pha của mạch điện3 pha.

Thường 3 pha của nguồn điện nối với nhau, 3 pha của tải nối với nhau và có đườngdây 3 pha nối nguồn với tải,dẫn điện năng từ nguồn tới tải.Thông thường dùng 2 cáchnối:

• Nối hình sao ký hiệu là Y

• Nối hình tam giác ký hiệu ∆Sức điện động,điện áp mỗi pha của nguồn điện(hoặc tải) gọi là sức điện động pha

ký hiệu là Ep,điện áp pha ký hiệu là Up,dòng điện pha ký hiệu là Ip.

Dòng điện chạy trên đường dây pha từ nguồn đến tải gọi là dòng điện dây, ký hiệulà Id,điện áp giữa các đường dây pha gọi là điện áp dây, ký hiệu Ud.

Các quan hệ giữa đại lượng dây và đại lượng pha phụ thuộc vào các cách nối saohay tam giác.

1.3. Mạch điện 3 pha đối xứngNguồn điện gồm 3 sức điện động hình sin cùng biên độ,cùng tần số,lệch nhau về

pha 1200 điện gọi là nguồn điện 3 pha đối xứng.Đối với nguồn đối xứng ta có :eA+eB+eC ≈ 0

0=++•••

CBA EEE

Tải 3 pha có tổng trở phức của các pha bằng nhau Za=ZB=ZC gọi là tải 3 pha đốixứng.



Mạch điện 3 pha gồm nguồn,tải và đường dây đối xứng gọi là mạch 3 pha đốixứng.

Ơ mạch 3 pha đối xứng các đại lượng điện áp,dòng điện của các pha sẽ dốixứng,có trị số hiệu dụng bằng nhau và lệch pha nhau 1200, tạo thành các hình sao đốixứng và tổng của chúng bằng 0.

CBA III•••

++ ≈0

0=++••

CBA UUU

2. CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU

2.1.Cấu tạo máy phát điện đồng bộ2.1.1.Phần tĩnh ( Stator)

Stato của máy điện đồng bộ gồm:

• Lõi thép: Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện đượcdập rãnh bên trong, ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục.Lõi thép được ép vào trong vỏ máy.

• Dây quấn: Dây quấn stato làm bằng dây dẫn điện được bọc cáchđiện (dây điện từ) được đặt trong các rãnh của lõi thép

2.1.2.Phần quay ( Rôto)

Rôto máy điện đồng bộ bao gồm lõi thép, cực từ và dâyquấn kích từ. Dây quấn kích từ được cấp bởi nguồn điệnmột chiều để tạo ra từ trường cho máy.

Hai đầu của dây quấn kích từ nối với hai vòng trượt đặtở đầu trục, thông qua hai chổi than để nối với nguồn 1chiều.

Có hai loại: rôto cực từ ẩn và rôto cực lồi

• Rôto cực lồi: Dùng ở máy có tốc độ thấp, có nhiều đôi cực. Rôtocực lồi dây quấn kích từ quấn xung quanh thân cực từ .

• Rôto cực ẩn: Thường dùng ở máy có tốc độ cao 3000v/ph có mộtđôi cực. Rôto cực ẩn dây quấn kích từ được đặt ẩn trong các rãnh.

2.2. Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng bộDòng điện kích từ (dòng điện không đổi) vào dây quấn kích từ sẽ tạo nên từ trường

rôto φ0

Khi quay rôto bằng động cơ sơ cấp, từ trường của rôto sẽ cắt dây quấn phần ứngstato và cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin có trị số hiệu dụng:E0=4,44fW1kdqφ0. Nếu rôto có p đôi cực, tần số f của sức điện động: f = pn/60

Dây quấn ba pha stato có đặt lệch nhau trong không gian một góc 1200 điện, chonên sức điện động các pha lệch nhau góc pha 1200

Trong dây quấn stato xuất hiện một nguồn điện ba pha đối xứng



Khi dây quấn stato nối với tải, trong các dây quấn có dòng điện ba pha:iA = Imax sinωt

iB = Imaxsin(ωt – 1200)

iC = Imaxsin(ωt – 2400)

Dòng điện ba pha được tạo ra giống như ở máy điện không đồng bộ sẽ tạo nên từtrường quay, với tốc độ là n1 = 60f/p (n = 60f/p =n1), đúng bằng tốc độ quay n củarôto. Do đó máy điện này gọi là máy điện đồng bộ .

3. ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU

3.1. Cấu tạo của động cơ không đồng bộGoàm hai phaàn chính : Stator vaø Rotor

3.1.1. Stator

Stator của máy điện không đồng bộ gồm các phần chính là lõi thép, dây quấn và vỏmáy.

• Lõi thép stator do nhiều láthép kỹ thuật điện đã dập sẳn, ghépcách điện với nhau , chiều dày các láthép thường là 0,5mm, phía trong cócác rãnh để đặt dây quấn.

• Dây quấn ba pha stator đặttrong các rãnh lõi thép, xung quanhdây quấn có bọc các lớp cách điệnvới lõi thép. Các pha dây quấn đặtcách nhau 120° điện.

• Vỏ máy để bảo vệ và giữchặt lõi thép stator.Vỏ máy làm bằngnhôm (ở máy nhỏ), bằng gang haythép đúc (ở máy lớn). Vỏ máy cóchân máy để cố định máy trên bệ, haiđầu có nắp máy để đỡ trục rotor vàbảo vệ dây quấn.



3.1.2. Rotor

Rotor laø phaàn quay goàm loõi theùp, truïc vaø daây quaán

• Lõi thép rotor cũng gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại. Mặt ngoàilõi thép rotor có các rãnh để đặt dây quấn, ở giữa có lỗ để lắp trục, có khi còn cócác lỗ thông gió. Trục máy gắn với lõi thép rotor và làm bằng thép tốt. Trục đượcđỡ trên nắp máy nhờ ổ lăn hay ổ bi.

Tùy theo cấu tạo dây quấn phần quay, máy điện không đồng bộ chia ra làm 2 loại: máykhông đồng bộ rotor dây quấn và máy không đồng bộ rotor lồng sóc.

Rotor dây quấn(Wound Rotor): trong cácrãnh của lõi thép đặt dâyquấn ba pha, thường nốithành hình sao, ba đầu racủa nó nối với ba vành trượtbằng đồng trên trục rotor.Ba vành trượt này cách điệnvới nhau và với trục. Tỳ trênba vành trượt là ba chổi thanđể nối mạch điện với điệntrở bên ngoài (điện trở nàycó thể là điện trở mở máyhoặc điện trở điều chỉnh tốcđộ).

