Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 1: Những khái niệm cơ bản - Hà Duy Hưng

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 1: Những khái niệm cơ bản - Hà Duy Hưng

1. CHƯƠNG 1 ThS. Hà Duy Hưng 23/05/2021 1
2. CHÖÔNG 1 NHÖÕNG KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN VEÀ MAÏCH ÑIEÄN 1.1 Maïch ñieän, keát caáu hình hoïc cuûa maïch ñieän 1. Maïch ñieän : Maïch ñieän laø taäp hôïïp cuûa caùc thieát bò ñieän ñöôïc noái vôùi nhau baèng caùc daây daãn, taïo thaønh caùc voøng kín coù moät soá nhaùnh. Trong ñoù quaù trình bieán ñoåi naêng löôïng ñieän ñöôïc theå hieän nhôø söï phaân boá doøng ñieän, ñieän aùp, coâng suaát treân caùc nhaùnh. Ñieän trôû Aùc qui Taûi Ñoäng cô ñieän Maùy phaùt ñieän Nguoàn Laø caùc thieát bò bieán ñoåi Daây daãn naêng löôïng khaùc thaønh Laø caùc thieát bò hay phaàn töû ñeå bieán naêng löôïng ñieän thaønh caùc ñieän. Ñeå daãn ñieän töø nguoàn ñeán daïng naêng löôïng khaùc. taûi vaø noái caùc thieát bò vôùi -Nhieät ñieän nhau -Thuûy ñieän -Nhieät naêng -Maët trôøi -Daây ñoàng -Cô naêng -Nguyeân töû -Daây nhoâm -Quang naêng . 23/05/2021 - 2
3. 2. Kết cấu của mạch : Nhánh 1 a. Nhánh : Tải Nhánh là một đoạn mạch gồm một Nguồn 1 hoặc nhiều thiết bị điện được mắc nối tiếp, có cùng một dòng điện chạy qua. b. Nút : Nhánh 2 Là điểm gặp nhau của ba nhánh trở lên I Nút 1 1 2 R I2 1 R I R 2 c. Mạch vòng : 3 3 3 E E Lối đi khép kín qua các nhánh 1 2 23/05/2021 3
4. 1.2 Các phần tử cơ bản của mạch điện 1. Nguồn điện : Là nơi tạo ra và duy trì được một năng lượng điện cung cấp cho mạch - Nguồn sức điện động : Là nơi tạo ra và duy trì được một điện áp cung cấp cho mạch. Nguồn một chiều Nguồn xoay chiều - Nguồn dòng : Là nơi tạo ra và duy trì được một dòng điện cung cấp cho mạch có gía trị bằng dòng điện ngắn mạch I i(t) giữa hai đầu cực của nguồn. - Công suất : Là khả năng phát và thu năng lượng điện của mạch p = e.i - Nếu e,i cùng chiều p >0 Nguồn phát Máy phát - Nếu e,i ngược chiều p<0 Nguồn thu Tải 23/05/2021 4
5. 2. Điện trở : Đặc trưng cho mức độ cản trở dòng điện chạy qua của vật dẫn R = r.l/s (W) với: . r: Điện trở suất (Wm) . l: Chiều dài (m) . S: Tiết diện (m2) R R g = 1/ R Điện dẫn 3. Điện cảm (L): Ký hiệu Đặc trưng khả năng tích lũy và phóng thích năng lượng từ trường trong cuộn dây. Điện cảm của cuộn dây được tính: L XL L = dF/ di (H) Điện kháng : XL = w.L = 2.p.f.L (W) Ký hiệu 4. Điện dung (C): Đặc trưng khả năng tích lũy và phóng thích năng lượng điện trường trong tụ điện. C XC Điện dung của tụ điện được tính: C = dq / dU (F) Ký hiệu Dung kháng : XC = 1/w.C = 1/2.p.f.C (W) 23/05/2021 5
