ĐỀ CƯƠNG MÔN MẠCH ĐIỆN ĐỀ 01: ĐÁP ÁN

1.0đ 1.0đ Cấu tạo và nguyên lý làm việc Công tắc rất đa dạng về kiểu, loại, song nguyên lý cấu tạo chung đều có các tiếp điểm động và tĩnh.. Ngoài một số công tắc thường dùng trong các m

dề số: 01

I

(4đ)

Tính tổng trở toàn mạch và dòng điện trên các nhánh của mạch Tổng

điểm

a

+ Tổng trở phức của một nhánh được xác định theo: Z R jX nên:

) (

; 53 10 8



j Z

) (

; 90 4 4

j Z

) (

; 45 66 , 5 4 4

j Z

+ Tổng trở tương đương của mạch điện: Z tđ = Z + Z 12

) (

; 7 , 56 4 , 12 4 , 10 82 , 6 8 6 4 , 2 82 ,

Z td

b + Dòng điện toàn mạch:

7 , 56 44 , 12

60

0

0

A j

Z

U I

td















 



+ Điện áp rơi trên nhánh 1-2 là:

U12  I.Z12  8  3 , 30 2 , 54  71 , 60  20 , 3  750; (V)

+ Dòng điện phức trên các nhánh là 1:

) (

; 15 1 , 5 90 4

75 3 ,

0 0

1

12

Z

U







 



+ Dòng điện phức trên các nhánh là 2:

) (

; 30 59 , 3 45 66 , 5

75 3 ,

0 0

2

12

Z

U







 



0.25đ 0.25đ 0.25đ

0.25đ

0.5đ

0.5đ

0.5đ

0.5đ

II

(4đ)

Dòng điện dây, dòng điện pha của tải Điện áp dây, điện áp pha của

nguồn và tải Công suất tải tiêu thụ

0.5đ

a Do tải nối Y nên các dòng điện dây cũng đồng thời là các dòng điện pha:

A j j

Z

E I

I

A

A AA

87 , 36 10

0 220 6

8

0

0

0 0

.

.

















Do mạch điện ba pha đối xứng nên hệ thống các dòng điện pha, dây





R jX jX2 R2

jX1

2

I

1

I

I

U

cũng đối xứng, suy ra:

A j

I

I B BB 22 156,870 20,232 8,642

.



A j

I

I C CC 22 83,130 2,63 21,84

.



b Bỏ qua tổng trở dây dẫn nên ta có điện áp pha của nguồn bằng điện áp pha của tải

V E

.

0

220 





V E

.

120

220  





V E

.

120

220 



 Các điện áp dây:

V U

U

.

30 381 120

220 0





 Suy ra:

V

.

90

381

V

.

150

381



Công suất biểu kiến phức các pha của nguồn:

VA j

j I

E

S A A A (220 00)*(17,6 13,2) 3872 2904

.

*













c Vậy công suất biểu kiến phức của nguồn ba pha là:

VA j

j

S 3(3872 2904)(11616 8712)

Công suất tác dụng của nguồn ba pha: P = 11616 W

Công suất phản kháng của nguồn ba pha: Q = 8712 VAr

0.5đ 0.5đ

0.25đ

0.25đ 0.25đ

0.25đ

0.25đ 0.25đ

0.5đ 0.25đ 0.25đ

III

(2đ)

Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của công tắc

1.0đ

1.0đ

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Công tắc rất đa dạng về kiểu, loại, song nguyên lý cấu tạo chung đều có

các tiếp điểm động và tĩnh Mạch điện được nối thông khi tiếp điểm động

tiếp xúc với tiếp tĩnh Lúc này điện trở ở công tắc rất nhỏ Tiếp xúc càng

tốt điện trở càng nhỏ Mạch điện bị cắt khi hai tiếp điểm rời xa nhau Điện

trở ở công tắc lúc này rất lớn và đấy chính là điện trở không khí giữa hai

tiếp điểm Hai tiếp điểm càng xa nhau, điện trở càng lớn Số tiếp điểm của

các loại công tắc nhiều hay ít tuỳ theo mục đích sử dụng Việc đóng ngắt

các tiếp điểm cũng có thể theo các nguyên tắc cơ khí khác nhau: có loại

dùng lẫy, có loại dùng lò xo

Để dập tắt nhanh hồ quang khi thao tác, các công tắc đều có kết cấu

lò xo xoắn hoặc lò xo lá nhằm hỗ trợ giảm thời gian đóng - ngắt các tiếp

điểm

C ô n g t ắ c b a c h ấ u l ọ a i x o a y

C ô n g t ắ c đ ơ n ( c ô n g t ắ c

t h ư ờ n g )

