Giáo trình Cơ sở kỹ thuật điện (Nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí Cao đẳng)

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP

GIÁO TRÌNH
MƠN HỌC: CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN
NGÀNH, NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH
VÀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định Số: 257/QĐ-TCĐNĐT ngày 13 tháng 07 năm 2017
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp)

Đồng Tháp, năm 2017



TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng nguyên 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
Kỹ thuật điện nghiên cứu những ứng dụng các hiện tượng điện từ để biến
đổi năng lượng, đo lường, điều khiển, xử lý tín hiệu. Năng lượng điện ngày nay
trở nên rất cần thiết và đóng vai trị vô cùng quan trọng trong đời sống và sản
xuất của con người.
Cơ sở Kỹ thuật điện là một môn học cơ sở quan trọng đối với sinh viên
khối kỹ thuật. Giáo trình được biên soạn dành cho sinh viên các ngành kỹ thuật

không chuyên về Điện nhằm cung cấp các kiến thức cơ bản về mạch điện (thơng
số, mơ hình, các định luật cơ bản), các phương pháp tính tốn mạch điện một
pha và ba pha, các kiến thức cơ bản về thiết bị điện, cấu tạo và các đặc tính làm
việc của chúng để có thể vận hành được trong thực tế....
Giáo trình khơng đi sâu vào mặt lý luận các hiện tượng vật lý mà chủ yếu
nghiên cứu các phương pháp tính tốn và những ứng dụng kỹ thuật của các hiện
tượng điện từ. Để có thể tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực điện thì sinh
viên phải nắm vững những kiến thức của môn học này.
Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô và các bạn đọc đã quan tâm và tạo mọi
điều kiện cho tác giả hồn thành bài giảng này.
Giáo trình kỹ thuật điện này được biên soạn với sự tham khảo các tài liệu,
sự đóng góp tận tình của các đồng nghiệp trong bộ mơn.Tuy nhiên trong q
trình biên soạn giáo trình khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự
đóng góp ý kiến của các đồng nghiệp, của các sinh viên và các bạn đọc quan tâm
đến giáo trình này.
Xin trân trọng cám ơn.
Đồng Tháp, ngày

tháng

năm 2017

Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Nguyễn Lam

I



MỤC LỤC

Trang
LỜI GIỚI THIỆU ................................................................................................... I
MỤC LỤC ............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU........................................................... 1
1. KHÁI NIỆM DÒNG 1 CHIỀU ......................................................................... 1
1.1.Định nghĩa dòng điện .................................................................................. 1
1.2. Bản chất dòng điện trong các mơi trường .................................................. 2
1.3. Cường độ dịng điện ................................................................................... 4
1.4. Mật độ dòng điện ........................................................................................ 5
1.5. Điện trở vật dẫn .......................................................................................... 5
1.6. Điều kiện duy trì dịng điện lâu dài. ........................................................... 6
2. CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỆN ............................................................... 6
2.1. Định nghĩa mạch điện ................................................................................. 6
2.2. Các phần tử mạch điện ............................................................................... 7
2.3. Kết cấu 1 mạch điện ................................................................................. 10
3. CÁCH GHÉP NGUỒN 1 CHIỀU................................................................... 10
3.1. Đấu nối tiếp các nguồn điện thành bộ ...................................................... 11
3.2. Đấu song song các nguồn điện thành bộ .................................................. 12
3.3. Đấu hỗn hợp các nguồn điện .................................................................... 12
4. CÁCH GHÉP PHỤ TẢI 1 CHIỀU ................................................................. 13
4.1. Đấu nối tiếp điện trở ................................................................................. 13
4.2. Đấu song song các điện trở ...................................................................... 14
4.3. Đấu hỗn hợp các điện trở.......................................................................... 15
5. CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN ......................................... 15
5.1. Định luật Ôm ............................................................................................ 15
5.2. Định luật Kiếc khốp.................................................................................. 15
6. CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN .............................................. 18
1

