Giáo trình thiết kế mạch điện - điện tử, nghề: sửa chữa điện tử công nghiệp trình độ : 3

BỘ LAO ĐỘNG – THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI

TỔNG CỤC DẠY NGHỀ

DỰ ÁN GIÁO DỤC KỸ THUẬT VÀ DẠY NGHỀ (VTEP)

GIÁO TRÌNH

THIẾT KẾ MẠCH ĐỈỆN-ĐIÊNTỬ

Mả số : CIO 02 32 00

NGHỀ : SỬA CHỬA ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

Trình độ : 3

HÀ NỘI – 2004

2

Mã tài liệu :

Mã quốc tế ISBN :

Tuyên bố bản quyền

Tài liệu này thuộc loạI sách giáo trình

Cho 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 có ý đồ lệch lạc hoặc

sử dụng vớI mục đích kinh doanh thiếu

lành mạnh sẻ bị nghiêm cấm

Tổng cục dạy nghề sẻ làm mọI cách để

bảo vệ bản quyền của mình

Tổng cục dạy nghề cám ơn và hoan

nghênh các thông tin giúp cho việc tu sửa

và hoàn thiện tốt hơn tài liệu này

Địa chỉ liên hệ

Dự án giáo dục kỹ thuật và nghề nghiệp

Tiểu ban phát triển chương trình học liệu

3

LỜI TỰA

Tài liệu này là một trong các kết quả của dự án GDKT – DN được tài trợ bởi ngân

hàng phát triển Á châu cho các trường kỹ thuật trọng điễm toàn quốc trực thuộc tổng cục

dạy nghề.

Tài liệu được soạn là một giáo trình phục vụ cho đối tượng công nhân nghề sửa

chửa điện tử công nghiệp. Do đó, trình tự nội dung được sắp xếp từ dể đến khó nhằm

giúp người học tiếp thu một cách dể dàng. Đồng thời đi kèm với tài liệu còn có sổ tay

hướng dẩn dành riêng cho giáo viên trong đó đề nghị các bước thực hiện quá trình giãng

dạy một cách nhất quán từ đó tạo điều kiện cho giáo viên khai thác nội dung giá trình một

cách tốt nhất

Đội ngủ biên soạn là nhóm CDC của trường công nhân kỹ thuật cần thơ, nội dung

của tài liệu là sự kết hợp giữa yêu cầu đào tạo với tình hình công nghệ hiện tại trong thực

tế sản xuất và cũng được tham khảo theo tình hình giãng dạy tại các trường kỹ thuật

cũng như các cơ sở đào tạo nghề có liên quan.

Tài liệu này được thiết kế theo từng mô đun/ môn học thuộc hệ thống mô đun/ môn

học của một chương trình đào tạo hoàn chỉnh nghề sửa chửa thiết bị điện tử công nghiệp

ở cấp trình độ 3 và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo.

Ngoài ra, tài liệu cũng có thể được sử dụng cho đào tạo ngắn hạn hoặc cho các

công nhân kỹ thuật, các nhà quản lý và người sử dụng nhân lực tham khảo.

Đây là tài liệu thử nghiệm sẻ được hoàn chỉnh để trở thành chính thức trong hệ

thống dạy nghề.

Hà Nội, ngày tháng năm 2005

Giám đốc Dự án quốc gia

4

MỤC LỤC

LỜI TỰA.............................................................................................................................. 3

MỤC LỤC............................................................................................................................ 4

GIỚI THIỆU MÔ ĐUN ......................................................................................................... 8

Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun........................................................................................... 8

Mục tiêu của môdun ........................................................................................................ 8

Mục tiêu thực hiện của mô đun ....................................................................................... 8

Nội dung chính của mô đun............................................................................................. 8

SƠ ĐỒ QUAN HỆ THEO TRÌNH TỰ HỌC NGHỀ ............................................................. 9

CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔ ĐUN................................................... 10

