QUÂN KHU 3 TRƯỜNG CAO Đ¾NG NGHÞ Sà 20 ---Āÿ--- GIÁO TRÌNH ĐIÞN CƠ BÀN Nghß đào t¿o: Đißn tÿ công nghißp Trình độ đào t¿o: Cao đ¿ng nghß L¯U HÀNH NàI Bà Biên so¿n: Đinh Văn Thắng Năm 2022 1 Lêi nãi ®Çu ! Ngµy nay, nÒn kinh tÕ n-íc ta ®ang ph¸t triÓn m¹nh mÏ, ®êi sèng nh©n d©n còng ®-îc n©ng cao nhanh chãng. Nhu cÇu ®iÖn n¨ng trong c¸c lÜnh vùc c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp, dÞch vô vµ sinh ho¹t t¨ng tr-ëng kh«ng ngõng. VÊn ®Ò n¾m b¾t c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ ®iÖn ngµy cµng trë nªn thiÕt yÕu. Cuèn "Gi¸o tr×nh §iÖn c¬ b¶n" ®-îc biªn so¹n dµnh cho häc sinh Trung cÊp nghÒ vµ nh÷ng ng-êi muèn tù häc nghÒ ®iÖn.
Môc tiªu chung cña gi¸o tr×nh nh»m cung cÊp nh÷ng kiÕn thøc vµ h×nh thµnh nh÷ng kü n¨ng c¬ b¶n vÒ nghÒ ®iÖn. Gi¸o tr×nh ®-îc chia thµnh 3 phÇn, mçi phÇn gåm 5 ch-¬ng. Trong ®ã mçi phÇn ®Òu -u tiªn dµnh thêi gian cho viÖc h×nh thµnh c¸c kü n¨ng c¬ b¶n trong l¾p ®Æt vµ vËn hµnh m¹ch ®iÖn. Do thêi gian biªn so¹n cã h¹n nªn kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu xãt.
KÝnh mong nhËn ®-îc sù gãp ý cña ®ång nghiÖp vµ b¹n ®äc! 2 môc lôc Lêi nãi ®Çu. PhÇn mét: vËt liÖu ®iÖn Ch-¬ng 1: Kh¸i niÖm chung 1. CÊu t¹o vËt chÊt 1. Lý thuyÕt ph©n vïng n¨ng l- îng trong vËt r¾n Ch-¬ng 2: VËt liÖu dÉn ®iÖn 2.
Mét sè vËt liÖu dÉn ®iÖn th«ng dông Ch- ¬ng 3: VËt liÖu c¸ch ®iÖn 3. Mét sè vËt liÖu c¸ch ®iÖn th«ng dông Ch-¬ng 4: VËt liÖu tõ 4. Chu tr×nh tõ ho¸ cña vËt liÖu tõ 4. Mét sè vËt liÖu tõ th«ng dông Ch-¬ng 5: D©y dÉn ®iÖn 5.
Ph- ¬ng ph¸p ®o, kiÓm tra, tÝnh chän d©y dÉn ®iÖn 5. C¸c ph- ¬ng ph¸p nèi d©y PhÇn hai: KhÝcô ®iÖn Ch-¬ng 1: Kh¸i niÖm chung 1. Kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i 1. C¸c yªu cÇu ®èi víi khÝ cô ®iÖn 1.
Hå quang ®iÖn 3 Ch-¬ng 2: KhÝ cô ®iÖn ®ãng c¾t 2. Contactor - Khëi ®éng tõ Ch-¬ng 3: KhÝ cô ®iÖn b¶o vÖ 3. R¬ le dßng ®iÖn Ch-¬ng 4: KhÝ cô ®iÖn ®iÒu khiÓn 4. Bé khèng chÕ 4.
Timer Ch-¬ng 5: Sö dông khÝ cô ®iÖn 5. L¾p ®Æt m¹ng ®iÖn sinh ho¹t 5. L¾p ®Æt m¹ng ®iÖn c«ng nghiÖp PhÇn ba: ThiÕt bÞ®iÖn gia dông Ch-¬ng 1: ThiÕt bÞ cÊp nhiÖt 1. Mét sè thiÕt bÞ cÊp nhiÖt th«ng dông Ch-¬ng 2: M¸y biÕn ¸p 2.
