Bài giảng môn Kỹ thuật điện

Bài giảng môn kỹ 
thuật điện 
 1
1
NOÄI DUNG MOÂN HOÏC
CHÖÔNG 1. Khaùi nieäm chung veà Maïch Ñieän
2. Maïch Ñieän hình sin
3. Caùc phöông phaùp giaûi Maïch Sin
4. Maïch Ñieän ba pha
5. Khaùi nieäm chung veà Maùy Ñieän
6. Maùy Bieán AÙp
7. Ñoäng Cô Khoâng Ñoàng Boä Ba Pha
8. Maùy Phaùt Ñoàng Boä Ba Pha
9. Maùy Ñieän Moät Chieàu.
CHÖÔNG
CHÖÔNG
CHÖÔNG
CHÖÔNG
CHÖÔNG
CHÖÔNG
CHÖÔNG
CHÖÔNG
2
3/3
NOÄI DUNG CHI TIEÁT
1 Khaùi Nieäm Chung veà Maïch Ñieän
1.1 Caùc Thaønh Phaàn cuûa Maïch Ñieän
1.2 Caáu Truùc cuûa Maïch Ñieän
1.3 Caùc Thoâng Soá Cheá Ñoä cuûa 1 Phaàn Töû
1.4 Caùc loaïi Phaàn Töû Cô Baûn
1.5 Hai Ñònh Luaät Kirchhoff
2 Maïch Ñieän Hình Sin
2.1 Khaùi Nieäm Chung veà Haøm Sin
2.2 AÙp Hieäu Duïng vaø Doøng Hieäu Duïng
 2
3
2.3 Bieåu Dieãn AÙp Sin vaø Doøng Sin baèng Vectô
2.4 Quan Heä AÙp - Doøng cuûa Taûi.
2.5 Toång Trôû Vectô vaø Tam Giaùc Toång Trôû cuûa Taûi
2.6 Coâng Suaát Tieâu Thuï bôûi Taûi.
2.7 Bieåu Dieãn Vectô cuûa AÙp, Doøng, Toång Trôû, vaø Coâng Suaát
2.8 Heä Soá Coâng Suaát
2.9 Ño Coâng Suaát Taùc Duïng baèng Watlkeá
2.10 Soá Phöùc
2.11 Bieåu Dieãn Maïch Sin baèng Soá Phöùc
4
3. Caùc Phöông Phaùp Giaûi Maïch Sin
3.1 Khaùi Nieäm Chung
3.2 Phöông Phaùp Gheùp Noái Tieáp. Chia AÙp
3.3 Phöông Phaùp Gheùp Song Song. Chia Doøng
3.4 Phöông Phaùp Bieán Ñoåi Y ↔ ∆
3.5 Phöông Phaùp Doøng Maét Löôùi
3.6 Phöông Phaùp AÙp Nuùt
3.7 Nguyeân Lyù Tyû Leä
 3
5
4. Maïch Ñieän Ba Pha
4.1 Nguoàn vaø Taûi 3 Pha Caân Baèng
4.2 Heä Thoáng 3 Pha Y - Y Caân Baèng
4.3 Heä Thoáng 3 Pha Y - ∆ Caân Baèng, Zd = 0 
4.4 Heä Thoáng 3 Pha Y - ∆ Caân Baèng, Zd ≠ 0 
4.5 Heä Thoáng 3 Pha Y - ∆ Khoâng Caân Baèng, Zn = 0 