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN.......................................................... 10

BÀI 1: ĐỒ THỊ THỜI GIAN VÀ VÉC TƠ ........................................................................... 11

GIỚI THIỆU....................................................................................................................... 11

MỤC TIÊU THỰC HIỆN.................................................................................................... 11

NỘI DUNG CHÍNH............................................................................................................ 11

1. Vấn đề 1 .................................................................................................................... 12

2. Vấn đề 2 .................................................................................................................... 13

3. Vấn đề 3 .................................................................................................................... 14

4. Vấn đề 4 .................................................................................................................... 15

5. Bài tập........................................................................................................................ 15

BÀI 2: CÔNG TÁC XOAY.................................................................................................. 18

GIỚI THIỆU....................................................................................................................... 18

MỤC TIÊU THỰC HIỆN.................................................................................................... 18

NỘI DUNG CHÍNH............................................................................................................ 18

1. Vấn đề ....................................................................................................................... 19

2. Bài tập........................................................................................................................ 21

BÀI 3: RỜ LE, CÔNG TẮC TƠ ......................................................................................... 22

GIỚI THIỆU....................................................................................................................... 22

MỤC TIÊU THỰC HIỆN.................................................................................................... 22

NỘI DUNG CHÍNH............................................................................................................ 22

1. MẠCH RỜ LE, CÔNG TẮC TƠ .................................................................................... 23

1.1 Vấn đề 1 .................................................................................................................. 23

1.2 Vấn đề 2 .................................................................................................................. 25

1.3 Vấn đề 3 .................................................................................................................. 26

1.4 Bài tập..................................................................................................................... 27

2. ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY............................................................................................... 28

2.1 Vấn đề 1 .................................................................................................................. 28

2.2 Vấn đề 2 .................................................................................................................. 29

2.3 Vấn đề 3 .................................................................................................................. 30

2.4 Vấn đề 4 .................................................................................................................. 31

2.5 Bài tập...................................................................................................................... 32

3. ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH ............................................................................................. 34

3.1 Vấn đề 1 .................................................................................................................. 34

3.2 Vấn đề 2 .................................................................................................................. 36

3.3 Bài tập...................................................................................................................... 37

4. ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH THỜI .............................................................................................. 39

4.1 Vấn đề 1 .................................................................................................................. 39

4.2 Vấn đề 2 .................................................................................................................. 40

4.3 Vấn đề 3 .................................................................................................................. 41

4.4 Bài tập...................................................................................................................... 42

5. MẠCH KHỐI RÁP SẲN ( MODUL)................................................................................ 44

5

5.1 Vấn đề......................................................................................................................44

5.2 Bài tập......................................................................................................................46

BÀI 4: KỸ THUẬT SỐ........................................................................................................47

GIỚI THIỆU .......................................................................................................................47

MỤC TIÊU THỰC HIỆN ....................................................................................................47

NỘI DUNG CHÍNH ............................................................................................................47

1. PHÂN TÍCH MẠCH........................................................................................................48

1.1 Vấn đề......................................................................................................................48

1.2 Bài tập......................................................................................................................50

2. BIẾN ĐỔI SƠ ĐỒ LOGIC..............................................................................................52

2.1 Vấn đề......................................................................................................................52

2.2 Bài tập......................................................................................................................53

3. TỔNG HỢP MẠCH........................................................................................................54

3.1 Vấn đề 1...................................................................................................................54

3.2 Vấn đề 2...................................................................................................................55

3.3 Bài tập......................................................................................................................56

4. MẠCH ĐƠN ỔN ............................................................................................................59

4.1 Vấn đề......................................................................................................................59

4.2 Bài tập......................................................................................................................60

5. FLIP FLOP.....................................................................................................................62

5.1 Vấn đề 1...................................................................................................................62

5.2 Vấn đề 2...................................................................................................................64

5.3 Vấn đề 3...................................................................................................................64

