Giáo trình Điện kỹ thuật - CĐ Nghề Công Nghiệp Hà Nội

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Chủ biên: TRẦN THỊ THU HUYỀN
-------***---------

GIÁO TRÌNH
ĐIỆN KỸ THUẬT
( Lưu hành nội bộ)

HÀ NỘI 2012

1


LỜI NÓI ĐẦU

Trong chương trình đào tạo của các trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề Điện tử
dân dụng thực hành nghề giữ một vị trí rất quan trọng: rèn luyện tay nghề cho học sinh.
Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng thời cần một giáo
trình nội bộ, mang tính khoa học và đáp ứng với yêu cầu thực tế.
Nội dung của giáo trình “ĐIỆN KỸ THUẬT” đã được xây dựng trên cơ sở kế thừa
những nội dung giảng dạy của các trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp
ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại
hóa đất nước,.
Giáo trình được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới và biên
soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập những nội dung cơ bản, cốt yếu để tùy theo tính
chất của các ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp và không trái
với quy định của chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề.
Tuy các tác giả đã có nhiều cố gắng khi biên soạn, nhưng giáo trình chắc chắn
không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự tham gia đóng góp ý kiến của

các bạn đồng nghiệp và các chuyên gia kỹ thuật đầu ngành.
Xin trân trọng cảm ơn!

2


Tuyên bố bản quyền

Tài liệu này là loại giáo trình nội bộ dùng trong nhà trường với mục đích làm tài liệu
giảng dạy cho giáo viên và học sinh, sinh viên nên các nguồn thông tin có thể được tham khảo.
Tài liệu phải do trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội in ấn và phát hành.
Việc sử dụng tài liệu này với mục đích thương mại hoặc khác với mục đích trên đều bị
nghiêm cấm và bị coi là vi phạm bản quyền.
Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội xin chân thành cảm ơn các thông tin giúp
cho nhà trường bảo vệ bản quyền của mình.

Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:
Thời gian
Số
TT

Tên chương, mục

Tổng

Lý

Thực
hành,

Kiểm
tra*

số

thuyết

Bài
tập

(LT hoặc
TH)

16

10

5

1

Mở đầu
I

Mạch điện một chiều
3


- Mạch điện và các phần tử mạch

0.5

0.5

- Các đại lượng đặc trưng quá
trình năng lượng trong mạch điện

1

1

0.5

0.5

- Các định luật của mạch điện

2

2

- Các biến đổi tương đương

3

2

- Nguyên lý xếp chồng

1

1

7

3

- Mô hình mạch điện một chiều

1

- Phương pháp giải mạch điện
phức tạp
- Kiểm tra
4
1
1

II

Từ trường và cảm ứng điện
từ

14

11

2

- Đại cương về từ trường.

1.5

1

0,5

- Từ trường của dòng điện.

1.5

1,5

- Các đại lượng đặc trưng của từ
trường.

1.5

1,5

- Lực từ.

2.5

2

0,5

- Hiện tượng cảm ứng điện từ

2.5

2

0,5

- Hiện tượng tự cảm và hỗ cảm

2.5

2

0,5

- Dòng điện Foucault- Hiệu ứng
mặt ngoài

1

1

- Kiểm tra

1

4

1

1

III

IV

Dòng điện hình sin

15

10

- Khái niệm về dòng điện hình
sin

0.5

0.5

- Các đại lượng đặc trưng của
dòng điện hình sin

0.5

0.5

- Tính chất của mạch điện xoay
chiều

2

2

- Công suất của dòng điện xoay
chiều hình sin

2

2

- Biểu diễn dòng điện xoay
chiều bằng số phức

2

2

- Các phương pháp giải các
mạch điện xoay chiều hình sin

7

3

- Kiểm tra

1

Mạch điện xoay chiều ba pha

15

11

- Khái niệm về nguồn điện ba
pha.

