giáo án kỹ thuật điện

TT

Nội dung

Hoạt động dạy học

Thời gian

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

1

Dẫn nhập:

Thuyết trình

-   Lắng nghe,

-   Ghi chép

3’

2

Giới thiệu chủ đề:

-   Đặt câu hỏi,

-   Phân tích các câu trả lời của học sinh,

-   Xác định kiến thức hiện tại.

-   Lắng nghe,

-   Trả lời câu hỏi

3’

3

Giải quyết vấn đề:

1. Mạch điện.

- Mạch điện là tập hợp các thiết bị nối với nhau bằng dây dẫn tạo thành dòng kín trong đó dòng điện có thể chạy qua.

2. Các phần tử cấu thành mạch điện.

- Mạch điện gồm các phần tử sau:

+ Nguồn điện: là thiết bị phát ra điện năng . Là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng khác như cơ năng, hoá năng , nhiệt năng ….thành điện năng.

+ Tải : là thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi năng lượng từ điện năng thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng…

+ Dây dẫn : dây dẫn bằng kim loại dùng để truyền tải điện năng từ nguồn đến tải.

-   Thuyết trình

-   Minh họa bằng hình ảnh

-   Đặt câu hỏi liên quan.

-   Giải thích.

-   Quan sát.

-   Lắng nghe.

-   Trả lời câu hỏi

4h30’

4

Kết thúc vấn đề:

Nhắc lại các kiến thức và nhấn mạnh các điểm chính.

- Thuyết trình

- Diễn giải.

-   Lắng nghe.

-   Ghi chép.

5’

5

Hướng dẫn tự học:

Hệ thống lại kiến thức , Hs cần ghi nhớ và trình bày được các ĐN, Khái niệm, phương pháp và các biểu thức trong bài.

2’

TT

Nội dung

Hoạt động dạy học

Thời gian

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

1

Dẫn nhập:

Thuyết trình

-   Lắng nghe,

-   Ghi chép

2’

2

Giới thiệu chủ đề:

Đặt câu hỏi,

Phân tích các câu trả lời của học sinh,

Xác định kiến thức hiện tại.

-   Lắng nghe,

-   Trả lời câu hỏi

3’

3

Giải quyết vấn đề:

1. Khái niệm về dòng điện xoay chiều.

1.1 Dòng điện xoay chiều hình sin. Dòng điện xoay chiều hình sin là dòng điện biến thiên một cách chu kỳ theo quy               luật hình sin đối với thờ gian, được biều diễn bằng đồ thị hình sin thời gian.

1.2. Các đại l­ượng đặc trư­ng.

- Trị số của dòng điện, điện áp sin ở một thời điểm t gọi là trị số tức thời và được  viết theo biểu thức.

- trong đó :

i, u – trị số tức thời của dòng điện

Imax, Umax ­– trị số cực đại của dòng điện và điện áp

- góc pha của dòng điện và điện áp

là pha ban đầu của dòng điện và điện áp

- Hiệu số gọi là góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện

- Góc phụ thuộc vào các thông số của mạch điện

. điện áp vượt trước dòng điện

. điện áp chậm sau dòng điện

. điện áp trùng pha dòng điện

. - tần số góc của dòng điện hình sin đơn vị là (rad/s)

. T –  chu kỳ dao động của dòn điện đơn vị là (s)

. f –  tần số dao động của dòng điện hình sin

Đối với dòng điện biến đổi chu kỳ để tính các tác dụng ta cần tính trị số trung bình bình phương dòng điện trong một chu kỳ. Ví dụ khi tính công suất tác dụng               P của dòng điện qua điện trở R, ta phải tính trị số trung bình công suất điện trở tiêu thụ trong thời gian là một chu kỳ T.

Công suất tác dụng được tính như sau

trong đó         

Giá trị I được gọi là trị số hiệu dụng của dòng điện biến đổi với chu kỳ T. Nó được dùng để dánh giá hiệu quả tác động của dòng điện biến thiên chu kỳ.

Đối với dòng điện hình sin thay vào công thức trên ta được 

Tương tự, ta được trị số hiệu dụng của điện áp, sức điện động :

1.3. Biểu diễn l­ượng hình sin bằng đồ thị véc-tơ.

- Ta có thể biểu diễn các đại lượng hình sin bằng cách thay thế chúng bằng các               véctơ trên đồ thị. Các véc tơ này có độ lớn tỉ lệ với trị số hiệu dụng của dòng điện               hay điện áp, có gốc trùng với gốc tọa độ (oxy) được chọn và hợp với trục ox               một góc bằng góc pha ban đầu của dòng điện hoặc điện áp. Bằng cách biểu diễn               ấy mỗi đại lượng hình sin được biểu diễn bởi một véc tơ, ngược lại mỗi véc tơ               biểu diễn một đại lượng hình sin tương ứng.