CÊu t¹o m¸y biÕn ¸p mét phase 2. C¸c m¸y biÕn ¸p mét phase th«ng dông 2. M¸y biÕn ¸p c¸ch li 2. TÝnh to¸n, thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p gia dông 2.
TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p c¸ch li 2. TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p tù ngÉu Ch-¬ng 3: §éng c¬ ®iÖn 3. Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ mét phase kiÓu ®iÖn dung 3. Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ mét phase kiÓu vßng ng¾n m¹ch Ch-¬ng 4: ThiÕt bÞ ®iÖn mét chiÒu 4.
Kh¸i niÖm chung 4. M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu 4. §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Ch-¬ng 5: Sö dông vµ söa ch÷a thiÕt bÞ ®iÖn gia dông 5. ThiÕt bÞ cÊp nhiÖt 5.
§éng c¬ ®iÖn Tµi liÖu tham kh¶o. 5 Tµi liÖu tham kh¶o: 1. NghÒ §iÖn D©n Dông - NXB Gi¸o dôc 1994 Ph¹m V¨n B×nh, Lª V¨n Doanh, TrÇn Mai Thu 2. VËt liÖu Kü thuËt ®iÖn - NXB Khoa häc vµ Kü thuËt 2001 NguyÔn Xu©n Phó, Hå Xu©n Thanh 3.
KhÝ Cô §iÖn - NXB Khoa häc vµ Kü thuËt 2001 NguyÔn Xu©n Phó, T« §»ng 4. Söa ch÷a thiÕt bÞ ®iÖn gia dông – NXB H¶i Phßng. Tù häc quÊn qu¹t vµ ®éng c¬ ®iÖn - NXB Khoa häc vµ Kü thuËt 1997 §ç Ngäc Long 6. Kü thuËt quÊn d©y m¸y biÕn ¸p, ®éng c¬ v¹n n¨ng, ®éng c¬ 1 pha, 3pha - NXB §µ N½ng.
T¸c gi¶: TrÇn Duy Phông 7. Söa ch÷a, chÕ t¹o m¸y biÕn ¸p d©n dông vµ c«ng nghiÖp - NXB KH & KT §ç Ngäc Long 8. ThiÕt kÕ cÊp ®iÖn - NXB Khoa häc vµ Kü thuËt 2001 Ng« Hång Quang, Vò V¨ TÈm 6 Ch- ¬ng 1: VËt liÖu ®iÖn I. Kh¸i niÖm chung 1.
CÊu t¹o vËt chÊt : Trong kü thuËt ®iÖn ®· chØ râ b¶n chÊt cña dßng ®iÖn lµ sù chuyÓn dêi cã h- íng c¸c ®iÖn tÝch trong ®iÖn tr- êng. Do vËy, nghiªn cøu vËt liÖu ®iÖn cÇn ph¶i nghiªn cøu cÊu t¹o cña nã, kh¶o s¸t sù tån t¹i hay kh«ng tån t¹i c¸c ®iÖn tÝch trong vËt liÖu. Trªn c¬ së ®ã, ta cã thÓ ph©n lo¹i ®- îc vËt liÖu ®iÖn, biÕt ®- îc tÝnh chÊt cña vËt liÖu lµ dÉn ®iÖn, c¸ch ®iÖn, dÉn tõ hay b¸n dÉn vµ ®ång thêi ta biÕt ®- îc øng dông cña tõng lo¹i vËt liÖu ®ã trong lÜnh vùc ®iÖn vµ c¸c lÜnh vùc kh¸c. a, CÊu t¹o nguyªn tö: - Kh¸i niÖm: Nguyªn tö lµ phÇn tö c¬ b¶n cña vËt chÊt.
Nguyªn tö ®- îc cÊu t¹o bëi h¹t nh©n mang ®iÖn tÝch d- ¬ng vµ c¸c ®iÖn tö mang ®iÖn tÝch ©m chuyÓn ®éng trªn c¸c quü ®¹o bao quanh h¹t nh©n. H¹t nh©n cña nguyªn tö gåm c¸c h¹t proton vµ notron. Proton mang ®iÖn tÝch d- ¬ng víi sè l- îng ®iÖn tÝch lµ: z x q Trong ®ã: q = 1,6 x 10-19 cul«ng lµ ®iÖn tÝch cña ®iÖn tö. z: lµ sè ®iÖn tö cña nguyªn tö vµ còng lµ sè thø tù cña nguyªn tè cña nguyªn tö trong b¶ng tuÇn hoµn Men®inªep.
