Giáo trình Điện kỹ thuật - Điện tử công nghiệp - Nghề: Hàn
UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI
GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC: ĐIỆN KỸ THUẬT - ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
NGHỀ: HÀN
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
1
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.
LỜI GIỚI THIỆU
Tiến bộ khoa học kỹ thuật đã từng ngày đổi mới các phần tử các mạch điều khiển trong từng
máy riêng lẻ cũng như công nghệ sản xuất của nhiều lĩnh vực khác nhau.
Điện tử công nghiệp ngày nay không chỉ bó hẹp trong lĩnh vực công nghiệp mà còn có mặt ở
hầu hết các lĩnh vực kinh tế khác nhau, khi chúng ta phấn đấu xây dựng một nền kinh tế theo
phương thức công nghiệp hóa. Vì vậy giáo trình Điện tử công nghiệp là một nội dung học tập
không thể thiếu của những ngành có liên quan đến vận hành, quản lý, sửa chữa các máy móc,
trang bị và dây chuyền công nghệ.
Nội dung giáo trình gồm 6 chương
Chương 1:Khái niệm về dòng điện, các định luật cơ bản để giải mạch điện xoay chiều
một pha
Chương 2:Mạch điện xoay chiều ba pha
Chương 3:Máy phát điện một chiều
Chương 4:Máy biến áp
Chương 5:Điện tử công nghiệp
Chương 6:Các thiết bị chỉnh lưu
Nội dung của giáo trình khá rộng, vì vậy tùy theo yêu cầu ngành học mà có thể đi sâu và chương
này và có thể tìm hiểu khái quát ở chương kia.
Trong quá trình biên soạn bản thân tôi đã cố gắng trình bày các nội dung một cách đơn giản
dễ hiểu nhất, để người đọc có thể tự học.
Giáo trình biên soạn cho đối tượng học sinh sinh viên học nghề tại các trường chuyên
nghiệp.
Trong quá trình biên soạn bản thân tôi cố gắng cập nhật những tiến bộ khoa học được áp
dùng vào trong thực tế sản xuất và diễn đạt một cách đơn giản, dễ hiểu nhất. Tuy nhiên vẫn
không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy rất mong sự đóng góp của đồng nghiệp, bạn bè và các em
học sinh sinh viên để giáo trình được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn
Lào Cai, ngày …..tháng …..năm 2017
Tác giả: Hoàng Thị Kim Anh
2
MỤC LỤC
Chương 1:Khái niệm về dòng điện, Các định luật cơ bản
để giải mạch điện xoay chiều một pha.......................................................................6
1. Khái niệm về dòng điện một chiều, xoay chiều......................................................6
1.1 Khái niệm về dòng điện một chiều.........................................................................6
1.2 Khái niệm về dòng điện xoay chiều.......................................................................7
2. Các đại lượng đặc trưng cho mạch điện..................................................................9
2.1 Dòng điện... ........................................... ...........................................................9
2.2 Điện áp... ........................................... ..............................................................9
2.3 Chiều dương dòng điện và điện áp. ... ..............................................................9
3. Công suất... .......................................................... ................................................10
4. Định luật Ôm và các đại lượng đặc trưng... ..................................... ....................10.
1.1. Định luật Ôm.... .........................................................................................10
1.2. Các đại lượng có trong định luật Ôm: I, R, U... ........................................10.
5. Giải các mạch điện xoay chiều một pha bằng định luật Ôm................................11
Chương 2:Mạch điện xoay chiều ba pha.........................................................18
1. Khái niệm chung về mạch điện xoay chiều 3 pha.. ..............................................18
1.1. Khái niệm chung.. .................. .................. ......................... .............................18
1.2. Các thông số đặc trưng.. .................. ........ .......................................................18.
1.3. Cách nối mạch ba pha.. .................. ....................................... .........................18
1.4. Cách giải mạch ba pha đối xứng... .................. .. .............................................22.
2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều...............................23.
