Giáo trình Công nghệ kỹ thuật ô tô - Điện kỹ thuật

 ỦY BAN NHÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 
TRƢỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI 
------ 
GIÁO TRÌNH 
ĐIỆN KỸ THUẬT 
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ 
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG 
Lƣu hành nội bộ - Năm 2018 
 ỦY BAN NHÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 
TRƢỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI 
------ 
GIÁO TRÌNH 
ĐIỆN KỸ THUẬT 
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ 
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG 
 Chủ biên: ThS. Trần Thị Trà My 
 Thành viên: ThS. Lê Anh Tuyến 
 ThS. Ngô Thị Kim Uyển 
Lƣu hành nội bộ - Năm 2018 
 i 
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 
Giáo trình “Điện kỹ thuật” dùng làm tài liệu học tập hoặc giảng dạy được 
biên soạn dựa trên cơ sở chương trình môn học. 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. 
 ii 
LỜI NÓI ĐẦU 
Giáo trình “ĐIỆN KỸ THUẬT” được biên soạn theo chương trình môn học 
Điện kỹ thuật, tài liệu dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên chuyên ngành 
Công nghệ Kỹ thuật ôtô. Ngoài ra còn có thể làm tài liệu tham khảo cho các 
chuyên viên và học viên ngành điện. 
Nội dung của giáo trình được biên soạn với những kiến thức cơ bản nhất về 
kỹ thuật điện. Trên cơ sở mục tiêu môn học khi biên soạn nhóm tác giả đã cố 
gắng trình bày nội dung giáo trình một cách ngắn gọn, dễ hiểu, cuối mỗi chương 
là tập hợp các câu hỏi và bài tập giúp người học kiểm tra lại kiến thức đã trình 
bày trong chương đó. Nhóm tác giả mong rằng với giáo trình này, sinh viên sẽ 
hiểu được những điều cơ bản nhất của môn Điện kỹ thuật, làm kiến thức nền 
tảng để học tốt các môn chuyên ngành. 
 Giáo trình Điện kỹ thuật được biên soạn gồm 4 chương: 
Chương 1: Đại cương về mạch điện 
Chương 2: Máy biến áp 
Chương 3. Động cơ điện 
Chương 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện 
 Trong quá trình biên soạn giáo trình nhóm tác giả xin chân thành cám ơn 
đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp chân thành và vô cùng qu báu của các 
đồng nghiệp và các chuyên gia trong và ngoài trường. 
Giáo trình biên soạn không tránh khỏi một số sai sót nhất định. Chúng tôi 
rất mong tiếp tục nhận được nhiều ý kiến đóng góp của qu đồng nghiệp và đọc 
giả để giáo trình được b sung, ch nh sửa ngày một hoàn thiện hơn. 
 Các tác giả 
 iii 
MỤC TIÊU MÔN HỌC 
Giáo trình “Điện kỹ thuật” được biên soạn trên cơ sở chương trình chương 
trình môn học Điện kỹ thuật được xây dựng theo Thông tư số: 03/2017/TT-
BLĐTBXH ngày 01/03/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã 
hội của nhà trường đã được phê duyệt. Nội dung giáo trình bám sát được chương 
trình đào tạo nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản về điện, nguyên 
lý hoạt động của các máy điện trang bị trong kỹ thuật và trên ô tô hiện nay. Giáo 
trình còn cung cấp kiến thức về cấu tạo - nguyên lý trang bị điện và các mạch 
điều khiển máy điện với thực tiễn đang được áp dụng trên thực tế. Đây là môn 
học cơ sở nghề, trang bị kiến thức cho sinh viên làm nền tảng cho việc nghiên 
cứu các môn học chuyên môn lý thuyết và thực hành chuyên ngành, cũng như 
phục vụ cho nghề nghiệp của sinh viên sau khi ra trường. Ngoài ra, giáo trình 
được biên soạn dựa vào điều kiện với các máy móc, thiết bị được trang bị cho 
xưởng thực tập của khoa, phù hợp với điều kiện nghiên cứu của sinh viên. 
