Tuy nhiên, trước khi dòng điện AC được sửdụng làm nguồn điện chính nó đã trải qua nhiều cuộc đấu tranhcho đến ngày hôm nay, vậy câu chuyện là như thế nào mời bạntìm hiểu rõ thêm về nó tr
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
MÔN: NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN
BÁO CÁO NGHIÊN CỨU DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ
DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Giảng viên hướng dẫn: Th.S Phạm Minh Tú
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Khánh 20212562
Nguyễn Minh Hưng 20212561
Lớp: Kỹ thuật Điện 01 – K66
Trang 2MỤC LỤC
MỤC LỤC ……… … 2
LỜI NÓI ĐẦU ……… 3
CHƯƠNG 1 : KHÁI QUÁT VỀ DÒNG ĐIỆN .……….……… 4
1 Nguồn gốc và sự phát triển của dòng điện 4
2 Khái niệm dòng điện 5
CHƯƠNG 2: DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 7
1 Lịch sử của AC và DC 7
2 Phân biệt dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều 10
2.1 Dòng điện xoay chiều (AC) là gì ? 10
a, Khái niệm 10
b, Cách tạo dòng điện xoay chiều 10
c, Dạng sóng của điện xoay chiều 11
d, Các ứng dụng của dòng điện xoay chiều 13
2.2 Dòng điện một chiều (DC) là gì ? 14 a, Khái niệm 14
b, Cách tạo dòng điện một xoay chiều 15
c, Đồ thị của dòng điện một chiều 16
d, Các ứng dụng của dòng điện một chiều 16
3 Cách chuyển đổi từ điện xoay chiều sang điện một chiều – AC sang DC 19
4 Cách chuyển đổi từ điện một chiều qua điện xoay chiều – DC sang AC 19
5 Các thiết bị chuyển đổi điện AC, DC trong công nghiệp 21
6 Nguồn AC, DC, AC/DC, DC/DC 22
7 Tại Sao Dùng Dòng Điện Xoay Chiều? 25
CHƯƠNG 3 NHỮNG LƯU Ý KHI SỬ DỤNG DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 26
1 Những lưu ý khi sử dụng dòng AC/DC trong các thiết bị điện tử 26
2 Mức độ nguy hiểm của AC/DC 27
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 29
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Ngành Điện ngày là một ngành rất quan trọng và phổ biến hiệnnay và trong tương lai cũng vậy Điện không chỉ mang lại sự tiệndụng trong sinh hoạt hàng ngày mà nó còn góp phần tốc độ hoá
và mang lại hiệu quả đáng kể trong sản xuất và kinh doanh.Chúng ta không thể sống mà thiếu năng lượng điện và đặc biệt làcác thiết bị điện Chắc hẳn mọi người đều đã từng nghe đến kháiniệm dòng điện một chiều – dòng điện xoay chiều Hay chúng tanhìn thấy chữ AC, DC trên thiết bị điện gia dụng như tủ lạnh, tivi,máy giặt, bóng đèn…
Điện xoay chiều được sử dụng rất nhiều và rất quen thuộc vớicuộc sống hằng ngày của chúng ta Điện một chiều cũng được sửdụng phổ biến hơn Vậy làm sao để phân biệt và biết đâu là điệnmột chiều, đâu là điện xoay chiều, nhóm chúng em đã quyết địnhlàm bài báo cáo này để giúp mọi người có thêm kiến thức để cóthể phân biệt dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều
Chúng em xin chân thành cảm ơn Th.S Phạm Minh Tú đã tậntình giúp đỡ và hướng dẫn chúng em cùng với sự cố gắng của mọingười trong nhóm để hoàn thành bản báo cáo này Tuy nhiên, dochúng em chưa có kiến thức chuyên sâu nên bản báo cáo khôngthể tránh khỏi những thiếu sót Chúng em xin tiếp thu những ýkiến từ thầy và các bạn để bổ sung kiến thức cho mình và nhữnglần tiếp theo Xin chân thành cảm ơn!