6.1. Cơng của dịng điện .................................................................................. 18
6.2. Cơng suất của dòng điện ........................................................................... 18
CHƯƠNG 2: TỪ TRƯỜNG ............................................................................... 19
1. KHÁI NIỆM VỀ TỪ TRƯỜNG ..................................................................... 20
1.1. Từ trường của dòng điện .......................................................................... 20
1.2. Chiều từ trường của một số dây dẫn mang dòng điện .............................. 20
2. CÁC ĐẠI LƯỢNG TỪ CƠ BẢN ................................................................... 22
2.1. Sức từ động (lực từ hoá) ........................................................................... 22
2.2. Cường độ từ trường .................................................................................. 22
2.3. Cường độ từ cảm ...................................................................................... 23
3. LỰC ĐIỆN TỪ ................................................................................................ 24
3.1. Lực tác dụng của từ trường lên dây dẫn có dịng điện ............................. 24
3.2. Lực tác dụng giữa 2 dây dẫn song song có dịng điện.............................. 25
4. TỪ TRƯỜNG CỦA 1 SỐ DẠNG DÂY DẪN CĨ DỊNG ĐIỆN ................. 26
4.1. Từ trường của dòng điện trong dây dẫn thẳng ......................................... 26
4.2. Từ trường của cuộn dây hình xuyến ......................................................... 27
CHƯƠNG 3: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ .................................................................. 28
1. HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ ........................................................... 28
1.1. Định luật cảm ứng điện từ ........................................................................ 28
1.2. Sức điện động cảm ứng trong vòng dây có từ thơng biến thiên ............... 30
1.3. Sức điện động cảm ứng trong dây dẫn thẳng chuyển động cắt từ trường 31
2. NGUYÊN TẮC BIẾN CƠ NĂNG THÀNH ĐIỆN NĂNG ........................... 33
2.1. Nguyên tắc ................................................................................................ 33
2.2. Thực tế ...................................................................................................... 33
3. NGUYÊN TẮC BIẾN ĐIỆN NĂNG THÀNH CƠ NĂNG ........................... 34
3.1. Nguyên tắc ................................................................................................ 34
3.2. Thực tế ...................................................................................................... 34
4. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM................................................................................ 34
4.1. Hệ số tự cảm ............................................................................................. 35
2

4.2. Sức điên động tự cảm ............................................................................... 36
4.3. Ứng dụng .................................................................................................. 37
5. HIỆN TƯỢNG HỖ CẢM ............................................................................... 38
5.1. Hệ số hỗ cảm ............................................................................................ 38
5.2. Sức điện động hỗ cảm .............................................................................. 39
6. DỊNG ĐIỆN PHU CƠ (XỐY) .................................................................... 39
6.1. Hiện tượng ................................................................................................ 39
6.2. Ý nghĩa ..................................................................................................... 40
6.3. Hiệu ứng mặt ngoài .................................................................................. 40
CHƯƠNG 4: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN 1 PHA ....................... 42
1. KHÁI NIỆM VỀ DỊNG HÌNH SIN .............................................................. 42
1.1. Định nghĩa ................................................................................................ 42
1.2. Nguyên lý tạo ra sức điện động xoay chiều hình sin ............................... 44
2. CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO ĐẠI LƯỢNG HÌNH SIN ............... 46
2.1. Giá trị tức thời .......................................................................................... 46
2.2. Giá trị cực đại ........................................................................................... 46
3. GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG CỦA DỊNG HÌNH SIN .......................................... 46
3.1. Định nghĩa ................................................................................................ 46
3.2. Cách tính theo biên độ .............................................................................. 47
4. BIỂU THỊ CÁC LƯỢNG HÌNH SIN BẰNG SỐ PHỨC .............................. 49
4.1. Khái niệm về số phức ............................................................................... 49
4.2. Biểu diễn các lượng hình sin bằng số phức .............................................. 49
5. MẠCH HÌNH SIN THUẦN TRỞ .................................................................. 54
5.1. Quan hệ dịng – áp .................................................................................... 54
5.2. Cơng suất .................................................................................................. 55
6. MẠCH HÌNH SIN THUẦN CẢM ................................................................. 55
6.1. Quan hệ dịng – áp .................................................................................... 55
6.2. Cơng suất .................................................................................................. 56

