1

MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
1. Chủ trương của Đảng và nhà nước về phát triển giáo dục và đào tạo
Ngày nay, đất nước đang trên đà đổi mới, hội nhập nền kinh tế quốc tế. Bước
vào thời kỳ hội nhập này, xã hội địi hỏi cần có những con người lao động có phẩm
chất đạo đức, sức khoẻ, năng lực, trí tuệ, biết vận dụng linh hoạt và thích ứng với
phát triển nhanh của khoa học kỹ thuật, kinh tế xã hội. Sự thách thức trước nguy cơ
tụt hậu bằng cạnh tranh trí tuệ địi hỏi giáo dục và đào tạo cũng cần phải đổi mới
toàn diện, mạnh mẽ về mục tiêu, nội dung chương trình, phương thức đào tạo và
đặc biệt là về phương pháp dạy và học.
Trong văn kiện Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ IX của Đảng Cộng Sản Việt
Nam (tháng 04 năm 2001) đã nêu rõ nhiệm vụ của ngành giáo dục và đào tạo là
“Đào tạo lớp người lao động có kiến thức cơ bản, làm chủ kỹ năng nghề nghiệp,
quan tâm hiệu quả thiết thực, nhạy cảm với cái mới, có ý thức vươn lên về khoa học
và cơng nghệ” và cần phải “ Đổi mới phương pháp dạy và học, phát huy tư duy
sáng tạo và năng lực tự đào tạo của người học, coi trọng thực hành, thực nghiệm,
ngoại khoá, làm chủ kiến thức, tránh nhồi nhét, học vẹt, học chay” (Trích văn kiện
đại hội đại biểu tồn quốc của Đảng lần IX).
2. Yêu cầu đổi mới của nền giáo dục
Để chuẩn bị được nguồn nhân lực đáp ứng sự phát triển của nền kinh tế trí
thức và xu thế tồn cầu hố mạnh mẽ, cùng với nhiều quốc gia trên thế giới và khu
vực, Việt Nam cũng đã và đang rà sốt đổi mới chương trình giáo dục theo bốn trụ
cột của giáo dục thế kỷ XXI do UNESCO đề xướng là: “ học để biết, học để làm,
học để chung sống và học để tự khẳng định mình”.
Do vậy, trong luật giáo dục – 2005 nêu rõ: “ Mục tiêu giáo dục là đào tạo con
người Việt Nam phát triển tồn diện, có đạo đức, tri thức, sức khoẻ, thẩm mỹ và
nghề nghiệp, trung thành với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội; hình
thành và bồi dưỡng nhân cách, phẩm chất và năng lực của công dân, đáp ứng yêu
cầu của sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc” và “Phương pháp giáo dục phải

2

phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡng
cho người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí
vươn lên”. (Luật giáo dục 2005 trang 24,25).
3. Chiến lược đổi mới công tác đào tạo của Trường Cao đẳng nghề Cơ khí
Nơng nghiệp
Trường Cao đẳng nghề Cơ khí Nơng nghiệp(CKNN) nằm trên địa bàn của tỉnh
Vĩnh Phúc, một trong những tỉnh có số lượng các cơ sở dạy nghề nhiều nhất đất
nước. Để cạnh tranh và phát triển được Ban lãnh đạo nhà trường đã có nhiều đổi
mới tích cực về mọi hoạt động của nhà trường trong đó đổi mới phương pháp dạy
và học, tạo hứng thú học tập cho học sinh- sinh viên là vấn đề được nhà trường rất
quan tâm và đang triển khai thực hiện.Là một Trường Cao đẳng nghề nên nhà
trường rất chú trọng vào công tác giảng dạy thực hành nhằm trang bị cho người học
kỹ năng thực hành. Do vậy nhà trường đã và đang xây dựng các phịng thực hành
các mơn học nhằm đạo điều kiện cho hoc sinh- sinh viên được học đi đôi với hành
để các em học sinh-sinh viên có hứng thú trong học tập, tiếp thu kiến thức tốt hơn,
rèn luyện được kỹ năng thực hành.
4. Đặc điểm của môn học
Kỹ thuật điện là một môn học cơ sở đặc biệt quan trọng trong đào tạo nhân lực
ngành Điện. Học tốt môn học Kỹ thuật điện sẽ tạo điều kiện cho học sinh - sinh
viên dễ dàng tiếp nhận kiến thức của các mơn học chun ngành tiếp theo. Ngồi
việc chứa đựng khối lượng kiến thức lớn, mơn học này cịn địi hỏi người học phải
liên hệ được với thực tế kỹ thuật (Mạch điện, Máy điện, Thiết bị điện,…). Để thực
hiện tốt mục tiêu đào tạo của mơn học, ngồi yếu tố người dạy, người học, chương
trình đào tạo thì yếu tố cơ sở vật chất (hệ thống các bài thí nghiệm của môn học)
cũng cần được đáp ứng. Qua các bài thí nghiệm, các kiến thức lý thuyết sẽ được
kiểm chứng bằng thực nghiệm (thực hành) tạo cơ sở cho người học chủ động thu

nhận kiến thức khi học môn học.


