Bài giảng Kỹ thuật điện - ĐH Phạm Văn Đồng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG<br /> 2014<br /> <br /> BÀI GIẢNG MÔN HỌC<br /> <br /> KỸ THUẬT ĐIỆN<br /> KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ<br /> ThS. Phạm Văn Anh<br /> Thời lượng: 30 tiết<br /> Bậc học: Đại học<br /> <br /> Quảng Ngãi, tháng 12 năm 2014<br /> <br /> BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN<br /> <br /> LỜI NÓI ĐẦU<br /> Ở nước ta hiện nay, công nghiệp hóa – hiện đại hóa đang bước vào giai đoạn<br /> phát triển mạnh mẽ. Trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là cơ khí – tự động hóa có nhiều<br /> bước phát triển vượt bậc, góp phần củng cố và xây dựng cơ sở vật chất hạ tầng cho<br /> nền kinh tế.<br /> Góp phần vào những nỗ lực này, các cán bộ, giảng viên và toàn thể các sinh<br /> viên của đại học Phạm Văn Đồng cũng đang từng bước đổi mới, nâng cao trình độ<br /> chuyên môn, nhằm tạo ra những bước chuyển lớn trong đào tạo và nâng cao chất<br /> lượng tạo.<br /> Từ những yêu cầu trên, tác giả đã biên soạn bài cuốn bài giảng này nhằm làm<br /> tài liệu học tập cho các lớp chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí tại Đại học Phạm Văn<br /> Đồng. Tài liệu này được sử dụng cho sinh viên các lớp đại học tín chỉ với thời lượng<br /> 30 tiết. Tôi hy vọng đây sẽ là tài liệu thiết thực cho các bạn sinh viên.<br /> Trong quá trình biên soạn, chắc chắn tài liệu không tránh khỏi có những sai sót.<br /> Mọi góp ý xin gửi về địa chỉ Phạm Văn Anh - Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ - Trường<br /> Đai học Phạm Văn Đồng hoặc thư điện tử: pvanh@pdu.edu.vn. Xin chân thành cảm<br /> ơn.<br /> Tác giả<br /> <br /> Trang 1<br /> <br /> BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN<br /> <br /> CHƯƠNG 1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN<br /> Mục tiêu<br /> Mục tiêu của chương này giúp sinh viên nắm được các khái niệm cơ bản về<br /> mạch điện, kết cấu hình học của một mạch điện, các thông số cơ bản khi xem xét một<br /> mạch điện. Phần cuối của chương giúp sinh viên nắm được hai định luật Kirchoff,<br /> đây là những định luật cơ bản và là công cụ để giải các bài toán về mạch điện ở các<br /> chương tiếp theo.<br /> 1.1. Những khái niệm cơ bản về mạch điện<br /> 1.1.1. Mạch điện: là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn (phần tử<br /> dẫn) tạo thành những vòng kín trong đó dòng điện có thể chạy qua. Mạch điện thường<br /> gồm các loại phần tử sau: nguồn điện, phụ tải (tải), dây dẫn. Ví dụ một mạch điện<br /> trong hình 1.1. Mạch điện bao gồm một nguồn điện AC, một bóng đèn, một động cơ<br /> điện và dây dẫn.<br /> 1<br /> <br /> 3<br /> <br /> A<br /> <br /> Dây dẫn<br /> 2<br /> Nguồn điện<br /> <br /> Động cơ điện<br /> <br /> Bóng đèn<br /> M<br /> <br /> AC<br /> a<br /> <br /> b<br /> <br /> c<br /> B<br /> <br /> Hình 1.1<br /> 1.1.2. Nguồn điện: Nguồn điện là thiết bị phát ra điện năng. Về nguyên lý, nguồn<br /> điện là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng như cơ năng, hóa năng, nhiệt năng thành<br /> điện năng.