12 GT MD 12 KT dien tu

1 BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN KỸ THẬT ĐIỆN TỬ NGHỀ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Ban hành k[.]

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: KỸ THẬT ĐIỆN TỬ NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA

KHÔNG KHÍ TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG

Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-TCGNB ngày….tháng….năm 2021

của Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình

Tam Điệp, năm 2021

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀNTài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đượcphép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinhdoanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

Lời giới thiệu

Ngày nay có thể nói lĩnh vực điện tử đã và đang mang đến cho chúng ta nhữngsản phẩm công nghệ cải thiện đáng kể trong đời sống vật chất và tinh thần Cácứng dụng của nó trở nên quá gần gũi và như là một nhu cầu gần như không thểthiếu trong cuộc sống hiện đại Các sản phẩm tồn tại và đang hoàn thiện phát triểnmột cách nhanh chóng Quyển sách này không mang tham vọng sẽ đưa đến chongười đọc những kiến thức bách khoa, toàn diện, chuyên sâu về tất cả các thiết bịđiện tử hiện nay vì đó là điều không thể!

Cuốn sách này được thiết kế cho sinh viên hệ cao đẳng Điện công nghiệp, caođẳng Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí, nhằm trang bị cho người học mộtphần những kiến thức cơ bản, nền tảng về điều khiển tự động hệ thống điều hòakhông khí và các mạch điện tử ứng dụng

Cuốn sách được chia thành 9 bài, từ bài 1 đến bài 8 là những kiến thức cơ bản

về linh kiện điện tử, bài 9 là những mạch điện tử ứng dụng

Vì thời gian và kiến thức còn hạn hẹp nên chắc chắn quyển sách này còn rấtnhiều sai sót, rất mong sự góp ý chân thành của quý thầy cô, đồng nghiệp và cácbạn sinh viên

Ninh Bình, ngày tháng năm

Tham gia biên soạn

MỤC LỤC

Lời giới thiệu …… 3

BÀI 1: ĐIỆN TRỞ (RESISTOR = R) 7

1 Tổng quát 7

2 Các tham số cơ bản của điện trở 8

3 Ký hiệu – Các cách ghi trị số trên điện trở 9

4 Phân loại điện trở 13

5 Phương pháp ghép điện trở 18

6 Ứng dụng của điện trở 19

BÀI 2: TỤ ĐIỆN (Capacitor = C) 25

1 Tổng quát 25

2 Các tham số cơ bản của tụ điện 26

3 Cách đọc trị số trên tụ điện 27

4 Phân loại tụ điện 29

5 Đặc tính của tụ điện đối với dòng điện DC và dòng điện AC 31

6 Các cách ghép tụ điện 35

1 Cơ sở từ học 39

2 Tương tác điện từ 41

3 Cuộn dây tự cảm (coiL = L) 47

4 Máy biến thế (Transformer-T) 53

5 Rơle (Relay = RL = K) 56

BÀI 4: DIODE BÁN DẪN 59

1 Chất bán dẫn 59

2 DIODE bán dẫn 62

3 Phân loại Diode 68

4 Ứng dụng của Diode 73

5 Lọc điện 78

BÀI 5: TRANSITOR LƯỠNG CỰC ………82

1 Cấu tạo 82

2 Nguyên lý hoạt động 83

3 Hình dáng và cách thử Transistor 85

4 Đặc tính kỹ thuật của Transitor 87

5 Ba trạng thái hoạt động của transistor: 88

6 Các thông số kỹ thuật của transistor 89

7 Các cách phân cực Transitor 90

8 Ba kiểu ráp cơ bản của transistor 91

9 Cách ghép Transistor 95

BÀI 6: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 99

1 THYRISTOR (Silicon Controlled Rectifier = SCR) 99

2 TRIAC 105

3 Diac (Diode AC) 107

4 Ứng dụng của Triac và Diac 107

5 MOSFET 109

6 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 113

7 OPTO COUPLER (quang nối) 121

BÀI 7: VI MẠCH TÍCH HỢP … 125

1 Các khái niệm 126

2 Phân loại vi mạch tích hợp 126

3 IC ổn áp họ 78xx và 79xx 127

4 IC OPAMP: ( Operational Amplifier = Bộ khuếch đại thuật toán) 128

BÀI 8: ĐỘNG CƠ BƯỚC (STEPPING MOTOR) 137

1 Tổng quan 137

2 Mạch điện điều khiển 139

BÀI 9: CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG ………141

1 Mạch điều khiển máy điều hoà không khí……… 141

2 Mạch điều khiển máy giặt……… ………… 165

3 Mạch điều khiển bếp từ……… 169

Tài liệu tham khảo………178

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Kỹ thuật điện tử

Mã mô đun: MĐ12

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:

- Vị trí: Mô đun được thực hiện sau khi sinh viên học xong các môn học, mô đun

kỹ thuật cơ sở của chương trình cao đẳng

- Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề

- Ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: Kỹ thuật điện tử là mô đun bắt buộctrong chương trình đào tạo trình độ Trung cấp nghề và Cao đẳng nghề Điện côngnghiệp cũng như nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí Việc học tập tốt

mô đun này giúp học sinh, sinh viên có điều kiện để tiếp thu nội dung các kiếnthức, kỹ năng chuyên môn phần điện của nghề tiếp theo

Mục tiêu của mô đun:

BÀI 1: ĐIỆN TRỞ (RESISTOR = R)

Mã bài: 01

Giới thiệu: Bài 1 nghiên cứu về điện trở, đó là 1 linh kiện thụ động không thể

không có trong các mạch điện tử Trong bài này đi sâu vào nghiên cứu cách ghi,cách đọc trị số điện trở và cách mắc điện trở

Mục tiêu của bài:

- Nắm được cấu tạo của điện trở

- Trình bày được cách đọc trị số điện trở

- Trình bày cách mắc điện trở

- Xác định được loại điện trở

- Biết cách kiểm tra điện trở

- Sử dụng dụng cụ, thiết bị đo kiểm đúng kỹ thuật

- Cẩn thận, chính xác, nghiêm chỉnh thực hiện theo quy trình,

1.1 Điện trở của dây dẫn điện

Dây dẫn điện dù cho được chế tạo từ chất có độ dẫn điện tốt nhất là Bạc, thìcũng có một giá trị điện trở nhất định