Trang 3
Trang 4Chương 1: Khái quát về dòng điện
1 Nguồn gốc và sự phát triển của dòng điện
Từ rất lâu, trước cả khi con người xuất hiện, dòng điện đã đượchình thành dưới dạng các tia sét do các đám mây tích điện trái dấuphóng xuống mặt đất Tuy nhiên, đến tận thế kỷ 17,18 thì những
lý thuyết về điện mới được hình thành và phát triển Đó là nhữngkiến thức để giải thích hiện tượng sét tự nhiên chứ chưa ai có thể
áp dụng vào thực tế
Dòng điện sinh ra từ các tia sét
Mãi đến cuối thế kỷ 19, cùng với sự phát triển của các ngànhcông nghiệp năng lượng, dòng điện mới bắt đầu được khai thác vàứng dụng rộng rãi vào đời sống sản xuất của con người khiến choviệc dùng điện không còn nhiều khó khăn, trở ngại Chúng được
sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống như ẩm thực,giao thông, xây dựng, kinh tế, giáo dục,…và ngành công nghiệpnăng lượng điện năng hiện đang được xem là ngành xương sốngtrong thế giới hiện đại của con người
Trang 4
Trang 52 Khái niệm dòng điện
Dòng điện là dòng chuyển dịch có hướng của các hạt mangđiện thường là các electron ở trong môi trường nào đó như kimloại, chất điện phân, chất khí hay chất bán dẫn Đó là số lượngelectron đi qua một điểm nhất định trong một giây Có nghĩa lànếu nhiều electron hơn đi qua một điểm nhất định thì dòng điện sẽlơn hơn Dòng điện được đo bằng Ampe hoặc amp
Một điều lưu ý về electron: chúng là các hạt mang điện tích âm,dòng electron liên tục trong mạch điện được gọi là dòng điện Vậtliệu dẫn điện bao gồm một số lượng lớn electron tự do di chuyển
từ nguyên tử này sang nguyên tử khác một cách ngẫu nhiên
Dòng điện có thể được hiểu giống như nước chảy qua một đường ống; nước trong ống đại diện cho điện tích Càng nhiều nước điện
Trang 5
Trang 6tích càng nhiều, điện áp giống như áp suất; khi nước càng nhiều thì áp suất (điện áp) ở cuối đường ống sẽ cao
Trong hình trên, có điện áp tại điểm A, nhưng không có dòng điện vì vòi được đóng và nước không chảy Điều này có nghĩa là,
có thể có điện áp mà không có dòng điện; nhưng không có dòng điện không có điện áp Tại điểm B, vòi được mở và nước chảy Tại thời điểm này, có cả dòng điện và điện áp vì đã có dòng chảy Nếu chúng ta mở vòi để xả một ít nước ra, khi đó áp suất sẽ giảm
và điện áp sẽ thấp hơn
Trong kỹ thuật công nghiệp hoặc ứng dụng đời sống hàng ngày,dòng điện thường được miêu tả bằng dòng điện một chiều (DC)hoặc dòng điện xoay chiều (AC) Nói cách khác dòng điện đượcchia làm 2 loại là dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều.Những thuật ngữ này liên quan đến tính chất biến đổi của dòngđiện theo thời gian
Trang 6
Trang 7Chương 2 : Dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều
1 Lịch sử về điện AC và DC
– Ngày nay, hầu hết mọi gia đình và nhà xưởng đều sử dụng dây
AC để truyền dẫn Tuy nhiên, trước khi dòng điện AC được sửdụng làm nguồn điện chính nó đã trải qua nhiều cuộc đấu tranhcho đến ngày hôm nay, vậy câu chuyện là như thế nào mời bạntìm hiểu rõ thêm về nó trong phần tiếp theo đây