7. MẠCH HÌNH SIN THUẦN DUNG ............................................................... 57
3


7.1. Quan hệ dịng – áp .................................................................................... 57
7.2. Cơng suất .................................................................................................. 58
8. MẠCH R - L - C MẮC NỐI TIẾP .................................................................. 58
8.1. Quan hệ dòng áp ....................................................................................... 58
8.2. Cộng hưởng điện áp .................................................................................. 60
CHƯƠNG 5: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN BA PHA .................... 62
1. KHÁI NIỆM VỀ MẠCH ĐIỆN HÌNH SIN 3 PHA ....................................... 62
1.1. Định nghĩa ................................................................................................ 62
1.2. Nguyên lý máy phát điện 3 pha ................................................................ 62
1.3. Biểu thức sức điện động 3pha .................................................................. 64
1.4. Đồ thị thời gian và đồ thị véc tơ ............................................................... 65
2. CÁC LƯỢNG "DÂY - PHA"TRONG MẠCH 3 PHA .................................. 66
2.1. Cách nối mạch điện 3 pha......................................................................... 66
2.2. Các định nghĩa .......................................................................................... 68
3. CÁCH NỐI DÂY 3 PHA HÌNH SAO (Y) ..................................................... 68
3.1. Cách nối .................................................................................................... 68
3.2. Quan hệ các lượng Dây – Pha .................................................................. 69
4. CÁCH NỐI DÂY MÁY PHÁT ĐIỆN 3 PHA HÌNH TAM GIÁC ().......... 70
4.1. Cách nối .................................................................................................... 70
4.2. Quan hệ các lượng Dây - Pha ................................................................... 71
5. CƠNG SUẤT MẠCH BA PHA CÂN BẰNG ................................................ 71
5.1. Cơng suất tác dụng.................................................................................... 71
5.2. Công suất phản kháng............................................................................... 72
5.3. Công suất biểu kiến .................................................................................. 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 73

4


GIÁO TRÌNH MƠN HỌC
Tên mơn học: Cơ sở kỹ thuật điện.
Mã mơn học: MH 09.
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học:
- Vị trí: Mơn học cơ sở kỹ thuật điện được bố trí học trước các mơn học,
mơ đun chun mơn nghề.
- Tính chất: Là môn học kỹ thuật cơ sở, làm nền tảng cho các mô đun thực
hành chuyên môn.
- Ý nghĩa và vai trị của mơn học: Giúp cho người học hiểu được các định
luật, đại lượng đặc trưng và biểu thức cơ bản của mạch điện. Phân tích được sơ
đồ đấu dây mạng 3 pha, mối quan hệ giữa đại lượng dây và đại lượng pha, công
suất trong mạng 3 pha cân bằng.
Mục tiêu của mơn học:
- Về kiến thức:
+ Trình bày được các kiến thức cơ bản về mạch điện 1 chiều, xoay chiều.
+ Phân tích được từ trường của dịng xoay chiều 1 pha, 3 pha.
- Về kỹ năng:
+ Tính toán được các bài toán đơn giản về mạch điện một chiều, xoay
chiều, mạch ba pha.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Rèn luyện cho người học tư duy logic trong tính tốn, cẩn thận, chính
xác, ham học hỏi.
Nội dung của môn học:

1

CHƯƠNG 1: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU
Mã chương: MH 09-01
Giới thiệu:
Điện một chiều được ký hiệu là DC (Direct Current). Có thể hiểu một
cách đơn giản dòng điện một chiều là dòng điện chạy theo một hướng cố định.
Cường độ của nó có thể tăng hoặc giảm nhưng khơng hề thay đổi chiều.
Điện một chiều có thể bắt gặp trong các thiết bị như: pin, sạc điện thoại,
bình ắc quy….. Đối với điện DC thì trên thiết bị chứa điện DC sẽ có ký hiệu âm
(-) và dương (+). Ngồi ra, chúng ta cũng có nghe đến điện áp một chiều như:
5VDC, 12VDC, 24VDC…..
Một số đặc tính của điện DC như:
- Cường độ dịng điện có thể tăng (giảm) nhưng khơng hề thay đổi chiều.
- Chiều dòng điện được quy ước đi từ dương sang âm.
- Dòng DC được tạo ra từ nguồn pin, ắc quy, năng lượng mặt trời
Mục tiêu:
- Trình bày được khái niệm về dịng điện một chiều.
- Trình bày được các phần tử trong mạch điện.
- Trình bày được các định luật cơ bản của mạch điện.
- Ghép được nguồn điện một chiều và ghép được phụ tải một chiều.
- Tính được cơng suất của mạch điện một chiều.
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ trong tính tốn.
Nội dung chính:
1. KHÁI NIỆM DỊNG 1 CHIỀU
1.1.Định nghĩa dịng điện
Là dịng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích dưới tác dụng
của lực điện trường. Người ta quy ước dòng điện là dòng chuyển dời của các hạt
mang điện tích dương từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp. cùng chiều
với điện trường.