Ưu điểm của động cơ cảm ứng rotor dây quấn:

• Dòng điện mở máy thấp

• Momen khởi động lớn

• Khởi động bằng phẳng

• Có thể điều chỉnh tốc độ trong dãy hẹp

• Đơn giản và mạnh

• Độ tin cậy cao

• Chi phí bảo trì thấpỨng dụng



• Cần trục

• Máy nâng

• Máy cuốn trong nhà máy thép,… Rotor lồng sóc (Squirrel Cage Rotor): Dây quấn là những thanh

đồng hay nhôm đặt trên các rãnh lõi thép rotor, hai đầu các thanh dẫn nốivới hai vành đồng hay nhôm, gọi là vòng ngắn mạch. Như vậy dây quấnrotor hình thành một cái lồng, gọi là lồng sóc. Mỗi thanh dẫn của lồng sócđược xem như một pha. Người ta thường chế tạo rotor lồng sóc bằng cáchđổ nhôm nóng chảy vào các rãnh lõi thép rotor.

Giữa phần tĩnh và phần quay là khe hở khôngkhí. Khe hở rất nhỏ, thường từ 0,35 – 1,5cm. Mạchtừ máy điện không đồng bộ khép kín từ stator sangrotor, qua khe hở không khí. Khe hở không khí cànglớn thì dòng điện từ hoá để gây ra từ thông cho máycàng lớn, hệ số cosϕ của máy càng giảm.



3.2. Nguyên lý của động cơ không đồng bộ

Khi đặt điện áp xoay chiều ba pha có tần số fvào ba pha dây quấn stator, hệ thống dòng điệnxoay chiều ba pha chạy vào dây quấn sẽ sinh ra từ

trường quay, quay với tốc độ n1 =pf60

. Từ trường

quay quét qua các thanh dẫn rotor, cảm ứng trongrotor sức điện động E2. Dây quấn rotor nối ngắnmạch nên E2 sẽ sinh ra dòng điện I2 chạy trong dâyquấn rotor.

Chiều của E2 và chiều của I2 được xác định theo qui tắc bàn tay phải. Dòng điện I2

nằm trong từ trường quay sẽ chịu lực tác dụng tương hỗ, tạo thành momen M tác dụnglên rotor, làm nó quay với tốc độ n theo chiều quay từ trường (dùng qui tắc bàn tay tráixác định chiều của lực và chiều của momen M tác dụng lên rotor)

Tốc độ trên trục của động cơ (n) không thể bằng được tốc độ từ trường quay (n1),mà phải nhỏ hơn một ít. Có như vậy mới có sự chuyển động tương đối giữa từ trườngquay và dây quấn rotor, do đó mới có dòng điện I2 , có mômen M tác dụng lên rotor;(nếu tốc độ rotor bằng tốc độ đồng bộ thì rotor sẽ đứng yên đối với từ trường quay, sẽkhông có sức điện động cảm ứng ở rotor, không có dòng điện rotor, và vì thế sẽ khôngsinh ra momen). Vì tốc độ rotor khác tốc độ từ trường quay nên ta gọi động cơ là độngcơ không đồng bộ.

Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ quay của rotor gọi là tốc độtrượt n2 ( hay là vận tốc trượt )

n2 = n1 - n

Hệ số trượt của tốc độ là:

s =1

1

nnn −

Hệ số trượt s thường thay đổi từ 1 đến 10 phần trăm tùy thuộc vào kích cỡ và loạiđộng cơ

Tốc độ trên trục động cơ được tính bằng :



n = ( 1 – s ) n1 = ( 1 – s )pf60

Khi tải tăng, hệ số trượt cũng tăng.



Chương 3

MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU----

Mục tiêu bài:

• Trình bày được khái niệm về máy phát điện một chiều, các đạilượng đặc trưng cho dòng điện một chiều, xoay chiều.

• Giải đúng các mạch điện xoay chiều 3 pha đối xứng.

1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU

1.1. Cấu tạo1.1.1. Stator

Stato gọi là phần cảm gồm lõi thép bằng thép đúc, vừa là mạch từ vừa là vỏ máy.Gắn với stato là các cực từ chính có dây quấn kích từ

1.1.2. RotorRotor của máy điện một chiều bao gồm lõi thép, dây quấn phần ứng, cổ góp và

chổi than1.1.1.1 Lõi thép và dây quấnLõi thép hình trụ, làm bằng các lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau.Các lá thép kỹ thuật điện có lỗ thông gió và rãnh để đặt dây quấn phần ứng. Mỗi

phần tử của dây quấn phần ứng có nhiều vòng dây, hai đầu nối với hai phiến góp. Cácphiến góp đặt trên cổ góp

1.1.1.2. Cổ góp và chổi thanCổ góp gổm các phiến góp bằng đồng được ghép cách điện, có dạng hình trụ, được

gắn ở đầu trục rôto. Các đầu dây của phần tử dây quấn rôto nối với phiến góp.Chổi than làm bằng than graphit, các chổi than được tỳ chặt lên cổ góp nhờ lò xo

1.2. Nguyên lý làm việcKhi cho điện áp một chiều U vào hai chổi than tiếp xúc với hai phiến góp 1 và 2,

trong dây quấn phần ứng có dòng điện



Hai thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm cho rôtoquay, chiều lực xác định theo quy tắc bàn tay trái.

Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí hai thanh dẫn và hai phiến góp 1 và 2 đổichổ cho nhau, đổi chiều dòng điện trong các thanh dẫn và chiều lực tác dụng khôngđổi cho nên động cơ có chiều quay không đổi

Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường và sinh ra sức điện động cảm ứngEưtrong dây quấn rôto

Phương trình điện áp động cơ điện một chiều:U = Eư + Rư Iư

2. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO DÒNG ĐIỆN MỘTCHIỀU, XOAY CHIỀU

2.1. Dòng điện

• Khái niệm: Là dòng chuyển dời có hướngcủa các điện tích dưới tác dụng của lực điện trường

• Chiều dòng điện là từ cực dương sang cựcâm

• Cường độ dòng điện là lượng điện tích qua tiết diện của dây dẫn trong mộtđơn vị thời gian I=q/t

• Đơn vị cường độ dòng điện: Ampe (A)

• Vd: Tụ điện tích điện đến 5.10-6 C thì phóng điện trong 0,001 s . Tính cườngđộ dòng điện trung bình trong thời gian phóng điện

I=q/t=5.10-6/0,001=5.10-3(A)

2.2. Điện áp

• Điện áp giữa 2 điểm là công mà lực điện trường thực hiện khi làm di chuyểnmột đơn vị điện tích từ điểm này đến điểm kia .

• Điện áp giữa hai điểm A và B: UAB=UA– UB

• Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thếthấp.



2.3.Sức điện động

• Sức điện động là đại lượng đặc trưng cho khảnăng sinh công của nguồn điện, ký hiệu E

E =Ang /q

• Nếu cho q = 1 C thì E= Ang

• Vậy, sức điện động là công cần thiết mà nguồnphải sản ra để chuyển dời điện tích 1 Culông từ cực âmvề cực dương của nguồn .

