BÀI GIẢNG Điện kỹ thuật

CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ MẠCH ĐIỆN
BÀI 1: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU
MỤC TIÊU CỦA BÀI:
Sau khi học xong bài này người học có khả năng:
- Trình bày được nội dung và biểu thức của định luật Ôm, định luật
Kiecshop, định luật Junlenxo.
- Phân tích được mạch điện, vận dụng giải được các mạch điện một
chiều phù hợp với yêu cầu.
- Tích cực tham gia đóng góp ý kiến xây dựng bài.
I. Khái niệm về mạch điện
Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn
tạo thành những vòng khép kín trong đó dòng điện có thể chạy qua. Mạch
điện thường gồm các phần tử:
- Nguồn điện: là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng như cơ năng,
hoá năng, nhiệt năng… thành điện năng.
- Tải: là các thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng thành các
dạng năng lượng khác như cơ năng, hoá năng, nhiệt năng, quang năng….
1. Kết cấu hình học của mạch điện
- Nhánh: Nhánh là bộ phận của mạch điện gồm các phần tử nối tiếp
nhau trong đó có cùng dòng điện chạy qua.
- Nút: Nút là chỗ gặp nhau của từ ba nhánh trở lên
- Vòng: Vòng là lối đi khép kín qua các nhánh.
2. Nguyªn lý s¶n sinh ra dßng ®iÖn mét chiÒu
Xét nguyên lí làm việc của máy phát điện một chiều, trong đó dây quấn
phần ứng chỉ có một phần tử nối với hai phiến đổi chiều để tạo ra dòng điện
một chiều.
- Dùng một động cơ sơ cấp quay phần ứng, các thanh dẫn của dây quấn
phần ứng cắt từ trường của cực từ, cảm ứng các suất điện động. Chiều suất điện
động xác định theo quy tắc bàn tay phải, từ trường hướng từ cực N đến S.
- Suất điện động của phần tử bằng hai lần suất điện động của thanh dẫn.
Nếu nối hai chổi điện A và B với tải, trên tải sẽ có dòng điện chiều từ A đến B.

Điện áp của máy phát điện có cực dương ở chổi A và âm ở chổi B.
- Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí của phần tử thay đổi, thanh ab
ở cực S, thanh dc ở cực N, suất điện động trong thanh dẫn đổi chiều. Nhờ có
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
1
chổi điện đứng yên, chổi điện A vẫn nối với phiến góp phía trên, chổi B nối với
phiến góp phía dưới nên chiều dòng điện ở mạch ngoài không đổi. Ta có máy
phát điện một chiều với cực dương ở chổi A, cực âm ở chổi B.
- Ở chế độ máy phát, dòng điện phần ứng I
ư
cùng chiều với suất điện động
phần ứng E
ư
.
Phương trình điện áp là: U = E
ư
- R
ư
I
ư

Trong đó: R
ư
I
ư
: là điện rơi trong dây quấn phần ứng.
R
ư
: là điện trở của dây quấn phần ứng.
U: là điện áp đầu cực máy.

E
ư
: là suất điện động phần ứng.
II. Các định luật và đại lượng đặc trưng của dòng điện một chiều
1. Định luật Ôm
a. Định luật Ôm cho đoạn mạch
* Thành lập công thức và phát biểu định luật Ôm:
- Thành lập công thức: Xét đoạn mạch AB có điện áp U, chiều dài l,
tiết diện s:
R
U
I =
(A).
- Định luật Ôm: Dòng điện trong mạch tỉ lệ thuận với điện áp hai đầu đoạn
mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch.
b. Định luật Ôm cho toàn mạch
Giả sử một đoạn mạch không phân nhanh như hình vẽ:
U là điện áp ngoài: U = I.R
U
0
là điện áp rơi trong nguồn: U
0
= I.r
0,
U
d
là điện áp trên đường dây: U
d
= I.R
d

Theo định luật Ôm:
E = U + U
0
+ U
d
E = I.R + I.r
0
+ I.R
d
=>
Rr
d
R
E
I
++
=
0
* Định luật Ôm: Dòng điện chạy trong
mạch tỉ lệ thuận với suất điện động của
nguồn và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn mạch.
2. Định luật Kiecshop
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
2
R
E,r
0
R
d
E

1
I
1
R
1
I
4
R
1
E
3
I
3
R
3
E
1
I
2
R
2
A
B
+
+
- -
U
a. Định luật Kiecshop1
Định luật Kiecshop1 phát biểu cho một nút:
Tổng đại số các dòng điện tại một nút bằng không: ΣI = 0

Trong đó: Nếu quy ước các dòng điện đi tới nút mạng dấu dương, thì
các dòng điện rời khỏi nút mang dấu âm hoặc ngược lại.
Ví dụ: Tại nút A trên hình vẽ định luật Kiecshop1 được viết:
I
1
+ I
2
+ I
3
– I
4
= 0
Từ phương trình trên có thể viết lại
I
1
+ I
2
+ I
3
= I
4
b. Định luật Kiecshop2
Định luật Kiecshop2 được phát biểu như sau:
Đi theo một vòng khép kín, theo một chiều tuỳ ý, tổng đại số các điện
áp rơi trên các phần tử bằng tổng đại số các sức điện động trong vòng.
∑ ∑
=
RIE .
Để viết được phương trình Kiecshop2, ta phải chọn chiều dương cho các
vòng. Những sức điện động và dòng điện có chiều trùng với chiều đi vòng sẽ

lấy dấu dương, ngược lại mang dấu âm.
3. Định luật Joule - Lenz
Nhiệt lượng toả ra trên một vật dẫn khi có dòng điện không đổi chạy qua, tỷ lệ
thuận với điện trở của vật, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian
dòng điện chạy qua vật.
tRIQ
2
=
(J)
III. Công và công suất của dòng điện, nguồn điện trong mạch một chiều
1. Công và công suất của dòng điện
- Công của dòng điện : A=q.U=U.I.t (J)
- Công suất của dòng điện:
IU
t
UIt
t
A
P .===
(W, KW, MW)
Trong ngành kỹ thuật điện người ta dùng đơn vị là Wh; KWh; MWh.
2. Công và công suất của nguồn điện
- Công của nguồn điện: A
ng
= E.q = EIt (J)
- Công suất của nguồn điện: P
f
=
IE
t