Điện trở của dây dẫn tỷ lệ thuận với chiều dài của dây và tỷ lệ nghịch với tiếtdiện của dây dẫn

Công thức tính:

=Trong đó:

R: điện trở của dây dẫn, đơn vị là Ω (ohm)

ρ ( đọc là rô ): điện trở suất của dây dẫn, đơn vị là Ωm (ohm mét)

l: Chiều dài dây dẫn, đơn vị là m (mét)

S: diện tích tiết diện ngang của dây dẫn, đơn vị là mm2 (mili mét vuông)Điện trở có đơn vị tính là ohm viết tắt là Ω Ngoài đơn vị tính là Ω, điện trở còntính theo các bội số của ohm là:

Điện trở suất của một số chất tiêu biểu là:

2 Các tham số cơ bản của điện trở

Điện trở được dùng rất phổ biến trong các mạch điện tử để tạo ra dòng điện hayđiện áp thích hợp theo yêu cầu làm việc của mạch

Khi sử dụng điện trở ta cần lưu ý đến các đặc tính kỹ thuật sau:

43 47 51 56 62 68 75 82 91

Như vậy trị số điện trở chỉ có các giá trị là bội số hoặc ước số cơ số 10 của cácgiá trị trong dãy giá trị trên

2.2 Dung sai (sai số)

Dung sai là độ sai số của trị số định mức so với trị số thực của điện trở Có bacấp sai số thường gặp là 5%, 10% và 20%

Thí dụ: một điện trở có ghi trị số là 100 Ω và ghi dung sai 5% nghĩa là trị sốthực của điện trở này là 100 Ω ± 5 Ω Ngoài ra còn có cấp sai số 1% và 2% chỉgặp trong các thiết bị đòi hỏi điện trở có độ chính xác cao như các loại máy đolường

2.3 Công suất định mức

Công suất định mức là công suất tối đa tiêu tán trên điện trở mà không làmhỏng điện trở Cộng suất định mức của điện trở được xác định trong điều kiệnnhiệt độ 20 0C Điện trở được chế tạo có các cỡ công suất định mức là: 1/20W,1/16W, 1/10W, 1/8W, 1/4W, 1/2W, 1W, 2W, 5W Công suất định mức càng lớnthì điện trở có kích thước càng to

Cách chọn công suất danh định của điện trở

Để điện trở không bị cháy khi có dòng điện thường trực chạy qua thì phải biếtđược công suất tiêu tán nhiệt trên nó

Ta có:

= ∙ và = → = ∙ hay =Chọn công suất danh định của điện trở (ký hiệu PR) theo công thức:

PR ≥ 2P Trong đó, số 2 được gọi là hệ số an toàn

3 Ký hiệu – Các cách ghi trị số trên điện trở

3.1 Ký hiệu trên sơ đồ mạch

Trên sơ đồ mạch, bên cạnh ký hiệu của điện trở, người ta ghi số thứ tự của điệntrở như: R1 ; R2; R15

Trị số của điện trở được ghi bằng các chữ số kèm với các chữ cái ký hiệu đơn

vị điện trở Thí dụ: 1KΩ ; 2K2 ; 4.7KΩ; 1MΩ; 330Ω.; một số trường hợp chỉ cóchữ K ở sau các chữ số chỉ trị số thì ta hiểu đơn vị là KΩ hay chữ M thì đơn vị là

MΩ Không ghi chữ thì đơn vị là Ω

Ký hiệu của Mỹ, Nhật

Ký hiệu của Châu Âu

Hình 1.1 Ký hiệu của điện trở

Trên sơ đồ, công suất danh định của điện trở thường chỉ được ghi với nhữngđiện trở có công suất lớn hơn 0,5W Trong các sơ đồ mạch của châu Âu người taghi công suất danh định của điện trở ngay trên ký hiệu

Hình 1.2 Một số ký hiệu ghi công suất của điện trở của Châu Âu

Thí dụ:

Trên sơ đồ có ghi các điện trở:

R12 100K ta hiểu là : số thứ tự của điện trở là 12, trị số là 100KΩ

R1 33/1 W ta hiểu là : số thứ tự của điện trở là 1, trị số là 33Ω, công suất là 1W

R202 3.9/5W ta hiểu là: số thứ tự của điện trở là 202, trị số là 3,9Ω, công suất là5W

3.2 Cách ghi trị số trên thân điện trở

3.2.1 Cách ghi trực tiếp

Thường dùng với điện trở dây quấn Các số liệu thường là trị số điện trở vàdung sai, còn công suất định mức thì chỉ ghi trên các điện trở từ vài Watt trở lên;điện trở công suất nhỏ như: 2W, 1W, 1/2W, 1/4W, 1/8W, 1/16W thì dựa vào kíchthước và loại điện trở cụ thể với trị số gần đúng như sau:

Công suất 1/4W có chiều dài ≈ 0,7cm

Công suất 1/2W có chiều dài ≈ l cm

Công suất 1W có chiều dài ≈ 1,2 cm

Công suất 2W có chiều dài ≈ l,6cm

Công suất 4W có chiều dài ≈ 2,4cm

Có nhiều qui ước ghi trị số điện trở khác nhau Cách đơn giản nhất là khôngghi đơn vị Ôm; Nếu sau trị số có ghi chữ M thì đơn vị là MΩ, ghi chữ K thì đơn vị

là KΩ, ghi chữ E hoặc chữ R hoặc không ghi chữ thì đơn vị là Ω

Thí dụ:

Điện trở có ghi 3M tức là trị số của nó là 3MΩ, 2K2 tức là trị số của nó là2,2KΩ, K47 tức là tri số của nó là 470Ω, 56E tức là trị số của nó là 56Ω, 1E8 hoặc1R8 tức là trị số của nó là 1,8Ω

