PDF Giáo trình kỹ thuật điện, Nguyễn Trọng Thắng, Lê Thị Thanh Hoàng

Giáo trình kỹ thuật điện, Nguyễn Trọng Thắng, Lê Thị Thanh Hoàng

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1) ĐẶNG VĂN ĐÀO - LÊ VĂN DOANH, Kỹ thuật điện, NXB Khoa
học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2005.
2) DAVID E. JOHNSON - JOHNNY R. JOHNSON - JOHN L.
HILBURN, Electric Circuit Analysis, Prentice Hall, 1989.
3) DAVID IRWIN J., Basic Engineering Circuit Analysis, Prentice Hall,
1996.
4) JOHN WILEY & SONS, Inc., Electric Engineering Circuits, 1963.
5) NGUYỄN TRỌNG THẮNG, Giáo trình máy điện 1, 2, Trường Đại
học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, 2007.
6) SANDER K.F., Electric Circuit Analysis, Addison Wesley, 1992.

 

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................ 3
CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN ....... 5
1. KHÁI NIỆM CHUNG ........................................................................... 5
1.1. Định nghĩa về mạch điện ................................................................. 5
1.2. Kết cấu hình học của mạch điện ...................................................... 5
2. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO QUÁ TRÌNH NĂNG
LƯỢNG TRONG MẠCH ĐIỆN .............................................................. 7
2.1. Dòng điện ......................................................................................... 7
2.2. Điện áp ............................................................................................. 8
2.3. Công suất .......................................................................................... 8
3. CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN .................................. 9
3.1. Điện trở ............................................................................................ 9
3.2. Điện dẫn ........................................................................................... 9
3.3. Cuộn dây .......................................................................................... 9
3.4. Điện dung ......................................................................................... 9
3.5. Nguồn độc lập ................................................................................ 10
3.6. Nguồn phụ thuộc ............................................................................ 11
4. CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN ............................ 13
4.1. Định luật Ohm ................................................................................ 13
4.2. Định luật Kirchhoff 1 ..................................................................... 13
4.2. Định luật Kirchhoff 2 ..................................................................... 14
5. BÀI TẬP VÍ DỤ CHƯƠNG 1 ............................................................. 15
6. BÀI TẬP CHƯƠNG I ......................................................................... 20
223
CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN MỘT PHA .. 23
1. CÁC ĐỊNH NGHĨA VỀ DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN 23
1.1. Chu kỳ, tần số, tần số góc .............................................................. 24
1.2. Trị số tức thời của dòng điện ......................................................... 24
1.3. Góc lệch pha  giữa điện áp và dòng điện ..................................... 25
1.4. Trị số hiệu dụng của dòng điện ...................................................... 26
2. BIỂU DIỄN DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN BẰNG
VECTƠ ..................................................................................................... 27
3. DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU QUA ĐIỆN TRỞ THUẦN R ............ 29
4. DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU QUA CUỘN DÂY THUẦN CẢM ... 30
5. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU THUẦN ĐIỆN DUNG ...................... 32
6. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU GỒM R - L - C MẮC NỐI TIẾP .... 33
7. BIỂU DIỄN DÕNG ĐIỆN HÌNH SIN BẰNG SỐ PHỨC ................ 36
7.1. Định nghĩa và cách biểu diễn số phức ........................................... 36
7.2. Một số phép tính đối với số phức ................................................... 38
7.3. Biểu diễn các định luật dưới dạng dưới dạng số phức ................... 40
8. PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN . 41
8.1. Phương pháp đồ thị vectơ .............................................................. 41
8.2. Phương pháp số phức ..................................................................... 41
9. CÔNG SUẤT ........................................................................................ 46
9.1. Công suất tức thời .......................................................................... 46
9.2. Công suất tác dụng ......................................................................... 46
9.3. Công suất phản kháng .................................................................... 47
9.4. Công suất tiêu thụ và công suất phản kháng trên điện trở R .......... 47
9.5. Công suất tác dụng và công suất phản kháng trên cuộn dây .......... 48
9.6. Công suất tác dụng và công suất phản kháng trên tụ điện ............. 49
9.7. Công suất biểu kiến ........................................................................ 49
9.8. Hệ số công suất .............................................................................. 54
10. BÀI TẬP CHƯƠNG 2 ....................................................................... 57
224
CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN .................. 67
1. PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG MẠCH ................ 67
1.1. Mạch nguồn suất điện động nối tiếp .............................................. 67
1.2. Mạch nguồn dòng mắc song song .................................................. 67
1.3. Mạch điện trở mắc nối tiếp ............................................................ 67
1.4. Mạch điện trở mắc song song ........................................................ 68
1.5. Mạch chia dòng điện ...................................................................... 69
1.6. Mạch chia áp .................................................................................. 69
