BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: ĐIỆN KỸ THUẬT NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-TCGNB ngày…….năm 2021 của Trường cao đẳng Cơ giới Ninh Bình) Ninh Bình, năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1 LỜI GIỚI THIỆU Điện kỹ thuật là một trong những môn học cơ sở được biên soạn dựa trên chương trình khung, chương trình dạy nghề do Bộ Lao động -Thương binh và Xã hội và Tổng cục dạy nghề ban hành dành cho hệ Cao nghề và Trung cấp nghề Điện dân dụng. Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu nhất, trong mỗi bài đều có ví dụ và bài tập áp dụng để làm sáng tỏ lý thuyết.
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp và tham khảo ở nhiều giáo trình hiện có để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế. Nội dung của môđun gồm có 9bài: Bài 1: Mạch điện cơ bản Bài 2: Định luật Ohm và công suất Bài 3: Nguồn sức điện động và điện trở Bài 4: Hiệu ứng của dòng điện Bài 5: Mạch điện một chiều Bài 6: Tụ điện và diện dung Bài 7: Cảm ứng điện từ Bài 8: Dòng điện xoay chiều một pha Bài 9: Dòng điện xoay chiều ba pha Giáo trình cũng là tài liệu giảng dạy và tham khảo tốt cho các ngành thuộc lĩnh vực điện dân dụng, điện công nghiệp, điện tử, cơ điện tử, cơ khí. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn.năm 2021 Tham gia biên soạn 1.
Nguyễn Thị Phượng 2 MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU. 2 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN. 6 BÀI 1: MẠCH ĐIỆN CƠ BẢN. 10 BÀI 2: ĐỊNH LUẬT OHM VÀ CÔNG SUẤT.
Định luật Ohm. Điện trở dây dẫn. Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở. Sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở.
Công suất điện. 15 BÀI 3: NGUỒN SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ ĐIỆN TRỞ. Nguồn điện, các loại nguồn điện. Năng lượng và công.
Tổn thất công suất. Các loại điện trở. 18 3 BÀI 4: HIỆU ỨNG CỦA DÒNG ĐIỆN. Các hiệu ứng dòng điện.
19 BÀI 5: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU. Mạch nối tiếp. Mạch song song. Mạch điện nối tiếp song song hỗn hợp.
22 BÀI 6: TỤ ĐIỆN VÀ ĐIỆN DUNG. Điện dung của tụ điện. Mạch tụ điện. Tính chất tích điện và phóng điện của tụ.
26 BÀI 7: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ. Tính chất cơ bản của nam châm. Tính chất đóng ngắt của cuộn dây. 34 BÀI 8: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA.
Khái niệm về dòng điện xoay chiều một pha. R, L, C trong mạch điện xoay chiều một pha. Mạch R, L, C nối tiếp. Mạch R, L, C song song.
Công suất điện xoay chiều. 45 BÀI 9: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA. Các đại lượng cơ bản. Điện trở thuần với dòng điện 3 pha.
Công suất mạng 3 pha cân bằng. 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 60 5 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Điện kỹ thuật Mã mô đun: MĐ 09 Thời gian thực hiện mô đun: 80 giờ; (Lý thuyết: 35 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 43 giờ; Kiểm tra: 02 giờ) Vị trí tính chất của mô đun: - Vị trí: Mô đun Điện kỹ thuật được bố trí học sau các môn học chung và học trước các môn học, mô đun chuyên môn nghề. - Tính chất: Là mô đun kỹ thuật cơ sở.
Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: Phát biểu được các khái niệm, định luật, định lý cơ bản trong mạch điện một chiều, xoay chiều, mạch ba pha. Tính toán được các thông số kỹ thuật trong mạch điện một chiều, xoay chiều, mạch ba pha ở trạng thái xác lập. - Kỹ năng:Vận dụng các phương pháp phân tích, biến đổi mạch để giải các bài toán về mạch điện hợp lý. Giải thích được một số ứng dụng đặc trưng theo quan điểm của kỹ thuật điện.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính chủ động, tư duy khoa học, nghiêm túc trong công việc. Nội dung mô đun: 6 BÀI 1: MẠCH ĐIỆN CƠ BẢN Mã bài: MĐ 09- B01 Giới thiệu: Ở bài này ta sẽ làm quen với các khái niệm về mạch điện, các phần tử cấu thành mạch điện. Mục tiêu: - Phân tích và giải thích được các khái niệm cơ bản trong mạch điện, hiểu và vận dụng được các biểu thức tính toán cơ bản. - Phân tích được nhiệm vụ, vai trò của các phần tử cấu thành mạch điện như: nguồn điện, dây dẫn, phụ tải.
- Rèn luyện tính chính xác, chủ động, nghiêm túc trong công việc. Nội dung chính: 1. Điện tích Khái niệm điện tích dựa trên "Mô hình nguyên tử Bohr" do nhà vật lý Đan Mạch xây dựng : Nguyên tử bao gồm các hạt cơ bản electron, proton và nơtron. Proton và nơtron nằm trong nhân nguyên tử.
Các electron chuyển động trên các quỹ đạo khác nhau quanh hạt nhân. Số lượng proton và electron trong một nguyên tử cân bằng về điện là bằng nhau. Các nguyên tố khác nhau có các đặc điểm khác nhau cơ bản về số lượng electron và quỹ đạo chuyển động. Chúng được sắp xếp trong bảng tuần hoàn các nguyên tố.