Một quy ước khác là dùng các chữ số để ghi trị số tính theo đơn vị là Ω, trongcác chữ số đó thì 2 hoặc 3 chữ số đầu là chữ số có nghĩa còn chữ số cuối là số chữ

số 0 cần thêm vào sau 2 hoặc 3 chữ số đầu Còn chữ cái tiếp theo sau các chữ sốdùng để chỉ dung sai : F=1% ,G =2% , J=5% , K=10% , M=20%

Thí dụ:

Điện trở có ghi 1003F ta đọc như sau: Ta thấy rằng điện trở có 4 chữ số, nhưvậy ta xác định được các chữ số có nghĩa là 100, chữ số 3 cuối cho ta biết là phảithêm 3 số 0 vào sau các chữ số có nghĩa tức là trị số của điện trở này là 100.000Ω,còn chữ F ở cuối để chỉ dung sai (sai số) của nó là 1% Tương tự ta có 152J =1500Ω ± 5% ; 102K = 1KΩ ± 10%

3.2.2 Cách ghi trị số bằng các vòng màu

Các điện trở công suất thấp thường có kích thước rất nhỏ nên không ghi đượctrị số bằng chữ do đó người ta dùng các vòng màu để chỉ thị các giá trị của nó.Loại điện trở có 4 vòng màu thì 3 vòng đầu chỉ trị số, vòng thứ tư chỉ dung sai Đểđọc được trị số điện trở cần chú ý là hai vòng đầu là số có nghĩa, vòng thứ ba là sốchữ số 0 cần thêm vào

Màu

Vòng màuthứ 1 Số thứ

1 có nghĩa

Vòng màuthứ 2 Số thứ

Vòng thứ ba(Số chữ số 0thêm vô)

Vòng thứ tư(Dung sai)

Trị số của điệntrở

Xám, đỏ, xanh lá, nâu, nâu : 8250 Ω 1% = 8,25KΩ ± 1%

3.2.3 Cách ghi trị số của điện trở bề mặt (điện trở dán)

Điện trở dán ghi trị số bằng 2 ký tự hoặc 3 ký tự hoặc 4 ký tự > Loại 2 ký tự códung sai là 5%:

Ký tự thứ 1 Ký tự thứ 1 Ký tự thứ 1 Ký tự thứ 2

Ký tự Giá trị Ký tự Giá trị Ký tự Giá trị Số Hệ số nhân

Loại 3 ký tự có dung sai từ 2% đến 5%

Loại 4 ký tự có dung sai 1%:

Hình 1.3

4 Phân loại điện trở

4.1 Điện trở cố định

Điện trở cố định là điện trở có trị số cố định không thay đổi được trong khi sửdụng Căn cứ vào công nghệ chế tạo, ta có điện trở cố định loại than ép, loại điệntrở phun (màng), và loại điện trở dây quấn

4.1.1 Điện trở than ép

Điện trở than ép còn được gọi là điện trở kết tụ Nó được chế tạo từ một hỗnhợp than chì trộn lẫn với keo cách điện (kaolanh, bakêlít ), rồi được đúc nóngthành thanh trụ tròn Với một chiều dài và đường kính không đổi, trị số của điệntrở phụ thuộc vào tỷ lệ giữa bột than và chất keo cách điện

Điện trở kết tụ có hai dạng: dạng có đuôi cuốn tròn và dạng có đuôi xuyên trục.Điện trở kết tụ có các đặc điểm sau:

- Do các hạt than không hoàn toàn sát nhau nên làm phát sinh tiếng ồn

- Trị số định mức trong khoảng từ vài Ω đến 22MΩ, độ dung sai khá lớn (10%đến 20%)

- Nhiệt độ sử dụng dưới 100°C, nếu bị nóng quá, trị số điện trở tăng nhiều

- Công suất định mức từ 0,25W đến 4W, tương ứng với điện áp làm việc từ250V đến 500V

Điện trở kết tụ có công nghệ chế tạo đơn giản, giá thành hạ nên được dùng phổbiến

4.1.2 Điện trở phun

Điện trở phun còn được gọi là điện trở màng Cấu tạo của nó do một màng kimloại (thường dùng Nikel-Crôm) hoặc oxyt kim loại (thường dùng oxyt thiếc) phunlên một lõi là ống bằng sứ hoặc thủy tinh Lớp màng dẫn điện này được phun theohình xoắn ốc quấn quanh chiều dài lõi, bên ngoài có phủ lớp sơn cách điện hoặcbao bằng một lớp nhựa cứng

Điện trở phun có các đặc điểm sau:

- Cấu trúc khá đồng nhất nên hạn chế được tiếng ồn, có thể dùng với tần sốsiêu cao

-Trị số định mức trong khoảng từ vài chục Ω đến vài chục MΩ, độ dung saithấp (5%)

- Công suất định mức từ 0,25W đến 4W, tương ứng với điện áp làm việc từ250V đến 500V

Tuy nhiên do kết cấu màng nên điện trở dễ bị vỡ, kích thước lớn và giá thành cao

4.1.3 Điện trở dây quấn

Điện trở dây quấn làm bằng dây hợp kim Ni-Cr quấn trên lõi cách điện bằngamiăng, đất nung hay sành hoặc sứ Bên ngoài được bao phủ bởi lớp sơn cách điệnhay lớp vỏ nhựa cứng Để giảm hệ số tự cảm của điện trở dây quấn, người ta quấnmột nửa số vòng dây theo chiều thuận và nửa số vòng dây còn lại quấn theo chiềungược

Điện trở dây quấn có các đặc điểm sau:

- Trị số điện trở từ 0,1Ω đến 51KΩ, độ dung sai thấp

- Điện áp làm việc của điện trở phụ thụộc vào chiều dài chứ không phụ thuộcvào công suất định mức, khoảng 7V/mm cho loại thường và 12V/mm cho loại cóbao phủ lớp vỏ thủy tinh

Nhiệt độ tối đa khi sử dụng vào khoảng 125°C đến 275°C

Ngoài ra, theo yêu cầu kỹ thuật, điện trở dây quấn có độ chính xác đến 0,1%, cósức bền cơ học lớn, trị số ổn định tốt