1

1

- Các cách nối dây máy điện

3

2

- Công suất của mạch điện ba pha

1

1

- Cách nối nguồn và tải trong
mạch điện ba pha

3

2

1

- Động cơ điện xoay chiều không
đồng bộ ba pha

6

5

1

- Kiểm tra

1
Cộng

60

*

4

1

4
1
3

1

1

1
42

14

4

Ghi chú : Thời gian kiểm tra lý thuyết được tính vào giờ lý thuyết, kiểm tra thực hành
được tính vào giờ thực hành.
5


Ch­¬ng 1
ĐẠI CƯƠNG VỀ MẠCH ĐIỆN
1. Mạch điện một chiều
1. Định nghĩa:
Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện dưới tác dụng của điện
trường.
Chiều qui ước của dòng điện: là chiều chuyển dời của các hạt mang điện tích dương.
6


2. Bn cht dũng in trong cỏc mụi trng:
a. Dũng in trong kim loi:
b. Dũng in trong mụi trng in ly
c. Dũng in trong khụng khớ
3. Cng dũng in:
Cng dũng in c tớnh bng lng in tớch chuyn dch qua mt tit din dõy

dn trong mt n v thi gian
4. Mt dũng in
5. S ph thuc ca in tr vo nhit
6. iu kin duy trỡ dũng in
1.2. Kết cấu hình học của mạch điện.
1.2.1. Phụ tảI ( cũn gi l thit b tiờu th in)
Phụ tải (tải) là các thiết bị điện tiêu thụ điện năng để
biến đổi thành các dạng năng l-ợng khác nh- cơ năng (động
cơ điện), nhiệt năng (bàn là điện, bếp điện), quang năng
(đèn điện)
Thit b tiờu th in c kớ hiu trờn s l mt in tr R
1.2.2. Ngun in:
Ngun in l cỏc thit b bin i cỏc dng nng lng khỏc nh c nng ( mỏy phỏt ),
nhit nng( than ỏ, nhiờn liu) nh mỏy phỏt diesel, quang nng ( nh pin mt tri), húa
nng ( nh cqui) thnh in nng cung cp ngun in cho cỏc thit b tiờu th in
nng.
Kớ hiu trờn s ca ngun in l mt sc in ng E v in tr trong Ro
1.2.3. Thit b truyn dn:
Thit b truyn dn l nhng thit b truyn dn nng lng in t ngun n cỏc thit b
tiờu th in.
Thit b truyn dn thng l cỏc loi dõy dn, c lm bng kim loi dn in nh Cu,
Al, c kớ hiu trờn s nh mt in tr Rd.
7


1.2.4. Cỏc thit b khỏc:
Cỏc thit b khỏc ca mch in nh: cỏc phn t dung bo v, o m
1.2. Mạch điện
Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện (nguồn, tải, dây
dẫn) nối với nhau trong đó dòng điện có thể chạy qua (hình

1.6)
Mạch điện phức tạp có nhiều nhánh, nhiều mạch vòng và
nhiều nút.
1.Nhánh. Nhánh là bộ phận của mạch điện gồm có các phần
tử nối tiếp nhau trong đó có cùng dòng điện chạy qua.
2.Nút. Nút là chỗ gặp nhau của các nhánh (từ 3 nhánh
trở lên)
3.Mạch
nhánh.

vòng.

Mạch

vòng

là

lối

đi

khép

kín

qua

các

Máy phát (MF) cung cấp điện cho đèn (Đ) và động cơ điện
(ĐC) gồm có 3 nhánh (1,2,3), 2 nút (A,B) và 3 mạch vòng
(a,b,c).

