Giáo trình Kỹ thuật điện – điện tử - Trường CĐ Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex TP. HCM

Giáo trình Kỹ thuật điện – điện tử cung cấp những kiến thức lý thuyết và thực hành về kỹ thuật điện, điện tử. Trong đó phần lý thuyết gồm có 3 chương như sau: Chương I: kỹ thuật điện; chương II: linh kiện điện tử căn bản; chương III: kỹ thuật số. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Kỹ thuật điện – điện tử - Trường CĐ Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex TP. HCM 1 TRƯỜNG CAO KINH TẾ - KỸ THUẬT VINATEX TP.HCM GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Thành Phố Hồ Chí Minh – 2017 2 3 PHẦN A: LÝ THUYẾT Chương I: KỸ THUẬT ĐIỆN I. MẠCH ĐIỆN: 1. Khái niệm chung:  Mạch điện: là một hệ gồm các thiết bị điện, điện tử ghép lại trong đó xảy ra các quá trình truyền đạt, biến đổi năng lượng hay tín hiệu điện từ đo bởi các đại lượng dòng điện, điện áp. Mạch điện có 2 loại phần tử chính là nguồn và phụ tải được nối với nhau bằng dây dẫn theo một cách thức nhất định thông qua các thiết bị phụ trợ (hình 1-1). Hình 1.1  Nguồn điện: là các phần tử dùng để cung cấp năng lượng điện hoặc tín hiệu điện cho mạch, ví dụ như máy phát điện, ắc quy, cảm biến nhiệt … Nguồn điện có thể là nguồn một chiều hoặc xoay chiều. - Nguồn một chiều: Pin, acquy, máy phát điện một chiều... - Nguồn xoay chiều: Lấy từ lưới điện, máy phát điện xoay chiều.  Phụ tải: là các thiết bị nhận năng lượng điện hay tín hiệu điện để chuyển hóa thành một dạng năng lượng khác, như dùng để thắp sáng (quang năng), chạy các động cơ điện (cơ năng), dùng để chạy các lò điện (nhiệt năng)..., ký hiệu bằng điện trở R hoặc bằng trở kháng Z.  Các thiết bị phụ trợ: như các thiết bị đóng cắt (cầu dao, công tắc...), các máy đo (ampemet, vônmet, wattmet …), các thiết bị bảo vệ (cầu chì, aptômát ... ). Một mạch điện phức tạp bao gồm nhiều nhánh kết nối với nhau tạo thành các mạch vòng khép kín (mắt) giao kết tại các nút: - Nhánh: là một phần của mạch điện, trong đó các phần tử mạch mắc nối tiếp với nhau sao cho có cùng một dòng điện chạy qua. - Nút: là chỗ giao nhau của các nhánh. - Mắt: là một mạch vòng khép kín liên kết nhờ các nhánh. Ví dụ: Mạch điện trên (hình 1-2) gồm 5 nhánh AB, AC, CB, CD và BD kết nối với nhau tạo thành 4 nút A, B, C và D. Các mạch vòng Hình 1.2 khép kín tạo thành các mắt (ACBA), (BCDB) và (ACDBA). 4 2. Các định luật cơ bản: 2.1. Định luật Ohm: U U - Mạch điện 1 chiều: I  - Mạch điện xoay chiều: I  R Z 2.2. Định luật Kirchhoff 1: Định luật Kirchhoff 1 còn gọi là định luật Kirchhoff về dòng điện, được phát biểu như sau : Tổng đại số các dòng điện tại một nút bất kỳ bằng không:  k  0 nút trong đó, nếu qui ước dòng điện đi đến nút mang dấu dương (+) thì dòng điện rời khỏi nút phải mang dấu âm (-) và ngược lại. Ví dụ : Áp dụng định luật Kirchhoff 1, viết tại nút K ở hình 1.3 . Ta có: 2.3. Định luật Kirchhoff 2: Định luật này còn gọi là định luật Kirchhoff về điện áp, được phát biểu như sau: Tổng đại số các điện áp trên các phần tử dọc theo tất cả các nhánh trong một vòng kín với chiều tùy ý bằng không:  uk  0 vòng Nếu chiều mạch vòng đi từ cực + sang - của một điện áp thì điện áp đó mang dấu +, còn ngược lại mang dấu -. Ví dụ: Như trên hình 1.4, áp dụng định luật Kirchhoff về điện áp viết phương trình điện áp cho hai mạch vòng I và II, như sau : u1 - u2 + e2 - e1 = 0 u1 - u3 + e3 - e1 = 0 3. Các biến đổi tương đương: Hai phần mạch được gọi là tương đương nếu quan hệ giữa dòng điện và điện áp trên các cực của hai phần mạch là như nhau. 3.1. Các nguồn sức điện động mắc nối tiếp: sẽ tương đương với một nguồn sức điện động duy nhất có trị số bằng tổng đại số các sức điện động đó: etđ =   ek ( hình 1.5a) 5 Hình 1.5a: Các nguồn áp nối tiếp Hình 1.5b: Các nguồn dòng song song 3.2. Các nguồn dòng điện mắc song song: sẽ tương đương với một nguồn dòng duy nhất có trị số bằng tổng đại số các nguồn dòng đó: jtđ =   jk ( hình 1.5b) 3.3. Các phần tử điện trở mắc nối tiếp: sẽ tương đương với một phần tử điện trở duy nhất có điện trở bằng tổng các điện trở các phần tử đó: Rtđ =  Rk ( hình 1.6a) Hình 1.6a: Điện trở ghép nối tiếp Hình 1.6b: Điện trở ghép song 3.4. Các phần tử điện trở mắc song song: sẽ tương đương với một phần tử điện trở duy nhất có điện dẫn bằng tổng các điện dẫn các phần tử đó: Gtđ =  Gk ( hình 1.6b) 3.5. Nguồn sức điện động mắc nối tiếp với một điện trở: sẽ tương đương với một nguồn dòng mắc song song với điện trở đó và ngược lại ( hình 1.7). Hình 1-7 3.6. Phép biến đổi sao – tam giác ( Y   ): ( hình 1.8) Hình 1-8 6 4. Các phương pháp phân tích mạch điện 1 chiều: 4.1. Phương pháp dòng điện nhánh:  Các bước thực hiện: Phương pháp này có ẩn số trực tiếp là các dòng điện nhánh: - Bước 1: Xác định số nhánh n và số nút d của mạch. Chọn chiều tùy ý dòng điện trong các nhánh và chiều mắt lưới độc lập (nếu bài toán chưa cho). - Bước 2: Lập hệ phương trình mạch điện: o Lập (d-1) phương trình nút theo định luật Kirhhoff 1 (K1). o Lập (n-d+1) phương trình vòng hoặc mắt lưới (nếu là mạch phẳng) theo định luật Kirhhoff 2 (K2). - Bước 3: Giải hệ phương trình mạch điện trên để tìm trị số dòng điện trong các nhánh (Chú ý: nếu dòng điện tìm được có giá trị âm thì kết luận chiều của dòng điện đó trong mạch là chiều ngược lại). Ví dụ : Tìm dòng điện trong các nhánh của mạch điện sau đây: Giải: B1: Mạch điện trên có 5 nhánh, 3 nút. Chiều dòng điện trong các nhánh đã cho sẵn. Chọn chiều mắt lưới như hình 1.9. B2: Lập hệ 5 phương trình mạch điện: - Tại nút A: I4 = I1 + I5 (1) - Tại nút B: I3 + I5 = I2 (2) - Vòng ACA: 2I4 ...