Giáo trình sau khi biên soạn, được hội đồng nghiên cứu khoa học công 
nhận sẽ dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho sinh viên chuyên ngành Công 
nghệ kỹ thuật ôtô. Tuy nhiên, giáo trình cũng có thể làm tài liệu nghiên cứu cho 
sinh viên các chuyên ngành kỹ thuật khác, làm tài liệu tham khảo cho kỹ thuật 
viên làm việc có liên quan đến kỹ thuật điện. 
 iv 
MỤC LỤC 
Chƣơng 1: ĐẠI CƢƠNG VỀ MẠCH ĐIỆN ....................................................................... 1 
1.1. Những khái niệm cơ bản về mạch điện............................................................... 1 
1.1.1. Mạch điện ..................................................................................................... 1 
1.1.2. Kết cấu hình học của mạch điện. .................................................................. 2 
1.1.3. Các đại lượng đặc trưng cho quá trình năng lượng trong mạch điện ........... 2 
1.1.4. Mô hình mạch điện, các thông số ................................................................. 4 
1.1.5. Các định luật cơ bản của mạch điện ............................................................. 9 
1.2. Các khái niệm cơ bản về dòng điện xoay chiều................................................ 10 
1.2.1. Định ngh a và sự sản sinh ra sức điện động xoay chiều hình sin. .............. 10 
1.2.2. Các đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều .................................... 13 
1.2.3. Biểu diễn các đại lượng xoay chiều bằng đồ thị vectơ. .............................. 16 
1.3. Mạch điện xoay chiều hình sin 1 pha ............................................................... 18 
1.3.1. Mạch thuần điện trở R ..... ...  của cầu chì. 
6. Trình bày công dụng, cấu tạo và nguyên l rơle điện từ. 
7. Trình bày công dụng, cấu tạo và nguyên lý nút nhấn. 
8. Trình bày công dụng, cấu tạo và nguyên lý công tắc tơ. 
9. So sánh những đặc trưng cơ bản giống và khác nhau của hai thiết bị bảo vệ 
quá dòng điện là cầu chảy và áptômát? 
10. Trình bày yêu cầu kỹ thuật và kết cấu nguyên lý của khởi động từ. 
Điện kỹ thuật 152 
MỘT SỐ KÝ HIỆU THƢỜNG DÙNG 
KÝ HIỆU TÊN GỌI THỨ NGUYÊN 
A Điện năng tiêu thụ Jun (J) 
 ⃗⃗ Cảm ứng từ Tesla (T) 
B Điện nạp Simen (S) 
BL Cảm dẫn Simen (S) 
BC Dung dẫn Simen (S) 
C Điện dung Fara (F) 
e Sức điện động Vôn (V) 
e(t) Sức điện động tức thời Vôn (V) 
f Tần số Héc (Hz) 
G Điện dẫn Simen (S) 
I Dòng điện Ampere (A) 
Ip Dòng điện pha Ampere (A) 
Id Dòng điện dây Ampere (A) 
i(t) Dòng điện tức thời Ampere (A) 
j(t) Nguồn dòng điện Ampere (A) 
k T số biến áp 
L Điện cảm Henry (H) 
M Moment Newton.mét (Nm) 
n Tốc độ rotor vòng 
n1 Tốc độ từ trường vòng 
n2 Tốc độ trượt vòng 
P Công suất tác dụng Oát (W) 
Q Công suất phản kháng VAr 
q Điện tích Coulomb (C) 
R Điện trở Ohm () 
S Công suất biểu kiến Vôn-ampere (VA) 
T Chu kỳ giây 
t Thời gian giây 
U Điện áp Vôn 
Up Điện áp pha Vôn 
Ud Điện áp dây Vôn 
u(t) Điện áp tức thời Vôn 
X Điện kháng Ohm () 
XL Cảm kháng Ohm () 
XC Dung kháng Ohm () 
Y T ng dẫn Simen (S) 
Z T ng trở Ohm () 
 Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện rad 
cos Hệ số công suất 
e Pha ban đầu sức điện động rad 
i Pha ban đầu dòng điện rad 
u Pha ban đầu điện áp rad 
ω Tần số góc rad/s 
 Từ thông Vêbe (Wb) 
Điện kỹ thuật 153 
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 
BATN: Biến áp tự ngẫu 
CD: Cầu dao 
KĐ : Không đồng bộ 
MBA: Máy biến áp 
Y/Y: Ba pha nối kiểu sao – sao 
Y/Δ: Ba pha nối kiểu sao – tam giác 
Điện kỹ thuật 154 
DANH MỤC HÌNH 
Hình 1-1: Mạch điện. ...................................................................................................... 2 
Hình 1-2: Ký hiệu nguồn điện áp. ................................................................................... 4 
Hình 1-3: Ký hiệu nguồn dòng điện. ............................................................................... 5 
Hình 1-4: Điện trở. .......................................................................................................... 5 
Hình 1-5: Sức điện động và điện áp tự cảm trên cuộn dây. ............................................ 6 
Hình 1-6: Phần tử điện dung. .......................................................................................... 7 
