Chương 2: Dòng điện xoay chiều một pha

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG Chương 2 : DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA NỘI DUNG Chương 2 DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA 2.1.Một số khái niệm cơ bản - 10 - 1.Cường độ dòng điện xoay chiều Giản đồ thời gian của dòng điện xoay chiều: - Dòng điện xoay chiều hình sin là dòng điện biến đổi một cách chu kỳ theo quy luật hình sin với thời gian, được biểu diễn như hình vẽ. - Cường độ dòng điện tức thời : là trị số dòng điện ứng với mỗi thời điểm t, nó phụ thuộc vào giá trị dòng điện cực đại Im và góc pha ( )it ϕω + và được biểu diễn như sau: ( )im tSin.Ii ϕω += Trong đó: • : cường độ dòng điện cực đại [A] mI • f2πω = : vận tốc góc [rad/s] • 14.3=π : hằng số • Tần số f là chu kỳ của của dòng điện trong 1 giêy, đơn vị là [Hz] • Chu kỳ T là khoảng thời gian ngắn nhất để dòng điện lặp lại trị số và chiều biến thiên, f 1T = [s]. Trong một chu kỳ dòng điện xoay chiều đổi chiều 2 lần. • : được gọi là góc pha ban đầu của dòng điện. iϕ - Cường độ dòng điện hiệu dụng : trị số hiệu dụng của dòng điện là một đại lượng quan trọng của mạch điện xoay chiều, khi nói đến trị số của dòng điện là bao nhiêu ampe tức cũng chính là giá trị hiệu dụng của dòng điện đó, các thông số dòng điện ghi trên nhãn các thiết bị điện chính là trị hiệu dụng . Công thức tính trị hiệu dụng của dòng điện như sau: 2 I I m= [A] Im -Im 0 i ωt ϕi 2.Hiệu điện thế xoay chiều Giản đồ thời gian của hiệu điện thế xoay chiều: - Hiệu điện thế tức thời : ( )um tSin.Uu ϕω += Trong đó: • : hiệu điện thế cực đại [V] mU • uϕ : được gọi là góc pha ban đầu của hiệu điện thế. - Hiệu điện thế hiệu dụng : 2 U U m= [V] Um u m 0 ωt -U ϕu Co mp ile d b y N gu ye n V an Th ai TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG NỘI DUNG 3.Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện Điện áp và dòng điện biến thiên cùng tần số, song phụ thuộc vào tính chất mạch điện, góc lệch pha của chúng có thể không trùng nhau, như vậy giữa chúng có sự lệch pha và được ký hiệu là ϕ, công thức tính góc lệch pha ϕ như sau: iu ϕϕϕ −= - 11 - Khi: ϕ > 0 điện áp vượt trước dịng điện ϕ < 0 điện áp chậm sau dịng điện ϕ = 0 điện áp trùng pha dịng điện ϕ = ± π điện áp ngược pha với dịng điện u,i i u 0 ϕ > 0 u,i u i t 0 ϕ < 0 t u,i u i 0 t ϕ = 0 u,i 0 i u ϕ = ± π t Gĩc lệch pha giữa điện áp và dịng điện Co mp ile d b y N gu ye n V an Th ai TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG NỘI DUNG 4.Biểu diễn dòng điện và điện áp xoay chiều hình sin bằng vectơ Giả sử cho các giá trị tức thời của dòng điện và điện áp như sau: ( ) ( )u i tSin.2Uu tSin.2Ii ϕω ϕω += += - 12 - - Độ lớn của vectơ dòng điện và điện áp chính là trị hiêu dụng I và U của chúng. - Góc của vectơ với trục Ox là góc pha đầu. Ví dụ: Hãy biểu diễn dòng điện, điện áp bằng vectơ và chỉ ra góc lệch pha ϕ giữa u và i. Biết : ( )[ ]( )[ ]V40tsin2100u A10tsin220i 0 0 += −= ω ω Lời giải: - Dòng điện hiệu dụng: A20 2 220 2 I I m === - Hiệu điện thế hiệu dụng: V100 2 2100 2 U U m === Biểu diễn vectơ giữa u và i là: - Góc lệch pha giữa u và i: 000 501040 =+=ϕ Ví dụ: Cho các dòng điện i1, i2 và i3 như hình vẽ, biết ti ωsin2161 = và ( )02 90sin212 += ti ω . Tính dòng điện i3. Lời giải: Áp dụng định luật Kiêcshôp 1 tại nút ta có: 213 iii += => 213 III rrr += 100V 20A U I x -1000 400 ϕ = 400+100 = 500 ⊕ i1 i2 i3 I2 I1 x I3 ϕ 0 ϕ i I x ϕ u O U I ⊕ c U Co mp ile d b y N gu ye n V an Th ai TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG NỘI DUNG - Trị số hiệu dụng của dòng i1 là: A16 2 216 2 I I m11 === - Trị số hiệu dụng của dòng i2 là: A12 2 212 2 I I m22 === - Trị số hiệu dụng của dòng i3 là: A201216III 2222 2 13 =+=+= - Góc lệch pha của i3 so với trục ngang Ox : 0 1 2 87,3675,0 16 12 I I tg =⇒=== ϕϕ Như vậy trị số tức thời của dòng điện i3 là: ( )03 87,36tsin220i += ω 2.2..Mạch điện nối tiếp 1.Mạch điện thuần trở R - Dòng điện chạy qua R là: tSin.Iii mR ω== - Điện áp giữa hai đầu điện trở là: tSin.Uu mR ω= - Hiệu điện thế cực đại: R.IU mm = - Hiệu điện thế hiệu dụng: R.IU = Như vậy hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở cùng pha với dòng điện chạy qua điện trở. Đồ thị vectơ giữa dòng điện và điện áp trong mạch thuần trở như hình vẽ: Ví dụ: Một bàn ủi điện có điện trở R = 48,4Ω, điện áp cấp cho bàn ủi điện là điện áp xoay chiều có U = 220V. Tính trị số dòng điện hiệu dụng I và công suất điện mà bàn ủi tiêu thụ. Vẽ đồ thị vectơ giữa dòng điện i và điện áp u. Lời giải: Trị số hiệu dụng của dòng điện: A54,4 4,48 220 R UI === Công suất điện mà bàn ủi tiêu thụ là: W100054,4.4,48I.RP 22 === Do bàn ủi điện là một thiết bị điện được coi là thuần trở nên góc lệch pha giữa dòng điện đi qua nó và điện áp cung cấp cho nó là bằng 0. Do đó đồ thị vectơ sẽ được vẽ như sau: 2.Mạch điện thuần cảm L - Dòng điện chạy qua cuộn dây là: tSin.Iii mL ω== - Điện áp giữa hai đầu cuộn dây là: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ += 2 tSin.Uu mL πω - 13 - - Hiệu điện thế cực đại: Lmm Z.IU = - Hiệu điện thế hiệu dụng: LZ.IU = I U I Ubàn ủi bàn ủi Co mp ile d b y N gu ye n V an Th ai TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG NỘI DUNG Trong đó : + ZL là tổng trở của cuộn dây, ω.LZ L = , đơn vị là Ω + L là điện cảm của cuộn dây, đơn vị là Henry, ký hiệu là H + ω là vận tốc góc, đơn vị là Rad/s Như vậy hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây nhanh pha hơn so với dòng điện chạy qua cuộn dây một góc là π/2. Đồ thị vectơ giữa dòng điện và điện áp trong mạch thuần cảm như hình