A
ng
.=
(W)
BÀI 2: PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
3
MỤC TIÊU CỦA BÀI:
Sau khi học xong bài này người học có khả năng:
- Trình bày được nội dung các bước để giải mạch điện một chiều theo
phương pháp xếp chồng dòng điện, phương pháp dòng điện nhánh, phương pháp
dòng điện vòng, phương pháp điện áp hai nút.
- Lực chọn được phương pháp giải mạch đơn giản và phù hợp nhất, giải được
các mạch điện một chiều phù hợp với yêu cầu.
- Tích cực tham gia đóng góp ý kiến xây dựng bài.
I. Giải mạch điện một chiều bằng định luật Ôm
1. Đấu nối tiếp và song song nguồn điện một chiều
a. Đấu nối tiếp nguồn điện
Nguồn điện đấu nối tiếp là cách đấu cực dương
của phần tử này nối với cực âm của phần tử trước
E
bộ
=nE
0

r
bộ
= n.r
0
I

bộ
=I
0
b. Đấu song song nguồn điện
Nguồn đấu song song là cách đấu cực dương của
các phần tử với nhau, cực âm với nhau, làm thành
hai cực dương và âm của cả bộ
I
bộ
=mI
0
E
bộ
=E
0
r
bộ
=
m
r
0
c. Đấu hỗn hợp nguồn điện
Nguồn điện đấu hỗn hợp là cách đấu nối tiếp
và song song các phần tử để đạt được điện áp và
dòng điện yêu cầu. Số phần tử nối tiếp n cần bảo đảm suất điện động cả bộ bằng
hoặc lớn hơn điện áp U, còn số nhánh song song m cần đảm bảo dòng điện phóng
cả bộ bằng hoặc lớn hơn dòng điện yêu cầu I.
2. Đấu nối tiếp, song song điện trở
a. Đấu nối tiếp điện trở
I = I

1
= I
2
=….= I
n
U= U
1


+ U
2
+ +U
n
R = R
1
+ R
2
+ …+ R
n

Vậy điện trở toàn phần của đoạn mạch mắc nối tiếp bằng tổng điện trở của
từng phần cuả đoạn mạch.
b. Đấu song song điện trở
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
4
U= U
1


= U

2
= = U
n
I = I
1
+ I
2
+….+ I
n
n
RRRR
1

111
21
+++=

Vậy nghịch đảo điện trở tương đương của đoạn mạch mắc song song bằng
tổng các nghịch đảo của điện trở trong các nhánh.
3. Biến đổi sao - tam giác
a. Điều kiện biến đổi
+ Dòng điện đến các nút I
A
, I
B
, I
C
là không đổi.
+ Điện thế các nút A,B,C là không đổi, tức là U
AB

, U
BC
, U
CA
không đổi.
Với điều kiện đó thì chỉ có phần mạch điện bên trong các điểm A, B,
C là thay đổi, còn phần mạch từ các điểm A, B, C trở ra là không chịu ảnh
hưởng của sự biến đổi sao – tam giác.
b. Công thức biến đổi
+ Biến đổi hình sao thành hình tam giác:
C
BA
BAAB
R
RR
RRR
.
++=
;
A
CB
CBBC
R
RR
RRR
.
++=
;
B
AC

ACCA
R
RR
RRR
.
++=
+ Biến đổi hình tam giác thành hình sao:
CABCAB
RRR ++
=
ABCA
A
.RR
R
;
CABCAB
BCAB
B
RRR
RR
R
++
=
.
;
CABCAB
CABC
C
RRR
RR

R
++
=
.

Ví dụ áp dụng:
Cho sơ đồ mạch điện và các thông số như hình vẽ
1.14. Tính dòng điện I
4
.
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
5
Hình 1.14
R
1
E
120V
4Ω
2Ω
R
2
R
3
R
4
I
4
4Ω
2Ω
Giải:

- Tổng điện trở của cụm 2 điện trở mắc song song R
1
, R
2
là:
R
1
12
=
R
1
1
+
R
1
2
=
4
1
+
4
1
⇒

12
R
= 2 (
Ω
)
- Tổng điện trở của cụm 2 điện trở mắc song song R

3
, R
4
là:
R
1
34
=
R
1
3
+
R
1
4
=
2
1
+
2
1
=1
⇒

34
R
= 1 (
Ω
)
- Tổng trở toàn mạch là:

R
tđ
=
12
R
+
34
R
= 2 +1 = 3(
Ω
)
- Áp dụng định luật Ôm cho mạch chỉ có R:
Dòng điện chính trong mạch là:
I =
td
R
U
=
3
120
= 40 (A)
Điện áp đặt lên cụm 2 điện trở mắc song song R
3
, R
4
là:
U
34
=
34

R
. I = 40 . 1 = 40 (V)
Dòng điện chạy qua điện trở R
4
là: I
4
=
4
34
R
U
=
2
40
= 20 (A)
Vậy dòng điện chạy qua điện trở R
4
có trị số là 20A.
II. Phương pháp xếp chồng dòng điện
Trong mạch điện tuyến tính nhiều nguồn, dòng điện qua mỗi nhánh bằng tổng
đại số các dòng điện qua nhánh do tác động riêng rẽ của từng suất điện động (lúc
đó các suất điện động khác coi như bằng không).
Nguyên lý xếp chồng được ứng dụng nhiều để nghiên cứu mạch điện có nhiều
nguồn tác dụng.
Khi tính toán bằng phương pháp xếp chồng thì thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Thiết lập sơ đồ mạch điện chỉ có một nguồn tác động.
Bước 2: Tính dòng điện và điện áp trong mạch chỉ có một nguồn tác động.
Bước 3: Thiết lập sơ đồ mạch điện cho các nguồn tiếp theo, lập lại các bước 1
và 2 cho mỗi nguồn tác động.
Bước 4: Xếp chồng (cộng đại số) các kết quả tính dòng điện, điện áp ở mỗi

nhánh do các nguồn tác động riêng rẽ.
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
6
Bài tập áp dụng:
Cho mạch điện như hình vẽ 1.15: E
1
= 40V,
E
3
=16V, R
1
= 2Ω, R
2
= R
3
= 4Ω. Tính dòng điện I
2
?
Bài giải:
Bước 1: Lập sơ đồ chỉ có nguồn E
1
tác dụng. Ta
có sơ đồ mạch hình 1.15a
Bước 2: Tính dòng điện và điện áp trong mạch
chỉ có nguồn E
1
tác động.
)(2
44
4.4

.
32
32
23
Ω=
+
=
+
=
RR
RR
R
)(422
231
Ω=+=+=
RRR
td
Dòng điện nhánh 1 do nguồn E
1
tác động
)(10
4
40
1
11
A
R
E
I
td

===

)(202.1040
123
VUEU
=−=−=
)A(5
4
20
R
U
I
2
23
21
===
Bước 3: Thiết lập sơ đồ mạch điện khi cho nguồn E
3
tác dụng.