2.4. Công (điện năng)2.1.1. Công của nguồn

Công của nguồn là công phát hay điện năng nguồn cung cấp :Af = Eq = EIt

2.1.2. Công của tải

• Là công mà tải thực hiện được chính là điện năng tải tiêu thụ :A = URq = URIt

• Ngoài ra, còn có tổn thất công trong mạch: Tổn thất trên đường dây : Ad = Udq = UdIt

Tổn thất bên trong nguồn : A0 = U0q = U0It

• Định luật bảo toàn năng lượng:Af = A + Ad + A0

2.5. Công suất

• Là điện năng tải tiêu thụ trong 1sPf=Af/t=UI = I2R = U2/R

• Ngoài ra, còn có tổn thất công suất trong mạch:

Tổn thất trên đường dây : ∆Pd = ∆UdI

Tổn thất bên trong nguồn :∆P0 = ∆U0I

• Định luật bảo toàn năng lượng:

Pf = P+∆Pd+ ∆P0

3. GIẢI MẠCH ĐIỆN BA PHA ĐỐI XỨNG

3.1. Sơ đồ nối sao (Y)3.1.1. Cách nốiMỗi pha của nguồn (hoặc tải) có đầu và cuối, thường quen ký hiệu đầu pha là A,

B, C, cuối pha là X, Y, Z . Muốn nối hình sao ta nối 3 điểm cuối của pha với nhau tạothành điểm trung tính. Nối điểm trung tính của nguồn với tải bằng dây trung tính, nối 3điểm đầu A, B, C của nguồn với 3 điểm đầu của các pha tải bằng 3 dây pha.



3.1.1. Quan heä giöõa ñaïi löôïng pha vaø ñaïi löôïng daây khi ñoái xöùng3.1.1.1. Quan hệ giữa dòng điện dây và dòng điện pha

• Dòng điện pha Ip là dòng điện chạy trong mỗi pha của nguồn(hoặctải)

• Dòng điện dây Id là dòng điện chạy trong các dây pha nối từnguồn tới tải.

Từ mạch ta thấy:Id =Ip

3.1.1.2. Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha• Điện áp pha là điện áp giữa điểm đầu và điểm cuối của mỗi pha

• Điện áp dây là điện áp giữa 2 điểm đầu của 2 dây pha. dây Ví dụ:Điện áp dây UAB (giữa pha A và pha B), UCB (giữa pha C và pha B), UAC

(giữa pha C và pha B)

Bằng phương pháp đồ thị vectơ, có thể chứng minh được

Ud= 3 Up

Khi tải đối xứng CBA III•••

,, tạo thành hình sao đối xứng, dòng điện trong dây trungtính bằng 0.

0=++=•••

CBAo IIII

Trong trường hợp này có thể không cần dùng dây trung tính,ta có mạch 3 pha 3dây. Động cơ điện 3 pha là tải đối xứng,chỉ cần đưa 3 dây pha đến động cơ 3 pha

Khi tải 3 pha không đối xứng,ví dụ như tải sinh hoạt của khu tập thể của các gia

đình . . . dây trung tính có dòng điện Io = CBA III•••

++ . Để dây trung tính không bị dứtngười ta qui định không đặt cầu chì ở dây trung tính. Dây trung tính ngoài tác dụng giữcân bằng điện áp giữa các pha khi tải không đối xứng,còn cho phép lấy được 2 cấpđiện áp ra ở UP và Ud.

Ví dụ: Một nguồn điện 3 pha đối xứng nối hình sao,điện áp pha nguồnUpn=220V.Nguồn cung cấp điện cho tải R ba pha đối xứng. Biết dòng điện dây Id

=10A.Tính điện áp Ud,điện áp pha của tải,dòng điện pha của tải và của nguồn.Vẽ đồthị vectơ.

a

CU→

AU→

CI→

→

BI



Nguồn nối hình sao nên điện áp dây là:

VUU pd 380220.33 ===

Tải nối hình sao,biết Ud =380V, điện áp pha tải là:

VU

U dpt 220

3

380

3===

Nguồn nối sao,tải nối tam giác nên

Dòng điện pha nguồn là:

Ipn =Id =10A

Dòng điện pha tải là:

Ipt =Id =10A

Vì tải thuần điện trở nên điện áp pha của tải trùng với dòng điện pha của tải.

3.2. Sơ đồ nối hình tam giác3.1.1. Cách nốiMuốn nối hình tam giác ,ta lấy đầu pha nay nối với cuối pha kia. Ví dụ A nối với

Z; B nối với X; C nối với Y. Cách nối tam giác không có dây trung tính.

3.1.1.1. Quan hệ giữa đại lượng dây và pha khi đối xứng

Qui ước: Dòng Ip nguồn ngược chiều kim đồng hồDòng It tải cùng chiều kim đồng hồ

Các đại lượng dây và pha được ký hiệu như hình vẽ.

• Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp phaUd = Up

• Quan hệ giữa dòng điện dây và dòng điện pha

Id = 3 Ip



Ví dụ: Mạch điện 3 pha tải nối hình sao,nguồn nối hình tam giác,nguồn và tải đềuđối xứng. Biết dòng điện 3 pha của tải Ipt =50A,điện áp pha của tải Upt =220V.

• Hãy vẽ sơ đồ nối dây mạch 3 pha,trên sơ đồ chỉ rõ đại lượng dâyvà đại lượng pha.

• Hãy xác định dòng điện pha và điện áp pha của nguồn Ipn,Upn

• Sơ đồ đấu dây mạch 3 pha:

Vì tải nối sao nên

Id = Ip= 50A

VUU ptd 380220.33 ===

Vì nguồn đối xứng nối hình tam giác nên ta có điện áp Upn của nguồn là:

Upn = Ud = 380V

Dòng điện pha của nguồn là:

AI

I dpn 868,28

3

50

3===

3.3. Công suất của mạch điện ba pha3.1.1. Công suất tác dụng PCông suất tác dụng P của mạch 3 pha bằng tổng công suất tác dụng của các pha

cộng lại.Khi 3 pha đối xứng

cos3cos3 ddpp IUIUP ==

Trong đó là góc lệch pha giữa điện áp pha và dòng điện pha tương ứng

22cos

PP

P

XR

R

+=

3.1.2. Công suất phản kháng QCông suất phản kháng Q của 3 pha là tổng công suất phản kháng của các pha cộng

lạiKhi 3 pha đối xứng



sin3sin3 ddpp IUIUQ ==

3.1.3. Công suất biểu kiến SS= 3UPIP

dd IUS 3=

ppZIS 23=

3.4. Giải mạch điện ba pha đối xứngKhi tải nối vào nguồn có điện áp Ud,bỏ qua tổng trở đường dây,nếu biết tổng trở

tải, các bước tính toán thực hiện như sau:

• Bước 1: Xác định cách nối dây của tải(hình sao hay hình tamgiác)

• Bước 2: Xác định điện áp pha Up của tải. Nếu tải nối hình sao

3d

p

UU =

Nếu tải nối tam giácUd=Up

• Bước 3:Xác định tổng trở pha Zp và hệ số công suất của tải Tổng trở pha của tải

22PPp XRz +=

Hệ số công suất22

cosPP

P

P

P

XR

R

Z

R

+==

Trong đó Rp,Xp tương ứng là điện trở pha, điện kháng pha của mỗi pha của tải.