2.1. Cấu tạo.. .................. .................. ..................................... ...............................23
2.2. Nguyên lý làm việc.. .................. .................. .................. ..............................24.
3. Động cơ điện một chiều...................................................... ..............................24
3.1. Cấu tạo.. .................. .................. ..................................... ..............................24
3.2. Nguyên tắc hoạt động. .................. ................................. ...............................25.
Chương 3:Máy phát điện một chiều. . ... ..... ...26
1. Khái niệm chung về máy phát điện một chiều........................................ ...26.
1.1. Khái niệm về máy phát điện.....................................................................26
1.2. Máy phát điện một chiều kích từ độc lập.................................................26.
1.3. Máy phát điện một chiều kích từ song song............................................28
1.4. Máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp................................................28
1.5. Máy phát điện một chiều kích từ hổn hợp...............................................29
2.
Các đại lượng đặc trưng cho dòng điện một chiều, xoay chiều..............30
2.1. Sức điện động phần ứng...........................................................................30
3
2.2. Công suất điện từ...............................................................................30
2.3. Mô men..............................................................................................31
3. Giải các mạch điện một chiều.................................................................31
Chương 4:Máy biến áp....... .......................34
1. Khái niệm chung về máy biến áp...................... .........................34
1.1. Định nghĩa.................................. ...................... ................... .......34
1.2. Các đại lượng định mức....................... ........................................34
1.3. Công dụng của máy biến áp................................................ .........35
2. Các định luật cảm ứng điện từ............................................... ........36
2.1. Định luật cảm ứng điện từ.........................................................36
2.2. Định luật lực điện từ.................................................................36
2.3. Định luật Jun-lenxơ............................................................. .....36
3. Các loại máy biến áp........................................................... ........37
3.1. Máy biến áp 1 pha.........................................................................37
3.2. Máy biến áp 3 pha.........................................................................38
3.3. Các máy biến áp đặc biệt........................................... ..................39
Chương 5:Điện tử công nghiệp...................... ...41
1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại linh kiện điện tử...........41
1.1 Phân lọai........................................................................................ ...41
1.2 Diode........................................................................................... ....41
1.3 Transistor BJT................................................... .............................44
1.4 Transistor MOSFET...........................................................................46
1.5 Transistor IGBT..................................................................................48
1.6 Thyristor SCR.....................................................................................49
1.7 Triac.................................................................................................50
1.8 Gate turn off thyristor GTO..............................................................51
2. Công dụng của các loại linh kiện điện tử, phạm vi ứng dụng........... .52
2.1. Diode............................................................................................. ..52
2.2. Transistor BJT............................................................................... ...52
2.3. Transistor MOSFET..... ............................................................ . ....52
2.4. Transistor IGBT........................................................................... ..53
2.5. Thyristor SCR............. ........................................................... ....... 53
2.6. Triac...............................................................................................................53
2.7. Gate Turn off Thyristor GTO...................................................................53
Chương 6:Các thiết bị chỉnh lưu....... ........ ....54
1. Khái niệm chung về các loại chỉnh lưu.....54
4
1.1. Khái niệm về chỉnh lưu.........................................................................................54
1.2. Khái niệm về chỉnh lưu một pha...........................................................................54.
1.3. Khái niệm về chỉnh lưu ba pha..............................................................................55
1.4. Các bộ chỉnh lưu chứa diode - qui tắc phân tích mạch bộ chỉnh lưu tổng quát.....55
2.
Chỉnh lưu một pha.................................................................................................55
2.1. Cấu tạo...................................................................................................................55
2.2. Nguyên tắc hoạt động............................................................................................56
3.
Chỉnh lưu ba pha....................................................................................................58
3.1. Cấu tạo...................................................................................................................58
3.2. Nguyên tắc hoạt động............................................................................................59
5
Chương 1:Khái niệm về dòng điện, Các định luật cơ bản
để giải mạch điện xoay chiều một pha
Mục tiêu:
- Trình bày được các khái niệm về dòng điện một chiều, xoay chiều, định luật ôm và các đại
lượng đặc trưng.
- Giải đúng các bài toán mạch điện xoay chiều một pha bằng định luật ôm.
- Rèn luyện tính tự giác, ý thức trong khi tham gia học tập.
Nội dung:
1.Khái niệm về dòng điện một chiều, xoay chiều.
1.1. Khái niệm và nguyên lý sản sinh ra dòng điện 1 chiều
1.1.1. Khái niệm
Mạch điện gồm các thiết bị điện ghép lại với nhau tạo thành vòng kín nhờ
các dây dẫn
Các phần tử chính của mạch điện:
- Nguồn điện: là các thiết bị điện phát ra năng lượng để cấp cho các thiết bị khác
trong mạch
Một số nguồn điện dân dụng cơ bản: pin, ắcquy, máy phát điện ...
- Phụ tải: là các thiết bị tiêu thụ điện năng
Một số loại thiết bị tiêu thụ điện: quạt, bàn là, đèn ...
- Dây dẫn: nối nguồn với phụ tải hoặc các tải với nhau
*) Cấu trúc của mạch điện
- Nhánh: là một đoạn mạch gồm các phần tử ghép nối tiếp với nhau, trong đó có
cùng một dòng điện chạy qua
- Nút: là chỗ gặp nhau của các nhánh (từ 3 nhánh trở lên)
- Mạch vòng: là một lối đi khép kín qua các nhánh
6
Từ sơ đồ trên hình vẽ ta thấy:
- Số nhánh của mạch điện là 3(m= 3)
- Số điểm nút của mạch điện là 2 (n=2 )
- Số vòng của mạch điện là 3
1.1.2. Nguyên lý sản sinh ra dòng điện một chiều
Nguồn điện là thiết bị duy trì dòng điện trong đoạn mạch, muốn vậy ta
cần duy trì điện áp ở hai đầu nguồn điện
Nguồn điện nào cũng có hai cực, là cực dương (+) và cực âm (-), giữa hai
cực đó luôn có một hiệu điện thế được duy trì. Để tạo ra các điện cực như vậy
trong nguồn điện phải có lực thực hiện công để tách các electron ra khỏi các phần
tử trung hòa rồi chuyển các electron hoặc các iôn dương được tạo thành như thế
ra khỏi mỗi cực
Khi nối hai cực của nguồn điện bằng một vật dẫn, tạo thành mạch kín thì trong mạch
đó có dòng điện
1.2. Các khái niệm cơ bản về dòng điện xoay chiều
1.2.1 Định nghĩa và sự sản sinh ra sức điện động xoay chiều hình sin.
Hiện nay ở nước ta nguồn điện xoay chiều thường được tạo ra từ các nhà
máy thuỷ điện, nhiệt điện trên cả nước, trong đó nhà máy thuỷ điện đóng một vai
trò rất lớn đối với nền kinh tế quốc dân.
Mạch điện xoay chiều hình sin một pha là mạch điện trong đó có một hoặc
một số nguồn điện xoay chiều có cùng tần số và góc pha ban đầu.
Dòng điện xoay chiều thường biến đổi tuần hoàn, nghĩa là sau một khoảng
thời gian nhất định nó sẽ lặp lại quá trình biến thiên như cũ, quá trình biến thiên
này theo hàm số sin được gọi là dòng điện xoay chiều hình sin.
Như vậy: Dòng điện xoay chiều hình sin là dòng điện có chiều và trị số
thay đổi theo thời gian, theo quy luật hàm số sin nhưng vẫn giữ nguyên tần số.