C ô n g t ắ c b a c h ấ u l o ạ i b ậ t

Ngoài một số công tắc thường dùng trong các mạch điện sinh hoạt như là công tắc có kết cầu cơ khì, công tắc một cực có rơle nhiệt bảo vệ,

công tắc bấm, công tắc giật…

Đề số: 02

I

(4đ)

Tính tổng trở phức của mạch điện Viết biểu thức của dòng điện i

a + Tổng trở pha của tải:

) (

; 5 4 3 4

3    2  2  

Z

A

B

C



2



2



2

j6

j6

j6

d U

100V

+ Điện áp dây của nguồn:

) (

; 0

100 V

U dn  

b + Tải nối tam giác nên:

) (

;

100 V U

U

U dt  dn  pt 

+ Dòng điện pha của tải:

) (

; 20 5

100

A z

U I

pt

pt

+ Dòng điện dây của tải:

) (

; 3 20 20 3

C + Công suất tải tiêu thụ:

 20 3 3600 ; ( )

3

.

P pt pt  

 20 6 7200 ; ( )

3

.

Q pt pt  

0.5đ

0.5đ

0.5đ

0.5đ

0.5đ

0.5đ

0.5đ 0.5đ

II Giải mạch điện

(4đ) a Biểu diễn các sđđ dưới dạng phức và tổng trở phức của các nhánh:

V j

E1 10450 (7,07 7,07)

V j

E2 101350 (7,07 7,07)















1

1 R j L (8 j6) 10 37

















3

C j R Z

b Sơ đồ mạch điện phức

Chọn chiều 2 mạch vòng (mv1 và mv2) như hình vẽ c.Viết phương trình định luật Kirchhoff 1 cho nút A và Kirchhoff 2 cho

mv1, mv2:

































2 3

3

1 3

3 1 1

3 2

E I

Z

E I

Z I Z

I I I

Thay số ta được hệ phương trình:

0 3

0 3

1

3 2 1

135 10

) 6 8 (

45 10 )

6 8 ( )

6 8 (

0









































I j

I j I

j

I I I

d Giải hệ phương trình trên ta tìm được dòng điện trong các nhánh:

A j A

I1 1,414530 0,85 1,14

A j A

I2  1 , 276   83 , 70  0 , 14  1 , 27

I3 180A 0,99 j0,14A

0.25đ 0.25đ 0.25đ 0.25đ

0.5đ

0.25đ 0.25đ 0.25đ

0.25đ

0.5đ 0.5đ 0.5đ

III

(2đ)

Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của cầu dao

1.0đ

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Cấu tạo của cầu dao rất đơn giản, trên hình 5-1 giới thiệu cấu tạo của một cầu dao



2

E

mv1



1

E

Z1 A

B

Z2

Z3



1

I



2

I



3

I

a b

Hình 5 - 2

a Hồ quang trong quá trình ngắt

b Cầu dao có lưỡi dao phụ

Lưỡi dao chính 1 (thân dao) mà ở đầu có tay cầm bằng vật liệu cách điện,

còn đầu kia gắn trên trục quay 0 bắt vào đế cách điện 4 (bằng sứ hay bằng

đá) Tiếp điểm tĩnh 3 của cầu dao (còn gọi là má dao) gồm hai lá đồng

Các tiếp điểm của cầu dao thường làm bằng đồng và được mạ bạc

Khi đóng thân dao chém vào má dao nhờ lực đàn hồi của má dao ép vào

thân nên điện trở tiếp xúc bé

Trong quá trình ngắt, hồ quang

xuất hiện giữa tiếp điểm động

và tiếp điểm tĩnh và được dập

nhờ sự kéo dài hồ quang bằng

cơ khí và bằng lực điện động

hướng kính tác dụng lên hồ

quang (hình 5-2a )

Tuổi thọ của cầu dao khoảng vài nghìn lần đóng -

ngắt

Ký hiệu của cầu dao trên hình

H 5-3

1.0đ

Đề số: 03

Đáp án gồm 2 trang

I

(4 đ)

Giải mạch điện

Ta có:



























X R z j

jX R

0.5đ

0.5đ

6

4

5

3

2

1

3

4

2

1

I

3 1

Hình 5 –1: Cấu tạo của cầu dao

0

4

Z

Ip

A

B C

Z

Z

Id

) ( 15 76 3 4

0 380

.

A j

Z

U Z

U

p d p

p











Do tải nối tam giác nên:

) ( 45 63 , 131 45

76 3

.

