Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Thiết bị điện gia dụng (Mã mô đun: ELEI54148) được ban hành theo Quyết định số 215/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Bà Rịa – Vũng Tàu), do nhóm tác giả gồm Nguyễn Lê Cương (Chủ biên) và Nguyễn Xuân Thịnh biên soạn. Trong cấu trúc chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp trình độ cao đẳng (tổng khối lượng 93 tín chỉ / 2220 giờ), mô đun này thuộc khối các môn học, mô đun chuyên môn nghề (nhóm II.2), có thời lượng 4 tín chỉ tương đương 90 giờ học (gồm 28 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thí nghiệm/thảo luận, 2 giờ kiểm tra lý thuyết và 2 giờ kiểm tra thực hành). Mô đun được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học chung và khối kiến thức cơ sở nghề.

MÔ ĐUN: THIẾT BỊ ĐIỆN GIA DỤNG (ELEI54148)

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể trên ba phương diện:

  • Về kiến thức: Cung cấp cơ sở lý thuyết về cấu tạo, thông số kỹ thuật và nguyên lý làm việc của các nhóm khí cụ gia dụng gồm thiết bị cấp nhiệt, máy biến áp một pha, động cơ điện xoay chiều một pha, thiết bị điện lạnh dân dụng, hệ thống điều hòa không khí, thiết bị chiếu sáng và mạch điều khiển bảo vệ.
  • Về kỹ năng: Hình thành năng lực đọc hiểu bản vẽ sơ đồ nguyên lý, kỹ thuật tháo lắp đúng quy trình, kỹ thuật vận hành, đo kiểm thông số và phương pháp chẩn đoán, xử lý các dạng hư hỏng điển hình trên thiết bị thực tế.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Xây dựng tác phong làm việc cẩn thận, tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn điện và an toàn lao động trong môi trường kỹ thuật.

Cấu trúc giáo trình bao gồm 1 bài mở đầu và 7 bài chuyên đề chuyên sâu. Nội dung được triển khai theo cách tiếp cận tích hợp kỹ thuật: kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết giải tích mạch với phân tích sơ đồ cấu tạo thực tế và quy trình thực hành sửa chữa tại xưởng.


Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình triển khai khối lượng kiến thức qua 7 bài học trọng tâm với tiến trình phát triển từ các thiết bị chuyển hóa điện – nhiệt đơn giản đến các hệ thống điện – cơ và nhiệt lạnh phức tạp:

