2 Khoá luận tốt nghiệp Chơng I: Mạch điện xoay chiều I: Dòng điện xoay chiều hình sin Các đại lợng đặc trng Trị số dòng điện, điện áp sin thời điểm t gọi trị số tức thời đợc biểu diễn là: i = Imsin(t + i) u = Umsin(t + u) Trong đó: i, u Trị số tức thời dòng điện, điện áp Im, Um Trị số cực đại dòng điện áp (t + i), (t + u): góc pha dòng điện điện áp i, u Là pha ban đầu dòng điện điện áp - Biên độ: Là trị cực đại hình sin, nói lên lợng hình sin lớn hay bé Im; Um;Em - Chu kì: Là khoảng thời gian ngắn để đại lợng hình sin lập lại số chiều, khoảng thời gian ngắn để góc pha biến thiên lợng t = T = - Tần số(f): số chu kì đơn vị thời gian: f= = T - Góc lệch pha: Các đại lợng hình sin không đồng thời không cực đại gọi lệch pha Đợc biểu diễn góc lệch pha có độ lớn hiệu hai pha ban đầu Ví dụ: góc lệch pha điện áp dòng điện: =u - i Ta nhận thấy phụ thuộc vào thông số mạch Mai Thị Minh 41B1 - Lý Khoá luận tốt nghiệp > điện áp vợt trớc dòng điện (H-a) < điện áp chậm pha so với dòng điện (H-b) = điện áp trùng pha dòng điện (H.c) Vậy biểu thức tức thời điện áp u là: u = Umsint Thì dòng điện tức thời là: i = Imsin(t - ) Trị hiệu dụng dòng điện hình sin Các giá trị tức thời u, i, e luôn biến thiên theo thời gian Nếu sử dụng giá trị để tính toán trình lợng phức tạp Vì để đơn giản ngời ta coi dòng điện hình sin phơng điện tiêu tán tơng đơng với dòng điện không đổi cờng độ I, giá trị I đợc gọi trị hiệu dụng dòng điện hình sin Xét chu kì lợng tiêu tán Mai Thị Minh 41B1 - Lý Khoá luận tốt nghiệp T 2 wT = i R.dt = I R.T T I = i d t hay I = T T 2 i d t = I m s.m. t.d t T T Lấy tích phân ta đợc quan hệ trị số hiệu dụng trị số cực đại là: Im I= Tơng tự ta có: Hiệu điện hiệu dụng: U = Sức điện động hiệu dụng: E = Um Em II Mạch điện xoay chiều pha Mạch điện xoay chiều pha với tải trở (R) a) Mối quan hệ dòng điện điện áp Khi đặt điện áp hình sin u = Umsint (1) lên nhánh trở theo định luật ôm nhánh dòng điện là: i U U i = R = m sin t R R R UR i = Im.sin..t (2) So sánh (1) (2) ta nhận thấy dòng điện điện áp có tần số trùng pha nhau: I UR Mai Thị Minh 41B1 - Lý Khoá luận tốt nghiệp uR,i pR(t) uR Quan hệ trị số hiệu dụng dòng điện điện áp là: Um R Từ (2) ta có Im = Mặt khác I = Vậy I = Im Um R = UR R b Công suất: b.1 Công suất tức thời: pR = u.i = Um.sint.Im.sint = 2URI.sin2t Biến đổi theo công thức lợng giác ta có: pR = URI(1-cos2t) Nhận thấy công suất tức thời luôn lớn không (PR 0) Chứng tỏ nhánh trở xảy trình tiêu thụ nguồn để biến thành lợng khác b.2 Công suất tác dụng Thành phần công suất tức thời ý nghĩa thực tiễn nên ngời ta đa đại lợng công suất tác dụng có giá trị trị số trung bình công suất tức thời chu kì: T T 1 P = PR dt = U R I (1 cos 2t )dt = U R I T T Mai Thị Minh 41B1 - Lý Khoá luận tốt nghiệp 2.Mạch điện pha với tải cảm a) Quan hệ dòng điện điện áp: Cho dòng điện hình sin i=Imsint (2) qua nhánh cảm hai đầu điện cảm xuất điện áp:uL = L di ( I m sin t ) dt uL = L.Im.cos.t = Umsin(t + ) (3) So sánh (2) (3) ta thấy nhánh cảm điện áp vợt trớc dòng ul,i điện góc pl i UL t I ul Quan hệ trị số hiệu dụng dòng điện điện áp: Từ (3) ta thấy: L.Im = Um hay Um = XLIm Mặt khác: UL = Um Vậy: UL = XLIm Đại lợng XL = L có thứ nguyên điện trở đợc gọi cảm kháng b.Công suất b.1) Công suất tức thời: pL = ul i = Umsin(t + = 2ULI cost.sint Biến đổi lợng giác ta đợc: PL= ULI.sin2t Mai Thị Minh 41B1 - Lý ).Imsint Khoá luận tốt nghiệp