1


I(t)
Im
t(s)

Hình 1.1: Dịng điện một chiều
Dịng điện xuất hiện khi có sự chuyển dời có hướng của các e tự do trong
kim loại hoặc các iôn trong dung dịch điện phân. Dịng điện một chiều là dịng
điện có chiều và trị số khơng thay đỗi theo thời gian. Ví dụ: pin, ắc qui, nắn từ
nguồn xoay chiều . . .
1.2. Bản chất dịng điện trong các mơi trường
Dịng điện trong kim loại:
Thành phần cấu trúc của kim loại: Các nguyên tử của kim loại sắp xếp đều
đặn tạo thành mạng tinh thể. Ở mỗi nút mạng là một nguyên tử có các e mang điện
tích âm bao quanh. Các e ở lớp ngồi cùng có liên kết yếu nên dễ dàng tách ra khỏi
hạt nhân để trở thành e tự do tồn tại trong bản thân kim loại.

Hình 1.2: Dịng điện trong kim loại
Bản chất của dòng điện trong kim loại: Khi chưa có tác dụng của điện
trường ngồi thì các e tự do trong kim loại chuyển động nhiệt hỗn loạn. Nhưng
khi dưới tác dụng của điện trường ngoài E thì các e chịu tác dụng của lực điện
trường sẽ di chuyển ngược chiều điện trường từ nơi có điện thế thấp đến nơi có
điện thế cao, cịn các iơn dương thì ngược lại. Vậy dịng điện trong kim loại là
dịng chuyển dời có hướng của các e tự do, ngược chiều điện trường E.
2


Dòng điện trong dung dịch điện phân:

Thành phần của dung dịch điện phân
Ví dụ:

H 2O
NaCl ⎯⎯⎯
→ Na + + Cl −

H 2O
H 2 SO4 ⎯⎯⎯
→ 2 H + + SO42−

Vậy trong dung dịch điện phân có ion âm, ion dương và chất điện mơi.
Bản chất của dịng điện trong dung dịch điện phân: khi chưa có tác dụng
của điện trường E, các ion trong dung dịch điện phân chuyển động hỗn loạn.
Nhưng khi dưới tác dụng của điện trường ngoài E thì các ion dương sẽ di
chuyển theo chiều điện trường còn các ion âm di chuyển theo chiều ngược lại.
Vậy Dòng điện trong dung dịch điện phân là dòng chuyển dời có hướng
của các ion, ion dương di chuyển theo chiều điện trường cịn ion âm di chuyển
ngược lại.

Hình 1.3: Dòng điện trong dung dịch điện phân
Dòng điện trong chất khí:
Trong những điều kiện bình thường, chất khí gồm những nguyên tử và
phân tử trung hòa về điện. Khi chất khí bị đốt nóng hoặc bị kích thích thì một số
nguyên tử hoặc phân tử mất bớt electron và trở thành ion dương.

3


Hình 1.4: Dịng điện trong chất khí

Một số electron mới được tạo thành này có thể chuyển động tự do, một số
khác kết hợp với nguyên tử hay phân tử trung hòa tạo thành ion âm. Như vậy, do
tác động bên ngồi mà trong chất khí xuất hiện các hạt mang điện tự do:
electron, ion dương, ion âm.
Khi khơng có điện trường đặt vào khối khí đã bị ion hóa, các ion và e
chuyển động nhiệt hỗn loạn, khơng có dịng điện trong chất khí. Khi có điện
trường ngồi đặt vào khối khí đã bị ion hóa, các ion âm và electron chuyển động
về phía cực dương, các ion âm chuyển động về phía cực âm tạo nên dịng điện
chạy trong chất khí. Vậy dịng điện trong chất khí là dịng chuyển dời có hướng
của các ion dương theo chiều điện trường, các ion âm và electron ngược chiều
điện trường.
1.3. Cường độ dòng điện
Là đại lượng đặc trưng cho độ lớn của dịng điện, được xác định bằng
lượng điện tích Q chạy qua một đơn vị tiết diện thẳng của dây dẫn trong một
đơn vị thời gian t.
Cường độ dòng điện mạnh hay yếu tùy vào lượng electron di chuyển
trong một đơn vị thời gian.
I=

