Giáo trình Kỹ thuật điện (Nghề Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Trình độ Cao đẳng)

Trường Cao Đẳng Nghề
Giang
ỦYAnBAN
NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG

Tổ Điện tử

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG

GIÁO TRÌNH

MƠN HỌC : KỸ THUẬT ĐIỆN
NGHỀ: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU
KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA
TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG

(Ban hành theo Quyết địng số 839/QĐ-CĐN, ngày 04 tháng 8 năm 2020
của Hiệu trưởng trường Cao đảng nghề An Giang)

An Giang, năm 2020
Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

1


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng ngun bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình mơn KỸ THUẬT ĐIỆN được biên soạn với mục đích phục vụ cho
việc học tập cho các sinh viên/học sinh hệ Cao Đẳng nghề, Trung cấp nghề ngành
Công nghệ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa. Giáo trình này được đúc kết từ
nhiều tài liệu Kỹ thuật điên, Điện kỹ thuật của một số trường đại học, Mạch điện
của các đồng ngiệp và của vụ trung học chuyên nghiệp, dạy nghề …..
Giáo trình được soạn dựa theo chương trình chi tiết của mơn học KỸ
THUẬT ĐIỆN ngành Công nghệ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa với số giờ của
mơn học là 60 giờ (37 giờ lý thuyết – 19 bài tập – 4 kiểm tra). Giáo trình này sẽ
cung cấp kiến thức nền tản cho sinh viên/học sinh học tiếp các môn học như Điện tử
công suất, Mạch tương tự, Điện cơng nghiệp, …
Nội dung của giáo trình gồm các chương như sau:
BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN
CHƯƠNG I: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU
CHƯƠNG II: MẠCH ĐIỆN XOAY CHỀU HÌNH SIN
CHƯƠNG III: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA
Trong mỗi chương, được thiết kế bao gồm lý thuyết kết hợp với bài tập. Cho
dù các kiến thức trong giáo trình đã được sắp xếp một cách hợp lý và có mối quan
hệ chặt chẽ nhưng giáo trình chỉ đề cập đến những vấn đề trọng tâm trong lĩnh vực
mạch điện kỹ thuật điện, nên người học cần tham khảo thêm các giáo trình có liên
quan để việc học có hiệu quả hơn.
Mặc dù rất cố gắng trong quá trình biên soạn nhưng chắc chắn khơng tránh
khỏi những thiếu sót, kính mong các đồng nghiệp và học viên góp ý để cho giáo
trình này ngày được hồn thiện hơn.

An Giang, ngày……. tháng …… năm 20…..
Biên soạn
Võ Thành Lâm

Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

2


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

Mục lục
LỜI GIỚI THIỆU ....................................................................................................... 2
BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN ....................................... 3
I. KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN ..................................................... 3
1. Mạch điện: ....................................................................................................... 3
2. Cấu trúc của mạch điện: .................................................................................. 4
3. Các hiện tượng điện từ: ................................................................................... 4
II. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN ............................................ 5
1. Phần tử điện trở: .............................................................................................. 5
2. Phần tử điện cảm: ............................................................................................ 5
3. Phần tử điện dung: .......................................................................................... 5
4. Phần tử nguồn: ................................................................................................ 5
5. Phần tử thực: ................................................................................................... 6
Câu hỏi và bài tập ....................................................................................................... 7
CHƯƠNG I: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU ................................................................. 8

I. CÁC ĐẠI LƯƠNG ĐẶC TRƯNG QUÁ TRÌNH NĂNG LƯỢNG TRONG
MẠCH ĐIỆN .............................................................................................................. 8
1. Điện thế - Hiệu điện thế: ................................................................................. 8
1.1. Điện thế: .................................................................................................. 8
1.2. Hiệu điện thế (Điện áp) ........................................................................... 9
2. Dòng điện: ....................................................................................................... 9
3.Dòng điện một chiều: ..................................................................................... 10
3.1. Định nghĩa:............................................................................................ 10
3.2. Cường độ dòng điện:............................................................................. 10
3.3. Chiều của dịng điện.............................................................................. 10
Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

i


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

3.4. Nguồn điện một chiều: .......................................................................... 11
3.5. Cách mác nguồn điện một chiều ........................................................... 12
4. Công – Công suất .......................................................................................... 13
4.1. Công: ..................................................................................................... 13
4.2 Công suất: .............................................................................................. 14
II. CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG ........................................................ 14
1. Nguồn dòng điện mắc song song: ................................................................. 14
2. Điện trở ghép nối tiếpvà ghép song song:..................................................... 14
3. Biến đổi Δ-Y VÀ Y-Δ:.................................................................................. 16