1.3. Các đại l-ợng đặc tr-ng quá trình
năng l-ợng trong mạch điện
1.3. 1. Dòng điện

8


Dòng điện i có trị số bằng tốc độ biến thiên của điện
l-ợng Q qua tiết diện ngang của vật dẫn.
i =

dQ
dt

(1-1)

đơn vị là ampe, A
Ng-ời ta quy -ớc chiều của dòng điện chạy trong vật dẫn
ng-ợc với chiều chuyển động của điện tử (hình 1.7)
1.3. 2. Điện áp
Tại mỗi điểm trong mạch điện có một điện thế . Hiệu
điện thế giữa 2 điểm gọi là điện áp U, đơn vị là von, V.
Điện áp giữa 2 điểm A và B (hình 1.8) là:
UAB = A - B

(1-2)

Chiều điện áp quy -ớc là chiều từ điểm có điện thế cao
đến điểm có điện thế thấp.
Điện áp giữa 2 cực của nguồn điện khi hở mạch ngoài
(dòng điện
I = 0) đ-ợc gọi là sức điện động E.
1.3. 3. Công suất
Công suất của nguồn sức điện động là:
P = EI
(1-3)
Công suất của mạch ngoài là:
P = UI

(1-4)

Đơn vị của công suất là oát, W.
1.4. Mô hình mạch điện - các thông số.
Khi tính toán, mạch điện thực đ-ợc thay thế bằng một sơ
đồ gọi là mô hình mạch điện, trong đó các phần tử đ-ợc thay
thế bằng các phần tử lý t-ởng E, J, R.

9


1.4.1. Sức điện động E.
Sức điện động E là phần tử lý t-ởng, có
trị số bằng điện áp U đo đ-ợc giữa 2 cực của
nguồn khi hở mạch ngoài. Chiều của sức điện
động quy -ớc từ điện thế thấp đến điện thế
cao (cực âm tới cực d-ơng) (hình 1.9)

Chiều của điện áp quy -ớc từ điện thế cao đến điện thế
thấp, do đó nếu chiều vẽ nh- hình 1.9 thì:
U = E

(1-5)

1.4.2. Nguồn dòng điện J
Nguồn dòng điện J là phần tử lý t-ởng có trị số bằng
dòng điện ngắn mạch giữa 2 cực của nguồn (hình 1.10)
1.4.3. Điện trở R
Điện trở R đặc tr-ng cho một
vật dẫn về mặt cản trở dòng điện
chạy qua. Về hiện t-ợng năng
l-ợng, điện trở R đặc tr-ng cho
tiêu tán, biến đổi điện năng tiêu
thụ thành các dạng năng l-ợng khác
nh- nhiệt năng, quang năng(hình
1.11).
Công suất của điện trở
P = RI2

(1-6)

1.4.4. Thiết kế lập mô hình mạch
điện
a. Nguồn điện
Sơ đồ thay thế của nguồn điện
gồm sức điện động E nối tiếp với
điện trở trong Rn (hình 1.12)
Khi giải mạch điện có các phần

tử tranzito, nhiều khi nguồn điện có sơ đồ thay thế là
10


nguồn dòng điện J =

E
Rn

mắc song song với điện trở Rn (hình

1.13).
b. Sơ đồ thay thế tải
- Các tải nh- động cơ điện một
chiều, acquy ở chế độ nạp điện đ-ợc
thay thế bằng sơ đồ gồm sức điện
động E nối tiếp với điện trở trong Rn
(hình 1.14) trong đó chiều E ng-ợc
chiều với I.
- Các tải nh- bàn là điện, bếp
điện, bóng đèn đ-ợc thay thế bằng điện
trở R của chúng (hình 1.15)
Ví dụ 1: Một nguồn điện một chiều
có sức điện động E = 100V, điện trở
trong Rn = 1 cung cấp điện cho tải có
Rt = 24. Thiết lập mô hình mạch điện
và tính dòng điện tải I.
Lời giải: Mô hình mạch điện theo E
vẽ trên hình 1.16
Dòng điện tải It:

It =

E
100

4A
Rn Rt 1 24

Có thể giải bài toán theo mô hình nguồn dòng điện nhsau:
Mô hình mạch điện theo nguồn dòng điện:
J =

E 100

100 A
Rn
1

vẽ trên hình 1.17
Dòng điện tải: It = 100.