Hình 1-7: Mô hình mạch điện. ........................................................................................ 8 
Hình 1-8: Nút dòng điện. ................................................................................................. 9 
Hình 1-9: Đồ thị dòng điện xoay chiều hình sin. .......................................................... 11 
Hình 1-10: Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 1 pha đơn giản. ................................... 12 
Hình 1-11: Chuyển động khung dây trong từ trường. ................................................... 12 
Hình 1-12: Đồ thị sức điện động khi e > 0 và e < 0 ................................................. 13 
Hình 1-13: Sự lệch pha giữ điện áp và dòng điện. ........................................................ 15 
Hình 1-14: Biểu diễn hàm sin bằng vectơ. .................................................................... 17 
Hình 1-15: Biểu diễn dòng điện, điện áp bằng vectơ. ................................................... 17 
Hình 1-16: Mạch thuần điện trở và giản đồ vectơ điện áp và dòng điện. .................... 18 
Hình 1-17: Đồ thị hàm sin i, u, p trong mạch thuần điện trở. ...................................... 19 
Hình 1-18: Mạch thuần điện kháng và giản đồ vectơ điện áp và dòng điện. ............... 19 
Hình 1-19: Đồ thị hàm sin i, u, p trong mạch thuần điện cảm...................................... 20 
Hình 1-20: Mạch thuần điện dung và giản đồ vectơ điện áp và dòng điện. ................. 20 
Hình 1-21: Đồ thị hàm sin i, u, p trong mạch thuần điện kháng. ................................. 21 
Hình 1-22: Mạch RLC mắc nối tiếp và giản đồ vectơ điện áp và dòng điện. ............... 22 
Hình 1-23: Tam giác tổng trở........................................................................................ 23 
Hình 1-24: Mạch R – L – C song song và biểu diễn vectơ.Error! Bookmark not 
defined. 
Hình 1-25: Tam giác công suất. .................................................................................... 26 
Hình 1-26: Biểu diễn hình học của số phức. ................................................................. 28 
Điện kỹ thuật 155 
Hình 1-27: Biểu diễn hình học số phức và phép cộng số phức. .................................... 29 
Hình 1-28: Biểu diễn dạng cực của số phức. ................................................................ 30 
Hình 1-29: Mạch một cửa. ............................................................................................ 34 
Hình 1-30: Đồ thị hàm sin và đồ thị vectơ sức điện động ba pha. ................................ 37 
Hình 1-31: Máy phát điện đồng bộ ba pha. .................................................................. 38 
Hình 1-32: Sơ đồ nguồn và phụ tải đấu hình sao. ......................................................... 39 
Hình 1-33: Đồ thị vectơ điện áp của hệ thống 3 pha nối hình sao. .............................. 39 
Hình 1-34: Mạch ba pha ba dây nối sao. ...................................................................... 40 
Hình 1-35: Sơ đồ nguồn và phụ tải đấu tam giác. ........................................................ 41 
Hình 1-36: Đồ thị vectơ dòng điện của hệ thống 3 pha nối tam giác. .......................... 41 
Hình 1-37: Mạch ba pha đối xứng nối sao, đồ thị vectơ điện áp và dòng điện. ........... 44 
Hình 1-38: Mạch ba pha nối sao đối xứng có tổng trở đường dây. .............................. 45 
Hình 1-39: Mạch ba pha đối xứng nối tam giác, đồ thị vectơ điện áp và dòng điện. ... 45 
Hình 1-40: Mạch ba pha nối tam giác đối xứng có tổng trở đường dây. ..................... 46 
Hình 2-1: Máy biến áp core type và shell type. ............................................................. 58 
Hình 2-2: Máy biến áp Berry type ................................................................................. 58 
Hình 2-3: Sơ đồ cấu tạo máy biến áp một pha. ............................................................. 59 
Hình 2-4: Các dạng mạch từ máy biến áp. ................................................................... 59 
