Chương 2 Dòng điện xoay chiều 1 pha

Dòng điện xoay chiều là dòng điện sở hữu cường độ dòng điện cũng như chiều của dòng điện biến đổi theo thời gian. Những thay đổi này của nó điễn ra một cách tuần hoàn theo một chu kỳ nhất định. Hiểu một cách đơn giản thì dòng điện xoay chiều chính là dòng điện có chiều thay đổi theo thời gian.

ChươngưII:ưMạchưĐiệnưXoayưChiềuư1ưPha 2.1 Khái niệm chung

2.1.1 Định nghĩa:

Là dòng có chiều trị số thay đổi theo thời gian Dòng điện xoay chiều th ờng biến đổi theo tuần hoàn, nghĩa là sau 1 khoảng thời gian nhất định nó sẽ lập lại quy trình biến thiên nh cũ Quá trình biến thiên gọi là dòng điện xoay chiều hình sin

2.1.2 Cách tạo ra dòng điện xoay chiều 1 pha

a Cấu tạo:

S

a

b Nguyên lý:

ChươngưII:ưMạchưĐiệnưXoayưChiềuư1ưPha

Dùng cơ năng quay khung dây a- b- c- d, quay đều trong từ tr ờng của nam châm vĩnh cửu, khi đó các đ ờng sức từ của nam châm cắt qua mặt phẳng khung dây liên tục biến thiên theo định luật cảm ứng điện.Trong khung dây xuất hiện suất điện động cảm ứng, theo

định luật cảm ứng điện từ Theo quy tắc bàn tay phải nối với mạch trong tải sẽ có dòng điện đi từ A-Tải- B- a- b- c- d

- Nếu tiếp tục quay khung dây 1800 nữa thì dòng điện trong mạch đổi chiều

- Vậy dòng điện qua tải là dòng điện xoay chiều

1 Biên độ – chu kì - tần số.

a Biên độ:

Là giá trị lớn nhất của dòng xoay chiều đạt đ ợc trong 1 chu kỳ

Ký hiệu: Em, Im, Um

3 Gi¸ trÞ hiÖu dông:

Lµ gi¸ trÞ cña nguån xoay chiÒu khi nã ®i qua cïng mét ®iÖn trë, trong cïng 1 thêi gian vµ cïng to¶ ra mét nhiÖt l îng lµ nh nhau

+ Ký hiÖu: E, U, I.

+ Ehd = Em/ + Uhd = Um/

+ Ihd = Im/

222

1 Cách biểu diễn

- B1: Tính giá trị hiệu dụng và quy đổi theo đơn vị độ dài

- B2: Xác định góc lệch pha ban đầu và vẽ hệ trục toạ độ xoy

- B3: Biểu diễn vectơ có độ dài tim đ ợc lên hệ trục toạ độ sao cho véc tơ đó hợp với chiều d ơng trục hoành 1 góc bằng pha ban đầu

* VD: Biểu diễn đại l ợng: e = 12 2 ( t + 60 0 )

Gi thiết ả thiết 1 = 0 ta có vectơ e1 nằm trên trục hoành đặt vetơ e2

liên tiếp với e1 sao cho gốc của e2 trùng với ngọn của e1 đặt e3

liên tiếp với e2 sao cho gốc của e3 trùng với ngọn của e2 Vectơ

đ ợc nối từ gốc của vectơ đầu tiên đến điểm mút của vectơ cuối cùng chính là vectơ tổng e cần biểu diễn

b Ph ơng pháp trừ

- đặt liên tiếp các véc tơ cùng ph ơng, cùng giá trị nh ng ng ợc

chiều, rồi nối gốc của véctơ đầu với ngọn của véc tơ cuối, ta đ ợc véctơ hiệu

i = Im.sin t +

3 Công suất tác dụng:

- đặc tr ng cho khả năng biến đổi điện năng thành nhiệt năng

P = U.I = I2 R ( w ) + Nh vậy điện năng trên điện trở biến thành nhiệt năng và công suất tiêu thụ trên điện trở gọi là công suất tác dụng

+ Công suất tác dụng đặc tr ng cho tốc độ biến đổi trung bình điện

nó thành các dạng năng l ợng khác

1 định nghĩa:

- Là mạch điện duy nhất chỉ có duy nhất 1 điện cảm thuần tuý còn

điện trở và tụ điện trở đ ợc coi bằng 0; L  0; C = 0; R = 0

L i

1 L

- Thay nguồn 1 chiều bằng nguồn xoay chiều, tại vị trí 2 đèn sáng yếu hơn vị trí 1

* Chứng tỏ cuộn cảm cản trở dòng điện xoay chiều đại l ợng đặc tr

ng cho sự cản trở đó của cuộn cảm gọi là cảm kháng

- Dòng điện trong mạch là: I = U/ ZL (A)

2 Thí nghiệm về mạch điện có cuộn cảm:

* Về trị số: UL = I.XL

- Trong mạch thuần cảm là không tiêu hao năng l ợng giữa nguồn

mà chỉ có sự trao đổi năng l ợng giưa nguồn với từ tr ờng cuộn dây ̃a nguồn với từ trường cuộn dây

Ký hiệu là: QL = U.I = I 2 XL (VAR)

