BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM

GIÁO TRÌNH
ĐÀO TẠO MÁY TRƯỞNG HẠNG BA
MÔN VẬN HÀNH, SỬA CHỮA ĐIỆN TÀU



Năm 2014
1
LỜI GIỚI THIỆU
Thực hiện chương trình đổi mới nâng cao chất lượng đào tạo thuyền viên,
người lái phương tiện thủy nội địa quy định tại Thông tư số 57/2014/TT-BGTVT
ngày 24 tháng 10 năm 2014 của Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải.
Để từng bước hoàn thiện giáo trình đào tạo thuyền viên, người lái phương
tiện thủy nội địa, cập nhật những kiến thức và kỹ năng mới. Cục Đường thủy nội
địa Việt Nam tổ chức biên soạn “Giáo trình vận hành, sửa chữa điện tàu”.
Đây là tài liệu cần thiết cho cán bộ, giáo viên và học viên nghiên cứu,
giảng dạy, học tập.
Trong quá trình biên soạn không tránh khỏi những thiếu sót, Cục Đường thủy
nội địa Việt Nam mong nhận được ý kiến đóng góp của Quý bạn đọc để hoàn
thiện nội dung giáo trình đáp ứng đòi hỏi của thực tiễn đối với công tác đào tạo
thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa.
CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM
2
Bài 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐIỆN
Mã bài : MD-M3-B1
A-MỤC TIÊU THỰC HIỆN
- Trình bày các khái niệm, các đại lượng trong mạch điện
- Tiếp cận với các thông số chính của mạch điện

- Nêu khái niệm và các thông số chính trong mạch điệnmột chiều và mạch điện
xoay chiều
B-CÁC NỘI DUNG CHÍNH
- Khái niệm về các đại lượng điện
- Khái niệm về mạch điện
- Các thành phần trong mạch điện
- Nguồn điện xoay chiều và nguồn điện một chiều
C-CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP
-Học về khái niệm các đại lượng điện, các thông số của mạch điện và các loại
dòng điện sử dụng trên tàu thủy ở trên lớp
-Tham khảo các tài liệu về mạch điện. Nội dung này được học tập tư túc
HOẠT ĐỘNG I : NGHE THUYẾT TRÌNH CÓ THẢO LUẬN
I-Khái niệm về các đại lượng điện
1.1.Khái niệm về điện áp
a.Điện thế
Tại một điểm nào đó của mạch điện được chọn là điểm gốc và có điện thế
bằng 0 (Điểm đất ) khi đó điện thế của mọi điểm khác trong mạch có giá trị âm
hay dương được mang so với điểm gốc và được hiểu là điện thế tại điểm tương
ứng.
Giả sử tại điểm B so với gốc thì thế tại điểm B tương ứng là: V
B
Đơn vị đo của điện thế là vôn (V)
b.Điện áp
Điện áp là hiệu số điện thế giữa hai điểm khác nhau của mạch điện.
Khái niệm điện áp này được rút ra từ khái niệm điện thế trong vật lý.
Vậy: Điện áp giữa hai điểm A và B của mạch (Kí hiệu là U
AB
) được xác
định bởi:
U

AB
= V
A
- V
B
= - U
BA
( 1.1 )
V
A
: điện thế tại điểm A so với gốc.
3
V
B
: điện thế tại điểm B so với gốc.
Điện áp được ký hiệu là U,đại lượng đo là vôn (V), kV, MV .v.v.
1.2.Khái niệm về dòng điện
a.Khái niệm
Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích (Hạt
mang điện tích là các hạt electron mang điện tích âm).
Dòng điện trong mạch có chiều chuyển động từ nơi có điện thế cao đến
nơi có điện thế thấp và do đó dòng điện có chiều ngược với chiều chuyển động
của các hạt điện tử (electron).
Ký hiệu dòng điện:I
Đại lượng đo là Ampe (A)
b.Điều kiện duy trì dòng điện
Để có dòng điện và duy trì được nó thì phải có hai điều kiện sau:
-Tồn tại điện áp tại hai điểm.
-Nối hai điểm có điện áp với mạch kín.
1.3.Khái niệm về điện trở

a.Khái niệm
Điện trở là thông số đặc trưng cho sự tiêu hao năng lượng chủ yếu dưới
dạng nhiệt.
Mức tiêu hao năng lượng của điện trở được đánh giá bằng công suất của
nó và xác định theo công thức sau:
P = U.I = I
2
R ( 1.2 )
P:Công suất tiêu hao năng lượng tính bằng Woắt (W),
U: Điện áp đặt vào hai đầu điện trở (V),
I: Dòng điện chạy trong điện trở (A),
R: Điện trở,tính bằng ôm ( Ω ).
b. Sự phụ thuộc của điện trở vào vật dẫn
Để xác định được sự phụ thuộc của điện trở vào vật dẫn ta phải dựa vào
công thức tính điện trở của một đoạn dây dẫn,công thức này là công thức trong
vật lý: R = ρ.
s
l
( 1.3 )
Trong đó:
R: Điện trở của đoạn dây dẫn,tính bằng Ω.
4
-
U
+
Đ
R
Đ
ρ: (Rô) điện trở suất của vật liệu làm điện trở.
l: Chiều dài đoạn dây dẫn,tính bằng mm.

s: Tiết diện của đoạn dây dẫn,tính bằng mm
2
.
Dựa vào công thức ta thấy: vật liệu có điện trở suất (ρ) càng lớn thì điện
trở (R) của nó càng lớn,tiết diện dây càng lớn thì điện trở càng nhỏ.
Vậy:điện trở phụ thuộc vào 3 yếu tố sau:
-Tỉ lệ thuận với điện trở suất (ρ).
-Tỉ lệ thuận với chiều dài (l).
-Tỉ lệ nghịch với tiết diện (s).
c. Điện dẫn
Giá trị nghịch đảo của điện trở R được gọi là điện dẫn.
g =
R
1
(1.4)
Đơn vị tính của điện dẫn là Simen (S).
1.4.Khái niệm về mạch điện
a.Định nghĩa
Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bởi các dây dẫn. Các
thiết bị điện và dây dẫn tạo thành những vòng kín trong đó dòng điện chạy qua
được.
b.Ví dụ về mạch điện
U:nguồn điện năng,nguồn này có
thể là nguồn điện một chiều hoặc nguồn
điện xoay chiều tuỳ thuộc vào phụ tải.
Đ:bóng đèn,
R:điện trở.
1.5.Các thành phần trong mạch điện
a.Nguồn điện
Nguồn điện là thiết bị phát ra điện năng, về nguyên lý thì nó được biến

đổi từ các dạng năng lượng như: cơ năng, hoá năng, nhiệt năng.v.v.
Ví dụ: pin, ắc quy biến đổi hoá năng thành điện năng, máy phát điện biến
đổi cơ năng thành điện năng, pin mặt trời biến đổi năng lượng bức xạ mặt trời
thành điện năng.
Nguồn điện có hai loại nguồn điện năng chính:
- Nguồn điện một chiều,
5
H-1.1
H-1.1
- Nguồn điện xoay chiều.
b.Dây dẫn
Là thiết bị quan trọng trong mạch điện nó góp phần nối từ nguồn tới tải,
nối các tải với nhau và có nhiệm vụ làm kín mạch.
c.Tải (vật tiêu thụ điện )
Tải là các thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng thành các dạng
năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng.v.v.
Ví dụ: động cơ điện tiêu thụ điện năng và biến điện năng thành cơ năng,
bếp điện biến điện năng thành nhiệt năng, bóng điện biến điện năng thành quang
năng.v.v.
1.6. Nguồn điện xoay chiều và nguồn điện một chiều
Trên tàu sông hiện nay nguồn điện xoay chiều được sử dụng rất rộng rãi:
hoặc lấy trực tiếp từ máy phát điện xoay chiều trên tàu hoặc lấy từ điện trên bờ
khi tàu cập bến. Chúng ta biết rằng ngày nay sự phát triển của thiết bị bán dẫn
nên tính năng chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều rất dễ
dàng và đơn giản. Về cấu tạo của máy điện xoay chiều và máy điện một chiều
được giới thiệu ở phần sau. Trong phần này chúng ta chỉ nghiên cứu về những
đặc điểm cơ bản của dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều.
a. Nguồn điện một chiều
Nguồn điện một chiều được ký hiệu hầu hết trên các thiết bị tiêu sử dụng
nguồn một chiều là : DC (Direct Curent) hoặc là :-

Các đặc trưng của nguồn điện một chiều bao gồm:
- Điện áp định mức : U
đm
(V) thường 6V, 12V, 24V.v.v.
- Công suất định mức : P
đm
(W).
- Dòng định mức : I
đm
(A).
- Dấu cực tính : Dương (+) và âm (-). Một điều cần chú ý là trong mạch
điện một chiều thường dây dương có màu đỏ và dây âm có màu đen. Nhưng
chúng ta cũng không nên tin tưởng quá về màu của dây sẽ xác định đúng cực
tính, bởi vì trong nhiều trường hợp người ta lắp ráp mạch không tuân theo quy
phạm.
b. Nguồn điện xoay chiều
Ký hiệu nguồn điện năng xoay chiều là : AC (Auto curent) hoặc là :
≈
Các đại lượng đặc trưng của nguồn điện năng xoay chiều bao gồm:
- Số pha: có thể là nguồn 1;2 hoặc 3 pha,
- Điện áp định mức : U
đm
(V) thường 110V, 220V hoặc 380V .v.v,
- Công suất toàn phần định mức : S
đm
(KVA),
- Dòng định mức : I
đm
(A),
6

- Hệ số cos
ñm
ϕ
: thường giao động từ 0,9-0,98,
- Tần số định mức f
đm
(H
Z
): đây là thông số rất quan trọng trong nguồn
năng lượng điện xoay chiều. Hiện nay các nguồn điện năng thường sử
dụng loại tần số : 50H
Z
hoặc 60H
Z
.
HOẠT ĐỘNG II : NGHE GIỚI THIỆU VÀ XEM TRÌNH DIỄN
MẪU (BÀI NÀY KHÔNG CẦN)
HOẠT ĐỘNG III : RÈN LUYỆN KỸ NĂNG (BÀI NÀY
KHÔNG CẦN)
D-CÂU HỎI NGHIÊN CỨU
-Trình bày các đại lượng cơ bản trong mạch điện
-Trinh bày các đại lượng chính trong nguồn điện một chiều và nguồn điện
xoay chiều
E-NỘI DUNG PHIẾU KIỂM TRA DÁNH GIÁ THỰC HIỆN
Bài : NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN
Mã bài : MD-M3-B1
Họ và tên học sinh: ……………………………………………………………
TT NỘI DUNG
SỐ LIỆU
KIỂM TRA

YÊU CẦU
KỸ THUẬT
ĐÁNH GIÁ
BP XỬ LÝ
1
Trình bày về dòng điện một
chiều
Trình bày
ứng dụng và
các đại lượng
cơ bản
2
Trình bày về dòng điện
xoay chiều
Trình bày
ứng dụng và
các đại lượng
cơ bản
7
Bài 2 : MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN
Mã bài : MD-M3-B2
A-MỤC TIÊU THỰC HIỆN
-Trình bày các định luật trong mạch điện
-Trình bày các mạch đo lường điện cơ bản thường gặp dưới tàu thủy
-Phát biểu và đưa ra ứng dụng của các hiện tượng cảm ứng điện từ
-Biết lắp ráp các mạch đo điện : Đo điện áp, Dòng điện, Điện trở
B-CÁC NỘI DUNG CHÍNH
-Định luật ôm
-Định luật Jun-Lenx
-Các mạch đo lường điện cơ bản