- Ví dụ biểu diễn đại lượng hình sin sau

- Biểu diễn dòng điện sin bằng véc tơ sẽ thuận tiện cho việc so sánh hay thực hiện các phép tính cộng, trừ dòng điện, điện áp. Khi thực hiện cộng hay trừ các đại lượng sin cùng tần số tương ứng với việc công hay trừ các các véc tơ biểu diễn chúng.

-Sau khi biểu diễn các đại lượng hình sin băng véc tơ, hai địn luật kiếchốp được  viết như sau.

Định luật kiếchốp 1 :

Định luật kiếchốp 2 :

- Dựa vào cách biểu diễn các đại lượng và hai định luật kiếchốp bằng véc tơ, ta có thể giải mạch điện bằng đồ thị.

-   Thuyết trình

-   Minh họa bằng hình ảnh

-   Đặt câu hỏi liên quan.

-   Giải thích.

-   Quan sát.

-   Lắng nghe.

-   Trả lời câu hỏi

2h30’

4

Kết thúc vấn đề:

Nhắc lại các kiến thức và nhấn mạnh các điểm chính.

- Thuyết trình

- Diễn giải.

-   Lắng nghe.

-   Ghi chép.

3’

5

Hướng dẫn tự học:

Hệ thống lại kiến thức , Hs cần ghi nhớ và trình bày được các ĐN, Khái niệm, phương pháp và các biểu thức trong bài.

2’

TT

Nội dung

Hoạt động dạy học

Thời gian

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

1

Dẫn nhập:

Thuyết trình

-   Lắng nghe,

-   Ghi chép

2’

2

Giới thiệu chủ đề:

-   Đặt câu hỏi,

-   Phân tích các câu trả lời của học sinh,

-   Xác định kiến thức hiện tại.

-   Lắng nghe,

-   Trả lời câu hỏi

3’

3

Giải quyết vấn đề:

2.Giải mạch xoay chiều không phân nhánh.

2.1. Giải mạch xoay chiều thuần trở,thuần cảm và thuần dung.

DÒNG ĐIỆN HÌNH SIN TRONG NHÁNH THUẦN TRỞ

- Khi có dòng điện qua điện trở R điện áp rơi trên điện trở là : 

trong đó    

-  Từ đó rút ra :

+ Quan hệ giữa trị số hiệu dụng của dòng và áp là :

+ Dòng điện và điện áp có cùng tần số và trùng pha nhau. Đồ thị véc tơ dòng điện và điện áp được biểu diễn như hình vẽ.

- Biểu diễn dưới dạng số phức

+ Phức dòng điện      

+ Phức điện áp   

+ Phức tổng trở  

Công suất tức thời của điện trở là :

 Công suất tác dụng :

Đơn vị của công suất tác dụng là W(oát)

DÒNG ĐIỆN HÌNH SIN TRONG NHÁNH THUẦN CẢM

- Khi có dòng điện đi qua điện cảm L điện áp trên điện cảm là :

trong đó  

  gọi là cảm kháng đơn vị là (ôm)

- Từ đó rút ra :

Quan hệ giữa dòng và áp là   

- Dòng điện và điện áp có cùng tần số song lệch pha nhau một góc .

- Dòng điện chậm sau điện áp một góc . Đồ thị véc tơ dòng điện và điện áp biểu diễn như               hình vẽ.

- Biểu diễn dưới dạng số phức

+ Phức dòng điện           

+ Phức điện áp   

+ Phức tổng trở   

- Công suất tức thời của điện cảm :

- Công suất tác dụng trên điện cảm :

- Để biểu thị cường độ quá trình trao đổi năng ngjcuar điệncảm ta đưa ra khái  niệm công suất phản kháng :

- Đơn vị của công suất phản kháng là VAr

DÒNG ĐIỆN HÌNH SIN TRONG NHÁNH THUẦN DUNG

- Khi có dòng điện qua điện dung điện áp rơi trên điện dung là :

trong đó 

  gọi là dung kháng có đơn vị là (ôm)

-Từ đó rút ra kết luận :

+ Quan hệ giữa trị số hiệu dụng của dòng điện và điện áp là :

+ Dòng điện và điện áp có cùng tần số song lệch pha nhau một góc . Dòng điện   vượt lên trước điện áp một góc . Đồ thị véc tơ biểu diễn quan hệ dòng điện và               điện áp được biểu diễn như hình sau.