1.7. Biến đổi tương đương điện trở mắc hình sao sang tam giác .......... 70
1.8. Biến đổi tương đương điện trở mắc hình tam giácsao sang ........... 70
1.9. Sự tương đương giữa nguồn áp và nguồn dòng ............................. 71
2. BÀI TẬP CHƯƠNG 3 MỤC 3.1 ........................................................ 71
3. BÀI TẬP CHO ĐÁP SỐ ...................................................................... 84
4. PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ NÖT .................................................... 94
5. PHƯƠNG PHÁP DÕNG MẮT LƯỚI ............................................. 107
CHƯƠNG 4: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA ....................... 113
1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN
XOAY CHIỀU BA PHA ................................................................... 113
1.1. Định nghĩa .................................................................................... 113
1.2. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha ..................................... 113
2. CÁCH NỐI MẠCH BA PHA ........................................................... 114
2.1. Nối hình Sao ................................................................................. 114
2.2. Nối hình tam giác ......................................................................... 116
3. CÁCH GIẢI MẠCH BA PHA .......................................................... 117
3.1. Mạch ba pha đối xứng .................................................................. 117
3.2. Công suất mạch ba pha đối xứng ................................................. 120
3.3. Cách giải mạch ba pha không đối xứng ....................................... 127
3.4. Công suất mạch ba pha không đối xứng ...................................... 129
225
4. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 4 ...................................................... 130
5. BÀI TẬP CHƯƠNG 4 ....................................................................... 130
CHƯƠNG 5: MÁY BIẾN ÁP ............................................................... 136
1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP ..................................... 136
1.1. Định nghĩa .................................................................................... 136
1.2. Các đại lượng định mức ............................................................... 136
1.3. Vai trò của máy biến áp ............................................................... 137
2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ...................................... 139
2.1. Cấu tạo ......................................................................................... 139
2.2. Nguyên lý làm việc ...................................................................... 140
3. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY BIẾN ÁP .............................. 142
3.1. Quá trình điện từ trong máy biến áp ............................................ 142
3.2. Phương trình cân bằng điện áp cuộn sơ cấp ................................. 143
3.3. Phương trình cân bằng điện áp cuộn thứ cấp ............................... 143
3.4. Phương trình cân bằng sức từ động ............................................. 144
4. MẠCH ĐIỆN THAY THẾ MÁY BIẾN ÁP .................................... 145
4.1. Qui đổi các đại lượng thứ cấp về sơ cấp ...................................... 145
4.2. Mạch điện thay thế máy biến áp .................................................. 146
5. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP .............................. 147
5.1. Thí nghiệm không tải ................................................................... 147
5.2. Thí nghiệm ngắn mạch ................................................................. 148
5.3. Hiệu suất máy biến áp .................................................................. 149
6. MÁY BIẾN ÁP BA PHA ................................................................... 150
6.1. Cấu tạo ......................................................................................... 150
6.2. Tổ nối dây máy biến áp ba pha .................................................... 152
7. MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG ..................................... 153
8. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5 ...................................................... 155
9. BÀI TẬP CHƯƠNG 5 ....................................................................... 155
226
CHƯƠNG 6: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ................................. 161
1. KHÁI NIỆM CHUNG ....................................................................... 161
2. CẤU TẠO ........................................................................................... 161
2.1. Phần tĩnh (stator) .......................................................................... 162
2.2. Phần quay (rotor) ......................................................................... 162
2.3. Các bộ phận phụ ........................................................................... 163
3. TỪ TRƯỜNG QUAY ........................................................................ 164
3.1. Sự tạo thành từ trường quay ......................................................... 164
3.2. Tính chất của từ trường quay ....................................................... 166
4. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ................................................................ 167
4.1. Động cơ điện không đồng bộ ....................................................... 167
4.2. Nguyên lý làm việc của máy phát điện không đồng bộ ............... 168
4.3. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ khi làm việc ở chế
độ hãm điện từ .............................................................................. 169
4.4. Các tình trạng làm việc ................................................................ 170
5. CÁC PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG ĐIỆN TỪ ............................ 171
5.1. Phương trình cân bằng điện áp stator ........................................... 171
5.2. Phương trình cân bằng điện áp dây quấn rotor ............................ 172
5.3. Phương trình cân bằng sức từ động ............................................. 173