Đồ thị cho thấy 1/4 chu kì đầu pL > chứng tỏ điện cảm nhận lợng nguồn tích luỹ từ trờng, 1/4 chu kì pL < chúng tỏ lợng từ trờng phóng trả lại cho nguồn Quá trình tiếp diễn b.2) Công suất tác dụng đợc xác định biểu thức: T T 1 P = pl dt = U l I sin t.dt = T T b.3) Công suất phản kháng: Đại lợng: QL = ULI gọi công suất phán kháng điện cảm đặc trng cho trình tích phóng lợng từ trờng mạch Mạch điện xoay chiều pha với tải dung a) Quan hệ dòng điện điện áp Đặt điện áp hình sin: uC = Umsint (5) lên nhánh dung nhánh xuất dòng điện i= Vậy i = C i u dq = cd C dt dt UC C d U m sin t = CU m cos t dt Hay i = Imsin(t + ) (6) So sánh (5) (6) ta nhận thấy dòng điện điện áp có tần số, nh ng lệch pha góc I uc,i pc uc UC Mai Thị Minh 41B1 - Lý t Khoá luận tốt nghiệp +) Từ (6) ta nhận thấy: Im = .c.Um Đại lợng XC = có thứ nguyên điện trở gọi dung kháng c Vậy: Im = Mặt khác: I = Ta có: I = Um XC Im Um 2.X C = UC XC UC = I.XC b) Công suất b.1) Công suất tức thời: pc = uCi = Umsin(t - ).Imsint qua biến đổi lợng giác ta đợc: pC = -UCIsint Đồ thị cho thấy mạch xảy trình tích phóng lợng điện trờng theo chu kì b.2) Công suất tác dụng: T T 1 P = PC dt = U C I sin tdt = T T b.3) Công suất phản kháng đợc xác định biểu thức: QC =- UCI Đặc trng cho cờng độ trình tích phóng lợng điện trờng mạch Dòng điện hình sin tải R L C nối tiếp Cho dòng điện hình sin qua nhánh R L C nối tiếp Trêncác phần tử xuất thành phần điện áp uR, uC, uL Mai Thị Minh 41B1 - Lý Khoá luận tốt nghiệp Theo định luật ôm tổng quát: u = uR + uC + uL Hay U = U R + U C + U L (*) Từ (*) ta dựng đợc đồ thị véc tơ điện áp (H.1) Và từ đồ thị ta có: U = U R + (U L U C ) (*) Thay UR = I.R, UL = I.XL , UC = I.XC vào (*) ta đợc: U = I R + ( X L X C ) Đặt X = XL- XC gọi điện kháng mạch Z = R + X gọi tổng kháng mạch Vậy viết lại: U = I.Z Ba đại lợng R, X, Z ba cạnh tam giác vuông gọi tam giác tổng trở đồng dạng với tam giác điện áp Góc lệch pha đợc xác định: tg = U L UC X L X C = UR R Nếu UL>UC (XL>XC) > mạch điện có tính chất điện cảm, dòng điện chậm sau điện áp góc Nếu UL[...]... Chơng II: Tìm hiểu bảng mạch UEE4 Với mục đích để làm quen lới điện ba pha trong thực tế ngời ta đã lắp đặt bộ thí nghiệm UEE4 I Cấu tạo và chức năng của bảng mạch: 1) Cấu tạo: Các thành phần của bảng mạch Hệ dạy học về mạch điện ba pha bao gồm: + Bộ mạch UEE4 + Bộ chén lỗi Fip + Biến thế ba pha nối vào lới điện ba pha thức cấp có thể nối thành mạng hình tam giác hoặc hình sao Bảng mạch UEE4 bao gồm các... công suất biểu kiến của mạch đợc xác định nh sau: S3f=3UfIf= 3 UdId 4 Mạch điện ba pha đối xứng và không đối xứng Mạch điện ba pha gồm tải, nguồn và đờng dây đối xứng gọi là mạch điện ba pha đối xứng Nếu không thoả mãn điều kiện trên thì gọi là mạch điện ba pha không đối xứng Mai Thị Minh 41B1 - Lý 16 Khoá luận tốt nghiệp Nguồn điện ba pha đối xứng là nguồn điện gồm ba sức điện dộng sin cùng biên độ,... Mai Thị Minh 41B1 - Lý Khoá luận tốt nghiệp 24 II Những thí nghiệm có thể thực hiện trên bảng mạch 1) Xác định đặc điểm dòng điện và điện áp của mạng lới điện ba pha, của nguồn đấu hình sao và tam giác, góc lệch pha giữa các pha, thứ tự các pha trong máy phát điện ba pha 1.1 Thí nghiệm thực hành a) Đấu nối hình sao của mạng lới điện ba pha Máy phát điện ba pha gồm ba cuộn dây, hai đầu dây đợc nối theo... giắc cắm để nối mạch tam giác hoặc hình sao + Các tải: 3 x 2 điện trở 3 x 1 điện