  • Bài 1: Thiết bị cấp nhiệt (20 giờ: 3h LT, 16h TH, 1h KT): Phân tích nguyên lý biến đổi điện năng thành nhiệt năng qua hiệu ứng Joule, cảm ứng dòng xoáy Foucault (bếp điện từ đơn, đôi, ba; mạch quạt giải nhiệt cho IGBT), hệ thống lưỡng kim nhiệt điều chỉnh nhiệt độ trong bàn ủi điện thông thường và bàn ủi hơi nước (sụt áp $2{,}5\text{V}$ trên điện trở phụ cấp đèn báo). Khảo sát cơ chế nhả tiếp điểm của nam châm mất từ tính ở nhiệt độ $125^\circ\text{C}$ trong nồi cơm điện cơ, phích nước điện tự động, máy sấy tóc dùng động cơ vạn năng hoặc vòng chập, lò nướng sử dụng linh kiện bán dẫn Triac kết hợp vi mạch định thì đa hài đơn ổn IC 555, và máy nước nóng tức thời công suất $3\text{ kW} \div 5\text{ kW}$ dùng rơ le kiểm soát áp suất nước $OP$ ($0{,}2\text{ kg/cm}^2$), mạch điều khiển xung kích Transistor UJT và thiết bị bảo vệ chống giật ELCB.
  • Bài 2: Máy biến áp gia dụng (4 giờ: 2h LT, 2h TH): Khảo sát máy biến áp cách ly và máy biến áp tự ngẫu. Nghiên cứu cấu tạo lõi thép silic ($1% \div 4%\text{ Si}$, dày $0{,}35 \div 0{,}5\text{ mm}$) dạng mạch từ $EI$, dạng cột ($U$), dạng xuyến và chữ $X$. Thiết lập phương trình cân bằng điện áp, công thức tính suất điện động, tỷ số biến áp, tỷ số dòng điện và phương pháp đo xác định tổn thất sắt từ ($P_{Fe}$) bằng thí nghiệm không tải, tổn thất đồng ($P_{Cu}$) bằng thí nghiệm ngắn mạch. Trình bày cấu tạo máy biến áp đổi điện $110/220\text{V}$, máy biến áp tăng giảm áp 1 pha (Survolteur) có mạch tắc te kích hoạt chuông báo quá áp ($80 \div 100\text{V}$) và máy ổn áp cộng hưởng sắt từ (SALI MVS).
  • Bài 3: Động cơ điện gia dụng (20 giờ: 6h LT, 14h TH): Phân tích nguyên lý động cơ không đồng bộ một pha, động cơ vòng ngắn mạch (cực từ xẻ rãnh có vòng chập), động cơ dùng tụ mở máy và tụ ngậm thường trực. Khảo sát sơ đồ quấn dây stator quạt trần ($2p=12$), quạt bàn ($2p=6$, điều khiển 2 tốc độ), máy giặt một thùng trục quay ngang, máy bơm nước ly tâm và máy bơm nước kiểu rung.
  • Bài 4: Thiết bị điện lạnh (15 giờ: 5h LT, 10h TH): Trình bày chu trình nhiệt động học máy lạnh nén hơi, hệ thống lạnh hấp thụ khuếch tán, máy lạnh hấp phụ năng lượng mặt trời, làm lạnh bằng phần tử bán dẫn (sò lạnh). Cấu tạo và nguyên lý của khí cụ bảo vệ: contactor kiểu hút chập, rơ le áp suất cao, rơ le áp suất thấp, rơ le áp suất dầu bôi trơn; mạch điện động cơ tủ lạnh 2 ngăn, mạch xả tuyết tự động bằng điện trở và bằng khí nóng.
  • Bài 5: Thiết bị điều hòa nhiệt độ (15 giờ: 5h LT, 8h TH, 1h KT LT, 1h KT TH): Phân loại hệ thống máy lạnh làm mát bằng nước (Chiller), hệ thống dòng môi chất biến đổi ($VRV$), hệ thống điều hòa trung tâm và máy điều hòa không khí cục bộ 2 phần tử kèm mạch điều khiển từ xa.
  • Bài 6: Các loại đèn gia dụng và trang trí (5 giờ: 2h LT, 3h TH): Phân tích đặc tính quang học, điện áp của đèn nung sáng, đèn huỳnh quang sử dụng chấn lưu cơ điện phối hợp tắc te (starter) và chấn lưu điện tử; sơ đồ mạch đèn cầu thang dùng công tắc 3 chấu, mạch đổi độ sáng, mạch đèn hầm lò.
  • Bài 7: Thực hành lắp đặt điện gia dụng (10 giờ: 4h LT, 5h TH, 1h KT TH): Hướng dẫn kỹ thuật đấu nối mạch chuông rung, chuông đồng bộ, chuông phân cực, chuông nguồn một chiều accu và mạch chuông điều khiển ngắt qua rơ le thời gian.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố hệ thống cơ sở lý thuyết kỹ thuật điện - điện tử ứng dụng:

  1. Học thuyết và định luật cơ bản: Định luật cảm ứng điện từ Faraday làm việc trên máy biến áp và động cơ; định luật Joule-Lenz về phát nhiệt điện trở; hiện tượng dòng điện xoáy Foucault sinh nhiệt trong vật liệu thẩm từ của bếp từ; hiện tượng cộng hưởng sắt từ mạch $LC$ song song ở tần số $50\text{ Hz}$.
  2. Nguyên lý cân bằng và biến đổi năng lượng:
    • Suất điện động cảm ứng trong máy biến áp: $$E_1 = 4{,}44 f W_1 \Phi_m$$ $$E_2 = 4{,}44 f W_2 \Phi_m$$
    • Quan hệ điện áp và dòng điện: $$K_u = \frac{U_1}{U_2} \approx \frac{E_1}{E_2} = \frac{W_1}{W_2}$$ $$K_i = \frac{I_1}{I_2} \approx \frac{W_2}{W_1} = \frac{1}{K_u}$$
    • Phương trình hiệu suất biến áp: $$\eta = \frac{S_{đm} \cos \varphi_2}{S_{đm} \cos \varphi_2 + P_{Fe} + P_{Cu}} \times 100%$$
    • Tốc độ đồng bộ từ trường quay trong động cơ cảm ứng: $$n_1 = \frac{60f}{p}$$ (với $p = 1, 2, 3, 4$ tương ứng $n_1 = 3000, 1500, 1000, 750\text{ vòng/phút}$ tại $f = 50\text{ Hz}$).
  3. Khung phân loại và tiêu chuẩn kỹ thuật: Hệ thống bảng tra quang thông, Lumen, độ rọi tiêu chuẩn ($E$), bảng phối hợp công suất chấn lưu và starter đèn huỳnh quang; bảng thông số vận hành máy ổn áp từ $180\text{W} \div 200\text{W}$ tương ứng dải điện áp vào $90\text{V} \div 260\text{V}$.

Kỹ năng phát triển

Người học được rèn luyện các nhóm năng lực kỹ thuật:

  • Kỹ năng kỹ thuật chuyên môn: Đo kiểm cách điện cuộn dây bằng Megohmmeter (yêu cầu đạt điện trở cách điện $R_{cđ} \ge 1\text{ M}\Omega$); sử dụng đồng hồ vạn năng VOM xác định thông mạch, đo sụt áp linh kiện; quấn dây và bố trí bối dây vào rãnh stator quạt trần, quạt bàn; đấu nối tủ điện điều khiển động cơ dùng contactor và nút nhấn.
  • Kỹ năng phân tích và chẩn đoán lỗi: Phân tích hiện tượng chạm masse vỏ máy biến áp, nổ cầu chì do ngắn mạch diode chỉnh lưu hoặc chập vòng dây sơ cấp; xác định hư hỏng tiếp điểm lưỡng kim, đứt dây trở nung, kẹt phím gạt nồi cơm điện; xử lý sự cố máy sấy tóc kẹt rác, hỏng UJT ($T_2$) hoặc ngắn mạch Triac công suất trong mạch máy nước nóng gia đình.
  • Năng lực thực tiễn: Quy trình tháo lắp, căn chỉnh khe hở cơ khí, đấu nối mạng điện chiếu sáng dân dụng nhiều vị trí điều khiển, lắp đặt chuông điện tín hiệu đúng tiêu chuẩn an toàn.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế với phương pháp sư phạm tích cực, định hướng thực hành nghề nghiệp:

TIẾN TRÌNH DẠY - HỌC TÍCH CỰC
[Chuẩn bị bài / Đọc tài liệu] 
       ↓
[Diễn giảng / Vấn đáp / Nêu vấn đề] 
       ↓
[Giảng viên thao tác mẫu] 
       ↓
[Học viên thực hành / Sửa sai tại chỗ] 
       ↓
[Đo kiểm / Đánh giá định kỳ]
  • Phương pháp của giảng viên: Áp dụng phương pháp dạy học theo vấn đề (problem-based learning), kết hợp đàm thoại gợi mở. Trước các bài học thực hành, giáo viên thực hiện thao tác mẫu trực tiếp trên thiết bị hoặc mô hình dàn trải, sau đó giám sát, phát hiện sai sót kỹ thuật và tiến hành uốn nắn, sửa sai tại chỗ cho học viên.
  • Nhiệm vụ của người học: Chủ động nghiên cứu trước nội dung bài học trong tài liệu, hoàn thành các câu hỏi thảo luận, bài tập tình huống theo nhóm hoặc cá nhân; tuân thủ quy định an toàn khi vận hành máy móc và dụng cụ cầm tay tại xưởng.
  • Hệ thống bài tập tình huống và thực hành: Xây dựng dựa trên các ca sự cố thực tế như biến áp vận hành bị rung rè do lỏng bu lông gông từ, bàn ủi không sinh nhiệt do tiếp điểm rơ le nhiệt bị oxy hóa hoặc dính tiếp điểm do hồ quang, lò nướng mất điều khiển dải nhiệt từ $100^\circ\text{C} \div 250^\circ\text{C}$ do hỏng biến áp xung cách ly mạch kích Triac.
  • Phương pháp kiểm tra, đánh giá:
    • Đánh giá thường xuyên: Hỏi miệng đầu giờ, kiểm tra tác phong thực hiện an toàn lao động và chuẩn bị học liệu.
    • Đánh giá định kỳ: 4 bài kiểm tra tương ứng từng giai đoạn môn học:
      • Bài kiểm tra số 1: Đánh giá nội dung Bài mở đầu và Bài 1 (Thiết bị cấp nhiệt).
      • Bài kiểm tra số 2: Đánh giá nội dung Bài 2 (Máy biến áp) và Bài 3 (Động cơ điện gia dụng).
      • Bài kiểm tra số 3: Đánh giá nội dung Bài 4 (Thiết bị điện lạnh) và Bài 5 (Thiết bị điều hòa nhiệt độ).
      • Bài kiểm tra số 4: Đánh giá nội dung Bài 6 (Đèn chiếu sáng) và Bài 7 (Thực hành lắp đặt).
    • Kiểm tra kết thúc mô đun: Hình thức thi trắc nghiệm khách quan bao quát toàn bộ nội dung chương trình.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình phản ánh sự chuyển dịch công nghệ trong lĩnh vực thiết bị gia dụng:

Lĩnh vực thiết bị Công nghệ truyền thống Cập nhật tích hợp trong giáo trình
Thiết bị gia nhiệt Dây mayso nhiệt trở trần, điều khiển cơ nhiệt đơn giản Bếp từ trường tần số cao dòng Foucault giải nhiệt IGBT; Lò nướng tích hợp Triac & IC 555
Nước nóng gia dụng Bình trữ nhiệt dung tích lớn ($50\text{L} \div 100\text{L}$), thời gian đun lâu Máy nước nóng trực tiếp ($3 \div 5\text{ kW}$), cảm biến áp suất $OP$, transistor UJT, tích hợp ELCB
Hệ thống điều hòa Máy lạnh cơ nén môi chất đơn tầng Hệ thống biến đổi lưu lượng môi chất ($VRV$), hệ thống máy làm lạnh nước ($Chiller$), điều hòa trung tâm
Hệ thống chiếu sáng Chấn lưu điện từ tiêu hao nhiệt lớn, starter lưỡng kim Chấn lưu điện tử (Electronic Ballast), mạch điều khiển chiếu sáng hầm lò, công tắc 3 chấu đa điểm

Tài liệu liên kết trực tiếp với các ứng dụng công nghiệp thực tế: yêu cầu lắp đặt tiếp địa bảo vệ, các bộ rơ le áp suất dầu, rơ le áp suất cao/thấp chuyên dụng trong máy lạnh công nghiệp, và ứng dụng công tắc chống rò điện ELCB bảo vệ tính mạng người vận hành.


Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình Thiết bị điện gia dụng được biên soạn cho các đối tượng chuyên môn:

  • Sinh viên đào tạo: Người học theo học hệ Cao đẳng nghề Điện công nghiệp (năm thứ hai hoặc năm thứ ba).
  • Điều kiện tiên quyết: Để tiếp thu hiệu quả nội dung mô đun, người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở chuyên ngành gồm:
    • Mạch điện (Mã môn học: ELEI53132 – 3 tín chỉ / 60 giờ)
    • Vẽ điện (Mã môn học: ELET51165 – 1 tín chỉ / 30 giờ)
    • Vật liệu điện (Mã môn học: ELET62064 – 2 tín chỉ / 30 giờ)
    • Khí cụ điện (Mã môn học: ELEI53117 – 3 tín chỉ / 75 giờ)
    • Điện tử cơ bản (Mã môn học: AUTM62103 – 2 tín chỉ / 45 giờ)
    • Đo lường điện (Mã môn học: ELEI53115 – 3 tín chỉ / 75 giờ)
    • Máy điện (Mã môn học: ELEI56135 – 6 tín chỉ / 150 giờ)
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm đề cương và tài liệu chuẩn để xây dựng kế hoạch bài giảng, phiếu hướng dẫn thực hành xưởng và ngân hàng đề thi kiểm tra định kỳ, kết thúc mô đun.
  • Kỹ thuật viên và người tự học: Làm tài liệu tra cứu sơ đồ nguyên lý mạch điện nội bộ, bảng thông số kỹ thuật và quy trình khắc phục hư hỏng thiết bị gia dụng.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được thiết kế cho học sinh, sinh viên trình độ cao đẳng ngành Điện công nghiệp và các ngành liên quan đến kỹ thuật điện tử, điện lạnh dân dụng và công nghiệp; đồng thời phục vụ kỹ thuật viên bảo dưỡng thiết bị điện cơ quan, xí nghiệp.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun này?