- Biểu diễn dưới dạng số phức

+ Phức dòng điện   

+ Phức điện áp       

+ Phức tổng trở    

+ Công suất tức thời của điện dung :

+ Công suất tác dụng :  

+ Để biểu thị cho cường độ quá trình chao đôit năng lượng của điện dung, ta đưa  ra khái niệm công suất phản kháng QC của điện dung.

Đơn vị đo công suất phản kháng là VAr

-   Thuyết trình

-   Minh họa bằng hình ảnh

-   Đặt câu hỏi liên quan.

-   Giải thích.

-   Quan sát.

-   Lắng nghe.

-   Trả lời câu hỏi

2h30’

4

Kết thúc vấn đề:

Nhắc lại các kiến thức và nhấn mạnh các điểm chính.

- Thuyết trình

- Diễn giải.

Lắng nghe.

Ghi chép.

3’

5

Hướng dẫn tự học:

Hệ thống lại kiến thức , Hs cần ghi nhớ và trình bày được các ĐN, Khái niệm, phương pháp và các biểu thức trong bài.

2’

TT

Nội dung

Hoạt động dạy học

Thời gian

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

1

Dẫn nhập:

Thuyết trình

Lắng nghe,

Ghi chép

2’

2

Giới thiệu chủ đề:

Đặt câu hỏi,

Phân tích các câu trả lời của học sinh,

Xác định kiến thức hiện tại.

Lắng nghe,

Trả lời câu hỏi

3’

3

Giải quyết vấn đề:.

2.2. Giải mạch xoay chiều có R-L-C mắc nối tiếp.

Khi có dòng điện đi qua mạch điện. Điện áp rơi trên cuộn  cảm, tụ điện và điện trở là:

Tổng trở của nhánh là:

Quan hệ giữa trị số hiệu dụng của dòng điện và điện áp là:

                U = Z.I  hoặc            

Dòng điện và điện áp có cùng tần số và lệch pha nhau một góc . Đồ thị véc tơ dòng điện và điện như hình vẽ.

- Góc lệch pha:

- Biểu diễn dưới dạng số phức

+ Phức dòng điện   

+ Phức điện áp   

+ Phức tổng trở   

2.3. Công suất và hệ số công suất trong mạch xoay chiều.

- Công suất :

+ Công suất tác dụng       (W);

+ Công suất phản kháng       ( Var)

+ Công suất toàn phần            (VA)

- Biểu diễn công suất mạch R-L-C bằng số phức

Công suất tác dụng P

Công suất tác dụng P là công suất trung bình trong một chu kỳ :

Thay giá trị của u,i vào ta có

Công suất tác dụng P có thể tính bằng tổng công suất tác dụng trên các điện trở  của các nhánh mạch điện

trong đó : - điện trở và dòng điện hiệu dụng của nhánh

Công suất phản kháng Q

Để đặc chưng cho cường độ quá trình trao đổi năng lượng điện từ trường, trong  tính toán người ta đưa ra khái niệm công suất phản kháng Q.

Công suất phản kháng có thể tính bằng tổng công suất phản kháng trên điện cảm  và điện dung của tụ điện.

Công suất biểu kiến

Ngoài công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q ra người ta còn đưa ra  khái niệm công suất toàn phần được định nghĩa là :

Đo công suất P

Để đo công suất tác dụng P người ta thường dùng oát kế kiểu điện động. Về cấu  tạo gồm hai cuộn dây. Cuộn phần tĩnh có tiết diện lớn mắc nối tiếp với phụ tải còn               gọi là cuộn dòng điện. Cuộn phần động có tiết diện nhỏ số còng nhiều mắc song song với mạch cần đo còn gọi là cuộn điện áp. Dòng điện qua cuộn điện áp là :  

Mô men quay của dụng cụ tỉ lệ với tích số của hai dòng  i và iv.

Mômen quay tỷ lệ với công suất tiêu thụ của tải, dụng cụ để đo công suất tác dụng .

Khi sử dụng oát kế cần chú ý nối các cực cùng tính của cuận dây nếu oát kế chỉ ngược cần đổi lại cực tính của cuộn dòng điện hoặc cuộn điện áp.

