Bài giảng Kỹ thuật điện B - Chương 1: Mạch điện một chiều

GIỚI THIỆU MÔN HỌC 
KỸ THUẬT ĐIỆN B 
Mục tiêu mơn học :
Cung cấp cho sinh viên các ngành khơng chuyên về
điện các kiến thức sau:
ề ề- Phân tích mạch điện một chi u, xoay chi u,
mạch điện ba pha và các phương pháp tổng quát để
iải ột bài t á ề h điệg m o n v mạc n.
- Tìm hiểu và phân tích các vấn đề cơ bản của
máy biến áp và động cơ điện khơng đồng bộ, các
phương pháp mở máy và điều khiển tốc độ động cơ
ồkhơng đ ng bộ.
GIỚI THIỆU MÔN HỌC 
KỸ THUẬT ĐIỆN B 
Tài liệu tham khảo
[1] Kỹ thuật điện Nguyễn Kim Đính NXB Đại học– ,
quốc gia TP. HCM, 2005
ễ[2] Bài tập kỹ thuật điện – Nguy n Kim Đính, NXB
Đại học quốc gia TP. HCM, 2005
[3] Mạch điện 1 – Phạm Thị Cư, NXB Đại học
quốc gia TP. HCM, 2000
NỘI DUNG 
Chương 1 : Mạch điện một chiều
Chương 2 : Mạch điện xác lập điều hịa 
Chương 3 : Mạch điện 3 pha
Chương 4 : Máy biến áp
Chương 5 : Động cơ khơng đồng bộ
CHƯƠNG 1
MACH ĐIỆN MỘT CHIỀỤ 
1.1. KHÁI NIỆM VÀ CẤU TRÚC HÌNH HỌC CỦA 
MACH ĐIỆNÏ 
1/ Khái niệm
Mạch điện gồm nhiều phần tử được nối lại tạo
thành những vòng khép kín sao cho dòng điện có thể
chạy qua.
Các phần tử của mach điện bao gồm :ï
- Nguồn điện : biến các dạng năng lượng khác (cơ
năng nhiệt năng ) thành điện năng,  .
- Tải : biến điện năng thành các dạng năng lượng
kh ùac.
2/ Cấu trúc hình học của mạch
ƒ Nhánh : là một đường duy nhất gồm một hay nhiều
phần tử ghép nối tiếp; trong đó có cùng một dòng điện
chạy qua.
ƒ Nút (hay đỉnh): là điểm nối giữa ba nhánh trở lên
ƒ Vòng : là tập hơp nhiều nhánh tao thành một vòng ï ï 
kín. 
V ø ét lưới l ø ø ø b â t kh â ø h ùƒ ong ma : a vong ma en rong ong con c ưa 
một vòng nào khác.
A( ) (b)
1 2 3
ĐCMF Đa
B
(c)
1.2. CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN
1/ Dòng điện
Dòng điện là lượng điện tích di chuyển qua tiết
diện của phần tử trong một đơn vị thời gian.
Đơn vị của dòng điện là Ampere – A
dqi =
dt
Chiều qui ước của dòng điện là chiều chuyển
động của các điện tích dương.
1.2. CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN
2/ Điện áp
Điện áp qua phần tử là công để mang điện tích
+1C đi qua phần tử từ đầu này sang đầu kia. Đó cũng
là hiệu điện thế giữa 2 đầu của phần tử.
Đơn vị của điện áp là Volt – V 
uAB = uA – uB, 
trong đó uA, uB là điện thế của nút A và B so với nút 
chuẩn nào đó trong mạch.
Chiều qui ước của điện áp là chiều từ điểm có điện
thế cao đến điểm có điện thế thấp.
1.2. CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN
3/ Công suất
Nếu chọn chiều dòng điện và điện áp trên phần
tử đó cùng chiều, công suất tiêu thụ của phần tử được
tính bằng :
p = u . i
Nếu : 
ƒ p > 0 hay chiều thực tế của u và i trùng nhau : 
h à tử ti â th â át (t ûi)p an eu ụ cong sua a
ƒ p < 0 hay chiều thực tế của u và i ngược nhau : 
à á àphan tử phát ra công suat (nguon phát)
1.2. CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN
4/ Điện năng
Nếu u và i phụ thuộc thời gian t. Điện năng tiêu
thụ bởi phần tử trong thời gian từ t0 đến t là:
t t
∫ ∫== dttitudttpW ).().().(
t t0 0
1.3. CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN
à1/ Nguon áp lý tưởng (độc lập)
Nguồn áp lý tưởng là nguồn có khả năng tạo nên
và duy trì một điện áp u không đổi giữa hai đầu, và
không phụ thuộc vào dòng điện qua nguồn.