Người học cần nắm chắc các định luật mạch điện cơ bản, nguyên lý hoạt động của khí cụ đóng cắt bảo vệ (CB, contactor, rơle), kiến thức linh kiện bán dẫn (Diode, Transistor, Triac, UJT) và kỹ thuật sử dụng dụng cụ đo kiểm điện áp, dòng điện, điện trở thông dụng.

3. Điểm khác biệt với các tài liệu điện gia dụng phổ thông khác là gì?

Giáo trình phân tích sâu sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển điện tử kết hợp mạch lực, cung cấp các công thức tính toán sức điện động, công suất tổn thất sắt - đồng, phương pháp đo kiểm thí nghiệm (thí nghiệm không tải, ngắn mạch biến áp) và tích hợp các nội dung hệ thống điều hòa công nghiệp ($VRV$, Chiller) thay vì chỉ mô tả cơ khí đơn thuần.

4. Làm sao để tự học và nghiên cứu giáo trình hiệu quả?

Người học cần kết hợp đọc hiểu nguyên lý mạch điện trong tài liệu với việc thực hành đo nguội linh kiện bằng thang đo Ohm trên thiết bị thực tế, tập vẽ lại sơ đồ trải dây stator động cơ xoay chiều và tuân thủ bảng chẩn đoán lỗi được nêu tại mỗi chương.

5. Có tài liệu bổ trợ nào được khuyến nghị tham khảo kèm theo?

Giáo trình công bố danh mục 6 tài liệu tham khảo chuyên ngành tiêu biểu:

  1. Nguyễn Xuân Tiến (1984), Tủ lạnh gia đình và máy điều hòa nhiệt độ, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
  2. Nguyễn Trọng Thắng (1995), Công nghệ chế tạo và tính toán sửa chữa máy điện 1, 2, 3, NXB Giáo Dục.
  3. Trần Khánh Hà (1997), Máy điện 1, 2, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
  4. Nguyễn Xuân Phú (chủ biên - 1997), Quấn dây, sử dụng và sửa chữa động cơ điện xoay chiều và một chiều thông dụng, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
  5. Đặng Văn Đào (1999), Kỹ Thuật Điện, NXB Giáo Dục.
  6. Trần Thế San, Nguyễn Đức Phấn (2001), Thực hành kỹ thuật cơ điện lạnh, NXB Đà Nẵng.

Kết luận

Giáo trình Thiết bị điện gia dụng (ELEI54148) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp một hệ thống bài giảng hoàn chỉnh về cấu tạo, nguyên lý và quy trình kỹ thuật sửa chữa thiết bị điện - lạnh dân dụng. Nội dung môn học tạo lập cầu nối trung gian giữa lý thuyết kỹ thuật điện - điện tử cơ sở với thực tiễn sản xuất, vận hành thiết bị. Tiến trình học tập được định hình chặt chẽ từ việc nghiên cứu thiết bị cấp nhiệt, máy biến áp, động cơ đến làm chủ hệ thống điện lạnh phức tạp và kỹ thuật lắp đặt mạng điện ứng dụng. Kết hợp cùng hệ thống 6 tài liệu tham khảo chuyên khảo về máy điện và kỹ thuật lạnh, giáo trình là tài liệu học tập chuẩn mực đáp ứng yêu cầu khung chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp.