Giáo trình Mô đun Mạch điện - Điện công nghiệp

 các điểm trên sơ đồ 
được đặt nối tiếp với nhau. Cách lập đồ thị tôpô như sau: 
Hình 5.4. Đồ thị tôpô 
u~ 
b 
R2 
R1 
L 
C a 
d e 
c i 
e 
+j 
iR1 
+1 
a 
c b 
uea 
i 
iR2 
jXL 
-jXC 
106 
Bước 1: Đánh số ký hiệu các điểm trên sơ đồ, chia nhánh thành các phần 
nhánh, ví dụ các điểm a,b,c,d,e, 
Bước 2: Xuất phát từ điểm cuối của nhánh (điểm e), coi như điểm có thế 
bằng không ( 0 e ), đặt tại gốc tọa độ. Điện thế điểm tiếp theo (điểm d) xác định 
theo sụt áp Ude: 
2rIU edde
Từ đó: 2rIU edeed
Vecto 2rI
đồng pha với 
I , có điểm cuối e, điểm ngọn d xác định thế d
 trên đồ thị 
tôpô. 
Bước 3: Tiếp tục, trên đoạn dc có sụt áp Ucd: LXdccd IjU
Suy ra: XLdc Ij
Vecto XLIj
 vượt trước 
I một góc 900, có điểm cuối d, điểm ngọn c xác định thế 
C
 trên đồ thị tôpô. 
Bước 4: Cứ thế tiếp tục ta xác định các thế ab , trên đồ thị tôpô. 
 Ta có các nhận xét sau: 
 - Đồ thị tôpô biểu diễn rõ ràng phức điện thế của các điểm trên sơ đồ so với 
điểm gốc (điểm e coi như có thế bằng không). Trên đồ thị tôpô, ta dễ dàng xác 
định điện áp giữa hai điểm bất kỳ trên mạch điện. Cụ thể là điện áp ecU
 biểu diễn 
bởi vecto 
ec hướng từ c tới e. 
 - Nếu đi hết một vòng kín, ta trở lại điểm xuất phát đồ thị tô pô được khép 
kín. Như vậy, mỗi mạch vòng trên sơ đồ ứng với một vòng kín trên đồ thị tôpô 
 Mỗi nút biểu thị một điện thế duy nhất trên đồ thị tôpô, do đó điểm đó sẽ là 
điểm giao nhau của các vòng kín biểu diễn thế của các mạch vòng chứa nút đó. 
Nói khác đi, mỗi nút của sơ đồ tương ứng với một nút trên đồ thị tôpô. 
 Như vậy, đồ thị tôpô mô tả đầy đủ kết cấu hình học của mạch : số nút, số 
nhánh, số vòng, cách nối các phần tử đó. 
1.3. Công suất mạng ba pha không đối xứng. 
 Công suất tác dụng P: của mạch ba pha bằng tổng công suất tác dụng của 
các pha cộng lại. Gọi PA, PB, PC tương ứng là công suất tác dụng của pha A, B, C 
ta có: 
 P = PA + PB + PC = UA IA cos A + UB IB cos + UC IC cos C 
 Công suất phản kháng Q của ba pha là tổng công suất phản kháng của các 
pha cộng lại: 
107 
Q = QA + QB + QC = UA IAsin A + UB IBsin B + UC ICsin C 
 Công suất biểu kiến của ba pha là tổng công suất biểu kiến của các pha 
cộng lại: 
S = SA + SB + SC = UA IA + UB IB + UC IC 
 Để đo công suất mạch điện ba pha không đối xứng ta dùng 3 oát kế để đo 
công suất từng pha. Công suất ba pha là: P3P = PA +PB + PC 
 Ta cũng có thể dùng hai oát kế nối dây theo sơ đồ trong sơ đồ này oát kế 
thứ nhất có điện áp dây UAC và dòng điện IA, còn oát kế thứ hai có điện áp dây 
UBC và dòng điện IB . Số chỉ của hai oát kế là: BBCAAC IUIU
.. (*) 
Mặt khác CAAC UUU
 , CBBC UUU
Thế vào phương trình (*) ta có: 
 BACBBAABCBACA IIUIUIUIUUIUU
 ..... mà CBA III
 Suy ra CBACCBBAA PPPIUIUIU 
... 
 Sơ đồ. 
 5.5. Đo công suất mạch ba pha không đối xứng 
2. Giải mạch xoay chiều có nhiều nguồn tác động. 
Mục tiêu: Giải được các bài toán trong mạch xoay chiều có nhiều nguồn tác động 
2.1. Giải mạch xoay chiều bằng phương pháp dòng nhánh. 
 Các bước thực hiện: 
Bước 1: Xác định số nhánh m=?, số nút n=?, chọn chiều dương cho dòng điện các 
nhánh. 
Bước 2: Viết phương trình Kirchooff 1 cho (n - 1) nút đã chọn. 
Bước 3: Viết phương trình Kirchooff 2 cho (m - n +1) mạch vòng. 
Bước 4: Lập và giải hệ phương trình Kirchooff ta tìm được dòng điện các nhánh. 
Mạch ba 
pha không 
đối xứng 
A 
B 
C 
O 
W * 
* 
W * 
* 
W * 
* 
Mạch ba 
pha không 
đối xứng 
A 
B 
C 
W * 
* 
W * 
* 
108 
Ví dụ 5.1: Cho mạch điện biết 
 )(0100 01 VE   , )(90100
0
2 VE  
 