Sơ đồ mạch
hình 1.15b. Lập lại bước 2 ta tính được:
( )
Ω=
+
=
+
= 3,1
42
4.2

.
21
21
12
RR
RR
R
( )
Ω=+=+=
3,543,1
312
RRR
td
Dòng điện nhánh 3 do nguồn E
3
tác động
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
7
Hình 1.15 a) Nguồn E
1
tác động
b) Nguồn E
3
tác động
a) b)
Hình 1.15
)(3
3,5
16
3

33
A
R
E
I
td
≈==
)(44.316
3312
VUEU
=−=−=
)(1
4
4
2
12
23
A
R
U
I
===
Bước 4: Áp dụng phương pháp xếp chồng. Dòng điện trong nhánh 2 do cả
hai nguồn tác động là:
I
2
= I
21
+ I
23

= 5 + 1 = 6 (A)
III. Phương pháp dòng điện nhánh
Phương pháp dòng điện nhánh dựa vào hai định luật Kiếchốp để viết các
phương trình nút và vòng, biểu diễn mối tương quan giữa các dòng nhánh chọn
làm ẩn số với các đại lượng kết cấu của mạch ( suất điện động của nguồn, điện trở
của nhánh…). Vì thế, phương pháp này còn gọi là phương pháp phương trình nút
và mạch vòng.
Các bước giải mạch điện một chiều bằng phương pháp dòng nhánh:
Bước1: Chọn các dòng điện nhánh làm ẩn số, chiều đã chọn trước. Việc
chọn chiều các dòng điện nhánh là tùy ý. Nếu kết quả tính ra là số âm thì
chiều thực của dòng điện ngược với chiều đã chọn, có giá trị bằng giá trị
tuyệt đối của kết quả tính được.
Xác định số nút n và số nhánh N của mạch điện
Bước 2: Thành lập hệ phương trình dòng nhánh như sau:
- Chọn (n-1) nút để viết phương trình cho điểm nút (phương trình
Kiếchốp 1).
- Chọn m=N-(n-1) mạch vòng để viết
phương trình vòng (phương trình Kiếchốp 2). Nếu
không có gì đặc biệt thì các vòng nên chọn các
mắt để tiện lợi cho việc thành lập phương trình.
Bước 3: Giải hệ m phương trình dòng điện
nhánh, tìm được N ẩn chính là các dòng điện ở các
nhánh.
Nhược điểm của phương pháp dòng điện nhánh
là giải hệ nhiều phương trình với nhiều ẩn số.
Bài tập áp dụng:
Cho mạch điện như hình 1.16
E
1
= 10V, E

3
= 5V, R
1
= 47Ω,
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
8
Hình 1.16
R
2
= 22Ω
R
3
= 68Ω
Tính dòng điện I
1
, I
2
, I
3
?
Bài giải
- Mạch điện có hai nút (A, B), có 3 nhánh (n=2, N=3).
- Chọn chiều dòng điện như hình vẽ
- Số phương trình cần viết Kiếchốpl là:
n - 1 = 2 - 1 = 1 (phương trình)
Viết phương trình Kiếchốpl tại nút A
I
1
- I
2

+ I
3
= 0 (1)
Chọn: m=N-(n-1)=2 mạch vòng. Chọn 2 mạch
vòng độc lập a và b như hình vẽ.
Phương trình Kiếchốp2 cho 2 mạch
vòng a,b là:
Mạch vòng a: I
1
.R
1
+ I
2
.R
2
= E
1
Mạch vòng b: I
2
.R
2
+ I
3
.R
3
= E
3
Thay số: 47I
1
+ 22I

2
=10 (2)
22I
2
+ 68I
3
= 5 (3)
Giải hệ 3 phương trình (1), (2) và (3) ta được:
I
1
= 138 (mA); I
2
= 160 (mA); I
3
= 22 (mA)
IV. Phương pháp dòng điện vòng
Ở phương pháp này, số ẩn trong hệ phương trình không phải là dòng điện các
nhánh mà là một dòng điện mạch vòng mang ý nghĩa về toán học, vì nếu biết được
chúng có thể dễ dàng tính được dòng điện các nhánh.
Các bước giải theo phương pháp dòng điện mạch vòng như sau:
Bước 1: Xác định (m - n + 1) mạch vòng độc lập và tuỳ ý, vẽ chiều dòng điện
mạch vòng, thông thường nên chọn chiều các dòng điện mạch vòng giống nhau,
thuận tiện cho lập hệ phương trình. (m là số nhánh, n là số nút).
Bước 2: Tùy ý chọn chiều dòng điện nhánh và dòng điện vòng. Viết phương
trình Kiếchốp 2 cho mỗi mạch vòng theo các dòng điện mạch vòng đã chọn.
Bước 3: Giải hệ phương trình vừa thiết lập tìm các dòng điện vòng
Bước 4: Từ các dòng điện vòng suy ra các dòng điện nhánh: Dòng điện mỗi
nhánh bằng tổng đại số các dòng điện vòng chạy trên nhánh đó.
Phương pháp dòng điện vòng có ưu điểm là giải hệ ít phương trình, ít ẩn
số hơn phương pháp dòng điện nhánh, thường được sử dụng để giải bài toán

mạch điện phức tạp.
Bài tập áp dụng:
Cho mạch điện như hình 1.17a có: E
1
= 100V, E
3
= 80V, R
1
= 2Ω, R
2
= 5Ω,
R
3
= 6Ω. Tính dòng điện I
1
, I
2
, I
3
?
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
9
Bài giải:
Bước 1: Số mạch vòng độc lập: (m - n + 1) = 3 - 2 + 1 = 2 mạch vòng
Bước 2: Chọn chiều dòng điện mạch vòng như hình 1.17b
Viết phương trình Kiếchốp 2 cho mỗi mạch vòng
Mạch vòng a: I
a
.R
1

+ I
a
.R
2
+ I
b
.R
2
= E
1
⇔ 7.I
a
+ 5.I
b
= 100 (1)
Mạch vòng b: I
a
.R
2
+ I
b
.R
2
+ I
b
.R
3
= E
3
⇔ 5.I

a
+ 11.I
b
= 80 (2)
Bước 3: Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được:
I
a
= 13,46 (A)
I
b
= 1,15 (A)
Bước 4: Tính dòng điện nhánh
I
1
= I
a
= 13,46 (A);
I
3
= I
b
= 1,15 (A);
I
2
= I
a
+ I
b
= 14,61 (A)
V. Phương pháp điện áp hai nút