Q
, ( A)
t

Nếu điện lượng qua tiết diện thẳng của dây dẫn thay đỗi theo thời gian thì
giá trị của dịng điện được xác định:
i=

dQ
, ( A)
dt

Trong hệ đơn vị đo lường quốc tế SI các đại lượng có đơn vị:
- Điện lượng Q, đơn vị Culông, ký hiệu: C
4


- Thời gian t, đơn vị giây, ký hiệu: s
- Dòng điện I, đơn vị ampe, ký hiệu: A
1.4. Mật độ dòng điện
Cường độ dòng điện qua một đơn vị diện tích tiết diện được gọi là mật độ
dịng điện, ký hiệu là J
J=

Trong đó:

I
S

J[A/m2]

- Mật độ dịng điện;

S[m2]

- Tiết diện dây;

I[A]

- Cường độ dòng điện.

Cường độ dòng điện dọc theo một đoạn dây dẫn là như nhau ở mọi tiết
diện nên ở chổ nào tiết diện dây nhỏ, mật độ dòng điện sẽ lớn và ngược lại.
1.5. Điện trở vật dẫn
Khái niệm: Khi đặt cùng một hiệu điện thế vào hai đầu của các vật dẫn
khác nhau thì kết quả đo được các dòng điện qua chúng cũng khác nhau. Điều
này chứng tỏ khả năng cản trở dòng điện của các vật dẫn khác nhau thì khác
nhau. Để đặc trưng cho mức độ cản trở đó người ta đưa ra khái niệm điện trở, ký
hiệu R (đơn vị (, K, . . .).
Bản chất của điện trở: Điện trở của một vật dẫn phụ thuộc vào hình dáng,
bản chất, kích thước và nhiệt độ của vật dẫn đó:
Sự phụ thuộc của điện trở vào kích thươc và bản chất vật dẫn:
Xét một đoạn mạch đồng nhất có tiết diện S chiều dài l đặt trong mơi
trường có nhiệt độ khơng đổi lúc đó điện trở của vật dẫn được xác định:
l
R =  . , ()
S

Trong đó:

R[]

- Điện trở vật dẫn;

[.m]

- Điện trở suất của vật dẫn, phụ thuộc vào bản
chất của từng vật dẫn;

l[m]

- Chiều dài;

S[mm2]

- Tiết diện.

Ví dụ: Tính điện trở của 1km dây đồng có tiết diện S = 50mm2, Cu=
0,0175.m.
5


Sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ:
Một vật dẫn với cùng một điện áp, nhưng khi nhiệt độ khác nhau thì điện
trở lại khác nhau thể hiện qua công thức:
r = r0 (1 +  ( −  0 )), () .

Trong đó:



- Độ tăng nhiệt độ, với  =  - 0;

r

- Điện trở của vật dẫn tại nhiệt độ ;

r0

- Điện trở của vật dẫn tại nhiệt độ lúc ban đầu;



- Hệ số nhiệt điện trở của vật liệu.

Ví dụ: xác định nhiệt độ hiện tại của cuộn dây đồng, biết ở 20oC có điện
trở r0 = 1,2 và điện trở hiện tại đo được là r = 1,44 ; Cho Cu = 0,004 oC-1.
Hiện tượng siêu dẫn:
Khi hạ nhiệt độ của vật dẫn kim loại xuống độ khơng tuyệt đối 0ok (273oC) thì điện trở của nó giảm đột ngột xuống bằng 0, gọi là hiện tượng siêu
dẫn. Nhiệt độ mà vật liệu chuyển sang trạng thái siêu dẫn gọi là nhiệt độ tới hạn.
1.6. Điều kiện duy trì dịng điện lâu dài.
Ðể duy trì dịng điện, cần duy trì điện trường bên trong vật dẫn. Vì năng
lượng của điện trường này bị tiêu hao trong q trình dịch chuyển điện tích, cho
nên năng lượng này phải luôn luôn được bổ sung. Như vậy cần một cơ cấu như
thế nào đó để biến đổi một dạng năng lượng khác (như hóa năng chẳng hạn)
thành năng lượng điện trường. Cơ cấu như vậy được gọi là suất điện động hay
nguồn điện. Vì vậy, để có dịng điện, ta cần nối vật dẫn với các cực của nguồn
điện, chẳng hạn, với các cực của một pin, một ắc qui.
Tóm lại điều kiện để có dịng điện là ở hai đầu vật dẫn phải có một điện
áp. Thiết bị tạo ra điện áp gọi là nguồn điện.
2. CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỆN
2.1. Định nghĩa mạch điện
Mạch điện là hệ thống các phần tử, linh kiện kết nối lại với nhau để thực
hiện chức năng nào đó. Để nghiêng cứu mạch điện trong thực tế, thì đối với
những người mới bắt đầu, người ta đề nghị không cần thiết bắt tay ngay trên
mạch điện thực mà có thể tiến hành trên các hình vẽ tượng trưng gọi là mơ hình
mạch, gọi tắt là mạch.