trở 3 x1 cuộn dây ổ cắm 37 chân để nối với khối chèn lỗi Fip Mai Thị Minh 41B1 - Lý Khoá luận tốt nghiệp 23 2.Tính năng của bản mạch - Qua các thí nghiệm thực hiện trên bảng mạch ta có thể khảo sát các tính chất, nghiệm kết quả lý thuyết về lới điện ba pha Ta có thể xác định đặc điểm dòng và áp của mạng lới điện ba pha Tìm... xứng Khi này điện áp pha tải bằng điện áp dây:Ud=Uf U U f = d Dòng điện pha tải là: If= Z 3 R2 + X 2 f f f Góc lệc pha giữa điện áp pha và dòng điện pha tơng ứng Từ đồ thị vectơ ta có: tg=tgAB=tgBC=tgCA= X R Uf f If f *) Dòng điện dây: Id= 3 If c )Mạch điện ba pha tải nối tam giác không đối xứng Nếu nguồn điện có điện áp dây là UAB, UBC, UCA thì điện áp đặt lên các pha của tải chính là điện áp dây... trị RMS của điện áp pha pha bằng vôn mét + Điện áp pha pha VRS= (V) + Điện áp pha pha VST= (V) + Điện áp pha pha VTR= (V) Điện áp pha bằng điện áp pha pha (điện áp giữa hai pha) U=E Mai Thị Minh 41B1 - Lý 30 Khoá luận tốt nghiệp H.6 c) Đối với trờng hợp ba pha hình tam giác/ tải thuần hình sao Ta tiến hành đấu nối mạch điện nh sơ đồ (Hình 7) Lần lợt đo các dòng điện dây và dòng điện trên các pha... dòng điện của mỗi dòng điện dây: + Dòng điện dây R: I1= (A) + Dòng điện dây S: I2= (A) + Dòng điện dây T: I3= (A) Đo cờng độ của dòng điện mỗi pha của tải nối hình sao, tháo các Jumper mỗi khi nối đồng hồ đo dòng + Dòng điện pha R: IR= (A) + Dòng điện pha S: IS= (A) + Dòng điện pha T: IT= (A) Sau đó đo cờng độ dòng điện trong dây dẫn trung tính Mai Thị Minh 41B1 - Lý 36 Khoá luận tốt nghiệp + Dòng điện. .. các dòng điện dây ta thay dây nối bằng một đồng hồ đo dòng R-A-24 S-A-29 T-A-34 Tiến hành đo cờng độ dòng điện cuả mỗi dòng điện dây + Dòng điện dây R: I1=.(A) + Dòng điện dây S: I2=.(A) + Dòng điện dây T: I3=.(A) Đo dòng điện của mỗi pha khi tải là hình tam giác ta tháo các Jumper tơng ứng mỗi khi nối đồng hồ đo và ghi lại kết quả + Dòng điện pha R: IR=.(A) + Dòng điện pha S: IS=.(A) + Dòng điện pha... áp của mạng lới điện ba pha Tìm ra mối quan hệ giữa điện áp pha và điện áp dây, cũng nh dòng điện dây với dòng điện pha trong cách nối đối xứng của mạng lới điện hình sao, hình tam giác để làm rõ kết quả thực nghiệm và lý thuyết Cho ta thấy đợc sự tiện lợi của việc sử dụng mạch điện ba pha Nghiệm lại độ lệch pha (góc pha) giữa các pha trong hệ thống điện Làm rõ chức năng của dây trung tính và tác dụng... hình tam giác của lới điện ba pha Ta lần lợt nối các điểm E1-S2, E2-S3, E3-S1 với nhau thì tạo thành mạch điện có sơ đồ giống nh một tam giác (Hình 2) H.2 Trong mạch không có điểm trung tính Các điện áp của nguồn ba pha đợc lấy tại các điểm R, S, T Tiến hành đo giá trị RMS của điện áp pha pha (điện áp dây) và ghi lại kết quả đo + Điện áp giữa R-S=(V) + Điện áp giữa S-T=(V) + Điện áp giữa T-R=(V) c) ... Tìm hiểu bảng mạch UEE4 Với mục đích để làm quen lới điện ba pha thực tế ngời ta lắp đặt thí nghiệm UEE4 I Cấu tạo chức bảng mạch: 1) Cấu tạo: Các thành phần bảng mạch Hệ dạy học mạch điện ba... luận tốt nghiệp 51 CHơng IV: Các thí nghiệm kỹ thuật điện bảng mạch UEE4 Bảng mạch UEE4 thực đợc nhiều thí nghiệm nh khi: - Xác định đặc điểm dòng áp mạng lời điện ba pha - Xác định đấu nối tam... 24 II Những thí nghiệm thực bảng mạch 1) Xác định đặc điểm dòng điện điện áp mạng lới điện ba pha, nguồn đấu hình tam giác, góc lệch pha pha, thứ tự pha máy phát điện ba pha 1.1 Thí nghiệm thực