Phương pháp điện áp hai nút là một trong những phương pháp giải mạch
khá ưu điểm, vì phương pháp này sẽ giúp người giải giảm số phương trình khi
giải mạch. Phương pháp này không tính trực tiếp với ẩn số dòng điện các nhánh
mà qua ẩn số trung gian là điện thế của các nút. Phương pháp này chỉ áp dụng
cho mạch có hai điểm nút như hình vẽ.
Khi giải mạch người ta sẽ chọn một nút trong mạch gọi là nút gốc có điện thế
bằng không.
* Thành lập công thức:
Gọi điện áp giữa 2 điểm nút A,B là U=
BA
ϕϕ
−
và chọn chiều dòng điện các
nhánh như hình vẽ.
Áp dụng định luật Kiếchốp2 cho từng mạch vòng gồm mỗi nhánh khép kín
mạch qua điện áp U.
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
10
Hình 1.17
a)
b)
B
Ta có công thức:
E
1
= I
1
R
1
+ U → I

1
=
1
1
R
UE −
= (E
1
- U). g
1
(a)
E
2
= I
2
R
2
+ U → I
2
=
2
2
R
UE −
= (E
2
- U). g
2
(b)
E

3
= I
3
R
3
+ U → I
3
=
3
3
R
UE −
= (E
3
- U). g
3
(c)
I
4
=
4
4
.gU
R
U
=
(d)
(Đối với nhánh không nguồn, ta áp dụng định luật Ôm thông thường)
Áp dụng định luật Kiếchốp1 cho điểm A:
I

1
+ I
2
+ I
3
- I
4
=0
Hay: (E
1
- U). g
1
+ (E
2
- U). g
2
+ (E
3
- U). g
3
– U.g
4
=0 (e)
Rút ra: U =
BA
ϕϕ
−
=
g
Eg

gggg
gEgEgE
Σ
Σ
=
+++
++
)(
4321
332211
(*)
gEΣ
là tổng đại số với dấu quy ước như sau: Suất điện động nào hướng về
nút A sẽ mang dấu dương, suất điện động nào hướng về nút B sẽ mang dấu âm.
Sau khi đã tính được điện áp U, ta dùng các công thức trên để tính dòng
điện ở các nhánh.
Các bước giải như sau:
Bước 1: Xác định điểm nút âm và điểm nút dương. Điểm nút nào có nhiều
suất điện động hướng về sẽ là nút dương, điểm còn
lại là nút âm. Sau đó, quy định chiều dòng điện ở
các nhánh như sau: Ở nhánh có nguồn, cho chiều
dòng điện hướng đến nút dương, còn nhánh không
có nguồn, cho chiều dòng điện hướng đến nút âm.
Bước 2: Áp dụng công thức (*) tính điện áp
giữa hai nút, trong đó các tích Eg có dấu dương hay
âm tuỳ thuộc và suất điện động E hướng đến nút
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
11
Hình 1.19
dương hay âm. Nếu kết quả tính ra U có giá trị âm thì chứng tỏ đã chọn sai hai nút

âm và dương, cần hiểu chiều thực của điện áp ngược lại với chiều đã chọn.
Bước 3: Áp dụng công thức (a, b, c) để tính dòng điện trong các nhánh có
nguồn và công thức (d) để tính dòng điện trong các nhánh không nguồn. Nếu
nhánh nào tính ra dòng điện âm thì ta hiểu chiều thực của dòng điện ngược với
chiều đã chọn.
Bài tập áp dụng
Cho mạch điện như hình vẽ 1.19 có:
E
1
= 40V, E
3
= 20V, R
1
= 20Ω, R
2
=10Ω,
R
3
= 10Ω. Tính dòng điện I
1
, I
2
, I
3
?
Bài giải
Bước 1: Ta thấy nút A có nhiều suất điện động hướng về nên sẽ là nút
dương, còn nút B là nút âm.
Bước 2: Tổng dẫn của nhánh đối với nút A:
25,0)

111
(
321
=++=
RRR
g
A
Điện dẫn các nhánh có nguồn:
05,0
1
1
1
==
R
g
;
1,0
1
2
2
==
R
g
;
1,0
1
3
3
==
R

g
Áp dụng biểu thức (1.20) tính điện áp giữa hai nút. Áp dụng định luật
Kiếchốp1 cho nút A.
Ta có: I
1
- I
2
+ I
3
=0
(E
1
- U).g
1
- U.g
2
+ (E
3
- U).g
3
=0
U=
321
3311
ggg
gEgE
++
+
=
16

25,0
1,0.2005,0.40
=
+
(V)
Bước 3: Dòng điện trong các nhánh:
)(2,1
1
1
1
A
R
UE
I =
−
=
;
)(6,1
2
2
A
R
U
I
==
;
)(4,0
3
3
3

A
R
UE
I
=
−
=
Bài 3: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
MỤC TIÊU CỦA BÀI:
Sau khi học xong bài này người học có khả năng:
- Trình bày được khái niệm dòng điện xoay chiều hình sin, các đại lượng
đặc trưng của dòng điện xoay chiều hình sin.
- Xác định được trị số hiệu dụng của dòng điện xoay chiều, biểu diễn
được các đại lượng xuay chiều theo đồ thị véc tơ.
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
12
- Tích cực tham gia đóng góp ý kiến xây dựng bài.
I. Nguyên lý sản sinh ra sức điện động xoay chiều hình sin
1. Định nghĩa dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều là dòng điện có
chiều và cường độ biến đổi (hay còn gọi là
biến thiên) theo thời gian, dòng điện xoay
chiều thường biến đổi tuần hoàn, cứ sau
mỗi khoảng thời gian nhất định, nó lại lặp
lại quá trình biến thiên cũ, khoảng thời
gian ngắn nhất để dòng điện lặp lại quá
trình biến thiên cũ gọi là chu kỳ của dòng
điện xoay chiều.
Dòng điện xoay chiều hình sin là
dòng điện biến thiên tuần hoàn theo thêi

gian theo quy luËt của hàm sin hay côsin
Phương trình tổng quát: i=I
max
cos(
ω
t+
ϕ
) (A)
Hoặc: i=I
max
sin(
ω
t+
ϕ
) (A)
2. Nguyên lý sản sinh ra sức điện động xoay chiều hình sin
Suất điện động xoay chiều hình sin được tạo ra trong máy phát điện xoay
chiều một pha hoặc ba pha.
Về nguyên tắc, máy phát điện xoay chiều một pha gồm có hệ thống cực từ
gọi là phần cảm đặt ở stato và một bộ dây đặt trên roto gọi là phần ứng.
Xét máy phát điện xoay chiều đơn giản. Cho một khung dây quay trong từ
trường của nam châm vĩnh cửu N-S, khung dây sẽ cắt các đường sức từ trường
và cảm ứng trong khung dây một sức điện động cảm ứng xoay chiều hình sin.
Dòng điện cung cấp cho tải thông qua vòng trượt và chổi than. Nối đầu ra của
khung dây với tải thì sẽ có dòng điện xoay chiều chạy qua tải.
II. Các đại lượng đặc trưng
1. Chu kỳ-tần số- tần số góc
- Chu kỳ (T) là khoảng thời gian cần thiết để dòng điện lặp lại quá trình
biến thiên cũ, đơn vị (s).
-Tần số (f) là số chu kỳ mà dòng điện thực hiện trong một giây.

