AC & DC 1 chieu 2 chieu cuc manh PDF

Preview

Summary

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN MÔN: NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆNBÁO CÁO NGHIÊN CỨU DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀUGiảng viên hướng dẫn: Th Phạm Minh TúSinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Khánh 20212562Nguyễn Minh Hưng 20212561Lớp: Kỹ thuật Điện 01 – KMỤC LỤCMỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯ...

Description

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN MÔN: NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Giảng viên hướng dẫn: Th.S Phạm Minh Tú Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Khánh 20212562 Nguyễn Minh Hưng 20212561 Lớp: Kỹ thuật Điện 01 – K66

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

MỤC LỤC MỤC LỤC ………………………………………………………………………………………...…2 LỜI NÓI ĐẦU ……………………………………………………………………………………..3 CHƯƠNG 1 : KHÁI QUÁT VỀ DÒNG ĐIỆN ......................……….……….........4 1. Nguồn gốc và sự phát triển của dòng điện .............................................................4 2. Khái niệm dòng điện ..............................................................................................................5 CHƯƠNG 2: DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ...................................................................................................................................................7 1. Lịch sử của AC và DC ..........................................................................................................7 2. Phân biệt dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều ..........................10 2.1. Dòng điện xoay chiều (AC) là gì ? .......................................................................10 a, Khái niệm ..................................................................................................................................10 b, Cách tạo dòng điện xoay chiều ....................................................................................10 c, Dạng sóng của điện xoay chiều ...................................................................................11 d, Các ứng dụng của dòng điện xoay chiều ...............................................................13 2.2. Dòng điện một chiều (DC) là gì ? 14 a, Khái niệm ..................................................................................................................................14 b, Cách tạo dòng điện một xoay chiều .........................................................................15 c, Đồ thị của dòng điện một chiều ..................................................................................16 d, Các ứng dụng của dòng điện một chiều .................................................................16 3. Cách chuyển đổi từ điện xoay chiều sang điện một chiều – AC sang DC ..........................................................................................................................................................19 4. Cách chuyển đổi từ điện một chiều qua điện xoay chiều – DC sang AC ..........................................................................................................................................................19 5. Các thiết bị chuyển đổi điện AC, DC trong công nghiệp .........................21 6. Nguồn AC, DC, AC/DC, DC/DC ................................................................................22 7. Tại Sao Dùng Dòng Điện Xoay Chiều? .................................................................25 CHƯƠNG 3 NHỮNG LƯU Ý KHI SỬ DỤNG DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ...............................................................26 1. Những lưu ý khi sử dụng dòng AC/DC trong các thiết bị điện tử...............................................................................................................................................................26 2. Mức độ nguy hiểm của AC/DC ...................................................................................27 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ....................................................................................................29

Trang 2

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

LỜI NÓI ĐẦU Ngành Điện ngày là một ngành rất quan trọng và phổ biến hiện nay và trong tương lai cũng vậy. Điện không chỉ mang lại sự tiện dụng trong sinh hoạt hàng ngày mà nó còn góp phần tốc độ hoá và mang lại hiệu quả đáng kể trong sản xuất và kinh doanh. Chúng ta không thể sống mà thiếu năng lượng điện và đặc biệt là các thiết bị điện. Chắc hẳn mọi người đều đã từng nghe đến khái niệm dòng điện một chiều – dòng điện xoay chiều. Hay chúng ta nhìn thấy chữ AC, DC trên thiết bị điện gia dụng như tủ lạnh, tivi, máy giặt, bóng đèn… Điện xoay chiều được sử dụng rất nhiều và rất quen thuộc với cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Điện một chiều cũng được sử dụng phổ biến hơn. Vậy làm sao để phân biệt và biết đâu là điện một chiều, đâu là điện xoay chiều, nhóm chúng em đã quyết định làm bài báo cáo này để giúp mọi người có thêm kiến thức để có thể phân biệt dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều. Chúng em xin chân thành cảm ơn Th.S Phạm Minh Tú đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn chúng em cùng với sự cố gắng của mọi người trong nhóm để hoàn thành bản báo cáo này. Tuy nhiên, do chúng em chưa có kiến thức chuyên sâu nên bản báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em xin tiếp thu những ý kiến từ thầy và các bạn để bổ sung kiến thức cho mình và những lần tiếp theo. Xin chân thành cảm ơn!

Trang 3

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

Chương 1: Khái quát về dòng điện 1. Nguồn gốc và sự phát triển của dòng điện Từ rất lâu, trước cả khi con người xuất hiện, dòng điện đã được hình thành dưới dạng các tia sét do các đám mây tích điện trái dấu phóng xuống mặt đất. Tuy nhiên, đến tận thế kỷ 17,18 thì những lý thuyết về điện mới được hình thành và phát triển. Đó là những kiến thức để giải thích hiện tượng sét tự nhiên chứ chưa ai có thể áp dụng vào thực tế.

Dòng điện sinh ra từ các tia sét

Mãi đến cuối thế kỷ 19, cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp năng lượng, dòng điện mới bắt đầu được khai thác và ứng dụng rộng rãi vào đời sống sản xuất của con người khiến cho việc dùng điện không còn nhiều khó khăn, trở ngại. Chúng được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống như ẩm thực, giao thông, xây dựng, kinh tế, giáo dục,…và ngành công nghiệp năng lượng điện năng hiện đang được xem là ngành xương sống trong thế giới hiện đại của con người.

Trang 4

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

2. Khái niệm dòng điện Dòng điện là dòng chuyển dịch có hướng của các hạt mang điện thường là các electron ở trong môi trường nào đó như kim loại, chất điện phân, chất khí hay chất bán dẫn. Đó là số lượng electron đi qua một điểm nhất định trong một giây. Có nghĩa là nếu nhiều electron hơn đi qua một điểm nhất định thì dòng điện sẽ lơn hơn. Dòng điện được đo bằng Ampe hoặc amp. Một điều lưu ý về electron: chúng là các hạt mang điện tích âm, dòng electron liên tục trong mạch điện được gọi là dòng điện. Vật liệu dẫn điện bao gồm một số lượng lớn electron tự do di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác một cách ngẫu nhiên. Dòng điện có thể được hiểu giống như nước chảy qua một đường ống; nước trong ống đại diện cho điện tích. Càng nhiều nước điện Trang 5

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

tích càng nhiều, điện áp giống như áp suất; khi nước càng nhiều thì áp suất (điện áp) ở cuối đường ống sẽ cao.

Trong hình trên, có điện áp tại điểm A, nhưng không có dòng điện vì vòi được đóng và nước không chảy. Điều này có nghĩa là, có thể có điện áp mà không có dòng điện; nhưng không có dòng điện không có điện áp. Tại điểm B, vòi được mở và nước chảy. Tại thời điểm này, có cả dòng điện và điện áp vì đã có dòng chảy. Nếu chúng ta mở vòi để xả một ít nước ra, khi đó áp suất sẽ giảm và điện áp sẽ thấp hơn. Trong kỹ thuật công nghiệp hoặc ứng dụng đời sống hàng ngày, dòng điện thường được miêu tả bằng dòng điện một chiều (DC) hoặc dòng điện xoay chiều (AC). Nói cách khác dòng điện được chia làm 2 loại là dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều. Những thuật ngữ này liên quan đến tính chất biến đổi của dòng điện theo thời gian.

Trang 6

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

Chương 2 : Dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều 1. Lịch sử về điện AC và DC – Ngày nay, hầu hết mọi gia đình và nhà xưởng đều sử dụng dây AC để truyền dẫn. Tuy nhiên, trước khi dòng điện AC được sử dụng làm nguồn điện chính nó đã trải qua nhiều cuộc đấu tranh cho đến ngày hôm nay, vậy câu chuyện là như thế nào mời bạn tìm hiểu rõ thêm về nó trong phần tiếp theo đây – Vào cuối những năm 1880, một loạt các phát minh trên khắp Hoa Kỳ và Châu Âu để tranh xem giữa AC và DC đâu mới là dòng điện được sử dụng phổ biến nhất. Năm 1886, Ganz Work – một công ty điện ở Budapest – đã cung cấp điện cho Rome bằng điện AC. Mặt khác, Thomas Edison đã xây dựng 121 nhà máy điện DC ở Hoa Kỳ vào năm 1887. Sẽ không có gì để nói nếu hai đơn vị này hoạt động song song và không gây trở ngại gì cho nhau. Tuy nhiên, bước mặt xảy ra khi George Westinghouse đã mua lại bằng sáng chế động cơ AC của Nikola Tesla ngay năm sau đó Trận chiến giữa DC và AC – Vào cuối những năm 1800, vì một số lí do DC không thể dễ dàng chuyển đổi thành điện cao áp nên Edison đã đề xuất một hệ thống các nhà máy điện nhỏ lẻ tại địa phương để có thể cung cấp năng lượng đơn giản hơn. Năng lượng được phân phối bằng ba dây từ nhà máy điện: +110 volt, 0 volt và -110 volt. Đèn và động cơ có thể được kết nối từ ổ cắm +110-volt hoặc 110V và 0V (trung tính). 110V cho phép giảm điện áp giữa nhà máy và phụ tải (nhà, văn phòng,...) – Mặc dù điện áp đã được giảm trên các đường dây điện, các nhà máy điện cần được đặt cách xa 1 dặm tính từ người dùng gần nhất. Hạn chế này khiến việc phân phối điện DC ở khu vực nông thôn là cực kỳ khó khăn, nếu không muốn nói là không thể

Trang 7

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

– Với các bằng sáng chế của Tesla, Westinghouse đã làm việc để hoàn thiện hệ thống phân phối AC. Máy biến áp là một phương pháp cung cấp rẻ tiền để tăng điện áp AC lên vài nghìn volt và có thể giảm xuống dễ dàng để có thể sử dụng. Ở mức điện áp cao hơn, cùng một công suất có thể truyền với một dòng điện nhỏ hơn nhiều, điều này có nghĩa năng lượng tiêu hao do điện trở của dây dẫn sẽ thấp hơn. Kết quả là, với dòng điện xoay chiều các nhà máy phát điện lớn có thể được bố trí cách xa nhà người dân nhiều dặm và có thể phục vụ cho nhiều khu vực cùng lúc Chiến dịch bôi nhọ của Edison – Trong vài năm tiếp theo đó, Edison đã thực hiện một chiến dịch nhằm ngăn chạn mạnh mẽ việc sử dụng AC ở Hoa Kỳ, bao gồm các cơ quan lập pháp và các tiểu bang một trong số các chiến dịch đó là truyền bá thông tin sai lệch về AC. Edison củng chỉ đạo một số kỹ thuật viên công khai giật điện động vật bằng AC nhằm cho thấy sự nguy hiểm của AC so với DC. Trong nỗ lực thể hiện sự nguy hiểm này, Harold P.Brown và Arthur Kennelly, nhân viên của Edison, đã thiết kế chiếc ghế điện AC đầu tiên cho New York sử dụng Sự trỗi dậy của điện xoay chiều AC – Năm 1981, triển lãm kỹ thuật điện quốc tế được tổ chức tại Frankfurt, Đức và trưng bày bộ truyền động ba pha AC đầu tiên, chạy bằng đèn và động cơ ngay tại triển lãm. Một số đại diện từ các tổ chức lớn đã bị ấn tượng bởi màn hình. Năm sau đó, General Electric hình thành và đầu tư vào công nghệ AC – Westinghouse đã giành được hợp đồng vào năm 1893 để xây dựng một đập thủy điện nhằm khai thác sức mạnh của thác Niagara và truyền năng lượng AC đến cung cấp cho thành phố Buffalo, NY. Dự án này được hoàn thành vào ngày 16 tháng 11 năm 1896 và điện xoay chiều bắt đầu cung cấp năng lượng cho các ngành công nghiệp ở Buffalo. Tại đây đánh dấu sự suy giảm của việc sử dụng điện một chiều tại Hoa Kỳ. Trong khi châu Âu Trang 8

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

áp dụng tiêu chuẩn AC220 – 240V ở 50Hz và tiêu chuẩn ở Bắc Mỹ sẽ trở thành 120V ở 60Hz Dòng điện một chiều cao áp (High-Voltage Direct Current) – Một kỹ sư người Thụy Điển René Thury đã sử dụng một loạt các máy động cơ phát để tạo một hệ thống điện DC cao áp vào những năm 1880, có thể được sử dụng để truyền tải điện DC trên một khoảng cách xa. Tuy nhiên, do chi phí cao và bảo trì khó khăn nên HVDC không bao giờ được sử dụng trong gần một thập kỷ – Với việc phát minh ra thiết bị điện tử bán dẫn vào những năm 1970, việc chuyển đổi giữa điện xoay chiều và một chiều đã có thể thực hiện. Thiết bị chuyên dụng có thể được sử dụng để tạo ra nguồn điện một chiều cao áp (một số đặt tới 800kV). Các bộ phận khác của châu Âu đã bắt đầu sử dụng các đường dây HVDC để kết nối điện ở nhiều quốc gia khác nhau – Các đường HVDC có tổn thất nhỏ hơn so với các đường AC tương đương trong khoảng cách truyền rất dài. Ngoài ra, HVDC cho phép các hệ thống AC khác nhau (50Hz hoặc 60Hz) kết nối với nhau. Mặc dù có những ưu điểm riêng, các hệ thống HVDC có chi phí cao hơn và kém tin cậy hơn so với các hệ thống AC thông thường – Cuối cùng Edison, Tesla và Westinghouse đã có thể biến điều ước của họ thành hiện thực đó là giúp AC và DC có thể cùng tồn tồn song song nhau Điện có thể nói là một phát minh vĩ đại của loại người nó giúp ích rất nhiều trong việc soi sáng, chạy các thiết bị tự động giúp tiết kiệm sức lao động và thời gian của con người. Dòng điện lại được chia thành hai loại là dòng điện xoay chiều (AC) và dòng điện một chiều (DC). Hầu hết các thiết bị điện tử ngày nay đều dùng điện DC để hoạt động. Tuy nhiên không vì đó mà ta có thể nghĩ điện AC ít được sử dụng nó sẽ có các ứng dụng riêng và độ phổ biến củng không khác gì dòng điện DC. Trang 9

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

2. Phân biệt dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều 2.1. Dòng điện xoay chiều (AC) là gì? a, Khái niệm Điện xoay chiều AC được viết tắt của từ Alternating Current. Là dòng điện có chiều và độ lớn biến đổi theo thời gian và thường có chu kỳ nhất định. Có nghĩa là dòng điện xoay chiều trong mạch sẽ chạy theo một chiều và sau đó chạy theo chiều ngược lại. Khi nói đến điện xoay chiều ta thường nhắc đến: tần số, chu kỳ, pha. Nguồn cung cấp AC là máy phát điện. Các thiết bị điện gia dụng hiện nay đa phần là sử dụng điện xoay chiều AC như: máy lạnh, tủ lạnh, máy giặt, bếp điện, tivi, bóng đèn huỳnh quang…. Dòng điện AC thường được ký hiệu là chữ AC hoặc dấu ngã (~)

Trang 10

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

b, Cách tạo dòng điện xoay chiều Cách đơn giản nhất để tạo ra AC đó chính là sử dụng máy phát điện, đây là loại máy đặc biệt được thiết kế để tạo ra dòng điện xoay chiều. Trong thiết bị này một vòng quay được đặt bên trong từ trường và tạo ra dòng điện dọc theo dây theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Vòng quay có thể được cung cấp bằng bất cứ loại năng lượng nào như: tuabin gió, tuabin hơi nước, nước chảy…

Máy phát điện đơn giản

Trang 11

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

Khi vòng xoay được quay tròn nó sẽ làm tăng giảm luân phiên số đường sức từ từ nam châm đi qua tiết điện cuộn dây, khi hiện tượng tăng giảm này xảy ra thì dòng điện cảm ứng trong cuộn dây củng xuất hiện. Không những thế dòng điện ấy củng luân phiên đổi chiều nên ta gọi đó là điện xoay chiều c, Dạng sóng của điện xoay chiều Để kiểm tra dạng sóng của điện AC chúng ta cần một máy hiện sóng và kết nối vào mạch trên màn hình của máy sẽ thấy được dạng sóng của điện áp theo thời gian. Khi đó chúng ta có thể thấy được một số dạng sóng khác nhau của AC nhưng phổ biến nhất vẫn là sóng sin

Ngoài ra, chúng ta còn có hai dạng sóng khác của điện xoay chiều là sóng vuông và sóng tam giác

Trang 12

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

Sóng tam giác được tìm thấy trong tổng hợp âm thanh và rất hữu ích để thử nghiệm các thiết bị điện tử tuyến tính như bộ khuếch đại

Trang 13

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội Sóng vuông thường được sử dụng trong kỹ thuật số và chuyển đổi điện tử để kiểm tra hoạt động

d, Các ứng dụng của dòng điện xoay chiều Chúng ta có thể thấy điện xoay chiều ở mọi nơi từ gia đình, văn phòng, nhà máy. Sở dĩ AC phổ biến là do nó có thể truyền đi khoảng cách xa tương đối dễ dàng. Ở điện áp cao (trên 110kV), mất ít năng lượng hơn trong truyền tải điện. Điện áp cao hơn có nghĩa là dòng điện thấp hơn và dòng điện thấp hơn củng sẽ ít sinh nhiệt trong đường dây do điện trở. AC có thể được chuyển đổi sang điện áp cao một cách dễ dàng bằng máy biến áp AC củng có khả năng cung cấp năng lượng trực tiếp cho động cơ điện. Động cơ củng hoạt động tương tự như một máy phát điện nhưng động cơ chuyển đổi năng lượng điện thành năng lương cơ học (nếu trục trên động cơ quay, điện áp tạo ra tại các cực). Điều này hữu ích cho các thiết bị lớn như máy rửa chén, tủ lạnh… chạy dựa trên điện AC

Hình dạng đồ thị của điện xoay chiều

2.2 Dòng điện một chiều (DC) là gì? a, Khái niệm Nếu so với dòng điện xoay chiều AC thì dòng điện một chiều DC có nguyên lý hoạt động đơn giản hơn. Dòng điện một chiều được ký hiệu là DC (Direct Current). Có thể hiểu một cách đơn Trang 14

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

giản dòng điện một chiều là dòng điện chạy theo một hướng cố định. Cường độ của nó có thể tăng hoặc giảm nhưng không hề thay đổi chiều. Để đơn giản hơn hãy tưởng tượng chiều di chuyển của điện tích một chiều giống như một vòi nước, nước chỉ di chuyển theo một hướng và không quay lại Chúng ta có thể bắt gặp điện một chiều trong các thiết bị như: pin, sạc điện thoại, bình ắc quy,... Đối với điện DC thì trên thiết bị chứa điện DC sẽ có ký hiệu âm (-) và dương (+). Ngoài ra, chúng ta cũng có nghe đến điện áp một chiều như: 5VDC, 12VDC, 24VDC,... Một số đặc tính của điện DC như: - Cường độ dòng điện có thể tăng hoặc giảm nhưng không hề thay đổi chiều - Chiều dòng điện được quy ước đi từ dương sang âm - Dòng DC được tạo ra từ nguồn pin, ắc quy, năng lượng mặt trời b, Cách tạo dòng điện một chiều DC - Có thể sử dụng máy phát điện xoay chiều đưa qua bộ cổ góp điện để chuyển đổi thành điện một chiều - Sử dụng một thiết bị điện chuyên dụng gọi là bộ chỉnh lưu để biến đổi AC thành DC - Sử dụng pin như một nguồn cung cấp DC, dòng điện này được tạo ra bằng các phản ứng hóa học bên trong viên pin - Ngoài ra trong các công việc sửa chữa điện tử ta còn thường sử dụng thiết bị gọi là “máy cấp nguồn đa năng”, loại máy này sẽ cho phép bạn biến dòng điện xoay chiều đầu ra thành đầu ra một chiều DC có thể điều chỉnh dòng điện và điện áp tự do theo yêu cầu

Trang 15

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

Máy cấp nguồn DC đa năng

c, Đồ thị của dòng điện một chiều

Trang 16

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

d, Các ứng dụng của dòng điện một chiều DC có thể được xem là ngọn nguồn hoạt động của hầu hết các thiết bị điện từ các loại linh kiện, thiết bị nhỏ cho đến các loại máy lớn như tủ lạnh chẳng hạn, dòng điện xoay chiều được cung cấp cho thiết bị sẽ đi qua các bộ chỉnh lưu và biến dòng AC thành DC để tạo nguồn nuôi cho các linh kiện hoạt động (phương thức này áp dụng tương tự với ti-vi và đa số các loại thiết bị điện dân dụng khác) – Sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử, xe điện, tự động hóa, điều khiển các thiết bị điện – Hầu hết các thiết bị văn phòng như TV, hệ thống âm thanh, bộ khuếch đại, đèn flash, máy tính, máy tính bảng, điện thoại thông minh đều sử dụng nguồn cấp DC để hoạt động – Các loại đồ chơi hoặc các thiết bị sử dụng pin củng là những ứng dụng sử dụng điện một chiều Trang 17

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

Nguồn điện một chiều dưới dạng PIN

2.3 Phân biệt dòng điện một chiều dòng điện xoay chiều

Sau khi tìm hiểu xong dòng điện một chiều & dòng điện xoay chiều và hiểu được đặc trưng cơ bản của nó. Tiếp theo chúng ta cùng nhau tổng hợp lại và so sánh hai loại dòng điện cơ bản này Trang 18

Viện Điện – Đại học Bách khoa Hà Nội

nhé. Một số điểm khác nhau cơ bản giữa dòng AC và dòng DC như sau: - Nguồn cung cấp (AC là máy phát điện, DC là pin..) - Đặc tính về chiều dòng điện (AC có thể đảo chiều còn DC chỉ có một chiều) - Ký hiệu (AC ký hiện dấu ~, còn DC ký hiện +,-) - Đặc tính về pha, tần số (AC có chu kỳ, tần số, pha còn DC không có pha)

Dòng điện xoay chiều

Dòng điện một chiều

Lượng năng lượng mang

An toàn khi di chuyển ở khoảng cách Điện áp DC không thể đi xa vì nó sẽ xa giữa các thành phố và mang nhiều thất thoát năng lượng và chi phí vật năng lượng hơn tư lớn

Hướng của dòng điện

Đổi hướng ...