3.1. Biến đổi Y-Δ: ........................................................................................ 16
3.2. Biến đổi Δ-Y: ........................................................................................ 16
4. Biến đổi nguồn tương đương: ....................................................................... 17
III. CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ BIỂU THỨC CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN MỘT
CHIỀU. ..................................................................................................................... 17
1. Định luật Omh. .............................................................................................. 17
2. Định luật Kiếc Chốp. .................................................................................... 17
2.1. Định luật kiếc chốp 1: ........................................................................... 18
2.2. Định luật kiếc chốp 2: ........................................................................... 18
IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH MỘT CHIỀU. ........................................ 19
1. Phương pháp dòng điện nhánh:..................................................................... 19
2. Phương pháp dòng điện mạch vòng:............................................................. 22
3. Phương pháp điện thế nút: ............................................................................ 24
4. Phương pháp biến đổi điện trở: ..................................................................... 29
4.1. Đấu nối tiếp điện trở - Phụ tải............................................................... 29
4.2. Đấu song song điện trở - Phụ tải........................................................... 31
Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

ii


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

4.3. Đấu hỗn hợp điện trở - phụ tải: ............................................................. 32
Câu hỏi và bài tập ..................................................................................................... 35
CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN ......................................... 40

I. KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. ................................................. 40
1. Dòng điện xoay chiều: .................................................................................. 40
1.1. Định nghĩa:............................................................................................ 40
1.2. Biểu thức của dòng điện, điện áp, suất điệng đơng hình sin. .................. 40
2. Chu kỳ, Tần số của dòng điện xoay chiều: ................................................... 41
2.1. Chu kỳ: .................................................................................................. 41
2.2. Tần số: ................................................................................................... 41
3. Các đại lương đặc trưng: ............................................................................... 42
4. Pha và sự lệch pha: ................................................................................... 43
5. Biểu diễn dịng điện xoay chiều hình sin bằng vectơ: .................................. 44
II. BIỂU DIỄN CÁC ĐẠI LƯỢNG HÌNH SIN BẰNG SỚ PHỨC. ....................... 46
1. Đinh nghĩa và cách biểu diễn số phức: ......................................................... 46
1.1. Đinh nghĩa: ............................................................................................ 46
1.2. Cách biểu diễn số phức: ........................................................................ 46
2. Các phép tính số phức thường gặp:............................................................... 48
2.1. Phép công – Phép trừ: ........................................................................... 48
2.2. Phép nhân- Phép chia:........................................................................... 48
3. Biểu diễn: ...................................................................................................... 49
III. DỊNG ĐIỆN HÌNH SIN TRONG NHÁNH THUẦN TRỞ. ............................ 51
1. Định nghĩa: .................................................................................................... 51
2. Quan hệ giữa điện áp và dòng điện:.............................................................. 51
3. Cơng suất:...................................................................................................... 52
Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

iii


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

3.1. Công suất tức thời p : ............................................................................ 52
3.2. Cơng suất trung bình ............................................................................. 52
IV. DỊNG ĐIỆN HÌNH SIN TRONG NHÁNH THUẦN DUNG.......................... 52
1. Định nghĩa: .................................................................................................... 52
2. Q uan hệ giữa điện áp và dịng điện:............................................................. 53
3. Cơng suất:...................................................................................................... 53
3.1. Cơng suất tức thời p: ............................................................................. 53
3.2. Công suất phản kháng: .......................................................................... 53
V. DỊNG ĐIỆN HÌNH SIN TRONG NHÁNH THUẦN CẢM. ............................ 54
1. Định nghĩa: .................................................................................................... 54
2. Quan hệ giữa điện áp và dịng điện:.............................................................. 54
3. Cơng suất:...................................................................................................... 55
3.1. Cơng suất tức thời p : ............................................................................ 55
3.2. Công suất phản kháng: .......................................................................... 55
VI. GIẢI MẠCH XOAY CHIỀU KHÔNG PHÂN NHÁNH. ................................. 56
1. Gỉai mạch điện R-L-C mắc nối tiếp: ............................................................. 56
1.1. Tam giác điện áp: .................................................................................. 56
1.2. Tam giác trở kháng ............................................................................... 59
1.3. Tam giác công suất ............................................................................... 60
1.4. Công suất: ............................................................................................. 60
3. Mạch điện RL mắc nối tiếp .......................................................................... 61
3.1. Điện áp hiệu dụng qua các phần tử:...................................................... 62
3.2. Công suất hiệu dụng qua các phần tử: .................................................. 62
4. Mạch điện RC mắc nối tiếp.......................................................................... 63
4.1. Định luật ôm R –L mắc nối tiếp. .......................................................... 63
Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