f =1/T (Hz)
- Tần số góc
ω
là tốc độ biến thiên của dòng điện hình sin:
ω
= 2
π
f (Rad/s)
2. Pha và sự lệch pha
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
13
I
m
t
T
T
T/2
i
+
-
-I
m
I
m
a. Pha
Trị số dòng điện tức thời được biểu diễn là:
i = I
m
sin(ωt +
ϕ

) (A)
Trong đó:
i: Trị số tức thời của dòng điện xoay chiều hình sin.
I
m
: Trị số cực đại (biên độ) của dòng điện xoay chiều hình sin.
(ωt+
ϕ
): Góc pha đặc trưng cho sự biến thiên của dòng điện xoay chiều
hình sin.
ϕ
: Pha đầu của lượng hình sin ở thời điểm khi t = 0. Pha đầu phụ
thuộc vào việc chọn toạ độ thời gian, pha đầu có thể bằng không, âm
hoặc dương.
b. Sự lệch pha
Do đặc tính các thông số của mạch, các đại lượng dòng điện, điện áp
thường có sự lệch pha với nhau. Góc lệch pha giữa các đại lượng là hiệu
số pha đầu của chúng. Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện ký hiệu là
ϕ, được định nghĩa như sau:
ϕ
=
ϕ
u
-
ϕ
i
Góc ϕ phụ thuộc các thông số của mạch:
ϕ > 0: điện áp vượt trước dòng điện
ϕ < 0: điện áp chậm sau dòng điện
ϕ = 0: điện áp và dòng điện trùng pha nhau

3. Trị số hiệu dụng của dòng điện hình sin
Trị số hiệu dụng của dòng điện hình sin được xác định bằng thương số
trị số cực đại (biên độ) chia cho
2
Ký hiệu bằng chữ in hoa: I:
2
max
I
I =
Tương tự, ta được trị số hiệu dụng của điện áp, sức điện động:
2
max
U
U =
;
2
max
E
E =
III. Biểu diễn các đại lượng xoay chiều bằng đồ thị Véctơ
- Với cách biểu diễn đại lượng xoay chiều hình sin bằng biểu
thức tức thời và bằng đường cong trị số thức thời, thì việc biều diễn
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
14
không thuận tiện khi cần so sánh hoặc thực hiện phép tính cộng, trừ
dòng điện, điện áp.
- Trong kỹ thuật điện thường hay biểu diễn các đại lượng hình sin
bằng véc tơ có độ lớn (môđun) bằng trị số hiệu dụng và góc tạo với
trục Ox bằng góc pha đầu của các đại lượng ấy.
Ví dụ, trong hình vẽ véc tơ dòng điện i biểu diễn dòng điện: i=10

2
sin(
ω
t+20
0
) và vec tơ điện áp u biểu diễn điện áp: u=20
2
sin(
ω
t-
45
0
).
Dựa vào cách biểu diễn các đại lượng và hai định luật Kiếchốp bằng véc tơ,
ta có thể giải mạch điện trên đồ thị, gọi là phương pháp đồ thị véc tơ.
Bài 4: TÍNH CHẤT MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA
MỤC TIÊU CỦA BÀI:
Sau khi học xong bài này người học có khả năng:
- Trình bày được nội dung và biểu thức của định luật Ôm đối với mạch
thuần trở, thuần cảm, thuần dung và mạch R-L-C mắc nối tiếp.
- Vẽ được đồ thị véc tơ biểu diễn mối quan hệ giữa dòng và áp trong
các mạch thuần trở, thuần cảm, thuần dung và mạch R-L-C mắc nối tiếp.
Giải được các bài toán liên quan.
- Tích cực tham gia đóng góp ý kiến xây dựng bài.
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
15
y
x0
0
>

ϕ
0
<
ϕ
y
x0
I

U

20
0
-45
0
I
=
1
0
A
U
=
2
0
V
i
u
L
a)
b)
u

i
I. Mạch điện xoay chiều thuần trở
1. Quan hệ dòng điện, điện áp
Khi đặt vào hai đầu điện trở R một điện áp u sẽ làm xuất hiện
dòng điện xoay chiều i chạy qua điện trở.
Điện áp xoay chiều có biểu thức:
u =U
m
sinωt (V)
Ở mỗi thời điểm, theo định luật Ôm ta có:
i =
u
R
=
sin
m
U
t
R
ω
(Đặt:
m
U
R
= I
m
)
Nên: i=I
m
sinωt (A)

Như vậy: Trong nhánh thuần trở, dòng điện và
điện áp cùng tần số và trùng pha nhau.
2. Định luật Ôm: I=
U
R
Trong nhánh thuần trở, trị số hiệu dụng của dòng điện xoay chiều tỉ
lệ thuận với trị số hiệu dụng của điện áp đặt vào nhánh, tỉ lệ nghịch với
điện trở của nhánh.
3. Công suất: P = U
R
I = RI
2
Trong mạch thuần trở công suất tác dụng bằng tích hiệu dụng dòng điện và
điện áp hay bằng tích của bình phương dòng điện và điện trở
của đoạn mạch, đơn vị công suất là W, kW.
II. Mạch điện xoay chiều thuần cảm (L)
1. Quan hệ dòng điện, điện áp
Giả sử đặt vào hai đầu mạch thuần cảm một điện áp xoay
chiều u làm xuất hiện dòng điện i trong mạch có dạng:
i=I
m
sinωt
Dòng điện i biến thiên đi qua cuộn dây L làm xuất
hiện suất điện động tự cảm e
L
có dạng:
e
L
=-L
di

dt
= - L
m
sindI t
dt
ω
Áp dụng định luật Kiếchốp2 cho mạch:
u
L
+e
L
=ir=0 (r=0)
Do đó: u
L
=-e
L

