Giáo Trình Kỹ Thuật Điện 2020: Tài Liệu Học Tập Chuyên Ngành Điện Công Nghiệp

Giáo trình kỹ thuật về kỹ thuật điện 2020, biên soạn theo chương trình đào tạo chuẩn, hệ thống hóa kiến thức từ cơ bản đến nâng cao.

• Tác giả: Nhóm Tác Giả
• Trường học: Trường Cao Đẳng Cơ Giới và Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Điện Công Nghiệp
• Đề tài: Giáo Trình Kỹ Thuật Điện 2020: Kiến Thức Cơ Bản và Ứng Dụng
• Loại tài liệu: giáo trình
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TĨNH ĐIỆN
• 1.1. Khái niệm về điện trường
• 1.2. Điện thế - Hiệu điện thế
• 1.3. Tác dụng của điện trường lên vật dẫn và điện môi
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN
• 2.1. Mạch điện và mô hình
• 2.2. Các khái niệm cơ bản trong mạch điện
• 2.3. Các phép biến đổi tương đương
• 3. TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
• 3.1. Đại cương về từ trường
• 3.2. Từ trường của dòng điện
• 3.3. Các đại lượng đặc trưng của từ trường
• 3.4. Hiện tượng cảm ứng điện từ
• 3.5. Hiện tượng tự cảm và hỗ cảm
• 4. CHƯƠNG 4: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU
• 4.1. Các định luật và biểu thức cơ bản trong mạch điện một chiều
• 4.2. Các phương pháp giải mạch một chiều
• 5. CHƯƠNG 5: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN
• 5.1. Khái niệm về dòng điện xoay chiều
• 5.2. Giải mạch xoay chiều không phân nhánh
• 5.3. Giải mạch xoay chiều phân nhánh
• 6. CHƯƠNG 6: MẠCH BA PHA
• 6.1. Khái niệm chung
• 6.2. Sơ đồ đấu dây trong mạng ba pha cân bằng
• 6.3. Công suất mạng ba pha cân bằng
• 6.4. Phương pháp giải mạch ba pha cân bằng
• 7. CHƯƠNG 7: GIẢI CÁC MẠCH ĐIỆN NÂNG CAO
• 7.1. Mạng ba pha bất đối xứng
• 7.2. Giải mạch AC có nhiều nguồn tác động
• 7.3. Giải mạch có thông số nguồn phụ thuộc
• TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Giáo Trình Kỹ Thuật Điện 2020 Kiến Thức Cơ Bản

Giáo trình Kỹ Thuật Điện 2020 cung cấp những kiến thức cơ bản về kỹ thuật điện và ứng dụng của nó trong thực tiễn. Tài liệu này được biên soạn nhằm phục vụ cho việc giảng dạy và học tập trong lĩnh vực điện công nghiệp. Nội dung giáo trình được chia thành nhiều chương, mỗi chương tập trung vào một khía cạnh khác nhau của kỹ thuật điện. Việc nắm vững kiến thức từ giáo trình này là rất quan trọng cho sinh viên ngành điện - điện tử.

1.1. Tổng quan về nội dung giáo trình

Giáo trình bao gồm 7 chương, từ tĩnh điện đến các mạch điện nâng cao. Mỗi chương đều có mục tiêu rõ ràng, giúp sinh viên dễ dàng tiếp cận và hiểu sâu về kỹ thuật điện.

1.2. Mục tiêu của giáo trình

Mục tiêu chính của giáo trình là trang bị cho sinh viên những kiến thức cần thiết để vận dụng vào thực tiễn, từ đó nâng cao khả năng giải quyết vấn đề trong lĩnh vực kỹ thuật điện.

II. Vấn đề và Thách thức trong Kỹ Thuật Điện 2020

Trong quá trình học tập và ứng dụng kỹ thuật điện, sinh viên thường gặp phải nhiều thách thức. Những vấn đề này có thể liên quan đến việc hiểu các khái niệm cơ bản, áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, và giải quyết các bài toán phức tạp. Việc nắm vững kiến thức từ giáo trình sẽ giúp sinh viên vượt qua những khó khăn này.

2.1. Khó khăn trong việc hiểu các khái niệm cơ bản

Nhiều sinh viên gặp khó khăn trong việc nắm bắt các khái niệm như điện trường, điện thế và dòng điện. Điều này đòi hỏi sự kiên nhẫn và thực hành thường xuyên.