-Hiện tượng cảm ứng điện từ
C-CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP
HOẠT ĐỘNG I : NGHE THUYẾT TRÌNH CÓ THẢO LUẬN
I-Định luật ôm
1.1.Thí nghiệm
Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế : muốn có dòng
điện trong một vật dẫn thì ta phải đặt vào hai đầu vật dẫn một hiệu điện thế.
Xét sơ đồ :
Khi khoá K mở, ta đọc được U = 0,
I = 0,
Khi khoá K đóng, ta đọc được U
≠
0, I
≠
0,
Khi tăng giảm nguồn điện tức là U
thay đổi thì I thay đổi theo. Vậy cường độ
dòng điện tỉ lệ thuận với điện áp. Giữ
nguyên điện áp U nhưng ta thay đổi giá trị
điện trở của vật dẫn thì dòng điện I cũng
thay đổi theo. Vậy cường độ dòng điện
phụ thuộc vào điện trở của vật dẫn.
1.2.Phát biểu định luật ôm: Cường độ dòng điện trong vật dẫn tỉ lệ
thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của vật.
I =
R
U
( 2.1 )
8
H-2.1

M
A
K-+
N
V
Từ công thức trên ta suy ra
U = I.R
R =
I
U
(2.2)
Nếu điện thế U tính bằng vôn ( V ), cường độ dòng điện tính bằng ampe (A)
thì điện trở R tính bằng ôm (
Ω
).
1
Ω
= 1
A
V
(2.3)
1 ôm là điện trở của một dây dẫn khi giữa hai đầu dây có hiệu điện thế 1
vôn thì tạo ra dòng điện có cường độ 1 ampe.
1k
Ω
= 1000
Ω
1M
Ω
= 1000000

Ω
1.3.Ứng dụng định luật ôm cho đoạn mạch có n điện trở
a.Định luật ôm ứng dụng cho đoạn mạch có n điện trở mắc nối tiếp
Cường độ dòng điện:
I = I
1
= I
2
= I
3
= ……. = I
n
( 2.4 )
Hiệu điện thế:
U = U
1
+ U
2
+ U
3
+ ……… + U
n
( 2.5 )
Điện trở tương đương:
R = R
1
+ R
2
+ R
3

+ ………. + R
n
( 2.6 )
b.Định luật ôm ứng dụng cho đoạn mạch có n điện trở mắc song song
Cường độ dòng điện:
I = I
1
+ I
2
+ I
3
+ ………. + I
n

(2.7 )
Hiệu điện thế:
U = U
1
= U
2
= U
3
= ………… = U
n

( 2.8 )
Ñieän trôû töông ñöông:
-
1
R

3
2
n
+
R
R
R
A
9
R
+
A
R
1
V
-
3
R
2
n
R
H-2.2
H-2.3
n
RRRRR
1

1111
321
++++=

( 2.9 )
II-Định luật Jun - Lenx
Dòng điện tích chuyển động trong vật dẫn làm va chạm với các phân tử
trong vật dẫn và truyền năng lượng cho các phân tử từ đó làm tăng sự chuyển
động nhiệt trong vật dẫn. Quá trình này là quá trình chuyển hoá từ điện năng
sang dạng nhiệt năng hay nói cách khác là dòng điện có tác dụng nhiệt. Tác
dụng nhiệt của dòng điện được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế như bàn ủi,
bếp điện …
Để hiểu sâu hơn về tính chất nhiệt của dòng điện ta nghiên cứu định luật
Jun –Lenx.
2.1.Thí nghiệm
Sự tăng nhiệt độ của bình nhiệt
lượng kế chứa nước do tác dụng nhiệt
của dòng điện chạy trong dây điện trở
thuần nhúng trong nước ta có thể đo
được nhiệt độ do dây dẫn toả ra. Cho
một trong ba đại lượng I, R, t thay đổi
và giữ cố định hai đại lượng còn lại ta
thấy:
Q ~ I
2
H-2.4
Q ~ R ( 2.10 )
2.2.Kết luận
Gọi Q là nhiệt lượng nhận được từ điện trở thuần R, khi có dòng điện I
chạy qua nó trong thời gian t và gọi A là công của dòng điện sinh ra trong thời
gian đó ta sẽ có quan hệ:
Q = A
A = U.I.t ( 2.11 )
Q = U.I.t

Đơn vị của Q được tính bằng Jun.
Ta cũng có thể tính nhiệt lượng Q theo điện trở thuần R, cường độ dòng
điện và thời gian t.
Theo định luật Ôm ta có:
U = I.R ( 2.12 )
Nhiệt lượng toả ra là: Q = I
2
Rt ( 2.13 )
10
Nhiệt kế
R
A
K
V
Bình nước
Điện trở đốt nóng
2.3.Tác dụng từ của dòng điện
Thí nghiệm:
Khi có dòng điện chạy trong
dây dẫn thì kim nam châm được kéo
lệch chứng tỏ dòng điện cũng gây ra
lực từ tác dụng lên kim nam châm hay
nói cách khác là dòng đện có tác dụng
từ.
Từ thí nghiệm ta thấy tác dụng H-2.5
từ không những xảy ra xung quanh nam châm mà xung quanh dây dẫn có dòng
điện cũng có tính chất tác dụng từ.
a. Tác dụng lực của dòng điện
Đặt một đoạn dây dẫn có dòng điện trong từ trường thì dây dẫn đó có lực
điện từ tác dụng lên nó, chiều của lực điện từ được xác định theo quy tắc bàn