vẽ: Ví dụ: Một cuộn dây thuần điện cảm (bỏ qua giá trị điện trở của cuộn dây) có L = 0,015H đóng vào nguồn điện có điện áp V 3 t314sin2100u ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ += π . Tìm giá trị dòng điện tức thời i. Vẽ đồ thị vectơ của dòng điện và điện áp. Lời giải: Tổng trở của cuộn dây: Ωω 71,4314.015,0.LZ L === - 14 - Hiệu điện thế hiệu dụng: V100 2 2100 2 U U m === Trị số hiệu dụng của dòng điện: A23,21 71,4 100 Z UI L === Do là mạch thuần cảm cho nên góc lệch pha giữa u và i là +900, do đó góc lệch pha của dòng điện so với trục ngang Ox: 6232uiiu ππππϕϕϕϕϕ −=−=−=⇒−= => ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= 6 t314sin223,21i π Đồ thị vectơ được vẽ như sau: 3.Mạch điện thuần dung C - Dòng điện chạy qua tụ điện là: tSin.Iii mC ω== - Điện áp giữa hai đầu tụ điện là: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= 2 tSin.Uu mC πω - Hiệu điện thế cực đại: Cmm Z.IU = - Hiệu điện thế hiệu dụng: CZ.IU = Trong đó : + ZC là tổng trở của cuộn dây, ω.C 1ZC = , đơn vị là Ω + C là điện dung của tụ điện, đơn vị là Fara, ký hiệu là F. 1F = 106μF; 1F = 109nF; 1F = 1012pF U I x0 3 π 623i πππϕ −=−= UL IL om pil ed by N gu ye n V an Th ai TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG NỘI DUNG Như vậy hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện chậm pha hơn so với dòng điện chạy qua tụ điện một góc là π/2. Đồ thị vectơ giữa dòng điện và điện áp trong mạch thuần dung như hình vẽ: - 15 - Ví dụ: Cho một tụ điện có giá trị điện dung C = 2.10-3F, dòng điện chạy qua tụ có giá trị tức thời là A 4 t314sin2100i ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ += π . Tìm giá trị điện áp tức thời u. Vẽ đồ thị vectơ của dòng điện và điện áp. Lời giải: Tổng trở của tụ điện: Ωω 59,1314.10.2 1 .C 1Z 3C === − Trị số hiệu dụng của dòng điện: A100 2 2100 2 I I m === Trị số hiệu dụng của điện áp: V15959,1.100Z.IU C === Do là mạch thuần dung cho nên góc lệch pha giữa u và i là -900, do đó góc lệch pha của điện áp so với trục ngang Ox: 4242iuiu ππππϕϕϕϕϕ −=−=−=⇒−= => ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= 4 t314sin2159u π Đồ thị vectơ được vẽ như sau: 4.Mạch điện có R, L, C mắc nối tiếp - Dòng điện chạy mạch : tSin.Iiiii mCLR ω==== - Điện áp giữa hai đầu tụ điện là: CLR uuuu ++= - Hiệu điện thế cực đại: Z.IU mm = Đồ thị vectơ giữa dòng điện và điện áp trong mạch R,L,C mắc nối tiếp như hình vẽ: UL UC UL + UC UR I U = UR + UL + UC ϕ I U x0 4 π 424 πππ −=− iϕ = IC UC Co mp ile d b y N gu ye n V an Th ai TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG NỘI DUNG Trong đó : + Z là tổng trở của toàn mạch, đơn vị là Ω ( )2CL2 ZZRZ −+= + ϕ là góc lệch pha giữa u và i ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −=⇒−=−=−= R ZZarctg R ZZ I.R I.ZI.Z U