6. 1.3 Các định luật cơ bản của mạch điện I 1. Định luật ohm : a. Định luật ohm cho một đoạn mạch: U R I = U / R E r b. Định luật ohm cho mạch điện: I I = E / (r+R) R Với r : Điện trở trong của nguồn 2. Định luật Kirchhoff : a. Định luật 1: SIi = 0 Tổng đại số dòng điện tại một nút bằng 0 Trong đó : I1 – I2 – I3 = 0 Nếu qui ước chiều dòng điện đi vào mang dấu dương thì chiều dòng điện đi ra mang dấu âm 23/05/2021 6
7. b. Định luật 2: SUi = SEi Nếu đi theo một vòng kín với chiều tùy ý, tổng đại số các điện áp trên các phần tử bằng tổng đại số các sức điện động có trong mạch vòng Trong đNhữngó : sức điện động và điện áp có dòng điện cùng chiều với mạch vòng thì mang dấâu dương, ngược lại thì mang dấu âm. Cho mạch điện Mạch điện có : 4 5 6 7 nhánh 1 Mạch điện có : 5 4 3 2 nút 2 3 Mạch điện có : 5 6 7 8 vòng 4 Định luật 1 : Tại A : 6 I1 - I2 – I4 = 0 Tại B : 5 I2 – I3 – I5 = 0 Tại C : I3 - I6 – I1 = 0 23/05/2021 7
8. Mạch vòng 1 4 7 2 35 6 23/05/2021 8
9. Định luật 2: Mạch vòng 1 : I1.R1 +I2.R2 + I3.R3 = E1 1 Mạch vòng 2 : I2.R2 + I5.R5 – I4.R4 = E4 4 Mạch vòng 3 : 7 2 35 6 I3.R3 + I6.R6 – I5.R5 = - E5 Mạch vòng 4 : I1.R1 + I4.R4 – I6.R6 = E1+E5-E4 Mạch vòng 5 : I2.R2 + I3.R3 + I6.R6 – I4.R4 = E4-E5 Mạch vòng 6 : I1.R1 + I2.R2 + I5.R5 - I6.R6 = E1+E5 Mạch vòng 7 : I1.R1 + I4.R4 - I5.R5 + I3.R3 = E1- E4 23/05/2021 9
10. Ví dụ: Tính dòng điện I3 và các sức điện động E1, E3 trong mạch điện như hình vẽ. Cho biết I2 = 10A, I1 = 4A, R1= 1Ω, R2 = 2Ω, R3 = 5Ω. 23/05/2021 10
11. 23/05/2021 11
12. 1.4 Các phép biến đổi tương đương 1.Định nghĩa : Biến đổi mạch điện đã cho trở thành một mạch điện khác với số nhánh, số nút ít hơn nhưng giá trị dòng điện chạy trong các nhánh không đổi. 2.Các phương pháp biến đổi : a. Các phần tử ghép nối tiếp : R R R Rtđ I 1 2 i I Rtđ = S Ri Rtđ = R1+R2+Ri b. Các phần tử ghép song song : R1 Rtđ = 1/gtđ R2 Rtđ I I gtđ = g1+g2+gi = S gi Ri Đặc biệt I R = R .R /(R +R ) 1 R tđ 1 2 1 2 1 I = I.R / (R +R ) I 1 2 1 2 R2 I2 I2 = I.R1 / (R1+R2) 23/05/2021 12
13. c. Biến đổi Sao – tam giác : Nối Sao Nối Tam giác R1 = R31.R12 / (R12+R23+R31) R12 = R1+R2 + (R1.R2)/R3 R2 = R12.R23 / (R12+R23+R31) R23 = R2+R3 + (R2.R3)/R1 R3 = R23.R31 / (R12+R23+R31) R31 = R3+R1 + (R3.R1)/R2 23/05/2021 13
14. Ví dụ 1 : Cho mạch điện như hình vẽ : I R Biết : 1 R2 R3 R = 1 W R3 = 1 W R1 = 2 W R4 = 2 W R R2 = 2 W R5 = 1 W R4 R5 E = 24 V Tính dòng điện I của mạch 23/05/2021 14
15. Mạch được biến đổi như sau : I I I R12 I R1 R2 R12 R12 R R 3 31 R23 Rtđ R R R R 6 R7 R R8 R5 R4 R R4 5 R12 = R1 * R2 / ( R1 + R2 +R3 ) = 0.8 W R23 = R2 * R3 / ( R1 + R2 +R3 ) = 0.4 W = 0.4 W R31 = R3 * R1 / ( R1 + R2 +R3 ) = 2.4 W R6 = R31 + R4 R7 = R23 + R5 = 1.4 W R8 = R6 * R7 / ( R6 +R7 ) = 0.88 W Rtñ = R + R12 + R8 = 2.68 W I = E / Rtñ = 8.96 A 23/05/2021 15
16. Ví dụ 2: Tính dòng điện I trong mạch như hình vẽ đã cho. 23/05/2021 16
17. 23/05/2021 17
18. 23/05/2021 18