Nh- vËy, h¹t nh©n mang ®iÖn tÝch d- ¬ng chÝnh b»ng sè l- îng ®iÖn tÝch cña proton. §iÖn tö tÝch ®iÖn ©m, khèi l- îng cña ®iÖn tö khi nã ë tr¹ng th¸i tÜnh hay chuyÓn ®éng víi vËn tãc rÊt nhá, víi vËn tèc ¸nh s¸ng cã trÞ sè: M = 9,1 x 10-31 kg - ThÝ nghiÖm cho thÊy r»ng khèi l- îng h¹t nh©n gÊp 1.850 lÇn khèi l- îng cña ®iÖn tö. Khèi l- îng cña nguyªn tö ®- îc tËp trung ë h¹t nh©n. B×nh th- êng nguyªn tö ë tr¹ng th¸i trung hßa vÒ ®iÖn, sè ®iÖn tÝch d- ¬ng cña h¹t nh©n b»ng sè ®iÖn tÝch ©m cña c¸c ®iÖn tö trong nguyªn tö.
Nguyªn tö bÞ mÊt ®i mét vµi ®iÖn tö 7 th× nã sÏ t¹o thµnh ion d- ¬ng. Ng- îc l¹i, nguyªn tö nhËn thªm ®iÖn tö nã sÏ t¹o thµnh ion ©m. - Nguyªn tö cã thÓ mÊt ®i hay nhËn thªm ®iÖn tö lµ khi nguyªn tö bÞ ion hãa hoÆc bÞ kÝch thÝch. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ nguyªn tö cã thÓ nhËn thªm hoÆc cho ®i n¨ng l- îng.
- Mçi ®iÖn tö trong nguyªn tö ®Òu t- ¬ng øng víi mét møc n¨ng l- îng nhÊt ®Þnh vµ ®Ó di chuyÓn nã tíi quü ®¹o xa h¬n ph¶i cÊp n¨ng l- îng cho ®iÖn tö. - Khi di chuyÓn 1 ®iÖn tö ra khái quü ®¹o víi b¸n kÝnh ra xa v« cïng th× sÏ hao tèn 1 n¨ng l- îng do lùc hót cña h¹t nh©n. - Møc n¨ng l- îng cung cÊp cho ®iÖn tö ®¹t gi¸ trÞ nµo ®ã ®Ó ®iÖn tö cã thÓ t¸ch rêi nguyªn tö trë thµnh ®iÖn tö tù do, ®ång thêi b¶n th©n nguyªn tö ®ã còng biÕn thµnh ion d- ¬ng, th× møc n¨ng l- îng ®ã gäi lµ møc n¨ng l- îng ion hãa vµ nguyªn tö ®ã gäi lµ nguyªn tö ion hãa. - N¨ng l- îng ion hãa t- ¬ng øng víi c¸c ®iÖn tö ë c¸c quü ®¹o kh¸c nhau trong cïng 1 nguyªn tö còng kh¸c nhau.
§iÖn tö ë líp vá ngoµi cïng øng víi møc n¨ng l- îng ion hãa thÊp nhÊt, c¸c ®iÖn tö nµy gäi lµ ®iÖn tö hãa trÞ v× chóng thùc hiÖn liªn kÕt hãa häc víi nguyªn tö cña nguyªn tè kh¸c. Khi ®iÖn tö nhËn ®- îc møc n¨ng l- îng nhá h¬n møc n¨ng l- îng ion hãa, khi ®ã ®iÖn tö sÏ di chuyÓn tíi quü ®¹o xa h¹t nh©n h¬n. Ta nãi nguyªn tö ë tr¹ng th¸i bÞ kÝch thÝch, møc n¨ng l- îng ®ã gäi lµ møc n¨ng l- îng kÝch thÝch. Khi kh«ng cßn bÞ kÝch thÝch nguyªn tö quay vÒ tr¹ng th¸i æn ®Þnh, ®iÖn tö sÏ nhanh chãng trë vÒ tr¹ng th¸i æn ®Þnh ban ®Çu.