Hình 2-5: Sơ đồ thay thế máy biến áp không tải. .......................................................... 63 
Hình 2-6: Sơ đồ thí nghiệm máy biến áp không tải. ...................................................... 64 
Hình 2-7: Sơ đồ thay thế của máy biến áp ngắn mạch. ................................................ 65 
Hình 2-8: Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp. ................................................... 65 
Hình 2-9: Chế độ ngắn mạch máy biến áp. ................................................................... 66 
Hình 2-10: Sơ đồ cấu tạo máy biến áp 3 pha. ............................................................... 70 
Hình 2-11: Các sơ đồ đấu dây máy biến áp ba pha. ..................................................... 70 
Hình 2-12: Biểu thị góc lệch pha. ................................................................................. 72 
Hình 2-13: Cách đánh dấu đầu dây trong máy biến áp 3 pha. ..................................... 72 
Hình 2-14: Cách nối dây quấn kiểu sao (Y) và tam giác (Δ). ....................................... 73 
Hình 2-15: Sự lệch pha trong một pha của máy biến áp 3 pha. ................................... 74 
Điện kỹ thuật 156 
Hình 2-16: Tổ đấu dây Y/Y - 12 ..................................................................................... 75 
Hình 2-17: Tổ đấu dây Y/Δ - 11 .................................................................................... 75 
Hình 3-1: Động cơ không đồng bộ. ............................................................................... 80 
Hình 3-2: Stator và lá thép stator. ................................................................................. 81 
Hình 3-3: Rotor lồng sóc và ký hiệu rotor trên mạch điện. .......................................... 81 
Hình 3-4: Rotor dây quấn và ký hiệu rotor trên mạch điện. ......................................... 82 
Hình 3-5: Sự hình thành từ trường đập mạch trong dây quấn 1 pha. .......................... 83 
Hình 3-6: Từ trường quay của dòng điện 3 pha............................................................ 84 
Hình 3-7: Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ 3 pha. ............................. 86 
Hình 3-8: Dòng điện cảm ứng trong dây quấn rotor. ................................................... 93 
Hình 3-9: Sơ đồ ra dây của dây quấn stator 6 đầu dây. ............................................... 96 
Hình 3-10: Sơ đồ ra dây của dây quấn stator 9 đầu dây. ............................................. 97 
Hình 3-11: Sơ đồ đấu dây quấn stator 6 đầu dây theo hình Y. ..................................... 98 
Hình 3-12: Sơ đồ đấu dây quấn stator 6 đầu dây theo hình Δ. ..................................... 98 
Hình 3-13: Sơ đồ đấu dây theo dạng Y nối tiếp của động cơ 3 pha ra 9 đầu dây. ....... 99 
Hình 3-14: Sơ đồ đấu dây dạng Y song song của động cơ 3 pha ra 9. ......................... 99 
Hình 3-15: Sơ đồ đấu dây theo dạng Δ nối tiếp của động cơ 3 pha ra 9 đầu dây. ..... 100 
Hình 3-16: Sơ đồ đấu dây theo dạng Δ song song động cơ 3 pha ra 9 đầu dây. ........ 100 
Hình 3-17: Sơ đồ đảo chiều quay động cơ trực tiếp. .................................................. 102 
Hình 3-18: Nguyên lý đảo chiều quay động cơ không đồng bộ 3 pha và sơ đồ đảo 
chiều quay động cơ điện không đồng bộ ba pha bằng cầu dao đảo ba pha. .............. 103 
Hình 3-19: Sơ đồ mở máy trực tiếp động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc. ............. 105 
Hình 3-20: Sơ đồ mở máy dùng điện kháng nối tiếp vào mạch Stator. ...................... 106 
Hình 3-21: Sơ đồ mở máy qua biến áp tự ngẫu. ......................................................... 107 
Hình 3-22: Sơ đồ mở máy đổi nối Y Δ ..................................................................... 108 
Hình 3-23: Sơ đồ khởi động động cơ KĐB 3 pha rotor dây quấn dùng điện trở phụ.109 
Hình 3-24: Động cơ vạn năng. .................................................................................... 111 
Hình 3-25: Cực từ và dây quấn kích thích. ................................................................. 111 
Hình 3-26: Kiểu quấn ngược chiều dây của dây quấn kích thích. .............................. 112 