• Bước 4: Tính dòng điện Ip của tải

P

PP z

UI =

Từ dòng điện Ip tính dòng điện Id của tải. Nếu tải nối hình sao

Id = Ip

Nếu tải nối hình tam giác

pd II 3=

• Bước 5: Tính công suất tải tiêu thụ23 PP IRP = = cos3 PP IU = cos3 dd IU

23 PP IXQ = = sin3 PP IU = sin3 dd IU



23 PP IzS = = PP IU3 = dd IU3



Chương 4

MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU----

Mục tiêu bài:

• Trình bày được khái niệm về máy phát điện xoay chiều 3 pha

• Trình bày được khái niệm về động cơ điện xoay chiều

• Trình bày được phương pháp khởi động, đảo chiều quay, điềuchỉnh tốc độ.

1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA

1.1. Cấu tạo

• Phần cảm (Roto): là mộtnam châm điện.

• Phần ứng (Stato): gồmcó 3 dây quấn AX, BY, CZ giốnghệt nhau đặt lệch nhau một góc2л/3 trong không gian. Mỗi dâyquấn là một pha: AX - pha A, BY–pha B, CZ - pha C

1.2. Nguyên lý làm việcKhi nam châm điện quay với tốc độ không đổi → từ thông gởi qua các cuộn dây

AX, BY, CZ biến đổi làm xuất hiện trong đó các sđđ cảm ứng tương ứng là: eA, eB,eC bằng nhau về biên độ, tần số nhưng lệch pha nhau một góc 2л/3eA = Em sin(ωt)eB = Em sin(ωt-2л/3)eC =E= sin(ωt-4л/3)



2. PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ

2.1. Khởi động động cơ không đồng bộ2.1.1. Động cơ rotor lồng sóc

a. Phương pháp mở máy trực tiếpĐây là phương pháp mở máy đơn giản dùng trong trường hợp công suất của

nguồn cung cấp lớn hơn nhiều so với công suất của động cơ hoặc mở máy không tải.

Lúc mới đóng điện dòng mở máy lớn, tốc độ động cơ tăng dần thì dòng mở máygiảm xuống. Khi tốc độ ổn định thì dòng điện ở lại trị số bình thường.

b. Phương pháp khởi động bằng cách giảm điện áp (khởi động giántiếp qua điện trở, cuộn kháng, biến áp, đổi nối sao – tam giác ) :

Mục đích của các phương pháp này là giảm dòng mở máy. Nhưng vì Mmm tỉ lệ vớiU2 nên khi U giảm thì Mmm giảm khá nhiều. U giảm k lần thì Mmm giảm k2 lần.

b.1. Dùng cuộn kháng nối với mạch điện stator



Mở máy: đóng CD1, động cơ được khởi động quacuộn kháng. Khi mở máy xong đóng CD2, điện kháng bịnối ngắn mạch, dòng mở máy giảm k lần, Mmm giảm k2

lần.

b.2. Duøng bieán aùp töï ngaãu

Dòng mở máy giảm k2 lần, Mmm giảm k2 lần.Thứ tự đóng mạch biến áp :

• Đóng K1 để nối sao các cuộn MBA.

• Đóng K2 động cơ được cung cấp điện ápđã hạ áp. Thay đổi vị trí con chạy để cho lúcmở máy điện áp đặt vào động cơ nhỏ sau đótăng dần lên (70-80)%Uđm.

• Sau khi động cơ quay ổn định, ngắt K1

đóng K3 đưa Uđm vào động cơ.

b.3. Dùng phương pháp đổi nối Y - ∆

Phương pháp này chỉ dùng cho động cơ khi làm việcbình thường, dây quấn stator đấu hình ∆, điện áp phabằng điện áp dây của lưới .

Gọi Zf : tổng trở pha.Ul : điện áp của lưới điện.

Khi mở máy đấu Y: Ul = 3 UfY, IfY = IdY=f

l

ZU3

Khi mở máy đấu ∆:Ul = UfY, Id∆ = 3 If∆ = 3f

l

ZU

Do vậy3

1

33==

∆ l

f

f

l

d

dY

UZ.

ZU

II

=> IdY =3

∆dI

Vậy: Dòng giảm đi 3 lần , áp giảm 3 , Mmm giảm ( 3 )2 = 3 lần.

Đây là phương pháp đơn giản nên được dùng nhiều.



2.1.2. Động cơ rotor dây quấn

221

221

1

)'()''( XXRRR

UI

p

mm++++

=

])'()''[(2)''(

221

2211

22

11

XXRRRf

RRPUmM

P

Pmm ++++

+=

Giảm Imm nhưng Mmm tăng lên . Đó là ưu điểm lớn của động cơrotor dây quấn so với rotor lồng sóc.

Vì vậy những tải cần moment mở máy lớn thì dùng động cơrotor đây quấn.



Chương 5

MÁY BIẾN ÁP----

Mục tiêu bài:

• Trình bày được khái niệm và phân biệt được các loại máy biến áp

• Trình bày đúng các định luật về cảm ứng điện từ.

1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP

1.1. Định nghĩaMáy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ để

biến đổi điện áp của mạng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số.Phía nối với nguồn gọi là sơ cấp, các đại lượng liên quan đến sơ cấp được ký hiệu

số 1, phía nối với tải được gọi là thứ cấp, các đại lượng liên quan đến thứ cấp được kýhiệu số 2.

Nếu U1 > U2 : Máy biến áp giảm ápU1 < U2 : Máy biến áp tăng áp

1.2. Vai trò và công dụng của máy biến ápCông dụng của máy biến áp là truyền tải và phân phối điện năng trong hệ thống

điện.Muốn giảm tổn hao ΔP = I2R trên đường dây truyền tải có hai phương án:Phương án 1: Giảm điện trở R của đường dây (R = ρ.l/S)

Muốn giảm R ta tăng tiết diện dây dẫn S, tức là tăng khối lượng dây dẫn, các trụđỡ cho đường dây, chi phí xây dựng đường dây tải điện rất lớn ( phương án này khôngkinh tế)

Phương án 2: Giảm dòng điện I chạy trên đường dây truyền tải.Muốn giảm I ta phải tăng điện áp, ta cần dùng máy tăng áp vì đối với máy biến áp

U1I1 = U2I2 ( phương án này kinh tế và hiệu quả hơn)Máy biến áp còn được dùng rộng rãi trong kỹ thuật hàn, thiết bị lò nung, trong kỹ

thuật vô tuyến điện, trong lĩnh vực đo lường. trong các thiết bị tự động, làm nguồn chothiết bị điện, điện tử , trong thiết bị sinh hoạt gia đình v.v.

1.3. Các đại lượng định mức máy biến áp

• Điện áp dây định mức sơ cấp: U1đm (V, kV)

• Điện áp dây thứ cấp định mức: U2đm (V, kV) là điện áp dây bênthứ cấp của máy biến áp khi không tải và điện áp đặt vào sơ cấp là định mức.