iv


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

4.2. Điện áp hiệu dụng qua các phần tử:...................................................... 63
4.3. Công suất hiệu dụng qua các phần tử: .................................................. 64
5. Cộng hưởng điện áp: ..................................................................................... 64
V. GIẢI MẠCH XOAY CHIỀU PHÂN NHÁNH. .................................................. 65
1. Mạch điện R-L-C mắc song song: ................................................................ 65
1.1. Phương pháp đồ thị Véctơ: ................................................................... 65
1.2. Phương pháp tổng dẫn: ......................................................................... 65
1.3. Phương pháp biên độ phức: ................................................................. 66
2. Cộng hưởng dòng điện: ................................................................................. 67
Câu hỏi và bài tập ..................................................................................................... 69
CHƯƠNG 3: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA ............................................ 72
I. KHÁI NIỆM CHUNG ........................................................................................... 72
II. Sự tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha: ............................................................... 72
1. Cấu tạo: ......................................................................................................... 72
2. Nguyên lý làm việc ....................................................................................... 73
3. Các nối mạch điện xoay chiều ba pha:.......................................................... 74
4.Mạch điện ba pha đối xứng: ........................................................................... 75
III. CÁCH NỐI DÂY MẠCH ĐIỆN BA PHA ........................................................ 75
1. Cách nối hình sao ( Y ) ................................................................................. 75
1.1 . Cách nối dây ........................................................................................ 75
1.2 . Quan hệ giữa đại lượng dây và pha ..................................................... 76

2 . Cách nối hình tam giác (  ) ........................................................................ 77
2.1 . Cách nối dây ........................................................................................ 77
2.2 . Quan hệ giữa đại lượng dây và pha ..................................................... 78
IV. CÔNG SUẤT MẠCH ĐIỆN BA PHA .............................................................. 80
Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

v


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

1. Công suất tác dụng: ....................................................................................... 80
2. Công suất phản kháng: .................................................................................. 80
3. Công suất biểu kiến: ...................................................................................... 80
V. PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN BA PHA CÂN BẰNG. .......................... 81
1. Mạch điện xoay chiều ba pha có phụ tải mách hình sao: ............................. 81
1.1. Nguồn nối tam giác đối xứng:.............................................................. 81
1.2. Gỉai mạch điện ba pha tải nối sao đối xứng: ........................................ 82
2. Mạch điện xoay chiều ba pha có một phụ tải mắc hình tam giác: ................ 83
2.1. Khi khơng xét tổng trở đường dây pha: ................................................ 83
2.2. Khi xét tổng trở đường dây pha: ........................................................... 84
3. Mạch điện xoay chiều ba pha có nhiều phụ tải mắc song song: ................... 84
3.1. Gỉai mạch điện ba p ha có tải mắc song khi biết cơng suất P, Q:......... 84
3.2. Gỉai mạch điện ba pha mắc song song không cùng tải:........................ 85
V. CÁCH NỐI ĐỘNG CƠ ĐIỆN BA PHA: ......................................................... 88
VI. CÁCH NỐI TẢI MỘT PHA: .......................................................................... 88

Câu hỏi và bài tập ..................................................................................................... 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 90

Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

vi


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

BÀI MỞ ĐẦU
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN
Giới thiệu bài học:
Kỹ thuật điện là một trong những phần không thể thiếu trong hoạt động nghề
nghiệp của ngành kỹ thuật.
Đây là tiền đề cần thiết cho việc tiếp thu và hiểu được khái niệm, các thông
số cơ bản các hiện tượng trong hệ thống điện – điện tử.
Việc hiểu được các định luật, các phương pháp để giải các bài tập trong mạch
điện một chiều, mạch xoay chiều (một pha, ba pha).
Vận dụng vào hệ thống điện trong thực tế khi làm việc trong nhà máy, hệ
thống truyền tải điện………
Phân tích được mạch điện, tính được cơng suất mạch, hệ số cos phi, hệ thống
bù hạ áp……..
Mục tiêu của bài:
- Khái quát được các hệ thống mạch điện;
- Phân tích được các mơ hình tốn học trong mạch điện;

- Phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập;
- Rèn luyện được phương pháp học tư duy và nghiêm túc trong công việc.
I. KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN
1. Mạch điện:
a) Mạch điện: là một hệ gồm các thiết bị điện, điện tử ghép lại trong đó xãy
ra các quá trình truyền đạt, biến đổi năng lượng, tín hiệu điện. Mạch điện gồm
nguồn điện, tải và dây dẫn
Dây dẫn
I

+
Nguồn

Dây dẫn

E

I
M Tải

Hình 1a

Tải

R

Nguồn

Hình 1

+

M Tải

Tải

R

Hình 1b

b) Nguồn điện: dùng để cung cấp năng lượng điện hoặc tín hiệu điện cho
mạch. Nguồn được biến đổi từ các dạng năng lượng khác sang điện năng, ví dụ máy
phát điện (biến đổi cơ năng thành điện năng), ắc quy (biến đổi hóa năng sang điện
năng).

Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

3


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

Ắc quy

Pin

Máy phát điện

Hình 2

c) Phụ tải: là thiết bị nhận năng lượng điện hay tín hiệu điện. Phụ tải biến đổi
năng lượng điện sang các dạng năng lượng khác, ví dụ như động cơ điện (biến đổi
điện năng thành cơ năng), đèn điện (biến đổi điện năng sang quang năng), bàn là,
bếp điện (biến đổi điện năng sang nhiệt năng) v.v.