4.2 Biến trở (Variable resistor - VR)

Biến trở còn được gọi là chiết áp, là loại điện trở được sử dụng khi thườngxuyên cần thay đổi trị số Phần tử chính của biến trở là một điện trở màng than haydây quấn có dạng hình vòng cung góc quay 270° và một trục xoay ở giữa nối vớimột con trượt bằng than (cho biến trở dây quấn) hoặc bằng kim loại (cho biến trởthan), con trượt sẽ ép lên bề mặt điện trở để tạo kiểu nối tiếp xúc làm thay đổi trị sốđiện trở khi xoay trục

Hình 1.4 Ký hiệu của biến trở

Biến trở dây quấn là loại biến trở tuyến tính tức là có trị số thay đổi tỉ lệ vớigóc quay của trục

Biến trở than có loại là biến trở tuyến tính, có loại trị số thay đổi không tỷ lệtheo góc quay mà thay đổi theo dạng hàm số logạrit

Hình 1.5 Quan hệ giữa góc quay và trị số của biến trở.

Các trị số phổ biến của biến trở than là:

100Ω - 220 Ω - 470 Ω – 1K Ω - 2,2K Ω - 4.7K Ω - 10K Ω - 20K Ω – 47K Ω 100Ω– 200K Ω - 470K Ω - 1M Ω - 2,2M Ω

Các trị số phổ biến của biến trở dây quấn là:

10 Ω 22 Ω 47 Ω 100 Ω 220 Ω 470 Ω – 1K Ω 2,2K Ω 4,7K Ω 10K Ω 22K Ω - 47K Ω

-4.3 Nhiệt trở (Thermistor - Th)

Là loại điện trở có trị số thay đổi theo nhiệt độ

Ký hiệu Nhiệt trở dương Cảm biến nhiệt độ phòng Cảm biến ống đồng

Hình 1.6

Có hai loại nhiệt trở:

4.3.1 Nhiệt trở âm (Negative Temperature Coefficient - NTC)

Là loại nhiệt trở có hệ số nhiệt âm, khi nhiệt độ tăng lên thì trị số điện trở giảmxuống và ngược lại Nhiệt trở NTC được chế tạo với trị số từ 1Ω đến 10MΩ đo ởnhiệt độ 25°C và có trị số giảm từ 3% đến 6% khi nhiệt độ tăng lên 10C Nhiệt trởNTC có nhiệt độ sử dụng tối đa là 300°C, quá nhiệt độ này nhiệt trở bị hỏng

4.3.2 Nhiệt trở dương ( Positive Temperature Coefficient - PTC)

Là loại nhiệt trở có hệ số nhiệt dương, khi nhiệt độ tăng lên thì trị số điện trởtăng lên và ngược lại Nhiệt trở PTC có rất nhiều hình dạng như hình đĩa, hình hạt

đậu hoặc hình trụ có đầu hơi nhọn Trong vùng làm việc, điện trở của PTC có thểtăng từ 10% đến 90% khi nhiệt độ tăng 10

CTrị số của nhiệt trở ghi trong sơ đồ là trị số đo được ở nhiệt độ 25°C

4.3.3 Ứng dụng của nhiệt trở

Nhiệt trở âm (NTC) thường được dùng để ổn định cho các linh kiện bán dẫn,

đo và ổn định nhiệt độ cho máy lạnh Sensor nhiệt độ phòng và nhiệt độ ống đồngđều là nhiệt trở âm Nhiệt trở dương (PTC) thường được dùng để bảo vệ mạch khỏi

bị quá dòng điện Nếu vì lý do nào đó, dòng điện trong mạch tăng thì nhiệt độ trênPTC tăng làm tăng trị số điện trở, điều đó hạn chế sự gia tăng cường độ dòng điện

MΩ Khi được chiếu sáng, giá trị điện trở của quang trở khoảng vài trăm Ω đến vàiKΩ

Quang trở thường được dùng trong các mạch tự động điều khiển bằng tia sángnhư: Mạch tự động tắt mở đèn đường, mạch báo động chống trộm

4.5 Điện trở cầu chì (Fusistor -F)

Hình 1.8

Điện trở cầu chì có cấu tạo và hình dạng bên ngoài giống như điện trở thôngthường nhưng có kích thước lớn hơn và trị số thường chỉ vài ôm Đặc trưng củaloại điện trở này là dễ bị đứt khi cường độ dòng điện chạy qua nó vượt quá mứccho phép

Điện trở cầu chì thường đặt ở đầu nguồn cung cấp để bảo vệ máy khi tải bịchạm chập Ngoài ra còn giảm dòng quá độ khi mới mở máy, do đó không đượcnối tắt khi bị đứt

VDR được ứng dụng trong các trường hợp chống quá áp ở nguồn vào, chốngsét.

5 Phương pháp ghép điện trở

Do trị số danh định của điện trở chỉ được sản xuất theo một số giá trị nhất định,nếu muốn có các trị số danh định khác thì ghép nối tiếp hoặc song song nhiều điệntrở

5.1 Ghép nối tiếp (tăng giá trị điện trở)

Hình 1.9 Ghép nối tiếp điện trở

Trong mạch ghép nối tiếp, điện trở tương đương có trị số bằng tổng trị số củacác điện trở thành phần

Công suất danh định của điện trở tương đương bằng tổng công suất của cácđiện trở thành phần

Nếu = = = ⋯ = = thì đ = ∙Công suất danh định của điện trở tương đương bằng tổng công suất của cácđiện trở nếu trị số và công suất danh định của mỗi điện trở là như nhau Trongtrường hợp ghép nối tiếp các điện trở có trị số và công suất chịu đựng khác nhauthì khi xét công suất danh định của điện trở tương đương ta phải xét đến công suấtdanh định của từng điện trở thành phần

5.2 Ghép song song (giảm giá trị điện trở)

Hình 1.10 Ghép song song điện trở

Khi ghép song song các điện trở, ta có:

- Xác định giá trị điện trở R:

Trong trường hợp này ta có thể dùng điện trở thực hiện chức năng hạn dòng.

