Giáo trình Điện kỹ thuật - Công nghệ ô tô

BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI 
TỔNG CỤC DẠY NGHỀ 
GIÁO TRÌNH 
Môn học 
ĐIỆN KỸ THUẬT 
NGHỀ: CÔNG NGHỆ Ô TÔ 
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG 
( Ban hành kèm theo Quyết định số:...) 
HÀ NỘI 2012 
 1 
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. 
MÃ TÀI LIỆU MH 07 
LỜI GIỚI THIỆU 
Ngày nay kỹ thuật điện đã phát triển rất mạnh và được ứng dụng rộng 
rãi trong mọi lĩnh vực khoa học và đời sống. Chính vì vậy kiến thức kỹ thuật 
điện rất cần thiết cho sinh viên trong quá trình đào tạo ngành công nghệ ô tô, 
cũng như mọi ngánh khác. Giáo trình này biên soạn để làm tài liệu giảng dạy 
cho môn học kỹ thuật điện cho sinh viên hệ cao đẳng chuyên ngành công 
nghệ ô tô, ngoài ra cũng là tài liệu tham khảo bổ ích cho học sinh chuyên 
ngành khác. Về nội dung giáo trình được đề cập một cách có hệ thống kiến 
thức quan trọng theo chương trình khung 2010 cho môn kỹ thuật điện, ngành 
công nghệ ô tô. Các chương mục đã được xắp xếp theo một trật tự nhất định 
để đảm bảo tính hệ thống chuyên môn. 
Giáo trình gồm chương bao gồm: 
Chương 1: Đại cương về dòng điện 
Chương 2: Máy phát điện 
Chương 3: Động cơ điện 
Chương 4: Máy biến áp 
Chương 5: Khí cụ điều khiển và bảo vệ mạch điện. 
Do thời gian có hạn, là một giáo viên chuyên ngành công nghệ ô tô, 
hiểu biết về chuyên ngành kỹ thuật điện còn hạn chế, chắc chắn rằng giáo 
trình không tránh khỏi thiếu sót rất mong đóng góp ý kiến của các bạn đọc để 
kỳ tái bản sau được hoàn hảo hơn. 
Xin chân trọng cảm ơn Tổng cục Dạy nghề, khoa Động lực trường Cao 
đẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp cũng như sự giúp đỡ quý báu của đồng nghiệp 
đã giúp tác giả hoàn thành giáo trình này. 
 Hà Nội, ngày..tháng. năm 2012 
 Tham gia biên soạn 
1. Chủ biên: Hoàng Văn Thông 
 2 
MỤC LỤC 
ĐỀ MỤC TRANG 
Lời giới thiệu 1 
Mục lục 2 
Chương 1: Đại cương về dòng điện 4 
Chương 2: Máy phát điện 27 
Chương 3: Động cơ điện 33 
Chương 4: Máy biến áp 41 
Chương 5: Khí cụ điều khiển và bảo vệ mạch điện. 48 
Tài liệu tham khảo 62 
 3 
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC ĐIỆN KỸ THUẬT 
Mã số của môn học: MH 07 
Thời gian môn học: 45 giờ (Lý thuyết: 45 giờ; Thực hành: 0 giờ) 
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: 
- Vị trí: 
Môn học được bố trí giảng dạy song song với các môn học/ mô đun sau: MH 08, 
MH 09, MH 10, MH 11, MH 12, MH13, MH 14, MH 15, MH 16, MH 18, MH 19. 
- Tính chất: 
Là môn học kỹ thuật cơ sở bắt buộc. 
- Ý nghĩa: giúp cho sinh viên có kiến thức cơ bản về kỹ thuật điện, góp phần vào 
học các môn chuyên môn điện ô tô được tốt hơn, nâng cao hiệu quả học tập. 
- Vai trò: môn học trang bị cho sinh viên những khái niệm, nguyên lý cơ bản của môn 
kỹ thuật điện để ứng dụng vào các môn học chuyên môn, ứng dụng vào thực tế. 
 Mục tiêu của môn học: 
+ Hệ thống được kiến thức cơ bản về mạch điện, 
+ Trình bày được yêu cầu, nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các 
loại máy điện dùng trong phạm vi nghề Công nghệ Ô tô, 
+ Trình bày được công dụng và phân loại các loại khí cụ điện, 
+ Vẽ được sơ đồ dấu dây, sơ đồ lắp đặt các mạch điện cơ bản, 
+ Tuân thủ đúng quy định về an toàn khi sử dụng thiết bị điện, 
+ Rèn luyện tác phong làm việc cẩn thận. 
 4 
CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN 
Mã số của chương 1: MH 07 - 01 
- Trong bài này trình bày nội dung của dòng điện một chiều và dòng điện điện 
động xoay chiều. 
Mục tiêu: 
- Trình bày được khái niệm, nguyên lý sản sinh ra dòng điện một chiều, các đại 
lượng cơ bản và các định luật cơ bản của mạch điện một chiều 
- Trình bày được nguyên lý sản sinh ra sức điện động xoay chiều và các đại lượng 
cơ bản đăc trưng cho dòng điện xoay chiều 
- Trình bày được ý nghĩa của hệ số công suất và các biện pháp nâng cao hệ số 
công suất 
- Trình bày được sơ đồ đấu nối hệ thống điện xoay chiều ba pha kiểu hình sao (Y) 
và hình tam giác (D ) và các mối quan hệ giữa các đại lượng pha và dây 
- Tuân thủ các quy định, quy phạm về kỹ thuật điện. 