– Vào cuối những năm 1880, một loạt các phát minh trên khắpHoa Kỳ và Châu Âu để tranh xem giữa AC và DC đâu mới làdòng điện được sử dụng phổ biến nhất Năm 1886, Ganz Work –một công ty điện ở Budapest – đã cung cấp điện cho Rome bằngđiện AC Mặt khác, Thomas Edison đã xây dựng 121 nhà máyđiện DC ở Hoa Kỳ vào năm 1887 Sẽ không có gì để nói nếu haiđơn vị này hoạt động song song và không gây trở ngại gì chonhau Tuy nhiên, bước mặt xảy ra khi George Westinghouse đãmua lại bằng sáng chế động cơ AC của Nikola Tesla ngay nămsau đó
Trận chiến giữa DC và AC
– Vào cuối những năm 1800, vì một số lí do DC không thể dễdàng chuyển đổi thành điện cao áp nên Edison đã đề xuất một hệthống các nhà máy điện nhỏ lẻ tại địa phương để có thể cung cấpnăng lượng đơn giản hơn Năng lượng được phân phối bằng badây từ nhà máy điện: +110 volt, 0 volt và -110 volt Đèn và động
cơ có thể được kết nối từ ổ cắm +110-volt hoặc 110V và 0V(trung tính) 110V cho phép giảm điện áp giữa nhà máy và phụ tải(nhà, văn phòng, )
– Mặc dù điện áp đã được giảm trên các đường dây điện, các nhàmáy điện cần được đặt cách xa 1 dặm tính từ người dùng gầnnhất Hạn chế này khiến việc phân phối điện DC ở khu vực nôngthôn là cực kỳ khó khăn, nếu không muốn nói là không thể
Trang 7
Trang 8– Với các bằng sáng chế của Tesla, Westinghouse đã làm việc đểhoàn thiện hệ thống phân phối AC Máy biến áp là một phươngpháp cung cấp rẻ tiền để tăng điện áp AC lên vài nghìn volt và cóthể giảm xuống dễ dàng để có thể sử dụng Ở mức điện áp caohơn, cùng một công suất có thể truyền với một dòng điện nhỏ hơnnhiều, điều này có nghĩa năng lượng tiêu hao do điện trở của dâydẫn sẽ thấp hơn Kết quả là, với dòng điện xoay chiều các nhàmáy phát điện lớn có thể được bố trí cách xa nhà người dân nhiềudặm và có thể phục vụ cho nhiều khu vực cùng lúc
Chiến dịch bôi nhọ của Edison
– Trong vài năm tiếp theo đó, Edison đã thực hiện một chiến dịchnhằm ngăn chạn mạnh mẽ việc sử dụng AC ở Hoa Kỳ, bao gồmcác cơ quan lập pháp và các tiểu bang một trong số các chiến dịch
đó là truyền bá thông tin sai lệch về AC Edison củng chỉ đạo một
số kỹ thuật viên công khai giật điện động vật bằng AC nhằm chothấy sự nguy hiểm của AC so với DC Trong nỗ lực thể hiện sựnguy hiểm này, Harold P.Brown và Arthur Kennelly, nhân viêncủa Edison, đã thiết kế chiếc ghế điện AC đầu tiên cho New York
sử dụng
Sự trỗi dậy của điện xoay chiều AC
– Năm 1981, triển lãm kỹ thuật điện quốc tế được tổ chức tạiFrankfurt, Đức và trưng bày bộ truyền động ba pha AC đầu tiên,chạy bằng đèn và động cơ ngay tại triển lãm Một số đại diện từcác tổ chức lớn đã bị ấn tượng bởi màn hình Năm sau đó,General Electric hình thành và đầu tư vào công nghệ AC
– Westinghouse đã giành được hợp đồng vào năm 1893 để xâydựng một đập thủy điện nhằm khai thác sức mạnh của thácNiagara và truyền năng lượng AC đến cung cấp cho thành phốBuffalo, NY Dự án này được hoàn thành vào ngày 16 tháng 11năm 1896 và điện xoay chiều bắt đầu cung cấp năng lượng chocác ngành công nghiệp ở Buffalo Tại đây đánh dấu sự suy giảmcủa việc sử dụng điện một chiều tại Hoa Kỳ Trong khi châu Âu
Trang 8
Trang 9áp dụng tiêu chuẩn AC220 – 240V ở 50Hz và tiêu chuẩn ở Bắc
Mỹ sẽ trở thành 120V ở 60Hz
Dòng điện một chiều cao áp (High-Voltage Direct Current)