3

Xuất phát từ những phân tích về lý luận và thực tiễn trên, tác giả đã chọn đề
tài nghiên cứu:“Nghiên cứu xây dựng và mô phỏng hệ thống các bài thí nghiệm
Kỹ thuật điện cho Trường Cao đẳng nghề Cơ khí nơng nghiệp, Bình Xun,
Vĩnh Phúc”
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.
Nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, nghiên cứu hệ thống các bài thí nghiệm
cho mơn học Kỹ thuật điện với các mục đích:
 Xây dựng các bàn thí nghiệm điển hình.
 Mơ phỏng các thí nghiệm điển hình.
III. ĐỐI TƯỢNG, KHÁCH THỂ VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
1. Đối tượng nghiên cứu
Hệ thống các bài thí nghiệm của mơn học Kỹ thuật điện dùng cho học sinh,
sinh viên Trường Cao đẳng nghề Cơ khí nơng nghiệp Vĩnh Phúc.
2. Phạm vi nghiên cứu
- Hệ thống kiến thức về môn học Kỹ thuật điện.
- Xây dựng hệ thống thí nghiệm hợp chuẩn cho mơn học.
- Các phần mềm mơ phỏng thích hợp.
IV. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Các giả thiết khoa học đã đề cập khi học môn học Kỹ thuật điện.
V. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu xây dựng hệ thống các bài thí nghiệm mơn học Kỹ thuật điện
cho phịng Thí nghiệm.
- Mơ phỏng các bài thí nghiệm trên máy tính.
- Tổng kết, đánh giá các kết quả nghiên cứu.
VI. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Phân tích dự án phịng thí nghiệm của Trường CĐ nghề CKNN.
- Nghiên cứu lý thuyết hệ thống kiến thức môn học Kỹ thuật điện cần thiết cho
đối tượng theo học trình độ Trung cấp, Cao đẳng ngành Điện của Trường Cao đẳng
nghề Cơ khí nơng nghiệp.


4

- Mơ phỏng các thí nghiệm bằng phần mềm Multisim.
- Tổng hợp, đánh giá kết quả các bài thí nghiệm đã xây dựng.
VII. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Luận văn được trình bày trong 3 chương, phần mở đầu và kết luận, danh mục
tài liệu tham khảo. Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của:
PGS.TS Lê Cơng Thành
Phó trưởng Khoa Năng lượng,Trưởng bộ môn Kỹ thuật điện Trường Đại học
Thuỷ lợi Hà Nội.
Trong quá trình thực hiện luận văn, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ chân
thành và nhiệt tình của các đồng nghiệp trong Khoa Điện trường Cao đẳng nghề Cơ
khí Nơng nghiệp; Phịng Đại học và sau đại học, Bộ mơn Điện khí hố trường Đại
học Mỏ - Địa chất Hà Nội.
Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới:
PGS.TS Lê Công Thành
người trực tiếp hướng dẫn khoa học, các tập thể, cá nhân đã có những đóng góp
trong quá trình thực hiện đề tài.


5

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VAI TRÒ CỦA THỰC NGHIỆM TRONG ĐÀO TẠO

NHÂN LỰC NGÀNH ĐIỆN
1.1 VAI TRÒ CỦA THỰC NGHIỆM

1.1.1 Vai trò của thực nghiệm trong đào tạo nhân lực ngành Điện.
Trong giáo dục và đào tạo, thực nghiệm hay thực hành có vai trị rất quan
trọng.
Đối với thí nghiệm để nghiên cứu bài mới: Nếu thí nghiệm biểu diễn của
giáo viên, học viên chỉ được nghiên cứu bằng thị giác và thính giác thì thí nghiệm
nghiên cứu bài mới của học viên giúp học viên được trao dụng cụ tận tay và được tự
làm thí nghiệm, việc làm quen với các thiết bị thật sẽ cụ thể và đầy đủ hơn. Ở đây
học sinh được tự tay liên kết mạch, thao tác vận hành các thiết bị nên có sự phối
hợp giữa họat động trí óc với hoạt động tay chân trong quá trình nhận thức của học
viên giúp học viên tích cực tham gia xây dựng bài, hình thành các kiến thức, khái
niệm một cách chủ động, kích thích hứng thú của học viên vì thí nghiệm rèn luyện
cho học viên nhận thức, phân tích những dấu hiệu, hiện tượng cụ thể bằng kinh
nghiệm riêng của chính mình, thu hút mọi khả năng của học viên vào nhận thức đối
tượng.
Thí nghiệm thực hành của học viên: Loại thí nghiệm này phù hợp với loại
bài ôn tập, củng cố kiến thức đã học, qua đó rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cho học
viên.
Ngoài ra do đặc thù của lý thuyết trong lĩnh vực điện năng là khá trừu tượng
nên những bài thực hành hay thí nghiệm càng đóng vai trò rất quan trọng trong việc
tiếp thu kiến thức cuả học viên, đồng thời giúp họ được tiếp cận với các thiết bị
trong thực tế giúp cho công việc sau này dễ dàng hơn.
1.1.2 Vai trò của thực nghiệm trong đào tạo nhân lực ngành Điện ở
Trường CĐ nghề CKNN.
Trường Cao đẳng nghề CKNN là một trường cao đẳng không đi theo xu
hướng hàn lâm mà đây là một trường đào tạo kỹ năng nghề từ trình độ sơ cấp nghề