Nội dung: 
1. MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU 
Mục tiêu: 
- Trình bày được khái niệm, nguyên lý sản sinh ra dòng điện một chiều, các đại 
lượng cơ bản và các định luật cơ bản của mạch điện một chiều. 
1.1 Khái niệm và nguyên lý sản sinh ra dòng điện một chiều 
1.1.1 Khái niệm mạch điện một chiều 
Dòng điện chính là dòng 
chuyển động của các hạt mang điện 
như điện tử, ion. Chiều của dòng điện 
được quy ước từ dương sang âm 
(ngược với chiều chuyển động của các 
điện tử từ âm sang dương (hình1.1) 
Dòng một chiều là dòng có trị 
số và chiều không đổi theo thời gian. 
1.1.2 Nguyên lý sản sinh ra dòng điện một chiều 
Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều như hình 1.2a. Máy gồm 
có một khung dây a b c d có đầu nối với hai phiến góp. Khung dây và phiến góp 
quay quanh trục của nó với tốc độ không đổi trong từ trường của hai cực nam 
châm N-S. Các chổi than A, B đặt cố định và luôn tỳ vào phiến góp. 
 Khi phần ứng quay (khung dây abcd quay) trong từ trường đều của phần 
cảm (nam châm S-N), các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cắt từ trường phần 
A 
B 
D 
 Hình 1.1 Dòng điện một chiều 
 5 
Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều 
a. Mô tả nguyên lý máy phát; b. SĐĐ máy phát có một phần tử; 
c. SĐĐ máy phát có nhiều phần tử 
 cảm, theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung dây sẽ cảm ứng suất điện động 
xoay chiều mà trị số tức thời của nó được xác định theo công thức: 
 e = Blv trong đó (1-1) 
B: Từ cảm nơi thanh dẫn quét qua (đơn vị: T) 
l: Chiều dài dây dẫn nằm trong từ trường (m) 
v: Tốc độ dài của thanh dẫn (m/s) 
Chiều của suất điện động được xác định theo quy tắc bàn tay phải. Vậy 
theo hình 1.2a suất điện động của thanh dẫn ab nằm dưới cực từ N có chiều đi từ b 
đến a, còn của thanh dẫn cd nằm dưới cực S có chiều từ d đến c. Nếu nối hai chổi 
than A và B với tải thì suất điện động trong khung dây sẽ sinh ra trong mạch ngoài 
một dòng điện chạy từ chổi than A đến chổi than B. 
Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí của phần tử thay đổi, thanh dẫn ab 
ở cực S, thanh dẫn cd ở cực N, suất điện động trong thanh dẫn đổi chiều. Nhờ chổi 
than đứng yên, chổi A vẫn tiếp xúc với phiến góp trên, chổi B tiếp xúc với phiến 
góp dưới, nên dòng điện ở mạch ngoài không đổi. Nhờ cổ góp và chổi than, điện 
áp trên chổi và dòng điện qua tải là điện áp và dòng điện một chiều. 
Nếu máy chỉ có một phần tử, điện áp điện cực máy phát như hình 1.2b. Để 
điện áp lớn và ít đập mạch (hình1.2c). Dây quấn có nhiều phần tử và nhiều phiến 
đổi chiều. 
1.2 Các định luật và đại lượng đặc trưng của dòng điện một chiều 
1.2.1 Các định luật 
a. Định luật Ôm cho đoạn mạch 
- Nhánh có thuần điện trở: 
Xét mạch thuần điện trở (hình1.3), biểu thức 
tính dòng điện qua điện trở: 
 I = U/ R (1-2) trong đó 
U: tính bằng Volt (V) 
I: Tính bằng Ampe (A) 
 R 
U 
I 
 Hình 1.3 
Nhánh thuần trở 
 6 
R: Tính bằng Ohm (Ω) 
Định luật: Cường độ dòng điện trong một đoạn mạch tỷ lệ thuận với hiệu điện 
thế và tỷ lệ nghịch với điện trở qua đoạn mạch đó. 
- Nhánh có sức điện động E và điện trở R: 
Xét nhánh có E, R (hình 1.4). 
Biểu thức tính điện áp 
U: U = U1 + U2 + U3 + U4 = R1.I - E4 + R2.I + E2 = (R1 + R2) I - (E4 - E2) 
 Vậy: U = (SR) I - SE (1-3) 
 Trong biểu thức (1-3) quy ước 
dấu như sau: Sức điện động E và dòng 
điện I có chiều trùng với chiều điện áp 
U sẽ lấy dấu dương, ngược chiều sẽ lấy 
dấu âm. 
Biểu thức tính dòng điện: 
 I = 
R
EU
S
S+ (1-4) 
Trong biểu thức (1-4) quy ước dấu như 
sau: 
Sức điện động E và điện áp U có 
chiều trùng với chiều dòng điện sẽ lấy 
dấu dương, ngược lại sẽ lấy dấu âm. 
b. Định luật Ôm cho toàn mạch 
Cho mạch điện như hình 1.5 thì 
I = 
RRR
E
tdn ++
 (A)(1-5) 
Trong đó: 
I: Cường độ dòng điện trong mạch (A) 
 E: Sức điện động của nguồn điện (V) 
 Rn: Điện trở trong của nguồn (W) 
 Rd: Điện trở dây dẫn (W) 
 Rt: Điện trở phụ tải (W) 
 Rd + Rt: Điện trở mạch ngoài (W) 
Định luật: Cường độ dòng điện trong mạch kín tỷ lệ thuận với sức điện động 
của nguồn điện và tỷ lệ nghịch với tổng trở toàn mạch. 
