• Định nghĩa được các thông số mạch điện hình sin mộtpha. • Trình bày được các công thức tính giá trị cực đại, giá trị hiệu dụng của các đại lượng hình sin. • Trình bày được các phương pháp giải mạch điện xoaychiều một pha: Phương pháp vector, phương pháp dùngsố phức. • Vận dụng được các phương pháp phù hợp để giải cácmạch điện xoay chiều.
Chương 2: MẠCH ĐIỆN HÌNH SIN MỘT PHA 2.1 Định nghĩa dịng điện xoay chiều hình sin 2.2 Biểu diễn dịng điện xoay chiều hình sin vector 2.3 Dòng điện xoay chiều qua điện trở R 2.4 Dòng điện xoay chiều qua cuộn dây cảm 2.5 Mạch điện xoay chiều điện dung 2.6 Mạch điện xoay chiều gồm R-L-C mắc nối tiếp 2.7 Biểu diễn dịng điện hình sin số phức 2.8 Phương pháp giải mạch xoay chiều 2.9 Công suất 2.10 Bài tập Mục tiêu chương 2: • Định nghĩa thơng số mạch điện hình sin pha • Trình bày cơng thức tính giá trị cực đại, giá trị hiệu dụng đại lượng hình sin • Trình bày phương pháp giải mạch điện xoay chiều pha: Phương pháp vector, phương pháp dùng số phức • Vận dụng phương pháp phù hợp để giải mạch điện xoay chiều 2.1 Định nghĩa dịng điện xoay chiều hình sin 2.1.1 Định nghĩa • Dịng điện xoay chiều dịng điện có chiều trị số thay đổi theo thời gian • Dịng điện xoay chiều hình sin dịng điện xoay chiều biến thiên theo quy luật hình sin theo thời gian 2.1.2 Biểu thức tức thời dịng điện Các thơng số liên quan: • Trị số tức thời dịng điện: i , [A] • Giá trị cực đại/ biên độ dịng điện: Imax ,[A] • Giá trị hiệu dụng dịng điện: • Tần số góc: ω ,[rad/s] Với f: tần số [Hz], T : chu kỳ [s] • Góc pha ban đầu dịng điện: ,[A] 2.1.3 So sánh góc lệch pha Để so sánh góc lệch pha (độ lệch pha); tín hiệu dịng hay áp cần thỏa điều kiện sau: • Cùng tần số f (hay tần số góc ω) • Các tín hiệu biểu diễn dạng sin (hay cos) Ví dụ: Cho mạch xoay chiều với dòng nhánh tức thời là: Xác định độ lệch pha ? • Góc pha ban đầu là: • Suy độ lệch pha: • Ta kết luận dịng sớm pha dịng góc 2.2 Biểu diễn dịng điện xoay chiều hình sin vector NHẬN XÉT: Từ biểu thức trị số tức thời dòng điện: ta thấy với tần số cho, ta hồn tồn xác định trị số tức thời dòng điện biết trị số hiệu dụng pha đầu Vector đặc trưng độ dài (độ lớn, module) góc (argument) => Từ đó, ta dùng vector để biểu diễn dịng điện hình sin 2.2 Biểu diễn dịng điện xoay chiều hình sin vector (tt) Quy ước: - Độ dài vector biểu diễn trị số hiệu dụng - Góc vector với trục Ox biểu diễn góc pha ban đầu Ký hiệu: Vector dòng điện: Vector điện áp: = = 2.3 Dòng điện xoay chiều qua điện trở R • Cho mạch điện hình với Theo định luật Ohm, ta có: Đặt • So sánh biểu thức dòng điện điện áp lệch pha điện áp dịng điện: • Kết luận: pha với , ta thấy: góc – 2.4 Dịng điện xoay chiều qua cuộn dây cảm • Cho mạch điện hình với • Điện áp cảm ứng hai đầu cuộn dây: Với Vậy cảm kháng cuộn dây: ,đơn vị: Ohm [Ω] • Kết luận: nhanh pha góc 2.5 Mạch điện xoay chiều điện dung • Cho mạch điện hình với • Giá trị dịng điện: Với • Vậy dung kháng tụ điện: [Ω] • Kết luận: trễ pha góc , đơn vị: Ohm 2.6 Mạch điện xoay chiều gồm R-L-C mắc nối tiếp • Cho mạch điện hình, áp dụng ĐL Kirchhoff 2, ta có: • Biểu diễn vector: • Với góc lệch pha u i 2.6 Mạch điện xoay chiều gồm R-L-C mắc nối tiếp (tt) Định luật Ohm cho mạch xoay chiều có R-L-C mắc nối tiếp: Với : điện kháng mạch 2.7 Biểu diễn dịng điện hình sin số phức 2.7.1 Số phức • Dạng đại số: a phần thực jb phần ảo với j2 = -1 • Dạng mũ (dạng cực-dạng module pha): = C.ejα = C α C module (độ lớn) α Argument (góc) • Biến đổi dạng đại số sang mũ: C= ; α = arctg(b/a) 2.7.2 Qui tắc biểu diễn đại lượng điện hình sin số phức • Module (độ lớn) số phức trị số hiệu dụng • Argument (góc) số phức pha ban đầu Ví dụ: Dòng điện ) biểu diễn dạng 𝐦 số phức: Sơ đồ phức: 2.8 