Tin tức

Xử lý Sự Cố Trong Mạch Điện Một Chiều (DC)

Posted on by huuthinh

Khắc Phục Xử Lý Sự Cố Mạch Điện Một Chiều (DC) – Các Khái Niệm Cơ Bản【Troubleshooting DC Circuits-Basic Concepts】

Một trong những kỹ năng quan trọng nhất bạn cần học là cách xử lý sự cố mạch điện. Trong quá trình học về điện, bạn sẽ gặp các phần hướng dẫn cách xử lý sự cố trong mỗi phần bài học rời rạc mà bạn đã được học qua trước đây. Những phần này sẽ giúp bạn làm quen với việc làm việc với các mạch điện khác nhau.

Để bắt đầu, bạn nên ôn lại những kiến thức cơ bản về mạch điện, bao gồm các khái niệm về mạch điện nói chung, ý nghĩa về mạch hở [open circuit] và ngắn mạch [short circuit], vậy nó là gì. Từ những nền tảng vững chắc ấy, bạn sẽ học được cách xử lý sự cố trong các mạch nối tiếp [series], song song [paralle] và cả mạch hỗn hợp [series-paralle]. Thành thạo kỹ năng này, bạn sẽ có đủ khả năng để sửa chữa bất kỳ sự cố nào thường gặp trong mạch điện một chiều DC nào khác.

Chú Thích

  • (Normal Circuit – Normal Current): Mạch bình thường, dòng điện bình thường
  • (Open Circuit – No Current): Mạch hở, không có dòng điện
  • (Short Circuit – High Current Flow): Ngắn mạch (chập mạch, đoản mạch), dòng điện cao chảy qua

Như bạn đã biết, hai sự cố lỗi phổ biến nhất trong mạch điện là mạch hở và ngắn mạch. Ngắn mạch ở một phần hoặc toàn bộ mạch, sẽ gây ra dòng điện quá mức. Điều này có thể làm cháy cầu chì hoặc làm hỏng các linh kiện, vì vậy ban đầu một ngắn mạch, có thể dẫn đến mạch hở.

Một trong những điều quan trọng nhất để rèn luyện kỹ năng khắc phục sự cố là học cách suy nghĩ logic và lần theo kiểm tra mạch điện. Ngoài ra, bạn cũng cần học cách sử dụng các giác quan để tìm kiếm:

  • Kết nối bị lỏng lẻo
  • Dây bị sờn
  • Dấu hiệu quá nhiệt
  • Cầu chì bị cháy hoặc nổ
  • Công tắc hở (không hoạt động)
  • Phích cắm không được cắm

Trong hầu hết các trường hợp, bạn có thể nhìn thấy vấn đề; ngửi thấy mùi hỏng hóc; hoặc thậm chí xác định lỗi bằng cách chạm tay vào. Nếu không nhìn thấy, ngửi thấy hoặc cảm nhận được, bạn có thể sử dụng suy luận logic kết hợp với các dụng cụ đo như vôn kế, ohm kế và ampe kế để tìm ra sự cố.

Lưu ý rằng, cầu chì bị cháy nổ là dấu hiệu cho thấy dòng điện quá lớn đã chạy qua mạch, thường là do sự cố mạch ngắn toàn phần hoặc một phần. Nếu thay thế cầu chì và nó tiếp tục bị cháy, thì quá trình khắc phục, cần phải tập trung vào việc tìm kiếm điểm ngắn mạch. Ngược lại, nếu thay thế cầu chì bị cháy nổ nhưng không có bất kỳ phản hồi hay hoạt động bình thường nào từ mạch, thì có khả năng một điểm ngắn mạch đã làm hỏng một linh kiện nào đó trong mạch.

Chú Thích

  • (The basis of troubleshooting lies in using a logical procedure): Việc xử lý sự cố bắt đầu từ việc áp dụng một cách suy luận có logic
  • (By using your senses, your head, and test instruments, you can troubleshoot any electric circuit): Bằng cách sử dụng cảm giác của bạn, đầu óc tư duy và các dụng cụ kiểm tra, bạn có thể khắc phục sự cố trong mọi mạch điện.