Hình 1.14 Cầu phân áp

Cầu phân áp tạo bởi điện trở cố định thì có tỉ số phân áp cố định

- Điện áp ngõ ra cầu phân áp hầu như không đổi

Hình 1.15

Cầu phân áp tạo bởi cảm biến nhiệt độ phòng là nhiệt trở âm và điện trở cốđịnh thì có tỉ số phân áp sẽ thay đổi theo nhiệt độ

- Điện áp ngõ ra cầu phân áp Vout sẽ tăng giảm theo nhiệt độ

- ICĐK sẽ giám sát điện áp của nhánh mạch cảm biến, nội suy tính toán biếtđược nhiệt độ tương ứng là bao nhiêu độ? Từ đó đưa ra quyết định cho máy nénchạy hoặc dừng để tự động ổn định nhiệt độ

Câu hỏi trắc nghiệm bài 1

1) Điện trở có 4 vạch màu như sau:

Có giá trị điện trở là:

a) 224Ω

b) 2200Ω

c) 22000Ωd) 220000Ω

2) Điện trở có 4 Vạch màu như sạu :

Có giá trị điện trở là:

a) 910Ω

b) 950Ω

c) 960Ωd) 970Ω3) Điện trở có 4 Vạch màu như sạu :

Có giá trị điện trở là:

a) 1Ω b) 10Ω

c) 100Ωd) 1KΩ4) Điện trở có 4 Vạch màu như sạu :

Có giá trị điện trở là:

5) Điện trở có mã số như sau:

Có giá trị điện trở là:

a) 680Ω b) 6803Ω

c) 68Ωd) 680KΩ6) Tính điện áp Vout:

a) Khoảng 4Vb) Khoảng 5Vc) Khoảng 8Vd) Khoảng 10V

7) Điện áp ngõ ra của nhánh mạch cảm biến nhiệt độ phòng sau đây sẽ thay đổinhư thế nào?

a) Tăng giảm đồng biến theo nhiệt độ

b) Giảm khỉ nhiệt độ tăng

c) Tăng khi nhiệt độ giảm

9) Ba điện trở l0KΩ - l/2watt ghép song song với nhau, giá trị điện trở Rtđ vàcông suất Prt của điện trở tương đương là:

a) 3,3 KΩ - 1/2 W

b) 3,3 KΩ - 3/2 W

c) 30 KΩ - 1/2 Wd) 30 KΩ - 3/2 W10) Xác định cường độ dòng điện I chạy trong mạch điện sau đây:

a) 0,5mA

b) 1mA

c) 10mAd) 1A

BÀI 2: TỤ ĐIỆN (Capacitor = C)

Mã bài: 02

Giới thiệu: Bài 2 nghiên cứu về tụ điện, đó là 1 linh kiện thụ động có khả năng

tích lũy năng lượng dưới dạng điện trường Trong các mạch điện tử, tụ điệnthường được sử dụng để lọc nguồn, lọc nhiễu và nối ghép tina hiệu từ tầng trướcđến tầng sau Trong bài này đi sâu vào nhiên cứu cách ghi, cách đọc trị số tụđiện và cách mắc tụ điện

Mục tiêu của bài:

- Nắm được cấu tạo của tụ điện

- Trình bầy được cách đọc trị số tụ điện

- Trình bầy cách mắc tụ điện

- Xác định được loại tụ điện

- Biết cách kiểm tra tụ điện

- Sử dụng dụng cụ, thiết bị đo kiểm đúng kỹ thuật

- Cẩn thận, chính xác, nghiêm chỉnh thực hiện theo quy trình

1.1 Cấu tạo và ký hiệu

Ký hiệu Cấu tạo

Hình 2.1 Cấu tạo và ký hiệu của tụ điện

Tụ có cấu tạo gồm 2 bản cực bằng kim loại đặt song song đối diện với nhau,

ở giữa là chất cách điện gọi là điện môi Chất cách điện thông dụng thường đượcdùng như: giấy, dầu cách điện, mica, gốm, không khí Người ta thường lấy têncủa chất điện môi để đặt tên cho tụ điện

1.2 Giá trị điện dung

Điện dung ký hiệu là C, là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích trữ nănglượng điện (dưới dạng điện trường) của tụ điện

Điện dung của tụ điện tỉ lệ thuận với diện tích của hai bản cực và tỉ lệ nghịch vớikhoảng cách giữa hai bản cực

Công thức:

=Trong đó:

C: Điện dung của tụ điện, đơn vị là Farad (F)

E: Hằng số điện môi, phụ thuộc vào tính chất của chất điện môi

S: Diện tích bản cực của tụ, đơn vị là mét vuông (m2)

d: Khoảng cách giữa hai bản cực của tụ, đơn vị là mét (m)

Điện dung có đơn vị là Farad (F), nhưng trong thực tế thì Farad là trị số rấtlớn nên người ta chỉ dùng các ước số của Farad là:

Micro Farad ký hiệu là μF ngoài ra còn ký hiệu là MF hoặc MFD hoặc UF

2.2 Điện áp làm việc (Working Voltage – WV)

Điện áp làm việc là một tham số quan trọng của tụ điện, nó có thể biểu thị trị

số điện áp lớn nhất cho phép đặt trên tụ mà không làm hỏng tụ Điện áp làm việcphụ thuộc vào cấu tạo của tụ (bề dầy và tính chất của chất điện môi)

Trên vỏ tụ người ta thường ghi trị số giới hạn của điện áp làm việc, nêu ta đặtlên hai cực của tụ một điện áp lớn hơn mức giới hạn tụ sẽ chóng hư hỏng hoặc

bị đánh thủng Thông thường ta chọn tụ điện có điện áp làm việc lớn gấp 2 lầnđiện áp đặt lên 2 bản cực của tụ

Dùng các chữ số và chữ cái để ghi trị số tính theo đơn vị là pF, trong các chữ

số đó thì 2 hoặc 3 chữ số đầu là chữ số có nghĩa còn chữ số cuối là số chữ số 0cần thêm vào sau 2 hoặc 3 chữ số đầu Còn chữ cái tiếp theo sau các chữ sốdùng đề chỉ dung sai : F = l%, G = 2%, J= 5%, K=10%, M=20%