4.6 Heä Thoáng 3 Pha Y - Y Khoâng Caân Baèng, Zd = 0 
4.7 Heä Thoáng 3 Pha Caân Baèng vôùi Nhieàu Taûi //.
4.8 Heä Thoáng 3 Pha Caân Baèng vôùi Taûi laø Ñoäng Cô 3 Pha
6
5. Khaùi Nieäm Chung veà Maùy Ñieän
5.1. Ñònh Luaät Faraday.
5.2. Ñònh Luaät Löïc Töø
5.3. Ñònh Luaät Ampère
5.4. Baøi Toaùn Thuaän: Bieát Φ, Tìm F 
 4
7
6. Maùy Bieán AÙp (MBA)
6.1 Khaùi Nieäm Chung
6.2 Caáu Taïo cuûa MBA
6.3 MBA Lyù Töôûng
6.4 Caùc MTÑ vaø PT cuûa MBA Thöïc Teá
6.5 Cheá Ñoä Khoâng Taûi cuûa MBA
6.6 Cheá Ñoä Ngaén Maïch cuûa MBA
6.7 Cheá Ñoä Coù Taûi cuûa MBA
8
7. Ñoäng Cô Khoâng Ñoàng Boä Ba Pha
7.1. Caáu Taïo cuûa ÑCKÑB3φ
7.2. Töø Tröôøng Trong ÑCKÑB3φ
7.3. Nguyeân Lyù Laøm Vieäc cuûa ÑCKÑB3φ
7.4. Caùc MTÑ1 Vaø PT cuûa ÑCKÑB3φ
7.5. CS, TH, vaø HS cuûa ÑCKÑB3φ
7.6. Moâmen cuûa ÑCKÑB3φ
 5
9
8. Maùy Phaùt Ñoàng Boä Ba Pha
8.1. Caáu Taïo cuûa MPÑB3φ
8.2. Nguyeân Lyù Laøm Vieäc cuûa MPÑB3φ
8.3. MTÑ vaø PT cuûa MPÑB3φ
8.4. Phaàn Traêm Thay Ñoåi Ñieän AÙp cuûa MPÑB3φ
8.5. CS, TH, vaø HS cuûa MPÑB3φ
10
9. Maùy Ñieän Moät Chieàu
9.1. Caáu Taïo cuûa MÑMC
9.2. Nguyeân Lyù Laøm Vieäc cuûa MPMC
9.3. Sññ cuûa MÑMC
9.4. MPMC Kích Töø Ñoäc Laäp
9.5. MPMC Kích Töø Song Song
9.6. Nguyeân Lyù Laøm Vieäc cuûa ÑCMC
9.7. Vaän Toác cuûa ÑCMC
9.8. Moâmen cuûa ÑCMC
9.9. ÑCMC Kích Töø Song Song
 6
11
Chöông 1 Khaùi Nieäm Chung Veà Maïch Ñieän
1.1. Caùc Thaønh Phaàn Cuûa Maïch Ñieän (H1.1)
1. Nguoàn Ñieän: Phaùt (Cung Caáp) Ñieän Naêng
2. Ñöôøng Daây: Daãn (Truyeàn) Ñieän Naêng.
3. Thieát Bò Bieán Ñoåi: Bieán Ñoåi AÙp, Doøng, Taàn Soá
4. Taûi Ñieän: Nhaïân (Tieâu Thuï) Ñieän Naêng.
H 1.1
12
1. Phaàn Töû Hai Ñaàu (PT) laø Phaàn Töû
nhoû nhaát cuûa maïch ñieän.