KÕt luËn: Kh¶o s¸t cÊu t¹o nguyªn tö cho biÕt sù tån t¹i xuÊt hiÖn hay mÊt ®i cña c¸c ®iÖn tö trong nguyªn tö (kÝch thÝch, ion hãa) ®Ó h×nh thµnh c¸c ion d- ¬ng hoÆc ion ©m. §©y lµ yÕu tè c¬ b¶n h×nh thµnh dßng ®iÖn trong vËt liÖu. 8 b, CÊu t¹o vËt chÊt : VËt chÊt ®- îc cÊu t¹o bëi c¸c ph©n tö, nguyªn tö, hoÆc ion theo c¸c d¹ng liªn kÕt sau : - Liªn kÕt ®ång hãa trÞ: Ph©n tö ®- îc t¹o thµnh do c¸c nguyªn tö liªn kÕt víi nhau bëi ®iÖn tö gãp chung. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ mét sè ®iÖn tö t¹o thµnh chung cho c¸c nguyªn tö tham gia liªn kÕt h×nh thµnh ph©n tö.
VÝ dô: Ph©n tö Clo ®- îc h×nh thµnh bëi mèi liªn kÕt gi÷a 2 nguyªn tö clo, mçi nguyªn tö Clo cã 17 ®iÖn tö (7 ®iÖn tö hãa trÞ) xÕp thµnh 3 líp (chu kú III), trong ®ã líp ngoµi cïng cã 7 ®iÖn tö (7 ®iÖn tö céng hãa trÞ). Hai nguyªn tö nµy ®- îc liªn kÕt bÒn v÷ng víi nhau b»ng c¸ch cïng sö dông chung 2 ®iÖn tö líp vá ngoµi cïng, mçi nguyªn tö ®- îc bæ sung thªm 1 ®iÖn tö cña nguyªn tö kia: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Cl 0 + 0 Cl 0 0 Cl 0 Cl00 00 00 00 00 - Liªn kÕt ion: Liªn kÕt nµy ®- îc x¸c lËp bëi lùc hót gi÷a ion ©m vµ ion d- ¬ng. VËt r¾n cã cÊu t¹o ion ®- îc ®Æc tr- ng bëi tÝnh chÊt kh¸ bÒn v÷ng vÒ c¬ häc vµ nhiÖt ®é nãng ch¶y t- ¬ng ®èi cao. VÝ dô: Mèi liªn kÕt ion lµ c¸c lo¹i muèi halogen cña kim lo¹i kiÒm.
- Liªn kÕt kim lo¹i: D¹ng liªn kÕt t¹o nªn tinh thÓ r¾n. Kim lo¹i ®- îc xem nh- lµ mét hÖ thèng cÊu t¹o tõ c¸c ion d- ¬ng n»m trong m«i tr- êng c¸c ®iÖn tö tù do, søc hót gi÷a c¸c ion d- ¬ng vµ c¸c ®iÖn tö t¹o nªn tÝnh nguyªn khèi cña kim lo¹i. §ã lµ c¸c kiÓu liªn kÕt d- íi d¹ng m¹ng tinh thÓ. 9 Sù tån t¹i c¸c ®iÖn tÝch tù do lµm cho kim lo¹i cã tÝnh ãng ¸nh vµ tÝnh dÉn ®iÖn, dÉn nhiÖt cao.
TÝnh dÎo cña kim lo¹i ®- îc gi¶i tÝch bëi sù dÞch chuyÓn vµ tr- ît lªn nhau gi÷a c¸c líp ion. Lý thuyÕt ph©n vïng n¨ng l- îng trong vËt r¾n: a, Ph©n vïng n¨ng l- îng trong vËt r¾n: Lý thuyÕt vÒ ph©n vïng n¨ng l- îng trong vËt r¾n gióp cho chóng ta gi¶i thÝch, ph©n lo¹i c¸c nhãm vËt liÖu c¸ch ®iÖn, dÉn ®iÖn vµ b¸n dÉn. Nghiªn cøu cÊu t¹o nguyªn tö cho thÊy: ®iÖn tö cña nguyªn tö cã møc n¨ng l- îng x¸c ®Þnh. MÆt kh¸c, khi nghiªn cøu quang phæ v¹ch ph¸t x¹ cña c¸c chÊt kh¸c nhau ë tr¹ng th¸i khÝ chØ râ r»ng nguyªn tö cña mçi chÊt ®- îc ®Æc tr- ng bëi nh÷ng v¹ch quang phæ hoµn toµn x¸c ®Þnh.