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

12/08/2021ThS. Hà Duy Hưng112/08/20211KỸ THUẬT ĐIỆNNHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢNCHƯƠNG 112/08/2021212/08/20212CHÖÔNG 1NHÖÕNG KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN VEÀ MAÏCH ÑIEÄN1.1 Maïch ñieän, keát caáu hình hoïc cuûa maïch ñieän1. 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.NguoànTaûiDaây daãnÑieän trôûÑoäng cô ñieänAùc quiMaùy phaùt ñieänLaø caùc thieát bò bieán ñoåi naêng löôïng khaùc thaønh ñieän.Laø caùc thieát bò hay phaàn töû ñeå bieán naêng löôïng ñieän thaønh caùc daïng naêng löôïng khaùc.Ñeå daãn ñieän töø nguoàn ñeán taûi vaø noái caùc thieát bò vôùi nhauNhieät ñieänThuûy ñieänMaët trôøiNguyeân töû Nhieät naêngCô naêngQuang naêng.Daây ñoàngDaây nhoâm12/08/2021312/08/20213NguồnTải12. Kết cấu của mạch :a. Nhánh :Nhánh là một đoạn mạch gồm một hoặc nhiều thiết bị điện được mắc nối tiếp, có cùng một dòng điện chạy qua. b. Nút :Là điểm gặp nhau của ba nhánh trở lênI1I2I3Nútc. Mạch vòng :Lối đi khép kín qua các nhánhTải2Nhánh 2Nhánh 1R2E2E1R1R312312/08/2021412/08/202141.2 Các phần tử cơ bản của mạch điện1. Nguồn điện :Là nơi tạo ra và duy trì được một năng lượng điện cung cấp cho mạch- Nguồn sức điện động :- 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 giữa hai đầu cực của nguồn.Nguồn một chiềuIi(t)- Công suất :Là khả năng phát và thu năng lượng điện của mạch Nếu e,i cùng chiều p >0 Nếu e,i ngược chiều p<0 p = e.iNguồn phátNguồn thuMáy phátTảiNguồn xoay chiềuLà nơi tạo ra và duy trì được một điện áp cung cấp cho mạch.12/08/2021512/08/202152. Điện trở :Đặc trưng cho mức độ cản trở dòng điện chạy qua của vật dẫnR = r.l/s (W). r: Điện trở suất (Wm). l: Chiều dài (m). S: Tiết diện (m2)g = 1/ RĐiện dẫnRRKý hiệuvới:3. Điện cảm (L):Đặc trưng khả năng tích lũy và phóng thích năng lượng từ trường trong cuộn dây.4. Điện dung (C):Đặc trưng khả năng tích lũy và phóng thích năng lượng điện trường trong tụ điện.Điện kháng :XL = w.L = 2.p.f.L (W)LXLDung kháng :XC = 1/w.C = 1/2.p.f.C (W)Điện dung của tụ điện được tính:CXCKý hiệuKý hiệuL = dF/ di (H)C = dq / dU (F)Điện cảm của cuộn dây được tính:12/08/2021612/08/202161.3 Các định luật cơ bản của mạch điện1. Định luật ohm :I = U / Ra. Định luật ohm cho một đoạn mạch:IURb. Định luật ohm cho mạch điện:I = E / (r+R)I R r E Với r : Điện trở trong của nguồn2. Định luật Kirchhoff :a. Định luật 1:Tổng đại số dòng điện tại một nút bằng 0Trong đó : Nếu qui ước chiều dòng điện đi vào mang dấu dương thì chiều dòng điện đi ra mang dấu âmSIi = 0I1 – I2 – I3 = 012/08/2021712/08/20217b. Định luật 2:Nếu đi theo một vòng kín với chiều tùy ý, tổng đại số các điện áp trêncác phần tử bằng tổng đại số các sức điện động có trong mạch vòngTrong đó : Những sức điện động và điện áp có dòng điện cùng chiều với mạch vòng thì mang dấâu dương, ngược lại thì mang dấu âm. SUi = SEiCho mạch điện 4567Mạch điện có :5342Mạch điện có :5768123456nhánhvòngnútI1 - I2 – I4 = 0I2 – I3 – I5 = 0I3 - I6 – I1 = 0Mạch điện có :Tại A :Tại B :Tại C :Định luật 1 :12/08/2021812/08/20218Mạch vòng123456712/08/2021912/08/20219Mạch vòng 1 :I1.R1 +I2.R2 + I3.R3 = E1 Mạch vòng 2 :I2.R2 + I5.R5 – I4.R4 = E4 Mạch vòng 3 :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 Định luật 2:12345Mạch vòng 6 :I1.R1 + I2.R2 + I5.R5 - I6.R6 = E1+E5 67Mạch vòng 7 :I1.R1 + I4.R4 - I5.R5 + I3.R3 = E1- E4 12/08/20211012/08/202110Tính 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.Ví dụ:12/08/20211112/08/20211112/08/20211212/08/2021121.Định nghĩa :1.4 Các phép biến đổi tương đương 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 :RtđIRtđ = R1+R2+RiRtđ = S Rib. Các phần tử ghép song song :IR1R2RiRtđIgtđ = g1+g2+gi = S giRtđ = 1/gtđIR1R2RiĐặc biệtIR1R2I1I2Rtđ = R1.R2/(R1+R2) I1 = I.R2 / (R1+R2) I2 = I.R1 / (R1+R2) 12/08/20211312/08/202113c. Biến đổi Sao – tam giác :Nối SaoNối Tam giácR12 = R1+R2 + (R1.R2)/R3R23 = R2+R3 + (R2.R3)/R1R31 = R3+R1 + (R3.R1)/R2R1 = R31.R12 / (R12+R23+R31)R2 = R12.R23 / (R12+R23+R31)R3 = R23.R31 / (R12+R23+R31)12/08/20211412/08/202114Cho mạch điện như hình vẽ :Biết :R =1WR3 =1WR1 =2WR4 =2WR2 =2WR5 =1WE =24VTính dòng điện I của mạchVí dụ 1 :R2R5RR1R4R3I12/08/20211512/08/202115R23R5RR31R4R12R12 =R1 * R2 / ( R1 + R2 +R3 )R23 =R2 * R3 / ( R1 + R2 +R3 )R31 =R3 * R1 / ( R1 + R2 +R3 )R6 =R31 + R4R7 =R23 + R5R8 =R6 * R7 / ( R6 +R7 )Rtñ = R + R12 + R8 I =E / Rtñ IRtđR7IRR12R6IRR8R12RR2R5R1R4R3IMạch được biến đổi như sau :=0.8W=0.4W=0.4W=2.4W=1.4W=0.88W=2.68W=8.96A12/08/20211612/08/202116Ví dụ 2:Tính dòng điện I trong mạch như hình vẽ đã cho.12/08/20211712/08/20211712/08/20211812/08/202118