tay trái. Để hiểu sâu hơn về tác dụng lực của dòng điện thì ta sẽ nghiên cứu các
phần sau ( Động cơ điện ).
b. Tác dụng hoá học của dòng điện
Tác dụng hoá học của dòng điện là những ứng dụng của nó: dòng điện có
rất nhiều tác dụng hoá học cụ thể như : mạ điện, pin ……….
- Mạ điện: đây là phương pháp dùng dòng điện để phủ lên các đồ vật một
lớp kim loại không rỉ như kiềm, vàng, bạc ……
Muốn mạ một vật nào đó, làm sạch bề mặt cần mạ rồi nhúng vào bình
điện phân làm thành cực âm. Cực dương là thỏi kim loại của lớp mạ ( như kiềm,
bạc, vàng …. ). Dung dịch điện phân là một muối tan của kim loại mạ, khi dòng
điện qua dung dịch một lớp kim loại mạ sẽ phủ kín bề mặt cần mạ còn cực
dương bị mòn dần.
- Pin: pin là loại biến đổi hoá năng thành điện năng ( ở chương trình sau
ta đi sâu nghiên cứu về ắc quy axit một ứng dụng quan trọng và rộng rãi ).
III-Các mạch đo lường điện
3.1.Đo dòng điện
a.Sơ đồ
Để đo được dòng điện trong mạch
ta dùng đồng hồ Ampe kế mắc nối tiếp
với mạch cần đo.
11
A
+
-
R
I
H-2.6
I
b. Khi dây dẫn có dòng điện
a.Khi dây dẫn không có dòng điện

b
a
b.Phương pháp mở rộng giới hạn thang đo của Ampekế
Dùng điện trở phụ mắc song song với đồng hồ Ampekế để mở rộng thang
đo, điện trở này thường ký hiệu là R
S
. Điện trở R
S
có trị số biết trước và cố
định, khi biết điện áp đặt vào mạch và ta tính được dòng qua điện trở khi đó trị
số dòng của mạch bằng tổng trị số dòng qua Ampekế và trị số dòng qua điện trở
R
S
I = I
A
+ I
S
( 2.14 )
I:dòng điện của toàn mạch.
I
A
:trị số dòng đo được ở Ampekế.
I
S
:trị số dòng qua điện trở R
S
.
Thường R
S
đã mắc ngay bên trong đồng hồ, nếu trị số dòng trong mạch

quá lớn (dựa vào điện áp và tải) thì ta nhận thấy đồng hồ Ampekế không đo
được vì vậy phải mắc thêm điện trở phụ nữa vào mạch.
3.2.Đo điện áp
a.Sơ đồ
Dụng cụ đo điện áp là đồng hồ
Vôn kế. Để đo được điện áp trong
mạch ta dùng đồng hồ vôn kế mắc
song song với mạch cần đo.
Dùng đồng hồ vôn kế mắc song song với mạch, nếu mắc đồng hồ vôn
trong mạch điện một chiều ta dùng loại đồng hồ vôn kế kiểu từ điện và phải chú
ý đến dấu cực.
b.Phương pháp mở rộng giới hạn đo của vôn kế
Dựa vào định luật ôm áp dụng cho đoạn mạch nối tiếp, điện áp mạch bằng
tổng điện áp rơi trên các phần tử mắc nối tiếp. Để mở rộng thang đo ta mắc nối
tiếp với đồng hồ vôn kế một điện trở phụ R
P
Vậy ta có :
Điện áp trên R
P
là U
P
Điện áp trên vôn kế là U
V
Điện áp mạch là U
M
Suy ra:
U
M
= U
V

+ U
P
(2.15 )
Trong đó R
P
có giá trị cố định
12
H-2.7
H-2.9
U
-
+
I
A
R
S
Tải
H-2.8
-
U
+
V
Tải
-
U
+
V
P
R
Tải

Thực tế trong vôn kế đã có R
P
để dải đo rộng, ta chỉ nối thêm điện
trở phụ vào khi nào nguồn áp quá
lớn.
3.3.Đo công suất
a.Đo công suất trong mạch điện xoay chiều
Phương pháp đo này là dùng đồng hồ Woắt kế, đọc trị số là ta biết được
công suất của mạch.
Đồng hồ Woắt kế có 4 đầu dây đấu vào mạch, trong đó :
Có hai đầu là cuộn áp của Woắt kế mắc song song với tải. Cuộn này còn
được gọi là cuộn động.
Có hai đầu là cuộn dòng của Woắt kế mắc nối tiếp với tải.Cuộn này còn
được gọi là cuộn tĩnh.
Dùng phương pháp đo trực tiếp này khi
ta có sẵn đồng hồ Woắt kế.
b.Đo công suất trong mạch điện một chiều
Phương pháp này chỉ dùng khi đo công suất mạch điện một chiều, ta có
trong tay 2 đồng hồ ( vôn kế và ampe kế ).
Dựa vào công thức tính công suất :
P = U.I ( 2.16 )
Mắc đồng hồ vôn kế song
song với tải và mắc đồng hồ ampe
kế nối tiếp với tải, lấy hai chỉ số trên
hai đồng hồ và dùng phép nhân là ta
biết được công suất của mạch cần
đo.
3.4.Đo điện trở
a.Ôm kế
C: cơ cấu đo kiểu từ điện,

N: nút ấn thường mở,
ε: nguồn điện một chiều (pin),
R
P
: điện trở hạn chế trong mạch,
R
X
: điện trở cần đo.
13
-
+
#
M
R
p
H-2.10
V
-
+
M
A
-
+
R
e
N
x
C
p
R