2.2. Thách thức trong việc áp dụng lý thuyết vào thực tiễn

Việc chuyển giao kiến thức lý thuyết sang thực hành là một thách thức lớn. Sinh viên cần có cơ hội thực hành để củng cố kiến thức và kỹ năng của mình.

III. Phương Pháp Giải Quyết Vấn Đề trong Kỹ Thuật Điện

Để giải quyết các vấn đề trong kỹ thuật điện, sinh viên cần áp dụng các phương pháp học tập hiệu quả. Việc sử dụng mô hình mô phỏng và thực hành trên thiết bị thực tế sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các khái niệm và ứng dụng của kỹ thuật điện.

3.1. Sử dụng mô hình mô phỏng

Mô hình mô phỏng giúp sinh viên hình dung rõ hơn về các mạch điện và hiện tượng điện. Điều này rất hữu ích trong việc học tập và nghiên cứu.

3.2. Thực hành trên thiết bị thực tế

Thực hành trên thiết bị thực tế giúp sinh viên áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, từ đó nâng cao khả năng giải quyết vấn đề trong kỹ thuật điện.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Kỹ Thuật Điện

Ứng dụng của kỹ thuật điện rất đa dạng, từ công nghiệp đến đời sống hàng ngày. Việc hiểu rõ các ứng dụng này sẽ giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan hơn về lĩnh vực mình đang theo đuổi.

4.1. Ứng dụng trong công nghiệp

Trong công nghiệp, kỹ thuật điện được sử dụng để thiết kế và vận hành các hệ thống điện, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.

4.2. Ứng dụng trong đời sống hàng ngày

Các thiết bị điện trong gia đình như đèn, quạt, và các thiết bị điện tử đều dựa trên nguyên lý của kỹ thuật điện.

V. Kết Luận và Tương Lai của Kỹ Thuật Điện

Kỹ thuật điện là một lĩnh vực không ngừng phát triển. Việc nắm vững kiến thức từ giáo trình sẽ giúp sinh viên chuẩn bị tốt cho tương lai. Các công nghệ mới trong kỹ thuật điện sẽ mở ra nhiều cơ hội nghề nghiệp cho sinh viên.

5.1. Tương lai của ngành kỹ thuật điện

Ngành kỹ thuật điện sẽ tiếp tục phát triển với sự ra đời của các công nghệ mới, từ năng lượng tái tạo đến tự động hóa.