Ta có: u
L
=L
di
dt
=L
dt
tId
m
)sin(
ω
u
L

=ωLI
m
sin(ωt+
2
π
)
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
16
i
R
a)
u
b)
u
i
u
L
=U
Lm
sin(ωt +
2
π
)
Trong đó: U
Lm
=ωLI
m
=X
L
I

m

U
L
=
2
Lm
U
=X
L
I
X
L
= ωL gọi là cảm kháng, đơn vị là Ω.
Như vậy: Trong nhánh thuần cảm, dòng điện và điện áp có cùng tần số
song lệch pha nhau một góc
2
π
. Dòng điện chậm sau điện áp một góc
2
π
.
2. Định luật Ôm: I =
L
L
X
U
Trong nhánh thuần cảm, trị số hiệu dụng của dòng điện xoay chiều tỉ
lệ thuận với trị số hiệu dụng của điện áp đặt vào nhánh, tỉ lệ nghịch với
cảm kháng của nhánh.

3. Công suất:
L
L
X
U
XIUIQ
2
2
===

Đơn vị của công suất phản kháng là VAr hoặc kVAr. Đọc là vôn-
ampe-phản kháng hoặc kilô vôn-ampe-phản kháng.
III. Mạch điện xoay chiều thuần điện dung (C)
1. Quan hệ dòng điện, điện áp
Khi có dòng điện
tIi
ω
sin
max
=
qua tô điện C t¹o thµnh m¹ch thuÇn ®iÖn
dung th× điện áp rơi trên điện dung là:

)
2
sin(cos
1
sin
11
)(

maxmaxmax
π
ωω
ω
ω
−=−===
∫∫
tUtI
C
tdtI
C
dti
C
tu
CC
Trong đó:
maxmaxmax
1
IXI
C
U
CC
==
ω
IX
U
U
C
C
C

==
2
max
X
C
=
1
C
ω
gọi là dung kháng, đơn vị là Ω.
Như vậy : Trong nhánh thuần dung, dòng điện và
điện áp có cùng tần số, song lệch pha nhau một góc
2
π
.
Dòng điện vượt trước điện áp một góc
2
π
.
2. Định luật Ôm
Từ công thức: U
C
=I.X
C
Suy ra: I =
C
C
X
U

Bài giảng Điện Kỹ Thuật
17
a)
b)
u
i
2
π
−
Trong nhánh thuần dung, trị số hiệu dụng của dòng điện xoay chiều tỉ lệ
thuận với trị số hiệu dụng của điện áp đặt vào nhánh, tỉ lệ nghịch với dung
kháng của nhánh.
3. Công suất
Q=UI=I
2
X
C
=
C
X
U
2
Đơn vị đo công suất phản kháng là VAr.
IV. Mạch R-L-C mắc nối tiếp
1. Quan hệ dòng điện, điện áp
Giả sử khi đặt vào hai đầu nhánh điện
áp u, dòng điện trong nhánh có công thức:
i= I
m
sinωt

Dòng điện này sẽ gây ra những điện áp U
R
,
U
L
, U
C
trên các phần tử R, L, C.
U
R
= IR, U
L
= IX
L
, U
C
= IX
C

Điện áp nguồn U bằng:
R L C
U U U U= + +
u uuu uu uuu
Từ đồ thị véc tơ ta tính được trị số hiệu dụng của điện áp:
U=
2 2
( )
R L C
U U U+ −
U=

2 2
( ) ( )
L C
IR IX IX+ −
U=
2 2
( )
L C
I R X X+ −
= IZ
Trong đó: Z =
2 2
( )
L C
R X X+ −
Z gọi là tổng trở của nhánh R-L-C nối tiếp, đơn vị Ω.
Đặt X = X
L
- X
C
gọi là điện kháng của nhánh.
Góc lệch pha: tgϕ =
L C
X
R R
U U
U
U U
−
=

=
L C
X X
X
R R
−
=
- Nếu X
L
- X
C
> 0 thì
ϕ
tg
>0, góc ϕ > 0: Mạch mang tính cảm, dòng điện
chậm sau điện áp một góc ϕ.
- Nếu X
L
- X
C
< 0 thì
ϕ
tg
<0, góc ϕ < 0: Mạch mang tính dung, dòng điện
vượt trước điện áp một góc ϕ.
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
18
a)
b)
- Nếu X

L
- X
C
= 0 thì
ϕ
tg
=0, góc ϕ = 0: Dòng điện trùng pha với điện
áp, lúc này có hiện tượng cộng hưởng điện áp, dòng điện trong nhánh I =
U
R

đạt trị số lớn nhất.
- Biểu thức của điện áp là: u = U
m
sin (ωt +ϕ
u
) (V)
2. Định luật Ôm
I =
U
Z
Trị số hiệu dụng của dòng điện xoay chiều tỉ lệ thuận với trị số hiệu
dụng của điện áp đặt vào nhánh, tỉ lệ nghịch với tổng trở của nhánh.
3. Cộng hưởng điện áp
Khi cộng hưởng, X = 0 nên Q = 0 (mạch không phóng, tích năng lượng với
mạch ngoài, mà chỉ nhận vừa đủ công suất tác dụng để bù tổn hao bên trong
mạch).
Khi X = 0 dẫn đến góc lệch pha φ = 0 (dòng và áp cùng pha)
Tần số cộng hưởng:
LC

1
0
==
ωω
Điện áp rơi trên các phần tử:
U
R
= U = I.R
U
L
= U
C
= I.Z
L
= I.Z
C
Bài 5: HỆ THỐNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA
Sau khi học xong bài này người học có khả năng:
- Trình bày được định nghĩa và vẽ dạng đồ thị của mạch điện xoay chiều 3 pha,
cách đấu nối cuộn dây máy phát điện hình sao, đấu nối phụ tải hình sao và hình tam giác.
- Phân tích được nguyên lý hoạt động cuả
máy phát điện xoay chiều 3 pha, các ưu
nhược điểm của các cách đấu dây hình sao và
hình tam giác.
- Tích cực tham gia đóng góp ý kiến xây
dựng bài.
I. Khái quát về hệ thống điện xoay chiều ba pha
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
19
1. Định nghĩa