Hình 3

thụ.

d) Dây dẫn: làm nhiệm vụ truyền tải năng lượng điện từ nguồn đến nơi tiêu
2. Cấu trúc của mạch điện:
Nhánh: gồm nhiều phần tử ghép nối tiếp trong đó có cùng một dịng điện.
R1

R1

I

R1

R2

I

e2

I

Hình 4

Nút: là điểm nối của ba nhánh trở lên.
A
I1

R1

Nút

B

C
I2

I3

I2
R2

R3

E1

E2
G

F

I1

I3

D
Hình 5

Vịng: là lối đi khép kín của các nhánh.
A

R1

Vòng

B

C

R2

R3

E1

E2
G

3. Các hiện tượng điện từ:
Giáo viên: Võ Thành Lâm

F
Hình 6

D

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

4


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

Gồm hai hiện tượng là hiện tượng biến đổi năng lượng và hiện tượng tích
phóng năng lượng điện từ.
tán.

Hiện tượng biến đổi năng lượng gồm hiện tượng nguồn và hiện tượng tiêu

Hiện tượng nguồn: là hiện tượng biến đổi từ các dạng năng lượng khác như
cơ năng, hóa năng, nhiệt năng … thành năng lượng điện từ.
Hiện tượng tiêu tán: là hiện tượng biến đổi năng lượng điện từ thành các
dạng năng lượng khác như nhiệt, cơ, quang, hóa năng …tiêu tán đi khơng hồn trở
lại trong mạch nữa.
Hiện tượng tích phóng năng lượng gồm hiện tượng tích phóng năng lượng
trong trường điện và trong trường từ.
II. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TRONG MẠCH ĐIỆN
1. Phần tử điện trở:

Phần tử đặc trưng cho hiện tượng tiêu tán năng lượng điện từ, quan hệ giữa
dòng và áp trên hai cực của phần tử điện trở là: u = R.i. (hình 7)
i→

R

Hình 7

2. Phần tử điện cảm:

Phần tử đặc trưng cho hiện tượng tích phóng năng lượng trường từ, quan hệ
giữa dòng và áp trên hai cực phần tử điện cảm: u= L.
L

i

di
( hình 8 )
dt

Hình 8

3. Phần tử điện dung:

Phần tử đặc trưng cho hiện tượng tích phóng năng lượng trường điện, quan hệ
giữa dịng và áp trên hai cực tụ điện: i= C.

du
thơng số cơ bản của mạch điện, đặc
dt

trưng cho quá trình tích phóng năng lượng trường điện. (hình 9)
i

C
Hình 9

4. Phần tử nguồn:
Phần tử đặc trưng cho hiện tượng nguồn. phần tử nguồn gồm phần tử nguồn
áp và phần tử nguồn dịng. (hình 10a) và (hình 10b)
j

Hình 10a

Giáo viên: Võ Thành Lâm

i

i

e

Hình 10b

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

5


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

5. Phần tử thực:
Phần tử thực của mạch điện có thể được mơ hình gần đúng bởi một hay nhiều
phần tử lý tưởng được ghép với nhau theo một cách nào đó để mô tả gần đúng hoạt
động của phần tử thực tế.

Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

6


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

Câu hỏi và bài tập
1. Mạch điện gồm những phần nào? Nêu công dụng của chúng.
2. Định nghĩa nút ? vòng ? Điều kiện nào trong mạch điện có nút.
3. Đặc trưng của phần tử điện trở là gì? Phần tử điện dung? Phần tử điện cảm?

Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

7

Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

CHƯƠNG I
MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU
Giới thiệu bài học:
Kỹ thuật điện là một trong những phần không thể thiếu trong hoạt động nghề
nghiệp của ngành kỹ thuật.
Đây là tiền đề cần thiết cho việc tiếp thu và hiểu được khái niệm, các thông
số cơ bản các hiện tượng trong hệ thống điện – điện tử.
Việc hiểu được các định luật, các phương pháp để giải các bài tập trong mạch
điện một chiều, mạch xoay chiều (một pha, ba pha).
Vận dụng vào hệ thống điện trong thực tế khi làm việc trong nhà máy, hệ
thống truyền tải điện………
Phân tích được mạch điện, tính được cơng suất mạch, hệ số cos phi, hệ thống
bù hạ áp……..
Mục tiêu của bài:
- Trình bày, giải thích và vận dụng được linh hoạt các biểu thức tính tốn
trong mạch điện DC (dịng điện, điện áp, cơng suất, điện năng, nhiệt lượng...);
- Phân tích được sơ đồ và chọn phương pháp giải mạch hợp lý;
- Tính tốn được các thơng số (điện trở, dịng điện, điện áp, cơng suất, điện
năng, nhiệt lượng) của mạch DC một nguồn, nhiều nguồn từ đơn giản đến phức tạp;
- Lắp ráp, đo đạc được các thông số của mạch DC theo yêu cầu;
- Phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập;
- Rèn luyện được phương pháp học tư duy và nghiêm túc trong công việc.
I. CÁC ĐẠI LƯƠNG ĐẶC TRƯNG QUÁ TRÌNH NĂNG LƯỢNG
TRONG MẠCH ĐIỆN
1. Điện thế - Hiệu điện thế:

1.1. Điện thế:
Điện thế tại một điểm có trị số bằng công của lực điện trường tác động vào
một đơn vị điện tích dương khi điện tích này di chuyển từ điểm đó ra xa vơ cực.
A∞
Trong đó:
VA
q
VA : Điện thế (Vơn).
A∞: Cơng của lực điện trường (Jun).
Điện tích (Culơng).

Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

8


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

1.2. Hiệu điện thế (Điện áp)

Hình 1.1

Ở mạch điện hình 1.1, tại điểm A có điện thế VA , tại điểm B có điện thế VB
Để dịch chuyển điện lương q từ vị trí A sang vị trí B tức để tạo dịng điện từ A sang
B thì nguồn điện phải tạo ra một năng lượng là VAB > 0. (VAB < 0 thì dịng điện có
chiều từ B sang A).

VAB = VA – VB.
VAB gọi hiệu điện thế giữa A và B.
Thông thường điểm nối chung của mạch điện được chọn làm điểm gốc (điểm
đất, điểm mass). Điểm này có điện thế bằng 0. Ví dụ khi cho điểm B nối trực tiếp
xuống mass thì điểm B có điện thế VB = 0.
Ký hiệu nối mass, nối đất (Ground  GND)
GND

GND

Mass
Hình 1.2

GND

Đơn vị của điện thế, hiệu điện thế (điện áp): Vôn (V)
1KV = 103V = 1000V
1mV = 10-3V = 0,001V
2. Dòng điện:
Ở mạch điện hình 1.1, nếu có chênh lệch điện thế giữa A và B thì có sự di
chuyển của các hạt mang điện theo một hướng xác định. Khi đó hình thành dịng
điện chạy trong mạch. Ngược lại, khơng có chênh lệch điện thế giữa A và B thì
khơng có sự dịch chuyển của các hạt mang điện nên khơng có dịng điện trong
mạch.
Vây: Dịng điện là dịng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện.
I

dq
dt

Giáo viên: Võ Thành Lâm

Trong đó:
Giáo Trình: Điện kỹ thuật

9


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

I: Cường độ dòng điện (A)
dq: Điện lương (C)
dt: Khoảng thời gian ngắn (s)
Theo qui ước dịng điện có chiều đi từ dương sang âm.
Đơn vị của cường độ dòng điện Ampere (A).
1KA = 103A = 1000A
1mA = 10-3A = 0,001A
1µA = 10-3mA = 10-6A
3.Dòng điện một chiều:
Khi dòng điện và điện thế phân bố trong một hệ mạch không thay đổi theo
thời gian thì mạch được xem như một trạng thái tĩnh hay trạng thái DC (Direct
Current state).
3.1. Định nghĩa:
Dòng điện một chiều là dịng điện có chiều và trị số khơng thay đổi theo thời
gian.

i
I

Hình 1.3

t

3.2. Cường độ dịng điện:
Cường độ dịng điện được đo bằng lượng điện tích của các hạt mang điện
chuyển động có hướng qua tiết diện dây dẫn trong một đơn vị thời gian.
I

dq

I: Cường độ dòng điện (A)

dt

dq: Điện lương (C)
dt: Khoảng thời gian ngắn (s)

Dòng điện khơng đổi.
I

Q

t
Q là tổng các điện tích đi qua tiết diện dây dẫn trong khoảng thời gian t.
3.3. Chiều của dịng điện
Dịng điện trong mạch có chiều qui ước hướng từ nơi có điện thế cao sang
nơi có điện thế thấp. Chiều của dòng điện ngược với chiều chuyển động của điện tử
Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

10


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

(điện ngược với chiều dịch chuyển của điện tích âm). Chiều của dịng điện cùng
chiều dịch chuyển của điện tích dương.
3.4. Nguồn điện một chiều:
Các loại nguồn điện một chiều:
- Pin, acquy.
- Máy phát điện một chiều.
Khi sử dụng nguồn điện một chiều, cần biết hai thong số quan trong của
nguồn là điện áp và điện lượng.
Điện lương Q có đơn vị Ampere giờ (Ah). Điện lương Q chỉ lượng điện đã
được nạp và chứa trong nguồn. Thời gian sử dụng sẽ tùy thuộc vào cường độ dịng
điện tiêu thụ và được tính theo cơng thức:
t

Q

Q: Điện lương (Ah)

I

I: Cường độ dịng điện (A)
t: Thời gian (h)