A x

I d    o    o Điện áp dây tải bằng điện áp dây nguồn

) ( 0 380

.

A

U d   o

Do tải nối tam giác nên:

) ( 0 380

.

A U

d

Công suất tác dụng: P=3RI2

= 3.4.762 = 69312W Công suất phản kháng: Q=3XLI2 = 3.3.762 = 51984Var

0.5đ

0.5đ 0.5đ

0.5đ

0.5đ 0.5đ

II

(4đ)

Giải mạch điện

0.5đ

0.5đ

0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.25đ 0.25đ

0.5đ 0.5đ

Để nâng cao hệ số công suất cos người ta mắc song song tụ điện với phụ tải như hình vẽ:

Tổng trở tải: Z  R  X L2  62 82 10

6 , 0 10

6

Z

R



Z

U

10

220

Công suất P của tải: P = RI1

2

= 6.222 = 2094W Công suất Q của tải: Q = XL.I12 = 8.222 = 3872 Var

Dung lượng của bộ tụ mắc song song với tải là:

Ta có

395 , 0 93

, 0 cos

333 , 1 6

, 0





















tg tg

F tg

tg U

P

C 2 1 2 (1,333 0,395) 1,792.10 4

220 314

2094 )

(













III

(2đ)

Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc của nút ấn điện

1.0đ

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Nút ấn được dự kiến một hay nhiều nhóm tiếp điểm thường đóng

và thường mở Màu của các nút ấn có thể là màu đỏ, màu xanh, màu đen

hay không màu các nút ấn được dùng để dừng (ngừng sự làm việc của

mạch điện tương ứng) thường có màu đỏ

Đặc điểm của nút ấn là thay đổi trạng thái khi có lực tác dụng và trở về

trạng thái thường sau khi thôi lực tác dụng (không duy trì)

Nút ấn thường mở

Trên hình 6-1 giới thiệu nguyên lý cấu tạo và kí hiệu của một nút





C

L

ấn thường mở Khi nút ấn bị ấn thì mạch thông Khi thôi ấn, lò xo đẩy lên

nút lên và mạch bị cắt

Nút ấn thường đóng

Trên hình 6-1b giới thiệu nguyên lý cấu tạo và ký hiệu của một loại nút ấn thường đóng ở trạng thái ban đầu thì tiếp điểm của nó ở trạng thái

đóng Nó chỉ cắt mạch khi khi bị ấn

Nút ấn kết hợp (nút ấn kép)

Trên hình 6-3 giới thiệu nguyên lý cấu tạo của một loại nút ấn kết hợp cả thường mở và thường đóng.(nút ấn kép)

Trên hình 6-3 mô tả một nút ấn có một tiếp điểm thường đóng 2 - 3 và

tiếp điểm thường mở 2 - 4 và tiếp điểm động kiểu cầu 2 Tiếp điểm làm

bằng đồng hay bạc

Khi ta ấn lên núm 1 của tiếp điểm cần nối qua trục 5 và lò xo 6, tiếp điểm

2 - 3 sẽ mở và đóng tiếp điểm 2 - 4 (đóng một mạch điện khác) Khi thôi

ấn thì phần động (núm điều khiển với trụ và tiếp điểm cầu) sẽ trở lại trạng

thái ban đầu dưới tác dụng của là xo 6 Tất cả các chi tiết đều lắp trên

Đề số: 04

Đáp án gồm 3 trang

I

(4 đ)

Giải mạch điện

Hình 6 - 3

Cấ u t ạ o n ú t ấ n k é p

2

4

7

1

6

3

5

I

2

I



5



8



8



8



5



5

100V

j6

j6 j6

Tả i 1

Tả i 2

Tải 1:

5 ( )

P Z

) ( 3

20 5 3

100

3 1

1

1

1

x xZ

U Z

U I

p d p

p

) ( 500 5 3

20 3

2











 Tải 2:

) ( 10 8

62 2

2    

p

10

100

2 2

2

Z

U Z

U I

p d p

p

P2  3 ( 10 )2 8  2400 (W)

0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ

II

(4đ)

Giải mạch điện

0.5đ

0.5đ

0.5đ

0.25đ

0.25đ

Chọn chiều dương các dịng điện vịng I.I,I.II như hình hình vẽ

Tổng trở các pha:

Z1 = 10 – j30

Z2 = 10 + j20

Z3 = – j10

Lập phương trình

Vịng I: (21 + 23) I.I + Z1

.

II

I = 1 .2

.

E

E  Vịng II: 21

.