 A vaø B laø 2 Ñaàu Ra, ñeå noái vôùi caùc
PT khaùc.
2. Maïch Ñieän laø 1 taäp hôïp PT noái vôùi
nhau (H 1.3)
! NUÙT laø Ñieåm Noái cuûa n Ñaàu Ra (n ≥
2)
! VOØNG laø Ñöôøng Kín goàm m PT (m 
≥ 2)
1.2 Caáu Truùc Cuûa Maïch Ñieän
H 1.2
H 1.3
 7
13
1.3 Caùc Thoâng Soá Cheá Ñoä Cuûa 1 PT (H 1.4)
1. DOØNG (töùc thôøi) xaùc ñònh bôûi:
a. Chieàu Quy Chieáu Doøng(CQCD)( )
b. Cöôøng Ñoä Doøng Qua PT: i = i(t)

 i > 0 ⇔ Chieàu Doøng Thöïc Teá Cuøng CQCD.

 i < 0 ⇔ Chieàu Doøng Thöïc Teá Ngöôïc CQCD.
2. AÙP (töùc thôøi) xaùc ñònh bôûi:
a. Chieàu Quy Chieáu AÙp (CQCA) (+, –).
b. Hieäu Ñieän Theá qua PT: u=u(t).

 u > 0 ⇔ Ñieän Theá Ñaàu + Lôùn Hôn Ñieän Theá Ñaàu –.

 u < 0 ⇔ Ñieän Theá Ñaàu + Nhoû Hôn Ñieän Theá Ñaàu –.
H 1.4
14
3. COÂNG SUAÁT (töùc thôøi) (CS).
! Neáu muõi teân ( ) höôùng töø + sang – thì CS töùc thôøi
tieâu thuï bôûi PT laø
p(t) = u(t)i(t)

 p > 0 ⇔ PT thöïc teá tieâu thuï CS

 p < 0 ⇔ PT thöïc teá phaùt ra CS
4. ÑIEÄN NAÊNG
(1.1)
Ñieän Naêng tieâu thuï bôûi PT töø t1 ñeán t2 laø
22
1 1
( )ttt tW p t dt= ò (1.2)
 8
15
1.4. Caùc Loaïi PT Cô Baûn
1. Nguoàn AÙp Ñoäc Laäp (NAÑL) (H1.5)
! AÙp khoâng phuï thuoäc Doøng
u = -e, ∀i
2. Nguoàn Doøng Ñoäc Laäp (NDÑL) (H1.6)
! Doøng khoâng phuï thuoäc AÙp
i = ig, ∀u
3. Phaàn Töû Ñieän Trôû (Ñieän Trôû) (H1.7)
! AÙp vaø doøng Tyû Leä Thuaän vôùi nhau
(1.3)
(1.4)
H 1.5
H 1.6
H 1.7
16
R Ru Ri=

 R = Ñieän Trôû (ÑT) cuûa PT Ñieän Trôû (Ω)
R Ri Gu=

 G = Ñieän Daãn (ÑD) cuûa PT Ñieän Trôû (S)
1 1;G R
R G
= =

(1.5) vaø (1.6) goïi laø Ñònh luaät OÂm (ÑLOÂ)
! CS töùc thôøi tieâu thuï bôûi Ñieän Trôû laø
2 2
R R R R Rp u i Ri Gu= = =
!
!
(1.5)
(1.6)
(1.7)
(1.8)
 9
17
4. PT Ñieän Caûm (Cuoän Caûm) (H1.8)
1( ) ( ) ( )
L
L
t
L L Lt
di
u L
dt
i t u d i t
L ο ο
τ τ
=
= +ò

 L = Ñieän Caûm cuûa Cuoän Caûm (H)
5. PT Ñieän Dung (Tuï Ñieän) (H1.9)
1( ) ( ) ( )
C
C
t
C C Ct
dui C
dt
u t i d u t
C ο ο
τ τ
=
= +ò

 C = Ñieän Dung cuûa Tuï Ñieän (F)
(1.9)
(1.10)
(1.11)
(1.12)
H 1.8
H 1.9
18
1.5. Hai ñònh luaät Kirchhoff
0i ñeán Nuùtå =

 Taïi nuùt A (H1.10):
1 2 3 4 0i i i i- + - =
2. Ñònh Luaät Kirchhoff AÙp (ÑKA)
0u doïc theo Voøngå =

 Trong voøng 1234 (ABCD) (H1.11):
1 2 3 4 0u u u u- + - =
1. Ñònh Luaät Kirchhoff Doøng (ÑKD)
(1.13)
(1.14)
H 1.10
H 1.11
 10
19
Chöông 2. Maïch Ñieän Hình Sin
2.1 Khaùi Nieäm Chung Veà Haøm Sin
sin( )
sin( )
m
m
u U t
i I t
ω θ
ω α
= +
= +
( , ) ; ;
( , ) ; ;
m m
m m
u U U
i I I
θ θ
α α
« = =
« = =
Bieân ÑoäAÙp Pha AÙp
Bieân ÑoäDoøng Pha Doøng
Pha AÙp Pha Doøngϕ θ α= - = -