UUtg CLCLCL R CL ϕϕ Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ, cho biết điện áp đầu cực của nguồn là tsin210u ω= Tính trị hiệu dụng của điện áp trên các phần tử R, L và C. Tìm giá trị dòng điện tức thời i chạy trong mạch chính. Vẽ đồ thị vectơ của dòng điện i và điện áp u. Lời giải: Tổng trở của toàn mạch: ( ) ( ) Ω76,82602575ZZRZ 222CL2 =−+=−+= Trị hiệu dụng của điện áp: V10 2 210 2 U U m === Trị hiệu dụng của dòng điện chạy trong toàn mạch: A12,0 76,82 10 Z UI === Điện áp trên phần tử điện trở R: V912,0.75I.RU R === Điện áp trên phần tử cuộn dây L: V312,0.25I.ZU LL === Điện áp trên phần tử tụ điện C: V2,712,0.60I.ZU CC === Góc lệch pha giữa u và i: 00CL 257,2446,0 75 6025 R ZZ tg −≈−=⇒−=−=−= ϕϕ Đồ thị vectơ của dòng điện và điện áp: Dòng điện tức thời chạy trong mạch chính: ( )025tsin2121,0i += ω - 16 - Co mp ile d b y N gu en V an Th ai TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG NỘI DUNG Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ. Điện áp đầu cực của nguồn là U = 20V. Tính dòng điện trong mạch khi tần số là: a) f = 1kHz b) f = 2kHz Lời giải: a) Khi f = 1kHz Tổng trở của cuộn dây: Ωπω 62810.14,3.2.10.100f..2.L.LZ 33L ==== − Tổng trở của tụ điện: Ωπω 78,796110.14,3.2.10.02,0 1 f..2.C 1 .C 1Z 36C ==== − Tổng trở của toàn mạch: ( ) ( ) Ω03,804278,79616283300ZZRZ 222CL2 =−+=−+= Giá trị hiệu dụng của dòng điện: A10.48,2 03,8042 20 Z UI 3−=== b) Khi f = 2kHz Tổng trở của cuộn dây: Ωπω 125610.2.14,3.2.10.100f..2.L.LZ 33L ==== − Tổng trở của tụ điện: Ωπω 89,398010.2.14,3.2.10.02,0 1 f..2.C 1 .C 1Z 36C ==== − Tổng trở của toàn mạch: ( ) ( ) Ω6,427989,398012563300ZZRZ 222CL2 =−+=−+= Giá trị hiệu dụng của dòng điện: A10.67,4 6,4279 20 Z UI 3−=== Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ, biết I = 0,2mA, tần số dòng điện f = 10kHz. a) Xác định điện áp U, UR và UL. Vẽ đồ thị vectơ của mạch. b) Thay L bằng C, cho biết dòng điện I có trị số không đổi. Xác định C và vẽ đồ thị vectơ của mạch trong trường hợp này. Lời giải: a) Mạch RL nối tiếp Tổng trở của cuộn dây: Ωπω 628010.10.14,3.2.10.100f..2.L.LZ 33L ==== − Tổng trở của toàn mạch: ( ) Ω4,11808628010.10ZRZ 2232L2 =+=+= Hiệu điện thế hiệu dụng của toàn mạch: V36,24,11808.10.2,0Z.IU 3 === − Hiệu điện thế hiệu dụng trên phần tử R: V210.10.10.2,0R.IU 33R === − Hiệu điện thế hiệu dụng trên phần tử L: V256,16280.10.2,0Z.IU 3LL === − Góc lệch pha giữa u và i: 03 CL 12,32628,0 10.10 6280 R ZZ tg =⇒==−= ϕϕ - 17 - Co mp ile d b y N gu ye n V an Th ai TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG NỘI DUNG - 18 - Đồ thị vectơ của mạch: a) Mạch RC nối tiếp Trị hiệu dụng của dòng điện chạy trong mạch là: Z UI = . Theo giả thiết của đề thì I không đổi, do đó Z phải không đổi để đảm bảo I không đổi. Vậy Z = 11808,4Ω. Từ công thức