5.4 Bài tập......................................................................................................................66

6. MẠCH ĐẾM ...................................................................................................................69

6.1 Vấn đề......................................................................................................................69

6.2 Bài tập......................................................................................................................70

7. MẠCH GHI DỊCH...........................................................................................................71

7.1 Vấn đề......................................................................................................................71

7.2 Bài tập......................................................................................................................72

BÀI 5: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA...................................................................73

GIỚI THIỆU .......................................................................................................................73

MỤC TIÊU THỰC HIỆN ....................................................................................................73

NỘI DUNG CHÍNH ............................................................................................................73

1. MỞ MÁY TRỰC TIẾP ...................................................................................................74

1.1 Vấn đề......................................................................................................................74

1.2 Bài tập......................................................................................................................76

2. BẢO VỆ ĐỘNG CƠ.......................................................................................................77

2.1 Vấn đề 1...................................................................................................................77

2.2 Vấn đề 2...................................................................................................................79

2.3 Vấn đề 3...................................................................................................................80

2.4 Bài tập......................................................................................................................81

3. ĐẢO CHIỀU QUAY........................................................................................................82

3.1 Vấn đề......................................................................................................................82

3.2 Bài tập......................................................................................................................83

4. HẠN CHẾ DÒNG KHỞI ĐỘNG.....................................................................................85

4.1 Vấn đề 1...................................................................................................................85

4.2 Vấn đề 2...................................................................................................................86

4.3 Vấn đề 3...................................................................................................................87

4.4 Bài tập......................................................................................................................88

5. THAY ĐỔI TỐC ĐỘ.......................................................................................................90

5.1 Vấn đề......................................................................................................................90

5.2 Bài tập......................................................................................................................91

6. CHẾ ĐỘ HÃM................................................................................................................94

6.1 Vấn đề 1...................................................................................................................94

6

6.2 Vấn đề 2 .................................................................................................................. 95

6.3 Vấn đề 3 .................................................................................................................. 96

6.4 bài tập...................................................................................................................... 97

BÀI 6: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 PHA................................................................... 98

GIỚI THIỆU....................................................................................................................... 98

MỤC TIÊU THỰC HIỆN.................................................................................................... 98

NỘI DUNG CHÍNH............................................................................................................ 98

1. Vấn đề 1 .................................................................................................................... 99

2. Vấn đề 2 .................................................................................................................. 100

3. Bài tập...................................................................................................................... 101

BÀI 7: THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT HẠ ÁP ............................................................................... 102

GIỚI THIỆU..................................................................................................................... 102

MỤC TIÊU THỰC HIỆN.................................................................................................. 102

NỘI DUNG CHÍNH.......................................................................................................... 102

1. MẠNG CHIẾU SÁNG VÀ THIẾT BỊ CÔNG SUẤT THẤP............................................ 103

1.1 Vấn đề 1 ................................................................................................................ 103

1.2 Vấn đề 2 ................................................................................................................ 104

1.3 Vấn đề 3 ................................................................................................................ 105

1.4 Bài tập.................................................................................................................... 107

2. MẠNG ĐỘNG LỰC ..................................................................................................... 108

2.1 Vấn đề 1 ................................................................................................................ 108

2.2 Vấn đề 2 ................................................................................................................ 109

2.3 Vấn đề 3 ................................................................................................................ 110

2.4 Bài tập.................................................................................................................... 111

3. MẠNG PHÂN PHỐI CHÍNH ........................................................................................ 112

3.1 Vấn đề 1 ................................................................................................................ 112

3.2 Vấn đề 2 ................................................................................................................ 114

3.3 Bài tập.................................................................................................................... 115

4. TÍNH CHỌN LỌC TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ............................................................ 117

4.1 Vấn đề ................................................................................................................... 117

4.2 Bài tập.................................................................................................................... 118

5. BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ................................................................................ 119

5.1 Vấn đề ................................................................................................................... 119