Thí dụ: Tụ điện có ghi 1003F ta đọc như sau: ta thấy rằng tụ điện có 4 chữ số,như vậy ta xác định được các chữ số có nghĩa là là ba chữ số 100, chữ số 3 cuốicho ta biết là phải thêm 3 số 0 vào sau các chữ số có nghĩa tức là trị số của tụđiện này là 100 000 pF, còn chữ F ở cuối để chỉ dung sai (sai số) của nó là 1%.Tương tự ta có: 152J => 1500 PF ± 5%, 102K = 1000 pF ± 10%,

474M => 470 000 pF ± 20%

Lưu ý: Khi trị số điện dung được ghi bằng 2 chữ số thì đó chính là trị số của

tụ điện đọc trực tiếp theo đơn vị pF hoặc nF

Thí dụ: 47=>47pF 22n=>22nF 100P=>100pF

3.3 Ghi bằng dấu chấm thập phân

Trị số điện dung của tụ được ghi bằng một dấu chấm (.) đứng trước các chữ

số Đơn vị tính là μF Dung sai vẫn được ký hiệu bằng chữ cái

Thí dụ: 1 => 0,1 μF, 01 =>0,01 μF 0047 => 0,0047 μF = 4700pF

Cách ghi bằng các vòng màu hoặc chấm màu:

3.3.1 Đối với tụ mica

nâu - 150V; đỏ - 250V; cam - 350V; xanh - 500V; xám - 1000V

Những màu của chấm chỉ định về các số có nghĩa, hệ số nhân, dung sai, điện

áp làm việc được ghi trong bảng sau:

nghĩa

Bội số(Số chữ số 0 thêm vào )

Dung sai(Sai số)

Điện áp làmviệc

3.2.2 Đối với tụ điện gốm sứ

Nếu dùng chấm màu có 6 chấm Nếu tụ có yêu cầu chính xác sẽ dùng 4 vòngmầu và trị số không cần chính xác lắm thì dùng 3 vòng mầu

Các vòng mầu và chấm màu A, B, C, D có nghĩa như sau:

A: Số có nghĩa thứ nhất (theo bảng luật mầu)

B: Số có nghĩa thứ hai (theo bảng luật mầu)

C: Hệ số nhân (theo bảng luật mầu)

D: Dung sai

E: Hệ số nhiệt

F: Điện áp làm việc (theo bảng luật mầu)

4 Phân loại tụ điện

4.1 Tụ hóa

Cấu tạo của tụ hóa gồm cực dương là một miếng nhôm thuần chất (bề dầy100μm), bằng cách điện giải dung dịch axit boric để được một lớp ôxít nhômbám phủ trên bề mặt miếng nhôm Lớp ôxít nhôm có bề dầy phụ thuộc điện áptạo ra nó (khoảng 0,5 μm dưới điện áp 200V)

Hình 2.2 Ký hiệu tụ hóa

Tụ hóa được phân cực thành đầu dương (+) yà đầu âm (-) nên nó chỉ làmviệc ở điện áp một chiều Lớp điện môi của tụ là lớp ôxít nhôm, cực dương làmiếng nhôm có bám lớp ôxit nhôm và cực âm là chất điện giải (glycoboratamônium) thấm vào một miếng giấy thấm đặt tiếp xúc với miếng nhôm Tụđược bảo vệ trong hộp kín Do lớp điện môi rất mỏng nên tụ hóa có trị số điệndung rất lớn từ vài μF đến vài chục ngàn μF Khi sử dụng ta phải chú ý mắcđúng cực tính của tụ: cực dương của tụ mắc vào nơi có điện thế cao hơn, cực âmmắc vào nơi có điện thế thấp hơn

4.2 Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica (Tụ không phân cực )

- Các loại tụ này không phân biệt âm dương và thường có điện dung nhỏ

từ 0,47 µF trở xuống, các tụ này thường được sử dụng trong các mạch điện cótần số cao hoặc mạch lọc nhiễu

Hình 2.3 Tụ không phân cực - ký hiệu.

4.3 Tụ mica

Tụ gồm nhiều miếng mica mỏng, đã khử nước, tráng bạc đặt chồng lênnhau Tụ được bảo vệ bằng tấm mica (hoặc bakêlít), sau đó được bao phủ mộtlớp chống ẩm bằng sáp, hoặc nhựa cứng Tụ mica có dạng hình khối chữ nhật(nhìn giống viên kẹo nên có người gọi là tụ kẹo) mỗi cạnh dài từ 1cm đến 2cm

Thường tụ mica có trị số điện dung thấp từ 1pF đến vài ngàn pF nhưng điện áplàm việc rất cao (trên 1000V) Tụ mica được sử dụng nhiều ở mạch tần số cao.

4.4 Tụ tantal

Tụ tantal có cấu tạo giống như tụ hóa, nhưng cực dương của tụ làm bằngchất tantalium và chất điện môi là ôxit tantalium (Ta2O5) do đó tụ có kích thướcnhỏ hơn nhiều so với tụ hóa mà trị số vẫn khá lớn (4700pFđến 330μF) Tụ tantal

là loại tụ có phân cực tính (giống tụ hóa) và điện áp làm việc thấp (vài chục V)

Trị số điện dung của tụ thay đổi theo góc xoay của trục, thường thì tụ xoay

có điện dung thay đổi từ 35pF đến 365pF, điện áp làm việc không quá 150V.Loại tụ điều chuẩn (tụ tinh chỉnh) thường gọi tắt là trimcap (trimercapacitor) có điện dung thay đổi bằng cách dùng cái vặn vít (tuốc nơ vít) để thayđổi vị trí giữa má động và má tĩnh Loại này cũng có nhiều kiểu, điện môi có thể

là không khí, mica, gốm (sứ), màng chất dẻo, thủy tinh hình ống Tụ tinh chỉnh

có trị số điện dung rất nhỏ (từ vài pF đến 100pF) và trị số điện dung của tụthường chỉ được điều chỉnh khi sửa chữa hoặc cân chỉnh mạch, sau khi đã điềuchỉnh thì giữ nguyên trị số khi sử dụng

Để giảm nhỏ kích thước, một số tụ xoay cũng được chế tạo kèm theo luôn cảcác tụ tinh chỉnh cần thiết

5 Đặc tính của tụ điện đối với dòng điện DC và dòng điện AC

5.1.Đặc tính của tụ điện đối với dòng điện DC

đã nạp đầy bằng nguồn.