tính tổng trở của toàn mạch: 2C 2 ZRZ += => ( ) Ω99,627910.104,11808RZZ 23222C =−=−= Từ công thức tính tổng trở của tụ điện: f..2.C 1 .C 1ZC πω == => nF53,2F10.53,2 10.10.14,3.2.99,6279 1 f..2.Z 1C 93 C ==== −π Góc lệch pha giữa u và i: 03 CL 12,32628,0 10.10 99,6279 R ZZ tg −=⇒=−=−= ϕϕ Đồ thị vectơ của mạch: U I UR UL ϕ = 32,120 UR I 2.3.Công suất của dòng điện hình sin 1.Công suất tác dụng P Là công suất điện trở R tiêu thụ, đặc trưng cho quá trình biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, cơ năng, … Công thức tính công suất tác dụng P: ϕcosUIP = hoặc RIP 2= - Đơn vị của U là [V] - Đơn vị của I là [A] - Đơn vị của P là Watt, ký hiệu là W, 1kW = 1000W Với ϕcos là hệ số công suất. Có 2 cách tính ϕcos : - Cách 1: Z Rcos =ϕ , Z là tổng trở của toàn mạch. - Cách 2: dùng đồ thị vectơ xác định góc lệch ϕ pha giữa u và i, từ đó tính được ϕcos 2.Công suất phản kháng Q Để đặc trưng cho cường độ quá trình trao đổi, tích lũy năng lượng điện từ trường trong mạch điện người ta đưa ra khái niệm công suất phản kháng Q. Q sẽ gồm có công suất phản kháng của cuộn dây QL và công suất phản kháng của tụ điện QC. Công thức tính công suất phản kháng Q: ϕsinUIQ = Với ϕϕ 2cos1sin −±= hoặc C 2 L 2 CL Z.IZ.IQQQ −=+= - Đơn vị của Q là [VAR], 1kVAR = 1000VAR U UC ϕ = -32,120 Co mp ile d b y N gu ye n V an Th ai TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG NỘI DUNG 3.Công suất biểu kiến S Để đặc trưng cho cả 2 quá trình tiêu thụ và biến đổi năng lượng điện sang các dạng năng lượng khác (công suất tác dụng) và quá trình trao đổi, tích lũy năng lượng điện từ trường trong mạch (công suất phản kháng) người ta đưa ra khái niệm công suất biểu kiến S. Công thức tính công suất biểu kiến S: ( ) ( ) ( ) ( ) UIsincos.UI sinUIcosUIQPS 222 2222 =+= +=+= ϕϕ ϕϕ - Đơn vị của S là [VA], 1kVA = 1000VA 4.Đo công suất tác dụng P Để đo công suất tác dụng P, người ta thường dùng oát kế. 2.4.Nâng cao hệ số công suất Hệ số công suất là chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng, có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế. Ví dụ: một máy phát điện có công suất định mức Sđm = 10.000kVA, nếu hệ số công suất của tải cosϕ = 0,5, công suất tác dụng của máy phát cho tải P = Sđmcosϕ = 10000.0,5 = 5000kW. Nếu cosϕ = 0,9, công suất tác dụng của máy phát cho tải P = Sđmcosϕ = 10000.0,9 = 9000kW. Như vậy hệ số công suất cosϕ ảnh hưởng rất lớn đến công suất tác dụng. Để nâng cao hệ số công suất dùng tụ điện mắc song song với tải như hình vẽ: Khi chưa bù hệ số công suất của mạch là cosϕ1. Khi đã bù hệ số công suất của mạch là cosϕ. Công thức tính giá trị tụ C: ( )ϕϕω tgtgU PC 12 −= Ví dụ: Một tải gồm R = 6Ω, ZL = 8Ω mắc nối tiếp, nguồn cấp cho mạch có U = 220V, tần số lưới f = 50Hz. a) Tính dòng điện I - 19 - 