5.2 Bài tập.................................................................................................................... 120

6. ĐO LƯỜNG TRONG MẠNG ĐIỆN ............................................................................. 121

6.1 Vấn đề 1 ................................................................................................................ 121

6.2 Vấn đề 2 ................................................................................................................ 122

6.3 Bài tập.................................................................................................................... 123

7. KIỂM TRA HỆ THỐNG ĐIỆN...................................................................................... 124

7.1 Vấn đề ................................................................................................................... 124

7.2 Bài tập.................................................................................................................... 126

BÀI 8: THIẾT BỊ ĐIỆN GIA DỤNG .................................................................................. 127

GIỚI THIỆU..................................................................................................................... 127

MỤC TIÊU THỰC HIỆN.................................................................................................. 127

NỘI DUNG CHÍNH.......................................................................................................... 127

1. BẾP ĐIỆN.................................................................................................................... 128

1.1 Vấn đề ................................................................................................................... 128

1.2 Bài tập.................................................................................................................... 130

2. MÁY NƯỚC NÓNG .................................................................................................... 131

2.1 Vấn dề ................................................................................................................... 131

2.2 Bài tập.................................................................................................................... 132

3. THIẾT BỊ ĐIỆN VỚI CƠ CẤU CHUYỂN MẠCH ......................................................... 134

3.1 Vấn đề ................................................................................................................... 134

3.2 Bài tập.................................................................................................................... 136

BÀI 9: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT...................................................................... 138

7

GIỚI THIỆU .....................................................................................................................138

MỤC TIÊU THỰC HIỆN ..................................................................................................138

NỘI DUNG CHÍNH ..........................................................................................................138

1. THYRISTOR TRONG MẠCH MỘT CHIỀU .................................................................139

1.1 Vấn đề 1.................................................................................................................139

1.2 Vấn đề 2.................................................................................................................140

1.3 Bài tập....................................................................................................................141

2. THYRISTOR TRONG MẠCH XOAY CHIỀU ...............................................................142

2.1 Vấn đề 1.................................................................................................................142

2.2 Vấn đề 2.................................................................................................................142

2.3 Bài tập....................................................................................................................143

3. ĐIỀU CHỈNH DÒNG XOAY CHIỀU BẰNG TRIAC......................................................144

3.1 Vấn đề....................................................................................................................144

3.2 Bài tập....................................................................................................................145

BÀI 10: KỸ THUẬT ĐIỀU CHỈNH ....................................................................................146

GIỚI THIỆU .....................................................................................................................146

MỤC TIÊU THỰC HIỆN ..................................................................................................146

NỘI DUNG CHÍNH ..........................................................................................................146

1. THÀNH PHẦN CẤU TẠO HỆ ĐIỀU CHỈNH ................................................................147

1.1 Vấn đề 1.................................................................................................................147

1.2 Vấn đề 2.................................................................................................................148

1.3 Bài tập....................................................................................................................149

2. CÁCH BIỂU DIỂN........................................................................................................150

2.1 Vấn đề 1.................................................................................................................150

2.2 Vấn đề 2.................................................................................................................151

2.3 Bài tập....................................................................................................................152

3. ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU CHỈNH..........................................................................................153

3.1 Vấn đề....................................................................................................................153

3.2 Bài tập....................................................................................................................154

4. HỆ ĐIỀU CHỈNH GIÁN ĐOẠN.....................................................................................156

4.1 Vấn đề....................................................................................................................156

4.2 Bài tập....................................................................................................................157

5. BỘ ĐIỀU CHỈNH LIÊN TỤC ........................................................................................158

5.1 Vấn đề 1.................................................................................................................158

5.2 Vấn đề 2.................................................................................................................159

5.3 Vấn đề 3.................................................................................................................159

5.4 Bài tập....................................................................................................................160

6. GHÉP BỘ ĐIỀU CHỈNH LIÊN TỤC.............................................................................161

6.1 Vấn đề 1.................................................................................................................161

