Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 1: Các khái niệm cơ bản - Lại Nguyễn Duy

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 1: Các khái niệm cơ bản - Lại Nguyễn Duy

1. DIỄN ĐÀN HÀNG HẢI VIỆT NAM NƠI CĨ MỌI TÀI LIỆU MIỄN PHÍ CHO BẠN
2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG BỘ MƠN: ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Lại Nguyễn Duy Bộ Mơn Điện Tử Viễn Thơng Email: lainguyenduy@hcmutrans.edu.vn 21/05/2021 2
3. Nội dung 1. Mạch điện và các khái niệm cơ bản. 2. Các phần tử 2 cực: các phần tử 2 cực thụ động và cá c phần tử nguồn. 3. Các định luật cơ bản của mạch điện. 4. Một số hệ thống thơng tin điển hình. 21/05/2021 3
4. Phần 1: Mạch điện và các khái niệm cơ bản 1. Mạch điện 2. Các khái niệm cơ bản: dịng điện và điện áp. Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 1: Mạch điện và các khái niệm cơ bản 4
5. Mạch điện Mạch điện: 1 hệ gồm các thiết bị điện ghép lại trong đĩ xảy ra quá trình truyền đạt, biến đổi năng lượng. Nguồn: phần tử để cung cấp năng lượng hoặc tín hiệu điện cho mạch. Phụ tải: thiết bị nhận năng lượng hay tín hiệu điện. Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 1: Mạch điện và các khái niệm cơ bản 5
6. Dịng điện và điện áp A i B + uAB - Điện áp: cơng làm dịch chuyển 1 điện tích từ A đến B. Đơn vị: Volt (V). UAB = VA – VB UAB = - UBA Dịng điện: dịng các điện tích dịch chuyển cĩ hướng. Cường độ dịng điện: lượng điện tích dịch chuyển qua một bề mặt nào đ ĩ. Đơn vị: Ampere (A). Chú ý: Chọn chiều dịng điện tuỳ ý, kí hiệu bằng mũi tên và gọi là chiều dương của dịng điện. Tại thời điểm t nào đĩ, chiều dịng điện trùng với chiều dương thì dịng điện mang dấu dương (i > 0) và ngược lại thì dịng điện mang dấu âm (i < 0). 6 Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 1: Mạch điện và các khái niệm cơ bản
7. Phần 2: Các phần tử 2 cực 1. Các phần tử 2 cực thụ động: Điện trở, tụ điện, cuộn cảm. 2. Các nguồn độc lập: Nguồn áp độc lập và nguồn dịng độc lập Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 7
8. Điện trở Đơn vị: Ohm (Ω) Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 8
9. Điện trở Vật liệu cản điện Vỏ cách điện Đế lõi Đầu ra Điện dẫn: , đơn vị: Ω-1 hay Siemen (S). Khi R = 0 (G = ∞): mơ hình ngắn mạch. Khi R = ∞ (G = 0): mơ hình hở mạch. Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 9
10. Điện trở Các thơng số cần quan tâm: Ω Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 10
11. Điện trở Chương21/05/2021 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 11
12. Điện trở Màu Trị số Dung sai Đen 0 20% Nâu 1 1% Đỏ 2 2% Cam 3 Vàng 4 Lục (Xanh lá) 5 Lam (Xanh dương) 6 Tím 7 Xám 8 Trắng 9 Vàng kim -1 5% Bạc -2 10% Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 12
13. Điện trở Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 13
14. Điện trở Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 14
15. Điện trở Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 15
16. Điện trở l R = S U R = I →=W R I2 t Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 16
17. Điện trở Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 17