HỆ SỐ CÔNG SUẤT

Trong biểu thức công suát tác dụng , gọi là hệ số công suất.  hệ số công suất là chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng có ý nghĩa rất lớn về kinh tế.

Nâng cao sẽ tăng khả năng sử dụng của nguồn .

Nâng cao sẽ gảm tiết diện dây dẫn, giảm tổn hao trên đường dây

Trong sinh hoạt và trong công nghiệp tải thường có tính chất điện cảm  nên thấp ể nâng cao ta dung tụ điện nối song song với tải.

2.4. Cộng h­ưởng điện áp.

Viết biểu thức và giải thích .  Zl=Zc

-   Thuyết trình

-   Minh họa bằng hình ảnh

-   Đặt câu hỏi liên quan.

-   Giải thích.

-   Quan sát.

-   Lắng nghe.

-   Trả lời câu hỏi

7h30’

4

Kết thúc vấn đề:

Nhắc lại các kiến thức và nhấn mạnh các điểm chính.

Thuyết trình

Diễn giải.

Lắng nghe.

Ghi chép.

3’

5

Hướng dẫn tự học:

Hệ thống lại kiến thức , Hs cần ghi nhớ và trình bày được các ĐN, Khái niệm, phương pháp và các biểu thức trong bài.

2’

TT

Nội dung

Hoạt động dạy học

Thời gian

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

1

Dẫn nhập:

Thuyết trình

-   Lắng nghe,

-   Ghi chép

2’

2

Giới thiệu chủ đề:

-   Đặt câu hỏi,

-   Phân tích các câu trả lời của học sinh,

-   Xác định kiến thức hiện tại.

-   Lắng nghe,

-   Trả lời câu hỏi

3’

3

Giải quyết vấn đề:

3. Mạch xoay chiều 3 pha.

3.1. Hệ thống 3 pha cân bằng.

Nguồn điện gồm ba sđđ hình sin cùng biên độ , cùng tần số , lệch pha nhau 2π/3 à nguồn ba pha đối xứng hay cân bằng.

3.2. Sơ đồ đấu dây trong mạch xoay chiều 3 pha.

Nếu các dây quấn AX ; BY ; CZ của nguồn điện ba pha nối riêng rẽ với các tải cótổng trở

Nếu các dây quấn AX ; BY ; CZ của nguồn điện ba pha nối riêng rẽ với các tải cótổng trở ZA ; ZB ; ZC , ta có hệ ba pha gồm ba mạch một pha không liên hệ nhau . Mỗimạch điện gọi là một pha của mạch điện ba pha .

Sđđ , điện áp , dòng điện mỗi pha của nguồn (tải) gọi là sđđ pha ký hiệu EP ; điệnáp pha ký hiệu UP ; dòng điện pha ký hiệu IP .

Nếu tổng trở phức tải bằng nhau ( A Z = B Z = C Z ) thì ta có tải ba pha đối xứng .

Mạch điện ba pha gồm nguồn , tải và đường dây đối xứng gọi là mạch điện ba pha đốixứng. Nếu không thỏa điều kiện đó, ta có mạch ba pha không đối xứng. Dòng điện chạy trên đường dây pha từ nguồn đến tải gọi là dòng điện dây ký hiệu Id, điện áp giữa các đường dây pha ấy là điện áp dây ký hiệu Ud .

Có 2 cách nối ba pha của nguồn cũng như ba pha của tải là : nối hình sao (Y) vànối hình tam giác (D)

-   Thuyết trình

-   Minh họa bằng hình ảnh

-   Đặt câu hỏi liên quan.

-   Giải thích.

-   Quan sát.

-   Lắng nghe.

-   Trả lời câu hỏi

4

Kết thúc vấn đề:

Nhắc lại các kiến thức và nhấn mạnh các điểm chính.

- Thuyết trình

- Diễn giải.

-   Lắng nghe.

-   Ghi chép.

5

Hướng dẫn tự học:

Hệ thống lại kiến thức , Hs cần ghi nhớ và trình bày được các ĐN, Khái niệm, phương pháp và các biểu thức trong bài.

TT

Nội dung

Hoạt động dạy học

Thời gian

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

1

Dẫn nhập:

Thuyết trình

-   Lắng nghe,

-   Ghi chép

2

Giới thiệu chủ đề:

-   Đặt câu hỏi,

-   Phân tích các câu trả lời của học sinh,

-   Xác định kiến thức hiện tại.