1.2.2 Cách tạo ra dòng điện xoay chiều
a. Nguyên lí máy phát điện xoay chiều một pha
Cấu tạo:
7
Gồm phần cảm là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện, phần ứng là khung dây
và hệ thống vòng tiếp xúc chổi than
Nguyên lí làm việc
+) Cho khung dây ( a, b, c, d) quay trong từ trường, lúc đó trong khung dây xuất hiện
suất điện động cảm ứng ( theo định nghĩa cảm ứng điện từ ), chiều của sức điện
động này xác định theo quy tắc bàn tay phải ( như hình vẽ). Nếu nối tải ta có
dòng điện
+ Nếu quay khung dây 1800 thì sức điện động trong khung dây đổi chiều dòng điện
qua phụ tải cũng đổi chiều
Kết luận: Với nguyên lí làm việc trên dòng điên qua phụ tải là dòng điện xoay chiều
b. Thành lập biểu thức sức điện động xoay chiều
Cách thành lập
Sức điện động hình sin được tạo ra trong một máy phát điện xoay chiều
một pha kí hiệu la E. Để tính toán sức điện động này ta giả thiết như sau:
+ Hệ thống cực từ ở phần cảm được chế tạo sao cho cảm ứng từ B phân bố theo quy
luật hình sin
Biểu thức: B = Bm . sin
t
+ Khi máy phát điện làm việc khung dây quay với vận tốc V ta có biểu thức:
e = 2 Bm. l. sin
t.
Nếu khung dây quay với w vòng thì
e = 2 Bm. l. w.sin
t.
e = Em sin
t.
Như vậy nếu phần cảm B biến thiên theo quy luật hàm số sin thì 2 đầu khung dây
cũng được một sức điện động biến thiên theo quy luật hàm số sin
Biểu diễn bằng đồ thị
Để biểu diễn hàm số sức điện động bằng đồ thị ta xét một số giá trị tại các
thời điểm đặc biệt
t 0 et 0
t et Em
2
t et 0
3
et Em
t
2
8
t 2. et 0
Đồ thị trên trên được gọi là đồ thị dạng sóng
y
3 / 2 2
0
x
/ 2
2. Các đại lượng đặc trưng cho mạch điện.
2.1. Dòng điện
Dòng điện i có trị số bằng tốc độ biến thiên của điện lượng Q qua tiết diện ngang của
dQ
vật dẫn I =
đơn vị là Ampe, A
dt
Người ta quy định chiều của dòng điện chạy trong vật dẫn ngược chiều với chiều
chuyển động của điện tử (hình vẽ)
2.2. Điện áp
Tại mỗi điểm trong mạch điện có một điện thế . Hiệu diện giữa hai điểm gọi là
điện áp U, đơn vị vôn, V
A
R
B
UA
Điện áp giữa hai điểm A và B trên hình vẽ là:
UAB A B
Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế thấp
Điện áp giữa hai cực của nguồn điện khi hở mạch ngoài (dòng điện I = 0) được gọi là
sức điện động E
9
3. Công suất.
Công suất của nguồn sức điện động là:
P = E.I
Công suất của mạch ngoài là:
P = U.I
Đơn vị công suất là óat, W
. Sức điện động E
Sức điện động E là phần tử lí tưởng, có trị số bằng điện áp U đo được giữa
hai cực của guồn khi hở mạch ngoài. Chiều của sức điện động quy ước từ điện
thế thấp đến điện thế cao ( từ cực âm tới cực dường )
Kí hiệu nguồn sức điện động
Chiều của điện áp quy ước từ điện thế cao đến điện thế thấp, do đó nếu
theo hình vẽ thì ta có:
U = E
4. Định luật Ôm và các đại lượng đặc trưng.
