Giáo trình Mạch điện (Ngành: Điện công nghiệp, Cơ điện tử, Điện lạnh) – CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh

pdf

20

4.9 (
11 lượt)

20608 KB

Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu

Đang xem trước 10 trên tổng 20 trang, để tải xuống xem vừa đủ hãy nhấn vào bên trên

Chủ đề tương quan

Tài liệu tương tự

Nội dung

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC: MẠCH ĐIỆN
NGHỀ : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP/CƠ ĐIỆN TỬ/ĐIỆN LẠNH
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG/TRUNG CẤP
Ban hành kèm theo Quyết định số:
/QĐ -… ngày…….tháng….năm ……… của Hiệu
trưởng Trường Cao đẳng Công nghệ Hà Tĩnh

Hà Tĩnh, năm 2020

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông 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.

GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN

1

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình môn học mạch điện được xây dựng và biên soạn trên cơ sở chương
trình khung đào tạo nghề Điện công nghiệp đã được trường Cao đẳng Công nghệ Hà Tĩnh
phê duyệt.
Giáo trình Mạch điện dùng để giảng dạy ở trình độ Cao đẳng/Trung cấp nghề
được biên soạn mang tính chọn lọc, khoa học, sát thực tế và hướng học lên chương trình
sau Cao đẳng.
Nội dung giáo trình gồm;
Bài mở đầu: Khái niệm cơ bản về mạch điện
Chương I: Mạch điện một chiều.
Chương II: Mạch điện xoay chiều hình sin 1 pha.
Chương III: Mạch điện xoay chiều hình sin ba pha.
Áp dụng việc đổi mới trong phương pháp dạy và học cũng như việc áp dụng các
phần mềm như trong dạy học như: Kahoot, Microsoft team, giáo trình đã biên soạn cả
phần nội dung bài học và phần câu hỏi, bài tập để đánh giá khả năng tiếp thu của người
học ngay tại lớp cũng như về nhà 1 cách khách quan và tăng thêm tính năng động cho
người học.
Trong quá trình biên soạn có thể có những sai sót, rất mong được sự góp ý của Hội
đồng thẩm định giáo trình, các đồng nghiệp cũng như các bạn học sinh, sinh viên để giáo
trình được hoàn thiện hơn.
Hà Tĩnh, ngày tháng năm 2020
Tác giả: Thái Thị Quyền

GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN

2

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

MỤC LỤC
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ……………………………………………………………………………………………..1
LỜI GIỚI THIỆU ………………………………………………………………………………………………………..2
MỤC LỤC…………………………………………………………………………………………………………………..3
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC ……………………………………………………………………………………….5
Bài mở đầu: Các khái niệm cơ bản về mạch điện ………………………………………………………………..8
1. Mạch điện ……………………………………………………………………………………………………………. 8
1.1. Định nghĩa ………………………………………………………………………………………………………8
1.2. Phân loại …………………………………………………………………………………………………………8
2. Các khái niệm cơ bản trong mạch điện ……………………………………………………………………….9
2.1. Dòng điện và cường độ dòng điện. ………………………………………………………………………..9
2.2. Điện áp…………………………………………………………………………………………………………… 9
3. Các phép biến đổi tương đương. ……………………………………………………………………………….. 9
3.1. Điện trở ghép nối tiếp. ……………………………………………………………………………………….9
3.2. Điện trở ghép song song. ………………………………………………………………………………….. 10
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP: …………………………………………………………………………………………..10
Chương I: Mạch điện một chiều …………………………………………………………………………………….13
1. Các định luật và biểu thức cơ bản trong mạch một chiều ………………………………………………14
1.1. Định luật ôm (Ohm) ………………………………………………………………………………………..14
1.2. Hai định luật Kirchhoff. ………………………………………………………………………………….. 15
1.3. Công suất và điện năng trong mạch 1 chiều. …………………Error! Bookmark not defined.
2. Các phương pháp giải mạch một chiều. …………………………….Error! Bookmark not defined.
2.1. Phương pháp biến đổi điện trở …………………………………..Error! Bookmark not defined.
2.2. Phương pháp dòng điện nhánh ………………………………….Error! Bookmark not defined.
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP: …………………………………………………..Error! Bookmark not defined.
Chương II: Mạch điện xoay chiều hình sin 1 pha ………………………Error! Bookmark not defined.
1. Khái niệm về dòng điện xoay chiều. ………………………………….Error! Bookmark not defined.
1.1. Định nghĩa về dòng điện xoay chiều hình sin. ……………….Error! Bookmark not defined.
1.3. Các đại lượng đặc trưng (giá trị tức thời, hiệu dụng và cực đại)……. Error! Bookmark not
defined.
GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN

3

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

1.4. Pha và sự lệch pha. …………………………………………………. Error! Bookmark not defined.
2. Giải mạch xoay chiều không phân nhánh. ………………………… Error! Bookmark not defined.
2.1. Giải mạch thuần trở, thuần cảm, thuần dung. ……………… Error! Bookmark not defined.
2.2. Giải mạch R- L – C nối tiếp. …………………………………….. Error! Bookmark not defined.
3. Công suất mạch điện xoay chiều …………………………………….. Error! Bookmark not defined.
CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP ………………………………………. Error! Bookmark not defined.
Chương III: Mạch điện xoay chiều hình sin ba pha …………………… Error! Bookmark not defined.
1. Khái niệm chung. ………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.
1.1. Hệ thống ba pha cân bằng. ………………………………………. Error! Bookmark not defined.
1.2. Ý nghĩa của nguồn 3 pha 4 dây. ………………………………… Error! Bookmark not defined.
2. Sơ đồ đấu dây trong mạng ba pha cân bằng. …………………….. Error! Bookmark not defined.
2.1. Định nghĩa về cuộn dây pha, điện áp dây, điện áp pha, dòng điện dây và dòng điện pha.
………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.
2.2. Đấu dây hình sao (Y). ……………………………………………… Error! Bookmark not defined.
2.3. Đấu dây hình tam giác (). ………………………………………. Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Cách đấu ……………………………………………………………. Error! Bookmark not defined.
3. Công suất mạng ba pha cân bằng. …………………………………… Error! Bookmark not defined.
3.1. Công suất tác dụng P ……………………………………………… Error! Bookmark not defined.
3.2. Công suất phản kháng Q. ………………………………………… Error! Bookmark not defined.
3.3. Công suất biểu kiến S. …………………………………………….. Error! Bookmark not defined.
3.4. Bài tập ứng dụng……………………………………………………. Error! Bookmark not defined.
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP …………………………………………………… Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………………………………………. 19

GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN

4

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC
Tên môn học: Mạch điện
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:
– Vị trí: Môn học mạch điện được bố trí học sau các môn học chung và học trước
các môn học, mô đun chuyên môn nghề.
– Tính chất: Là môn học thuộc phần các môn học/mô đun cơ sở.
– Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Môn học Mạch điện trang bị cho người học các
kiến thức cơ bản về các đại lượng như: dòng điện, điện áp, công suất, điện năng và kỹ
năng tính toán các đại lượng đó để tính chọn thiết bị điện nhằm làm tiền đề cho các mô
đun thực hành.
Mục tiêu môn học:
– Về kiến thức:
Trình bày được các khái niệm về mạch điện, dòng điện, điện áp; tính chất của mạch
xoay chiều; cách tính dòng điện, điện áp, công suất của mạch một chiều, xoay chiều; các
phương pháp nối cuộn dây 3 pha; các phương pháp giải mạch điện cơ bản (phương pháp
dòng điện nhánh, mạch 3 pha đối xứng); Phát biểu được các định luật trong mạch điện
như định luật ôm, định luật Kirchhoff.
– Về kỹ năng:
Phân biệt được dòng điện 1 chiều với xoay chiều; xác định được công suất 1 chiều
và xoay chiều; nối được các cuộn dây 3 pha theo phương pháp sao, tam giác và phân biệt
được điện áp pha, điện áp dây; Vận dụng các định luật và các phương pháp giải mạch
điện để giải được các bài toán mạch điện cơ bản như:
+ Mạch thuần trở, thuần cảm, thuần dung, mạch R-L-C nối tiếp.
+ Mạch 3 pha đối xứng.
– Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Làm việc độc lập hoặc làm việc theo nhóm, giải quyết công việc trong điều kiện
làm việc thay đổi;
+ Hướng dẫn, giám sát những người khác thực hiện nhiệm vụ xác định; chịu trách
nhiệm cá nhân trách nhiệm đối với nhóm;
+ Đánh giá chất lượng công việc sau khi hoàn thành và kết quả thực hiện của các
thành viên trong nhóm.
III. Nội dung môn học:
1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian:
Thời gian (giờ)
Thực hành,
Số
Tên chương, mục
Tổng Lý
thí nghiệm, Kiểm
TT
số thuyết thảo luận, tra
bài tập
1
Bài mở đầu : Các khái niệm cơ bản về 5
3
2
mạch điện.
1. Mạch điện
1
1.1. Định nghĩa
GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN

5

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

2

3

4

1.2. Phân loại
2. Các khái niệm cơ bản trong mạch
điện.
2.1. Dòng điện và cường độ dòng điện.
2.2. Điện áp.
3. Các phép biến đổi tương đương.
3.1. Điện trở ghép nối tiếp.
3.2. Điện trở ghép song song.
Chương I. Mạch điện một chiều.
20
1. Các định luật và biểu thức cơ bản
trong mạch một chiều.
1.1. Định luật ôm
1.2. Hai định luật Kirchhoff.
1.3. Công suất và điện năng trong mạch
1 chiều.
2. Các phương pháp giải mạch một
chiều.
2.1. Phương pháp biến đổi điện trở
2.2. Phương pháp dòng điện nhánh
Chương II. Mạch điện xoay chiều hình 15
sin 1 pha.
1. Khái niệm về dòng điện xoay chiều.
1.1. Định nghĩa về dòng điện xoay chiều
hình sin.
1.2. Chu kỳ, tần số và tần số góc của
dòng điện xoay chiều.
1.3. Các đại lượng đặc trưng (giá trị tức
thời, hiệu dụng và cực đại).
1.4. Pha và sự lệch pha.
2. Giải mạch R – L – C nối tiếp.
2.1. Giải mạch thuần trở, thuần cảm,
thuần dung.
2.2. Giải mạch R- L – C nối tiếp.
Chương III. Mạch điện xoay chiều 20
hình sin ba pha.
1. Khái niệm chung.
1.1.Hệ thống ba pha cân bằng.
1.2. Ý nghĩa của nguồn 3 pha 4 dây.
2. Sơ đồ đấu dây trong mạng ba pha cân
bằng.
2.1. Định nghĩa về cuộn dây pha, điện
áp dây, điện áp pha, dòng điện dây và
dòng điện pha.
2.2. Đấu dây hình sao (Y).
2.3. Đấu dây hình tam giác ().
2.4. Đấu tải vào nguồn 3 pha.

GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN

6

KHOA ĐIỆN

1

1

2

7
2

12
3

5
3
2
6

1

9
2
7
8

1

1
1

3

3
1

8
1

1

2
7

7
11

1
2

1

2

2

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

3. Công suất mạng ba pha cân bằng.
3.1. Công suất tác dụng P
3.2. Công suất phản kháng Q
3.3. Công suất biểu kiến S
3.4. Bài tập ứng dụng
4. Phương pháp giải mạng ba pha cân
bằng.
4.1. Đặc điểm và phương pháp giải.
4.2. Bài tập ứng dụng.
5. Mạng ba pha bất đối xứng có dây
trung tính (mạng điện sinh hoạt) .
5.1. Đặc điểm và phương pháp giải.
5.2. Bài tập ứng dụng.
Cộng:
60

GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN

7

KHOA ĐIỆN

1

1

2

5

1

1

3

1

23

33

4

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

Bài mở đầu: Các khái niệm cơ bản về mạch điện
Giới thiệu
Mạch điện là môn học cơ sở kỹ thuật quan trọng trong quá trình đào tạo công nhân
lành nghề, kỹ sư các ngành kỹ thuật như điện công nghiệp, tự động hóa… Nó nhằm mục
đích trang bị một cơ sở lý luận có hiệu lực cho các ngành kỹ thuật điện mà còn có thể vận
dụng cho nhiều ngành kỹ thuật khác.
Ở bài mở đầu chủ yếu tập trung các khái niệm về mạch điện và các phép biến đổi
tương đương nhằm đưa mạch điện về dạng đơn giản hơn.
Mục tiêu:
– Trình bày được khái niệm về mạch điện, các đại lượng đặc trưng trong mạch
điện;
– Phân biệt được bản chất, đơn vị và tính toán được dòng điện, điện áp, công suất
và điện năng; Biến đổi được mạch điện theo phương pháp: Điện trở mắc nối tiếp, song
song.
– Có ý thức học tập tích cực, tự giác.
Nội dung:
1. Mạch điện
1.1. Định nghĩa
Mạch điện là tập hợp tất cả các thiết bị điện như: nguồn điện, phụ tải, dây dẫn, và
các thiết bị đóng cắt, bảo vệ, đo lường (nếu có) nối với nhau tạo thành những vòng kín
mà trong đó dòng điện có thể chạy qua. Quá trình điện từ trong mạch điện có thể biểu
diễn bằng các đại lượng điện như: sức điện động, dòng điện và điện áp.
Như vậy ba điều kiện cần và đủ của mạch điện đó là: nguồn điện, dây dẫn và phụ
tải, trong đó:
Nguồn điện: là nơi cung cấp năng lượng điện hoặc tín hiệu điện cho mạch, nguồn
điện có chức năng biến đổi từ các dạng năng lượng khác sang năng lượng điện (điện
năng), ví dụ máy phát điện (biến đổi cơ năng thành điện năng), ắc quy (biến đổi hóa năng
thành điện năng).
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 thành quang năng), bàn là, bếp điện (biến
đổi điện năng sang nhiệt năng)… Phụ tải (gọi tắt là tải) là các thiết bị tiêu thụ điện.
Dây dẫn: Làm nhiệm vụ truyền tải năng lượng điện từ nguồn đến nơi tiêu thụ.
Ngoài ra, trong mạch điện có thể có các phần tử khác như: thiết bị đóng cắt, bảo
vệ (áp tô mát, cầu chì, nút nhấn, công tắc, rơ le,,,), thiết bị đo lường (ampe kế, vôn kế, oát
kế, tần số kế…), phần tử làm thay đổi áp và dòng trong các phần khác của mạch (như
máy biến áp, máy biến dòng), phần tử làm giảm hoặc tăng cường các thành phần nào đó
của tín hiệu (các bộ lọc, bộ khuếch đại)…
Tính chất của mạch điện được đặc trưng bởi trị số điện trở, điện cảm và điện dung
của các phần tử tạo thành mạch điện.
1.2. Phân loại
Có 3 cách phân loại cơ bản:
– Phân theo loại dòng điện: Mạch điện 1 chiều, xoay chiều 1 pha và xoay chiều 3
pha.
GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN

8

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH

KHOA ĐIỆN

– Phân loại theo kết cấu: Mach điện đơn giản và mạch điện phức tạp. Mạch đơn
giản là mạch chỉ có 1 dòng điện chạy qua (không phân nhánh), mạch điện phức tạp là
mạch có từ 2 nhánh trở lên.
– Phân loại theo công suất: Mạch điện có công suất nhỏ, công suất vừa và công
suất lớn.
2. Các khái niệm cơ bản trong mạch điện
2.1. Dòng điện và cường độ dòng điện.
Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích (các electron).
Chiều dòng điện được quy ước là chiều chuyển động của các điện tích dương.
Cường độ dòng điện: là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của dòng điện, về trị
số được xác định bằng tốc độ biến thiên của lượng điện tích q chuyển qua tiết diện ngang
một vật dẫn trong thời gian t.
I=

dq
dt

(1)

Đơn vị: ampe (A). Ngoài ra còn có bội số và ước số của ampe như: kilo ampe
(kA), miliampe (mA).
Cách đổi như sau: 1kA = 103A = 106mA, 1mA = 10-3A = 10-6kA
2.2. Điện áp.
Tại mỗi điểm bất kì trong mạch điện đều có một điện thế φ, hiệu điện thế tại 2
điểm như vậy gọi là điện áp.
Điện áp có chiều qui ước đi từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp.
Điện áp giữa 2 cực của nguồn khi hở mạch ngoài gọi là nguồn sức điện động E.
Đơn vị của điện áp: Vôn (V). Ngoài ra còn có bội số và ước số của Vôn
như: Kilo vôn (KV), mili Vôn (mV).
, milivon (mV).
Cách đổi như sau: 1kV = 103V = 106mV, 1mV = 10-3V = 10-6kV
3. Các phép biến đổi tương đương.
3.1. Điện trở ghép nối tiếp.
Nếu có n điện trở (R1, R2, …, Rn) mắc nối tiếp với nhau (hình vẽ 1) thì điện trở
tương đương Rtđ (điện trở tổng RT) sẽ bằng tổng các điện trở có trong mạch đó.

Hình 1: Các điện trở mắc nối tiếp
Biểu thức tính điện trở toàn mạch: Rtđ =RT = R1 + R2 +…+ Rn
GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN

9

(2)

Source: https://thomaygiat.com
Category : Điện Tử