 φ laø Goùc Chaïâm Pha Cuûa Doøng So Vôùi AÙp
Töø Chöông 2, AÙp vaø Doøng qua PT treân H 2.1 coù Daïng Sin
(2.1)
!
(2.3)
H 2.1
(2.2)
!
Biªn ®é ¸p
Biªn ®é dßng
pha ¸p
Pha dßng
20
2.2 AÙp Hieäu Duïng (AHD) Vaø Doøng Hieäu Duïng (DHD)
1. Trò HD cuûa 1 haøm x(t) tuaàn hoaøn chu kyø T.
21 ( )TX x t dt
T ο
= ò
2. AHD vaø DHD cuûa AÙp Sin vaø Doøng Sin (2.1)
;
2 2
m mU IU I= =
Cheá ñoä laøm vieäc cuûa 1 PT trong maïch sin ñöôïc xaùc ñònh
bôûi 2 caëp soá (U, θ) vaø (I, α) (H2.2)
2 sin( ) ( , )
2 sin( ) ( , )
u U t U
i I t I
ω θ θ
ω α α
= + «
= + «
H 2.2
(2.4)
(2.5)
!
(2.6)
 11
21
2.3. Bieåu Dieãn AÙp Sin Vaø Doøng Sin Baèng Vectô (H2.3)
1. AÙp Vectô laø vectô U coù:

 Ñoä lôùn = U

 Höôùng: taïo vôùi truïc x 1 goùc = θ
2. Doøng Vectô laø vectô I coù:

 Ñoä lôùn = I

 Höôùng: taïo vôùi truïc x 1goùc = a
( , ) U ( , ) Iu U vaøi Iθ α« « « «
! Ta coù Söï Töông ÖÙng 1 – gioùng – 1:
H 2.3
!
1 1 2 2
1 2 1 2
Neáu I I
thì I I
i vaøi
i i
« «
± « ± (2.8)
(2.7)
22
2.4. Quan Heä AÙp – Doøng Cuûa Taûi
Cheá Ñoä Hoaït Ñoäng cuûa Taûi xaùc ñònh
bôûi 2 caëp soá (U, theta) vaø (I, anpha) 
Toång Trôû (TT) cuûa Taûi = Z = 
Goùc Cuûa Taûi = 
( 0)U Z
I
>
( 90 90 )ο οϕ θ α ϕ= - - £ £
Moãi Taûi ñöôïc ñaëc tröng bôûi 1 CAËP SOÁ (Z, phi)
(2.10)
!
TAÛI laø 1 taäp hôïp PT R, L, C noái vôùi nhau
vaø chæ coù 2 Ñaàu Ra. (1 Cöûa)
!
!
(2.9)
H 2.4
 12
23
1. Maïch.
a. Sô ñoà vaø ñoà thò vectô (H2.5)
Maïch R ↔ (R, 0o)
ο; 0RR R R R
R
UZ R
I
ϕ θ α= = = - =
b. TT vaø goùc
R = Ñieän Trôû cuûa PT Ñieän Trôû
a) b)H 2.5
(2.11)
(2.13)
(2.12)
24
a. Sô ñoà vaø ñoà thò vectô (H2.6)
Maïch L ↔ (XL, 90o)
ο; 90LL L L L L
L
UZ X
I
ϕ θ α= = = - = +
2. Maïch L
b. TT vaø goùc
XL = wL = Caûm Khaùng cuûa PT Ñieän Caûm
a) b)
H 2.6
(2.14)
(2.15)
(2.16)
 13
25
3. Maïch C
a. Sô ñoà vaø ñoà thò vectô (H2.7)
ο
ο
C
1
cuûa PT Ñieän Dung
; 90
Maïch C (X , 90 )
C
C
C C C C C
C
X
C
UZ X
I
ω
ϕ θ α
= =
= = = - = -
« -
Dung Khaùng
b. TT vaø goùc
a) b)H 2.7
(2.17)
(2.18)
(2.19)
26
4. Maïch RLC Noái Tieáp
a. Sô Ñoà Vaø Ñoà Thò Vectô (H2.8)
ϕ
2 2 1
cuûa Maïch RLCNT
; tan
Maïch RLC Noái Tieáp (Z, )
L CX X X
U XZ R X
I R
ϕ θ α -
= - =
= = + = - =
«
Ñieän Khaùng (ÑK)
a) b)H 2.8
(2.20)
b. TT vaø Goùc
(2.21)
(2.22)
Điện Kháng
Mạch nối tiếp
 14
27
5. Maïch RLC song song
b. TT vaø Goùc