* Định luật Ôm cho đoạn mạch
Cho đoạn mạch như hình vẽ
I - R
A
B
U
Ta có R là điện trở của vật dẫn, I là cường độ dòng điện, U là hiệu điện thế
Nếu hai đầu vật dẫn có một hiệu điện thế thì có dòng điện chạy qua vật dẫn. Cường
độ dòng điện I trong vật dẫn phụ thuộc vào hiệu điện thế 2 đầu vật dẫn đó
Định luật : Cường độ dòng điện chạy qua một đoạn mạch tỉ lệ thuận với điện áp ở 2
đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở trên đoạn mạch đó
U
I
(A)
R
Công thức trên có thể viết dưới dạng:
R =U / I
( )
Định luật này giúp ta xác định điện trở R của một vật dẫn nếu biết cường độ dòng
điện I đi qua vật dẫn, khi hiệu điện thế ở hai đầu vật dẫn là U
10
* Định luật Ôm cho đoạn mạch khép kín
Mạch điện kín đơn giản nhất gồm một nguồn điện (pin, ắcquy hoặc máy
phát điện) và một điện trở R, là diện trở tương đương của mạch ngoài bao gồm
các vật dẫn nối liề hai cực của nguồn điện gọi là điện trở ngoài. Nguồn điện có
suất điện động E và điện trở trong r
Định luật Ôm đối với toàn mạch được phát biểu như sau:
Cường độ dòng điện trong mạch tỉ lệ thuận với sức điện động của nguồn và tỉ lệ
nghịch với tổng trở của mạch
Biểu thức:
E
I
( r là điện trở trong của nguồn điện)
R r
Nếu kể đến đến điện trở dây thì dòng điện
L
S
E
với Rd
I
R r Rd
điện trở suất của vật dẫn
Chú ý: Hiện tượng đoản mạch: Nếu điện trở mạch ngoài không đáng kể R
0 thì
theo công thức trên cường độ dòng điện sẽ lớn nhất và chỉ phụ thuộc vào sức điện
động E và r của nguồn điện:
E
I
r
Ta nói nguồn điện bị đoản mạch
* Định luật Ôm với mạch có chứa nguồn
Xét nhánh mạch có E và R như hình vẽ
U2
U3
U1
U4
I
U
Biểu thức tính điện áp U:
Vậy:
U U1 U2 U3 U4
=
=
R.I E R2.I E2 (R R2).I (E E2)
1
1
1
1
U ( R).I
E
Từ đây ta có biểu thức để tính cường độ dòng điện:
U
E
I
R
5. Giải các mạch điện xoay chiều một pha bằng định luật Ôm.
5.1 Mạch điện thuần điện trở
Mạch điện xoay chiều thuần trở là mạch điện mà phụ tải của nó là các điện
trở thuần tuý (hay điện trở lí tưởng )
Giả sử ta đặt vào 2 đầu đoạn mạch 1 điện áp có phương trình:
11
t + u ) thì trong mạch cũng có dòng điện xoay chiều có dạng
U = Umax. sin(
I = Imax. sin(
)
t +
i
R
U
Vậy theo định luật Ôm ta có I = U / R
Um.sin(t )
I =
R
)
i = Imax. sin(
t +
Kết luận: Trong mạch điện xoay chiều thuần trở thì điện áp và dòng điện cùng pha
nhau và có trị số U R = I. R. Như vậy điện năng trên biến trở biến thành nhiệt
năng và công suất tiêu thụ trênn điện trở đựơc gọi là công suất tác dụng
P = U. I = I 2 . R (W)
y
U
I
i u
0
x
5.2 Mạch điện thuần điện cảm
Định nghĩa
Mạch điện xoay chiều thuần cảm là mạch điện duy nhất chỉ có một điện
cảm L thuần tuý, còn các thành phần khác R và C coi như bằng 0
Tính chất
*Ta xét mạch điện có L :
Giả sử đặt vào 2 đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có phương trình
U = Umax.sin (t 900
thì trong mạch có dòng điện xoay chiều có phương trình I= Imax.sin (
)
) và lúc
t i
này dòng điện biến thiên qua cuộn dây L lại xuất hiện sức điện động cảm ứng
12
i
t
m.sint
t
e L = -
= - L.