<br /> 1.1.3. Tải: Tải là các thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng thành các dạng<br /> năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng v…<br /> <br /> Trang 2<br /> <br /> BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN<br /> <br /> 1.1.4. Dây dẫn: Dây dẫn làm bằng kim loại (đồng, nhôm ) dùng để truyền tải điện<br /> năng từ nguồn đến tải.<br /> 1.2. Kết cấu hình học của mạch điện<br /> 1.2.1. Nhánh: Nhánh là một đoạn mạch gồm các phần tử ghép nối tiếp nhau, trong<br /> đó có cùng một dòng điện chạy từ đầu này đến đầu kia.<br /> 1.2.2. Nút: Nút là điểm gặp nhau của từ ba nhánh trở lên.<br /> 1.2.3. Vòng: Vòng là lối đi khép kín qua các nhánh.<br /> 1.2.4. Mắt lưới: Vòng mà bên trong không có vòng nào khác<br /> Ví dụ: Mạch điện trên hình 1.1 có 3 nhánh, 2 nútA, B và 3 vòng a, b, c.<br /> 1.3 Các đại lượng đặc trưng trong mạch điện<br /> 1.3.1. Dòng điện<br /> Dòng điện i về trị số bằng tốc độ biến thiên của lượng điện tích q qua tiết diện<br /> ngang một vật dẫn: i = dq/dt<br /> Chiều dòng điện quy ước là chiều chuyển động của điện tích dương trong điện<br /> trường.<br /> 1.3.2. Điện áp<br /> Hiệu điện thế (hiệu thế) giữa hai điểm gọi là điện áp. Điện áp giữa hai điểm A<br /> và B là:<br /> <br /> u AB t   u A t   u B t <br /> <br /> (1.1)<br /> <br /> Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế<br /> thấp.<br /> 1.3.3. Chiều dương dòng điện và điện áp<br /> Khi giải mạch điện, ta tùy ý vẽ chiều dòng điện và điện áp trong các nhánh gọi<br /> là chiều dương. Kết quả tính toán nếu có trị số dương, chiều dòng điện (điện áp) trong<br /> <br /> Trang 3<br /> <br /> BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN<br /> <br /> nhánh ấy trùng với chiều đã vẽ, ngược lại, nếu dòng điện (điện áp) có trị số âm, chiều<br /> của chúng ngược với chiều đã vẽ.<br /> 1.3.4. Nguồn điện áp và nguồn dòng điện<br /> Nguồn điện áp đặc trưng cho khả năng tạo nên và duy trì một điện áp trên hai<br /> cực của nguồn. Nguồn điện áp được ký hiệu như trong hình .12a. Nguồn điện áp còn<br /> được đặc trương bởi một suất điện động e(t) (hình 1.2b).<br /> Chiều e (t) từ điểm điện thế thấp đến điểm điện thế cao. Chiều điện áp theo<br /> quy ước từ điểm có điện thế cao đến điểm điện thế thấp.<br /> u  t   e  t <br /> <br /> (1.2)<br /> <br /> Trong (1.2) dấu “-” thể hiện sự trái dấu giữa u và e.<br /> <br /> u(t)<br /> a<br /> <br /> e(t)<br /> <br /> i(t)<br /> b<br /> <br /> c<br /> <br /> Hình 1.2<br /> Nguồn dòng điện i (t) đặc trưng cho khả năng của nguồn điện tạo nên và duy<br /> trì một dòng điện cung cấp cho mạch ngoài. Ký hiệu nguồn dòng được thể hiện ở<br /> hình 1.2c.<br /> 1.3.5. Điện trở<br /> `<br /> <br /> Điện trở R đặc trưng cho quá trình tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng sang<br /> <br /> dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, cơ năng v…Đơn vị của điện trở<br /> là Ω (ôm).<br /> i(t)<br /> <br /> R<br /> uR(t)<br /> <br /> Hình 1.3<br /> <br /> Trang 4<br /> <br />