Nó được biểu diễn bằng một sức điện động e có
chiều ngươc chiều với u.ï
e = u = uA – uB và không phụ thuộc i
1.3. CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN
à2/ Nguon dòng lý tưởng (độc lập)
Nguồn dòng lý tưởng là nguồn có khả năng tạo
nên và duy trì một dòng điện không đổi chạy qua
nhánh của nguồn dòng và không phụ thuộc và điện áp
ở hai đầu nguồn dòng đó.
j = i và không phu thuộc vào u ï 
1.3. CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN
3/ Điện trở
Điện áp và dòng điện trên điện trở thỏa quan hệ
theo định luật Ohm.
R
vàiRu .=
R
ui =
đơn vị : R [Ω]; i [A] và u [V]
1.3. CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN
3/ Điện trở
Nghịch đảo của điện trở gọi là điện dẫn, ký hiệu 
là G :
hayiG == 1 uGi = 
đơn vị của điện dẫn là Ω-1 hoặc S (Siemens)
uR
.
Công suất tiêu thụ bởi điện trở là :
G
iu.G
R
ui.Ri.up
2
2
2
2 =====
1.3. CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN
4/ Cuộn cảm
Quan hệ dòng và áp của cuộn dây :
∫== dtuihayddiLu LLLL 1Lt
L là điện cảm, đơn vị của L là Henry (H)
Năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn dây :
1 2 )(.
2
)( tiLtW LL =
1.3. CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN
5/ Tụ điện
Quan hệ dòng và áp của tụ điện 
∫== dtiuhayduCi CCCC .1Cdt
C là điện dung, đơn vị của C là Farad (F)
Năng lượng điện trường tích lũy trong tụ điện :
1 )(.
2
)( 2 tuCtW cC =
GHI NHỚ
Chiều qui ước của dòng và áp trên các phần tử
như sau :
- Nguồn áp lý tưởng : chiều điện áp ngược chiều với
chiều của sức điện động
- Nguồn dòng lý tưởng : chiều dòng điện cùng chiều
với chiều của nguồn dòng
- Các phần tử thụ động : điện trở, cuộn cảm, tụ điện
thì áp và dòng cùng chiều
1.4. HAI ĐỊNH LUẬT KIRCHOFF (Kiếcshốp)
1/ Định luật Kirchoff 1 (ĐK1)
Tại một nút bất kỳ, tổng đại số các dòng điện bằng
không
∑ trong đó : - Dòng đến nút thì cộng
- Dòng rời nút thì trừ
0=
nút
i
Ví dụ :
A ∑i = i – i + i – i + i = 0
A
1 2 3 4 5
1.4. HAI ĐỊNH LUẬT KIRCHOFF (Kiếcshốp)
2/ Định luật Kirchoff 2 (ĐK2)
Đi dọc theo 1 vòng kín bất kỳ và theo một chiều nào
đó, tổng đại số các điện áp bằng không.
0∑ trong đó : - Áp cùng chiều thì cộng
- Áp ngươc chiều thì trừ
vịng
=u
 ï 
Ví dụ :
∑ 01221 =−−+= uuuuu RR
)a(
221121 .. RiRiEE RR −=−
1.4. HAI ĐỊNH LUẬT KIRCHOFF (Kiếcshốp)
1/ Định luật Kirchoff 2 (ĐK2)
Cách phát biểu thứ hai của ĐK2
Đi dọc theo 1 vòng kín bất kỳ và theo một chiều nào đó,
tổng đại số các sức điện động bằng tổng đại số các điện áp
trên các điện trở
∑∑ RiE
trong đó :
=
vòngvòng
.
- E nào cùng chiều thì cộng, E nào ngược chiều thì trừ
i nào cùng chiều thì cộng i nào ngươc chiều thì trừ- , ï 
1.4. HAI ĐỊNH LUẬT KIRCHOFF (Kiếcshốp)
1/ Định luật Kirchoff 2 (ĐK2)
Áp dụng định luật Kirrchoff 2 để tìm điện áp 
tại 2 điểm bất kỳ trong mạch điện :
Khi cần tìm điện áp tai 2 điểm bất kỳ (ví du nhự ï
UAB) nào đó trong mạch điện, ta có thể ứng dụng
ĐK2 như sau :
Chọn đường đi từ điểm này (A) đến điểm kia (B) 
ngang qua các phần tử mà đã biết trước điện áp Trên . 
đường đi điện áp nào cùng chiều thì ta cộng, điện áp 
nào ngươc chiều thì ta trừ ï .