6

đến trình độ cao đẳng nghề. Do vậy nhà trường rất chú trọng đến việc đào tạo kỹ
năng thực tế cho học viên. Bên cạnh yêu cầu về tay nghề đối với đội ngũ giáo viên
thì nhà trường đã khơng ngừng phát triển hệ thống các phòng dạy thực hành để học
viên được củng cố về mặt kiến thức, thực hành các kỹ năng chun mơn của ngành
học của mình nằm giúp học viên có một tay nghề vững vàng cho công việc sau này.
Đối với việc đào tạo nhân lực ngành Điện của trường, nhà trường đã trang bị
nhiều phịng thực hành của các mơn học như : Khí cụ điện, Trang bị điện, Khí nén Điện khí nén, Thuỷ lực-Điện thuỷ lực….Tuy nhiên phịng thực hành của mơn học
Kỹ thuật điện lại chưa có. Điều này đặt ra một u cầu là cần phải có một phịng thí
nghiệm mơn học Kỹ thuật điện, vì đây là một mơn học cơ sở đặc biệt quan trọng
trong việc đào tạo nhân lực ngành Điện.
1.2 HỆ THỐNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT ĐIỆN

1.2.1 Yêu cầu, phương pháp, nguyên tắc.
Môn học Kỹ thuật điện là một môn học cơ sở trong đào tạo nhân lực ngành
Điện. Bất cứ chuyên ngành nào có liên quan đến điện hay tự động hố thì học viên
đều phải học qua môn Kỹ thuật điện. Do đây là một môn học cơ sở nên nội dung
của nó khá nặng về phần lý thuyết, tính tốn của các môn học chuyên ngành như
Máy điện, Mạch điện, Điện tử ...nên gây khó khăn cho người học trong việc lĩnh hội
kiến thức. Tuy vậy đây lại là một môn học cơ sở rất quan trọng trong việc học các
môn chuyên ngành nên muốn tiếp thu có hiệu quả hơn các mơn chun ngành thì
việc học tốt mơn học Kỹ thuật điện sẽ là một điều kiện quan trọng. Muốn vậy thì
ngồi sự tận tâm và phương pháp truyền đạt của giáo viên, sự cố gắng của người
học thì việc được thực nghiệm những kiến thức đã được lĩnh hội đã được học trong
phịng thí nghiệm là một điều rất quan trọng. Qua các bài thí nghiệm (thực nghiệm)
người học sẽ được kiểm nghiệm lại kiến thức trong lý thuyết, được trực quan các
hiện tượng, tác dụng của dòng điện vốn rất trừu tượng mà nếu chỉ được mô tả đơn
thuần trong các bài giảng lý thuyết thì người học rất khó để hình dung được. Như đã
nói ở trên, do đây là một mơn học cơ sở trong đó nội dung gồm các kiến thức cơ sở



7

về mạch điện, máy điện, điện tử nên các bài thí nghiệm của mơn học này cũng phải
có các nội dung của 3 mơn học này.
Ngồi u cầu về nội dung, việc xây dựng hệ thống các bài thí nghiệm Kỹ
thuật điện phải tuân thủ theo các nguyên tắc sau:
- Đảm bảo an tồn thí nghiệm:
Do đây là thí nghiệm liên quan đến điện nên yếu tố an toàn phải được đặt lên
hàng đầu. Ngoài việc giám sát và hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn, sự tuân thủ
các quy định an tồn của học viên thì về kết cấu, độ cách điện của các Modul thí
nghiệm, các thiết bị rời phải đảm bảo việc tiến hành thí nghiệm diễn ra với độ an
toàn cao cho cả thiết bị lẫn người thao tác.Các thiết bị được tính tốn và thiết kế
khoa học, tạo điều kiện cho người làm thí nghiệm có thể dễ dàng thao tác trong qua
trính làm thí nghiệm.
- Đảm bảo chất lượng cao về khoa học và về mặt giáo dục:
Nghĩa là đảm bảo truyền thụ cho học sinh những kiến thức cơ bản vững chắc,
chính xác khoa học hiện đại gắn chặt với thực tiễn.Các bài thí nghiệm phải có các
bài tập ứng dụng gắn với những nội dung lý thuyết cơ bản nhất của môn học.
- Đảm bảo cung cấp cho học viên tiềm lực để phát triển tồn diện:
Các bài thí nghiệm phải giúp học viên biết vận dụng lý thuyết vào thực hành,
và từ thực nghiệm vận dụng vào thực tiễn đời sống, trên cơ sở đó giúp học viên phát
triển tư duy logic, trí thơng minh, tự lực làm việc.
- Đảm bảo truyền đạt cho học viên theo những qui tắc sư phạm tiên tiến nhất.
Một khối lượng kiến thức kỹ năng, kỹ xảo nhất định trong một thời gian hạn chế với
những chất lượng cao nhất.
- Nội dung các bài thí nghiệm trên một Module nên vừa phải, không nên quá
phức tạp nhằm giúp cho học viên lựa chọn, thực hiện thí nghiệm dễ thực hiện.
- Kết hợp chặt chẽ thí nghiệm với lời giảng của giáo viên: Lúc này lời giảng

của giáo viên không phải là nguồn thông tin mà là sự hướng dẫn quan sát, chỉ đạo
sự suy nghĩ của học viên để học viên thao tác chính xác, kết luận đúng đắn, hợp lí,
để qua đó các em lĩnh hội được kiến thức mới.


8

- Các Module làm thí nghiệm phải được thiết kế khoa học về mặt kết cấu, kích
thước để có thể dễ dàng lắp đặt các Module rời trong quá trình thí nghiệm, dễ dàng
thay thế trong trường hợp xẩy ra hư hỏng. Điều này rất quan trọng trong tình hình
số lượng thiết bị và thời gian thực hành bị hạn chế.
1.2.2 Hệ thống các bài thí nghiệm Kỹ thuật điện.
Mơn học Kỹ thuật điện là một môn học cơ sở có nội dung lý thuyết gồm
những kiến thức nền tảng cho các môn học như : Mạch điện, Cung cấp điện, Máy
điện, Điện tử nên các bài thì nghiệm của mơn Kỹ thuật điện cũng phải có nội dung
cơ bản nhất của những mơn học trên thì mới phát huy được hiệu quả.
Trong mơn Mạch điện thì mạch điện R-L-C mắc nối tiếp là mạch điện cơ bản
nhất do vậy bài thí nghiệm R-L-C là rất cần thiết cho học viên.
Đối với mạch điện 3 pha với 2 cách nối dây là Y và  nên cũng cần có các bài
thí nghiệm về cách nối mạch 3 pha theo Y và  với trường hợp tải đối xứng và
không đối xứng.
Về nội dung phần Máy điện thì các bài thí nghiệm về máy biến áp 1 pha, động
cơ điện 3 pha và động cơ điện 1 pha là những bài thí thí nghiệm quan trọng vì đây
là những thiết bị mà học viên sẽ được học sâu hơn trong môn học Máy điện, được
thực tập sửa chữa trong trong nội dung thực hành môn học Máy điện và đồng thời
đây cũng là những thiết bị mà các em sẽ có thể tiếp xúc rất nhiều trong công việc
sau khi ra trường.
Trong phần nội dung về Điện tử thì cần có phần thí nghiệm về mạch chỉnh lưu
vì nội dung lý thuyết phần điện tử thì học viên mới chỉ được học cấu tạo và nguyên
lý hoạt động của các linh kiện điện tử, nguyên lý hoạt động của một số mạch chỉnh

lưu. Cịn các nội dung phức tạp hơn thì học viên sẽ được thực hành trong nội dung
môn học Điện tử cơ bản (Đối với đối tượng Trung cấp nghề), Điện tử công suất
(Đối với đối tượng Cao đẳng nghề).
1.2.3 So sánh thí nghiệm thật và thí nghiệm ảo.
Để tiến hành thí nghiệm củng cố kiến thức thì có hai hình thức tiến hành
thí nghiệm. Đó là thí nghiệm trên thiết bị thật trong các phịng thí nghiệm, tức


9

thí nghiệm thật. Một hình thức thứ hai để tiến hành thí nghiệm đó là thí nghiệm
ảo.
Thí nghiệm ảo: Là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức
đối tượng học tập, nhằm mục đích mơ phỏng các hiện tượng vật lý, hóa học, sinh
học... xảy ra trong tự nhiên hay trong phịng thí nghiệm, có đặc điểm là có tính năng
tượng tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể mơ phỏng những
q trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó thu được trong phịng
thí nghiệm. Thí nghiệm ảo giúp giảm thiểu việc học chay, dạy chay thường gặp do
thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người học chủ động học tập phù hợp
với tinh thần người học là trung tâm của giáo dục hiện đại. Thí nghiệm ảo cũng
giống với bài giảng điện tử, ngồi ra, một ưu điểm của thí nghiệm ảo trên máy tính
là có thể giả lập những tình huống, điều kiện tới hạn, khó xảy ra trong thế giới thực
giúp người học nắm được bản chất của vấn đề. Tuy nhiên, thí nghiệm ảo khơng thể
thay thế được kinh nghiệm thực tiễn, hãy thử tưởng tượng phi công lái máy bay hạ
cánh khi chỉ tồn thực tập trên mơ hình ảo, hay một bác sĩ phẫu thuật mổ tim trong
khi lại chỉ toàn kinh nghiệm với dao mổ ảo trên máy tính. Đối với đặc thù đào tạo
nhân lực cho ngành Điện thì nếu tiến hành thí nghiệm ảo thì học viên không thể làm
quen với việc thao tác vận hành các trang thiết bị, không thể rèn luyện kỹ năng
chuyên mơn và cơng tác đảm bảo an tồn cho người và thiết bị, một yếu tố đặc biệt
quan trọng đối với ngành Điện.