H-2.11
H-2.12
Trước khi đo ta ấn nút N để kiểm tra xem đồng hồ còn hoạt động tốt hay
không: Nếu kim chỉ quay về hết mặt chia độ thì đồng hồ còn hoạt động tốt.
Nối hai cực của đồng hồ vào hai đầu điện trở cần đo, sau đó đọc trên
thang đồng hồ thì ta biết được trị số của điện trở R
X
.
b.Giải thích:
I =
pcx
RRR
++
ε
( 2.17)
Rc: điện trở của đồng hồ C,
Mà góc quay của đồng hồ: ε = s.I,
s: Độ nhạy của đồng hồ, nó phụ thuộc vào phần cơ khí của đồng hồ,
Do ( R
p
+ R
c
) không đổi, s và ε cũng không đổi.
Nên R
x
=
α
ε
.s
- ( R

p
+ R
c
)
=
Is
2
ε
- ( R
p
+ R
c
) ( 2.18 )
IV-Hiện tượng điện từ
4.1.Định luật cảm ứng điện từ
a.Thí nghiệm và hiện tượng
Tiến hành thí nghiệm: nối
hai đầu của cuộn dây với điện kế
sau đó đưa một nam châm vĩnh
cửu vào trong lòng cuộn dây.
Trong quá trình nam châm di
chuyển ở trong lòng cuộn dây thì
kim điện kế bị lệch, điều đó
chứng tỏ có sức điện động và
dòng điện trong cuộn dây. Khi
nam châm đứng yên thì điện kế
lại chỉ giá trị 0. Nếu kéo nam
châm theo chiều ra khỏi cuộn
dây thì kim điện kế lại lệch
nhưng ngược so với ban đầu.

b.Kết luận
14
H-2.13
N
S S
N
Qua thí nghiệm này chứng tỏ đây chính là hiện tượng cảm ứng điện từ,
khi từ thông qua cuộn dây biến thiên thì trong cuộn dây xuất hiện một sức điện
động và được gọi là sức điện động cảm ứng. Sức điện động cảm ứng chỉ xuất
hiện khi từ thông biến thiên, chiều của nó phụ thuộc vào chiều biến thiên của từ
thông.
Để hiểu rõ về sự xuất hiện sức điện động cảm ứng ta xét một dây dẫn
thẳng chuyển động trong từ trường đều (B) có vận tốc không đổi theo phương
vuông góc với đường sức từ là (v) . Trong dây dẫn có các điện tử tự do, khi dây
dẫn chuyển động các điện tử tự do cũng chuyển động theo. Sự chuyển động của
các điện tử tạo thành dòng điện ngược chiều với phương chuyển động của các
điện tử. Chiều của sức điện động cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải:
Đặt lòng bàn tay phải hứng
vuông góc với các đường cảm ứng từ
(B), chiều choãi ra của ngón tay cái là
chiều chuyển động của thanh dẫn,
chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều
của sức điện động cảm ứng. Nhìn vào
sơ đồ H-2.2.
c.Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ
Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng rất rộng rãi đặc biệt là trong
loại điện năng xoay chiều như : máy biến áp, máy phát điện, động cơ điện ……
Tất cả các ứng dụng này ta sẽ học ở các chương sau này.
Máy phát điện là ứng dụng của hiện
tượng cảm ứng điện từ, khung dây

chuyển động trong từ trường sinh ra
một sức điện động cảm ứng, nối hai
đầu của khung dây với mạch ngoài ta
được một điện áp cảm ứng. Dòng điện
cảm ứng xuất hiện khi hai đầu mạch
ngoài được nối với tải.
Sức điện động cảm ứng có chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải, như
vậy cơ năng trong trường hợp này đã biến thành điện năng. Đây là nguyên lý cơ
bản của tất cả các loại máy phát điện.
15
cư
E
B
v
H-2.14
cư
cư
I
B
-
+
E
n
Tải
H-2.15
4.2.Định luật lực điện từ:
Ngược lại với ứng dụng của máy phát
điện là ứng dụng của động cơ điện,
trong trường hợp này thì điện năng
được biến đổi thành cơ năng. Khi ta

đưa dòng điện vào khung dây nối kín
mạch đặt trong từ trường, khung dây
sẽ chịu một lực điện từ, lực điện từ
này được xác định theo quy tắc bàn
tay trái.
Quy tắc bàn tay trái: Đặt lòng bàn tay trái hứng vuông góc với các đường
cảm ứng từ, chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều của dòng điện, chiều choãi ra
của ngón tay cái là chiều của lực điện từ . Hai thanh tác dụng của khung dây
chịu tác dụng của cặp ngẫu lực điện từ ( Hai lực cùng phương, cùng độ lớn
nhưng ngược chiều ), cặp ngẫu lực này sinh ra mô men làm quay khung dây.
Đây là nguyên lý của tất cả các loại động cơ mà sau này ta nghiên cứu.
HOẠT ĐỘNG II : NGHE GIỚI THIỆU VÀ XEM TRÌNH DIỄN MẪU
-Xem lại sơ đồ đấu dây các mạch đo
-Thuyết trình lại thí nghiệm về định luật Ôm và định luật Jun-Lenx
-Trình bày và thuyết trình lại thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ
HOẠT ĐỘNG III : RÈN LUYỆN KỸ NĂNG
TT Các hoạt động Dụng cụ
Yêu cầu của hoạt
động
1 Thí nghiệm về định
luật Jun-Lenx
Nguồn điện, nhiệt
kế, điện trở đốt nóng
và các thiết bị phụ
trợ
Lắp ráp lại hoàn
chỉnh thí nghiệm
rồi tiến hành thực
hiện
2 Thí nghiệm về hiện

tượng cảm ứng điện từ
Ống dây, nam châm
vĩnh cửu, đồng hồ
mV và dây điện
Lắp ráp lại hoàn
chỉnh thí nghiệm
rồi tiến hành thực
hiện
3 Lắp ráp và đo các đại
lượng điện : Vôn,
ampe, Công suất mạch
một chiều, công suất
mạch xoay chiều
Nguồn một chiều,
nguồn xoay chiều,
điện trở đốt nóng,
Vôn kế, Ampe kế,
Watt kế và các dây
dẫn điện
Lắp ráp lại hoàn
chỉnh thí nghiệm
rồi tiến hành đo
các đại lượng điện
16
I
+
-
B
I
F