• Công suất định mức (dung lượng định mức) là công suất biểukiến phía thứ cấp của máy biến áp : Sđm (VA, kVA), đặc trưng cho khả năngchuyển tải năng lượng của máy.



Máy biến áp 1 pha: Sđm = U1đm. I1đm =U2đm. I2đm

Máy biến áp 3 pha: Sđm = 3U1đm I1đm = 3U2đm I2dm

• Dòng điện dâysơ cấp định mức: I1 đm (A) tương ứng với công suấtvà điện áp dây định mức bên sơ cấp.

1 phañm1

ñmñm1 U

SI =

3 phañm1

ñmñm1 U3

SI = (dòng điện dây và điện áp dây)

• Dòng điện dây thứ cấp định mức: I2đm (A) tương ứng với côngsuất và điện áp thứ cấp định mức.

1 phañm2

ñmñm2 U

SI =

3 phađm

đmđm

U

SI

2

23

=

• Tần số định mức: fđm(Hz) tần số nguồn điện đặt vào sơ cấp.

1.4. Cấu tạo máy biến ápMáy biến áp bao gồm ba phần chính: Lõi thép của máy biến áp (Transformer

Core); Cuộn dây quấn sơ cấp (Primary Winding); Cuộn dây quấn thứ cấp (SecondaryWinding)

• Lõi thép: được tạo thành bởi các lá thép mỏng ghép lại, về hìnhdáng có hai loại: loại trụ (core type) và loại bọc (shell type)

Loại trụ: được tạo bởi các lá théphình chữ U và chữ I. Một lượng lớn từtrường sinh ra bởi cuộn dây sơ cấp khôngcắt cuộn dây thứ cấp, hay máy biến áp cómột từ thông rò lớn. Để cho từ thông rò ítnhất, các cuộn dây được chia ra với mộtnửa của mỗi cuộn đặt trên một trụ của lõithép. Loại máy biến áp này ít được sử dụngrộng rãi, thường được sử dụng ở điện ápcao hoặc ở nơi cách điện giữa các cuộn dâytrở nên là một vấn đề cần quan tâm.



Loại bọc: được tạo bởi các lá thép hình chữ E và chữ I. Lõi théploại này bao bọc các cuộn dây quấn, hình thành một mạch từ có hiệu suấtrất cao, được sử dụng rộng rãi.

Phần lõi thép có quấn dây gọi là trụ từ, phần lõi thép nối các trụ từ thành mạch kíngọi là gông từ.

• Phần dây quấn gồm dây quấn sơ cấp (Primary Winding) và dâyquấn thứ cấp (Second Winding)

Dây quấn máy biến áp được chế tạo bằng dây đồng hoặc nhôm, có tiết diện hìnhtròn hoặc hình chữ nhật. Đối với dây quấn có dòng điện lớn, sử dụng các sợi dây dẫnđược mắc song song để giảm tổn thất do dòng điện xoáy trong dây dẫn. Bên ngoàidây quấn được bọc cách điện.



Dây quấn được tạo thànhcác bánh dây ( gồm nhiều lớp) đặt vào trong trụ của lõithép. Giữa các lớp dây quấn,giữa các dây quấn và giữamỗi dây quấn và lõi thépphải cách điện tốt với nhau.Phần dây quấn nối với nguồnđiện được gọi là dây quấn sơcấp, phần dây quấn nối vớitải được gọi là dây quấn thứcấp.

Cách lắp máy biến áp

1.5. Nguyên lý làm việc của máy biến áp lý tưởng

Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.Đặt điện áp xoay chiều u1 vào dây quấn sơ cấp trong đó sẽ có dòng i1, dòng i1 sẽ

tạo ra từ thông xoay chiều Φ , từ thông chạy trong mạch từ móc vòng qua 2 cuộn sơcấp và thứ cấp cảm ứng các sức điện động e1, e2.

Nếu máy biến áp không tải (thứ cấp hở mạch) thì điện áp thứ cấp bằng sức điệnđộng e2

U2o = e2

Nếu thứ cấp được nối với tải Zt, trong dây quấn thứ cấp sẽ có dòng i2

Giả sử biểu thức của từ thông xoay chiều trong mạch từ là:

Φ =Φ msinωtTheo định luật cảm ứng điện từ ta có:

e1 = - N1 dtdΦ

dtdNe 22

Φ−=

Thay vào:

)2sin()2

sin(cos)sin(

11111 −=−Φ=Φ−=Φ−= tEtNtNdt

tdNe mmm

m

Với mmm NNE Φ=Φ= 111 2



Sức điện động sẽ chậm pha hơn so với từ thông Φ 1 góc2π

Trị số hiệu dụng sức điện động sơ cấp, thứ cấp:

m

mm

fNE

fNNf

E

Φ=

Φ=Φ=

22

11

1

44,4

44,42

..2

Tỉ số biến áp:

2

1

2

1

N

N

E

Ek ==

Bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn sơ cấp và thứ cấp thì E1 ≈ U1; E2 ≈ U2 và do hiệusuất máy biến áp cao nên có thể xem công suất máy biến áp nhận vào phía sơ cấp bằngcông suất đưa ra thứ cấp U1I1 = U2I2

2

1

1

2

2

1

N

N

I

I

U

Uk ===

2. CÁC ĐỊNH LUẬT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

2.1. Định luật cảm ứng điện từ2.1.1. Trường hợp từ thông φ biến thiên xuyên qua vòng dây

Khi từ thông φ biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn, trong vòng dây sẽ xuất hiệnsức điện động cảm ứng ecư tính theo công thức: ecư = - dφ/dt

Chiều sức điện động cảm ứng được xác định theo quy tắc vặn nút chaiCuộn dây có W vòng, sức điện động cảm ứng của cuộn dây: e = - W.dφ /dt

2.1.2. Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trườnge Blvsin= α

B: Cường đọ từ cảml: Chiều dài hiệu dụng của thanh dẫnv: Vận tốc của thanh dẫnα : Góc giữa chiều vận tốc và chiều từ trường

2.2. Định luật mạch từMạch từ là mạch khép kín dùng để dẫn từ thông (trong máy điện mạch từ là lõi

thép)

Nếu H là cường độ từ trường do một tập hợp dòng điện i1,i2,......,in tạo ra và nếu Clà đường cong kín trong không gian:

n

kk 1C

Hdl i=

= ∑∫

Công thức tổng quát đối với mạch từ có n đoạn và m cuộn dây quấn trên mạch từ:



n m

k k j jk 1 j 1

H l W i= =

=∑ ∑

Trong đó: dòng điện ij có chiều phù hợp với chiều φ đã chọn theo quy tắcvặn nút chai sẽ mang dấu dương, không phù hợp sẽ mang dấu âm

Hk: cường độ từ trường trong đoạn mạch từ thứ klk: chiều dài trung bình của đoạn mạch từ thứ kWj: số vòng dây của cuộn dây thứ jWj ij :được gọi là sức từ động của cuộn dây thứ jHk lk: từ áp rơi của đoạn mạch từ thứ k

3. CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP

3.1. Máy biến áp tự ngẫu3.1.1. Khái niệmMáy biến áp tự ngẫu là máy điện tĩnh hoạt động dựa trên hiện tượng tự cảm với

một cuộn dây, dùng để biến đổi điện áp xoay chiều mà không là thay đổi tần số.3.1.2. Cấu tạoMáy biến áp tự ngẫu được thiết kế rất đơn giản, lõi thép của nó có thể hình vành

khăn, hoặc hình chữ nhật, thường người ta cắt các lõi thép thành hình chữ E rồi ghéplại cho nhanh, loại máy biến áp này chỉ dùng một cuộn dây, có thể quấn tách rời nhauhoặc quấn chồng lên nhau, căn cứ vào điện áp đầu vào và điện áp đầu ra và công suấtcủa máy cần đáp ứng để người ta chọn cỡ dây (đường kính dây quấn) thích hợp.