1.2.4 Dự án phịng thí nghiệm của Trường Cao đẳng nghề CKNN
Trường Cao đẳng nghề Cơ khí nơng nghiệp là trường trực thuộc Bộ Nông
nghiệp và Phát triển nơng thơn. Trường có nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lưc phục
vụ cơng nghiệp hố-hiện đại hố nơng nghiệp nơng thôn và các ngành kinh tế khác,
cụ thể là đào tạo nghề theo 3 cấp độ: Cao đẳng nghề, Trung cấp nghề và Sơ cấp
nghề theo quy định. Bồi dưỡng nâng cao trình độ kỹ năng nghề cho người lao động
theo yêu cầu của cơ sở sản xuất, kinh doanh và người lao động. Tham gia phổ cập
nghề cho người lao động, dạy kỹ thuật và hướng nghiệp cho học sinh phổ thơng...
Trường đã trải qua q trình phát triển gấn nửa thế kỷ, đã xây dựng được truyền


10

thống q báu và đội ngũ giáo viên có trình độ cao, giàu tâm huyết. Tuy nhiên, cơ
sở vật chất và thiết bị dạy học của nhà trường còn thiếu và chưa đồng bộ, cần được
quan tâm đầu tư để đáp ứng với nhiệm vụ mới. Trong chiến lược phát triển Trường
cao đẳng nghề Cơ khí nơng nghiệp giai đoạn 2009-2015 đã được Bộ nông nghiệp và
Phát triển nông thôn thơng qua, một trong những mục tiêu trọng tâm đó là nâng cấp
và xây mới các hệ thống phòng học thực hành cho học sinh – sinh viên nhằm góp
phần nâng cao chất lượng đào tạo đặc biệt là kỹ năng thực hành cho học sinh- sinh
viên để phù hợp với yêu cầu, xu thế đào tạo nhân lực hiện nay. Hiện nay nhà trường
đã và đang tiến hành xây dựng và bổ sung các phòng học thực hành phục vụ đào tạo
kỹ năng nghề cho học sinh- sinh viên. Với yêu cầu của môn học và với chiến lược
phát triển nhà trường thì việc xây dựng một phịng thí nghiệm môn học Kỹ thuật
điện là điều rất cần thiết và phù hợp.
1.3 KẾT LUẬN
Trong giáo dục và đào tạo nghề, thực hành có vai trị đặc biệt quan trọng trong
việc củng cố kiến thức lý thuyết, đồng thời rèn luyện kỹ năng về tay nghề cho người
học. Đối với việc đào tạo nhân lực ngành Điện thì điều này cũng không ngoại lệ.
Không những vậy, do đặc thù của những kiến thức lý thuyết có tính chất trừu tượng

của những mơn học thuộc ngành Điện thì các bài thực hành(thí nghiệm) là vơ cùng
quan trọng.Với sự phát triển của cơng nghệ thơng tin như hiện nay thì người học có
thể tiến hành thí nghiệm ảo trên máy tính cá nhân của mình, tuy nhiên thí nghiệm ảo
cũng chỉ là một giải pháp giúp nâng cao tiếp thu của những bài giảng lý thuyết chứ
khơng thể thay thế hồn tồn được các bài thí nghiệm thật trên các dụng cụ, thiết bị
thật trong phịng thí nghiệm. Do vậy vai trị của các phịng thí nghiệm là rất quan
trọng trong giáo dục đào tạo, đặc biệt là đối với một cơ sở đào tạo nghề như Trường
Cao đẳng nghề Cơ khí nông nghiệp. Đối với môn học Kỹ thuật điện của nhà trường
thì việc xây dựng hệ thống bài thí nghiệm gồm những kiến thức cơ bản của các môn
: Mạch điện, Máy điện, Điện tử là rất cần thiết với đặc thù của môn học, với mục
tiêu đào tạo của nhà trường nhằm đào tạo ra những người lao động nắm vững lý
thuyết cơ bản, có kỹ năng tay nghề tốt để phục vụ cho các doanh nghiệp.


11

Chương 2
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM
KỸ THUẬT ĐIỆN CHO TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CKNN
2.1 YÊU CẦU CHUNG
2.1.1 An tồn.
Do đây là các thí nghiệm liên quan đến nguồn điện nên yếu tố an toàn cho
người và thiết bị phải được đặt lên hàng đầu. Muốn đảm bảo được mức an tồn cao
thì các trang thiết bị phải có những yêu cầu sau:
- Các Module cấp nguồn phải được trang bị Aptơmát có chức năng bảo vệ rị
điện.
- Khu vực làm thí nghiệm phải có thảm cách điện dưới sàn nhà.
- Các thiết bị, Module, dây liên kết làm thí nghiệm có độ cách điện cao, có các
ký hiệu, chỉ dẫn rõ ràng, dễ quan sát để việc tiến hành thí nghiệm diễn ra thuận lợi,
đạt độ an tồn cao.

- Điện áp thí nghiệm, nếu có thể nên dùng điện áp thấp.
2.1.2 Linh hoạt, khoa học.
- Bàn thí nghiệm, các Module được thiết kế đồng bộ để dễ dàng tháo lắp trong
q trình làm thí nghiệm cũng như khi sửa chữa lúc xảy ra hỏng hóc.
- Bàn thí nghiệm, các Module có kích thước theo tiêu chuẩn để thuận lợi, tiết
kiệm chi phí trong việc đặt hàng khi cần thay thế.
2.1.3 Thiết kế bàn thí nghiệm.
+ Bàn thực hành:
- Khung bàn làm bằng thép hộp 40x40mm sơn tĩnh điện.
- Mặt bàn làm bằng đá granit hoặc gỗ cơng nghiệp. Kích thước bàn
1500x850x850mm. Bàn có ngăn kéo, chân đế gắn bánh xe có chốt hãm(tuỳ
yêu cầu).
+ Bộ khung gá lắp các Module thí nghiệm:
- Chiều cao tiêu chuẩn A4.Kiểu 2 tầng. Kích thước (1500 x 91)mm


12

- Chất liệu: Hợp kim nhôm( hoặc thép) dày 1.5-2 mm, kết cấu chuyên
dụng có rãnh để dễ dàng tháo lắp các Modul.
+ Module thiết bị:
- Mặt Module làm bằng vật liệu compozit, in sơ đồ thiết bị, sơ đồ đấu
dây của thiết bị điện, sơ đồ các chân cắm, jack nối thiết bị.
+ Dây liên kết mạch: Loại Jack 4mm chống giật theo tiêu chuẩn EC.
Minh hoạ dây liên kết ở ảnh dưới.

Hình minh hoạ bàn thí nghiệm ở trang bên.


13


Hình minh hoạ bàn thí nghiệm


14

28cm

5cm

28cm

150 cm

3cm

14

176cm

3cm

Hình chiếu đứng bàn thí nghiệm


15

150cm

25cm

15

3cm
57cm

Hình chiếu bắng bàn thí nghiệm


176cm

91cm

16

85cm

Hình chiếu cạnh bàn thí nghiệm


17

2.2 BÀI THÍ NGHIỆM VỀ MẠCH DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA
2.2.1 Mục đích thí nghiệm và cơ sở lý thuyết.
2.2.1.1 Mục đích thí nghiệm:
1. Bằng thực nghiệm, kiểm tra định luật Ohm trên mạch R-L-C nối tiếp.
Nắm vững sự phân bố điện áp trên các phần tử khi thay đổi các thông số của
mạch.
2. Xây dựng đồ thị véctơ.
3. Xác định các thông số của mạch R, L, C, X L, XC, RC bằng các số liệu
thí nghiệm.

4. Khảo sát hiện tượng cộng hưởng điện áp.
5. Biết cách nâng cao hệ số công suất cos  bằng tụ điện.
2.2.1.2 Cơ sở lý thuyết:
Biểu thức định luật Ohm
I

U
I
Z

R

(2.1)

Trong đó: I: Giá trị hiệu dụng của dòng điện
U: Giá trị hiệu dụng của điện áp đặt
vào 2 đầu đoạn mạch

C

Z: Tổng trở đoạn mạch
Z  R 2  X L  XC 

Với :

L

u

2


(2.2)

R:Điện trở.
X L 2fL là cảm kháng
XC 

1
là dung kháng
2fC

- Cơng suất tác dụng tồn mạch điện: P = UI cos 
- Trong đó hệ số cơng suất cos  

(2.3)

R
R 2  XL  XC 

- Tần số để mạch xảy ra cộng hưởng: f 

1
2 LC

2

(2.4)
(2.5)



18

- Dòng điện cộng hưởng: I ch I max 

U
R

(2.6)

2.2.2 Các thiết bị và dụng cụ làm thí nghiệm.
Bảng 2.1
Stt Tên thiết bị
Ký hiệu Quy cách
Số lượng
1 Module nguồn 1 pha
220V ~
1
2 Máy biến áp tự ngẫu
BATN
In 220V/Outmax 250V
1
A1, A2, A3 0-10A
3 Ampe kế xoay chiều
3
4 Oát kế
W
1
5 Vôn kế
V
0-250V

1
6 Cuộn cảm
L
500mH
1
7 Điện trở
R
100  (5W)
1
8 Module tụ điện có điều chỉnh
C
0-30 F (250V)
1
9 Dây liên kết mạch
Jack 4mm
2.2.3 Nội dung và trình tự tiến hành thí nghiệm.
2.2.3.1 Làm quen với các thiết bị thí nghiệm và cách sử dụng đồng hồ đo.
Trên bàn thí nghiệm có các mơ đun phần tử R, L, C; các loại dụng cụ đo như
ampe mét, vơn mét, ốt mét và máy biến áp tự ngẫu. Sinh viên làm quen với các
thiết bị, dụng cụ trên để tiện việc nối dây làm thí nghiệm.
2.2.3.2 Sơ đồ thí nghiệm.
Các thơng số trong sơ đồ mạch điện được chọn như sau:
BATN

R = 100 
L = 500 mH

A

*

W
R

220V~

U2 = 0 đến 100 Vôn

*

L

V

C = 0 đến 30 F

U2

C

Hình 2.1: Sơ đồ thí nghiệm mạch R-L-C mắc nối tiếp
2.2.3.3 Trình tự tiến hành.
+ Sau khi mắc sơ đồ xong, kiểm tra và báo cáo giáo viên hướng dẫn, sau khi
giáo viên hướng dẫn cho phép mới được đóng điện.