 )(305021  jZZ  
 )(1003  Z 
 Tìm ?,, 321 III  
 Hình 5.6. Mạch điện ví dụ 5.1 
Giải: 
Bước 1: Mạch điện có m = 3, n = 2 
và chọn chiều dòng điện các nhánh 321 ,, III  
Bước 2: Phương trình Kirchooff 1 cho n - 1 = 2 - 1 = 1 nút A. 
 0321 III  (1) 
Bước 3: Phương trình Kirchooff 2 cho m - n +1= 3 - 2 +1 = 2 mạch vòng. 
 12211 .. EZIZI  (2) 
 32233 .. EZIZI  (3) 
Bước 4: Hệ phương trình 
  
  
jIjI
IIj
III
100901003050100
10001001003050
0
0
23
0
21
321



jIjI
IIj
III
103510
101035
0
23
21
321



)(34.107,0
)(34,044,0
)(51,0
3
2
1
AjI
AjI
AjI



2.2. Gi¶i m¹ch xoay chiªug b»ng ph­¬ng ph¸p dßng vßng. 
Các bước thực hiện: 
Bước 1: Xác định số nhánh m=?, số nút n=?, chọn chiều dương cho dòng điện 
mạch vòng. 
Bước 2: Viết phương trình Kirchooff 2 cho (m-n+1) mạch vòng theo dòng điện 
mạch vòng. 
Bước 3: Giải hệ phương trình Kirchooff 2. 
Bước 4: Tính dòng điện trên các nhánh như sau: “Dòng điện trên nhánh là tổng 
đại số các dòng điện mạch vòng qua nhánh ấy”. 
Ví dụ 5.2: Cho mạch điện biết 
1I
 
2I
 3I
 
1E
 
3E
 
1Z
 2Z
 3Z
 
109 
 )(0100 01 VE   , )(90100
0
2 VE  
 
 )(305021  jZZ  
 )(1003  Z 
 Tìm ?,, 321 III  
 Hình 5.7. Mạch điện ví dụ 5.7 
Giải: 
Bước 1: Mạch điện có m = 3, n = 2 
và chọn chiều dòng điện mạch vòng bIaI  , 
Bước 2: Phương trình Kirchooff 2 cho m - n +1= 3 - 2 +1 = 2 mạch vòng. 
 122211 .).( EZIZZI  
 322323 .).( EZIZZI  
Bước 3: Hệ phương trình 
  