F
n
H-2.16
D-CÂU HỎI NGHIÊN CỨU
-Trình bày ứng dụng của định luật Ôm
-Trình bày ứng dụng của định luật Jun-Lenx
-Trình bày các ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ
-Nêu phương pháp đo công suất trong mạch điện một chiều và mạch điện
xoay chiều
E-NỘI DUNG PHIẾU KIỂM TRA DÁNH GIÁ THỰC HIỆN
Bài : MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN
Mã bài : MD-M3-B2
Họ và tên học sinh: ……………………………………………………………
TT NỘI DUNG
SỐ LIỆU
KIỂM TRA
YÊU CẦU
KỸ THUẬT
ĐÁNH GIÁ
BP XỬ LÝ
1
Hiện tượng cảm ứng điện từ
có ứng dụng gì?
Nêu ra các
ứng dụng như
: chế tạo máy
phát điện, chế
tạo động cơ
điện, chế tạo
các khí cụ

điện v.v.
2
Trình bày sự khác nhau về
đo công suất trong mạch
điện một chiều và mạch
điện xoay chiều
Mạch một
chiều đo gián
tiếp. Mạch
xoay chiều đo
trực tiếp
17
Bài 3 : THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ
Mã bài : MD-M3-B3
A-MỤC TIÊU THỰC HIỆN
-Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị điều khiển và bảo
vệ trong mạch điện
-Nêu ra ứng dụng của từng thiết bị bảo vệ trong các mạch điện
-Lắp ráp, vận hành các mạch đo, điều khiểm và mạch bảo vệ
B-CÁC NỘI DUNG CHÍNH
-Công tắc điện
-Nút ấn
-Aptomat
-Rô-le trung gian
-Rơ-le thời gian
-Rơ-le dòng điện
-Rơ-le điện áp
-Rơ-le nhiệt
-Cầu chì
-Công tắc tơ

C-CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP
HOẠT ĐỘNG I : NGHE THUYẾT TRÌNH CÓ THẢO LUẬN
I-Công tắc
1.1.Khái niệm
Công tắc là một loại khí cụ đóng ngắt dòng điện bằng tay, có hai
hoặc nhiều trạng thái ổn định, dùng để chuyển đổi, đóng ngắt mạch điện có công
suất nhỏ, có điện áp một chiều đến 440V, điện áp xoay chiều đến 500V. Công
tắc được bố trí trong một hộp kín đảm bảo các yêu cầu về cách điện, chống ẩm,
chống dầu. Công tắc thường được dùng để chuyển mạch tín hiệu điều khiển, tín
hiệu đo, đóng ngắt các thiết bị công suất nhỏ như thiết bị chiếu sáng, bếp điện,
thiết bị điện sinh hoạt, … Công tắc điện có bố trí cơ cấu lò xo nên việc đóng cắt
xảy ra nhanh và dứt khoát, hạn chế được hồ quang.
1.2.Phân loại
Theo số pha:
18
Công tắc một pha
Công tắc ba pha.
Theo phương thức tác động:
Công tắc ấn: tác động bằng tay, chỉ có 2 vị trí tác động đóng/ngắt.
Công tắc gạt: tác động bằng tay, có thể có 2 hoặc 3 vị trí tác động.
Công tắc xoay: tác động bằng tay, có thể có nhiều vị trí tác động.
Công tắc hành trình: được sử dụng để cảm biến vị trí và tự động tác động,
thường có 2 vị trí, nhưng một số loại có 3 vị trí.
Cấu tạo
Nói chung một công tắc có các bộ phận chính sau:
Tiếp điểm tĩnh.
Tiếp điểm động.
Cơ cấu tác động: chuyển trạng thái tiếp điểm.
Vỏ bảo vệ.
Loại công tắc ấn có cấu tạo đơn giản, có hai trạng thái đóng/ngắt và

thường có 1 cặp tiếp điểm, công tắc này thường được sử dụng đóng ngắt các
thiết bị điện công suất nhỏ như đèn chiếu sáng, hoặc cấp tín hiệu đến điều khiển
một thiết bị điện.
Hình 3-1a) là sơ đồ cấu trúc của một công tắc xoay có 3 vị trí tương ứng 3
tầng tiếp điểm. Hình 8-1b) vẽ tiếp điểm tầng thứ nhất đóng. Hình 8-1c) vẽ tiếp
điểm tầng thứ 3 đóng.
Hình 3-1d) là một công tắc xoay 6 vị trí, vị trí 0 và 5 vị trí điều khiển 1, 2,
, 5 tương ứng có 5 cặp tiếp điểm 1-2, 3-4, 5-6, 7-8, 9-10. Từ sơ đồ chuyển
mạch ta có ở vị trí 0 tất cả các tiếp điểm đều ngắt, vị trí 1 chỉ có tiếp điểm 1-2
đóng, vị trí 2 chỉ có tiếp điểm 5-6 đóng, …
19
d)
Hình 3-1. Cấu tạo công tắc xoay
a) Sơ đồ tổng thể; b) Trạng thái tiếp điểm khi đóng
c) Trạng thái tiếp điểm khi mở; d) Công tắc xoay 6 vị trí
Hình 3-2 vẽ cấu tạo của một số loại công tắc hành trình, loại công tắc này
được sử dụng để tác động điều khiển hoặc bảo vệ khi một cơ cấu cơ khí của một
thiết bị chuyển động đến giới hạn cho phép. Chẳng hạn trong hệ thống lái tàu
thủy, yêu cầu bánh lái chỉ được phép quay một góc 350 trái hoặc phải, khi bánh
lái đạt đến giới hạn này, công tắc hành trình sẽ tác động ngắt tín hiệu điều khiển
và bánh lái không thể quay hơn được nữa.
1
2
3
4
20
1- Tiếp điểm động 2- Tiếp điểm tĩnh 3- Cơ cấu tác động 4- Lò xo
hoàn nguyên
Hình 3-2. Cấu tạo công tắc hành trình: a) Loại gạt; b); Loại ấn; c) Loại
gạt hoặc ấn