19

+ Chú ý rằng trước khi đóng điện phải để biến áp tự ngẫu ở vị trí 0. Các dụng
cụ đo để ở thang đo lớn nhất, sau đó tăng dần biến áp tự ngẫu lên đến 100V. Điều
chỉnh thang đo các dụng cụ đo đến thang vừa đủ để đọc kết quả. Trường hợp lấy giá

trị điện áp dùng vôn mét để đo.
+ Điều chỉnh tụ C để mạch có tính chất điện cảm nghĩa là U L  U C . Đọc các
chỉ số trên dụng cụ đo ghi vào bảng 2.2.
+ Điều chỉnh tụ C để mạch có tính chất điện dung nghĩa là U L  U C . Đọc các
chỉ số trên dụng cụ đo ghi vào bảng 2.2.
+ Điều chỉnh tụ C để mạch cộng hưởng nghĩa là tương ứng với I I max và một
cách lý tưởng có thể coi U L  U C ghi kết quả đo vào bảng 2.2.
Bảng 2.2
Trường hợp

I

Kết quả đo
UR UL UC

P

U

C

Z

Kết quả tính
R
L
C




Tính cảm
Tính dung 1
Tính dung 2
Tính dung 3
Cộng hưởng
2.2.3.4 Tính tốn các thơng số của mạch.
Từ kết quả đo được tính tốn các thơng số của mạch điện như sau:
R
2

X L  ZL  R L
XC 

2

P
UR
U
; ZL  L ; R   2
I
I
I

; R L R   R ; L 

XL XL


2f


1
P
UC
; cos   ; C 
X C
UI
I

Vẽ đường đặc tính UC = f(C) khi L = const cần thay đổi C để lấy thêm ít nhất
2 trị số nữa. Nối các điểm trên lại.
Vẽ đồ thị véctơ thực nghiệm cho 3 trường hợp: Mạch có tính điện cảm, điện
dung và cộng hưởng, so sánh với đồ thị véctơ đã học trong lý thuyết và nhận xét.
2.2.3.5 Nâng cao cos  bằng tụ điện (bù bằng tụ điện tĩnh)


20

Sơ đồ thí nghiệm như hình 2.2
*

*
W

A3

A1

220V~

A2


K
R

V

U2

C
L

Hình 2.2: Sơ đồ thí nghiệm mạch bù bằng tụ điện
Khi chưa bù nghĩa là chưa mắc tụ C vào mạch, tăng điện áp U 2 lên 100V.
Đọc các chỉ số trên dụng cụ đo ghi vào bảng 2.3. Khi bù nghĩa là mắc tụ C vào
mạch, điều chỉnh tụ C sao cho dòng điện chạy qua A 1 nhỏ hơn khi chưa bù.
Ghi kết quả vào bảng 2.3. Điều chỉnh lấy vài trị số của C.
Từ kết quả đo tính được: cos  

P
P'
P
; cos  ' 
; C  2  tg  tg '
UI
U ' I'
U 

Bảng 2.3
Trường hợp


U2
P
Chưa bù
Bù lần 1
Bù lần 2
2.2.4 Câu hỏi kiểm tra.

Kết quả đo
I1
I2

I3

C

Kết quả tính
C
cos 

1. Mục đích thí nghiệm
2. Cách xác định các thơng số của mạch điện bằng thí nghiệm.
3. Thế nào là mạch có tính điện cảm, điện dung, cộng hưởng.
4. Nhận xét đường đặc tính UC = f(C) khi L = const. Nhận xét đường đặc
tính I = f(C) và suy ra các đường đặc tính UR, UL, UC,  = f(C)
5. Phương pháp nâng cao hệ số công suất cos  .
2.3 BÀI THÍ NGHIỆM VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA
2.3.1 Mục đích thí nghiệm và cơ sở lý thuyết.
2.3.1.1 Mục đích thí nghiệm.



21

1.Biết cách nối 3 pha của phụ tải thành hình Y và 
2.Nghiệm lại quan hệ dây và pha trong mạch 3 pha đối xứng nối hình Y và 
.
3.Làm quen với các chế độ phụ tải 3 pha không đối xứng. Khảo sát vai
trị của dây trung tính trong mạch 3 pha không đối xứng.
4.Biết cách đo công suất tác dụng trong mạch điện 3 pha.
5.Biết cách xây dựng đồ thị véctơ trong mạch đối xứng và không đối
xứng khi tải đấu hình Y và  .
2.3.1.2 Cơ sở lý thuyết.
Tập hợp của 3 dòng điện xoay chiều 1 pha cùng tần số, cùng biên độ, lệch
pha nhau một góc 1200 được gọi là dịng điện 3 pha. Nếu hệ thống điện 3 pha có
cùng trị số sức điện động, cùng tần số, lệch pha nhau một góc 120 0, tổng trở của các
pha như nhau gọi là hệ thống điện 3 pha đối xứng, biểu thức trị số tức thời là:
e A E m sin t



sin t  240  E

e B E m sin t  120 0
e C E m



0

sin t  120 0


m



+ Khi hệ thống nối Y đối xứng :
Ud = 3 Up,Id = Ip

(2.7)

Trong đó: Ud là điện áp dây.
Up là điện áp pha.
Id là dòng điện dây.
Ip là dòng điện pha.
Dòng điện trong dây trung tính:
.

.

.

.

I 0 I A  I B  I C 0

(2.8)

+ Khi hệ thống nối  đối xứng :
Ud = Up , Id = 3 Ip
.


.

.