Xử Lý Sự Cố Mạch Điện DC Nối Tiếp【Troubleshooting DC Series Circuits】

Giả sử bạn được yêu cầu sửa chữa, khắc phục sự cố trong mạch nối tiếp được hiển thị:

Chú Thích

  • (Normal circuit): Mạch bình  thường
  • (Partial short): Ngắn mạch bị một phần.
  • (Full short): Ngắn mạch toàn phần

Bạn biết rằng tổng các điện áp rơi phải bằng với điện áp nguồn (E). Bạn cũng biết rằng dòng điện tổng chạy qua mỗi thành phần linh kiện (R1, R2 và R3).

Giả sử dấu hiệu sự cố là dòng điện quá lớn, cho thấy có một ngắn mạch (chập) hoàn toàn hoặc một phần. Nếu kiểm tra mạch không thấy dây bị sờn hoặc chập ngắn mạch (và bạn chắc chắn rằng dây nối đúng), thì điều tiếp theo cần làm là xác định mức điện áp rơi trên mỗi điện trở. Nếu bạn tính toán các điện áp này và đo chúng, điện áp nào quá thấp thì cho biết điện trở đó có giá trị thấp và cần được thay thế. Nếu điện trở có vẻ bình thường thì có thể xảy ra đoản (chập) mạch trên toàn bộ mạch điện; đo điện trở qua nguồn (ngắt nguồn trước!), nếu nó thấp hơn mức quy định cần thiết thì có nghĩa là một số kết nối hoặc kết nối sai đang gây ra chập mạch hoàn toàn (toàn phần | full short).

Chú Thích

  • (Normal circuit): Mạch bình thường
  • (Open circuit): Mạch hở
  • (Partital open): Mạch hở một phần
  • (increased value): Giá trị tăng lên

Nếu không có dòng điện chạy qua mạch hoặc dòng điện rất nhỏ chạy qua, bạn nên kiểm tra nguồn điện bằng vôn kế và kiểm tra cầu chì bằng ôm kế. Nếu cả hai đều hoạt động bình thường, thì vấn đề nằm ở mạch điện. Kiểm tra kỹ các mối nối lỏng lẻo hoặc dây dẫn bị đứt. Sau đó, tiến hành kiểm tra độ sụt điện áp trên từng điện trở như trước; nếu không có hiện tượng sụt áp (sụt giảm điện áp) trên bất kỳ điện trở nào thì vấn đề nằm ở các kết nối dây. Nếu một điện áp cao hơn mức tính toán hoặc toàn bộ điện áp dường như chỉ tập trung trên một điện trở, thì đây chính là linh kiện bị lỗi (hỏng)!

Ví Dụ 1

Triệu chứng – Cầu Chì 1 Ampe Bị Nổ

Kiểm tra cho thấy mạch được kết nối chính xác và nguồn điện được đo bằng vôn kế là 25 vôn. Bằng cách thực hiện phép tính sau, bạn có thể tính được:

Tổng dòng điện phải là:

Các điện áp qua các điện trở phải là:

Đo điện áp (hoặc điện trở) cho thấy điện áp trên R2 (bằng 0). Đo điện trở cũng cho kết quả tương tự (bằng 0). Dòng điện trong điều kiện này là 1,25 ampe và làm đứt cầu chì. Biện pháp khắc phục là thay thế điện trở R2.

Ví Dụ 2

Triệu chứng – Không có dòng điện chảy.

Kiểm tra cho thấy mạch được nối đúng cách. Nguồn điện được đo bằng vôn kế là 25 volt. Đo điện áp trên mỗi điện trở cho kết quả như sau:

Vì vậy, có vẻ như R3 bị hỏng. Nếu tất cả các điện áp được đo đều là không, thì bạn sẽ cần kiểm tra dây điện vì có dấu hiệu của một dây dẫn bị hở.