1
= 4A
(1 24)
11


1.4. PHÂN LOẠI VÀ CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MẠCH ĐIỆN
1.4.1. Phân loại theo loại dòng điện
a. Mạch điện một chiều: Dòngđiện một chiều là dòng điện có chiều không đổi

theo thời gian. Mạch điện có dòng điện một chiều chạy qua gọi là mạch điện một chiều.
Dòng điện có trị số và chiều không thay đổi theo thời gian gọi là dòng điện không
đổi (hình 1.4.a)
b. Mạch điện xoay chiều: Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều biến đổi
theo thời gian. Dòng điện xoay chiều được sử dụng nhiều nhất là dòng điện hình sin

1.4.3. Phụ thuộc vào quá trình năng lượng trong mạch người ta phân ra
chế độ xác lập và chế độ quá độ
a. Chế độ xác lập: Chế độ xác lập là quá trình, trong đó dưới tác động của các
nguồn, dòng điện và điện áp trên các nhánh đạt trạng thái ổn định. Ở chế độ xác lập, dòng
điện, điện áp trên các nhánh biến thiên theo một quy luật giống với quy luật biến thiên
của nguồn điện
b. Chế độ quá độ: Chế độ quá độ là quá trình chuyển tiếp từ chế độ xác lập này
sang chế độ xác lập khác. Ở chế độ quá độ, dòng điện và điện áp biến thiên theo các quy
luật khác với quy luật biến thiên ở chế độ xác lập.
1.4.4. Phân loại theo bài toán về mạch điện
Có hai loại bài toán về mạch điện: phân tích mạch và tổng hợp mạch.
Nội dung bài toán phân tích mạch là cho biết các thông số và kết cấu mạch điện,
cần tính dòng, áp và công suất các nhánh.
Tổng hợp mạch là bài toán ngược lại, cần phải thành lập một mạch điện với các
thông số và kết cấu thích hợp, để đạt các yêu cầu định trước về dòng, áp và năng lượng.
5. CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG
12


Biến đổi t-ơng đ-ơng nhằm mục đích đ-a mạch điện phức
tạp về dạng đơn giản hơn. Khi biến đổi t-ơng đ-ơng, dòng
điện, điện áp tại các bộ phận không bị biến đổi vẫn giữ
nguyên. D-ới đây đ-a ra một số biến đổi t-ơng đ-ơng th-ờng
gặp.

5.1.Bin i in tr tng ng:
a. Các điện trở mắc nối tiếp
Điện trở t-ơng đ-ơng Rtđ của các điện trở R1, R2, Rn mắc
nối tiếp (hình 1.25) là:
Rtđ = R1 + R2 + Rn

(1-13)

b.Các điện trở mắc song song
Điện trở t-ơng đ-ơng Rtđ của các điện trở R1, R2Rn
mắc song song (hình 1.26) tính nh- sau:
(1-14)

13

1
1
1
1


...
Rtd R1 R2
Rn


Khi chỉ có 2 điện trở R1, R2 mắc song song điện trở
t-ơng đ-ơng của chúng.
R1 .R2
R1 R2

Rtđ =

(1-15)

Ví dụ 5: Tính dòng điện I trong mạch điện hình 1.27
Lời giải:
R2

Tr-ớc hết tính điện trở t-ơng đ-ơng R23 của 2 điện trở
và R3 nối song song.
R23 =

R2 .R3
18.2

1,8
R2 R3 18 2

Sau khi tính đ-ợc R23 ta có mạch thay thế đơn giản hơn
(hình 1.27b)
Các điện trở R1, R23, R4 mắc nối tiếp, điện trở t-ơng
đ-ơng Rab của mạch.
Rab = R1 + R23 + R4 = 2,2 + 1,8 + 6 = 10
Dòng điện I là:
I =