* Bài tập : Cuộn dây có hệ số tự cảm L = 31,84 mH

U = 220 2 sin 314 t ( V ) Tìm i trong mạch, công suất phản kháng, vẽ đồ thị véctơ u, i Giải:

L = 31,84 mH = 31,84.10-3 H

* áp dụng công thức: I = U/XL = 220/10 = 22 (A)

- Mạch xoay chiều thuần c m i chậm pha hơn u một góc ả thiết

t 0

u c

- Cho nguồn 1 chiều vào mạch điện và bật

công tắc ở 2 vị trí ta thấy:

+ Tại vị trí 1 đèn sáng

+ Tại vị trí 2 không sáng, chứng tỏ tụ điện

ngăn không cho dòng 1 chiều đi qua

C

U i

- Dßng ®iÖn trong m¹ch lµ: I = U/ Zc (A)

* ThÝ nghiÖm vÒ m¹ch ®iÖn cã tô ®iÖn:

- Công suất trên mạch thuần dung là quá trình biến đổi năng l ợng

giưa nguồn với tụ điện d ới dạng ña nguồn với từ trường cuộn dây ăng l ợng của điện tr ờng đ ợc gọi

i = Im sin ( ) t + 0

* Bài tập:

F



Tụ điện có điện dung C = 80 , tổn hao không đáng kể đặt vào

điện áp xoay chiều có: U = 380 V; f = 50 Hz

a Xác định dung kháng của mạch, và dòng điện đi trong mạch

- Trị số hiệu dụng của dòng điện:

b Công suất phản kháng: Qc = U.I = 380.9,5 = 3620 VAR = 3,62 (KVAR)

UC = U(C)m sin ( t + 0 - 900 ) (4)

* Gãc hîp bëi vµ i gäi lµ gãc lÖch pha

- NÕu UL > UC ®iÖn ¸p sím pha h¬n dßng ®iÖn 1 gãc 

- NÕu UL < UC ®iÖn ¸p chËm pha h¬n dßng ®iÖn 1 gãc 

- C¸c gi¸ trÞ UR; UL; UC lµ gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p trªn

®iÖn trë R, trªn cuén c¶m L, trªn tô C

2.7.ưưMạchưXoayưChiềuưR,ưL,ưCưNốiưTiếpư(tiếp)

3 Tổng trở – Tam giác trở kháng

+ Gọi tổng trở của mạch là Z ta có:

2 C L

2

) X X

( +

* Z = ( )

+ đặt X = X L - X C Thì X đ ợc gọi là phản kháng, trở kháng của

điện xoay chiều gọi là trở kháng toàn phần Z = 2 2

X + R

- Tam giác hợp bởi Z, R, X gọi là tam giác

2.7.ưưMạchưXoayưChiềuưR,ưL,ưCưNốiưTiếpư(tiếp)

b Tam giác công suất

+ Gọi công suất toàn phần của cả mạch là: S (công suất biểu kiến)

2

) Q Q

( +

+ đặt: Q = QL - QC Thì X đ ợc gọi là phản kháng, trở kháng

của điện xoay chiều

- Tam giác hợp bởi S, P, Q gọi là

tam giác công suất

Trong đó S là cạnh huyền P, Q là hai cạnh góc vuông

Bµi­17:­bµi­tËp­luyÖn­tËp Bµi tËp 1:

=> U = Um = U =>

Um = U. = 80

2 

b PT: UL = 80 .sin ( )t + 45

0

2

UC = 32 .sin ( ) 

t + 45 0 - 2

Bàiư18:ưưưCôngưsuấtưvàưhệưsốưcôngưsuất 1.ưđịnh nghĩa:

- Hệ số công suất là tỉ số công suất tác dụng với công suất toàn phần, là thông số phụ thuộc vào kết cấu của mạch

P = U.I.cos

2 ý nghĩa cos 

- Nâng cao hệ số công suất của phụ tải sẽ tăng đ ơc khả năng sử dụng công suất nguồn

- Tận dụng đ ợc khả năng làm việc của máy điện và thiết bị điện

- Nếu nâng cao đ ợc hệ số công suất thì dòng điện và tổn thất công suất trên đ ờng dây sẽ giảm Chọn đ ờng dây tiết diện nhỏ, tiết kiệm đ ợc kim loại màu

3 Các biện pháp nâng cao cos 

P



Cos = =

S P

- Giảm nhỏ công suất phản kháng (Q) của phụ tải bằng cách không

để thiết bị chạy không tải và non tải để đạt đ ợc điều này yêu cầu ng

ời công nhân phải tính toán lắp đặt sao cho các động cơ luôn luôn làm việc với công suất định mức

- S n suất công suất ph n kháng ngay nơi tiêu thụ ả thiết ả thiết

(Ph ơng pháp này gọi là ph ơng pháp bù cos )

I

d

I t

* Câu hỏi:

1 định nghĩa dòng điện xoay chiều 1 pha? Cách tạo ra dòng

điện xoay chiều 1 pha

2 Trình bầy về các đại l ợng xoay chiều?

3 Cách biểu diễn các đại l ợng xoay chiều bắng đồ thị véc tơ

4 Trình bầy về mạch xoay chiều thuần trở

5 Trình bầy về mạch xoay chiều thuần c m.ả thiết

6 Trình bầy về mạch xoay chiều thuần dung

7 Trình bầy về mạch xoay chiều R - L - C nối tiếp

8 Trình bầy về hệ số cos