Xử Lý Sự Cố Mạch Điện DC Song Song【Troubleshooting DC Parallel Circuits】

Xử lý sự cố mạch điện DC song song có một chút khác biệt so với mạch nối tiếp như đã trình bày trước đó. Trong mạch song song, điện áp trên mỗi linh kiện đều giống nhau và dòng điện chạy qua mỗi linh kiện phụ thuộc vào giá trị điện trở riêng của nó. Giả sử bạn được yêu cầu khắc phục sự cố trong mạch song song như được hiển thị.

Giả sử triệu chứng là dòng điện quá lớn, cho thấy có chập một phần hoặc hoàn toàn. Kiểm tra mạch cho thấy hệ thống dây dẫn được nối chính xác và không có dây dẫn nào bị hỏng. Trong trường hợp mạch song song, bất kỳ linh kiện nào bị chập hoàn toàn sẽ dẫn đến chập toàn bộ trên đường dây. Bây giờ, cần xác định linh kiện nào đang hút dòng điện quá mức.

Cách nhanh nhất để làm điều này là kiểm tra xem có linh kiện nào bị nóng bất thường hay không. Nếu phương pháp này không hiệu quả, thì cần ngắt mạch từng linh kiện một cho đến khi tìm thấy linh kiện bị hỏng. Bạn cũng có thể sử dụng ampe kế để đo dòng điện trên từng nhánh của mạch và xác định linh kiện bị hỏng lỗi theo cách đó.

Giả sử triệu chứng là không có dòng điện hoặc dòng điện thấp (yếu) hơn định mức. Giống như mạch nối tiếp, trước tiên bạn nên kiểm tra nguồn điện và các mối nối để đảm bảo chúng được kết nối chính xác, không có mối nối lỏng lẻo hoặc bị hở.

Vì đây là mạch song song, điện trở bị hở chỉ dẫn đến giảm dòng điện nếu có nhiều hơn một điện trở trong mạch. Sự tồn tại của các điện trở khác song song với nhau khiến việc sử dụng đồng hồ ohm kế để đo điện trở, trở nên rất khó khăn, trừ khi ngắt từng điện trở riêng lẻ. Thông thường, mạch song song sẽ có các công tắc được kết nối với từng điện trở (hoặc tải).

Trong trường hợp này, bạn có thể tách các điện trở hoặc tải ra khỏi mạch để đo lường và xác định linh kiện nào bị hỏng.

Ví Dụ 1

Triệu Chứng – Cầu Chì 1 Ampe Nổ Khi S2 Được Đóng, Nhưng Không Nổ Khi S1 Và/Hoặc S3 Được Đóng

Kiểm tra mạch cho thấy các linh kiện được nối đúng cách, không có dây dẫn bị hỏng hoặc đấu sai. Dễ dàng nhận thấy khi hoạt động bình thường, điện trở R2 chỉ có dòng điện đi qua là 1/4 ampe và tổng tải không đủ để làm đứt cầu chì.

Vấn đề, như bạn có thể đã đoán ra, là giá trị điện trở của R2 giảm rất nhiều hoặc bị ngắn mạch. Bạn có thể xác minh điều này bằng cách ngắt công tắc S2 và đo điện trở của R2.

Ví Dụ 2

Triệu Chứng – Không có dòng điện tăng lên khi đóng S1

Kiểm tra mạch không phát hiện dây dẫn bị đứt hay kết nối lỏng lẻo hoặc hỏng liên quan đến S1 và R1. Theo Định luật Ohm, dòng điện sẽ tăng thêm 1/2 ampe khi S1 được đóng. Ngoài ra, điện trở song song khi tất cả các công tắc đều đóng sẽ là:

Đo điện trở song song (công tắc đóng và nguồn điện đã được ngắt!) cho thấy:

Khi đóng hoặc mở S2, giá trị đo không thay đổi. Điều này cho thấy rằng vấn đề có thể nằm ở một trong hai khả năng: công tắc S2 bị hỏng hoặc điện trở R1 bị hở. Biện pháp khắc phục cần thiết là thay thế điện trở R1.