VD: Cho mạch điện hình 1.6. 
 Nhánh sức điện động và R 
Hình 1.5 
Rd 
Rn Rt 
E 
Hình 1.6 
E1 
I1 R1 R3 I3 A 
I2 
R2 3W E2 
115v 
2W 1W 
B 
 7 
Biết E1 = 100 V; I1 = 5A.Tính điện áp UAB và dòng điện các nhánh I2, I3. 
 Lời giải 
 Tính điện áp UAB: 
UAB = E1 - R1I1 = 100 - 2.5 = 90 V. 
Dòng điện I2: I2 = 3
90
R
U
2
AB = = 30 A. 
Dòng điện I3: 
 I3 = 1
11590
R
EU
3
3AB -=
- = - 25 A. 
Dòng điện I3 < 0, chiều thực của dòng điện I3 ngược với chiều đã vẽ trên hình. 
c. Định luật Kirchoff 1 
Định luật này cho ta quan hệ giữa các dòng 
điện tại một nút, được phát biểu như sau: 
Tổng đại số những dòng điện ở một nút bằng 
không. 
Trong đó quy ước dòng điện đi tới nút lấy dấu 
dương, dòng điện rời khỏi nút lấy dấu âm. 
(hình 1.7). 
å I nút = 0 (1-6) 
Ở hình 1.7 thì: I1 + (-I2) + (-I3) = 0 
d. Định luật Kirchoff 2 
Định luật này cho ta quan hệ giữa sức 
điện động, dòng điện và điện trở trong một 
mạch vòng khép kín, được phát biểu như 
sau: 
Đi theo một mạch vòng khép kín 
theo một chiều tuỳ ý chọn, tổng đại số 
những sức điện động bằng tổng đại số các 
điện áp rơi (sụt áp) trên các điện trở của 
mạch vòng. 
 å RI = å E (1-7) 
Quy ước dấu: Các sức điện động, dòng điện 
có chiều trùng chiều mạch vòng lấy dấu 
dương, ngược lại lấy dấu âm. 
Ở mạch vòng hình 1.8: 
R1I1 - R2I2 + R3I3 = E1 - E2 + E3 
Ví dụ : Tính dòng điện I3 và các sức điện 
động E1, E2 trong mạch điện hình 1.9, biết: 
 Hình 1.7: Dòng điện nút 
Hình1.8: Mạch vòng dòng điện 
 Hình 1.9: Mạch vòng 
 8 
 I2 = 10A; I1 = 4A; R1 = 1W; R2 = 2W ; 
 R3 = 5W. 
Lời giải: 
Áp dụng định luật Kirchoff 1 tại nút A có: -I1 + I2 - I3 = 0 Þ I3 = I2 - I1 = 
10 - 4 = 6A 
Áp dụng định luật Kirchoff 2 cho: 
Mạch vòng a: 
 E1 = R1I1 + R2I2 = 1.4 + 2.10 = 24V 
Mạch vòng b: 
 E2 = R3I3 + R2I2 = 5.6 + 2.10 = 50V 
1.2.2 Các đại lượng đặc trưng 
a. Dòng điện 
Dòng điện i về trị số bằng tốc độ 
biến thiên của lượng điện tích q qua tiết 
diện ngang của vật dẫn: 
 i = dq/ds 
 Đơn vị: Ampe (A) 
Người ta qui ước chiều của dòng điện chạy 
trong vật dẫn ngược chiều với chiều chuyển 
động của điện tử (hình 1.10) 
b. Điện áp 
Tại mỗi điểm trong một mạch điện có 
một điện thế j . Hiệu điện thế giữa hai điểm 
gọi là điện áp U, đơn vị là Vôn (V) 
Điện áp giữa hai điểm A và B hình 1.11 là: 
 UAB = jA - jB (1-8) 
Chiều điện áp quy ước là chiều từ điểm có 
điện thế cao đến điểm có điện thế thấp. 
Điện áp giữa hai cực của nguồn điện 
khi hở mạch ngoài (dòng điện I = 0) được 
gọi là sức điện động E. 
c. Công suất 
Công suất của nguồn sức điện động là: 
P = E.I (1-9) 
Công suất của mạch ngoài là: 
P = U.I (1-10) 
Đơn vị của công suất là oát (W). 
I 
Hình 1.10 
jA jB 
UAB 
 Hình 1.11 
E U 
 Hình 1.12 
Ký hiệu nguồn sức điện động 
 9 
d. Sức điện động E 
Sức điện động E là phần tử lý tưởng, có trị số bằng điện áp U đo được giữa 
hai cực của nguồn khi hở mạch ngoài. 
Chiều của sức điện động quy ước từ điện thế thấp đến điện thế cao (cực 
âm tới cực dương) (Hình 1.12). 
Chiều của điện áp quy ước từ điện thế cao đến điện thế thấp, do đó nếu chiều 
vẽ như hình 1.12 thì: 
 U = E (1-11) 
e. Nguồn dòng điện J 
Nguồn dòng điện J là phần tử 
lý tưởng có trị số bằng dòng điện 
ngắn mạch giữa 2 cực của nguồn 
(Hình 1.13a). 
f. Điện trở R 
 Điện trở R đặc trưng cho một 
vật dẫn về mặt cản trở dòng điện chạy 
qua. Về hiện tượng năng lượng, điện trở R đặc trưng cho tiêu tán, biến đổi điện 
năng tiêu thụ thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, ... 