I

I + (21 + Z2) I.II = 1

0

E

Thay trị số ta cĩ:

(10 – j20) I.I + (10 – j 30) I.II = 115,1 + j 273,67

(10 – j30) I.I + (20 – j 10) I.II = 115,1 + j 53,67

Giải hệ phương trình bằng Cramer:

Ė2

Ż3

Ż2

İ2

İ1

Ė1

Ż1

1 - P h ầ n t ử đ ố t n ó n g

2 , 3 - T h a n h l ư ỡ n g k i m

4 - T r ụ c

5 - L ò x o

6 - C ầ n q u a y

7 - T i ế p đ i ể m t h ư ờ n g

đ ó n g

8 - N ú t ấ n p h ụ c h ồ i

100 800

10 20 30

10

30 10 20

10

j j

j

j j































67 , 53 1 , 115 67 , 35 1 , 115

30 10 67

, 273 1

, 115

1

j j

j j

2277,6 + j 7238,7

1049 7

, 7136 67

, 53 1

, 115 30

10

67 , 273 1

, 115 20

10

j j

j j



















I

I

.

=

100 800

7 7238 6

, 2277

1

j

j











= 3,913 + j 7238,7

203 , 0 94 , 8 100

800

1049 7

, 7136 2

.

j j

j















Chọn chiều dương dòng điện như hình vẽ, ta có dòng điện các nhánh là:

A j

I I

1

.

121 76 , 9 365 , 8 026 ,









A j

I

2

.

7 , 178 95

, 8 023 , 0 94 ,







A j

I

3

.

6 , 114 4

, 9 546 , 8 913 ,









c) Công suất mạch tiêu thụ:

Công suất tác dụng:

W I

R I

R

P  1 12  2 22 1734

Công suất phản kháng:

) ( 372 )

76 , 9 30 ( ) 4 , 9 10 95 , 8 , 20 ( ) ( ) (X 2I22 X 3 I32 X I1 2 2 2 2 VAR

0.25đ

0.25đ 0.25đ 0.25đ

0.5đ

0.5đ

III

(2đ)

Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc của rơ le nhiệt

1.0đ

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Rơle nhiệt bảo vệ

5

4

6

8

3 2

4

Ikc

7

I 1

Dòng điện của mạch được bảo vệ đi qua phần tử đốt nóng 1 của rơle

nhiệt, phần tử đốt nóng này được đặt gần thanh lưỡng kim gồm hai lá kim

loại 2 và 3 có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau và gắn chặt với nhau Một

đầu lưỡng kim được giữ cố định, còn đầu kia đội vào cần quay 6 , cần 6

có thể quay quanh trục 4, trên trục có gắn lò xo xoắn 5 Dòng điện khống

chế Ikc của mạch cần được rơle nhiệt khống chế đi qua tiếp điểm thường

đóng 7 Khi dòng điện qua mạch (cần được bảo vệ) I tăng quá mức đã

chỉnh định sẳn, lưỡng kim bị nung nóng quá mức, vì là lưỡng kim 3 có hệ

số giãn nở lớn hơn lá kim loại 2 nên lưỡng kim bị uốn cong về phía trên

trượt ra khỏi cần quay 6, lò xo 5 căng mạch sẽ làm quay trục 4 làm mở

tiếp điểm 7 ngắt dòng điện khống chế

Sau khi rơle nhiệt tác động, thì phải để một thời gian cho lưỡng kim nguội

đi rồi ấn nút ấn phục hồi 8 khôi phục trạng thái thường đóng của tiếp

điểm 7, lúc đó mạch khống chế mới tiếp tục làm việc được Nếu do quá

tải thường xuyên thì phải giảm bớt phụ tải, hay hư hỏng bên trong động

cơ thì phải sửa chữa trước khi ấn nút phục hồi 8

1.0đ

Đề số: 05

Đáp án gồm 2 trang

I

(4 đ)

Hãy tính điện áp dây, điện áp pha của tải, dòng điện dây, dòng điện pha

tải, và công suất tải

+ Hình vẽ:

+ Tổng trở pha của tải:

) (

; 10 8 6 8

Z

+ Nguồn nối sao nên:

) (

; 3 100

U dn  pn  + Tải nối tam giác nên:

) (

; 3

U U

U dt  dn  pt  + Dòng điện pha của tải:

) (

; 3 10 10

3 100

A z

U I

pt

pt

+ Dòng điện dây:

) (

; 30 3 10 3

0.5đ

0.5đ 0.5đ

0.5đ 0.5đ

0.5đ

a

b

A

B C

100V



6



6



6

j8 j8

j8 j8

c

+ Công suất tác dụng:

3

.

