Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 1: Mạch điện xoay chiều một pha

KỸ THUẬT ĐIỆN 
MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA 
CHƯƠNG 1 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
I. Mạch điện – kết cấu hình học 
1. Mạch điện 
Khái niệm: 
- Tập hợp các thiết bị điện 
- Nối với nhau bằng các dây dẫn tạo thành những vòng kín 
- Trong đó dòng điện có thể chạy qua. 
Mạch điện thường gồm các phần tử sau: nguồn điện, phụ tải 
(tải) và dây dẫn 
2. Kết cấu hình học của mạch điện 
Đ ĐC MF 
- Nhánh: bộ phận của mạch điện gồm các phần tử nối tiếp 
nhau trong đó có cùng dòng điện chạy qua 
- Vòng: lối đi khép kín qua các nhánh 
- Nút: chỗ gặp nhau của từ ba nhánh trở lên. 
1 2 3 
A 
B 
a b 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
- Dòng chuyển dời có hướng của các điện tích trong điện 
trường. 
- Dòng điện i về trị số bằng tốc độ biến thiên của lượng 
điện tích q qua tiết diện ngang một vật dẫn 
II. Các đại lượng đặc trưng quá trình năng lượng trong mạch điện 
1. Dòng điện 
dt
dq
i 
Chiều dòng điện quy ước là chiều chuyển động 
của điện tích dương trong điện trường 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
2. Điện áp 
Tại mỗi điểm trong mạch điện có một điện thế. Hiệu 
điện thế giữa hai điểm gọi là điện áp. 
BAAB uuu 
Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm có 
điện thế cao đến điểm có điện thế thấp 
uAB - điện áp giữa hai điểm A và B có điện thế uA và uB 
II. Các đại lượng đặc trưng quá trình năng lượng trong mạch điện 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
c. Công suất 
Nhánh (phần tử) có thể nhận năng 
lượng hoặc phát năng lượng. 
Biết chiều dòng điện và điện áp trên 
nhánh và tính công suất p = u.i 
→ kết luận về quá trình năng lượng. 
p = ui > 0 (dòng và áp cùng chiều) 
p = ui < 0 (dòng và áp ngược chiều) 
i 
u 
→ nhánh nhận năng lượng 
→ nhánh phát năng lượng 
II. Các đại lượng đặc trưng quá trình năng lượng trong mạch điện 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
4. Chiều dương dòng điện và điện áp trong mạch điện 
Khi giải mạch điện, ta tuỳ ý vẽ chiều dòng điện và điện áp trong 
các nhánh gọi là chiều dương. 
Giải mạch điện trên cơ sở các chiều của dòng và áp đã giả thiết. 
Tính giá trị dòng điện và điện áp 
- Dòng điện (điện áp) trị số dương, chiều của chúng trùng với 
chiều đã vẽ 
- Dòng điện (điện áp) có trị số âm, chiều của chúng ngược với 
chiều đã vẽ 
II. Các đại lượng đặc trưng quá trình năng lượng trong mạch điện 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
III. Mô hình mạch điện, các thông số 
1. Nguồn điện áp u(t) 
Nguồn điện áp đặc trưng cho khả năng tạo ra và duy trì 
một điện áp trên hai cực của nguồn, được biểu diễn bằng 
một sức điện động e(t) và ký hiệu: 
Chiều e(t) từ điểm điện thế thấp đến điểm điện thế cao. 
Chiều điện áp từ điểm có điện thế cao đến điểm điện thế 
thấp 
Chiều điện áp cực nguồn ngược với chiều sức điện động. 
)t(e)t(u 
→ Điện áp đầu cực u(t) sẽ bằng sức điện động 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
III. Mô hình mạch điện, các thông số 
2. Nguồn dòng điện j(t) 
Nguồn điện áp đặc trưng cho khả năng tạo ra và duy trì 
một dòng điện không đổi. 
Ký hiệu: j(t) 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
J(t) 
3. Điện trở R 
III. Mô hình mạch điện, các thông số 
Cho dòng điện i chạy qua điện trở R 
→ Điện áp rơi trên điện trở uR 
Theo định luật Ôm, quan hệ giữa dòng 
điện i và điện áp uR 
i 
uR 
R.iuR 
Công suất tiêu thụ trên điện trở 
Riu.ip 2R 
Công suất p ≥ 0 → Điện trở chỉ nhận năng lượng từ nguồn. 
Điện trở R đặc trưng cho tiêu tán công suất trong mạch điện. 
Đơn vị của điện trở là  (ôm) 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
Điện năng tiêu thụ trên điện trở trong khoảng thời gian t 
t
0
2
t
0
dtRipdtA
Khi dòng điện không đổi i = const, biểu thức tính điện năng 
t.R.iA 2 
Đơn vị của điện năng là Wh (oát giờ), bội số của nó là kWh. 
1.3. Mô hình mạch điện, các thông số 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
4. Điện cảm L 
III. Mô hình mạch điện, các thông số 
Dòng điện i chạy qua cuộn dây có w 
vòng → sinh ra từ thông móc vòng 
với cuộn dây 
i 
uL 
 .w
Điện cảm của cuộn dây được định nghĩa: 
i
w
i
L


