TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA
KHOA ÂIÃÛN
BÄÜ MÄN ÂIÃÛN CÄNG NGHIÃÛP
BUÌI TÁÚN LÅÜI
BAÌI GIAÍNG MÄN HOÜC
KYÎ THUÁÛT ÂIÃÛN


Giaùo trỗnh kyợ thuỏỷt õióỷn õổồỹc bión soaỷn dổỷa trón kinh nghióỷm giaớng daỷy nhióửu
nm ồớ Bọỹ mọn ióỷn Cọng Nghióỷp - Khoa ióỷn - Trổồỡng aỷi Hoỹc Baùch Khoa - aỷi
Hoỹc aỡ Nụng vaỡ tham khaớo giaùo trỗnh cuớa caùc trổồỡng baỷn. ỏy laỡ giaùo trỗnh õổa lón
maỷng nhũm giuùp cho sinh vión khọng chuyón vóử õióỷn laỡm taỡi lióỷu tham khaớo vaỡ hoỹc
tỏỷp.
Do trỗnh õọỹ coù haỷn, giaùo trỗnh kyợ thuỏỷt õióỷn khọng traùnh khoới thióỳu soùt, xin hoan
nghónh moỹi sổỷ goùp yù cuớa baỷn õoỹc. Caùc yù kióỳn õoùng goùp xin gồới vóử nhoùm chuyón
mọn ióỷn Cọng Nghióỷp - Khoa ióỷn - Trổồỡng aỷi Hoỹc Baùch Khoa - aỷi Hoỹc aỡ
Nụng.
Caùc taùc giaớ
2
Âải Hc  Nàơng - Trỉåìng Âải hc Bạch Khoa
Khoa Âiãûn - Bäü män Âiãûn Cäng Nghiãûp
Giạo trçnh K thût Âiãûn
Biãn soản : Nguùn Häưng Anh, Bi Táún Låüi, Nguùn Vàn Táún, V Quang Sån Pháưn I MẢCH ÂIÃÛN
Chỉång 1
KHẠI NIÃÛM CÅ BN VÃƯ MẢCH ÂIÃÛN 1.1. MẢCH ÂIÃÛN V KÃÚT CÁÚU HÇNH HC CA MẢCH ÂIÃÛN
1.1.1. Mảch âiãûn
Mảch âiãûn l táûp håüp cạc thiãút bë âiãûn, näúi våïi nhau bàòng cạc dáy dáùn, tảo thnh
nhỉỵng vng kên m trong âọ dng âiãûn cọ thãø chảy qua. Mảch âiãûn âỉåüc cáúu trục tỉì
nhiãưu thiãút bë khạc nhau, chụng thỉûc hiãûn cạc chỉïc nàng xạc âënh âỉåüc gi l pháưn

1
2
3
Dáy dáùn
Ngoi hai loải chênh trãn, trong mảch âiãûn cn cọ dáy dáùn näúi tỉì ngưn âãún ti
âãø tảo thnh mảch vng kên v âãø truưn ti âiãûn nàng tỉì ngưn âãún ti.
1.1.2. Kãút cáúu hçnh hc ca mảch âiãûn.
Kãút cáúu hçnh hc ca mảch âiãûn gäưm cọ : Nhạnh, nụt, vng.
3
1.
Nhạnh
: Nhạnh l bäü pháûn ca mảch âiãûn, gäưm cạc pháưn tỉí màõc näúi tiãúp
nhau trong âọ cọ cng mäüt dng âiãûn chảy qua. Mảch âiãûn hçnh 1.1 cọ ba nhạnh
âạnh säú 1, 2 v 3.
2.
Nụt
: Nụt l chäù gàûp nhau ca ba nhạnh tråí lãn. Mảch âiãûn hçnh 1.1 cọ hai
nụt k hiãûu a v b.
3.
Vng hay mảch vng
: Vng l âỉåìng âi khẹp kên qua cạc nhạnh. Mảch
âiãûn hçnh 1.1 tảo thnh ba vng k hiãûu I, II v III.
1.2. CẠC ÂẢI LỈÅÜNG ÂÀÛC TRỈNG QUẠ TRÇNH NÀNG LỈÅÜNG
Âãø âàûc trỉng cho quạ trçnh biãún âäøi nàng lỉåüng (quạ trçnh nàng lỉåüng) trong
mäüt nhạnh hay mäüt pháưn tỉí ca mảch âiãûn ta dng hai âải lỉåüng : Dng âiãûn i v
âiãûn ạp u. Cäng sút ca nhạnh hồûc ca pháưn tỉí l p = u.i.
1.2.1. Dng âiãûn
Dng âiãûn l dng chuøn dëch cọ hỉåïng ca cạc âiãûn têch. Cỉåìng âäü dng âiãûn
i (gi tàõt l dng âiãûn) vãư trë säú bàòng täúc âäü biãún thiãn ca lỉåüng âiãûn têch q qua tiãút
diãûn ngang ca mäüt váût dáùn.

Chiãưu dng âiãûn, theo âënh nghéa, l chiãưu chuøn âäüng ca âiãûn têch dỉång
trong âiãûn trỉåìng (hay ngỉåüc chiãưu våïi chuøn âäüng cạc âiãûn têch ám). Âãø tiãûn viãûc
tênh toạn, ngỉåìi ta qui ỉåïc chiãưu dng âiãûn trãn mäüt nhạnh bàòng mäüt mi tãn nhỉ
hçnh 1.2a gi l chiãưu dỉång dng âiãûn. Nãúu tải mäüt thåìi âiãøm t no âọ, chiãưu dng
âiãûn trng våïi chiãưu dỉång thç i s mang dáúu dỉång (i > 0, hçnh 1.2b), cn nãúu chiãưu
dng âiãûn ngỉåüc våïi chiãưu dỉång thç i s mang dáúu ám (i < 0, hçnh 1.2c),
4
1.2.2. ióỷn aùp
ióỷn aùp laỡ hióỷu õióỷn thóỳ giổợa hai õióứm. Nhổ vỏỷy õióỷn aùp giổợa hai õióứm A vaỡ B
trón hỗnh 1.3a coù õióỷn thóỳ
A
vaỡ
B
laỡ :
u
AB
=
A
-
B
(1.2)
Trong hóỷ thọỳng õồn vở SI, õióỷn aùp coù õồn vở laỡ V (volt).
Chióửu õióỷn aùp qui ổồùc laỡ chióửu tổỡ õióứm coù õióỷn thóỳ cao õóỳn õióứm coù õióỷn thóỳ
thỏỳp. Cuợng õóứ tióỷn vióỷc tờnh toaùn, ngổồỡi ta qui ổồùc chióửu dổồng õióỷn aùp trón mọỹt

A
B
i
u
A
B
(b)
+
_
1.2.3. Cọng suỏỳt
Trong mọỹt phỏửn tổớ, mọỹt nhaùnh hay mọỹt maỷch õióỷn coù thóứ nhỏỷn nng lổồỹng hoỷc
phaùt nng lổồỹng. Khi choỹn chióửu doỡng õióỷn vaỡ õióỷn aùp truỡng nhau, sau khi tờnh toaùn
cọng suỏỳt p cuớa nhaùnh, ta coù thóứ kóỳt luỏỷn nhổ sau vóử quaù trỗnh nng lổồỹng cuớa nhaùnh.
mọỹt thồỡi õióứm naỡo õoù :
p(t) = u(t).i(t) (1.3)
Nóỳu p(t) > 0 : u vaỡ i cuỡng chióửu: nhaùnh nhỏỷn nng lổồỹng.
p(t) < 0 : u vaỡ i ngổồỹc chióửu: nhaùnh phaùt nng lổồỹng.
1.2.4. ióỷn nng
Nóỳu õióỷn aùp u vaỡ doỡng õióỷn i trón mọỹt phỏửn tổớ phuỷ thuọỹc thồỡi gian t, õióỷn nng
tióu thuỷ bồới phỏửn tổớ tổỡ t
o
õóỳn t laỡ :



i(t)
e(t)
u(t)
+
i(t)
+
_

(a) (b)
−
Ngưn âiãûn ạp u(t) l thäng säú ca mảch âiãûn âàûc trỉng cho kh nàng tảo nãn v
duy trç trãn hai cỉûc cu ngưn mäüt âiãûn ạp, khäng phủ thüc vo giạ trë dng âiãûn
cung cáúp tỉì ngưn. Ngưn ạp âỉåüc k hiãûu nhỉ hçnh 1.4a hồûc 1.4b v âỉåüc biãùu
diãùn bàòng mäüt sỉïc âiãûn âäüng (sââ) e(t). Chiãưu âiãûn ạp u(t) tỉì âiãøm cọ âiãûn thãú cao
âãún âiãøm cọ âiãûn thãú tháúp, vç thãú âiãûn ạp u(t) chênh bàòng sỉïc âiãûn âäüng e(t) ca
ngưn :
u(t) = e(t) (1.5)
2. Ngưn dng âiãûn j(t)
Ngưn dng âiãûn j(t) âàûc trỉng cho kh nàng ca
ngưn âiãûn tảo nãn v duy trç mäüt dng âiãûn cung
cáúp cho mảch ngoi, khäng phủ thüc vo âiãûn ạp
trãn hai cỉûc ca ngưn :
j(t) = i(t) (1.6)
Ngưn dng âiãûn âỉåüc k hiãûu nhỉ hçnh 1.5.
Hçnh 1.5 Ngưn dng âiãûn
j(t)
u(t)
+
_
i(t)


+
Cọng suỏỳt tióu thuỷ trón õióỷn trồớ :
p
R
= u
R
i = Ri
2
(1.8)
Nhổ vỏỷy õióỷn trồớ R õỷc trổng cho quaù trỗnh
tióu taùn trón õióỷn trồớ.
Trong hóỷ õồn vở SI, õióỷn trồớ coù õồn vở laỡ (Ohm), õióỷn dỏựn laỡ S (Simen).
ióỷn nng tióu thuỷ trón õióỷn trồớ R trong khoaớng thồỡi gian t:


==
t
0
2
t
0
R
dtRidtpA
(1.9)
vồùi i = const, ta coù:
A = Ri
2
t (1.10)
4. ióỷn caớm L

L
khi L = Const (hỗnh 1.7) :

dt
di
L
dt
d
e
L
=

=
(1.13)
ióỷn aùp rồi trón õióỷn caớm:

dt
di
Leu
LL
==
(1.14)
Cọng suỏỳt cuọỹn dỏy nhỏỷn:

dt
di
Liiup
LL
==
(1.15)

1
=
11
+
12
(1-18)
trong õoù :
11
laỡ tổỡ thọng moùc voỡng vồùi cuọỹn dỏy 1 do chờnh doỡng õióỷn i
1
taỷo nón.

12
laỡ tổỡ thọng moùc voỡng vồùi cuọỹn dỏy 1 do doỡng õióỷn i
2
taỷo nón.
Tổồng tổỷ, tổỡ thọng moùc voỡng vồùi cuọỹn dỏy 2 :

2
=
22
+
21
(1-19)
trong õoù :
22
laỡ tổỡ thọng moùc voỡng vồùi cuọỹn dỏy 2 do chờnh doỡng õióỷn i
2
taỷo nón.


11
(a)

i
1
u
2
1

1

+

_

2

2
+

_
i
2
u
1
u
1
u
2
i
1
i
2
L
1
L
2
(d) Trổồỡng hồỹp trong mọi trổồỡng laỡ tuyóỳn tờnh, ta coù :

11
= L
1
i
1;

12


1
= L
1
i
1
Mi
2
(1-22)

2
= L
2
i
2
Mi
1
(1-23)
Vióỷc choỹn dỏu + hoỷc dỏỳu trổồùc M trong bióứu thổùc trón phuỷ thuọỹc vaỡo chióửu
quỏỳn caùc cuọỹn dỏy cuợng nhổ choỹn chióửu dổồng doỡng õióỷn i
1
vaỡ i
2
. Nóỳu cổỷc tờnh cuớa
caùc õióỷn aùp u
1
, u
2
vaỡ chióửu dổồng doỡng õióỷn i
1


=

=
(1-24)

d
t
di
M
d
t
di
L
d
t
d
d
t
d
d
t
d
u
12
2
21222
2
=


t
di
M
d
t
di
Lu
21
11
+=d
t
di
M
d
t
di
Lu
12
22
+=

Vồùi hỗnh 1-8c, ta coù :

d
t
di
M

Lu
21
11
+=d
t
di
M
d
t
di
Lu
12
22
=

9
6. ióỷn dung C
ỷt mọỹt õióỷn aùp u
C
lón tuỷ õióỷn thỗ qua tuỷ seợ coù doỡng dởch chuyóứn i vaỡ ồớ hai baớn
cổỷc tuỷ õióỷn tờch luợy õióỷn tờch q (hỗnh 1.9).
i
Hỗnh 1.9 Tuỷ õióỷn
u
C
i
C

C
+=

. (1.28a)
Nóỳu ồớ thồỡi õióứm t = 0 maỡ u
C
(0) = 0, ta coù:


=
t
0
C
idt
C
1
u
(1.28b)
Cọng suỏỳt trón tuỷ õióỷn C laỡ:

dt
du
Cuiup
C
CCC
==
(1.29)
Nng lổồỹng õióỷn trổồỡng tờch luợy trong tuỷ õióỷn :

2

L
MF
, õổồỡng dỏy õổồỹc thay thóỳ bũng R
d
vaỡ L
d
, boùng õeỡn õổồỹc thay thóỳ bũng R

,
10
cuọỹn dỏy Cd õổồỹc thay thóỳ bũng R
Cd
vaỡ L
Cd
. Trổồỡng hồỹp maùy phaùt MF laỡ maùy phaùt
õióỷn mọỹt chióửu thỗ maỷch õióỷn thay thóỳ trón hỗnh 1.10c
Mọ hỗnh maỷch õióỷn õổồỹc sổớ duỷng rỏỳt thuỏỷn lồỹi trong vióỷc nghión cổùu vaỡ tờnh
toaùn maỷch õióỷn vaỡ thióỳt bở õióỷn. L
õ

=

= 1
10
210220
I
U
R
R
o
o

Cọng suỏỳt nguọửn: P
ng
= E.I = 220.10=2200W
Cọng suỏỳt taới : P
t
= U.I = 210.10=2100W
Cọng suỏỳt tọứn hao trong nguọửn :
P
th
= R
o
.I
2
= 1.10
2
=100W


R
R
MF
Cd
R
d
+

e
MF
(c)
Hỗnh VD 1.1
+
_

E
R
o
U
_
+
11
1.4. PHÁN LAI V CẠC CHÃÚ ÂÄÜ LM VIÃÛC CA MẢCH ÂIÃÛN
1.4.1. Phán loải mảch âiãûn
1.
Phán theo dảng ca dng âiãûn
+ Mảch âiãûn mäüt chiãưu l mảch âiãûn cọ dng âiãûn mäüt chiãưu. Dng âiãûn mäüt
chiãưu l dng âiãûn cọ trë säú v chiãưu khäng thay âäøi theo thåìi gian (hçnh1.11).
+
Mảch âiãûn xoay chiãưu l mảch âiãûn cọ dng âiãûn xoay chiãưu. Dng âiãûn

nghéa l R, L, M, C thay âäøi theo dng âiãûn i hồûc âiãûn ạp u trãn chụng.
1.4.2. Chãú âäü lm viãûc ca mảch âiãûn
1.
Chãú âäü xạc láûp ca mảch âiãûn
:
Chãú âäü xạc láûp ca mảch âiãûn l quạ trçnh xy ra láu di trong mảch, dỉåïi tạc
âäüng ca ngưn, dng âiãûn v âiãûn ạp trãn cạc pháưn tỉí âảt trảng thại äø âënh. ÅÍ chãú
âäü xạc láûp, dng âiãûn v âiãûn ạp trãn cạc pháưn tỉí biãún thiãn theo qui lût biãún thiãn
ca ngưn.

2.
Chãú âäü quạ âäü ca mảch âiãûn
:

Chãú âäü quạ âäü ca mảch âiãûn l quạ trçnh náøy sinh trong mảch âiãûn, khi nọ
chuøn tỉì chãú âäü xạc láûp náưy sang chãú âäü xạc láûp khạc. Chãú âäü quạ âäü xy ra khi
âọng càõt hồûc thay âäøi cạc thäng säú ca mảch cọ chỉïa L, C. Thåìi gian quạ âäü Δt
thỉåìng ráút ngàõn. Trãn hçnh 1.13a,b, trỉåïc thåìi âiãøm t = 0 l chãú âäü xạc láûp c, sau
thåìi âiãøm t = Δt l chãú âäü xạc láûp måïi, cn 0 < t < Δt l chãú âäü quạ âäü.
12 i
Δ

=±
∑
(1.31)
trong âọ, nãúu qui ỉåïc dng âiãûn âi âãún nụt mang dáúu dỉång (+) thç dng âiãûn råìi
khi nụt phi mang dáúu ám (-) v ngỉåüc lải.
VÊ DỦ 1.2 :

p dủng âënh lût Kirchhoff 1, viãút tải nụt K
åí hçnh 1.14. Ta cọ :
i
1
- i
2
- i
3
= 0.
1.5.2. Âënh lût Kirchhoff 2 (K 2)
Âënh lût ny cn gi l âënh lût Kirchhoff
vãư âiãûn ạp, âỉåüc phạt biãøu nhỉ sau:
Täøng âải säú cạc âiãûn ạp trãn cạc pháưn tỉí dc theo táút c cạc nhạnh trong mäüt
vng kên våïi chiãưu ty bàòng khäng.
0u
vng
k
=±
∑
(1.32)
Nãúu chiãưu mảch vng âi tỉì cỉûc + sang − ca mäüt âiãûn ạp thç âiãûn ạp âọ mang
dáúu +, cn ngỉåüc lải mang dáúu −.
i

1
= 0
Chuyóứn vóỳ caùc sõõ, ta coù :
u
1
- u
2
= e
1
- e
2

u
1
- u
3
= e
1
- e
3

Nhổ vỏỷy ta vióỳt laỷi phổồng trỗnh
(1.32) nhổ sau :

=

oỡngvvoỡng

kkk
e)dti
C
1
dt
di
LiR(
(1-34)
Trong õoù, chióửu maỷch voỡng cuỡng chióửu dổồng doỡng õióỷn mang dỏu dổồng coỡn
ngổồỹc laỷi mang dỏỳu ỏm.
Vấ DU 1.4
:
Aùp duỷng õởnh luỏỷt Kirchhoff 2, vióỳt cho maỷch
voỡng hỗnh 1.16 :


=++
1211
2
23
3
33
eeiR
dt
di
Ldti
C
1
iR
ởnh luỏỷt Kirchhoff 2 noùi lón tờnh chỏỳt thóỳ

e
2
+

R
1
e
1
+

R
3
e
3
+


u
1
+


u
2
+

u
3
+
(I)

3
L
3
e
2
L
2
+


+
2. Hóy nờu ra cỏc nhỏnh gm
nhng phn t no ? Cỏc
vũng qua cỏc nhỏnh no v
cỏc nỳt l im gp nhau
ca cỏc nhỏnh no ?
3. Hóy vit biu thc in ỏp
trờn cỏc phn t v cỏc
nhỏnh ?

Bi s
1.3. Cho mch in hỡnh 1-2 & hỡnh 1-3.
1. Gi thit mi nhỏnh mt dũng in v nh chiu dng dũng in trờn
cỏc nhỏnh? Gi thit v in ỏp v chiu dng in ỏp trờn cỏc phn t.
2. p dng nh lut Kirchhoff 1& 2 vit cỏc phng trỡnh v dũng cho
cỏc nỳt v cỏc phng trỡnh v in ỏp cho cỏc
mch vũng ?
R
1
R

C
4
R
5
Hỡnh 1-3
R
3
L
3
L
2
e
2
+

e
1
+

= 220V. Lỏỷp sồ õọử thay
thóỳ cho maùy phaùt õióỷn. Tờnh cọng suỏỳt nguọửn phaùt ra, cọng suỏỳt taới tióu thuỷ vaỡ cọng
suỏỳt tọứn hao trong maùy phaùt.
aùp sọỳ : 4600W; 4400W; 200W
Bi s 1.7. ch to mt bp in cụng sut 600W, in ỏp 220V ngi ta dựng
dõy in tr. Tớnh:
1. Dũng in bp tiờu th
2. in tr ca bp
3. Nu dựng dõy in tr chiu di 5m, in tr sut nhit lm vic bng
1,3.10
-6
m thỡ ng kớnh ca dõy dn bng bao nhiờu ?
aùp sọỳ :
2,73A; 80,6; 0,32mm

]R
R^