  
jIjI
IIj
1009010030150100
100010010030150
0
23
0
21


jIjI
IIj
1031510
1010315
23
21


)(34.107,0
)(34,044,0
)(51,0
3
2
1
AjI
AjI
AjI



1I
 
2I
 3I
 
1E
 
3E
 
1Z
 2Z
 3Z
 
110 
u1 
+ 
- 
 u1 u2 
+ 
- 
+ 
- 
Ri1 u2 
+ 
- 
i1 
+ 
- 
Gu1 
i2 
u1 + 
- 
3. Giải mạch có thông số nguồn phụ thuộc. 
Mục tiêu: Giải được các bài toán mạch điện có thông số nguồn phụ thuộc 
 Các nguồn độc lập tạo ra một điện áp hoặc dòng điện hoàn toàn không bị 
ảnh hưởng bởi phần còn lại của mạch, còn các nguồn phụ thuộc tạo ra một dòng 
điện hoặc điện áp phụ thuộc vào một dòng điện hoặc điện áp ở một nơi nào đó 
trong mạch. 
 Các đầu vào ở bên trái tượng trưng điện áp hoặc dòng điện điều khiển 
nguồn phụ thuộc. Các đầu ra ở bên phải là dòng điện hoặc điện áp ra của nguồn bị 
điều khiển. Các hằng số r, g, ,  là các hệ số điều khiển. 
3.1. D¹ng nguån ¸p phô thuéc. 
a) Nguồn áp phụ thuộc dòng.(CCVS: Current Controlled Voltage Source) 
Hình 5.8. Nguồn áp phụ thuộc dòng 
Phần tử này phát ra điện áp u2 phụ thuộc vào dòng điện i1 theo hệ thức: u2=R.i1 
Đơn vị đo của R là Ohm (  ) 
b) Nguồn áp phụ thuộc áp.(VCVS: Votage Control Voltage Source) 
Hình 5.9. Nguồn áp phụ thuộc áp 
Phần tử này phát ra điện áp u2: u2= .u1 
 : không có thứ nguyên 
3.2. D¹ng nguån dßng phô thuéc. 
a) Nguồn dòng phụ thuộc áp.(VCCS: 
Voltage Controlled Current Source) 
111 
i1 i1 
i2 
Hình 5.10. Nguồn dòng phụ thuộc áp 
Phần tử này phát ra dòng điện i2 phụ thuộc vào điện áp u1 theo hệ thức: i2 = G.u1 
Đơn vị đo của G là Siemen (S) hoặc mho ( 1/ ) 
b) Nguồn dòng phụ thuộc dòng.CCCS: Current Controlled Current Source) 
Hình 5.11. Nguồn dòng phụ thuộc dòng 
Phần tử này phát ra dòng điện i2 phụ thuộc vào dòng điện i1 theo hệ thức i2 = .i1 
: không có thứ nguyên 
 Các nguồn phụ thuộc thường được dùng khi mô hình các linh kiện điện tử 
như transistor, op-amp... và các mạch điện tử chứa chúng. 
* Các nguồn phụ thuộc thường được dùng khi mô hình các linh kiện điện tử như 
transistor, op-amp... và các mạch điện tử chứa chúng. 
Ví dụ: Mô hình đơn giản của một mạch điện tử khuếch đại tín hiệu dùng transisto 
Hình 5.12. Mạch khuếch đại tín hiệu dùng transistor
B 
E E 
C 
Ro β.RE β.IB 
IB 
112 
THỰC HÀNH TẠI XƯỞNG 
Nội dung: 
 Lắp ráp, kiểm tra, đo đạc các thông số của mạch điện xoay chiều ba pha đối 
xứng, không đối xứng. 
Hình thức tổ chức thực hiện: 
 Được tổ chức thực hành tại xưởng thực tập. 
 Sinh viên quan sát thao tác mẫu của giáo viên. 
 Thực tập theo nhóm từ 2 đến 4 sinh viên. 
1. Thí nghiệm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình sao. 
* Vật tư, thiết bị: 
STT Vật tư, thiết bị Số lượng 
1 Công tắc 04 
2 Ampe kế 0  5A 03 
3 Vôn kế xoay chiều 0  250V 04 
4 Bóng đèn 12 
5 Biến áp tự ngẫu ba pha 0  250 V - 10A 01 
6 Dây nối 
a. Sơ đồ. 
 Hình 5.13. Sơ đồ thí nghiệm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình 
sao 
b. Các bước thực hiện: 
Bước 1: Kiểm tra thiết bị. 
Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ. 
Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ. 
Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch. 
Bước 5: Tiến hành đo đạc và tính toán. 
LÊy c¸c sè liÖu ghi vµo bảng kết quả trong hai trường hợp: 
A 
A 
A 
V V 
V 
V 
A 
B 
C 
O 
O
113 
Trường hợp 1: Mạch có dây trung tính. 