Điện kỹ thuật 157 
Hình 3-27: Cấu tạo stator và rotor động cơ vạn năng................................................ 113 
Hình 3-28: Cổ góp và khung dây phần ứng. ............................................................... 113 
Hình 3-29: Kết cấu động cơ vạn năng. ....................................................................... 114 
Hình 3-30: Nguyên lý động cơ vạn năng khi hoạt động với dòng xoay chiều. ........... 115 
Hình 3-31: Nguyên lý động cơ vạn năng khi hoạt động với dòng một chiều. ............. 115 
Hình 3-32: Trục phân dòng trùng với trục cực từ (M=0) ........................................... 116 
Hình 3-33: Trục phân dòng không trùng với trục cực từ (M 0). .............................. 117 
Hình 3-34: Trục phân dòng trùng với đường trung tính hình học (M = Mmax). ......... 117 
Hình 3-35: Sơ đồ mở máy động cơ điện vạn năng. ..................................................... 118 
Hình 3-36: Dùng bộ biến đổi thyristor thay đổi Uc để khởi động động cơ. ................ 119 
Hình 4-1: Các loại cầu dao. ........................................................................................ 127 
Hình 4-2: Ký hiệu cầu dao trên mạch điện. ................................................................ 128 
Hình 4-3: Cấu tạo cầu dao. ......................................................................................... 128 
Hình 4-4: Ký hiệu công tắc trên mạch điện. ............................................................... 129 
Hình 4-5: Các loại công tắc và cấu tạo. ..................................................................... 129 
Hình 4-6: Áptômát ....................................................................................................... 130 
Hình 4-7: Nguyên lý của một áptômát dòng điện cực đại. .......................................... 133 
Hình 4-8: Các dạng dây chảy và cách mắc cầu chì bảo vệ trong mạch điện. ............ 134 
Hình 4-9: Ký hiệu cầu chì trên mạch điện. ................................................................. 134 
Hình 4-10: Cầu chì ống sứ. ......................................................................................... 135 
Hình 4-11: Sơ đồ kết cấu của rơle điện từ. ................................................................. 137 
Hình 4-12: Cấu tạo các loại nút nhấn và ký hiệu trên mạch điện. ............................. 139 
Hình 4-13: Cấu tạo bộ khống chế. .............................................................................. 141 
Hình 4-14: Ký hiệu công tắc hành trình. ..................................................................... 142 
Hình 4-15: Cấu tạo công tắc hành trình kiểu nút ấn. ................................................. 143 
Hình 4-16: Cấu tạo công tắc hành trình kiểu tì. ......................................................... 144 
Hình 4-17: Cấu tạo của một công tắc hành trình kiểu đòn. ........................................ 144 
Hình 4-18: Contactor .................................................................................................. 145 
Hình 4-19: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động contactor. .............................................. 147 
Điện kỹ thuật 158 
Hình 4-20: Sơ đồ khởi động từ động cơ 3 pha 2 nút nhấn. ......................................... 149 
Điện kỹ thuật 159 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Nguyễn Kim Đính – Máy điện 1 và 2 – NXB Đại học quốc gia Tp. Hồ 
Chí Minh, Trường đại học kỹ thuật 1996. 
[2] TS. Phan Ngọc Bích – Điện kỹ thuật – NXB Khoa học kỹ thuật 2000. 
[3] PGS.TS. Đặng Văn Đào Chủ biên , PGS.TS. Lê Văn Doanh – Giáo 
trình Kỹ thuật điện – NXB Giáo dục 2002. 
[4] PGS.TS. Đặng Văn Đào Chủ biên , PGS.TS. Lê Văn Doanh – Kỹ thuật 
điện – NXB Giáo dục 1998. 
[5] ThS. Vũ Xuân Hùng – Điện kỹ thuật – NXB Lao động 2008. 
[6] Chân Ngọc Bích – Hướng dẫn sử dụng và sửa chữa Máy biến áp Động 
cơ điện Máy phát điện công suất nhỏ – NXB Giáo dục 1996. 
[7] Nguyễn Trọng Thắng –Kỹ thuật điện – NXB Đại học Quốc gia Tp. Hồ 
Chí Minh 2012. 
[8] TS. Hồ Xuân Thanh, ThS. Phạm Xuân H – Giáo trình Khí cụ điện – 
NXB Đại học kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh 2010.