. Vậy ta có U + I = I g
Theo định luật kiếchôp2 cho mạch kín thì U + E = 0 U = E
Kết luận: Trong mạch thuần cảm thì điện áp của nguồn luôn luôn cân bằng với sức
điện động cảm ứng sinh ra trong cuộn dây, nghĩa là về trị số bằng nhau nhưng đối
pha nhau
* Quan hệ U,I
Điện áp vượt pha so với dòng điện một góc
/ 2
Về trị số: Ul = I. Xl
Vậy Xl = . L = 2. .f. L
I
/ 2
0
t
5.3 Mạch điện thuần điện dung
* Đối với mạch điện xoay chiều thuần dung
Với dòng một chiều chỉ bỏ qua tụ lúc nạp và phóng, ở mạch xoay chiều
dòng điện tồn tại lâu dài, vì mạch chưa có tụ điện nên toàn bộ điện áp của nguồn
được đặt vào tụ
Utụ = U
Ở 1/4 chu kì đầu tiên của điện áp trị số tăng từ 0 đến giá trị cực đại (+), tụ điện
bắt đầu nạp điện, điên áp trên tụ tăng dần, dòng điện giảm dần từ cực đại về 0, i =
e = dU /dT
Ui
U
i
/ 2
/ 2
3 / 2
0
t
Như vậy, đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của tụ điện được gọi là dung
kháng. Điện dung lớn thì sự cản trở nhỏ và ngược lại điện dung nhỏ thì có sự cản
13
trở lớn
XC =
1
1
=
.C
2..l.C
Khi tần số tăng,dung kháng giảm dung lượng tăng
Nếu U = Umax.sin(
)
i = e. d /d = e.Umax.sin
t
t
U
2
2
i() = e.. U.sin(t ) =Imax.sin (t
)
Trong đó: I = U
..C
. Im = U / X = U ax.1/..C
m ax
m ax
m ax
C
m
*Kết luận: Trong mạch điện xoay chiều thuần dung dòng điện nhanh pha hơn điện
áp 1 góc 900
Công suất trên mạch thuần dung là quá trình biến đổi năng lượng giữa
nguồn với tụ điện dưới dạng năng lượng điện trường được gọi là công suất phản
kháng
Uc
Kí hiệu QC , Qc= I 2 .XC = IC .UC
IC =
XC
I
/ 2
Uc
5.4 Mạch R – L – C mác nối tiếp
Sơ đồ mạch
L
C
R
UL
UR
UC
U
Quan hệ I, U
Giả sử đặt ở 2 đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều trong mạch củng có
dòng điện xoay chiều i = I .sint , dòng điện này đi qua các thành phần trở
m ax
không tạo nên các điện áp tương ứng
+ Thành phần đặt trên R gọi là thành phần tác dụng của điện áp
Kí hiệu U R thành phần điện áp đồng pha với dòng điện U R = I.R
+ Thành phần điện áp đặt trên L gọi là thành phần điện áp phản kháng
14
UR
I
Kí hiệu là UL
Thành phần điện áp vượt pha so với dòng điện một góc
/ 2
UL = I. XL
+ Thành phần điện áp đặt trên C gọi là thành phần điện áp phản kháng
Kí hiệu UC
UL
/ 2
I
+ Thành phần điện áp chậm pha so với dòng điện 1 góc
/ 2
UC = I. XC
I
/ 2
UC
Như vậy điện áp đặt vào mạch bằng tổng 3 điện áp thành phần
* Đồ thị điện áp:
U
U
U
A
UX=UL-UC
0
B
U
U
15
- Thực hiện phép cộng vectơ ta được đồ thị vectơ
- Từ đồ thị vectơ ta thấy dòng và áp lệch pha nhau một góc là
- Xét tam giác OAB
Vectơ U chính là bằng tổng 3 điện áp thành phần và chính là cạnh huyền của tam
giác OAB, 2 cạnh kia là 2 cạnh góc vuông
- Cạnh OA= UR = I.R thành phần tác dụng của điện áp
- Cạnh AB = UX=UL - UC = I(XL-XC ) thành phần phản kháng điện áp
- Tam giác vuông có cạnh huyền là vectơ điện áp, 2 cạnh góc vuông là 2 thành phần
điện áp tác dụng và điện áp phản kháng, tam giác đó là tam giác điện áp của dòng
điện xoay chiều có R - L- C
- Từ tam giác điện áp ta có biểu thức
2
2
2
2
U = UR U X UR (UL UC )
U
UX=UL-UC
U
I
- Trị số tức thời của điện áp tổng là: U = Um.sin(
* Chú ý: Từ tam giác điện áp ta thấy
)
t
>0
+ Nếu X L > XC
+ Nếu X L < XC
U L > UC
U L < UC
tg > 0
<0
tg <0
Điện áp chậm pha so với dòng điện 1 góc / 2
- Từ tam giác điện áp nếu biết được điện áp góc
ta có thể suy ra điện áp thành
phần
U R = U.cos
U X =U.sin
5.4 Tổng trở, tam giác tổng trở
3.4.3.1 Tổng trở
Ta đã biét biểu thức tam giác điện áp
U 2 U 2 U 2 (UL UC ) 2
U =
=
ñ
X
ñ
(I.R)2 (I.X L I.XC )2 I R2 (X L XC )2
16
1
Lượng X = X L - XC = 2.