6.2 Vấn đề 2.................................................................................................................162

6.3 Bài tập....................................................................................................................163

7. HỆ ĐIỀU CHỈNH LIÊN TỤC .......................................................................................164

7.1 Vấn đề 1.................................................................................................................164

7.2 Vấn đề 2.................................................................................................................165

7.3 Vấn đề 3.................................................................................................................166

7.4 Bài tập....................................................................................................................167

TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................168

8

GIỚI THIỆU MÔ ĐUN

Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun

• Đây là một mô đun chuyên ngành được học vào năm thứ hai của trình

độ 3 sau khi học viên đã hoàn tất các mô đun hổ trợ trước đó như: Linh

kiện điện tử, mạch điện tử, vẻ điện, kỹ thuật số.

• Trong nhiệm vụ vận hành, sửa chửa hệ thống điện công nghiệp kể cả

trong dân dụng. Người công nhân cần thiết phải nắm rỏ nguyên lý cấu

tạo và hoạt động của hệ thống. Nội dung mô đun này cung cấp cho

người học khả năng phân tích và thiết kế các mạch điện và điện tử

được áp dụng phjổ biến trong thực tế

Mục tiêu của môdun

• Phân tích được sơ đồ mạch điện và điện tử ứng dụnh trong thực tế sản

xuất

• Xác định được sơ đồ mạch điện theo yêu cầu cho trước

• Chọn được lịnh kiện có thông số phù hợp

• Lắp ráp và kiểm tra hoạt động của mạch điện

Mục tiêu thực hiện của mô đun

Học xong mô đun này học viên có năng lực :

• Hiểu và ứng dụng được các thiết bị như : Công tắc xoay, rờ le, công tắc

tơ, nút nhấn

• Hiểu và ứng dụng được các thiết bị đóng cắt hạ áp : Công tắc bảo vệ

đường dây, các loại cầu chì, công tắc chống rò…

• Phân tích và thiết kế được các yêu cầu ứng dụng kỹ thuật số

• Hiểu và thực hiện được các yêu cầu điều chỉnh nhiệtu độ, áp suất, vị trí,

tốc độ…dựa trên cacd bộ điều chỉnh P, PI, PID…

Nội dung chính của mô đun

Mô đun này bao gồm 10 bài học như sau :