Ví dụ:
Nguồn điện một chiều có điện lượng 50Ah, nếu dòng điện tiêu thụ I = 1A thì
thời gian sử dụng tối đa là:
50
50h
t
1
Theo lý thuyết nếu dịng điện tiêu thụ là 1A thì thời gian sử dụng là 50h, còn
nếu dòng diện tiêu thụ là 50A thì thời gian sử dụng là 1h.
Thực tế khi dịng điện tiêu thụ quá lớn qua nội trở của nguồn sẽ sinh ra nhiệt
lớn làm hư nguồn trước khi đạt thời gian sử dụng theo công thức trên.
Để tránh hư nguồn thì phải giới hạn dịng điện tiêu thụ ở mức:
Q
I ≤
t
Ký hiệu:
+

+

+

VCC
E,r
Nguồn cố định
Hình 1.4

Giáo viên: Võ Thành Lâm

E: Sức điện động
r: nội trở

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

11


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử
+

VCC
Nguồn điều chỉnh được trị số

Hình 1.5

- Nguồn một chiều: V, U, VCC, VBB, E,……..
- Nguồn dương: + VCC
- Nguồn dương: - VCC
- Nguồn đối xứng: ± VCC
3.5. Cách mác nguồn điện một chiều
- Mắc nối tiếp.
- Mắc song song.
- Mắc hổn hợp.
*/ Mắc nối tiếp

Etđ = E1 + E2

+

+

E1 ,r1

E2 ,r2

+

Etđ , rtđ

Hình 1.6

Qtđ = Q1 = Q2
rtđ = r1 + r2

Ví dụ: E1 = E2 = 1,5V, r1 = r2 =1Ω, Q1 = Q2 =4,5Ah. Tính Etđ, rtđ, Qtđ, thời
gian sử dụng
Giải:
Etđ = E1 + E2 = 1,5 + 1,5 = 3V
Qtđ = Q1 = Q2 = 4,5Ah
rtđ = r1 + r2 = 1 + 1 = 2 Ω
*/ Mắc song song

Etđ = E1 = E2

+
+

E1 ,r1
+

Etđ , rtđ

Qtđ = Q1 + Q2
rtđ = r1 // r2

E2 ,r2
Hình 1.7

Ví dụ: E1 = E2 = 1,5V, r1 = r2 =1Ω, Q1 = Q2 =4,5Ah. Tính Etđ, rtđ, Qtđ, thời
gian sử dụng.
Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

12


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

Giải:
Etđ = E1 = E2 = 1,5V
Qtđ = Q1 + Q2 = 4,5 + 4,5 = 9Ah
r1.r2

r1

1.1
1+1

r1 + r2

0,5Ω

*/ - Mắc hổn hợp.
+

+

E1 ,r1

E2 ,r2

+

+

E3 ,r3

E4 ,r4

+

Hình 1.8

Etđ , rtđ

Etđ = E1 + E2 = E3 + E4
Qtđ = Q1 + Q3 hoặc Q2 + Q4 (Q1 = Q2 , Q3 = Q4)
rtđ = (r1 + r2 )//( r3 +r4)
Ví dụ: E1 = E2 = E3 =E4 = 1,5V, r1 = r2 = r3 = r4 = 1Ω, Q1 = Q2 = Q3 = Q4
=4,5Ah. Tính Etđ, rtđ, Qtđ, thời gian sử dụng
Giải:
Etđ = E1 + E2 = E3 + E4 = 1,5+ 1,5 =3V
Qtđ = Q1 + Q3 = Q1 + Q4 = Q2 + Q3 = Q2 + Q4 = 4,5 + 4,5 = 9Ah
r1

(r1+ r2). (r1+ r2).
(r1 + r2) + (r1 + r2)

(1+1) (1+1)
(1 + 1) + (1+1)

1Ω

4. Công – Cơng suất
4.1. Cơng:
Dịng điện chạy qua bóng đèn làm bóng đèn sáng, chạy qua bếp điện, bàn ủi
sinh ra nhiệt, chạy qua động cơ làm động cơ quay. Điều này có nghĩa là năng lượng
điện có thể chuyển đổi thành các dạng năng lương khác: quang năng, nhiệt năng, cơ
năng,…. Như vậy dịng điện đã thực hiện một cơng.
A = U.I.t = R.I2.t
A: cơng của dịng điện được gọi là điện năng (J).
Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

13


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

U: điện áp (V)
I: cường độ dòng điện (A)
t: thời gian dòng điện chạy (s)
R: điện trở (Ω)
1J = 1Ws
1KWh = 1000Wh = 3600000Ws = 3600000J
4.2 Cơng suất:
Cơng suất của dịng điện là cơng của dịng điện sinh ra trong một đơn vị thời
gian.
P = U.I = R.I2
II. CÁC PHÉP BIẾN ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG
1. Nguồn dòng điện mắc song song:
Nguồn dòng điện mắc song song sẽ tương với một nguồn dòng duy nhất có giá
trị bằng tổng đại số các nguồn dịng đó.
n