E 110

11A

Rab 10

5.3: Bin i ngun tng ng:
a. Mch cú cỏc ngun mc ni tip:
Cho s mch in gm n phn t ngun mc ni tip nh hỡnh v:
14


- Gọi sức điện động của mỗi phần tử nguồn là E0.
- Gọi điện trở trong của mỗi phần tử nguồn là r0
- Gọi sức điện động của bộ nguồn là E
- Gọi điện trở trong của mỗi bộ nguồn là r.
- Gọi dòng điện qua mỗi phần tử nguồn là Io.
- Gọi dòng điện của mạch là I
Ta có kết quả như sau:
E = nE0
r = nr0

Vậy ta cũng có thể tính số phần tử nguồn cần mắc nối tiếp Eo để có bộ nguồn có sức
điện động E là: n ≥ E/Eo.
Ví dụ: Hãy tính số ăc qui cần dùng và cách đấu số ắc qui này để có nguồn điện có điện áp
110(V), biết mỗi ắc qui này có E=12(V).
Bài giải:
- Ta dùng phương pháp ghép nối tiếp các ắc qui thành bộ nguồn.
- Số ắc qui cần dùng là: n = E/Eo = 110/12 ≈ 9.2.
Lấy kết quả : số ắc qui cần dùng để đấu nối tiếp là: 10 cái.
b. Mạch có các nguồn mắc song song:
Cho sơ đồ mạch điện gồm n phần tử nguồn mắc song song như hình vẽ:

15

RO
A

B

RO

RO

- Gọi sức điện động của mỗi phần tử nguồn là E0.
- Gọi điện trở trong của mỗi phần tử nguồn là r0
- Gọi sức điện động của bộ nguồn là E
- Gọi điện trở trong của mỗi bộ nguồn là r.
- Gọi dòng điện qua mỗi phần tử nguồn là Io.
- Gọi dòng điện của mạch là I
Ta có kết quả như sau:
E = E0

I = nIo
1/ r = n/r0

Vậy ta cũng có thể tính số phần tử nguồn cần mắc nối tiếp Eo, Io để có bộ nguồn có sức
điện động E, I là: n ≥ I/Io.
Ví dụ: Hãy tính số ăc qui cần dùng và cách đấu số ắc qui này để có nguồn điện có dòng
điện định mức là 10 (A), biết mỗi ắc qui có dòng điện định mức là 0.5(A).
Bài giải:
- Ta dùng phương pháp ghép song song các ắc qui thành bộ nguồn.
- Số ắc qui cần dùng là: n = I/Io = 10/0.5=20.

Lấy kết quả : số ắc qui cần dùng để đấu nối tiếp là: 20 cái
c. Mạch có các phần tử nguồn mắc hỗn hợp:
Cho sơ đồ mạch điện gồm m mạch nguồn mắc song song, mỗi mạch có n phần tử nguồn
mắc nối tiếp như hình vẽ:
16


RO
A

B

RO

RO

- Gọi sức điện động của mỗi phần tử nguồn là E0.
- Gọi điện trở trong của mỗi phần tử nguồn là r0
- Gọi sức điện động của bộ nguồn là E
- Gọi điện trở trong của mỗi bộ nguồn là r.
- Gọi dòng điện qua mỗi phần tử nguồn là Io.
- Gọi dòng điện của mạch là I
Ta có kết quả như sau:
E = nE0

I = mIo
1/ r = m/nr0

Vậy ta cũng có thể tính số phần tử nguồn cần mắc hỗn hợp Eo, Io để có bộ nguồn có sức
điện động E, I là: n ≥ E/Eo; m≥I/Io.