1. Đồ thị thời gian và đồ thị véc tơ

2. Công tắc xoay

3. Rờ le, công tắc tơ

4. Kỹ thuật số

5. Động cơ không đồng bộ ba pha

6. Động cơ không đồng bộ một pha

7. Thiết bị đóng cắt hạ áp

8. Thiết bị điện gia dụng

9. Điện tử công suất

10. Kỹ thuật điều chỉnh

9

SƠ ĐỒ QUAN HỆ THEO TRÌNH TỰ HỌC NGHỀ

ChÝnh trÞ

PH¸P LUËT

QuèC ßNG

THÓ CHÊT

TIN HäC

ANH V¡N

Atl®

Tổ chức sản

ChÕ t¹o

M¹CH §IÖN Tö

§O L

Ö

L kiÖn ®iÖn tö

§iÖn Kü ThuËt

Đ. tử công suất

Vi điều khiển 1, 2

Đkh l tr plc

Thực hành PLC

Xử lý lổi

profibus

§ÇU VμO ĐẦU RA

C¸c m«n häc chung

Hai m«®un bæ trî

VÏ §IÖN

§I£N C¥ B¶N

Mạch ĐT nâng

cao

Máy điện

Trang bị điện

K.T. Cãm biến

Vi mạch PLD

Kỹ thuật số

Kỹ thuật xung

Vi mạch tương tự

TKM điện-điện tử

Vi xử lý

Tính toán mạch

điện tử cơ bản

10

CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔ ĐUN

Hình thức 1: Học lý thuyết trên lớp

- Tất cả các bài học từ 1 đến 10

- Giải các câu hỏi và bài tập phần lý thuyết

- Phân tích mạch theo sơ đồ

- Thiết kế sơ đồ theo yêu cầu

Hình thức 2: Học thực hành trong xưởng

- Vận hành, đo, kiểm tra hoạt động các mạch mô hình

- Lắp ráp, chạy thử và kiểm tra hoạt động của sơ đồ theo yêu cầu thực tế

- Xác định nguyên nhân hư hỏng trong mạch

Hình thức 3: Tự nghiên cứu

- Tự đề ra yêu cầu và thực hiện

- Tham khảo các vấn đề liên quan trên sách báo, internet...

- Tham quan thực tế sản xuất

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN

Hiểu và thực hiện được các nội dung sau

- Phân tích được cấu tạo mạch, chức năng thiết bị và nguyên lý hoạt động của

mạch

- Kiểm tra được điều kiện hoạt động của thiết bị

- Lắp ráp, vận hành và sửa chửa được các mạch điện điện tử trong công nghiệp

và gia dụng

Về thái độ

- Chuyên cần, sáng tạo

- Luôn kiểm tra kết quả bằng nhiều phương pháp khác nhau để tcậy, chính xác.

- Cẩn thận, lưu ý đến các yêu cầu về an toàn

11

BÀI 1

Tên bài: Đồ thị thời gian và véc tơ Mã bài: CIO 02 32 01

GIỚI THIỆU

Bài học này trình bày về các phương pháp biểu diển điện áp và dòng điện xoay

chiều hình sin bằng đồ thị thời gian và cả biểu đồ véc tơ, thông qua đó người học có thể

xác định các đại lượng của điện áp và dòng điện : Độ lớn, góc pha. Ngoài ra còn giúp tính

toán một cách nhanh chóng và hiệu quả

Nội dung bài được thể hiện qua từng vấn đề cụ thể thường gặp trong thực tế, tiếp

theo là cách giải quyết mẫu và cuối cùng là các bài tập kiểm tra kiến thức.

MỤC TIÊU THỰC HIỆN

• Đọc được các giá trị của điện áp và dòng điện dựa trên đồ thị thời gian

• Xác định được góc lệch pha dựa trên đồ thị thời gian và đồ thị véc tơ

• Tính toán được điện áp và dòng điện trong mạch thông qua việc cộng và trừ

véc tơ

NỘI DUNG CHÍNH

Nội dung bài học tập trung về các chủ đề chính như sau:

• Xác định đồ thị thời gian của điện áp tổng từ các dạng sóng điện áp thành phần

nhận được trên máy hiện sóng

• Xác định góc lệch pha giửa dòng và áp trong mạch điện bằng đồ thị thời gian

• Xác định điện áp và dòng tổng cùng với góc lệch pha trong mạch bằng đồ thị

véc tơ

• Phương pháp cộng, trừ điện áp và dòng điện hình sin bằng véc tơ

12

Hình 1.1 Sơ đồ mạch điện

1. Vấn đề 1

Trong mạch điện nối tiếp ở hình 1.1 gồm hai

điện trở R1 và R2, dạng sóng trên màn hình máy

hiện sóng của hai điện áp u12 và u23 được trình

bày ở hình 1.2. Hảy biểu diển điện áp tổng u13

bằng đồ thị thời gian.

Giải

Giá trị tức thời của điện áp tổng u13 là tổng

các giá trị tức thời của hai điện áp u12 và u23 tại

cùng một thời điễm, dạng sóng của u13 là đường

nối liền các giá trị tức thời của u13, để đơn giản

nên chọn độ chia của đồ thị i giống thang đo e

của máy hiện sóng. Xét tại thời điễm t1 = 5 mS.