Xử Lý Sự Cố Mạch Điện DC Nối Tiếp-Song Song【Troubleshooting DC Series-Parallel Circuits】

Khắc phục xử lý sự cố mạch điện nối tiếp-song song chỉ đơn giản là mở rộng những kiến thức bạn đã có về các mạch nối tiếp và song song. Bạn biết rằng bạn luôn có thể phân tách hoặc sắp xếp lại một mạch điện phức tạp thành các nhóm linh kiện nối tiếp và song song. Điều này giúp ích cho việc khắc phục sự cố các mạch phức tạp.

Giả sử bạn được yêu cầu khắc phục sự cố cho mạch điện phức tạp được hiển thị bên dưới:

Biểu hiện của vấn đề là dòng điện vượt quá mức thông thường. Kiểm tra mạch cho thấy lớp cách điện bị mòn trên các dây dẫn nối R2 vào mạch. Việc loại bỏ sự ngắn mạch do lớp cách điện bị mòn hỏng này khiến mạch hoạt động bình thường. Như bạn đã biết, mạch được hiển thị ở trên có thể được kết nối với mạch nối tiếp tương đương bằng cách kết hợp R2 song song với tổ hợp nối tiếp R4 + R5 + R6.

Như bạn có thể thấy, đây là một mạch nối tiếp, vì vậy bạn có thể khắc phục sự cố theo cách tương tự như các mạch nối tiếp đơn giản.

Luyện Tập Tìm Hiểu Cách Khắc Phục Sự Cố Trong Mạch Điện Một Chiều DC【Drill in Troubleshooting DC Circuits】

1.Bạn được yêu cầu khắc phục sự cố cho mạch nối tiếp được hiển thị ở hình dưới đây. Triệu chứng là cầu chì bị nổ khi công tắc được đóng. Kiểm tra sơ bộ cho thấy hệ thống dây dẫn được đấu nối chính xác và không có bất kỳ hiện tượng ngắn mạch rõ ràng.

(a) Trong trường hợp này, dòng điện sẽ chảy như thế nào?

(b) Sử dụng đồng hồ đo điện trở (ohmmeter) để xác định vấn đề như thế nào?

(c) Bạn sẽ làm gì để sửa nó?

2.Trong mạch điện của (1.), biểu hiện là không có dòng điện chảy, hệ thống dây dẫn được đấu nối chính xác và không có bất kỳ kết nối lỏng lẻo hoặc bị đứt nào. Các phép đo điện áp trên điện trở như sau:

(a) Khả năng xảy ra sự cố là gì?

(b) Bạn có thể đo lường gì để xác nhận chẩn đoán của mình?

3.Mạch song song được hiển thị bên dưới là một phần của hệ thống điện ô tô. Biểu hiện là không có đèn hoặc sưởi (quạt sưởi) khi công tắc S2 được đóng; tuy nhiên, xe vẫn có thể khởi động bình thường.

Bạn phát hiện rằng cầu chì đã bị nổ. Nếu bạn thay thế cầu chì và đóng S2 trong khi S3 và S4 đang mở, cầu chì không bị nổ. Khi đóng S3, đèn sẽ sáng bình thường. Khi đóng S4, đèn sẽ tắt và quạt không hoạt động. Kiểm tra cho thấy cầu chì đã bị nổ. Bạn nghĩ nguyên nhân là gì?

4.Dưới đây là một mạch để sử dụng hai đèn 6 V từ một nguồn 12 volt.

Khi bạn bật công tắc, đèn 2 sáng rất sáng và nhanh chóng bị cháy hỏng. Sau khi bạn thay bóng đèn và đo lường điện áp, bạn thu được các kết quả sau:

Điều gì đã sai? Tại sao lại như vậy?

5.Bạn đã được yêu cầu khắc phục sự cố của mạch phức tạp sau đây

Dấu hiệu là đèn 1 sáng yếu và đèn 2 không sáng. Vấn đề có thể là gì? Làm thế nào để bạn kiểm tra và xác định xem điều này có đúng không?

