oR U o I )(∆ oL U o I )(∆ CHƯƠNG 3: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Suất điện động tức thời e NBS sin t E sin t o ω ω ω = = Hiệu điện thế tức thời ( ) u U sin t o u ω ϕ = +  Dòng điện, hiệu điện thế xoay chiều Cường độ dòng điện tức thời ( ) i I sin t o i ω ϕ = + Liên hệ u i ϕ ϕ ϕ = − Các giá trị hiệu dụng 2 U o U = , 2 I o I = , 2 E o E =  Dòng điện xoay chiều trong các loại đoạn mạch Điện trở của mạch R Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch ( ) u u U sin t oR ω ϕ = + Dòng điện qua mạch ( ) ( ) oR i o i U i sin t I sin t R ω ϕ ω ϕ = + = +  Đoạn mạch chỉ chứa điện trở R u và i cùng pha ( u i ϕ ϕ = ) Định luật Ôm oR o U I R = hoặc R U I R = Giản đồ véc tơ Cảm kháng của mạch 2 L Z L fL ω π = = Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch ( ) u u U sin t oL ω ϕ = + Dòng điện qua mạch ( ) ( ) oL i o i L U i sin t I sin t Z ω ϕ ω ϕ = + = +  Đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm L u sớm pha 2 π so với i ( 2 u i π ϕ ϕ − = ) Định luật Ôm oL o L U I Z = hoặc L L U I Z = Giản đồ véc tơ oC U o I )(∆ ϕ O i OC U OL U OR U O U OC U + Dung kháng của mạch 1 1 2 C Z C fC ω π = = Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch ( ) u u U sin t oC ω ϕ = + Dòng điện qua mạch ( ) ( ) oC i o i C U i sin t I sin t Z ω ϕ ω ϕ = + = +  Đoạn mạch chỉ chứa tụ điện C u trễ pha 2 π so với i ( 2 u i π ϕ ϕ − = − ) Định luật Ôm oC o C U I Z = hoặc C C U I Z = Giản đồ véc tơ Tổng trở của mạch của mạch ( ) 2 2 2 2 1 L C Z R Z Z R L C ω ω   = + − = + −  ÷   Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch ( ) u u U sin t o ω ϕ = + Dòng điện qua mạch ( ) ( ) o i o i U i sin t I sin t Z ω ϕ ω ϕ = + = +  Đoạn mạch RLC không phân nhánh 1 L C L Z Z C tg R R ω ω ϕ − − = = với u i ϕ ϕ ϕ = − u, i biến thiên điều hòa cùng tần số, lệch pha nhau góc ϕ + Z L > Z C ⇒ ϕ > 0: u sớm pha hơn i (mạch có tính cảm kháng) + Z L < Z C ⇒ ϕ < 0: u sớm trễ hơn i (mạch có tính dung kháng) + Z L = Z C ⇒ ϕ = 0: u cùng pha với i (mạch có cộng hưởng điện) Định luật Ôm o o U I Z = hoặc U I Z = Giản đồ véc tơ Điều kiện có công hưởng điện: Z L = Z c hay 1 ωL ωC = Khi có cộng hưởng điện thì u và i cùng pha và cùng pha với u R  Cộng hưởng điện Khi có cộng hưởng dòng điện qua mạch đạt cực đại U L = U C và có thể đạt cực đại nếu R nhỏ nhất Dòng điện hiệu dụng max U I R = + Mạch chỉ có RL  u luôn sớm pha hơn i + Mạch chỉ có RC  u luôn trễ pha hơn i  Lưu ý + Mạch chỉ có LC (Z L > Z C )  u sớm pha hơn i góc 2 π + Mạch chỉ có LC (Z L < Z C )  u trễ pha hơn i góc 2 π Công thức tính: P UI cos= ϕ hoặc 2 P I R= Cho R thay đổi ⇒ công suất đạt cực đại khi L C R Z Z= − 2 2 max U P R ⇒ =  Công suất Hệ số công suất R cos Z = ϕ + cosϕ = 1 ⇒ ϕ = 0: mạch chỉ chứa R hoặc mạch RLC có cộng hưởng điện, công suất tiêu thụ P = UI + cos ϕ = 0 ⇒ ϕ = 2 π ± : mạch chỉ có L hoặc C hoặc cả LC, không tiêu thụ công suất P = 0 + 10 << ϕ cos : mạch RLC thông thường và P = UIcosϕ < P cungcấp Để tăng hệ số công suất cos ϕ lớn thì ϕ nhỏ, tức giảm độ lệch pha giữa u và i + Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ + Cấu tạo: - Phần cảm tạo ra từ trường (nam châm) - Phần ứng tạo ra dòng điện (khung dây) + Bộ góp: Hai vành khuyên và 2 chổi quét  Máy phát điện xoay chiều 1 pha + Bộ phận quay: Rôto Bộ phận đứng yên: Stato + Tần số dòng điện: 60 n f p= n: vận tốc quay = số vòng quay/phút p: số cặp cực của nam châm + Đ/n: hệ thống 3 d.điện x.chiều 1pha cùng tần số, biên độ, nhưng lệch pha nhau 120 o ( ) + Máy phát điện x.chiều 3 pha: hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ + Cấu tạo: Rôto (phần cảm) và Stato (phần ứng)  Dòng điện xoay chiều 3 pha + Cách mắc mạch điện 3 pha: hình sao (4 dây) và hình tam giác (3dây) , 3 d p U U= + Ưu điểm: giảm hao phí, tạo ra từ trường quay  Động cơ không đồng bộ 3 pha + Biến điện năng của d.điện x.chiều thành cơ năng trên cơ sở dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ và sử dụng từ trường quay + Cấu tạo: Rôto: lõi thép hình trụ quấn nhiều vòng dây Stato: 3 cuộn dây giống nhau đặt lệch nhau 120 o trên một đ.tròn + Biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện xoay chiều khác có cùng tần số nhưng hiệu điện thế khác + Cấu tạo: Lõi thép gồm nhiều lá thép ghép cách điện tránh dòng Phucô Hai cuộn dây quấn chung trên lõi thép (sơ cấp-thứ cấp)  Máy biến thế + Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ + Công thức: 1 1 2 2 2 1 U N I U N I = = (chỉ số 1: sơ cấp nối mạng xoay chiều; chỉ số 2: thứ cấp nối tải tiêu thụ) 2 1 21 N N U U> ⇒ > : Máy hạ thế ( U giảm, I tăng) và ngược lại + Ứng dụng: Thay đổi U theo yêu cầu Giảm hao phí điện năng trên đường dây truyền tải (tăng thế trước khi truyền) + Dụng cụ: dùng điốt bán dẫn  Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều + Chỉnh lưu 1 nửa chu kì  dòng điện 1 chiều nhấp nháy đứt quãng (dùng nạp ắc qui) + Chỉnh lưu 2 nửa chu kì  dòng điện 1 chiều còn nhấp nháy  sử dụng bộ lọc (tụ hóa học) để giảm nhấp nháy + Cấu tạo: giống máy phát điện xoay chiều 1 pha 10. Máy phát điện 1 chiều + Bộ góp: 2 vành bán khuyên và 2 chổi quét + Nguyên tắc hoạt động: giống máy phát điện xoay chiều 1 pha . góc 2 π Công thức tính: P UI cos= ϕ hoặc 2 P I R= Cho R thay đổi ⇒ công suất đạt cực đại khi L C R Z Z= − 2 2 max U P R ⇒ =  Công suất Hệ số công suất. công suất tiêu thụ P = UI + cos ϕ = 0 ⇒ ϕ = 2 π ± : mạch chỉ có L hoặc C hoặc cả LC, không tiêu thụ công suất P = 0 + 10 << ϕ cos : mạch RLC thông