5.2. Cơ hội nghề nghiệp cho sinh viên

Sinh viên tốt nghiệp ngành kỹ thuật điện có thể làm việc trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ thiết kế đến bảo trì hệ thống điện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI VÀ THỦY LỢI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo quyết định số 546 ngày 11 tháng 8 năm 2020) NĂM 2020 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 NÓI ĐẦU Giáo trình Mạch điện nhằm trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về ứng dụng năng lượng điện trong sản xuất và đời sống. So với các dạng năng lượng khác, năng lượng điện có những ứng dụng hết sức to lớn. Nó đóng vai trò rất quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Giáo trình được chia làm 7 chương, trong đó: Chương 1: Tĩnh điện. Chương 2: Các khái niệm cơ bản về mạch điện. Chương 3: Từ trường và cảm ứng điện từ. Chương 4: Mạch điện một chiều. Chương 5:Dòng điện xoay chiều hình sin. Chương 6:Mạch ba pha Chương 7: Giải các mạch điện nâng cao. Cung cấp kiến thức cơ bản về quá trình quá độ trong mạch điện, phương pháp giải mạch điện bằng toán tử Laplace. Giáo trình này được biên soạn lần đầu tiên nên không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp của quý đọc giả để có thể sửa chữa, bổ sung thêm cho hoàn chỉnh. Nhóm tác giả 2 MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN. 3 GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC . VỊ TRÍ TÍNH CHẤT CỦA MÔN HỌC. MỤC TIÊU MÔN HỌC. 5 II: ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH . PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ . HƯỚNG DẪN CHƯƠNG TRÌNH . Khái niệm về điện trường . Điện thế - Hiệu điện thế . Tác dụng của điện trường lên vật dẫn và điện môi . 13 CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN . Mạch điện và mô hình . Các khái niệm cơ bản trong mạch điện . Các phép biến đổi tương đương. 22 TỪ TRƯỜNG VÀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ . Đại cương về từ trường . Từ trường của dòng điện . Các đại lượng đặc trưng của từ trường . Hiện tượng cảm ứng điện từ . Hiện tượng tự cảm và hỗ cảm . 33 Chương 4: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU . Các định luật và biểu thức cơ bản trong mạch điện một chiều . Các phương pháp giải mạch một chiều . 46 Chương 5: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN . Khái niệm về dòng điện xoay chiều . Giải mạch xoay chiều không phân nhánh . Giải mạch xoay chiều phân nhánh . 92 Chương 6: MẠCH BA PHA.Khái niệm chung. Sơ đồ đấu dây trong mạng ba pha cân bằng. Công suất mạng ba pha cân bằng . Phương pháp giải mạch ba pha cân bằng . 124 Chương 7: GIẢI CÁC MẠCH ĐIỆN NÂNG CAO Error! Bookmark not defined. Mạng ba pha bất đối xứng. Error! Bookmark not defined. Giải mạch AC có nhiều nguồn tác động . Error! Bookmark not defined. Giải mạch có thông số nguồn phụ thuộc . Error! Bookmark not defined. 4 GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC I. VỊ TRÍ TÍNH CHẤT CỦA MÔN HỌC. Đây là môn học cơ sở chuyên ngành cho học sinh ngành điện - điện tử. Môn học này phải học trước tiên trong số các môn học chuyên môn. MỤC TIÊU MÔN HỌC. Sau khi hoàn tất môn học này, học viên có năng lực: - Phát biểu các khái niệm, định luật, định lý cơ bản trong mạch điện một chiều, xoay chiều, mạch ba pha. - Vận dụng các biểu thức để tính toán các thông số kỹ thuật trong mạch điện một chiều, xoay chiều, mạch ba pha ở trạng thái xác lập và quá độ. - Vận dụng các phương pháp phân tích, biến đổi mạch để giải các bài toán về mạch điện hợp lý. - Vận dụng phù hợp các định lý các phép biến đổi tương đương để giải các mạch điện phức tạp. - Giải thích một số ứng dụng đặc trưng theo quan điểm của kỹ thuật điện. II: ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH - Dụng cụ và trang thiết bị:  Các mô hình mô phỏng mạch một chiều, xoay chiều.  Các bản vẽ, tranh ảnh cần thiết. - Nguồn lực khác:  PC, Phần mềm chuyên dùng.  Máy chiếu vật thể ba chiều. PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ - Có thể áp dụng hình thức kiểm tra viết hoặc kiểm tra trắc nghiệm. Các nội dung trọng tâm cần kiểm tra tập trung ở chương 4, chương 5 và chương 6 là: 5 - Chương 4:  Các Định luật, biểu thức cơ bản.  Giải mạch DC có nhiều nguồn tác động. - Chương 5:  Giải mạch AC phân nhánh, mạch không phân nhánh dang bìa toán ngược.  Cộng hưởng và phương pháp nâng cao hệ số công suất. - Chương 6:  Sơ đồ đấu dây mạng 3 pha, mối quan hệ giữa đại dây và đại lượng pha, công suất trong mạng 3 pha cân bằng.  