UAB = Ucùng chiều - Ungược chiều
Ví dụ 1.1
Tìm giá trị điện trở R trên hình vẽ :
Ví dụ 1.2
Tính dòng điện I3 và các sức điện động E1, E3
trong mạch điện như hình vẽ. Cho biết I2 = 10A;
I1=4A; R1 = 1 Ω; R2 = 2Ω; R3 = 5Ω.
1.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH ĐIỆN DC
å1/ Phương pháp biến đoi tương đương
a) Biến đổi nguồn điện tương đương 
Một nguồn áp thực tế gồm sức điện động E nối 
tiếp với điện trở R có thể biến đổi thành nguồn dòng n 
J song song với Rn và ngược lại.
b) Biến đổi điện trở tương đương
Điện trở mắc nối tiếp 
Rtđ = R1 + R2 +  +Rn
Điện trở mắc song song
* Khi chỉ có 2 điện trở R1 và
R é đi ä û2 mac song song, en trơ
tương đương của chúng là:
1111 +++ 21
21
td RR
R.RR +=
ntd RRRR 21
= K
b) Biến đổi điện trở tương đương
Biến đổi sao (Y) thành tam giác (Δ) và ngươc lai ï ï
™ Biến đổi từ sao thành tam giác Y → Δ
RR Khi hì h đ ái ù hì
3
21
2112
.
RR
R
RRR ++= n sao o xưng t tacó :
1
32
3223
.
RR
R
RRR ++= R1 = R2 = R3 = R
R12 = R23 = R31 = 3R
2
13
1331
.
R
RRR ++=
b) Biến đổi điện trở tương đương
Biến đổi sao (Y) thành tam giác (Δ) và ngươc lai ï ï
™ Biến đổi từ tam giác thành sao Δ → Y
3112 R.RR
1223
312312
1
R.RR
RRR ++= Khi hình tam giác đối xứng
thì ta có :
2331
312312
2
RR
RRR ++= R12 = R23 = R31 = R
R R R R/3
312312
3 RRR
.R ++= 1 = 2 = 3 =
VÍ DỤ: Tính dòng điện I chạy qua nguồn của mạch điện như
hình vẽ. Biết Rn = 2Ω; R1=12 Ω; R2 = R3 = 6Ω; R4 = 21Ω; R0 =
18Ω; E = 240V.
Điện trở tương đương toàn mạch:
++ )).(( 43 RRRRR CBΩ12822RRRR =++=++=đ
Ω=++=++= 218612
6.12.
021
21
RRR
RRRA
Dòng điện chạy qua nguồn : Ω=++=++= 618612
18.12.
021
01
RRR
RRRB
618RR Ω=
++=
+++=
8)213).(66(
43 RRRR CB
ODODAnt
AEI 20240 Ω=++=++= 318612
..
021
20
RRR
RC +++ 21366R 12 === tđ
1.5.2. Phương pháp dòng điện nhánh
á åPhương pháp này ứng dụng trực tiep ĐK1 và ĐK2 đe 
tìm dòng điện trong các nhánh.
Trình tự thực hiện :
¾ Bước 1 : Xác định số nút n, số nhánh m. Suy ra số
phương trình bằng số nhánh m
¾ Bước 2 : Tùy ý vẽ chiều dòng điện cho các nhánh chưa
biết.
¾ Bước 3 : Viết phương trình ĐK1 cho (n-1) nút đã chọn.
¾ Bước 4 : Viết phương trình ĐK2 cho (m-n+1) machï
vòng độc lập
¾ Bước 5 : Giải hệ thống m phương trình đã thiết lập ta,
được dòng điện trong các nhánh.
Ví dụ: Áp dụng phương pháp dòng điện nhánh, tính dòng
điện trong các nhánh của mach điện như hình vẽï
- Bước 1 : Mạch điện có n = 2 nút , m = 3 nhánh.
- Bước 2 : Vẽ chiều dòng điện các nhánh I1, I2, I3 như hình
- Bước 3 : Số nút cần viết phương trình ĐK1 là : n – 1 = 1. 
Chon nút A : )(III 10ï 321 =+−
Ví dụ: Áp dụng phương pháp dòng điện nhánh, tính dòng
điện trong các nhánh của mach điện như hình vẽï
- Bước 4 : Số mạch vòng cần viết phương trình ĐK2 là : m –
n + 1 = 3 – 2 + 1 = 2. Ta chọn 2 mạch vòng (a) và (b) như
hình vẽ. Phương trình ĐK2 cho vòng (a) và (b) :
)2(.22.4710.. 2122111 IIIRIRE +=⇔+=
)3(.22.685.. 2322333 IIIRIRE +=⇔+=
Ví dụ: Áp dụng phương pháp dòng điện nhánh, tính dòng
điện trong các nhánh của mach điện như hình vẽï
- Bước 5 : Giải hệ 3 phương trình (1), (2), (3) ta được các 
dòng điện nhánh :
I1 = 138 mA
I2 = 160 mA 
I3 = 22 mA
1.5.3. Phương pháp dòng mắt lưới (dòng mạch vòng)
Ở å áphương pháp này, an so trong hệ phương trình không
phải là dòng điện các nhánh, mà là dòng mắt lưới chỉ mang ý
nghĩa toán hoc Tìm đươc giá trị các dòng mắt lưới từ đó dễï . ï ,
dàng tính được dòng điện các nhánh.