+ Công suất phản kháng:

3

.

0.5đ 0.5đ

II

(4đ)

Giải mạch điện

0.5đ

0.5đ

0.5đ 0.5đ 0.5đ 0.5đ

0.5đ 0.5đ

+ Vẽ hình:

+ Tổng trở toàn mạch:

) (

; 23 8 , 10 2 , 4 10 ) 2 , 22 18 ( 10 )



C

Z j R

+ Dòng điện trong mạch:

) (

; 23 3 , 9 23 8 , 10

0 100

A Z

U

o













 



) ( );

23 3600 sin(

2 3

,

+ Điện áp trên điện trở: UR  R.I 10 9 , 3  23o  93  23o; (V)

) ( );

23 3600 sin(

2

+ Điện áp trên cuộn dây: UL I.Z L  9 3  23o 18  90o  167 , 7  113o; (V)

) ( );

113 3600 sin(

2 7 ,

+ Điện áp trên tụ điện: UC  I.Z C  9 , 3  23o 22 , 2   90o  206 , 5   67o; (V)

) ( );

67 3600 sin(

2 5 ,

+ Công suất tiêu thụ PI2xR ( 9 , 3 )2x10  86490 (W)

III

(2đ)

Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc của cầu chì

1.0đ

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Cấu tạo:

Các bộ phận chính của cầu chì là gồm dây chảy, vỏ và hệ thống tiếp

điểm

Dây chảy: Là bộ phận chủ yếu của cầu chì Khi có ngắn mạch thì nó nóng

chảy ra và mạch điện đi qua nó bị đứt, mạch điện bị ngắt Vì thế dây chảy

phải làm bằng kim loại có độ dẫn điện tốt, không bị ôxy hoá, điện trở của

nó không thay đổi theo nhiệt độ, có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp

Vỏ của cầu chì làm bằng vật liệu cách điện, dùng để ngăn khí nóng lan toả khi hồ quang cháy và để làm tay cầm khi lắp đặt cầu chì vào mạch

điện Vỏ thường làm bằng sứ, thuỷ tinh, nhựa

U

i

Hệ thống tiếp điểm: Dùng để nối cầu chì với mạch điện Nó thường là

kiểu liên kết ốc vít và kiểu tiếp điểm cắm như cầu dao

Nguyên lý làm việc

Quá trình tác động của cầu chì được đặc trưng bằng ba giai đoạn:

Giai đoạn 1: Kể từ lúc xảy ra sự cố đến lúc dây chảy bắt đầu nóng chảy

Giai đoạn 2: Từ lúc dây chảy bắt đầu nóng chảy đến lúc hồ quang xuất

hiện

Giai đoạn 3: Là thời gian cháy của hồ quang

Khi dòng điện qua dây chảy, nhiệt lượng do dòng điện cung cấp làm dây

chảy nóng lên, nhiệt độ của nó tăng Nếu dòng điện đi qua dây chảy bé

hơn dòng điện tới hạn của nó (Ith là giá trị dòng điện mà dây chảy bị đứt) I

< Ith thì nhiệt độ của dây chảy bé hơn nhiệt độ nóng chảy, cầu chì không

tác động Nếu I > Ith nhiệt độ dây chảy lớn, nó sẽ bị nóng chảy và đứt ra,

hồ quang sẽ xuất hiện tiếp tục làm dây chảy nóng chảy dẫn đến kéo dài

chiều dài hồ quang và hồ quang dễ bị dập tắt

1.0đ

Đề số: 06

Đáp án gồm 3 trang

I

(4 đ)

Giải mạch điện

Chọn ẩn số là ảnh phức dòng nhánh I.1,I.2 ,I.3, đã định chiều dương như

hình vẽ

Z1 = 10 – j30

Z2 = 10 + j20

Z3 = – j10

Lập hệ PT

3 2

1 I I 

I

Tại vòng I: Z1I.1Z2 E.1

Tại vòng II: Z1I.1Z2 I.3 E1 E.2

Thay trị số vào hệ phương trình ta có:

0

3 2

.

1 I I 

I

(10 – j30)I.1 + (10 + j20)I.2 + 0 = 115,1 + j53,67

(10 – j30) I.1 + 0 – j10I.3 = 115,1 + j273,67

Giải hệ phương trình bằng quy tắc Crammer:

0.5đ

0.5đ

0.5đ

0.25đ 0.25đ 0.25đ

Ė2

Ż3

Ż2

İ2

İ1

Ė1

Ż1