Giải bài toán mạng 3 pha cân bằng 1 tải, nhiều tải (ghép nối tiếp, song song). - Chương 7:  Phương pháp giải mạng 3 pha bất đối xứng.  Giải mạch AC bằng định luật Kirchooff.  Định lý Thevenin, Norton. HƯỚNG DẪN CHƯƠNG TRÌNH 1. Phạm vi áp dụng chương trình: Chương trình môn học này được sử dụng để giảng dạy cho trình độ Cao đẳng nghề. Hướng dãn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy môn học: - Trước khi giảng dạy, giáo viên cần căn cứ vào nội dung của từng bài học để chuẩn bị đầy đủ các điều kiện cần thiết nhằm đảm bảo chất lượng giảng dạy. - Nên áp dụng phương pháp đàm thoại để Học viên ghi nhớ kỹ hơn. - Nên bố trí thời gian giải bài tập hợp lý mang tính minh họa để Học viên hiểu bài sâu hơn. - Nên tập trung phân tích nhiều dạng bài tập ở phần “Các phương pháp ứng dụng Định luật Kirchhoff” ở chương 3. 6 - Chú ý bổ sung phần số phức trước khi dạy phần “phương pháp biên độ phức” ở chương 4. - Nêu mối liên hệ về phương pháp giải mạch AC 1 pha và 3 pha cân bằng. - Bổ sung về toán tử Lap-Lace khi dạy phần “quá trình quá độ” 3. Những trọng tâm cần chú ý: - Phương pháp giải mạch, tính toán các thông số trong mạch DC nhiều nguồn. - Phương pháp giải mạch, tính toán các thông số trong mạch AC phân nhánh. - Phương pháp giải mạch, tính toán các thông số trong mạch AC 3 pha cân bằng 1 tải, nhiều tải (ghép nối tiếp, song song). - Phương pháp giải một số mạch nâng cao và giải bài toán quá độ đơn giản. 7 CHƯƠNG 1 TĨNH ĐIỆN Giới thiệu: Các hiện tượng nhiễm điện, dẫn điện và tương tác điện từ trường . diễn ra trong thực tế khá phổ biến cùng với sự ứng dụng của các hiện tượng đó vào thực tế, để hiểu rõ hơn về điều này ta nghiên cứu về Tĩnh điện, Điện tích, Công của lực điện trường, Tác dụng của điện trường lên vật dẫn và điện môi… Mục tiêu: - Trình bày được các khái niệm cơ bản về điện trường, điện tích, điện thế, hiệu điện thế - Trình bày được sự ảnh hưởng của điện trường lên vật dẫn và điện môi. - Rèn luyện tính tư duy, tinh thần trách nhiệm trong công việc Nội dung chính 1. Khái niệm về điện trường Mục tiêu: - Biết và giải thích được một số định luật về điện trường - Giải thích được công thức tính lực tĩnh điện và công thức tính cường độ điện trường, áp dụng giải bài tập cơ bản - Có ý thức tự giác trong học tập 1. Điện tích Điện tích là một đại lượng vô hướng, đặc trưng cho tính chất của một vật hay một hạt về mặt tương tác điện và gắn liền với hạt hay vật đó. Định luật Coulomb: Hình 1.1 lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q1; q2 đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện môi ε là F12 ; F21 có: - Điểm đặt: Trên 2 điện tích. - Phương: Đường nối 2 điện tích. - Chiều: + Hướng ra xa nhau nếu q1.q2 > 0 (q1; q2 cùng dấu) + Hướng vào nhau nếu q1.m 2  Trong đó : k là hệ số k = 9.10 9  2   C  Đơn vị: q : Coulomb (C) 8 r : mét (m) F : Newton (N) (Ghi chú: F là lực tĩnh điện) r - Biểu  diễn:    F21 r F12 F21 F12 q1.1: Lực tương tác giữa 2 điện tích Ý nghĩa: Định luật Coulomb là một định luật cơ bản của tĩnh điện học, nó giúp ta hiểu rõ thêm khái niệm điện tích. Nếu các hạt cơ bản hoặc các vật thế tương tác với nhau theo định luạt Coulomb thì ta biết rằng chúng có mang điện tích Định luật bảo toàn điện tích: Trong 1 hệ cô lập về điện (hệ không trao đổi điện tích với các hệ khác) thì tổng đại số các điện tích trong hệ là 1 hằng số 1. Khái niệm về điện trường + Khái niệm: Là môi trường tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó. + Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực.2) q   q > 0 : F cùng phương, cùng chiều với E .   q < 0 : F cùng phương, ngược chiều với E . + Đường sức điện trường hinh 1.2: Là đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tưyến tại bất kỳ điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó. Tính chất của đường sức: - Qua mỗi điểm trong điện trường ta chỉ có thể vẽ được 1 và chỉ 1 đường sức điện trường. - Các đường sức điện là các đường cong không kín,nó xuất phát từ các điện tích dương,tận cùng ở các điện tích âm. - Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau. 9 - Nơi nào có cường độ điện trường lớn hơn thì các đường sức ở đó vẽ mau và ngược lại Hình 1.2: Đường sức điện trường + Điện trường đều: - Có véc tơ CĐĐT tại mọi điểm đều bằng nhau. - Các đường sức của điện trường đều là các đường thẳng song song cách đều nhau + Véctơ cường độ điện trường E do 1 điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách Q một đoạn r có: - Điểm đặt: Tại M. - Phương: Đường nối M và Q - Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0 Hướng vào Q nếu Q <0 Q  N .r  C  - Biểu diễn: r q>0 EM q<0 r EM Hình 1.