Ví dụ: Hãy tính số ăc qui cần dùng và cách đấu số ắc qui này để có nguồn điện có dòng
điện định mức là 10 (A), 110(V), biết mỗi ắc qui có dòng điện định mức là 0.5(A), 12(V).
Bài giải:
- Ta dùng phương pháp ghép song song các ắc qui thành bộ nguồn.
Số mạch ắc qui cần dùng là: m = I/Io = 10/0.5=20.
Lấy kết quả : số mạch ắc qui cần dùng để đấu nối tiếp là: 20 mạch.
- Trong mỗi mạch, ta dùng phương pháp ghép nối tiếp các ắc qui thành bộ
Số ắc qui cần trong mỗi mạch là: n = E/Eo = 110/12 ≈ 9.2.
Lấy kết quả : số ắc qui cần dùng để đấu nối tiếp là: 10 cái.
17


- Vy s c qui cn dựng u thnh b l: 10 x 20 = 200 ( cỏi)
3. Các định luật C BN CA MCH IN MT CHIU
Các định luật của mạch điện đã học ở vật lý, ở đây nhấn
mạnh áp dụng và thực hành và vận dụng các biểu thức vào
tính toán mạch điện.
3. 1: Định luật Ôm.
a. Nhánh thuần điện trở R
Xét

nhánh

thuần

điện

btrở

(hình

Biểu thức tính điện áp trên điện
U = RI

trở:

(1-7)

Biểu thức tính dòng điện qua điện
I =

1.18)

U
R

trở:

(1-8)

U - tính bằng V
I - tính bằng A
R - tính bằng
Ví dụ 2: Trong mạch điện hình 1.19, biết I = 210mA; R =
100. Tính điện áp trên điện trở U.
Lời giải:
Điện áp trên điện trở:

U = RI = 100.0,21 = 21V

b. Nhánh có sức điện động E
điện trở R
Xét nhánh có E, R (hình
1.20)
Biểu thức tính điện áp U:
U = U1 + U2 + U3 + U4
= R 1I - E1 + R 2I + E 2
18

và


= (R1 + R2) I - (E1 - E2)
Vậy: U = (R) I - E

(1-9)

Trong biểu thức (1-9), quy -ớc dấu nh- sau:
Sức điện động E và dòng điện I có chiều trùng với chiều
điện áp U sẽ láy dấu d-ơng, ng-ợc lại sẽ lấy dấu âm.
Biểu thức tính dòng điện:
I =

U E
R

(1-10)

Trong biểu thức (1-10) quy -ớc dấu nh- sau:
Sức điện động E và điện áp U có chiều trùng với chiều

dòng
điện
sẽ
lấy
dấu
d-ơng, ng-ợc lại sẽ lấy
dấu âm.
Ví dụ 3:
hình 1.21

Cho

mạch

điện

Biết E1 = 100V; I1 = 5A
Tính điện áp UAB và
dòng điện các nhánh I2, I3.
Lời giải:
Tính điện áp UAB:
UAB

= E 1 - R1 I1
= 100 - 2.5 = 90V

Dòng điện I2:
I2 =

U AB 90

30 A
R2
3

Dòng điện I3:
I3 =

U AB E3 90 115

25 A
R3
1
19


Dòng điện I3 < 0, chiều thực của dòng điện I3 ng-ợc với
chiều đã vẽ trên hình 1.21.
2. Định luật Kiêcshôp
2.1:

Định luật Kiêcshôp 1

Định luật này cho ta quan hệ giữa các
dòng điện tại một nút, đ-ợc phát biểu nhsau:
Tổng đại số những dòng điện ở một nút bằng
không.
Trong đó quy -ớc dòng điện đi tới nút
lấy dấu d-ơng, dòng điện rời khỏi nút lấy
dấu âm (hình 1.22)

Inút = 0

(1-11)

ở hình 1.22 thì:
I1 + (-I2) + (-I3) = 0
2.2:. Định luật Kiêcshôp 2
Định luật này cho ta quan hệ giữa sức điện động, dòng
điện và điện trở trong một mạch vòng khép kín, đ-ợc phát
biểu nh- sau:
Đi theo một mạch vòng khép kín theo một chiều tuỳ ý
chọn, tổng đại số những sức điện động bằng tổng đại số các
điện áp rơi trên các điện trở của
mạch vòng.
RI = E