1, công suất P, Q, S và hệ số công suất cosϕ1 của tải. b) Tính giá trị tụ điện C mắc song song với tải để nâng cao hệ số công suất cosϕ lên 0,93. Lời giải: a) Ω1086ZRZ 222L2 =+=+= Tổng trở của tải: 6,0 10 6 Z Rcos 1 ===ϕHệ số công suất cosϕ1: A22 10 220 Z UI 1 === Dòng điện tải: Công suất tác dụng của tải: W29046,0.22.220cos.I.UP 11 === ϕ Công suất phản kháng của tải: 8,06,01cos1sin 21 2 1 =−=−= ϕϕ => VAR38728,0.22.220sin.I.UQ 11 === ϕ Công suất biểu kiến của tải: VA484022.220I.US 1 === Co mp ile d b y N gu ye n V an Th ai TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG NỘI DUNG b)Tính C 39,0tg93,0cos 33,1tg6,0cos 11 =⇒= =⇒= ϕϕ ϕϕ ( ) ( ) ( ) F10.79,139,033,1 220.50.14,3.2 2904 tgtg U.f..2 Ptgtg U. PC 4 2 1212 −=−= −=−= ϕϕπϕϕω => 2.5.Phương pháp giải mạch điện xoay chiều hình sin Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ. Hãy tính dòng điện các nhánh, công suất P, Q, S và hệ số công suất cosϕ của mạch. Lời giải: Dòng điện trong các nhánh: 1.Giải bằng phương pháp đồ thị vectơ A10 10 100 Z UI A20 5 100 Z UI A10 10 100 R UI C C L L R === === === Vẽ đồ thị vectơ của mạch như sau: Áp dụng định luật Kiêcshôp 1 tại nút A: 0IIII CLR =−−− rrrr CLR IIII rrrr ++= => CL II rr +Mođun của 2 vectơ là: A10A10A20 =− I r : Từ đồ thị vectơ tơ tính được môđun của vectơ A14,141010I 22 =+= Công suất tác dụng của tải: W100045cos.14,14.100cos.I.UP 0 === ϕ Công suất phản kháng của tải: VAR100045sin.14,14.100sin.I.UQ 0 === ϕ Công suất biểu kiến của tải: VA141414,14.100I.US === - 20 - Co mp ile d b y N gu ye n V an Th ai TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG NỘI DUNG Dòng điện trong các nhánh: 2.Giải bằng phương pháp công suất A10 10 100 Z UI A20 5 100 Z UI A10 10 100 R UI C C L L R === === === Công suất tác dụng của tải: W100010.10I.RP 22 === Công suất phản kháng của tải: VAR100010.1020.5I.ZI.Z QQQ 222 CC 2 LL CL =−=−= += VA141410001000QPS 2222 =+=+= Công suất biểu kiến của tải: Hệ số công suất: I.US cos.I.UP = = ϕ - 21 - => ϕcos.SP = 707,0 1414 1000 S Pcos ===ϕ => Dòng điện chạy trong mạch chính: I.US = A14,14 100 1414 U SI === => Co mp ile d b y N gu ye n V an Th ai TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG NỘI DUNG 2.1. Dòng điện xoay chiều hình sin là gì? Biểu thức trị số tức thời, trị số hiệu dụng của dòng điện? Ý nghĩa của trị số hiệu dụng? CÂU HỎI ÔN TẬP 2.2. Định nghĩa góc pha đầu ϕi, ϕu, góc lệch pha ϕ. Đại lượng nào phụ thuộc vào việc chọn gốc tọa độ? Đại lượng nào phụ thuộc vào các thông số R, X của mạch? 2.3. Hãy viết biểu thức điện áp u và vẽ đồ thị vectơ cho các mạch sau: - Mạch chỉ có R. - Mạch chỉ có L. - Mạch chỉ có C. - Mạch RL nối tiếp. - Mạch RC nối tiếp. - Mạch LC nối tiếp. - Mạch RLC nối tiếp. 2.4. Biểu thức tính công suất tác dụng P? P là công suất tiêu thụ của phần tử nào trong mạch điện? Ý nghĩa của công suất tác dụng P? Đơn vị của P? 2.5. Biểu thức tính công suất phản kháng Q? Q là công suất tiêu thụ của phần tử nào trong mạch điện? Ý nghĩa của công suất phản kháng Q? Đơn vị của Q? 2.6. Biểu thức tính công suất biểu kiến S? Ý nghĩa của công suất biểu kiến S? Đơn vị của S? 2.7. Nêu cách biểu diễn dòng điện và điện áp xoay chiều hình sin bằng vectơ. 