-   Lắng nghe,

-   Trả lời câu hỏi

3

Giải quyết vấn đề:

3.3. Công suất mạch 3 pha.

Công suất tác dụng P của mạch ba pha bằng tổng công suất tác dụng của các pha .

Gọi PA , PB và PC lần lượt là công suất tác dụng của pha A , pha B và pha C , ta có :

Khi mạch ba pha đối xứng :

Điện áp pha : UA = UB = UC = UP

Dòng điện pha : IA = IB = IC = IP

Góc lệch pha giữa dòng điện pha với điện áp pha tương ứng :

Do đó :

Trong đó RP là điện trở pha .

Thay đại lượng pha bằng đại lượng dây :

-         Đối với cách nối sao :

-         Đối với cách nối tam giác :

Ta tính được công suất tác dụng ba pha theo đại lượng dây , áp dụng chung cho cả

trường hợp đấu sao và đấu tam giác :

P = 3 .Ud.Id.cosj

3.4. Ph­ương pháp giải mạch 3 pha cân

bằng.

Đối với mạch ba pha đối xứng , dòng và áp các pha có trị số bằng nhau và lệch pha

nhau một góc  2π/3. Vì vậy , khi giải mạch đối xứng , ta tách ra một pha để tính

- Cách nối sao:

Các dây từ nguồn đến tải AA’ , BB’ , CC’ gọi là dây pha . Dây OO’ gọi là dây

trung tính . Mạch điện có dây trung tính gọi là mạch điện ba pha 4 dây , mạch điện không

có dây trung tính gọi là mạch điện ba pha 3 dây .

Đối với mạch đối xứng , ta luôn luôn có :

Vì thế dây trung tính không có tác dụng , có thể bỏ dây trung tính . Điện thế điểm trung

tính của tải đối xứng luôn luôn trùng với điện thế điểm trung tính của nguồn .

Gọi EP = EA = EB = EC là sđđ các pha của nguồn ; Ud = UAB = UBC = UCA là điện áp

dây và UP = UA = UB = UC là điện áp pha của mạch điện ba pha , ta có :

* Điện áp pha phía đầu nguồn là :

UP = EP

* Điện áp dây phía đầu nguồn la

- Cách nối tam giác:

Điện áp pha phía đầu nguồn là : UAB = UBC = UCA = UP = EP , cũng chính là điện áp

dây phía đầu nguồn , do đó : Ud = UP = EP

Điện áp đặt vào mỗi pha của tải là

với Ud là điện áp dây của mạchđiện ba pha .

Tổng trở mỗi pha của tải là :

với RP và XP là điện trởvà điện kháng mỗi pha của tải .

Dòng điện qua mỗi pha của tải là

Góc lệch pha giữa điện áp phavà dòng điện pha là

Vì tải đấu sao nên dòng điện dâychính là dòng điện pha : Id = IP

Đồ thị vectơ như hình trên .

b) Có xét tổng trở đường dây pha

Cách tính toán cũng tương tự , nhưng phải gộp tổng trở đường dây với tổng trở pha

tải để tính dòng điện pha và dòng điện dây :

Trong đó Rd , Xd là điện trở , điện kháng đường dây .

- Giải mạch điện ba pha tải đấu tam giác đối xứng

a) Bỏ qua tổng trở đường dây

Điện áp pha tải bằng điện áp dây :

UP = Ud

Dòng điện pha tải :

Góc lệch pha giữa điện áp pha và dòng điện pha tương ứng :

Dòng điện dây

b) Có xét tổng trở đường dây

Tổng trở mỗi pha của tải khi đấu tam giác :     

Biến đổi sang hình sao

Tổng trở tương đương của mỗi pha :

Từ đó , ta tính được dòng điện dây

Dòng điện qua mỗi pha của tải đấu tam giác

-   Thuyết trình

-   Minh họa bằng hình ảnh

-   Đặt câu hỏi liên quan.

-   Giải thích.

-   Quan sát.

-   Lắng nghe.

-   Trả lời câu hỏi

4

Kết thúc vấn đề:

Nhắc lại các kiến thức và nhấn mạnh các điểm chính.

- Thuyết trình

- Diễn giải.

Lắng nghe.

Ghi chép.

5

Hướng dẫn tự học:

Hệ thống lại kiến thức , Hs cần ghi nhớ và trình bày được các ĐN, Khái niệm, phương pháp và các biểu thức trong bài.