(Hình 1.13b). 
g. Điện cảm L 
 Cho qua cuộn dây L (hình 
1.14) một dòng điện i, thì sẽ sinh ra 
từ thông móc vòng với cuộn dây là: ψ = N.Ф 
Điện cảm L của cuộn dây được định 
nghĩa là: 
 (1-12) 
Đơn vị của điện cảm là H (Henry) 
Nếu dòng điện i biến thiên theo thời 
gian t và cuộn dây cảm ứng suất điện động tự cảm eL khi L = const 
 (1-13) 
Điện áp rơi trên điện cảm: 
(1-14) 
Công suất cuộn dây nhận: 
Hình 1.13a Hình 1.13b 
J R 
 Hình 1.14 : Điện cảm 
 10
Năng lượng từ trường tích luỹ trong cuộn dây: 
 (1-15) 
vậy: 
 (1-16) 
h. Hỗ cảm M: 
 Hiện tượng hỗ cảm là hiện 
tượng suất hiện từ trường trong 
một cuộn dây do dòng điện biến 
thiên trong cuộn dây khác tạo nên 
(hình 1.15) là hai cuộn dây có liên 
hệ hỗ cảm nhau. 
Từ thông móc vòng qua cuộn dây 
1 gồm hai thành phần 
 (1-17) trong đó: ψ11: từ thông móc vòng với cuộn 
dây 1 do chính dòng điện i1 tạo nên. ψ12: từ thông móc vòng với cuộn dây 1 do chính dòng điện i2 tạo nên 
Tương tự từ thông móc vòng với cuộn dây 2: 
 (1-18) ψ22: từ thông móc vòng với cuộn dây 2 do chính dòng điện i2 tạo nên, ψ21: từ thông móc vòng với cuộn dây 2 do chính dòng điện i1 tạo nên. 
Trường hợp trong môi trường là tuyến tính ta có: 
 (1-19) 
(1-20) 
Với L1, L2 tương ứng là hệ số cảm của 
cuộn dây 1 và 2 
M12 = M21 = M là hệ số hỗ cảm của 
hai cuộn dây 
Thay 1-19 và 1-20 vào 1-17 và 1-18 ta 
được: 
 (1-21) 
 (1-22) 
 Hình 1.15: Hiện tượng hỗ cảm 
Hình 1.16: Hai cuộn dây ghép hỗ cảm 
 11
Việc chọn dấu (+) hoặc dấu (-) trước M trong biểu thức trên phụ thuộc vào chiều 
dây cuốn các cuộn dây cũng như chiều i1 và i2. Nếu cực tính của các u1 và u2 và 
chiều dương của i1 và i2 được chọn như hình 1-15 thì theo định luật cảm ứng điện 
từ Faraday ta có: 
 (1-23) 
 (1-24) 
 Cũng như điện cảm L, đơn vị của hỗ cảm M là Henry (H). Ta thường ký 
hiệu hỗ cảm giữa hai cuộn dây bằng chữ M và mũi tên hai chiều như hình 1-16 và 
dùng cách đánh dấu hai cực cùng tính của cuộn dây bằng dấu chấm. Để xác định 
dấu của phương trình 1-23 và 1-24. Nếu hai dòng i1 và i2 cùng đi vào (hoặc cùng 
đi ra) các cực tính đánh dấu ấy thì từ thông hỗ cảm ψ12 và tự cảm ψ11 cùng chiều. 
Cực cùng tính phụ thuộc vào chiều quấn dây và các vị trí các cuộn dây. 
 Từ định luật Lentz, với quy 
ước đánh dấu các cực cùng tính như 
trên, có thể suy ra qui tắc sau để xác 
định dấu (+) hoặc (-) trước biểu thức 
M.di /dt của điện áp hỗ cảm. 
 Nếu dòng điện i có chiều + đi 
vào đầu có dấu chấm trong một cuộn 
dây và điện áp có cực tính + ở đầu 
có dấu chấm trong cuộn dây kia thì 
điện áp hỗ cảm là M.di/dt, trường 
hợp ngược lại - M.di/dt. 
Ví dụ như hình 1-16 ta có: 
Hình 1-17 ta có: 
Hình 1-18 ta có: 
 Hình 1-17 
 Hình 1-18 
 Hình 1-19: Tụ điện 
 12
i. Điện dung: 
đặt một điện áp Uc lên tụ điện thì qua tụ sẽ có dòng dịch chuyển i và ở hai bản cực 
tụ điện tích luỹ điện tích q (hình 1-19) 
Điện dung C của tụ điện là: 
 (1-25) 
Đơn vị của tụ điện là Fa ra (F) 
Dòng điện i qua tụ là: 
 (1-26) 
Từ 1-19 ta có điện áp rơi trên tụ diện có điện dung C là: 
Ở thời điểm t = 0 mà UC(0) = 0 ta có: 
Công suất trên tụ C là: 
Năng lượng điên trường tích luỹ trong tụ điện: 
Vậy điện dung C đặc trưng cho hiện tượng tích luỹ năng lượng điện trường trong 
tụ điện. 
1.3 NHẬN DẠNG VÀ TÍNH TOÁN LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU 
1.3.1 Mạch điện 
Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện (nguồn, tải, dây dẫn) nối với 
nhau trong đó dòng điện có thể chạy qua (hình 1.20). Mạch điện phức tạp có 
nhiều nh ... iêng của RI. 
+ Kết hợp các điều kiện chọn cuaRI, RK đảm bảo cho điện trở phụ được tham gia 
vào quá trình khởi động. 