 G = 1/R = Ñieän Daãn cuûa R

 BL = 1/XL = Caûm Naïp cuûa L

 BC = 1/XC = Dung Naïp cuûa C
1
2 2
1 ; tanU BZ
I GG B
ϕ θ α -= = = - =
+
B = BL – BC = Ñieän Naïp (ÑN) cuûa Maïch RLCSS
Y = 1/Z = I/U = Toång Daãn (TD) cuûa Maïch RLCSS
a. Sô ñoà (H2.9) vaø ñoà thò vectô (H 2.8b)
H 2.9
(2.23)
(2.24)
(2.25)
(2.26)
(2.27)
(2.28)
28
2.5 TT Vectô vaø Tam Giaùc TT(TGTT) cuûa Taûi

 TT vectô Z coù ñoä lôùn Z vaø höôùng ϕ

 TGTT coù caïnh huyeàn S vaø 1 goùc baèng ϕ

R = Zcosϕ = ÑT Töông Ñöông (ÑTTÑ) cuûa Taûi

X = Zsinϕ = ÑK Töông Ñöông (ÑKTÑ) cuûa Taûi
ο0 90
0 0
i sovôùi uchaäm p
R v X
ha
aø
ϕ
ϕ< <
> > (2.31)
(2.29)
(2.30)
H 2.10a
1. Taûi Caûm (H 2.10a)
 15
29
90 0
0 0
i sovôù u( ) in
R vaø
hanh pha
X
ο
ϕ
ϕ-
>
-
< <
<
3. Taûi coäng höôûng (H 2.10c)
0
0 0
i vôùi ucuøng pha
R vaøX
ϕ =
> =
2. Taûi dung (H 2.10b)
(2.32)
H 2.10b
H 2.10c
(2.33)
30
4. Taûi Thuaàn Caûm (H 2.10d)
90
0 0
i so vôùi90 uch
R vaø
aäm p a
X
h
ο
ο
ϕ = +
= >
5. Taûi thuaàn dung (H 2.10e)
90
0 0
i sovôùi90 unh
R vaø
anh p a
X
h
ο
ο
ϕ = -
= <
(2.34)
H 2.10d
(2.35)
H 2.10e
 16
31
2.6. CS Tieâu Thuï Bôûi Taûi (H 2.11)
1. Taûi tieâu thuï 3 loaïi CS laø
Taùc Duïng P(W); Phaûn Khaùng Q(var) 
vaø Bieåu Kieán S (VA).
2
2 2
, 0, 0
0, ,
R R L C
R L L L C C C
P RI P P
Q Q X I Q X I
= = =
= = = -
2cos Rk k RkP UI P R Iϕ= = å = å
2. CS P vaø Q tieâu thuï bôûi R, L, C laø: 
3. Neáu taûi goàm nhieàu PT Rk, Lk, Ck thì:
S = UI; P = Scosϕ; Q = Ssinϕ (2.36)
H 2.11
(2.37)
(2.38)
2 2sin Lk Ck Lk Lk Ck CkQ UI Q Q X I X Iϕ= = å + å = å - å (2.39)
32
4. CS Vectô vaø Tam Giaùc CS (TGCS) cuûa Taûi (H 2.12)