Hình 3-3. Ký hiệu tiếp điểm công tắc:
a) Công tắc ấn,
b) Công tắc hành trình;
1.3.Nguyên lý hoạt động
Với công tắc ấn và công tắc gạt có 2 trạng thái, khi có tác động (bằng tay
hoặc cơ khí) thì các tiếp điểm của công tắc thay đổi trạng thái, có nghĩa là tiếp
điểm thường mở thì đóng lại, tiếp điểm thường đóng thì mở ra. Loại công tắc
thường gặp là công tắc đèn chiếu sáng sử dụng trong buồng ở, tương như công
tắc đèn điện ở nhà.
Với công tắc xoay, thường có nhiều vị trí, khi tác động xoay công tắc thì
trạng thái tiếp điểm sẽ thay đổi tương ứng với vị trí công tắc.
Chẳng hạn một công tắc xoay có bảng trạng thái tiếp điểm
như hình vẽ, công tắc có 5 vị trí, vị trí 0 ở giữa và 2 vị trí
mỗi bên. Các cực vào là X, Y, Z, U; các cực ra là X’, Y’,
Z’, U’. Khi công tắc ở vị trí 0, X nối với X’; khi công tắc ở
vị trí 1 (trái), Y nối với Y’; khi công tắc ở vị trí 2 (trái), Z
nối với Z’ và U nối với U’; …
0 1 212
X
Y
Z
X'
Y'
Z'
U
U'
1.4. Các thông số kỹ thuật cơ bản
Điện áp định mức Uđm: là điện áp làm việc lâu dài của mạch điện mà
công tắc khống chế, điện áp định mức có thể là 110V, 220V, 440V một chiều và
127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều.

Dòng điện định mức Iđm: dòng điện dài hạn qua tiếp điểm của công tắc
mà không làm hỏng tiếp điểm.
Tuổi thọ cơ khí: được tính bằng số lần đóng ngắt, thường vào khoảng 1
triệu lần đóng ngắt không điện và 200 ngàn lần đóng ngắt có dòng định mức.
Điện áp cách điện: điện áp thử cách điện.
II-Nút ấn
2.1.Khái niệm
21
Nút ấn là một loại khí cụ điện dùng để chuyển đổi, đóng ngắt từ xa các
thiết bị điện có công suất nhỏ với điện áp một chiều đến 440V và xoay chiều đến
500V.
2.2.Phân loại
a.Theo cấu trúc
Loại hở: sử dụng trong phòng ở, câu lạc bộ, hành lang.
Kín: sử dụng trong buồng máy.
Chống nổ: sử dụng trong các hầm bơm trên tàu dầu.
Kín nước: sử dụng ngoài trời (thiết bị điều khiển neo, tời quấn dây, …)
Có đèn báo: đèn báo trạng thái của thiết bị được điều khiển bởi nút ấn.
b.Theo số cặp tiếp điểm: thông thường nút ấn có một đến hai cặp tiếp
điểm.
Một cặp tiếp điểm
Hai cặp tiếp điểm
2.3.Cấu tạo
a.Tiếp điểm tĩnh.
b.Tiếp điểm động.
c.Cơ cấu tác động: chuyển trạng thái tiếp điểm.
d.Vỏ bảo vệ.
2.4.Nguyên lý hoạt động
Nút ấn có đặc tính tự hoàn nguyên, có nghĩa là khi tác động, các tiếp điểm
của nút ấn thay đổi trạng thái, khi ngừng tác động thì các tiếp điểm tự trở về

trạng thái cũ.
Loại nút ấn có chốt cài (ký hiệu ở hình c) thì có thể sử dụng như nút ấn
bình thường (tự hoàn nguyên) hoặc sử dụng ở chế độ cài. Sau khi tác động, các
tiếp điểm thay đổi trạng thái, nếu ngừng tác động thì các tiếp điểm tự trở về
trạng thái cũ, nhưng nếu thực hiện cài (thường sử dụng thao tác xoay núm ấn)
thì các tiếp điểm vẫn ở trạng thái mới cho đến khi có tác động ngừng cài.
2
1
3
4
5
6
1
2
a) Cấu tạo nút ấn:
Phím ấn
Lò xo hồi trạng thái (hoàn nguyên)
Tiếp điểm động
Lò xo nén tiếp điểm
Tiếp điểm tĩnh (thường đóng)
Tiếp điểm tĩnh (thường mở)
22

1
1
32
b) Các loại tiếp điểm của nút ấn:
1- Tiếp điểm thường mở
2- Tiếp điểm thường đóng
3- Cặp thường mở và thường đóng