Phương pháp giải mạch xoay chiều • Phương pháp đồ thị vector • Phương pháp số phức Lưu ý: Khi dùng phương pháp số phức để giải mạch xoay chiều, ta hồn tồn áp dụng định luật bản: Định luật Ohm, Định luật Kirchhoff 1,2 2.9 Công suất 2.9.1 Các thành phần cơng suất • Cơng suất tác dụng P: đặc trưng cho nhiệt sinh phần tử R đơn vị thời gian Ví dụ: CS tác dụng mạch xoay chiều R-L-C nối tiếp hay cơng suất tiêu thụ phần tử R: φ • Công suất phản kháng Q: thành phần công suất tiêu thụ cuộn dây tụ điện Ví dụ: Mạch xoay chiều R-L-C nối tiếp: CS phản kháng cuộn dây L: CS phản kháng tụ điện C: CS phản kháng toàn phần toàn mạch là: φ 2.9.1 Các thành phần cơng suất (tt) • Cơng suất biểu kiến S đặc trưng cho lượng toàn phần từ nguồn cung cấp cho tồn mạch Ví dụ: Đối với mạch xoay chiều R-L-C nối tiếp: Công suất biểu kiến S thành phần công suất đặc trưng cạnh huyền tam giác cơng suất: • Quan hệ thành phần công suất: φ , [W] φ φ , [VAR] , [VA] 2.9.2 Công suất phức Gọi: áp phức cấp vào hai đầu mạch dòng phức từ nguồn cấp đến mạch dòng phức liên hợp dịng phức → Cơng suất phức tiêu thụ mạch định nghĩa sau: Công suất phức xác định biểu thức: φ φ 2.9.2 Hệ số cơng suất • Mỗi máy điện chế tạo với công suất biểu kiến định mức (Sđm) Từ đó, máy cung cấp cơng suất tác dụng P = Sđm.cosφ • Do muốn tận dụng khả làm việc máy điện thiết bị hệ số cơng suất phải lớn • Nâng cao hệ số cơng suất tăng khả sử dụng công suất nguồn tiết kiệm dây dẫn, giảm tổn hao điện đường dây 2.9.2 Hệ số công suất (tt) Nâng cao hệ số cơng suất: • Tải thường có tính cảm kháng nên làm cho cosφ giảm thấp Để nâng cao cosφ, ta dùng tụ điện C nối song song với tải • Nhận xét: - Cơng suất tác dụng tiêu thụ tải không đổi - Công suất phản kháng thay đổi - Tóm lại sau lắp tụ C, công suất biểu kiến cấp cho tải tổng hợp thấp công suất biểu kiến cấp đến tải trước lắp tụ C 2.9.2 Hệ số công suất (tt) • Khi chưa bù (chưa có nhánh tụ điện), dòng điện đường dây I dòng điện qua tải It , hệ số công suất mạch cosφt • Khi có bù (có nhánh tụ điện), dịng điện đường dây I It + IC • Từ đồ thị ta thấy: dòng điện đường dây giảm, cosφ tăng, φ giảm I < It ; φ < φt ; cosφ > cosφt Câu hỏi: Biểu thức tức thời dịng điện hình sin? Tên gọi đơn vị đại lượng tương ứng? Lưu ý biểu diễn đại lượng hình sin vector? Lưu ý biểu diễn đại lượng hình sin số phức? Góc lệch pha điện áp dòng điện điện trở, cuộn dây tụ điện? Chuyển đổi thành phần điện trở, cuộn dây tụ điện từ sơ đồ mạch điện sang sơ đồ phức? Các thành phần công suất? Đơn vị? Mối quan hệ thành phần công suất? 2.10 Bài tập BT 2.1: Cho mạch điện xoay chiều hình Dịng hiệu dụng qua nhánh có giá trị là: IT= 30A ; I1= 18A ; I2= 15A Xác định giá trị R XL? ĐS: [5.13Ω, 4.385Ω] 2.10 Bài tập (tt) BT 2.2: Cho mạch điện xoay chiều hình Biết tổng công suất tác dụng tiêu thụ tải 1100W Xác định: a Áp hiệu dụng U cấp ngang qua hai đầu tải b Dòng hiệu dụng I từ nguồn cấp đến tải c Hệ số công suất tải tổng hợp Biết R1=3Ω , R2=10Ω , XL1=4Ω ĐS: [70.7V, 19.2 A ,0.81] 2.10 Bài tập (tt) BT 2.3: Cho mạch điện xoay chiều hình Biết: Xác định dòng hiệu dụng qua điện trở 10 Ω ? ĐS: [10 A] ... dòng điện: Vector điện áp: = = 2.3 Dòng điện xoay chiều qua điện trở R • Cho mạch điện hình với Theo định luật Ohm, ta có: Đặt • So sánh biểu thức dòng điện điện áp lệch pha điện áp dịng điện: ... mạch điện xoay chiều 2.1 Định nghĩa dịng điện xoay chiều hình sin 2.1.1 Định nghĩa • Dịng điện xoay chiều dịng điện có chiều trị số thay đổi theo thời gian • Dịng điện xoay chiều hình sin dịng điện. .. có nhánh tụ điện) , dòng điện đường dây I dòng điện qua tải It , hệ số công suất mạch cosφt • Khi có bù (có nhánh tụ điện) , dịng điện đường dây I It + IC • Từ đồ thị ta thấy: dòng điện đường dây