(1-12)

Quy -ớc dấu: các sức điện động,
dòng điện có chiều trùng chiều mạch
vòng lấy dấu d-ơng, ng-ợc lại lấy dấu
âm.
ở mạch vòng hình 1.23:
R1I1 - R2I2 + R3I3 = E1 + E2 - E3
20


Ví dụ 4: Tính dòng điện I3 và các sức điện động E1, E3 trong
mạch điện hình 1.24. Cho biết I2 = 10A; I1 = 4A; R1 = 1; R2
= 2; R3 = 5.

Lời giải:
áp dụng Định luật Kiêcshôp 1
tại nút A.
- I1 + I 2 - I3 = 0
I3 = I2 - I1 = 10 - 4 = 6A
áp dụng Định luật Kiêcshôp 2 cho mạch vòng a:
E1

= R1I1 + R2I2
= 1.4 + 2.10 = 24V

Mạch vòng b:
E3 = R3I3 + R2I2 = 5.6 + 2.10 = 50V
4. Cỏc khỏi nim c bn v dũng in xc 3 pha.
4. 1. khái niệm mạch điện hình sin 3 pha.
Ngày nay dòng điện xoay chiều ba pha đ-ợc sử dụng rộng
rãi trong các ngành sản xuất vì :
- Động cơ điện ba pha có cấu tạo đơn giản và đặc tính
tốt hơn động cơ điện một pha.
- Truyền tải điện năng bằng mạch điện ba pha tiết kiệm
đ-ợc dây dẫn, giảm bớt tổn thất điện năng và tổn thất điện
áp so với truyền tải điện năng bằng dòng điện một pha.
Mạch điện ba pha bao gồm nguồn điện ba pha, đ-ờng dây
truyền tải và các tải ba pha.
*. Định nghĩa hệ thống điện 3 pha cân bằng
Để tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha, ng-ời ta dùng
các máy phát điện xoay chiều ba pha. Loại máy phát điện
trong các nhà máy phát điện đồng bộ (đ-ợc trìng bày chi
21

tiết trong máy điện). Cấu tạo của máy phát điện đòng bộ
(hình 4.1) gồm:
- Ba dây cuốn ba pha đặt trong các rãnh của lõi thép
stato (phần tĩnh). Các dây cuốn này th-ờng ký hiệu là:
AX(dây cuốn pha A), BY(dây cuốn
pha B), CZ(dây cuốn pha C).
Các dây cuốn của các pha có
cùng số vòng dây và lệch nhau
một góc 1200 điện trong không
gian.

- Phần quay (còn gọi là rôto) là nam châm điện N-S
Khi quay rôto, từ tr-ờng sẽ quét qua các dây cuốn pha
A, pha B, pha C của stato và trong dây cuốn pha stato xuất
hiện sức điện động cảm ứng, sức điện động này có dạng hình
sin cùng biên độ, cùng tần số góc và lệch pha nhau một
góc

2
.
3

Nếu chọn pha đầu của sức điện động eA của dây cuốn AX
bằng không, thì biểu thức sức điện động tức thời của các
pha là:
Sức điện động pha A:
eA= E 2 sin t
Sức điện động pha B:
eB= E 2 sin(t-

2
)
3

Sức điện động pha C:
eC=E 2 sin(t -

4
2
) = E 2 sin(t + )
3
3

hoặc biểu diễn bằng số phức

22




E A =E ej0



EB = E e

j

2

3



EC =E e

j

2
3

*: Đồ thị thời gian và đồ thị véc tơ
Hình 4.2a vẽ đồ thị trị số tức thời hình sin và hình
4.2b vẽ đồ thị vectơ của sức điện động ba pha.