Thực hiện như sau:

- Giá trị 1 trên dạng sóng 1 là 2 V. (hình 1.2 c)

- Chuyển giá trị 1 vào đồ thị. (hình 1.3 h)

- Giá trị 2 trên dạng sóng 2 là 1 V. (hình 1.2 d)

- Đặt giá trị 2 chồng lên giá trị 1 (hình 1.3 g)

- Giá trị tổng là tổng các điện áp này tại cùng thời

điễm

Bên dưới đây là bảng trị số tức thời của các

điện áp u12, u23 và u13, đường nối các giá trị này là

dạng sóng hình sin có tần số 50 Hz

t (S) 0 2 4 5 6 8 10

u12 (V) 0 1,2 1,9 2 1,9 1 0

u23 (V) 0 0,6 0,9 1 0,9 0,6 0

u13 (V) 0 1,8 2,8 3 2,8 1,8 0

Giá trị hiệu dụng của điện áp tổng cũng là tổng

các giá trị hiệu dụng

U13 = U12 + U23

0,707 . 3 V = 0,707 . 2 V + 0,707 . 1 V Hình 1.2 Dạng sóng trên máy hiện sóng

Hình 1.3 Đồ thị thời gian của điện áp u13

Thang đo :

13

Hình 1.4 Sơ đồ RC

2. Vấn đề 2

Hình 1.4 là sơ đồ mạch nối tiếp gồm 1 tụ điện

C = 10 μF và 1 điện trở R = 270 Ω. Dùng máy

hiện sóng đo điện áp tổng u và điện áp uR (hình

1.5). Vẻ đồ thị thời gian của điện áp uC.

Lời giải :

Phương pháp vẻ đồ thị điện áp uC ngược lại

với phương pháp đã thực hiện ở vấn đề 1, giá

trị tức thời của uC là hiệu số giữa giá trị tức thời

của điện áp tổng u với giá trị tức thời của uR tại

cùng thời điễm. Thang chia độ ở hình 1.6 được

chọn bằng với thang đo máy hiện sóng là 10

V/cm. Xét tại thời điễm gốc tọa độ t1 = 0 mS

- Điện áp tổng u = -26 V (hình 1.5 c)

- Điện áp uR = 0 V

- Điện áp tụ uC = u – uR

uC = -26 V – 0 V = -26 V

- Chuyển giá trị này vào đồ thị thời gian (hình

1.6 d)

- Sau đó tìm giá trị của uC tại các thời điễm

khác, đồ thị uC là đường nối các giá trị này như

vẻ ở hình 1.6

uC = u - uR

t(mS) u(V) uR(V) uC(V)

t2 2,8 0 17 -17

t3 5 22 22 0

t4 10 26 0 26

t5 12,8 0 17 -17

t6 15 -22 -22 0

Hình 1.6 Đồ thị thời gian của điện áp uC

Hình 1.5 Dạng sóng trên màn hình

Thang đo :

14

Hình 1.9 Phương pháp trừ vec tơ

3. Vấn đề 3

Từ mạch điện ở vấn đề 2 (hình 1.4), xác định góc

lệch pha ϕ giữa điện áp tổng u và dòng điện tổng i

Lời giải

Đồ thị thời gian

Khảo sát dạng sóng của u và uR trong hình 1.5 cho

thấy điễm cắt trục hoành của u chậm hơn của uR

một kgoảng thời gian là 2,8 mS. Vì dòng điện và

điện áp trên điện trở đồng pha với nhau nên u cũng

sẻ chậm pha hơn I thời gian là 2,8 mS tương

đương 1 góc là 50,4 0

.

0 50,4 20mS

0 2,8mS.360

α = =

Đồ thị véc tơ

Một đại lượng xoay chiều hình sin có thể được biểu

diển bằng đồ thị vectơ với độ dài của vectơ là giá trị

hiệu dụng và góc pha của vectơ chính là góc lệch

pha giữa đại lượng này so với một đại lượng chuẩn.