2.8. Biểu thức tức thời của dòng điện và điện áp của một nhánh mạch điện là ( )015tsin210i −= ω ( )025tsin2200u += ω và . Hãy xác định giá trị cực đại và hiệu dụng của dòng điện và điện áp của nhánh mạch trên. Xác định góc pha đầu của dòng điện và điện áp. Xác định góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp. Cho biết nhánh mạch trên có tính chất cảm kháng hay dung kháng? Hãy biểu diễn dòng điện và điện áp trên bằng vectơ. 2.9. Cho một mạch điện RL nối tiếp, R = 57Ω; ZL = 100Ω. Nguồn điện cấp cho mạch có U = 230V. Tính I, U , U , cosϕ, P, Q của mạch. Xác định góc lệch pha giữa u và i. R L 2.10. Một nguồn điện có tần số f = 10kHz cung cấp điện cho một mạch RL mắc nối tiếp có R = 10kΩ và L = 100mH. Xác định giá trị điện áp nguồn để dòng điện chạy trong mạch là 0,2mA. 2.11. Một nguồn điện U = 15V, tần số f = 10kHz cung cấp điện cho một mạch RC mắc nối tiếp có R = 1kΩ và C = 0,005μF. Tính I, cosϕ, U - 22 - R, UC, P, Q. Xác định góc lệch pha giữa u và i. 2.12. Một nguồn điện có điện áp U, cung cấp điện cho một mạch RC nối tiếp có R = 15Ω và ZC = 20Ω. Biết công suất tác dụng của mạch điện P = 240W. Tính I, U , U , U, cosϕ, Q. Xác định góc lệch pha giữa u và i. R C 2.13. Cho một mạch điện như hình vẽ, biết U = 150V. L Tính I1, I2, I3, I, P, Q , cosϕ của mạch điện. Co mp ile d b y N gu ye n V an Th ai TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chương 2 Môn ĐIỆN GIA DỤNG NỘI DUNG - 23 - CÂU HỎI ÔN TẬP 2.14. Cho một mạch điện như hình vẽ, biết I3 = 50A. a) Tính UAB; I1; I2; I4; P; Q; S; cosϕ; U của mạch. b) Xác định phần tử nào của (R, Z hoặc ZL C) mắc nối tiếp vào nhánh 2 để cho dòng điện I4 = 0. Tính trị số phần tử ấy và dòng điện I,U,P,Q ,S, cosϕ trong trường hợp này. 2.15. Cho một cuộn dây có R = 4Ω, Z = 25 mắc nối tiếp với tụ điện có ZL C = 22Ω đấu vào nguồn U = 220V a) Tính I, QL , QC , Q , cosϕ của mạch. b) Tính điện áp đặt lên cuộn dây và điện áp đặt lên tụ điện. 2.16. Cho mạch điện như hình vẽ. Tính dòng điện I1, I2, I, UAB của mạch. 2.17. Một tải có R = 6Ω, Z = 8Ω. L a) Tính hệ số công suất của tải. Tải được đấu vào nguồn có U = 120V. b) Tính công suất P, Q của tải. Để nâng cosϕ của mạch điện lên bằng 1 người ta mắc thêm tụ song song với tải. Tính công suất phản kháng QC của tụ điện. Tính giá trị điện dung C của tụ điện, biết tần số nguồn điện f = 50Hz. Co mp ile d b y N gu ye n V an Th ai