Máy biến áp có dây quấn điện áp thấp là một bộ phận của dây quấn điện áp cao, ởmạch thứ cấp có thể nối ra các đầu dây tạo thành các máy biến áp có liên hệ tự ngẫuvới nhau, thường có chung điểm trung tính nối đất.

3.1.3. Nguyên tắc hoạt độngDựa trên hiện tượng tự cảm .Năng lượng truyền từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp nhờ điện trường và từ trường.Ưu khuyết điểmƯu điểmHạn chế rất nhiều dòng điện fucôTiết kiệm rất nhiều dây quấn, lợi ích kinh tế cao.Có hiệu suất cao, độ sụt áp ít, công suất truyền qua lớn hơn. Tuy nhiên hai điện áp

chênh lệch lớn thì ưu điểm này không đáng kể nên máy này chỉ dùng khi hệ số biến ápnhỏ hơn 1:3



Nhược điểmDây quấn sơ và dây quấn thứ không được cách ly về điện nên độ an toàn thấp.Máy biến áp hànMáy biến áp hàn dùng để hàn hồ quang, đây là loại máy biến áp hạ áp, được chế

tạo với dòng điện thứ cấp đủ lớn để hàn hồ quang, đồng thời ổn định dòng điện thứ cấpkhi hàn.

Máy biến áp hàn phải có các đặc tính sau:Điện áp thứ cấp không tải thường trong khoảng 60 – 75 V. Điện áp thứ cấp khi hàn

khoảng 30VKhi hàn, dòng điện ngắn mạch In trong giới hạn In=(1,2 – 1,4)Idm, với Idm là

dòng điện định mức của máy hànCác máy biến áp hàn hồ quang có đặc tính ngoài U2=f(I2) là đường cong dốcTrong nhiều trường hợp, để điều chỉnh dòng điện hàn, đáp ứng yêu cầu khác nhau

về kích thước của từng loại que hàn và vật hàn, người ta chế tạo thêm một cuộn cảm Kcó điện kháng thay đổi, nối tiếp vào phía thứ cấp máy biến áp hàn

Máy biến áp đo lườngMáy biến áp điện ápMáy biến áp d ùng để biến điện áp cao thành điện áp thấp để đo lườngMáy biến áp có số vòng dây sơ cấp nhiều, số vòng dây thứ cấp ít hơnMáy biến áp có dây quấn sơ cấp nối song song với điện áp cần đo. Dây quấn thứ

cấp nối với Vôn kế hoặc với cuộn dây điện áp Oát kế, cuộn dây của rơle bảo vệCác cuộn dây điện áp của dụng cụ đo có tổng trở Z rất lớn nên máy biến áp luôn

làm việc ở chế độ gần như không tảiKhi sử dụng không được nối ngắn mạch cuộn thứ cấp gây hỏng máyMáy biến áp dòng điệnMáy biến áp dòng điện dùng để biến đổi dòng điện lớn thành dòng điện nhỏ để đo

lườngMáy biến áp dòng điện có số vòng dây sơ cấp ít, số vòng dây thứ cấp nhiều hơnDây quấn sơ cấp nối tiếp với dòng điện cần đo. Dây quấn thứ cấp được nối với

Ampe kếTổng trở Z của các dụng cụ đo rất nhỏ nên máy biến áp làm việc ở chế độ ngắn

mạch



Chương 6

ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP----

Mục tiêu bài:

• Trình bày đúng cấu tạo của các linh kiện điện tử

• Trình bày đúng nguyên lý làm việc của các linh kiện điện tử

• Trình bày đúng công dụng và phạm vi ứng dụng của các linh kiệnđiện tử

1. ĐIỆNTRỞ

1.1 Khái niệmĐiện trở được sản xuất với nhiều giá trị danh định, từ vài phần Ôm đến vài trăm

mêgaÔm với các công suất khác nhauTrong mạch điện, điện trở thường được sử dụng với hai mục đích:

Để tạo dòng điện mong muốn (tại một mạch nhánh)Để tạo điện áp mong muốn (tại một đoạn mạch)

Giá trị của điện trở không phụ thuộc vào tần số dòng điện, nghĩa là giá trị củađiện trở không thay đổi khi dùng điện một chiều hay xoay chiều

Khi sử dụng điện trở, cần quan tâm đến các tham số sau:Giá trị của điện trởSai số của điện trở hay độ chính xác của điện trởCông suất tối đa cho phép mà điện trở tiêu thụCác tham số về đặc điểm cấu tạo, vật liệu chế tạo

1.2. Phân loạiĐiện trở được chia làm 2 loại theo sự thay đổi giá trị điện trở:

Điện trở có giá trị điện trở cố địnhĐiện trở có giá trị điện trở thay đổi (biến trở)

1.3. Cấu tạoVề cấu tạo, điện trở có nhiều loại

Điện trở than trộn: Bột than với keo được ép thành thỏi, 2 đầu có dây dẫn ra. Loạinày rẽ nhưng độ chính xác thấp

Điện trở than phun: Bột than được phun theo rãnh trên ống sứ. Loại này dùng phổbiến hơn vì độ chính xác cao hơn

Điện trở dây quấn: Dây kim loại có điện trở suất cao được quấn trên ống cách điệnrồi tráng men phủ toàn bộ, hoặc chừa một khoảng để dịch chuyển con chạy trên thânđiện trở nhằm điều chỉnh trị số. Cũng có loại điện trở dây quấn không phủ men

Biến trở: Là điện trở dây quấn hay than phun hình vòng cung, trên đó có một conchạy để có hể thay đổi vị trí khi xoay trục. Biến trở thường có 3 đầu ra, đầu giữa ứngvới con chạy

Cách đọc trị số điện trở



Có nhiều cách ghi giá trị điện trở trên thân điện trở, phổ biến là qui luật ghi theomàu

Đối với điện trở 4 vạch màu- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở- Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở- Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị

điện trở- Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trởĐối với điện trở 5 vạch màu- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở- Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở- Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở- Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị

điện trở- Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trởVí dụ như trên hình vẽ, điện trở 4 vạch màu ở phía trên có giá trị màu lần lượt là:

xanh lá cây/xanh da trời/vàng/nâu sẽ cho ta một giá trị tương ứng như bảng màu lầnlượt là 5/6/4/1%. Ghép các giá trị lần lượt ta có 56x104Ω=560kΩ và sai số điện trở là1%.