Hai điện áp thành phần trong hình 1.7 là UR = 15,5

V và UC = 18,3 V được cộng vec tơ với nhau

• Chọn đai lượng chuẩn ⇒ Dòng điện I

Trong mạch nối tiếp nên chọn đại lượng chuẩn là

dòng điện vì dòng điện qua các phần tử trong

mạch là như nhau. (hình 1.8 e)

• Chọn thang chia độ 4 V/cm 6

• Vẻ vec tơ UR

Dòng I và UR đồng pha 4

• Vẻ vec tơ UC

UC chậm hơn I một góc 900 đó là đường thẳng

góc với UR có chiều hướng xuống

• Vẻ vec tơ điện áp tổng

Chính là đường nối từ điễm bắt đàu vec tơ UR

đến điễm cuối (đầu mũi tên) của vec tơ UC 5

• Đánh giá kết quả

Độ dài của vec tơ tổng là 6 cm tương đương với

điện áp là 24 V (U = 6 cm . 4 V/cm)

Góc lệch pha ϕ đo được là 500

và tính được là

49,70

1,18 49,7 15,5V

18,3V tan 0

ϕ = = ⇒ ϕ =

Điện áp hình sin có thể được tổng hợp nhờ đồ thị véc tơ

Cộng: Các véc tơ được đặt nối tiếp 1 cách bất kỳ , lưu ý đến chiều của chúng (h.1.8)

Trừ: Chiều của véc tơ trừ được đảo ngược (h.1.9b)

Véc tơ tổng: Nối điểm bắt đầu của véc tơ thứ nhất với đỉnh của véc tơ cuối cùng

Hình 1.7 Sơ đồ mạch đo

Hình 1.8 Đồ thị vec tơ

b) Trừ véc tơ

a) Các véc tơ điện áp

15

Hình 1.10 Mạch đèn 3 pha

4. Vấn đề 4

Mạch điện ở hình 1.10 gồm 3 bóng đèn có công suất

khác nhau được nối vào lưới điện 3 pha. Vì tải không

cân bằng nên trong dây trung tính xuất hiện dòng cân

bằng IN = I1 + I2 + I3. Hảy xác định giá trị của dòng

điện này bằng đồ thị vec tơ.

Giãi:

• Trước tiên, tính giá trị dòng điện trong từng pha

theo công thức

U

P I = và biểu diển các dòng điện

này bằng đồ thị vec tơ. (hình 1.11a)

• Sau đó cộng các vec tơ lại với nhau (h 1.11b).

• Đường thẳng nối từ điễm đầu của vec tơ I1 đến điễm cuối của vec tơ I3 chính là độ lớn

của dòng điện IN, độ dài này là 2,7 cm tương đương với dòng điện IN = 0,54 A

Hình 1.11 Véc tơ dòng điện

5. Bài tập

1.1 Cộng dòng điện xoay chiều 1.3 Mạch nối tiếp R,L,C ‰

a) Hảy vẻ đồ thị thời gian của 2 dòng

điện xoay chiều hình sin có cùng tần số

và pha

I 1 12 A ^

= ; I 2 8 A ^

= ; f = 50 Hz

từ 0..15 mS; thang chia độ: 1 mS/cm; 2

A/cm

b) Vẻ đồ thị thời gian của dòng điện

tổng trên cùng hệ trục trên

1.2 Điện áp tổng

Một mạch nối tiếp gồm điện trở (10 Ω)

và điện cãm (11,2 Ω) dòng chảy qua là

0,4 A tần số 16 2/3 Hz

a) Vẻ đồ thị thời gian của các điện áp

thành phần.

b) Tính góc lệch pha giữa điện áp và

dòng điện tổng

a) Vẻ đồ thị thời gian của điện áp tổng u

b) Xác định các giá trị của điện áp tổng sau:

Giá trị đỉnh, thời điễm tại đỉnh, góc lệch pha so

với uR, trị tức thời sau 2,5 mS tính từ điêm 0

đầu tiên.