– Một kỹ sư người Thụy Điển René Thury đã sử dụng một loạtcác máy động cơ phát để tạo một hệ thống điện DC cao áp vàonhững năm 1880, có thể được sử dụng để truyền tải điện DC trênmột khoảng cách xa Tuy nhiên, do chi phí cao và bảo trì khókhăn nên HVDC không bao giờ được sử dụng trong gần một thậpkỷ
– Với việc phát minh ra thiết bị điện tử bán dẫn vào những năm
1970, việc chuyển đổi giữa điện xoay chiều và một chiều đã cóthể thực hiện Thiết bị chuyên dụng có thể được sử dụng để tạo ranguồn điện một chiều cao áp (một số đặt tới 800kV) Các bộ phậnkhác của châu Âu đã bắt đầu sử dụng các đường dây HVDC đểkết nối điện ở nhiều quốc gia khác nhau
– Các đường HVDC có tổn thất nhỏ hơn so với các đường ACtương đương trong khoảng cách truyền rất dài Ngoài ra, HVDCcho phép các hệ thống AC khác nhau (50Hz hoặc 60Hz) kết nốivới nhau Mặc dù có những ưu điểm riêng, các hệ thống HVDC
có chi phí cao hơn và kém tin cậy hơn so với các hệ thống ACthông thường
– Cuối cùng Edison, Tesla và Westinghouse đã có thể biến điềuước của họ thành hiện thực đó là giúp AC và DC có thể cùng tồntồn song song nhau
Điện có thể nói là một phát minh vĩ đại của loại người nó giúpích rất nhiều trong việc soi sáng, chạy các thiết bị tự động giúptiết kiệm sức lao động và thời gian của con người Dòng điện lại
được chia thành hai loại là dòng điện xoay chiều (AC) và dòng điện một chiều (DC) Hầu hết các thiết bị điện tử ngày nay đều
dùng điện DC để hoạt động Tuy nhiên không vì đó mà ta có thểnghĩ điện AC ít được sử dụng nó sẽ có các ứng dụng riêng và độphổ biến củng không khác gì dòng điện DC
Trang 9
Trang 102 Phân biệt dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều
2.1 Dòng điện xoay chiều (AC) là gì?
a, Khái niệm
Điện xoay chiều AC được viết tắt của từ Alternating Current
Là dòng điện có chiều và độ lớn biến đổi theo thời gian và thường
có chu kỳ nhất định Có nghĩa là dòng điện xoay chiều trong
mạch sẽ chạy theo một chiều và sau đó chạy theo chiều ngược lại.Khi nói đến điện xoay chiều ta thường nhắc đến: tần số, chu kỳ, pha Nguồn cung cấp AC là máy phát điện
Các thiết bị điện gia dụng hiện nay đa phần là sử dụng điện xoay chiều AC như: máy lạnh, tủ lạnh, máy giặt, bếp điện, tivi, bóng đèn huỳnh quang… Dòng điện AC thường được ký hiệu là
chữ AC hoặc dấu ngã (~)
Trang 10
Trang 11b, Cách tạo dòng điện xoay chiều
Cách đơn giản nhất để tạo ra AC đó chính là sử dụng máy phát điện, đây là loại máy đặc biệt được thiết kế để tạo ra dòng điện xoay chiều Trong thiết bị này một vòng quay được đặt bên trong
từ trường và tạo ra dòng điện dọc theo dây theo nguyên lý cảm ứng điện từ Vòng quay có thể được cung cấp bằng bất cứ loại năng lượng nào như: tuabin gió, tuabin hơi nước, nước chảy…
Máy phát điện đơn giản
Trang 11
Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com)
Trang 12Khi vòng xoay được quay tròn nó sẽ làm tăng giảm luân phiên
số đường sức từ từ nam châm đi qua tiết điện cuộn dây, khi hiệntượng tăng giảm này xảy ra thì dòng điện cảm ứng trong cuộn dâycủng xuất hiện Không những thế dòng điện ấy củng luân phiênđổi chiều nên ta gọi đó là điện xoay chiều
c, Dạng sóng của điện xoay chiều