6. MẠCH ĐIỆN THAY THẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ........ 174
6.1. Qui đổi các đại lượng rotor về stator............................................ 174
6.2. Mạch điện thay thế động cơ KĐB ................................................ 174
7. GIẢN ĐỒ NĂNG LUỢNG CỦA MÁY ĐIỆN
KHÔNG ĐỒNG BỘ .......................................................................... 176
8. MOMENT QUAY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ...................... 177
9. MỞ MÁY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ .................................... 178
9.1. Mở máy động cơ KĐB rotor lồng sóc .......................................... 178
9.2. Mở máy động cơ KĐB rotor dây quấn ........................................ 182
10. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ .......... 183
10.1. Thay đổi tần số ........................................................................... 183
227
10.2. Thay đổi số đôi cực .................................................................... 184
10.3. Thay đổi điện áp ......................................................................... 184
10.4. Thay đổi điện trở phụ nối vào rotor ........................................... 184
11. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 6 .................................................... 185
12. BÀI TẬP CHƯƠNG 6 ..................................................................... 185
CHƯƠNG 7: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ ................................................. 190
1. CẤU TẠO ........................................................................................... 190
1.1. Phần tĩnh(stato) ............................................................................ 190
1.2. Phần quay (Rotor) ........................................................................ 190
1.3. Các bộ phận phụ ........................................................................... 191
2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ................................................................ 191
2.1. Máy phát điện đồng bộ ................................................................. 191
2.2. Phản ứng phần ứng của máy phát điện đồng bộ .......................... 193
3. MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ ................ 194
3.1. Phương trình điện áp của máy phát điện đồng bộ cực lồi ............ 194
3.2. Phương trình điện áp của máy phát điện đồng bộ cực ẩn ............ 195
4. CÔNG SUẤT ĐIỆN TỪ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ ..... 195
4.1. Công suất tác dụng ....................................................................... 195
4.2. Công suất phản kháng .................................................................. 196
4.3. Đặc tính của máy phát điện đồng bộ ............................................ 197
5. SỰ LÀM VIỆC SONG SONG CỦA CÁC MÁY PHÁT ĐIỆN
ĐỒNG BỘ ............................................................................................... 197
6. ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ ....................................................................... 197
6.1. Nguyên lý làm việc ...................................................................... 197
6.2. Điều chỉnh hệ số công suất của động cơ điện đồng bộ ................ 198
6.3. Mở máy động cơ điện đồng bộ .................................................... 198
7. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 7 ...................................................... 198
8. BÀI TẬP CHƯƠNG7 ........................................................................ 198
228
CHƯƠNG 8: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU............................................. 202
1. CẤU TẠO ........................................................................................... 202
1.1. Phần tĩnh (Stator) ......................................................................... 202
1.2. Phần quay (Rotor) ........................................................................ 202
1.3. Cỗ góp và chổi điện ..................................................................... 203
2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ................................................................ 203
2.1. Nguyên lý làm việc và phương trình cân bằng điện áp của máy phát
điện một chiều .............................................................................. 203
2.2. Nguyên lý làm việc và phương trình cân bằng điện áp của động cơ
điện một chiều .............................................................................. 205
3. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU ........... 206
3.1. Sức điện động phần ứng ............................................................... 206
3.2. Công suất điện từ, moment điện từ của máy điện một chiều ....... 207
4. PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU ......................................... 208
4.1. Máy phát điện một chiều kích từ độc lập ..................................... 208
4.2. Máy phát điện kích từ song song ................................................. 209
4.3. Máy phát điện kích từ nối tiếp ..................................................... 210
4.4. Máy phát điện kích từ hỗn hợp .................................................... 211
5. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU ....................................................... 212
5.1. Mở máy động cơ điện một chiều ................................................. 212
5.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều .................................. 213
5.3. Động cơ điện kích từ song song ................................................... 213
5.4. Động cơ kích từ nối tiếp ............................................................... 214
5.5. Động cơ kích từ hỗn hợp .............................................................. 215
6. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 8 ...................................................... 216
7. BÀI TẬP CHƯƠNG 8 ....................................................................... 216
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................... 221
MỤC LỤC .............................................................................................. 222