- Hoạt động: 
 Khi ấn nút M, động cơ được nối vào mạch qua điện trở phụ. Khi tốc độ 
động cơ tăng, dòng điện phần ứng, giảm đến trị số nhả của RI, tiếp điểm thường 
đóng RI đóng. Công tắc tơ K1 có điện, ngắn mạch điện trở phụ để động cơ tăng 
tốc đến tốc độ làm việc. 
1.6 Công tắc tơ 
1.6.1 Công dụng: Công tắc tơ điện từ là loại thiết bị điện đóng cắt điện từ xa, 
tự động hoặc bằng nút ấn các mạch điện có tải điện áp đến 500V, dòng điện 
đến 600A. 
1.6.2 Phân loại 
- Phân loại theo dòng điện, công tắc tơ điện có các cấp dòng điện thông dụng 
10, 20, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 350, 600A. 
- Phân loại theo điện áp định mức công tắc làm việc: 
+ Dòng một chiều có các loại: 110V, 220V, 440V. 
+ Dòng xoay chiều có các loại: 127V, 220V, 380V, 500V. 
 Hình 5.8: Khâu khởi động động cơ một chiều 
 kích từ nối tiếp, khống chế theo dòng điện 
 54
1.6.3 Cấu tạo, nguyên lý làm việc 
Công tắc tơ điện có hai vị trí: đóng và cắt. Tiếp điểm được giữ ở trạng 
thái đóng nhờ có dòng điện trong cuộn dây hút (cuộn điều khiển) của cơ cấu 
điện từ. 
Trên hình 5.9 vẽ sơ đồ nguyên lý chung của các công tắc tơ điện từ. 
Công tắc tơ điện từ có các bộ phận chính sau: 
- Cơ cấu điện từ. 
- Hệ thống tiếp điểm 
chính. 
-Hệ thống tiếp điểm phụ 
-Hệ thống dập hồ quang. 
 Trong sơ đồ hình 
5.9 ta thấy 2 bộ phận cơ 
bản: cơ cấu điện từ và 
cơ cấu truyền động. Cơ 
cấu truyền động gồm hệ 
thống tay đòn và tiếp 
điểm động. Cơ cấu 
truyền động phải có kết 
cấu hợp lý để giảm thời 
gian thao tác đóng, cắt, 
tăng lực ép các tiếp 
điểm và giảm đựoc tiếng 
kêu va đập. 
Cơ cấu điện từ 
 Cơ cấu điện từ của công tắc tơ gồm có mạch từ và cuộn dây hút. 
Mạch từ của công tắc tơ điện xoay chiều là các lõi thép được ghép bằng các lá 
thép kỹ thuật điện có chiều dày từ 0,35mm đến 0,5mm để giảm tổn hao sắt từ 
do dòng điện xoáy. Mạch từ có 
dạng hình chữ E hoặc chữ U, 
gồm 2 phần: phần tĩnh (1) được 
ghép chặt cố định và phần động 
(2) là nắp còn gọi là phần ứng 
được nối với các tiếp điểm (3) 
qua hệ thống tay đòn (4). 
 Cuộn dây hút (5) có điện 
trở rất bé so với điện kháng. Khi 
có dòng điện qua cuộn hút, sẽ lực 
 Hình 5.10: Sơ đồ và ký hiệu công tắc tơ 
 điện thường mở và thường đóng 
 Hình 5.9: Cấu tạo công tắc điện 
 55
điện từ hút nắp (phần động 2), thông qua hệ thống tay đòn, đóng tiếp điểm 
(3), duy trì vị trí đóng mạch điện của công tắc điện (Hình 5.9). 
 Nguyên lý làm việc của công tắc điện một chiều cũng tương tự như 
trên, thường chỉ khác ở hình dáng kết cấu của mạch từ tới tiếp điểm. Công tắc 
điện một chiều thường dùng mạch từ kiểu xupáp, có tiếp điểm động bắt chặt 
ngay vào nắp. Ngoài ra, vì sử dụng dòng điện một chiều, nên mạch từ thường 
làm bằng sắt từ mềm, cuộn dây thường có dạng hình trụ tròn, có thể quấn sát 
vào lõi, vì lõi thép ít nóng hơn trường hợp điện xoay chiều. 
Hệ thống tiếp điểm 
Hệ thống tiếp điểm gồm các tiếp điểm thường hở (mở) (ở trạng thái hở) 
và tiếp điểm thường đóng (ở trạng thái đóng) khi chưa có tác động của cuộn 
dây điều khiển (cuộn hút). 
Trên (hình 5.10a) vẽ vị trí các tiếp điểm thường hở, thường đóng khi 
không có dòng điện vào cuộn dây điều khiển. (hình 5.10b) vẽ ký hiệu cuộn 
dây công tắc tơ điện K và tiếp điểm thường hở, tiếp điểm thường đóng. 
2. KHÍ CỤ BẢO VỆ MẠCH ĐIỆN 
Mục tiêu 
- Giải thích được sơ đồ và trình bày được nguyên lý hoạt động của khí cụ bảo vệ 
mạch điện 
2.1 Cầu chì 
Cầu chì là loại thiết bị điện dùng để bảo vệ các thiết bị điện và mạch 
điện tránh quá dòng điện (chủ yếu là dòng điện ngắn mạch). Trong mạng điện 
ta thường thấy cầu chì bảo vệ các dây điện và cáp, bảo vệ đồ dùng điện gia 
đình, bảo vệ máy biến áp, động cơ điện, ... 