6

Mạch điện thực

Mơ hình mạch
Hình 1.5: Mơ hình mạch điện

Cấu trúc mạch điện (mơ hình mạch): được tạo thành từ các phần tử mạch

K
Nguồn
điện

RL
Dây dẫn

Hình 1.6: Cấu trúc của một mạch điện đơn giản
Tóm lại: Mạch điện là tập hợp các thiết bị (linh kiện) như nguồn điện, khí
cụ điện, tải tiêu thụ và dây dẫn nối kín nguồn với tải để có dịng điện chạy trong
mạch.
2.2. Các phần tử mạch điện
Nguồn điện: là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng khác thành điện năng
hay nói cách khác nguồn điện là thiết bị phát ra điện năng. Về nguyên lý,
nguồn điện là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng như cơ năng, hóa năng,
nhiệt năng thành điện năng.

7


Hình 1.7: Thiết bị biến đổi năng lượng
Ký hiệu:

Nguồn điện một chiều

Nguồn điện xoay chiều

U

U

Ví dụ: Pin, ắc quy biến đổi hóa năng thành điện năng; Pin mặt trời biến
đổi quang năng thành điện năng; Máy phát điện, biến đổi cơ năng thành điện
năng.
Tải tiêu thụ RL (phụ tải): là các thiết bị biến đổi điện năng thành các dạng
năng lượng khác như bóng đèn, bếp điện, động cơ điện . . .

Hình 1.8: Một số thiết bị phụ tải
Dây dẫn điện: dùng để dẫn điện từ nguồn điện đến phụ tải, thường dùng
dây đồng hay dây nhơm có điện trở nhỏ. Điện trở dây dẫn được tính:
l
R =  ()
s

Trong đó:

ρ[Ω/m]

- Điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn

l[m]

- Chiều dài dây dẫn;

S[m2]

- Tiết diện dây dẫn.

8


Hình 1.9: Dây dẫn điện
Ví dụ: Tính điện trở của dây dẫn nhôm dài 1000m tiết diện 5mm2, biết
nhôm = 0,029mm2/m.
l
1000
R =  = 0,029
= 5,8(  )
s
5

Lưu ý:

- Điện trở suất dây đồng mềm:  = 0,01748mm2/m.
- Điện trở suất dây đồng cứng:  = 0,01786mm2/m.

Các thiết bị phụ (khí cụ điện): các thiết bị đóng cắt mạch điện như cầu dao,
khởi động từ . .; các thiết bị đo lường như là đo dòng điện, đo điện áp . . .; các thiết
bị bảo vệ như cầu chì . . .

Hình 1.10: Các thiết bị đóng cắt mạch

9

2.3. Kết cấu 1 mạch điện
Mạch điện được biểu diễn bằng các ký hiệu hình học, các ký hiệu được
biểu diễn thành một hệ thống gọi là sơ đồ mạch điện và được kết cấu bởi các yếu
tố theo qui ước, định nghĩa sau:

Hình 1.11: sơ đồ mạch điện
Nhánh: Nhánh là một đoạn mạch gồm các phần tử ghép nối tiếp nhau,
trong đó có cùng một dịng điện chạy từ đầu này đến đầu kia.
Nút: Nút là điểm gặp nhau của từ ba nhánh trở lên.
Vòng: Vòng là lối đi khép kín qua các nhánh.
Mắt lưới : vịng mà bên trong khơng có vịng nào khác.
Mơ hình kết cấu mạch điện còn được gọi là sơ đồ thay thế mạch điện,
trong đó kết cấu hình học và q trình năng lượng giống như ở mạch điện thực,
song các phần tử của mạch điện thực đã được mơ hình bằng các thông số R, L,
C, e, j.
3. CÁCH GHÉP NGUỒN 1 CHIỀU
Nguồn điện DC là nguồn cung cấp dòng 1 chiều cho tải như là pin, ắcquy,
máy phát điện 1 chiều, nắn từ nguồn xoay chiều, . . .
Nguồn điện áp: Nguồn điện áp đặc trưng cho khả năng tạo nên và duy trì
Một điện áp trên hai cực của nguồn. Nguồn điện áp còn được biểu diễn bằng
Một sức điện động e(t) (hình b).