1) Tải đều có dây trung tính. 
2) Tải không đều có dây trung tính ( rút bớt bóng đèn ở 1 pha). 
3) Bố trí tải đều nhưng đứt 1 dây pha (rút cầu chì ở 1 pha bất kì). 
Chế 
độ 
tải 
Kết quả đo Kết quả tính 
UA 
(V) 
UB 
(V) 
UC 
(V) 
UAB 
(V) 
UBC 
(V) 
UCA 
(V) 
IA 
(A) 
IB 
(A) 
IC 
(A) 
I0 
(A) 
U0 
(V) 
PA 
(W) 
PB 
(W) 
PC 
(W) 
P 
(W) 
1 
2 
3 
Trường hợp 2: Mạch không có dây trung tính. 
1) Tải đều ba pha. 
2) Tải không đều ba pha (rút bớt một bóng đèn ở 1 pha). 
3) Bố trí tải đều nhưng đứt 1 dây pha (rút cầu chì ở 1 pha bất kì). 
4) Ngắn mạch một pha khi tải đều (nối tắt một pha tải). 
Ch
ế 
độ 
tải 
Kết quả đo Kết quả tính 
UA 
(V
) 
UB 
(V
) 
UC 
(V
) 
UA
B 
(V) 
UB
C 
(V) 
UC
A 
(V) 
IA 
(A
) 
IB 
(A
) 
IC 
(A
) 
U0 
(V
) 
PA 
(W
) 
PB 
(W
) 
PC 
(W
) 
P 
(W
) 
1 
2 
3 
Yêu cầu tính toán: Dựa các công thức đã học trong giáo trình, tính kết quả theo 
yêu cầu ở bảng trên. 
c. Nhận xét, so sánh và kết luận. 
Xây dựng biểu đồ vecto điện áp và dòng điện đối với các chế độ làm việc của tải. 
Lưu ý: khi tiến hành nếu thiếu dụng cụ đo, ta tiến hành đo từng pha, từng dây. 
2. Thí nghiêm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình tam giác. 
* Vật tư, thiết bị: 
STT Vật tư, thiết bị Số lượng 
1 Công tắc 03 
2 Ampe kế 0  5A 06 
3 Vôn kế xoay chiều 0  250V 03 
114 
4 Bóng đèn 12 
5 Biến áp tự ngẫu ba pha 0  250 V - 10A 01 
6 Dây nối 
a. Sơ đồ. 
 Hình 5.14. Sơ đồ thí nghiệm mạch ba pha phụ tải ba pha nối hình tam giác 
b. Các bước thực hiện: 
Bước 1: Kiểm tra thiết bị. 
Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ. 
Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ. 
Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch. 
Bước 5: Tiến hành đo đạc và tính toán. 
Lấy số liệu rồi ghi vào bảng kết quả trong các trường hợp sau: 
1) Tải đều ở ba pha. 
2) Tải không đều ở ba pha (bớt một bóng đèn ở một pha). 
3) Tải đều ba pha nhưng đứt một dây cung cấp điện (rút bớt 1 cầu chì). 
4) Tải đều ở ba pha nhưng đứt một pha tải (hở mạch một pha tải bất kì). 
Ch
ế 
độ 
tải 
Kết quả đo Kết quả tính 
UA 
(V
) 
UB 
(V
) 
UC 
(V
) 
UA
B 
(V) 
UB
C 
(V) 
UC
A 
(V) 
IA 
(A
) 
IB 
(A
) 
IC 
(A
) 
U0 
(V
) 
PA 
(W
) 
PB 
(W
) 
PC 
(W
) 
P 
(W
) 
1 
2 
3 
Yêu cầu tính toán: Dựa các công thức đã học trong giáo trình, tính kết quả theo 
yêu cầu ở bảng trên. 
c. Nhận xét, so sánh và kết luận. 
Xây dựng biểu đồ vecto điện áp và dòng điện đối với các chế độ làm việc của tải. 
Lưu ý: khi tiến hành nếu thiếu dụng cụ đo, ta tiến hành đo từng pha, từng dây. 
3. Thí nghiệm đo công suất mạch điện ba pha. 
* Vật tư, thiết bị: 
A 
A 
A 
V V 
V 
A 
B 
C 
A 
A 
A 
115 
STT Vật tư, thiết bị Số lượng 
1 Công tắc 04 
2 Ampe kế 0  5A 03 
3 Vôn kế xoay chiều 0  250V 01 
4 Woát kế 1 pha 0  1 KW 01 
5 Biến áp tự ngẫu ba pha 0  250 V - 10A 01 
6 Bóng đèn 12 
7 Dây nối 
a. Sơ đồ. 
 Mạch ba pha đối xứng có công suất 
như nhau ở các pha, ta chỉ cần đo công suất 
một pha rồi nhân 3 thì ra công suất ba pha: 
 P3P = 3.P1P = 3.W 
 W: số chỉ của oát kế một pha 
 Hình 5.14. Sơ đồ đo công suất mạch ba pha đối 
xứng 
b. Các bước thực hiện: 
Bước 1: Kiểm tra thiết bị. 
Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ. 
Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ. 
Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch. 