Các hạt cơ bản có khối lượng và điện tích như sau : Khối lượng( g ) Điện tích( As ) electron 9,1. 10 0 Như vậy, điện tích của electron và proton là bằng nhau nhưng khác dấu, còn nơtron không mang điện tích. Điện tích xác định theo biểu thức : Q = N.1) 7 trong đó : Q - điện tích ; N - số lượng điện tích cơ bản ; e - điện tích cơ bản : e = ± 1,6 .10 19 As Để hiểu rõ hơn khái niệm điện tích ta có thể theọ dõi ví dụ sau Ví dụ 1: Một acquy có điện tích 60 Ah (ampe - giờ). Hỏi có bao nhiêu điện tích cơ bản ? × ⁄ Giải :Từ (1.1) có :𝑁 = = = 1,35 × 10 , × Như vậy, số lượng điện tích cơ bản của acquy 60 Ah là rất lớn.
Dòng điện Trong nguyên tử, các electron chuyển động xung quanh nhân nhưng bị hút và quay quanh nhân. Lực hút giảm theo bình phương khoảng cách từ tâm tới electron. Những electron nằm trên quỹ đạo ngoài cùng có thể thoát khỏi lực hút của tâm và trở thành các electron tự do. Nếu các electron tự do chuyển động theo một hướng nhất định, người ta gọi đó là dòng điện.
Dòng điện là dòng chuyển động của electron theo một hướng nhất định. Cường độ dòng điện : là số lượng điện tích Q chuyển động qua một dây dẫn trong thời gian τ là 1 giây. Cường độ dòng điện kí hiệu I và đơn vị là A (Ampe). Đo cường độ dòng điện bằng Ampekế (hình 1) 𝐼 = ,𝐴 (1.2) Mật độ dòng điện S : là tỷ số của cường độ dòng điện trên tiết diện của dây dẫn, đơn vị là A/mm2.
Ký hiệu mắc Ampe kế trong mạch. Ampe kế luôn mắc nối tiếp với hộ tiêu thụ 8 Ví dụ 2: Theo tiêu chuẩn VDE0100, dòng điện cho phép của dây đồng nhóm 2 với tiết diện dây l,5mm2 là 18A và 2,5 mm2 là 26A. Hãy xác định mật độ dòng điện tương ứng. Điện thế Hiệu điện thế là hiệu điện tích giữa hai dây dẫn riêng biệt.
Hiệu điện thế ký hiệu là U, đơn vị là V (Volt). Khi nối một hộ tiêu thụ điện (Ví dụ bóng đèn) vào hai dây dẫn có hiệu điện thế sẽ xuất hiện một dòng điện đi qua. Trong kỹ thuật dòng điện quy ước là đi từ cực dương tới cực âm. Thực tế, dòng electron tự do chuyển động theo hướng ngược lại từ cực âm sang cực dương.
Có 2 loại hiệu điện thế : một chiều và xoay chiều (hỉnh 2 và 3). Đo hiệu điện thế bằng Volt kế (hình 4). Hình 2: Điện một chiều. Hiệu điện thế không đổi theo thời gian và ký hiệu.
Điện xoay chiều. Hiệu điện thế xoay chiều biến thiên dạng hình sin theo thời gian và ký hiệu 9 Hình 4. Ký hiệu mắc Volt kế trong mạch. Volt kế luôn mắc song song với hộ tiêu thụ điện.
Mạch điện Khi mắc một điện trở (hộ tiêu thụ điện) vào nguồn điện một chiều hay xoay chiều ta được một mạch điện. Hình 5 giới thiệu một mạch điện một chiều. Mạch điện Nếu muốn đo cường độ dòng điện I và hiệu điện thế U cần phải mắc nối tiếp Ampe kế và mắc song song Volt kế vào mạch điện (hình 6). Hình 6: Mắc Ampe kế và Volt kế trong mạch điện 10 BÀI 2: ĐỊNH LUẬT OHM VÀ CÔNG SUẤT Mã bài: MĐ 09- B02 Giới thiệu: Định luật Ohm là một công thức được sử dụng để tính toán mối quan hệ giữa điện áp, dòng điện và điện trở trong mạch.
Khi hoạt động mỗi thiết bị đều có các mức hoạt động khác nhau và công suất chính là thước đo cơ bản tốc độ thực hiện công việc của các thiết bị. Mục tiêu: - Trình bày được các khái niệm, tính chất của điện trở, các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở. - Khái niệm, tính toán công suất. - Phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong công việc.
Nội dung chính: 1. Định luật Ohm Cường độ dòng điện tỷ lệ thuận với hiệu điện thế và tỷ lệ nghịch với điện trở. Dòng điện càng lớn khi hiệu điện thế càng lớn và điện trở càng nhỏ và ngược lại.1) Ω Ví dụ 1: Điện trở của bóng đèn đo được là R = 500 Ω, hiệu điện thế U = 220V. Hỏi dòng điện là bao nhiêu ? Giải : I= = = 0,44 A Ω Ví dụ 2: Một điện trở đo được trong mạch điện với Ampe kế và Volt kế là I = 1 mA và U = 50 V.
Hỏi điện trở là bao nhiêu ? Giải: R= = = 50. Ví dụ 3: Một điện trở có R = 1 kΩ mắc trong một mạch điện. Cường độ dòng điện chạy qua điện trở đo được là 220 mA.