4.2.cách nối hình sao
*.Cách nối
Mỗi pha của nguồn (hoặc tải) có đầu và cuối. Th-ờng q-n
ký hiệu đầu pha là A,B,C, cuối pha là X,Y,Z. Muốn nối hình
sao ta nối ba điểm cuối của pha với nhau tạo thành điểm
trung tính(hình 4.4a).
Đối với nguồn,ba điểm cuối X,Y,Z,nối với nhau thành điểm
trung tính 0 của nguồn.
Đối với tải,ba điểm cuối X', Y',Z',nối với nhau tạo thành
trung tính 0 của tải.
Ba dây nối 3 điểm đầu A,B,c,của nguồn với 3 điểm đầu các
pha của tải gọi là ba dây pha.
Dây dẫn nối điểm trung tính của nguồn tới điểm trung
tính của tải gọi là dây trung tính.
*.Các quan hệ giữa đại l-ợng dây và pha khi đối xứng

a.Quan hệ giữ dòng điện dây và dòng điện pha
23


Dòng điện pha IP, là dòng điện chạy trong mỗi pha của
nguồn(hoặc tải). Dòng điện dây Id chạy trong các dây pha nối
từ nguồn tải tới. Các dòng điện này đã đ-ợc ký hiệu trên
hình 4.4. Nhìn vào mạch điện ta thấy quan hệ giữa dòng điện
dây và dòng điện pha nh- sau
Id=IP

(4-1)

b.Quan hệ giữa điệp dây và điện áp pha
Điện áp pha UP là điện áp giữa điểm đầu và điểm cuối của
mỗi pha (hoặc giữa điểm đầu của mỗi pha và điểm trung tính,
hoặc giữa dây pha và dây trung tính).
Điện áp dây Ud là điện áp giữa 2 điểm đầu của 2 pha(hoặc
điện áp giữa 2 dây pha), ví dụ điện áp dây UAB(giữa pha A và
pha B), UBC(giữa pha B và pha C), UCA (giữa pha C và pha A).
Theo định nghĩa điện áp dây ta có:






U AB = U A - U B

U BC = U B - U C




(4-2a)
(4-2b)



U CA = U C - U A

(4-2c)

Để vẽ đồ thị vectơ điện áp dây, tr-ớc hết vẽ đồ thị
vectơ điện áp pha UA, UB, UC, sau đó dựa vào công thức(4-2)
vẽ đồ thị vectơ điện áp dây nh- hình 4.4b hoặc 4.4c.
Xét tam giác OAB(hình 4,4b).
24


AB = 2AH = 2OAcos300 = 2OA
Ud =

3
= 3 OA

2

3 Up

AB là điện áp dây Ud

OA là điện áp pha Up
Từ đồ thị vectơ, ta thấy: Khi điện áp pha đối xứng, thì
điện áp dây đối xứng.
- Về trị số hiệu dụng
Ud =

3 Up

(4-3)

- Về pha: điện áp dây v-ợt tr-ớc
điện áp pha t-ơng ứng một góc 300 (UAB
v-ợt tr-ớc UA một góc là 300,UBC v-ợt
tr-ớc UB môtk góc 300, UCA v-ợt tr-ớc
UC một góc 300)






Khi tải đối xứng I A , I B , I C tạo thành
hình sao đối xứng, dòng điện trong
dây trung tính bằng không.

I0= I A + I B + I C =0
Trong tr-ờng hợp này có thể không cần dây trung tính,
ta có mạch ba pha ba dây.
Động cơ điện ba pha là tải đối xứng, chỉ cần đ-a ba dây
pha đến động cơ ba pha.
Khi tải 3 pha không đối xứng, ví dụ nh- tải sinh hoạt
của khu tập thể, của các gia đình,dây trung tính có dòng
điện I0 bằng






I0= I A + I B + I C
4.3: Cách nối hình tam giác ()
25