Bước 5: Tiến hành đo đạc và tính toán. 
LÊy c¸c sè liÖu ghi vµo bảng kết quả trong hai trường hợp: 
Thứ tự Kết quả đo Kết quả tính 
Lần 1 P3pha P3pha 
Lần 2 
* Đo công suất mạch điện ba pha không đối xứng. 
 - Để đo công suất mạch điện ba pha không đói xứng ta dùng 3 oát kế để đo 
công suất từng pha. Công suất ba pha là: P3P = PA +PB + PC 
 - Ta cũng có thể dùng hai oát kế nối dây theo sơ đồm trong sơ đò này oát kế 
thứ nhất có điện áp dây UAC và dòng điện IA , còn oát kế thứ hai có điện áp dây 
UBC và dòng điện IB . Số chỉ của hai oát kế là: BBCAAC IUIU
.. (*) 
Mặt khác CAAC UUU
 , CBBC UUU
Mạch ba 
pha đối 
xứng 
A 
B 
C 
O 
W * 
* 
116 
Thế vào phương trình (*) ta có: 
 BACBBAABCBACA IIUIUIUIUUIUU
 ..... mà CBA III
 Suy ra CBACCBBAA PPPIUIUIU 
... 
a. Sơ đồ. 
b. Các bước thực hiện: 
Bước 1: Kiểm tra thiết bị. 
Bước 2: Lắp ráp mạch theo sơ đồ. 
Bước 3: Kiểm tra mạch theo sơ đồ. 
Bước 4: Cấp nguồn xoay chiều cho mạch. 
Bước 5: Tiến hành đo đạc và tính toán. 
LÊy c¸c sè liÖu ghi vµo bảng kết quả trong hai trường hợp: 
Thứ tự Kết quả đo Kết quả tính 
Lần 1 P3pha P3pha 
Lần 2 
Mạch ba 
pha không 
đối xứng 
A 
B 
C 
O 
W * 
* 
W * 
* 
W * 
* 
Mạch ba 
pha không 
đối xứng 
A 
B 
C 
W * 
* 
W * 
* 
117 
Câu hỏi và bài tập 
5.1. Các biểu thức của công suất P, Q, S trong mạch ba pha không đối xứng. 
5.2. Vai trò của dây trung tính trong mạch điện ba pha tải không đối xứng. 
5.3. Một mạng điện 3 pha 4 dây 380V/220V cung cấp điện cho 60 đèn phóng điện 
cao áp công suất đèn P = 250W; công suất chấn lưu 25W, hệ số công suất cos = 
0,85 (các đèn đã được bù), điện áp đèn Uđm = 220V. 
 Đèn được phân đều cho 3 pha. 
a. Xác định dòng điện dây khi cả 3 pha đều làm việc bình thường. Tính dòng điện 
trong dây trung tính I0. 
b. Khi đèn pha A bị cắt điện. Xác định dòng điện dây IB, IC dòng điện I0 trong dây 
trung tính khi các đèn pha B và C làm việc bình thường. 
c. Khi đèn pha A và đèn pha B bị cắt điện. Xác định dòng điện IC và dòng điện I0 
trong dây trung tính khi đèn pha C làm việc bình thường. 
Đáp số: 
a. IA = IB = IC = Id = 29,4A; I0 = 0 
b. IB = IC = 29,4A không đổi; I0 = 29,4A 
c. IC = 29,4A không đổi; I0 = 29,4A 
5.4. Một mạng điện 3 pha 4 dây 380V/220V, các tải một pha nói giữa dây pha và 
dây trung tính. Tải pha A và pha B thuần trở RA = RB = 10; tải pha C là cuộn 
dây RC = 5; XL = 8,666. Tính dòng điện các pha IA, IB, IC và dòng điện trong 
dây trung tính I0. 
Đáp số: IA = IB = IC = 22A; I0 = 22A 
118 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Phạm Thị Cư (chủ biên), Mạch điện 1, NXB Giáo dục, 1996. 
[2] Hoàng Hữu Thận, Cơ sở Kỹ thuật điện, NXB Giao thông vận tải, 2000. 
[3] Nguyễn Bình Thành, Cơ sở lý thuyết mạch điện, Đại học Bách khoa Hà Nội, 
1980. 
[4] Hoàng Hữu Thận, Kỹ thuật điện đại cương, NXB Đại học và Trung học 
chuyên nghiệp, 1976. 
[5] Hoàng Hữu Thận, Bài tập Kỹ thuật điện đại cương, NXB Đại học và Trung 
học chuyên nghiệp, 1980. 
[6] Phạm Thị Cư, Bài tập mạch điện 1, Trường Đại học Kỹ thuật TPHCM, 1996. 
[7] Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện Lý thuyết và 100 bài giải, NXB 
khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 1995. 
[8] PGS.TS Lê Văn Bảng, Giáo trình lý thuyết mạch điện, NXB giáo dục, 2005.