Jtđ=   jk
k =1

i
j1

i
j2

jtd= j1-j2-j3

j3

Hình 1.9

Ví dụ: j1= 2 (A), j2= 3 (A), j3=1 (A) → j = 2-3-1 = -2 (A)
Nguồn dòng điện j(t) đặc trưng cho khả năng của nguồn điện tạo nên và duy
trì một dịng điện cung cấp cho mạch ngoài.
2. Điện trở ghép nối tiếpvà ghép song song:
2.1. Điện trở ghép nối tiếp:
Điện trở ghép nối tiếp sẽ tương đương với một phần tử điện trở duy nhất có
trị số bằng tổng các điện trở các phần tử đó. Dịng điện chạy qua mạch bằng với
dòng điện chạy qua các phân tử.
- Hai điện trở ghép nối tiếp:
R1

I

Giáo viên: Võ Thành Lâm

Rtđ

R2
Hình 1.10

I

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

14


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

Rtđ = R1 + R2
Ví dụ: R1= 3 (Ω), R2= 2 (Ω), R3= 5 (Ω) ghép nối tiếp. Tính điện trở tương
đương.
Rtđ = R1 + R2 + R3 = 3+2+5 = 10 (Ω)
- Có n điện trở ghép nối tiếp.
R1

R3

R2

I

Rtđ

Rn

I

Hình 1.11

Rtđ = R1 + R2 + R3 +........+ Rn
2.2. Điện trở ghép song song:
Điện trở ghép song song sẽ tương đương với một phần tử điện trở duy nhất
có điện dẫn bằng tổng điện dẫn các phần tử đó. (với g =

1
: gọi là điện dẫn). Dòng
R

điện chạy qua mạch bằng tổng điện các nhánh.
- Hai điện trở ghép song song:
I

I1

I2

I

R1

R2

Rtđ

Hình 1.12

1
1

1
=
+
Rtd R1 R2

Hay

Rtđ =

R1 .R2
R1 + R2

- Có n điện trở ghép song song.
I

I1

I2

I3

In

I

R1

R2

R3

Rn

Rtđ

Hình 1.13

1
1
1
1
1
=
+
+
+  +
Rtd R1 R2 R3
Rn

Ví dụ: R1= 20 (Ω), R2= 20 (Ω), R3= 10 (Ω) ghép song song. Tính điện trở
tương đương.
1
1
1
1
1
1
1
=
+

+
=
+
+
= 5
Rtd R1 R2 R3 20 20 10

Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

15


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

3. Biến đổi Δ-Y VÀ Y-Δ:
3.1. Biến đổi Y-Δ:

R1 .R2
(1)
R3
R R
R23=R2+R3+ 2. 3 (2)
R1
R .R
R31=R3+R1+ 3 1 (3)
R2

R12=R1+R2+

i1

i1

R1

R31

R2

R3

i2

i3

R12
R23

i3

i2

Hình 1.14: Biến đổi Y→

3.2. Biến đổi Δ-Y:

R31 .R12
(1)
R12 + R23 + R31
R23 .R12
(2)
R2=
R12 + R23 + R31
R23 .R31
(3)
R3=
R12 + R23 + R31

R1=

Các quan hệ trên được chứng minh như sau: vì hai mạch tương đương nên
các quan hệ sau đây thì bằng nhau đối với hai mạch.
Rtđ12=

u
u
u12
i3 = 0 ; Rtđ23= 23 i1 = 0 ; Rtđ31= 31 i2 = 0
i2
i3
i1

Đối với mạch (Y) ta có:
Rtđ12=R1+R2; Rtđ23=R2+R3; Rtđ31=R1+R3
Đối với mạch (∆) ta có:
Rtđ12=R12//(R23+R31); Rtđ23=R23//(R31+R12); Rtđ31=R31//(R23+R12)

Do đó ta có các phương trình sau:
R1+R2=

R12 ( R23 + R31 )
(1)
R12 + R23 + R31

R2+R3=

R23 ( R31 + R12 )
(2)
R12 + R23 + R31

Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

16


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

R3+R1=

Tổ Điện tử

R12 ( R12 + R23 )
(3)
R12 + R23 + R31

Giải hệ phương trình(1),(2),(3) ta tìm được các phép biến đổi trên.
4. Biến đổi nguồn tương đương:
Nguồn áp mắc nối tiếp với một điện trở sẽ tương đương với một nguồn dòng
mắc song song với điện trở đó và ngược lại.
r

i

i

e

i1

r

j

Hình 15b

Hình 15a

Hình 1.15

Ở mạch (hình 1) ta có quan hệ giữa u và i như sau:
u = e-r.i (1)
Ở mạch (hình 2) ta có: j = i+i1 (với i1=u/r)
→ u = r.j-r.i (2)
So sánh (1)và(2) ta thấy hai mạch sẽ tương đương nếu:
e = r.j hoặc j = e/r

III. CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ BIỂU THỨC CƠ BẢN TRONG MẠCH
ĐIỆN MỘT CHIỀU.
1. Định luật Omh.
Cường độ dòng điện trong một đoạn mạch tỷ lệ thuận với điện áp và tỷ lệ
nghịch với điện trở.
R