10


Hình a

Hình b

Hình c
Hình 1.12: Các dạng nguồn điện một chiều
Chiều e (t) từ điểm điện thế thấp đến điểm điện thế cao. Chiều điện áp
theo quy ước từ điểm có điện thế cao đến điểm điện thế thấp: u(t) = - e(t).
Nguồn dòng điện: 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 ngồi ( hình c).
3.1. Đấu nối tiếp các nguồn điện thành bộ
Nguồn điện áp đặc trưng cho khả năng tạo nên và duy trì một điện áp trên
hai cực của nguồn. Nguồn áp ghép nối tiếp sẽ tương đương với một nguồn sức
điện động duy nhất có trị số bằng tổng trị số các sức điện động đó.
n

etđ=   ek
k =1

Chọn chiều “+” là chiều đi từ A → B nên E1, E3 mang dấu “+” (vì có
chiều cùng với chiều dương đã chọn) và E2 có dấu “-” (vì có chiều ngược với
chiều dương đã chọn). Nếu chọn chiều “+” là chiều ngược lại đi từ B → A thì
dấu của E1, E3 và E2 là ngược lại.

Hình 1.13: Cách đấu nguồn áp nối tiếp
11


Ví dụ: e1= 3(v), e2= 5 (v), e3= 2(v) → etđ= 3+5-2 = 6 (v).
Nguồn áp còn biểu diễn bằng sđđ e(t).
e(t): chiều đi từ điểm có điện thế thấp đến điểm có điện thế cao.
u(t): chiều đi từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế thấp.
3.2. Đấu song song các nguồn điện thành bộ

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 ngồi. Nguồn dịng điện mắc song
song sẽ tương với một nguồn dịng duy nhất có giá trị bằng tổng đại số các
nguồn dịng đó.
n

J tđ =   J k
k =1

Hình 1.14: Cách đấu nguồn dịng song song
Ví dụ: j1= 2 (A), j2= 3 (A), j3=1 (A) → j = 2-3-1 = -2 (A)
Do mạch tương đương sau khi biến đổi chọn chiều dòng điện là chiều
hướng lên trên cùng chiều với J1 và J3 nên J1 và J3 có dấu “+”. Ngược lại J2 có
dấu “-”
3.3. Đấu hỗn hợp các nguồn điện
Giả thiết các phần tử nguồn là hoàn tồn giống nhau. Các nguồn điện hóa
học như pin và ắc quy có điện áp thấp và dịng điện nhỏ, để có điện áp cao ta
ghép nối tiếp, để có dịng điện lớn ta ghép song song, để có cả điện áp và dòng
cùng lớn ta phải ghép hỗn hợp các phần tử với nhau hay gọi là ghép nhóm.

12


U1

U2

U3

U4

U5

U6

Hình 1.15: Cách đấu nguồn hỗn hợp
Ví dụ: U1 = . . . = U6 = 1,5V; Q = 4Ah tính Utổng, Itổng và thời gian sử dụng
là bao lâu nếu dòng tiêu thụ là 1A?
Utổng = U1 + U2 + U3 = U4 + U5 + U6 =4,5V.
Itổng = I1 + I2 = 2A
t = Q/I = 4Ah/2 = 2h (2 giờ).
Vậy cách mắc hổn hợp thì điện áp tổng và dòng tổng tăng
Biến đổi tương đương giữa nguồn áp và nguồn dịng.

Rs

=

E

J

Rs

E = Rs.J

Hình 1.16: Biến đổi giữa nguồn áp và nguồn dòng
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.
4. CÁCH GHÉP PHỤ TẢI 1 CHIỀU

4.1. Đấu nối tiếp điện trở
Là cách ghép sao cho chỉ có duy nhất một giá trị dòng điện đi qua các
điện trở, cách ghép này cịn được gọi là cách ghép khơng phân nhánh.

Hình 1.17: Cách ghép nối tiếp điện trở
13