Tóm Tắt Đánh Giá Chung Về Các Nguyên Tắc Cơ Bản Của Mạch Điện Một Chiều (DC)【General Review of DC Fundamentals】

Mạch điện là một hệ thống kín bao gồm một nguồn điện thế (EMF) và một dây dẫn, cho phép các electron tự do di chuyển liên tục từ cực âm của nguồn điện đến cực dương, và quay trở lại nguồn qua cực âm một lần nữa. Điều kiện cần thiết để dòng điện chạy trong mạch là mạch điện phải kín hoàn toàn. Nếu mạch bị hở (đứt) tại bất kỳ điểm nào, dòng điện sẽ không thể chạy chảy qua.

Số lượng electron trong dòng electron trong mạch kín được quyết định bởi độ mạnh của suất điện động (EMF) – điện áp (voltage) – lực buộc các electron phải di chuyển. Độ lớn của dòng electron có thể được hạn chế và kiểm soát bằng cách đưa bất kỳ loại điện trở nào vào mạch ngoài tại bất kỳ điểm nào. Suất điện động bị tiêu hao bởi nỗ lực buộc dòng electron đi qua điện trở, và một sự sụt giảm điện áp xảy ra trên bất kỳ điện trở nào được kết nối vào mạch.

  1. Mạch Nối Tiếp (SERIES CIRCUIT) – Khi hai hoặc nhiều điện trở được kết nối liên tiếp với nhau (theo kiểu đầu-với-đuôi) thông qua một nguồn điện áp, sao cho dòng điện đi qua tất cả các điện trở đều giống nhau, thì mạch điện đó được gọi là mạch nối tiếp.
  2. Mạch Song Song (PARALLEL CIRCUIT) – Khi hai hoặc nhiều điện trở được kết nối song song với nhau qua một nguồn điện áp, tạo thành nhiều đường dẫn cho dòng điện chia nhau chạy qua các điện trở, thì mạch điện đó được gọi là mạch nối song song.
  3. Mạch Phức Hợp (COMPLEX CIRCUIT) – Khi một mạch có một số điện trở kết nối nối tiếp và một số khác kết nối song song, mạch này được gọi là mạch nối tiếp-song song hoặc mạch phức hợp.
  4. Định Luật Ôm (OHM’S LAW) – Trong mạch điện, tồn tại một mối quan hệ cố định giữa điện áp, điện trở tổng của mạch (hoặc điện trở riêng của từng điện trở được mắc trong mạch) và giá trị của dòng điện chạy qua mạch (hoặc qua từng điện trở riêng lẻ). Mối quan hệ này được biểu thị bằng Định luật Ohm, nêu lên rằng: dòng điện chạy trong mạch tỉ lệ thuận với điện áp đặt vào và tỉ lệ nghịch với điện trở của mạch. Nói cách khác, dòng điện sẽ tăng lên khi điện áp tăng và giảm xuống khi điện trở tăng.
  5. Công Suất Điện (POWER) – Bất cứ khi nào điện áp khiến các electron chuyển động, công sẽ được thực hiện. Tốc độ thực hiện công để di chuyển electron qua một dây dẫn được gọi là công suất điện. Công suất điện được ký hiệu bằng “P” và được đo bằng watt, ký hiệu “W”; 1 watt được định nghĩa là tốc độ thực hiện công trong một mạch điện có dòng điện 1 ampere chạy qua khi suất điện động (EMF) được áp dụng là 1 volt. Công thức tính công suất cho biết rằng công suất tiêu thụ trong một điện trở được xác định bằng điện áp qua nó nhân với dòng điện chạy qua nó. Công suất có thể được tính khi biết điện trở của mạch, nhưng chưa biết dòng điện hoặc điện áp, bằng cách sử dụng Định Luật Ôm để thay thế yếu tố chưa biết trong phương trình, P = EI. Các phương trình được viết lại như sau: P = I^2R và P = E^2/R.