Hai phần tử cơ bản của cầu chì là: dây chảy và thiết bị dập hồ quang (phần tử 
dập hồ quang thường gặp ở cầu chì cao áp). 
Dây chảy là phần tử quan trọng nhất, để cắt mạch điện khi có sự cố một cách 
tin cậy, dây chảy cần thoả mãn một số yêu cầu sau: 
- Không bị ôxy hoá. 
- Dẫn điện tốt. 
- Nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp. 
- Kim loại vật liệu ít. 
- Quán tính nhiệt phải nhỏ. 
Để giảm nhiệt độ tác động, người ta thường dùng 2 biện pháp: 
- Dùng dây dẹt có chỗ thắt lại để giảm tiết diện. 
- Dùng dây tròn, trên một số đoạn hàn thêm một số vảy kim loại có 
nhiệt độ nóng chảy thấp. 
 56
Cấu tạo của cầu chì có các loại sau: loại hở, loại vặn, loại hộp, loại kín không 
có cát thạch anh, loại kín trong ống có cát thạch anh. 
Cầu chì có đặc điểm là đơn giản, kích thước bé, khả năng cắt (bảo vệ) lớn và 
giá thành thấp, nên ngày nay vẫn được ứng dụng rộng rãi. 
2.2 Rơ-le 
2.2.1 Rơ le điện từ 
 Rơle điện từ là loại rơle điện cơ, 
làm việc theo nguyên lý điện từ. Xét một 
rơle điện từ có cấu tạo như (hình 5.11). 
Khi cho dòng điện I đi vào cuộn dây 2 
của nam châm điện 1, thì nắp 3 của nam 
châm điện sẽ chịu một lực hút điện là Fđt. 
Khi dòng điện I lớn hơn dòng điện tác 
động Iđt thì lực điện từ Fđt lớn hơn lực 
Flòxo của lò xo 4, làm đóng tiếp điểm 5. 
Khi dòng điện I nhỏ hơn dòng điện trở về 
Itv, lực Flòxo lớn hơn lực điện từ Fđt rơle nhả, cắt tiếp điểm 5. 
Nhược điểm của rơle điện từ là công suất tác động tương đối lớn, độ 
nhạy thấp. Hiện nay người ta sử dụng vật liệu sắt từ mới để tăng độ nhạy của 
rơle. 
2.2.2 Rơ le nhiệt 
 Rơle nhiệt dùng để bảo vệ động cơ điện hoặc mạch điện khỏi bị quá 
tải. Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện, vì cần có thời 
gian để phát nóng. Thời gian làm việc khoảng vài giây đến vài phút. 
Rơle nhiệt có nguyên lý làm việc dựa vào tác dụng nhiệt của dòng điện. 
Loại rơle nhiệt thường gặp có phần tử cơ bản là phiến kim loại kép, cấu tạo từ 
2 tấm kim loại, một tấm có hệ số giãn nở bé và một tấm có hệ số giãn nở lớn. 
Khi đốt nóng do dòng điện I, 
có thể dùng trực tiếp cho dòng 
điện đi qua hoặc dây điện trở 
bao quanh. (hình 5.12) là sơ 
đồ cấu tạo rơle nhiệt. Bộ phận 
đốt nóng 1 đầu đấu nối tiếp 
với mạch điện chính của thiết 
bị cần bảo vệ (tự động cắt 
điện). Khi dòng điện chạy 
trong mạch tăng lên quá mức 
quy định (động cơ điện bị quá tải) thì nhiệt lượng toả ra làm cho phiến kim 
 Hình 5.11: Rơ re điện từ 
 Hình 5.12: Rơ le nhiệt 
 57
loại kép 3 cong lên phía trên 
(về phía kim loại có hệ số 
giãn nở nhỏ). Nhờ lực kéo của 
lò xo 5, đòn bẩy 4 sẽ quay và 
mở tiếp điểm 2, làm cho mạch 
điện tự động cắt điện. Khi bộ 
phận đốt nóng nguội đi, thanh 
kim loại kép hết cong, ấn nút 
6 là có thể đưa rơle nhiệt về vị 
trí cũ, tiếp điểm 2 đóng. 
2.2.3 Hộp đấu dây 
Sơ đồ cấu tạo 
 Hộp đấu dây (hình 5.13): thường chữa trong một hộp kín bằng thép để 
tránh mưa, gió. Bên trong có các cầu đấu điện vào, thiết bị đóng, cắt, điện như 
áptômát, cầu dao, cầu chảy, hoặc các thiết bị đo đếm điện và các cầu đấu điện ra. 
Độ lớn của hộp phụ thuộc vào số cầu nối và thiết bị đóng cắt. 
3.MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐIỆN 
 Mục tiêu 
- Giải thích được sơ đồ và trình bày được nguyên lý hoạt động mạch điều khiển 
máy phát điện. 
Nội dung 
Để truyền động cho cơ cấu sản xuất có phạm vi điều chỉnh tốc 
độ rộng, người ta dung mạch điện tổng hợp hai phương pháp điều 
chỉnh tốc độ động cơ: thay đổi từ thông và thay đổi điện áp đặt lên 
phần ứng động cơ, như sơ đồ hình 5.14. đó là hệ thống máy phát - động cơ 
đơn giản gọi tắt là hệ thống F - Đ 
a) Giới thiệu sơ đồ nguyên lý: 
Trong sơ đồ: 
- DTr: động cơ truyền lực, dùng để cung cấp động lực cho hệ thống: kéo máy 
phát và máy kích từ. Nó có thể là động cơ điện áp đồng bộ hoặc không đồng bộ. 