U A  U B  U C 0

(2.9)
(2.10)


22

Nếu một trong các điều kiện trên đây không thoả mãn thì ta có mạch 3 pha
khơng đối xứng. Lúc này không thể áp dụng kết quả của mạch đối xứng.
+ Công suất tác dụng trong mạch 3 pha đối xứng :
P3pha  3U d I d cos  3U p I p cos 

(2.11)

+ Công suất tác dụng trong mạch 3 pha không đối xứng :
P3pha = Pp1 + Pp2 + Pp3

(2.12)

Đo công suất mạch 3 pha
Đo công suất mạch 3 pha đối xứng có dây trung tính
Như đã biết, mạch ba pha đối xứng thì dịng điện, điện áp các pha đều bằng
nhau. Vì vậy để đo cơng suất mạch ba pha đối xứng có dây trung tính ta chỉ cần đo
trên một pha rồi nhân ba. Hình 2.3 là sơ đồ nối dây đo công suất tác dụng trên một
pha.


*

A

*
P
W A

Tải
ba

P = 3.PA

B

pha
đối

C

xứng

O
Hình 2.3: Đo cơng suất mạch ba pha dùng một ốt mét
Đo cơng suất mạch ba pha khơng đối xứng có dây trung tính
Muốn đo cơng suất mạch ba pha khơng đối xứng có dây trung tính, về ngun
tắc có thể đo cơng suất của từng pha
* rồi cộng lại. Sơ đồ nốiZdây đo công suất từng
P

*
pha ở hình 2.4. A
W A
A
B
C

*

*
W

ZB

PB
*

*P Z
C
C
W

0
Hình 2.4: Đo cơng suất mạch ba pha dùng ba ốt mét


23

Như vậy công suất ba pha:
P = PA + PB + PC

Đo công suất mạch ba pha không đối xứng
Trường hợp mạch ba pha khơng đối xứng có dây trung tính, để đo cơng suất
ba pha ta đo từng pha rồi cộng lại. Đối với mạch ba pha không đối xứng hay đối
xứng ta có thể dùng hai ốt mét để đo theo sơ đồ nối dây hình 2.5.
A

.

E1
.

E2

*
P
W 1

*

B

*

Tải
* P nối Y
2
hay
W

C

Hình 2.5: Đo cơng suất ba pha dùng hai oát mét

Thật vậy, ta thấy hệ thống diện áp bằng hai nguồn suất điện động tương đương
 , E  U

như hình 2.5.
E 1  U
AC
2
BC

Các nguồn tương đương này sẽ phát ra công suất bằng công suất tiêu thụ trên
tải. Vì vậy cơng suất trên tải sẽ bằng:
















Ptải = PE1 + PE2 = Re  U AC I A  + Re  U BC I B  = P1 + P2

2.3.2 Thiết bị và dụng cụ làm thí nghiệm.

Bảng 2.4
Stt

Tên thiết bị

Ký hiệu

Quy cách

Số


24

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Module nguồn điện áp 3 pha 4 dây
Máy biến áp tự ngẫu 3 pha
Ampe kế xoay chiều
Oát kế

Vôn kế
Vôn kế
Vôn kế
Module tải (bóng đèn trịn)
Dây liên kết mạch

380V~
BATN
A
W
V1
V2
V0
Đ

Up/Ud-220/380V~
0-5A
0-500V
0-300V
0-150V
25W-220V
Jack 4mm

lượng
1
1
6
2
1
1

1
15

2.3.3 Nội dung và trình tự tiến hành thí nghiệm.

2.3.3.1 Nghiệm lại quan hệ dây và pha trong mạch 3 pha đối xứng Y
Sơ đồ thí nghiệm như hình 2.6
AT

380V~

A

A

*

A

*

Đ

w

K
V1

B


X

B
Đ

A

K

Y

C
C

Đ

A
V2

O

K

Z

Hình 2.6:Sơ đồ thí nghiệm mạch ba pha nối Y đối xứng
Tải là các bóng đèn trịn cơng suất 25W
- Trình tự tiến hành thí nghiệm: Điều chỉnh tải bằng cách bật cơng tắc, để có:
IA = IB = IC
Đọc chỉ số trên dụng cụ đo rồi ghi vào bảng 2.5.

- Sau khi đo được ta tính trị số trung bình:
Ud 

Bảng 2.5

U AB  U BC  U CA
3

UP 

UA  UB  UC
3


25

Kết quả đo
Plp

UA

UB

UC

UAB

UBC

Kết quả tính

UCA

IA = I B = I C

Ud

3U p

3U p Id

3Plp

.cos 

2.3.3.2 Mạch ba pha không đối xứng nối Y
Sơ đồ thí nghiệm được nối như hình 2.7
AT
A

*

Đ

w

380V~

A

A


*

K
V1

B

X

B
Đ

A

K

Y

C
C

Đ

A
K

0

K


V2

Z

A
U0
V0
Hình 2.7:Sơ đồ thí nghiệm mạch ba pha nối Y khơng đối xứng

+Trường hợp khố K mở:
Điều chỉnh tải để có dịng IA = IB = IC và ghi kết quả vào bảng 2.6.
- Sau khi điều chỉnh tải của một pha nào đó (chẳng hạn pha A) từ 0 đến cực đại
để có chế độ khơng đối xứng. Ghi chỉ số trên bảng đo vào bảng 2.6.
Bảng 2.6
Chế độ
Đối xứng
Không đối xứng

UAB

UBC

UCA

UA

UB

UC


U0

IA

IB

IC