Để kiểm tra dạng sóng của điện AC chúng ta cần một máy hiệnsóng và kết nối vào mạch trên màn hình của máy sẽ thấy đượcdạng sóng của điện áp theo thời gian Khi đó chúng ta có thể thấyđược một số dạng sóng khác nhau của AC nhưng phổ biến nhấtvẫn là sóng sin
Ngoài ra, chúng ta còn có hai dạng sóng khác của điện xoay chiều là sóng vuông và sóng tam giác
Trang 12
Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com)
Trang 13Sóng tam giác được tìm thấy trong tổng hợp âm thanh và rất hữu ích để thử nghiệm các
thiết bị điện tử tuyến tính như bộ khuếch đại
Trang 13
Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com)
Trang 14Sóng vuông thường được sử dụng trong kỹ thuật số và chuyển đổi điện tử để kiểm tra
hoạt động
d, Các ứng dụng của dòng điện xoay chiều
Chúng ta có thể thấy điện xoay chiều ở mọi nơi từ gia đình, vănphòng, nhà máy Sở dĩ AC phổ biến là do nó có thể truyền đikhoảng cách xa tương đối dễ dàng Ở điện áp cao (trên 110kV),mất ít năng lượng hơn trong truyền tải điện Điện áp cao hơn cónghĩa là dòng điện thấp hơn và dòng điện thấp hơn củng sẽ ít sinhnhiệt trong đường dây do điện trở AC có thể được chuyển đổisang điện áp cao một cách dễ dàng bằng máy biến áp
AC củng có khả năng cung cấp năng lượng trực tiếp cho động
cơ điện Động cơ củng hoạt động tương tự như một máy phát điệnnhưng động cơ chuyển đổi năng lượng điện thành năng lương cơhọc (nếu trục trên động cơ quay, điện áp tạo ra tại các cực) Điềunày hữu ích cho các thiết bị lớn như máy rửa chén, tủ lạnh… chạy dựa trên điện AC
Hình dạng đồ thị của điện xoay chiều
2.2 Dòng điện một chiều (DC) là gì?
a, Khái niệm
Nếu so với dòng điện xoay chiều AC thì dòng điện một chiều
DC có nguyên lý hoạt động đơn giản hơn Dòng điện một chiềuđược ký hiệu là DC (Direct Current) Có thể hiểu một cách đơn
Trang 14
Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com)
Trang 15giản dòng điện một chiều là dòng điện chạy theo một hướng cốđịnh Cường độ của nó có thể tăng hoặc giảm nhưng không hềthay đổi chiều
Để đơn giản hơn hãy tưởng tượng chiều di chuyển của điện tíchmột chiều giống như một vòi nước, nước chỉ di chuyển theo mộthướng và không quay lại
Chúng ta có thể bắt gặp điện một chiều trong các thiết bị như:pin, sạc điện thoại, bình ắc quy, Đối với điện DC thì trên thiết bị
chứa điện DC sẽ có ký hiệu âm (-) và dương (+) Ngoài ra, chúng
ta cũng có nghe đến điện áp một chiều như: 5VDC, 12VDC,24VDC, Một số đặc tính của điện DC như:
- Cường độ dòng điện có thể tăng hoặc giảm nhưng không hề thayđổi chiều
- Chiều dòng điện được quy ước đi từ dương sang âm
- Dòng DC được tạo ra từ nguồn pin, ắc quy, năng lượng mặt trời
b, Cách tạo dòng điện một chiều DC
- Có thể sử dụng máy phát điện xoay chiều đưa qua bộ cổ gópđiện để chuyển đổi thành điện một chiều
- Sử dụng một thiết bị điện chuyên dụng gọi là bộ chỉnh lưu đểbiến đổi AC thành DC
- Sử dụng pin như một nguồn cung cấp DC, dòng điện này đượctạo ra bằng các phản ứng hóa học bên trong viên pin
- Ngoài ra trong các công việc sửa chữa điện tử ta còn thường sửdụng thiết bị gọi là “máy cấp nguồn đa năng”, loại máy này sẽcho phép bạn biến dòng điện xoay chiều đầu ra thành đầu ra mộtchiều DC có thể điều chỉnh dòng điện và điện áp tự do theo yêucầu
Trang 15
Downloaded by tran quang (quangsuphamhoak35@gmail.com)