Mạch ba pha là mạch điện mà nguồn điện năng của nó gồm ba sức điện
động hình sin cùng tần số nhưng lệch nhau một góc α nào đó. Trong thực tế
thường dùng nguồn điện năng ba pha gồm ba sức điện động hình sin cùng tần số,
cùng biên độ và lệch nhau một góc 120
0
. Nguồn ba pha như vậy được gọi là
nguồn ba pha đối xứng.
Mạch ba pha đối xứng bao gồm nguồn điện ba pha đối xứng, đường dây
truyền tải và các phụ tải ba pha cân bằng.
2. Nguyên lý máy phát điện xoay chiều ba pha
Để tạo nguồn điện ba pha, ta dùng máy phát điện đồng bộ ba pha. Sau đây
ta xét cấu tạo và nguyên lý của máy phát điện đồng bộ ba pha đơn giản.
a. Cấu tạo máy phát điện xoay chiều ba pha
Gồm hai phần: stato và rôto
- Stato (phần tĩnh): Lõi thép hình trụ, bên trong có sáu rãnh, trên mỗi cặp
rãnh ta đặt các dây quấn AX, BY, CZ có cùng số vòng dây và lệch nhau một góc
120
0

trong không gian. Mỗi dây quấn là một pha. Dây quấn AX là pha A, BY là
pha B và CZ là pha C. - Rôto (phần quay): Cũng là lõi thép hình trụ, đặt bên
trong stato và có thể quay quanh trục. Nó chính là nam châm điện N-S được
từ hóa bằng dòng điện một chiều lấy từ nguồn kích thích bên ngoài.
b. Nguyên lý làm việc
Dùng một động cơ sơ cấp kéo rôto máy phát quay, từ trường phần cảm quay
theo, đường sức từ lần lượt cắt các cuộn dây sinh ra sức điện động cảm ứng
trong mỗi cuộn dây, sức điện động cảm ứng biến thiên theo quy luật hình sin. Vì
3 cuộn dây đặt lệch nhau 120
0
trong không gian nên các sức điện động cũng lệch

nhau 120
0
về thời gian.
Khi quay rôto, từ trường sẽ lần lượt quét qua các dây quấn stato, và cảm ứng
vào dây quấn stato các sức điện động sin cùng biên độ, cùng tần số và lệch nhau
một góc 2π/3. Nếu chọn pha đầu của sức điện động e
A
của dây quấn AX bằng
không thì thì các pha B, C lần lượt lệch nhau 120
0
ta có biểu thức của suất điện
động ba pha là:
Sức điện động pha A: e
A
= E
m
sin
ω
t
Sức điện động pha B: e
B
= E
m
sin (
ω
t-120
0
) = E
m
sin (

ω
t-
3
2
π
)
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
20
Sức điện động pha C: e
C
= E
m
sin (
ω
t-240
0
) = E
m
sin (
ω
t-
3
4
π
)
II. Cách đấu dây hệ thống điện xoay chiều 3 pha
1. Đấu các cuộn dây máy phát thành hình sao
Đấu các cuộn dây máy phát điện thành hình sao là đấu 3 điểm cuối X, Y, Z
thành điểm chung và gọi là điểm trung tính (hay điểm không) ký hiệu là O, còn
các đầu dây A, B, C nối với các dây dẫn.

+ Dây dẫn nối với điểm trung tính gọi là dây trung tính;
+ Dây dẫn trong mạch nối với các đầu dây A, B, C goi là 3 dây pha;
+ Mạch điện có 3 dây pha và dây trung tính gọi là mạch 3 pha 4 dây;
+ Mạch điện chỉ có 3 dây pha gọi là mạch ba pha 3 dây;
+ Dòng điện pha: Dòng chạy trong các pha của nguồn hoặc phụ tải. Ký hiệu: Ip.
+ Dòng điện dây: Dòng chạy trong các dây pha. Ký hiệu: I
d
.
+ Điện áp pha: Điện áp của điểm đầu và điểm cuối của một pha nào đó
(hoặc giữa một dây pha với dây trung tính). Ký hiệu: Up

+ Điện áp dây: điện áp giữa hai điểm đầu của các pha (hoặc giữa hai dây
pha với nhau). Ký hiệu: U
d
.
2. Nối phụ tải thành hình sao
a. Cách nối dây
Để nối tải hình sao ta nối ba điểm cuối của các pha với nhau tạo thành điểm
trung tính, ba điểm cuối được nối với nhau tạo thành trung tính O của tải. Sơ đồ
mạch ba pha sẽ có thể là mạch nối sao 3 dây ( không dây trung tính ) hoặc sao 4
dây (có dây trung tính ).
b. Quan hệ giữa đại lượng dây và đại lượng pha
Căn cứ vào mạch điện ta thấy quan hệ giữa dòng điện dây I
d
và dòng điện
pha Ip như sau: I
d
= I
p

pd
UU .3=

3. Nối phụ tải thành hình tam giác
a. Cách nối dây
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
21
Muốn nối hình tam giác ta lấy đầu pha này nối với cuối pha kia: A nối với Z; B nối
với X; C nối với Y và tượng tự đối với tải A’ nối với Z’; B’ nối với X’; C’ nối với Y’
b. Quan hệ giữa đại lượng dây và pha
Căn cứ vào mạch điện ta thấy quan hệ giữa dòng điện dây I
d
và dòng điện
pha I
p
như sau:
pd
II .3
=

U
d
= U
p
4. Công suất mạch xoay chiều ba pha
a. Công suất tác dụng
Công suất tác dụng P (đơn vị Oát, ký hiệu W), của mạch ba pha bằng tổng
công suất tác dụng của các pha. Gọi P
A
, P

B
, P
C
tương ứng là công suất tác dụng
của pha A, B, C ta có:
CCCBBBAAACBA
IUIUIUPPPP
ϕϕϕ
coscoscos
++=++=

Khi mạch ba pha đối xứng:
ϕϕ
cos3cos3
ddPP
IUIUP ==

b. Công suất phản kháng của 3 pha
Công suất phản kháng Q (đơn vị VAr)
CCCBBBAAACBA
IUIUIUQQQQ
ϕϕϕ
sinsinsin
++=++=
Khi ba pha đối xứng ta có:
ϕϕ
sin3sin3
ddPP
IUIUQ ==
c. Công suất biểu kiến

Công suất biểu kiến của mỗi pha:
222222
;;
CCCBBBAAA
QPSQPSQPS
+=+=+=
Khi ba pha đối xứng ta có: S
Σ
= 3.U
p
. I
p
=
3
.U
d
.I
d
Hệ số công suất của hệ thống ba pha:
Σ
ΣΣ
==
S
P
IU
P
dd
3
cos
ϕ

CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
BÀI 1: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
Sau khi học xong bài này người học có khả năng:
- Trình bày được khái niệm và cấu tạo của máy biến áp một pha,
- Phân tích được nguyên lý hoạt động cuả máy biến áp một pha, xác
định được một máy biến áp là loại tăng áp hay giảm áp trong thực tế.
- Tích cực tham gia đóng góp ý kiến xây dựng bài.
I. Cấu tao, phân loại máy biến áp
1. Khái niệm
Để biến đổi điện áp (dòng điện) xoay chiều từ giá trị cao đến giá trị thấp
hoặc ngược lại ta dùng máy biến áp.
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
22
Máy biến áp một pha là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm
ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp xoay chiều một pha từ điện áp này sang
điện áp khác với tần số không đổi.
Đầu vào của máy biến áp nối với nguồn điện được gọi là sơ cấp. Đầu ra
nối với tải gọi là thứ cấp. Các đại lượng và các thông số sơ cấp có chỉ số 1. Các
đại lượng và thông số thứ cấp có chỉ số 2.
Nếu điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp là máy tăng áp ngược lại là
máy giảm áp.
2. Cấu tạo của máy biến áp một pha
- Lõi thép máy biến áp:
Dùng để dẫn từ thông, được chế tạo từ vật liệu dẫn từ tốt, thường là các lá
thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0.35 đến 1mm được ghép cách điện với nhau. Để
giảm dòng điện xoáy trong lõi thép, người ta dùng lá thép kỹ thuật điện, hai mặt
có sơn cách điện ghép lại với nhau thành lõi thép. Lõi thép gồm 2 phần là trụ và
gong: trụ để đặt dây quấn; còn gông nối liền giữa các trụ để khép kín mạch từ.
- Dây quấn máy biến áp
Được chế tạo bằng dây đồng hoặc nhôm có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bên

ngoài dây dẫn có bọc cách điện. Dây quấn được lồng vào trụ thép. Giữa các vòng
dây, giữa các cuộn dây và giữa cuộn dây với vỏ đều có cách điện. Máy biến áp
thường có hai hay nhiều cuộn dây:
+ Dây quấn nối với nguồn (cuộn dây sơ cấp) thường có tiết diện dây nhỏ và
số vòng dây lớn.
+ Dây quấn nối với tải (cuộn dây thứ cấp) thường có tiết diện dây lớn, số
vòng dây ít.
Máy biến áp có công suất nhỏ thì làm mát bằng không khí
Máy có công suất lớn thì làm mát bằng dầu, vỏ thùng có cánh tản nhiệt
3. Phân loại máy biến áp
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
23
- Theo nhiệm vụ của máy biến áp: máy biến áp điện lực, máy biến áp đo
lường, máy biến áp hàn, máy biến áp chuyên dụng, máy biến áp thí nghiệm ;
- Theo số cuộn dây quấn: Máy biến áp một hay nhiều dây quấn;
- Theo lõi thép: máy kiểu bọc, kiểu trụ, vừa bọc vừa trụ, kiểu hình xuyến.
II. Nguyên lý hoạt động của máy biến áp
Xét nguyên lý của máy biến áp một pha có hai dây quấn W
1
và W
2
. Khi
nối cuộn dây sơ cấp vào điện áp xoay chiều u
1
, trong dây quấn W
1
sẽ có dòng
điện i
1
chạy qua, sinh ra từ trường B biến thiên theo qui luật của dòng điện i

1
.Từ
trường B có từ thông chính
φ
chạy trong lõi thép, móc vòng qua hai dây quấn
W
1
và W
2
và biến thiên theo i
1
.
Theo định luật cảm
ứng điện từ, sự biến thiên
của từ thông Φ làm cảm
ứng trong dây quấn sơ
cấp sức điện động:
e
1
= -W
1
d
dt
Φ
và trong dây quấn thứ cấp
sức điện động:
e
2
= -W
2

d
dt
Φ
Trong đó: W
1
, W
2
là số vòng của dây quấn sơ cấp và thứ cấp.
Khi máy biến áp không tải, dây quấn thứ cấp hở mạch, dòng điện i
2
= 0, từ
thông chính
φ
trong lõi thép chỉ do dòng sơ cấp i
o
sinh ra.
Khi máy biến áp có tải Z
t
, trong mạch thứ cấp có dòng điện i
2
, khi đó từ thông
chính do cả hai dòng sơ cấp i
1
và thứ cấp i
2
sinh ra. Điện áp U
1
hình sin nên từ
thông cũng biến thiên hình sin.
Φ = Φ

max
sinωt
e
1
= -W
1
max
( sin )d t
dt
ω
Φ
= W
1
.
ω
.Φ
max
sin(ωt-
2
π
)
= E
1
2
sin(ωt-
2
π
)
e
2

= -W
2
max
( sin )d t
dt
ω
Φ
= W
2
.
ω
.Φ
max
sin(ωt-
2
π
)
= E
2
2
sin(ωt-
2
π
)
Trong ®ã: E
1
= 4,44fW
1
Φ
max

Bài giảng Điện Kỹ Thuật
24
E
2
= 4,44fW
2
Φ
max
E
1
, E
2
là trị số hiệu dụng của sức điện động sơ cấp, thứ cấp.
Tỷ số E
1
/ E
2
gọi là hệ số biến áp k:
Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí, thì có thể
coi gần đúng U
1
≈ E
1
; U
2
≈ E
2
nên:
Kết luận: Tỷ số điện áp sơ cấp và thứ cấp gần đúng bằng tỷ số vòng dây sơ

cấp và thứ cấp.
Đối với máy tăng áp thì: U
2
> U
1
và W
2
> W
1
; với máy giảm áp thì:
U
2
< U
1
và W
2
< W
1
Như vậy, dây quấn sơ cấp và thứ cấp không trực tiếp liên hệ với nhau về
điện nhưng nhờ có từ thông chính, năng lượng đã được truyền từ mạch sơ cấp
sang mạch thứ cấp.
Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp, thì có thể coi gần đúng
hoặc:
Bài 2: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
Sau khi học xong bài này người học có khả năng:
- Trình bày được khái niệm và cấu tạo của máy biến áp ba pha, nêu
được các cách đấu dây máy biến áp ba pha.
- Phân tích được nguyên lý làm việc cuả máy biến áp ba pha, xác định
được các đầu dây của máy biến áp ba pha
- Tích cực tham gia đóng góp ý kiến xây dựng bài.

I. Khái quát chung
1. Khái niệm
Để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện ba pha, ta có thể dùng
ba máy biến áp một pha, hoặc dùng máy biến áp ba pha.
Bài giảng Điện Kỹ Thuật
25