Trình tự thực hiện :
¾ Bước 1 : Tuỳ ý chon chiều dòng điện chay trong các nhánhï ï .
¾ Bước 2 : Xác định số vòng mắt lưới của mạch m.
¾ Bước 3 : Chon chiều của tất cả các dòng mắt lưới theo cùngï
một chiều duy nhất.
¾ Bước 4 : Lập m hệ phương trình theo nguyên tắc sau :
Trong đó 
ƒ Iv1, Iv2, , Ivm : trị số các vòng mắt lưới, là ẩn số cần tìm.
ƒ R R R : (các phần tử nằm trên đường chéo) là tổng11, 22, , mm
các điện trở dính với vòng 1, 2, , m tương ứng.
ƒ R12=R21 R1 = R 1 R2 = R 2 (các phần tử nằm ngoài đường,, m m , m m
chéo) là tổng các điện trở nằm chung giữa hai vòng mang chỉ
số tương ứng.
ƒ : tổng đại số các sức điện động dính với
vòng tương ứng (E cùng chiều thì cộng, E ngược chiều thì trừ)
∑∑∑
)m()()(
E...,,E,E
21
¾ Bước 4 : Lập m hệ phương trình theo nguyên tắc sau :
Lưu ý : Trước các nhóm nằm trên đường chéo thì có dấu (+) 
còn trước các nhóm nằm ngoài đường chéo thì có dấu (-).
¾ Bước 5 : Giải hệ phương trình ta tìm được Iv1, Iv2, , Ivm. 
Suy ra :
Dòng nhánh = Tổng đại số các dòng mắt lưới ngang
qua nhánh.
VÍ DỤ: Áp dụng phương pháp dòng mắt lưới, giải 
mach điện như hình vẽï .
1.5.4. Phương pháp điện thế nút
å á áPhương pháp này sử dụng an so trung gian điện the 
các nút để thiết lập hệ phương trình. Biết được điện thế 
ù ù d ã d ø í h đ d ø đi ä ù h ù hcac nut, ta e ang t n ược ong en cac n an .
T ì h h hi är n tự t ực en :
¾ Bước 1 : Tuỳ ý chọn chiều dòng điện chạy trong các nhánh.
¾ Bước 2 : Xác định số nút của mạch.
¾ Bước 3 : Chọn một nút bất kỳ làm nút chuẩn, có điện thế
bi á ù ( h ø l á đi ä h á đi å đ ù b è 0)et trươc t ương ay en t e em o ang
¾ Bước 4 : Lập hệ phương trình tính điện thế các nút còn lại
(giả sử các nút còn lai là : A, B, ,N.) theo nguyên tắc sau :ï
Trong đó 
• ϕA, ϕB, , ϕN : điện thế các nút, là các ẩn số cần tìm.
• G G G : (các phần tử nằm trên đường chéo) là tổngAA, BB,, NN
các điện dẫn có nối tới nút tương ứng.
• GAB= GBA ,, GAN= GNA , GBN=GNB : (các phần tử nằm ngoài
đường chéo) là tổng các điện dẫn nối giữa 2 nút tương ứng.
• : tổng đại số các nguồn dòng có nối với nút
à à
∑∑∑
NBA
J,...,J,J
tương ứng (nguon dòng hướng vào nút thì cộng, nguon dòng
hướng ra khỏi nút thì trừ)
¾ Bước 4 : Lập hệ phương trình tính điện thế các nút còn lại
(giả sử các nút còn lai là : A, B, ,N.) theo nguyên tắc sau :ï
Lưu ý : Trước các nhóm nằm trên đường chéo thì có dấu (+)
còn trước các nhóm nằm ngoài đường chéo thì có dấu (-).
¾ Bước 5 : Giải hệ phương trình, ta tìm được điện thế các nút. 
Biết được điện thế 2 nút của mỗi nhánh, ta tìm được dòng 
t h ù hrong n an .
VÍ DỤ 8 : Dùng phương pháp điện thế nút để giải mạch điện
sau :
Biến đổi nguồn tương đương ta được