1 2 3
c) Ký hiệu nút ấn:
1) Nút ấn có tiếp điểm thường mở
2) Nút ấn có tiếp điểm thường đóng
3) Nút ấn có chốt cài
Hình- 3.4. Nút ấn
2.5.Các thông số kỹ thuật cơ bản
Điện áp định mức Uđm: điện áp làm việc lâu dài của mạch điện mà nút ấn
khống chế, điện áp định mức có thể là 110V, 220V, 440V một chiều và 127V,
220V, 380V, 500V xoay chiều.
Dòng điện định mức Iđm: dòng điện dài hạn qua tiếp điểm của nút ấn mà
không làm hỏng tiếp điểm.
Tuổi thọ cơ khí: được tính bằng số lần đóng ngắt, thường vào khoảng 1
triệu lần đóng ngắt không điện và 200 ngàn lần đóng ngắt có dòng định mức.
Điện áp cách điện: điện áp thử cách điện.
III-Công tắc tơ
3.1.Khái niệm
Công tắc tơ là một thiết bị điện dùng để đóng ngắt từ xa các mạch điện có
điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A.
3.2.Phân loại
Có nhiều cách phân loại công tắc tơ,
Phân loại theo nguyên lý truyền động: Công tắc tơ kiểu điện từ, công tắc
tơ kiểu khí nén, công tắc tơ kiểu thủy lực.
Phân loại theo dòng điện qua tiếp điểm chính: công tắc tơ một chiều &
công tắc tơ xoay chiều.
Phân loại theo điện áp cấp cho cuộn hút: cuộn hút một chiều & cuộn hút
xoay chiều.
Phân loại theo số lượng tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ: 1 tiếp điểm
chính, 2 tiếp điểm chính 3 tiếp điểm chính, 4 tiếp điểm chính, …

23
Thông thường trên tàu thủy sử dụng công tắc tơ kiểu điện từ xoay chiều
có 3 cặp tiếp điểm chính, 2 đến 6 cặp tiếp điểm phụ.
3.3.Cấu tạo
Công tắc tơ điện từ có các bộ phận chính sau: tiếp điểm, mạch từ, cuộn
hút, hộp dập hồ quang, vỏ
1
1
2
3
4
56
a) Cấu tạo công tắc tơ:
Cuộn hút
Mạch từ tĩnh
Mạch từ động
Tiếp điểm động
Tiếp điểm tĩnh
Lò xo
1
5
1
2
3
4
6
b) Nguyên lý hoạt động:
1- Cuộn hút điện từ
2- Mạch từ động
3- Tiếp điểm chính

4- Tiếp điểm phụ
5- Cơ cấu lai hệ thống tiếp điểm
6- Lò xo chống dính
c) Hộp dập hồ quang:
1. Tiếp điểm tĩnh
2. Tiếp điểm động
3. Cuộn dây thổi từ
4. Buồng dập hồ quang
5. Vách ngăn
24
d) Các cơ cấu tác động
Hình -3.5. Công tắc tơ
Công tắc tơ thường có 3 đến 4 tiếp điểm chính (đóng ngắt mạch động lực)
và một vài cặp tiếp điểm phụ (đóng ngắt mạch điều khiển). Các tiếp điểm của
công tắc tơ được chế tạo bằng đồng và bề mặt tiếp xúc thường được mạ bạc. Để
tăng độ nén giữa tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động, trên mỗi tiếp điểm động có
bố trí một lò xo (lò xo này không được minh họa trên hình vẽ).
Mạch từ gồm hai phần: phần tĩnh thường có dạng chữ E, trên trụ giữa có
đặt cuộn hút. Phần động thường có dạng chữ E hoặc chữ I. Phần động liên kế cơ
khí với tiếp điểm động. Khi phần động chuyển động, tiếp điểm động chuyển
động làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm như được minh họa ở hình b).
Cuộn hút có thể là một chiều hoặc xoay chiều. Cuộn hút một chiều thì
mạch từ của nó được làm bằng sắt từ mềm và lõi thép ít bị nóng so với công tắc
tơ xoay chiều. Cuộn hút xoay chiều thì mạch từ được ghép lại từ các lá thép kỹ
thuật điện (thép có pha 2% silic) mỏng để hạn chế tác động của dòng xoáy Fu-
cô. Trong mạch từ cuộn hút xoay chiều có bố trí vòng ngắn mạch để chống rung.
Hộp dập hồ quang bao gồm cuộn dây thổi từ hộp vách ngăn. Cuộn dây
này gồm một vài còng dây lõi không khí mắc nối tiếp với tiếp điểm và đặt gần
tiếp điểm có hồ quang sao cho từ trường do cuộn dây tạo ra vuông góc với dòng
điện hồ quang (Hình -3.5c). Khi tiếp điểm mở ra, dòng mất đột ngột sinh ra sức

điện động cảm ứng tạo dòng cảm ứng phóng qua không gian giữa hai tiếp điểm
tạo hồ quang điện. Dòng điện qua cuộn thổi từ sẽ tạo từ trường tác động vào
dòng điện hồ quang đẩy hồ quang vào các khe hở giữa các vách ngăn, hồ quang
bị chia nhỏ và kéo dài sẽ tự tắt.
3.4. Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của công tắc tơ như sau (hình b): khi cuộn dây 1
không có điện, lò xo 6 kéo tiếp điểm ở trạng thái “OFF”, các tiếp điểm thường
mở thì mở ra, các tiếp điểm thường đóng thì đóng lại. Khi cấp điện cho cuộn
dây, tấm động 2 được hút vào kéo theo các tiếp điểm, các tiếp điểm chuyển sang
trạng thái “ON”, các tiếp điểm thường mở thì đóng lại, các tiếp điểm thường
đóng thì mở ra.
Các thông số cơ bản
25