.f.L -
gọi là trở kháng phản kháng của mạch điện
2. f .C
xoay chiều
R2 (X L XC )2
Lượng
có vai trò như điện trở trong mạch điện thuần trở nên
được gọi là trở kháng toàn phần hay gọi là tổng trở của mạch điện xoay chiều
Kí hiệu Z, đơn vị đo là Ôm
R2 (X L XC )2
Z =
Do đó ta có I = U/Z từ đó ta có định luật Ôm phát biểu như sau:
Định luật: Trị số dòng điện hiệu dụng đặt vào mạch tỉ lệ nghịch với tổng trở toàn
mạch, tỉ lệ thuận với điện áp đặt lên 2 đầu đoạn mạch đó.
3.4.3.2 Tam giác tổng trở
Nếu lấy các cạnh của tam giác điện áp chia cho I ta được 1 tam giác đồng dạng với
tam giác điện áp. Tam giác đó được gọi là tam giác tổng trở, có 3 cạnh như sau:
- Cạnh huyền Z = U / I là tổng trở của mạch
- Cạnh góc vuông R = U R / I là trở kháng tác dụng của mạch
- Cạnh góc vuông X = U X / I là trở kháng phản kháng của mạch
B
0
A
Z
X
A
X
Z
0
B
0
0
Từ tam giác tổng trở nếu biết R và X ta có thể xác định được Z và
R2 X 2 R2 (XL XC )2
Z=
X
R
Xl Xc
tg =
=
R
* Chú ý: Từ tam giác tổng trở ta thấy
- Nếu X L > XC thì > 0
- Nếu X L < XC th ì <0
17
Chương 2:Mạch điện xoay chiều ba pha
Mục tiêu:
- Trình bày được khái niệm về mạch điện xoay chiều 3 pha,
- Giải thích đúng cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều, động cơ
điện một chiều.
- Rèn luyện tính tự giác, ý thức trong khi tham gia học tập.
Nội dung:
1. Khái niệm chung về mạch điện xoay chiều 3 pha.
1.1 Khái niệm chung.
Hệ thống mạch điện xoay chiêu 3 pha là tập hợp 3 mạch điện 1 pha nối
với nhau tạo thành một hệ thống chung, trong đó sức điện động ở mỗi mạch đều
có dạng hình sin cùng tần số và lệch pha nhau 1/3 chu kì.
Mỗi mạch điện của hệ thống 3 pha được gọi là 1 pha sức điện động hay
sức điện động pha.
Hệ 3 pha mà sức điện động các pha có biên độ bằng nhau gọi là 3 pha
đối xứng. Khác nhau gọi là không đối xứng.