A

B

I

U

Hình 1.16
I

U
R

U: Điện áp (V)
I: Cường độ dòng điện (A)
R: Điện trở (Ω)

2. Định luật Kiếc Chốp.
Định luật Kiếc chốp nêu mối quan hệ giữa dòng điện tại điểm nút, giữa các
suất điện động và các sụt áp trong một vòng kín. Nhờ các mối quan hệ đó mà ta giải
được mạch điện một chiều phân nhánh bất kỳ.
Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

17


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang
Nút

A
I1

R1

Tổ Điện tử
R4

B

I3

Nút

C
I5

I4

D
I2

R2

R5

R3

E1

E2
H

G

F

E

Hình 1.17

2.1. Định luật kiếc chốp 1:
Ta có nhận xét là dong điện trong một nhánh có trị số khơng đổi trong tất cả
các tiết diện của nó. Ta bảo dịng điện có tính liên tục.
Từ tính chất liên tục của dịng điện ta thấy: Tổng dòng điện đi đến một điểm
nút bằng tổng các dịng điện rời khỏi nút. Ví dụ ở hình 1.17 tại nút B ta có.
I1 = I3 + I4
I1 - I3 - I4 = 0
Định luật kiếc chốp 1 được phát biểu như sau:
Tổng đại số các dòng điện tại một nút thì bằng khơng.

I = 0
Qui ước:
- Các dòng điện đi vào nút mang dấu dương.
- Các dòng điện đi ra nút mang dấu âm.
2.2. Định luật kiếc chốp 2:
Trong mỗi mạch vòng của mạch điện, nếu ta xuất phát từ một điểm đi qua tất
cả các phần tử của mạch (gồm các suất điện động và các điện áp giáng trên từng
đoạn mạch) rồi trở lại điểm xuất phát thì ta có lại điên thế ban đầu.
Ta có nhận xét: Tổng các suất điện động trong mạch sẽ cân bằng với các sụt
áp trên từng đoạn mạch.
I1 - I3 - I4 = 0
Định luật kiếc chốp 2 được phát biểu như sau:
Trong một vịng kín, tổng đại số các các suất điện động bằng tổng các sụt áp
trên các phần tử của mạch.

 E =  I .R
Để viết được phương trình kiếc chốp 2 ta phải chọn chiều dương cho mạch
vòng (thuận hoặc ngược chiều kim đồng hồ, tùy theo sự thuận tiện đối với từng
Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

18


Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Tổ Điện tử

mạch vòng). Những suất điện động và điện áp nào cùng chiều qui ước mang dấu

dương (+), ngược chiều qui ước mang dấu âm (-).
IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH MỘT CHIỀU.
1. Phương pháp dịng điện nhánh:.
Ẩn số bài tốn là dịng điện nhánh.
A

B

R1

C
I3

I1

G

R2

R3 (II)

(I)

E1

I2

E2
F

D

Hình 1.18.

Bước 1: Tùy ý vẽ chiều dịng điện trong các nhánh, chọn chiều đi của vòng.
Bước 2: Xác định số nút, số nhánh và số vòng dộc lập (mắc lưới), nếu gọi n
là số nút, m là số nhánh số phương trình cần phải viết là:
Viết (n-1) phương trình kiếc chốp 1. Khơng cần viết cho nút thứ n vì có thể
suy ra từ (n-1) phương trình đã viết.
Viết m-(n-1) = (m+1-n) phương trình kiếc chốp 2. Vậy ta phải chọn (m = 1-n)
mắc lưới.
Tại nút B:

I1+I2-I3=0

(1)

Vòng ABFGA

I1.R1+I3.R3=E1

(2)

Vòng BCDFB

I2.R2+I3.R3= E2 (3)

Bước 3: Giải hệ phương trình (1), (2) và (3) tìm I1,I2, I3.
A

Ví dụ 1: Cho mạch điện như hình 1.19.
Biết E1= 125(v), E2= 90(v), R1=1(Ω), R2=2(Ω),
R3=4(Ω).Tính dịng điện trên các nhánh, I1, .
I 2 , I3 .

B
I3

I1

R1

G

I2

R2

R3 (II)

(I)

E1

C

E2
F

D

Hình 1.19

Giải
Chọn chiều dịng điện và chiều đi của vịng như hình vẽ.

Áp dụng định luật Kiếc chốp 1 tại nút A ta có: I1+I2-I3= 0 (1)
Áp dụng định luật Kiếc chốp 2 cho vòng ABFGA và vòng BCDFB ta có:
Vịng ABFGA: I1.R1+I3.R3=E1 (2)
Vịng BCDFB: I2.R2+I3.R3= E2 (3)
Giải hệ phương trình (1), (2), (3)

Giáo viên: Võ Thành Lâm

Giáo Trình: Điện kỹ thuật

19