Đơn vị của điện cảm là Henry (H), mH, μH 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
III. Mô hình mạch điện, các thông số 
Dòng điện i biến thiên → từ thông Φ 
cũng biến thiên 
Theo định luật cảm ứng điện từ, 
trong cuộn dây xuất hiện sức điện 
động tự cảm eL: 
dt
di
L
dt
d
e
L

Điện áp trên cuộn dây 
dt
di
Leu
LL
Công suất trên cuộn dây 
dt
di
Liiup
LL
Năng lượng từ trường tích luỹ trong cuộn dây 
2
i
0
t
0
LM
Li
2
1
LididtpW 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
5. Hỗ cảm M 
III. Mô hình mạch điện, các thông số 
K/n: Hiện tượng từ trường của cuộn dây do dòng điện ở cuộn 
dây khác gây nên. 
i1 
121 i.M 
Khi dòng điện i1 biến thiên thì điện áp hỗ cảm ở cuộn dây 2 : 
dt
di
M
dt
d
u 12121 

ψ21 
u21 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
III. Mô hình mạch điện, các thông số 
Đơn vị của hỗ cảm là Henry (H) 
* 
Điện áp hỗ cảm ở cuộn dây 1 do dòng điện ở cuộn dây 2: 
dt
di
M
dt
d
u 21212 

* 
M 
Hỗ cảm M được ký hiệu như sơ đồ hình 1-8b và dùng cách 
đánh dấu một cực cuộn dây bằng dấu sao (*). Từ đó xác 
định chiều (dấu) của các điện áp hỗ cảm 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
III. Mô hình mạch điện, các thông số 
6. Điện dung C 
Đặt điện áp uC lên tụ điện có điện 
dung C thì tụ điện sẽ được nạp 
điện với điện tích q 
i 
uC 
Cu.Cq 
Điện áp uC biến thiên → điện tích trên các bản cực của tụ điện thay 
đổi ↔ có dòng điện chuyển dịch qua tụ điện (giữa các bản cực) 
dt
du
C)Cu(
dt
d
dt
dq
i C
C
t
0
C
idt
C
1
u
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 
Công suất trên tụ điện 
III. Mô hình mạch điện, các thông số 
dt
du
Cuiup C
CCC
Năng lượng tích luỹ trong điện trường của tụ điện 
2
u
0
CC
t
0
cE
Cu
2
1
duCudtpW 
Đơn vị của điện dung là Fara (F) 
Thực tế dung lượng 1F là rất lớn nên người ta chỉ dùng 
các đơn vị nhỏ hơn: mF, μF 
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