Tương tự điện trở 5 vạch màu có các màu lần lượt là: Đỏ/cam/tím/đen/nâu sẽtương ứng với các giá trị lần lượt là 2/3/7/0/1%. Như vậy giá trị điện trở chính là237x100=237Ω, sai số 1%.



1. TỤ ĐIỆN

1.1. Khái niệmHai vật dẫn (thường là hai tấm kim loại) đặt gần nhau và cách điện nhau tạo thành

một tụ điện. Các tấm kim loại gọi là bản cực của tụ điệnĐể đặc trưng cho khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện, người ta đưa ra

khái niệm là điện dung của tụ điện. Điện dung càng cao thì khả năng tích trữ nănglượng của tụ điện càng lớn và ngược lại. Giá trị điện dung được đo bằng đơn vị Farad(kí hiệu là F). Giá trị F là rất lớn nên thông thường trong các mạch điện tử, các giá trịtụ chỉ đo bằng các giá trị nhỏ hơn như micro fara (μF), nano Fara (nF) hay picro Fara(pF).

1F=106μF=109nF=1012pF

1.2. Phân loạiTùy theo chất cách điện (điện môi) giữa hai bản cực mà tụ điện được chia làm

nhiều loại: tụ không khí, tụ giấy, tụ mica, tụ dầu, tụ gốm, tụ sứ, tụ hóa hay tụ điện phân(tụ có điện môi là dung dịch hóa học)

Theo giá trị điện dung,tụ điện còn chia ra: Tụ có điện dung cố định và tụ có điệndung thay đổi. Tụ có điện dung thay đổi gồm tụ xoay và tụ tinh chỉnh

1.3. cuộn cảmLà cuộn dây dẫn điện có lõi bằng sắt từ hay không có lõi (lõi không khí)Khi có dòng điện chạy qua, cuộn cảm trở thành nam châm điện. Từ trường của

cuộn cảm mạnh hay yếu tùy vào số vòng dây cuộn cảm nhiều hay ít, dòng điện chạyqua cuộn cảm lớn hay bé và cuộn cảm có lõi sắt từ hay không

Do sức điện động tự cảm khi dòng xoay chiều hay một chiều biến thiên chạy quacuộn cảm, khi đó, cuộn cảm ngoài trở kháng do điện trở R của dây quấn tạo ra còn cótrở kháng do tự cảm gây ra gọi là cảm kháng

fLX L 2=Tổng trở toàn bộ cuộn cảm là

22LXRZ +=



Chương 7

C ÁC THIẾT BỊ CHỈNH LƯU----

Mục tiêu bài:

• Trình bày được khái niệm chỉnh lưu nửa sóng và toàn sóng

1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÁC LOẠI CHỈNH LƯU

1.1. Khái niệmMột mạch chỉnh lưu là một mạch điện bao gồm các linh kiện điện - điện tử, dùng

để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Mạch chỉnh lưu có thểđược sử dụng trong các bộ nguồn cung cấp dòng điện một chiều, hoặc trong các mạchtách sóng tín hiệu vô tuyến điện trong các thiết bị vô tuyến. Phần tử tích cực trongmạch chỉnh lưu có thể là các điốt bán dẫn, các đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc các linhkiện khác.

Khi chỉ dùng một điốt đơn lẻ để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, bằng cách khóakhông cho phần dương hoặc phần âm của dạng sóng đi qua mạch điện, thì mạch chỉnhlưu được gọi là chỉnh lưu nửa chu kỳ hay chỉnh lưu nửa sóng. Trong các bộ nguồn mọtchiều người ta hay sử dụng các mạch chỉnh lưu nhiều điốt (2 hoặc 4 điốt) với các cáchsắp xếp khác nhau để có thể biến đổi từ xoay chiều thành một chiều bằng phẳng hơntrường hợp sử dụng một điốt riêng lẻ. Trước khi các điốt bán dẫn phát triển, người tacòn dùng các mạch chỉnh lưu sử dụng đèn điện từ chân không, đèn chỉnh lưu thủyngân, các dãy bán dẫn đa tinh thể seleni.

1.2.Ứng dụngỨng dụng cơ bản nhất của mạch chỉnh lưu là trích xuất thành phần điện một chiều

hữu dụng từ nguồn xoay chiều. Thực ra hầu hết các ứng dụng điện tử sử dụng nguồnđiện một chiều, nhưng nguồn cung cấp lại là dòng điện xoay chiều. Vì thế các mạchchỉnh lưu được sử dụng bên trong mạch cấp nguồn của hầu hết các thiết bị điện tử.

Mạch biến đổi điện một chiều từ điện áp này sang điện áp khác sẽ phức tạp hơn.Một trong những phương pháp đổi từ điện một chiều sang điện một chiều là: đầu tiênchuyển từ một chiều thành xoay chiều, (dùng một mạch nghịch lưu)sau đó đưa quamáy biến áp để thay đổi điện áp, và cuối cùng là chỉnh lưu lại thành điện một chiều.

Các mạch chỉnh lưu cũng được ứng dụng trong mạch tách sóng các tín hiệu vôtuyến điều biến biên độ. Tín hiệu có thể cần hoặc không cần khuếch đại trước khi táchsóng. Nếu tín hiệu nhỏ quá, phải sử dụng các điốt có điện áp rơi rất thấp. Trong trường

http://vi.wikipedia.org/wiki/D%C3%B2ng_%C4%91i%E1%BB%87n_xoay_chi%E1%BB%81u

http://vi.wikipedia.org/wiki/D%C3%B2ng_%C4%91i%E1%BB%87n_m%E1%BB%99t_chi%E1%BB%81u

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%91t_b%C3%A1n_d%E1%BA%ABn

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%91t

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Seleni&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=M%E1%BA%A1ch_ngh%E1%BB%8Bch_l%C6%B0u&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1y_bi%E1%BA%BFn_%C3%A1p

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%90i%E1%BB%81u_bi%E1%BA%BFn_bi%C3%AAn_%C4%91%E1%BB%99&action=edit&redlink=1



hợp này các tụ và điện trở tải phải lựa chọn cẩn thận cho phù hợp. Trị số tụ điện thấpquá sẽ làm cho sóng cao tần lọt sang đầu ra. Chọn cao quá, nó có thể nạp đầy và giữnguyên điện áp đã được nạp.

Điện áp ra của một mạch chỉnh lưu toàn sóng với các thyristor được điều khiển.Các mạch chỉnh lưu cũng được sử dụng để cấp điện có cực tính cho máy hàn điện.