- F: Máy phát điện một chiều, dùng cung cấp điện trực tiếp cho động cơ 
 - Đ: Động cơ điện một chiều là đối tượng phảI điều chỉnh tốc độ dùng kéo cơ 
cấu sản suất. 
- CCSX: cơ cấu sản suất, là phụ tải của động cơ Đ. 
- FX: máy kích từ, là một máy phát điện tự kích từ có từ dư lớn cung 
cấp điện cho các cuộn dây kích từ của máy phát và động cơ điện một chiều. 
- CKF, CKĐ, CKK: cuộn dây kích từ của máy phát điện, động cơ điện và máy 
kích từ. 
 Hình 5.13: Hộp đấu dây 
 58
- Rkf , RkĐ , Rkk: điện trở mạch kích từ máy phát điện, của động cơ điện của 
máy kích từ. 
- CD: cầu dao hai lá, có 
hai vị trí đóng mạch 1 
và 2 dùng để đảo chiều 
điện áp đặt lên cuộn 
dây kích từ của máy 
phát. 
b. Khởi động hệ thống. 
 Việc khởi động 
hệ thống F - Đ được 
tiến hành theo thứ tự 
sau đây: 
Trước hết khởi động động cơ truyền ĐTr, ĐTr quay làm F và FK quay khi 
rotor của máy kích từ quay, thanh dẫn của nó quét qua từ trường tạo ra một 
sức điện động và điện áp ban đầu UK rất bé, ví dụ phân cực hình vẽ. Điện áp 
UK tạo ra dòng điện kích từ IKK chạy trong mạch cuộn 0kk kích từ trở lại cho 
K. Nhờ vậy mà điện áp UK lớn lên dần và đạt trị số định mức nhờ điện áp UK 
mà cuôn dây kích từ của động cơ CXĐ dòng điện IKĐ chạy qua. Lúc này cầu 
dao CD hở mạch. 
 Sau đó đóng cầu dao CD tăng dần dòng điện kích từ của máy phát IKI 
dòng điện trong máy phát lớn lên dòng Iư tăng dần. Do đó động cơ Đ tốc độ 
cho đến khi đạt trị số đã định. Quá trình khởi động kết thúc. 
c) Điều chỉnh tốc độ. 
 Dựa vào phương pháp cơ bản về đặc tính tốc độ của động cơ điện 1 
chiều 
§
­§
­
§
§
§ K
R
I-
K
U
=
ΦΦ
ω (3-1 
 U§ = EF – I­R­F (3-2) 
§
­§F­
­
§
F
§ K
RR
I-
K
E
=
+
ΦΦ
ω (3-3) 
Trong đó: 
 EF - sức điện động của máy phát điện 
 RưĐ , RưF - điện trở mạch cuộn dây phần ứng của động cơ điện và 
máy phát điện. 
§
F
0 K
E
=
Φ
ω Tốc độ không tải lý tưởng của hệ thống. 
 Hình 5.14: Sơ đồ mạch điều khiển 
 máy phát động cơ 
 59
Qua phương trình 3-2 ta thấy muốn điều chỉnh tốc độ động cơ bằng 
phương pháp thay đổi điện áp đặt lên phần ứng (UĐ) ta phải thay đổi EF , là 
thay đổi địên trở RKF trên mạch cuộn dây kích từ. Ví dụ giảm tốc độ động cơ, 
ta tăng RKF , IKF sẽ giảm, fF giảm; EF giảm nghĩa là w0 giảm. 
 Nếu muốn có tốc độ động cơ lớn hơn tốc độ cơ bản (tốc độ cơ bản là 
tốc độ của động cơ trên đường đặc tính ứng với UĐ = Uđm fđ = f đm) 
 Cho máy phát điện phát ra điện áp định mức và giảm dần từ thông fĐ 
của động cơ tức là tăng trị số điện trở RKĐ trên mạch cuộn dây kích từ của 
động cơ. 
4. MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 
Mục tiêu 
- Giải thích được sơ đồ và trình bày được nguyên lý hoạt động mạch điều 
khiển động cơ điện. 
4.1 Mạch khởi động từ đơn 
4.1.1 Sơ đồ 
 Khởi động từ là một loại thiết bị điện dùng để điều khiển đóng cắt từ 
xa, đảo chiều quay và bảo vệ quá tải (nếu có mắc thêm rơle nhiệt) cho các 
động cơ ba pha rotor lồng sóc. Loại khởi động từ có một công tắc tơ gọi là 
khởi động từ đơn, thường dùng để điều khiển đóng cắt động cơ điện. Khởi 
động từ có hai công tắc tơ gọi là khởi động từ kép, dùng để khởi động và điều 
khiển đảo chiều quay động cơ điện. Muốn khởi động từ bảo vệ được ngắn 
mạch phải mắc thêm cầu chì. 
Trên (hình 5.15) 
vẽ sơ đồ dùng khởi 
động từ đơn để đóng 
cắt điều khiển động cơ 
điện. 
Trên sơ đồ ký hiệu 
như sau: 
- A, B, C, O mạch ba 
pha 4 dây. 
- CC là cầu chì. 
- 1RN, 2RN hai rơle 
nhiệt đặt ở 2 pha. 
- K cuộn dây công tắc 
tơ có bốn tiếp điểm 
thường mở (K1, K2, K3 ở mạch động lực, K4 ở mạch điều khiển). 
- D nút ấn thường đóng (nút dừng máy). 