 CS vectô S coù ñoä lôùn S vaø höôùng ϕ

 TGCS coù caïnh huyeàn S vaø 1 goùc baèng ϕ
2 2 2
TGCS ñoàng daïng vôùi TGTT
S Z; ;I P I R Q I X= = =
Taûi Caûm thöïc teá tieâu thuï P vaø tieâu thuï Q (H 2.12a)
Taûi Dung thöïc teá tieâu thuï P vaø phaùt ra Q (H 2.12b)
!
! (2.40)
H 2.12a) b)
 17
33
2.7 Bieåu Dieãn Vectô cuûa AÙp Doøng, TT, 
vaø CS cuûa Taûi (H 2.13)
H 2.13
a) b)
c) d)
34
2.8 Heä Soá Coâng Suaát (HSCS)

 ϕ = Goùc HSCS cuûa Taûi (= Goùc cuûa Taûi)
! Taûi Caûm coù HSCS treã, Taûi Dung coù HSCS sôùm.
2. Söï Quan Troïng cuûa HSCS cuûa Taûi.
cos
P PHSCS
S UI
ϕ= = =
1. HSCS cuûa Taûi Treân H 2.11 laø:
H 2.14a) b)
(2.41)
 18
35
Treân H 2.14a, Nguoàn AÙp coù AHD Up caáp ñieän cho Taûi coù
AHD U vaø TGCS treân H 2.14b, qua Ñöôøng Daây coù ÑT Rd. Ta 
coù:

 Doøng daây Id = Doøng taûi I = 

 Toån Hao (TH) treân daây = Pth = 

 CS phaùt = PP = P + Pth

 Hieäu Suaát (HS) taûi ñieän = 
! Neáu cos
⇒ Phaûi tìm caùch naâng cao HSCS cuûa taûi.
cos
P
U ϕ
2
dR I
% 100
th
P
P P
η = ´
+
, , %th Pthì I P P vaøϕ η- ¯ ¯ ¯ -
(2.42)
(2.43)
(2.44)
(2.45)
36
3. Naâng cao HSCS cuûa taûi baèng tuï buø
Ta muoán naâng HSCS cuûa taûi treân H 2.15 töø cosj leân cosϕ1 baèng
caùch gheùp 1 tuï ñieän C // taûi ñeå ñöôïc taûi môùi (P1, Q1, cosj1).
1 cP P P P= + ¹
1 1 1(tan tan )c cQ Q Q Q Q Q P ϕ ϕ= + Þ = - = -
1
2
(tan tan )PC
U
ϕ ϕ
ω
-
=
H 2.15a)
(2.48)
b)
(2.46)
(2.47)



 19
37
2.9 Ño CSTD Baèng Wattheá (H 2.16)

 M vaø N laø hai MMC noái vôùi nhau
taïi 2 nuùt A vaø B.

 Cuoän doøng vaø cuoän aùp cuûa W coù 2 
ñaàu; 1 ñaàu ñaùnh daáu (+).H 2.16
(2.49)
! Neáu choïn CQCD (→) ñi vaøo ñaàu + cuûa W vaø CQCA (+, 
–) coù ñaàu + laø ñaàu + cuûa W thì
Soá chæ cuûa W = P = UIcosj
= CSTD tieâu thuï bôûi N = CSTD phaùt ra bôûi M
! Tieâu Thuï CS aâm ⇔ Phaùt Ra CS döông
38
2.10 Soá Phöùc (SP)
1. Ñònh Nghóa

 Ñôn vò aûo j: 
A* = a – jb = SP lieân hôïp (SPLH) cuûa A
j2 = – 1 

a = ReA
= Phaàn thöïc cuûa A

B = ImA
= Phaàn aûo cuûa A
SP: A = a +jb

H 2.17
(2.52)
(2.50)
(2.51)