18. Tụ Điện - Là phần tử đặc trưng cho hiện tượng tích phĩng năng lượng điện trường. CẤU TẠO i C Đơn vị Farah (F). 1F =106 F =109 nF =1012 pF + u - Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 18
19. Tụ Điện KHÁI NIỆM CHUNG S Q 1 ➢ Điện dung: C =  C = WCV= . 2 d U ➢ Điện áp làm việc 2 1 1 1 ➢ Dịng điện rị = + + ➢ Ghép tụ : nối tiếp CCCtd 12 song song CCCtd =12 + + ➢ Chức năng : nạp xả - ngăn dịng DC Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 19
20. Tụ Điện PHÂN LOẠI Khơng • Tụ giấy Tụ màng giấy dẻo phân • Tụ mica Tụ gốm Tụ tang cực Phân cực Tụ xoay Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 20
21. Tụ Điện Cách đọc trị số tụ ➢ Tụ DC: ghi trực tiếp trên thân tụ ‾ Dấu cực ‾ Điện dung ‾ Điện áp làm việc ➢ Tụ giấy, tụ gốm, tụ màng mỏng ‾ Khơng ghi đơn vị, quy ước pF ‾ Theo số thập phân: F ‾ Chữ số: GJKM= 2%; = 5%; = 10%; = 20% Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 21
22. Tụ Điện Cách đọc trị số tụ Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 22
23. Tụ Điện ĐẶC TÍNH NẠP XẢ CỦA TỤ Tụ nạp điện : K1 Tụ phĩng điện : K2 đĩng đĩng, dịng điện từ (+) tụ dịng điện U -> bĩng đèn -> bĩng đèn -> bĩng đèn loé sáng, -> tụ, tụ phĩng hết điện bĩng đèn loé sáng, -> bĩng đèn tắt. tụ nạp đầy -> dịng= 0 -> bĩng đèn tắt. => Nếu điện dung tụ càng lớn thì bĩng đèn loé sáng càng lâu hay thời gian phĩng nạp càng lâu. * Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 23
24. Tụ Điện ĐẶC TÍNH CỦA TỤ VỚI AC QCV= . 1 C V = I t V = I t Q C I= Q = I. t t Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 24
25. Tụ Điện ĐẶC TÍNH CỦA TỤ VỚI AC u i(t) = I . sin t m i t u Uc 1 t V t= i t. dt C ( ) ( ) C 0 I t =V t Isin t . dt Cm( ) Uc 0 110 V( t) =. Imm( − cos t) = . I sin( t − 90 ) CC Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 25
26. Điện cảm - Là phần tử đặc trưng cho hiện tượng tích phĩng năng lượng từ trường. Đơn vị: Henry (H). L Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 26
27. Điện cảm CÁC THAM SỐ CƠ BẢN ➢ Hệ số tự cảm: L Khả năng tích trữ năng lượng từ trường cuộn dây, đơn vị Henry (H) 1H = 103mH = 106 ➢ Cảm kháng ➢ Điện trở thuần ➢ Ghép cuộn cảm : nối tiếp - song song 1 1 1 1 LLLtd =12 + + = + + + LLLLtd12 n Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 27
28. Điện cảm ĐẶC TÍNH CỦA CUỘN CẢM VỚI AC U I dI i V= − e = L = L U=UL L t dt I t i( t) = Im sin t uL UL 00 vL( t) = L I mcos  t = L  I m sin(  t + 90) = V m sin(  t + 90 ) Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 28
29. Điện cảm ỨNG DỤNG Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 29
30. Các phần tử nguồn i e(t) - Nguồn áp độc lập: u(t) = e(t)  i + u - i J(t) - Nguồn dịng độc lập: i(t) = J(t) u + u - Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 2: Các phần tử 2 cực 30
31. Phần 3: Các định luật cơ bản của mạch điện 1. Định luật Ohm. 2. Định luật Kirchhoff. 3. Định lý Thevenil – Norton. Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 3: Các định luật cơ bản của mạch điện 31
32. Định luật Ohm I Z U U = Z.I u(t) = Z.i(t) U: điện áp giữa 2 đầu mạch. Z: tổng trở của mạch. I: dịng điện chạy trong mạch Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 3: Các định luật cơ bản của mạch điện 32