- M nút ấn thường mở (nút mở máy). 
Hình 5. 15 
Mạch khởi động từ đơn đóng ngắt động cơ điện 
1- Mạch động lực; 2- Mạch điều khiển 
 60
4.1.2 Hoạt động 
- Mở máy: ấn nút mở máy M, dòng điện đi từ pha C qua cầu chì, qua D, M, 
K, 2 tiếp điểm thường đóng 1RN, 2RN của rơle nhiệt , về trung tính O, cuộn 
dây K có điện, đóng các tiếp điểm K1, K2, K3 cung cấp điện cho động cơ. 
Đồng thời đóng tiếp điểm K4 để tự khoá nút M (bỏ tay ấn nút M ra mạch 
điện vẫn được duy trì đi qua tiếp điểm K4). 
 - Muốn cắt động cơ (dừng máy) ta ấn nút D, cuộn dây công tắc tơ K mất 
điện, Các tiếp điểm K1, K2, K3, K4 hở ra, động cơ cắt khỏi nguồn điện. 
 - Bảo vệ động cơ: cầu chì CC bảo vệ ngắn mạch, hai rơle nhiệt bảo vệ quá 
tải. 
4.2 Sơ đồ mạch khởi động từ kép 
4.2.1 Sơ đồ (hình 5.16) 
Các bộ phận tương tự loại khởi động từ đơn. 
KT,KN: tiếp điểm thường đóng. 
RN1, RN2: rơ le nhiệt 
4.2.2 Hoạt động 
 Quay thuận: Ấn nút 
công tắc KT có điện đóng 
động cơ vào lưới quay 
ngược, ấn nút MN, công tắc 
tơ KN có điện đóng động cơ 
vào lưới được đảo thứ tự hai 
trong ba pha điện áp đặt vào 
stator. Các tiếp điểm thường 
đóng KT và KN. 
 Đầu liền đầu nhau để 
bảo vệ ngắn mạch hai pha, 
bảo đảm muốn đảo chiều 
quay của động cơ phải ấn 
nút dừng D, bảo vệ quá tải dùng rơ le nhiệt, ngắn mạch dùng cầu chì CC1, 
CC2. 
Hình 5.16: Mạch khởi động từ kép đóng ngắt 
động cơ điện 
 61
Câu hỏi ôn tập môn học 
1. Nêu khái niệm mạch điện một chiều? Nguyên lý sản sinh ra dòng điện một 
chiều? 
2. Trình bày nội dung nội dung các định luật và đại lượng đặc trưng của dòng 
điện một chiều? 
3. Trình bày nguyên lý sinh ra dòng điện xoay chiều? các đại lượng đặc trưng 
dòng điện xoay chiều? biểu diễn các đại lương xoay chiều bằng đồ thị véc tơ? 
4. Nêu ý nghĩa hệ số công suất? cách nâng cao hệ số công suất/ 
5. Trình bày nguyên lý sinh ra dòng điện xoay chiều ba pha? 
6. Trình bày cách đấu dây mạch điện xoay chiều ba pha nguồn và phụ tải theo 
sơ đồ hình sao? các quan hệ giữa dòng điện dây và dòng điện pha đối xứng? 
6. Trình bày cách đấu dây mạch điện xoay chiều ba pha nguồn và phụ tải theo 
sơ đồ hình tam giác? các quan hệ giữa dòng điện dây và dòng điện pha? 
7. Nêu nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại máy phát điện? 
8. Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều, máy 
phát điện xoay chiều? sơ đồ lắp máy phát điện xoay chiều ba pha? 
9.Nêu nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại động cơ điện? 
10. Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều? nêu 
các trị số định mức của động cơ điện một chiều? 
11. Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ 
một pha, ba pha? sơ đồ lắp động cơ ba pha trong hệ thống điện? 
12. Nêu nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại máy biến áp? 
13. Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp một pha? ký 
hiệu máy biến áp một pha? 
14. Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp ba pha? các cách 
cuốn dây máy biến áp ba pha? nêu tỷ số biến áp của các cách đấu dây? 
15. Trình bày sơ đồ lắp đặt máy biến áp một pha, máy biến áp ba pha? 
16. Nêu công dụng, phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cầu dao, áp 
tômát, công tắc điện, nút ấn, công tăc tơ? 
17. Trình bày nguyên lý hoạt động và ứng dụng của rơ le điện từ và rơ le 
nhiệt? 
18. Trình bày nguyên lý hoạt động mạch điều khiển máy phát động cơ? 
19.Trình bày nguyên lý hoạt động mạch điều khiển động cơ điện? 
 62
Tài liệu tham khảo 
1. Khoa cơ khí (2004), Giáo trình Kỹ thuật điện, Trường cao đẳng nghề cơ 
khí nông nghiệp 
2. Tổng cục dạy nghề (2012), Giáo trình Kỹ thuật điện, Tổng cục dạy nghề. 
3. Lê Thị Thanh Hoàng (2008), Giáo trình kỹ thuật điện, nhà xuất bản Đại học 
quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. 
4. PGS.TS Đặng Văn Hào, PGS-TS Lê Văn Doanh (2010), Giáo trình kỹ 
thuật điện, nhà XB Giáo dục. 
5. Hoàng Ngọc Văn (1999), Giáo trình điện tử, đại học quốc gia thành phố Hồ 
Chí Minh trường Đại học sư phạm kỹ thuật. 
6. Lê Thị Hồng Thắm (2009), Giáo trình Kỹ thuật Điện tử, thành phố Hồ Chí 
Minh. 
 63