Lí thuyết mạch một chiều

N g u y ễn Côn g Phươn g gy g g Mạch mộtchiều Mạch một chiều Cơ sở lý thuyết mạch điện Nội dun g • Thông số mạch Thông số mạch •Phần tử mạch • Mạch mộtchiều • Mạch một chiều •Mạch xoay chiều • Mạng hai cửa • Mạng hai cửa •Mạch ba pha Qátìh áđộ • Q u á t r ì n h qu á độ Mạch một chiều 2 ề Mạch một chi ề u • Là mạch điệnchỉ có nguồnmộtchiều Là mạch điện chỉ có nguồn một chiều •Nội dung: – Các định luậtcơ bản Các định luật cơ bản – Các phương pháp phân tích – Các định lý mạch – Phân tích mạch điện bằng máy tính Mạch một chiều 3 ề Mạch một chi ề u • Các định luậtcơ bản Các định luật cơ bản – Định luật Ohm – Đỉnh, nhánh & vòn g g – Định luật Kirchhoff • Các phương pháp phân tích • Các định lý mạch • Phân tích m ạ ch đi ệ n b ằ n g má y tính ạ ệ gy Mạch một chiều 4 Định luật Ohm i R u i R Riu  u i ầ R i  •Liên hệ giữa dòng & áp của một ph ầ n t ử •Nếu có nhiều phần tử trở lên thì định luật Ohm chưa đủ Mạch một chiều 5 • → Các định luật Kirchhoff Đỉnh, nhánh & vòn g (1) • Những khái niệmxuấthiện khi kếtnối các phầntử mạch Những khái niệm xuất hiện khi kết nối các phần tử mạch •Cần làm rõ trước khi nói về các định luật Kirchhoff • Nhánh :biểudiễn1phầntử mạch đơnnhất(vídụ 1 • Nhánh : biểu diễn 1 phần tử mạch đơn nhất (ví dụ 1 nguồn áp hoặc 1 điện trở) • Nhánh có thể dùng để biểudiễnmọiphầntử có2cực Nhánh có thể dùng để biểu diễn mọi phần tử có 2 cực Mạch một chiều 6 Đỉnh, nhánh & vòn g (2) • Đỉnh : điểmnốicủaítnhất 2 nhánh Đỉnh : điểm nối của ít nhất 2 nhánh •Biểu diễn bằng 1 dấu chấm • Nếu2đỉnh nốivới nhau bằng dây dẫn chúng tạo thành 1 • Nếu 2 đỉnh nối với nhau bằng dây dẫn , chúng tạo thành 1 đỉnh a b a b Mạch một chiều 7 c c Đỉnh, nhánh & vòn g (3) • Vòng: một đường khép kín trong một mạch ấ ể ố ể ỗ • Đường khép kín: xu ấ t phát 1 đi ể m, đi qua một s ố đi ể m khác, m ỗ i điểm chỉ đi qua một lần, rồi quay trở lại điểm xuất phát • Vòng độc lập: chứa một nhánh, nhánh này không có mặt trong các vòng khác •Một mạch điện có d đỉnh, n nhánh, v vòng độc lập sẽ thoả mãn hệ thức: Mạch một chiều 8 thức: v = n – d + 1 (3 = 5 – 3 + 1) Định luật Kirchhoff (1) •2: đ ị nh lu ậ t v ề dòn g đi ệ n & đ ị nh lu ậ t v ề đi ệ n á p ị ậ g ệ ị ậ ệ p • Định luật về dòng điện viết tắt là KD • KD d ự a trên lu ậ t bảo toàn đi ệ n tích ( t ổ n g đ ạ i s ố đi ệ n tích ự ậ ệ ( g ạ ệ của một hệ bảo toàn) • KD: tổng đại số các dòng đi vào một đỉnh bằng không   N n i 0 • N: tổng số nhánh nối vào đỉnh i dò thứ đià(hặ khỏi) đỉ h  n 1 Mạch một chiều 9 • i n : dò ng thứ n đi v à o (h o ặ c ra khỏi) đỉ n h Định luật Kirchhoff (2) • KD: tổng đạisố các dòng đi vào một đỉnh bằng không KD: tổng đại số các dòng đi vào một đỉnh bằng không   N n i 0 • Quy ước: – Dòng đi vào mang dấudương (+) dòng điramangdấuâm( – )  n n 1 Dòng đi vào mang dấu dương (+) , dòng đi ra mang dấu âm ( ) –Hoặc ngược lại i 1 i i 2 i 3 i i 5 i 1 – i 2 – i 3 + i 4 – i 5 = 0 Hoặc: – i 1 + i 2 + i 3 – i 4 + i 5 = 0 Mạch một chiều 10 3 i 4 Hoặc: i 1 + i 2 + i 3 i 4 + i 5 0 [...]