33. Định luật Kirchhoff Nhánh: 1 đoạn mạch gồm một hay nhiều phần tử 2 cực nối tiếp với nhau trên đĩ cĩ cùng một dịng điện đi qua. Nút (đỉnh): là biên của nhánh hoặc điểm chung của các nhánh. Vịng: là một tập các nhánh tạo thành một đường khép kín. Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 3: Các định luật cơ bản của mạch điện 33
34. Định luật Kirchhoff 1 Tổng đại số các dịng điện tại một nút bất kỳ bằng 0. ik = 0 Trong đĩ quy ước: các dịng điện đi vào nút mang d ấu +, cịn đi ra nút mang dấu -; hoặc ngược lại. VD: i1 – i2 – i3 = 0 -i1 + i2 + i3 = 0 Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 3: Các định luật cơ bản của mạch điện 34
35. Định luật Kirchoff 2 Tổng đại số các điện áp trong một vịng bằng 0. uk = 0 Dấu của điện áp được xác định dựa trên chiều dương của điện áp đã chọn so với chiều của vịng. Chiều của vịng đư ợc chọn tuỳ ý. Trong mỗi vịng nếu chiều vịng đi từ cực + sang cực – của một điện áp thì điện áp mang dấu +, cịn n gược lại thì điện áp mang dấu - . Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 3: Các định luật cơ bản của mạch điện 35
36. Định luật Kirchoff 2 i2 i3 C3 e2 R3 i1 e1 R1 UR3 + UC3 + e2 - UL2 + UR1 – e1 = 0 UR3 + UC3 - UL2 + UR1 = e1 – e2 1 t di R i + i dt −L 2 + R i =e −e 3 3 3 2 1 1 1 2 C3 0 dt Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 3: Các định luật cơ bản của mạch điện 36
37. Định lý Thevenil - Norton I A I A I A Mạch A + Z + + (tuyến   T    U  U J ZT U tính) - ET - N - B B B Thevenil Norton Định lý Thevenil: Cĩ thể thay tương đương mạng một cửa tuyến tính bởi một nguồn áp bằng điện áp đặt trên cữa khi hở mạch mắc nối tiếp với trở kháng Thevenil của mạng một cửa. Định lý Norton: Cĩ thể thay tương đương một mạng một cửa tuyến tính bởi một nguồn dịng bằng dịng điện trên cửa khi ngắn mạch mắc song song với trở kháng Thevenil của mạng một cửa. Phương pháp: Để tính các giá trị ZT, ta tiến hành triệt tiêu các nguồn độc lập (ngắn mạch nguồn dịng và hở mạch nguồn áp). Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 3: Các định luật cơ bản của mạch điện 37
38. Phần 4: Một số hệ thống thơng tin điển hình 1. Khái niệm chung về tín hiệu. 2. Các thơng số đặc trưng cho tín hiệu. 3. Một số hệ thống điện tử điển hình (đọc giáo trình). Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 4: Một số hệ thống thơng tin điển hình 38
39. Khái niệm chung về tín hiệu Tín hiệu: là điện áp hoặc dịng điện biến thiên tỉ lệ với tin tức nguyên thuỷ sau khi được biến đổi. Một cách tổng quát, tín hiệu cĩ thể là tuần hồn hoặc khơng tuần hồn, là liên tục theo thời gian (tín hiệu analog) hoặc gián đoạn theo thời gian (tín hiệu xung, số hay tín hiệu digital). s(t) = A cos(ωt – φ) A: biên độ  = 2 f : tần số gĩc φ: pha ban đầu Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 4: Một số hệ thống thơng tin điển hình 39
40. Các thơng số đặc trưng cho tín hiệu - Độ rộng tín hiệu. - Giá trị trung bình. - Năng lượng tín hiệu. Chương 1: Các khái niệm cơ bản – Phần 4: Một số hệ thống thơng tin điển hình 40
41. HỎI VÀ TRẢ LỜI 21/05/2021 41
42. CHÂN THÀNH CÁM ƠN! 21/05/2021 42