Các mạch như thế này đôi khi thay thế các điốt trong cầu chỉnh lưu bằng các Thyristor.Các mạch này sẽ có điện áp ra phụ thuộc vào góc kích mồi.

2. CHỈNH LƯU NỬA SÓNGMột mạch chỉnh lưu nửa sóng chỉ một trong nửa chu kỳ dương hoặc âm có thể dễ

dàng đi ngang qua điốt, trong khi nửa kia sẽ bị khóa, tùy thuộc vào chiều lắp đặt củađiốt. Vì chỉ có một nửa chu kỳ được chỉnh lưu, nên mạch chỉnh lưu nửa sóng có hiệusuất truyền công suất rất thấp. Mạch hỉnh lưu nửa sóng có thể lắp bằng chỉ một điốtbán dẫn trong các mạch nguồn một pha.

3. CHỈNH LƯU TOÀN SÓNGMạch chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả hai thành phần cực tính của dạng sóng đầu

vào thành một chiều. Do đó nó có hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên trong mạch điện khôngcó điểm giữa của biến áp người ta sẽ cần đến 4 điốt thay vì một như trong mạch chỉnhlưu nửa sóng. Điều này có nghĩa là đầu cực của điện áp ra sẽ cần đến 2 điốt để chỉnhlưu, thí dụ như 1 cho trường hợp điểm X dương, và 1 cho trường hợp điểm X âm. Đầura còn lại cũng cần chính xác như thế, kết quả là phải cần đến 4 điốt. Các điốt dùngcho kiểu nối này gọi là cầu chỉnh lưu.

Bộ chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả 2 nửa chu kỳ thành một điện áp đầu ra có mộtchiều duy nhất: dương (hoặc âm) vì nó chuyển hướng đi của dòng điện của nửa chu kỳâm (hoặc dương)của dạng sóng xoay chiều. Nửa còn lại sẽ kết hợp với nửa kia thànhmột điện áp chỉnh lưu hoàn chỉnh.

Đối với nguồn xoay chiều một pha, nếu dùng biến áp có điểm giữa, chỉ cần 2 điốtnối đâu lưng với nhau (nghĩa là anode-với-anode hoặc cathode-với-cathode)có thểthành một mạch chỉnh lưu toàn sóng.

http://vi.wikipedia.org/wiki/Thyristor



Một mạch chỉnh lưu dùng đèn chân không thông dụng sửdụng một đèn có 1 cathode và 2 anode trong cùng một vỏ bọc;Trong trường hợp này, 2 điốt chỉ cần một bóng chân không.Các đèn 5U4 và 5Y3 là những thí dụ thông dụng nhất chokiểu mạch này

Mạch điện ba pha cần đến 6 điốt. Thông thườngcần 3 cặp, nhưng không phải cùng loại với điốt đôisử dụng trong chỉnh lưu một pha toàn sóng. Thayvào đó người ta dùng cặp điốt nối tiếp với nhau(cathode nối với Anode. Thường thì các điốt đôi sẽđược bố trí ra 4 chân, để có thể tùy ý đấu nối chomạch chỉnh lưu toàn sóng một pha, hay mạch cầumột pha và ba pha.

http://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:VacRect2E.png

http://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:CLBaPhaCau.png



Mục lụcChương 1 ......................................................................................................1

KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN, CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN ĐỂ GIẢIMẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA ................................................1I.KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU, XOAY CHIỀU....................................................1

1. DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU..............................................................................12. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO MẠCH ĐIỆN ................................23. ĐỊNH LUẬT OHM ............................................................................................3

Chương 2 ......................................................................................................6

MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA ....................................................61. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA..............................................6

1.1. Nguồn điện 3 pha ............................................................................................61.2. Cách nối mạch điện 3 pha ..............................................................................71.3. Mạch điện 3 pha đối xứng ..............................................................................7

2. CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU ..........................82.1.Cấu tạo máy phát điện đồng bộ ......................................................................82.2. Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng bộ ..................................................8

3. ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU......................................................................................................93.1. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ .............................................................93.2. Nguyên lý của động cơ không đồng bộ .......................................................12

Chương 3 ....................................................................................................14

MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU ...........................................................141. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU .................................................14

1.1. Cấu tạo ...........................................................................................................141.2. Nguyên lý làm việc ........................................................................................14

2. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU, XOAY CHIỀU....152.1. Dòng điện .......................................................................................................152.2. Điện áp ...........................................................................................................152.3.Sức điện động .................................................................................................162.4. Công (điện năng) ...........................................................................................162.5. Công suất .......................................................................................................16

3. GIẢI MẠCH ĐIỆN BA PHA ĐỐI XỨNG ...................................................................................163.1. Sơ đồ nối sao (Y) ...........................................................................................163.2. Sơ đồ nối hình tam giác ................................................................................183.3. Công suất của mạch điện ba pha .................................................................193.4. Giải mạch điện ba pha đối xứng ..................................................................20

Chương 4 ....................................................................................................22

MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU .........................................................221. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA.............................22

1.1. Cấu tạo ...........................................................................................................221.2. Nguyên lý làm việc ........................................................................................22



2. PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ.................................................................................232.1. Khởi động động cơ không đồng bộ ............................................................. 23

Chương 5 ................................................................................................... 26

MÁY BIẾN ÁP.......................................................................................... 261. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP...................................................................................26

1.1. Định nghĩa ..................................................................................................... 261.2. Vai trò và công dụng của máy biến áp........................................................ 261.3. Các đại lượng định mức máy biến áp ......................................................... 261.4. Cấu tạo máy biến áp ..................................................................................... 271.5. Nguyên lý làm việc của máy biến áp lý tưởng............................................ 29

2. CÁC ĐỊNH LUẬT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ ....................................................................................302.1. Định luật cảm ứng điện từ ........................................................................... 302.2. Định luật mạch từ ......................................................................................... 30

3. CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP..............................................................................................................313.1. Máy biến áp tự ngẫu..................................................................................... 31

Chương 6 ................................................................................................... 33

ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP...................................................................... 331. ĐIỆNTRỞ .............................................................................................................................................33

1.1 Khái niệm ....................................................................................................... 331.2. Phân loại ........................................................................................................ 331.3. Cấu tạo ........................................................................................................... 33

1. TỤ ĐIỆN ...........................................................................................................................................351.1. Khái niệm ...................................................................................................... 351.2. Phân loại ........................................................................................................ 351.3. cuộn cảm ........................................................................................................ 35

Chương 7 ................................................................................................... 36

C ÁC THIẾT BỊ CHỈNH LƯU ............................................................... 361. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÁC LOẠI CHỈNH LƯU ................................................................36

1.1. Khái niệm ...................................................................................................... 361.2.Ứng dụng ........................................................................................................ 36

2. CHỈNH LƯU NỬA SÓNG ...............................................................................................................373. CHỈNH LƯU TOÀN SÓNG.............................................................................................................37

Documents

Chương 1 - thuvientvc.files.wordpress.com · • Trình bày được khái niệm về dòng điện một chiều, xoay chiều, định luật Ôm và các đại lượng đặc