... độc lập & 2 p/tr phụ thuộc Mạch một chiều 16 – i1 + i2 + i3 = 0 Định luật Kirchhoff (9) 8i1 + 6i3 – 30 = 0 i1 – i2 – i3 = 0 8i1 + 3i2 – 30 = 0 6i3 – 3i2 = 0 Hệ trên có 3 p/tr độc lập & 2 p/tr phụ thuộc Chọn 3 p/tr nào? Một mạch điện có nKD p/tr độc lập viết theo KD & có nKA p/tr độc lập viết theo KA nKD = số_đỉnh – 1 nKA = số_nhánh – số_đỉnh + 1 Mạch một chiều 17 Mạch một chiều ề • Các định luật cơ... phần của mạch điện) ầ • • Biến đổi tương đương Mạng một cửa (sẽ học trong Các định lý mạch) Mạch một chiều 27 Mạch một chiều ề • Các định luật cơ bản • Các phương pháp phân tích – – – – – Dòng nhánh Thế đỉnh Dòng vòng Biến đổi tương đương Ma trận • Các định lý mạch • Phân tích mạch điện bằng máy tính Mạch một chiều 28 Thế đỉnh (1) ế a : i1  i2  i3  0 (hệ 2 phương trình 4 ẩn số)  b : i3  i4 ... vòng Biến đổi tương đương Ma trận • Các định lý mạch • Phân tích mạch điện bằng máy tính Mạch một chiều 18 Dòng nhánh (1) • Ẩn số là các dòng điện của các nhánh • Số lượng ẩn số = số lượng nhánh (trừ nguồn dòng) của mạch ạ • Áp dụng trực tiếp KD & KA • Lập hệ phương trình bằng cách – Áp dụng KD cho nKD đỉnh, và – Áp dụng KA cho nKA vòng p g g Mạch một chiều 19 Dòng nhánh (2) A B nKD = số_đỉnh – 1 =... Theo KA: Ri  (1  0 )  e Nếu đặt φ0 = 0 Mạch một chiều e  i  R 31 e  i R Thế đỉnh (4) ế Đặt φc = 0 e1   a i1  R1 e2   a i2  R2  a  b i3  R3 a : i1  i2  i3  0 e1   a e2   a  a  b   0 R1 R2 R3 Mạch một chiều 32 e  i R Thế đỉnh (5) ế Đặt φc = 0 i3  i4   a  b R3 b R4  a  b R3  b R4  j0 b : i3  i4  j  0 Mạch một chiều 33 Thế đỉnh (6) ế Đặt φc = 0 e1  ...Định luật Kirchhoff (3) • Một cách phát biểu khác của KD: ộ p Tổng các dòng đi vào một đỉnh bằng tổng các dòng đi ra khỏi đỉnh đó • KD có thể mở rộng cho một mặt kín: Tổng đại số các dòng đi vào một mặt kín bằng không i1 i5 i2 i1 – i2 – i3 + i4 – i5 = 0 i3 i4 • Có thể coi đỉnh là một mặt kín co lại Mạch một chiều 11 Định luật Kirchhoff (4) • • • • Định luật thứ nhất... tổng đại số các điện áp trong một vòng kín bằng không M u m 1 m 0 • M: số lượng điện áp trong vòng kín, hoặc số lượng nhánh của ố vòng kín • um: điện áp thứ m của vòng kín Mạch một chiều 12 Định luật Kirchhoff (5) • KA: tổng đại số các điện áp trong một vòng kín bằng không g ạ ệ p g ộ g g g M u m 1 – u1 + u2 + u3 – u4 – u5 = 0 m 0 u1 – u2 – u3 + u4 + u5 = 0 Mạch một chiều 13 Định luật Kirchhoff... + R4i4 – e2 = 0 Mạch một chiều 20 Dòng nhánh (3) A B i1 + i2 – i3 = 0 i1 + i2 – i3 = 0 i1 i3 – i4 + j = 0 i3 – i4 = – j i2 R1i1 – R2i2 + e2 – e1 = 0 R1i1 – R2i2 = e1 – e2 i3 R2i2 + R3i3 + R4i4 – e2 = 0 R2i2 + R3i3 + R4i4 = e2 i4 Mạch một chiều 21 Dòng nhánh (4) A 1 2 3 4 5 B Tính nKD & nKA (chú ý: nKD + nKA = số_nhánh) ố Viết nKD phương trình KD cho nKD đỉnh độc lập Chọn nKA vòng & chiều của chúng... ồ Mạch một chiều 26 Để giảm khối lượng tính toán thì cần phải thay hệ phương trình đồng t ì h đồ thời bằng hệ phương t ì h không đồng thời bằ h trình khô đồ Có 2 cách thay thế: 1 Đổi biến số • • Phương pháp thế đỉnh ươ g p áp t ế đ Phương pháp dòng vòng 2 Phân rã mạch điện (lần lượt tính toán thông số của từng phần của mạch điện) ầ • • Biến đổi tương đương Mạng một cửa (sẽ học trong Các định lý mạch) ... 8i1 u2 = 3i2 i1 – i2 – i3 = 0 i1 – i2 – i3 = 0 8i1 + 3i2 – 30 = 0 8i1 + 3i2 – 30 = 0 6i3 – 3i2 = 0 6i3 – 3i2 = 0 u3 = 6i3 Mạch một chiều 14 Định luật Kirchhoff (7) u1 VD1 u3 Tính các dòng & áp u2 i1 – i2 – i3 = 0 i1 = 3 A 8i1 + 3i2 – 30 = 0 i2 = 2 A 6i3 – 3i2 = 0 i3 = 1 A Mạch một chiều 15 Định luật Kirchhoff (8) i1 – i2 – i3 = 0 8i1 + 3i2 – 30 = 0 6i3 – 3i2 = 0 – i1 + i2 + i3 = 0 8i1 + 6i3 – 30 = 0... chiều của chúng Viết nKA phương trình KA cho nKA vòng Giải hệ Mạch một chiều 22 Dòng nhánh (5) VD1 nKD = số đỉnh – 1 = 4 – 1 = 3 số_đ nKA = số_nhánh – số_đỉnh + 1 = 6 – 4 + 1 = 3 a: – i1 + i2 – i6 = 0 b: i1 – i5 + i3 + j = 0 A B c: – i3 – i4 + i6 – j = 0 A: R1i1 + R5i5 + R2i2 = e1 B: R3i3 + R5i5 – R4i4 = 0 C C: C R2i2 + R6i6 + R4i4 = e6 Mạch một chiều 23 Dòng nhánh (6) VD2 A a: – i1 – i4 + j = 0 b: i4 –