Điện tích được nạp trên tụ được tính thẹo công thức: Q = C.V

Trong đó:

Q: Điện tích được nạp trên tụ (Coulomb - C)

C: Điện dung của tụ điện (Farad - F)

V: Điện áp trên hai má tụ (Volt- V)

Điện áp trên tụ trong quá trình nạp được xác định theo công thức:

( ) = ∙ = (1 − )Trong đó:

VC : Điện áp trên hai bản cực của tụ (V)

VDC : Điện áp nguồn (V)

t : Thời gian nạp hoặc xả (giây - s)

e = 2,718 : cơ số logarit tự nhiên,

τ = RC : Hằng số thời gian nạp (thời hằng nạp)

Dòng điện chạy trong mạch trong quá trình nạp được tính theo công thức:

( ) = ∙Trong đó:

I: Dòng điện nạp chạy trong mạch (A)

VDC: Điện áp nguồn (V)

R: Trị số điện trở nối tiếp với tụ khi nạp (Ω)

t: Thời gian (giây - s)

E = 2,718: cơ số logarit tự nhiên

τ = RC: Thời hằng nạp

Công thức trên cho thấy trong quá trình nạp thì điện áp trên hai bản cực của

tụ và dòng điện chạy trong mạch biến thiên theo quy luật hàm số mũ

Khi tụ nạp điện thông qua điện trở khoảng thời gian 5τ tụ mới nạp bằng nguồn

5.1.2 Hiện tượng tích trữ năng lượng

Bật khóa K trở về vị trí 2, trên hai bản cực của tụ vẫn tồn tại một điện ápbằng với mức điện áp khi tụ đã được nạp đầy Như vậy, tụ điện đã tích trữ nănglượng dưới dạng điện trường

Nếu điện trở giữa hai bản cực của tụ là vô cùng lớn thì điện áp trên hai má tụ

sẽ không bao giờ bị mất đi Nhưng trong thực tế thì điện áp này cũng sẽ suygiảm theo thời gian vì có dòng điện rỉ đi xuyên qua nội trở tạo bởi chất điện môigiữa hai má tụ

5.1.3 Hiện tượng xả điện (phóng điện)

Bật khóa K qua vị trí 3, hai bản cực của tụ điện được nối kín mạch thôngqua điện trở R Lúc này tụ điện đóng vai trò giống như bộ nguồn một chiều.Năng lượng tích trữ trên tụ sẽ được chuyển thành nhiệt năng để đốt nóng điệntrở Khi mới đóng mạch thì điện áp trên tụ lớn Vc = Vdc (số lượng điện tíchtrên hai bản cực của tụ nhiềụ) nên cường độ dòng điện chạy trong mạch lớn Ixả =

Vc/R = Vdc/R Khi năng lượng trên tụ cạn dần (số lượng điện tích trên hai má tụgiảm dần) nên điện áp Vc trên hai má tụ cũng giảm dần làm cho dòng điện Ixả

( ) = ∙Trong đó:

VC: Điện áp trên hai bản cực của tụ (V)

V0: Điện áp ban đầu tích trữ trên hai cực của tụ

t: Thời gian ( giây - s )

e =2,718: cơ số logarit tự nhiên

τ = RC: Thời hằng xả

Dòng điện chạy trong mạch trong quá trình xả được tính theo công thức:

( ) = ∙Trong đó:

I: Dòng điện xả chạy trong mạch (A)

V0: Điện áp ban đầu tích trữ trên hai cực của tụ (V)

R: Trị số điện trở nối tiếp với tụ khi xả (Ω)

t: Thời gian xả (giây - s )

E = 2,718: cơ số logarit tự nhiên

τ = RC: Thời hằng xả

Khi tụ xả điện qua tải là điện trở cũng cần khoảng thời gian 5τ tụ mới xả hếtđiện

5.2 Đặc tính của tụ điện đối với dòng điện xoay chiều hình sin

Dòng điện xoay chiều hình sin là dòng điện có chiều và trị số biến thiên liêntục theo thời gian nên khi mắc tụ vào mạch có nguồn xoay chiều hình sin thì tụđiện sẽ thực hiện nạp xả liên tục tùy theo cực tính của dòng xoay chiều tạo thànhdòng điện liên tục chạy qua tụ Tần số của dòng xoay chiều càng cao thì dòngđiện qua tụ càng dễ dàng nghĩa là độ dẫn điện của tụ đối với dòng điện xoaychiều phụ thuộc theo tần số của dòng điện xoay chiều Để biểu thị sự cản trở của

tụ điện đối với dòng điện xoay chiều hình sin người ta đưa ra một đại lượng gọi

là dung kháng (XC)

Dung kháng được tính theo công thức:

= 1 = 2 1Trong đó:

Xc: Dung kháng của tụ điện, đơn vị là Ω

ω: Tần số góc của dòng điện xoay chiều

f: Tần số của dòng điện xoay chiều (Hz)

C: Trị số điện dung của tụ điện

Nếu chỉ có 2 cái tụ mắc nối tiếp thì:

đ = +∙Nếu = = = ⋯ = = thì điện dung tương đương là:

đ =Điện áp làm việc của tụ tương đương bằng tổng điện áp làm việc của các tụthành phần tức là: đ = + + + ⋯

Thí dụ:

Hai tụ điện C1 và C2 ghép nối tiếp, C1 = 30μF /100V và C2 = 20μF /50V Hãytính trị số điện dung tương đương và điện áp làm việc tương đương

Điện dung tương đương:

đ = + → đ = ∙ → đ = ∙ = 12Điện áp làm việc: đ = + = 100 + 50 = 150

6.2 Ghép song song

Hình 2.5 Ghép song song tụ điện

Nếu trong mạch có n tụ ghép song song thì:

Trong trường hợp ghép song song thì điện áp làm việc của tụ Ctđ bằng điện

áp làm việc của tụ có điện áp làm việc nhỏ nhất Do đó nên chọn các tụ điệnghép song song có điện áp làm việc bằng nhau

Như vậy, ghép song song sẽ cho ta một tụ điện mới có trị số điện dung bằngtổng điện dung của các tụ thành phần và điện áp làm việc bằng điện áp làm việccủa tụ thành phần có điện áp làm việc nhỏ nhất

Câu hỏi trắc nghiệm bài 2

l) Giá trị điện dung của tụ là:

a) 33pFb) 33nFc) 33μFd) 33Farad2) Giá trị điện dung của tụ là:

a) 0,01pFb) 0,01 nFc) 0,01 μFd) 0,0l Farad

3) Giá trị điện dung của tụ là:

c) 30 μF/35Vd) 30 μF/16V5) Ghép song song 3 tụ điện lần lượt có thông số là (10 μF/16v) (10 μF/25v) và(10 μF/35v) Hỏi tụ tương đương có thông số là?

a) 3,3 μF /76V

b) 3,3 μF/35V

c) 30 μF/35Vd) 30 μF/16V6) Đặc tính của tụ điện đối với dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều:a) Cho dòng điện một chiều đi qua, không cho dòng điện xoay chiều đi quab) Không cho dòng điện một chiều đi qua, cho dòng điện xoay chiều đi quac) Cho dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều đi qua

d) a đúng, b và c sai

7) Tụ điện có khả năng;

a) Tích trữ năng lượng dưới dạng từ trường

b) Tích trữ năng lượng dưới dạng điện trường

c) Biến đổi điện năng thành nhiệt năng

d) Biến đổi điện năng thành cơ năng

8) Khi tụ điện nạp điện thông qua điện trở R, thời gian t để tụ nạp đầy bằngnguồn là:

a) t = R.C

b) t = R/C

c) t = 5.R.Cd) t = 5.R/C

a) Lọc nguồn một chiều.

b) Lọc nhiễu cao tần

c) Kết hợp với cuộn dây tạo thành mạch cộng hưởng

d) Cả 3 đều đúng

BÀI 3: CUỘN DÂY VÀ BIẾN ÁP

Mã bài: 03

Giới thiệu: Bài 3 nghiên cứu về cuộn dây và biến áp, đó là 1 linh kiện thụ động

có khả năng tích lũy năng lượng dưới dạng từ trường Trong các mạch điện tử,cuộn dây thường được sử dụng để lọc nguồn, lọc nhiễu Trong bài này đi sâuvào nhiên cứu các hiện tượng vật lý do cuộn dây sinh ra và các ứng dụng củacuộn dây trong thực tế

Mục tiêu của bài:

- Nắm được cấu tạo của cuộn cảm và biến áp

- Trình bầy được nguyên tắc hoạt động của cuộn cảm, biến áp và rơle

- Xác định được loại cuộn cảm và biến áp

- Biết cách kiểm tra cuộn cảm và biến áp

- Sử dụng dụng cụ, thiết bị đo kiểm đúng kỹ thuật

- Cẩn thận, chính xác, nghiêm chỉnh thực hiện theo quy trình,

- Chú ý an toàn

Nội dung bài:

1 Cơ sở từ học

1.1 Tính chất của nam châm

Trong tự nhiên có những loại đá có từ tính gọi là nam châm hay từ thạch,Một số kim loại như sắt, nikel, cobalt khi đặt sát các nam châm cũng sẽ bị nhiễm

từ (từ hóa) và có tính chất giống như nam châm Các nam châm đó gọi là namchâm vĩnh cửu

Hình 3.1 Nam châm có tính không phân chia

Nam châm có khả năng hút được sắt và một số kim loại khác như nikel,cobalt Khi một thanh nam châm được treo tự do trong không gian thì luôn cómột đầu quay về hướng bắc gọi là cực bắc và một đầu luôn hướng về hướngnam gọi là cực nam Tính chất này được dùng để chế tạo la bàn

Khi ta chia nhỏ một cục nam châm thành nhiều phần thì mỗi phần nhỏ cũng

có đủ hai cực bắc và nam, người ta nói nam châm có tính không phân chia.Thí nghiệm với hai thanh nam châm cho thấy: Hai cực cùng tên thì đẩy nhau vàhai cực khác tên thì hút nhau

1.2 Từ trường

1.2.1 Khái niệm

Các thanh nam châm có thể tương tác lực với nhau ngay cả khi giữa chúngkhông có vật chất, người ta nói xung quanh nam châm có tồn tại một từ trường.Vậy: Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt bao xung quanh vật có từ tính,trong đó có từ lực tương tác

1.2.2 Cường độ từ trường

Cường độ từ trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng tác dụng lực của từtrường

Cường độ từ trường ký hiệu là H, đơn vị là A/m (Ampe trên mét)

Khi đo cường độ từ trường ở trong lòng các vật liệu dẫn từ thì người ta dùng đạilượng cảm ứng từ hay còn gọi là cường độ từ cảm (ký hiệu là B)

B = μHtrong đó: μ là hệ số từ thẩm của vật liệu nói lên khả năng nhiễm từ của vật liệu.Thép kỹ thuật điện có μ = 2000

Cảm ứng từ B có đơn vị là Wb/m2

(Vêbe trên mét vuông) ngoài ra còn đơn

vị là Tesla ( ký hiệu là T)

1.2.3 Đường sức từ

Hình 3.2 Đường sức của một thanh nam châm

Người ta quy ước: Chiều của đường sức từ cùng chiều với từ trường tức là

có hướng đi từ cực bắc đến cực nam của thanh nam châm (ra bắc vào nam) Sốđường sức từ tại một điểm bằng chỉ số cường độ từ trường tại điểm đó

1.2.4 Từ thông