1.2 Các thông số đặc trưng.
Ud
- Quan hệ về điện áp U f =
3
U
- Dòng điện I f = Id
I f =
Z f
1.3. Cách nối mạch ba pha.
1.3.1. Cách mắc mạch điện xoay chiều 3 pha theo hình sao
a Cách đấu
- Các điểm cuối của các cuộn dây máy phát điện được nối với nhau
- Các điểm cuối của phụ tải cũng được nối với nhau
18
IA IB IC là các dòng điện dây
O O / là dây trung tính hay dây nguội
O là trung tính nguồn
O / là trung tính tải
b. Các định nghĩa
- Điện áp giữa 2 đầu của mỗi cuộn dây máy phát điện và điện áp giữa 2 đầu mỗi
phụ tải
( hay điện áp giữa 1 dây pha- dây trung tính) gọi là điện áp pha
- Điện áp giữa 2 dây pha gọi là điên áp dây
- Dòng điện pha là dòng điện chạy trong mỗi cuộn dây của máy phát hay chạy
trong mỗi phụ tải
- Dòng điện dây là dòng điện chạy trên mỗi dây
- Dây trung tính là đây nối giữa 2 điểm của máy phát và phụ tải
- Dây pha là dây nối giữa 2 điểm của các đầu tương ứng của máy phát và phụ tải
c. Mối quan hệ trong mạch 3 pha về U, I
Ud
- Quan hệ về điện áp U f =
3
U
- Dòng điện I f = Id
I f =
Z f
1.3.2Cách mắc mạch điện xoay chiều 3 pha theo hình tam giác
Khi đấu mạch theo hình tam giác điểm cuối của pha này nối với điểm đầu của pha
tiếp theo.
Trên sơ đồ thì A đấu với Z, B đấu với X, C đấu với Y
Mạch 3 pha đấu tam giác thì sức điện động của các pha ở máy phát phải bằng nhau,
phụ tải các pha phải bằng nhau
Quan hệ U, I
U f = Ud
3
. I f
I
=
=
U f
Z f
I f
Lưu ý: - khi phụ tải đấu theo hình sao thường dùng 3 pha, 4 dây. Dây trung tính
19
làm nhiệm vụ cân bằng điện áp còn đấu tam giác thì phụ tải luôn luôn cân bằng
- Cách nối nguồn và tải trong mạch điện 3 pha
Nguồn điện và tải 3 pha đều có thể nối hình sao hoặc hình tam giác, song tuỳ thuộc
vào điện áp định mức của thiết bị, và của mạng điện và các yêu cầu kĩ thuật ta
sẽ chọn được cách nối dây phù hợp
Cách nối nguồn điện
Các nguồn điện dùng trong sinh hoạt lấy từ dây quấn 3 pha stato máy
phát điện, hoặc lấy từ dây quấn 3 pha thứ cấp của máy biến áp. Các dây quấn
này thường nối hình sao dây trung tính. Nối như vậy có ưu điểm là có thể cung
cấp 2 điện áp khác nhau: điện áp pha và điện áp dây như hình vẽ. Trên thế giới
tồn tại 2 loại mạng điện 380V/220V (Ud=380V; Up =220V) và mạng điện
380V/127V (Ud = 380v, Up = 127V)
Pha A
A
X
Y
O Z
Pha B
Pha C
B
C
Dây trung tính
Nguồn điện 3 pha có dây trung tính
Cách nối động cơ điện 3 pha
Mỗi động cơ điện 3 pha đều có 3 dây quấn pha. Khi thiết kế chế tạo
người ta thường quy định điện áp định mức cho mỗi dây quấn. động cơ làm việc
phải đúng với điện áp quy định ấy. Ví dụ động cơ 3 pha có điện áp định mức
cho mỗi pha dây quấn là 220V (Up =220V) trên nhãn động cơ ghi là:
/Y -220V/380V
Nếu động cơ làm việc ở mạng có điện áp dây Ud = 380V thì động cơ phải đấu
3
hình sao (hình a), điện áp dặt lên mỗi dây quấn pha là Up = 380 /
= 220v
bằng đúng điện áp quy định. Nếu động cơ ấy làm việc ở mạng điện có điện áp
dây Ud = 220V, thì động cơ phải đươc nối hình tam giác (hình b), lúc đó điện
áp đặt lên mỗi giây quấn pha của động cơ băng điện áp dây 220V bằng đúng
điện áp quy định
20
Tải về để xem bản đầy đủ
61 trang
15/04/2022
3160
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Điện kỹ thuật - Điện tử công nghiệp - Nghề: Hàn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_dien_ky_thuat_dien_tu_cong_nghiep_nghe_han.pdf
