bài giảng đường dây dài

Đường dây dài: mô hình áp dụng cho mạch điện có kích thước đủ lớn so với bước sóng lan truyền trong mạch • Mạch cao tần & mạch truyền tải điện • Tại các điểm khác nhau trên cùng một đoạn mạch tại cùng một thời điểm, giá trị của dòng (hoặc áp) nói chung là khác nhau • → ngoài dòng và áp, mô hình đường dây dài còn phải kể đến yếu tố không gian

Đường dây dài (Mạch thông số rải) Cơ sở lý thuyết mạch điện Nguyễn Công Phương Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 2 Nội dung 1. Khái niệm 2. Chế độ xác lập điều hoà 3. Quá trình quá độ Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 3 Sách tham khảo • Chipman R. A. Theory and problems of transmission lines. McGraw – Hill • Nguyễn Bình Thành, NguyễnTrần Quân, PhạmKhắc Chương. Cơ sở kỹ thuật điện. Đạihọc & trung học chuyên nghiệp, 1971 • https://sites.google.com/site/ncpdhbkhn/ Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 4 Khái niệm(1) 1 m R 1 R 2 3 A 3 A 6 50 Hz 6.10 m f    6000 km 100 MHz 3mf   3m R 1 R 2 8 A –7 A 6 50 Hz 6.10 mf   6000 km R 1 R 2 8 A –7 A Mạch có thông số tập trung/đường dây ngắn Mạch có thông số rải/đường dây dài Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 5 Khái niệm(2) • Đường dây dài: mô hình áp dụng cho mạch điệncókích thước đủ lớnso vớibước sóng lan truyền trong mạch •Mạch cao tần& mạch truyềntải điện •Tại các điểm khác nhau trên cùng một đoạnmạch tại cùng mộtthời điểm, giá trị của dòng (hoặc áp) nói chung là khác nhau • → ngoài dòng và áp, mô hình đường dây dài còn phảikể đếnyếutố không gian Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 6 Khái niệm(3) • Đường dây gồm 2 dây dẫn thẳng, song song & đồng nhất • Dòng điện chỉ chạy dọc theo chiều dài của các dây dẫn •Xét tiết diện ngang của 2 dây dẫn ở cùng một vị trí bất kỳ, dòng điện tức thời chảy qua 2 tiết diện đó bằng nhau về độ lớn & ngược chiều nhau •Xét tiết diện ngang của 2 dây dẫn ở cùng một vị trí bất kỳ, ở m ột thời điểm bất kỳ chỉ có một hiệu điện thế giữa 2 tiết diện đó •Phản ứng của một đường dây có thể được mô tả đầy đủ dựa trên R, G, L, C của đường dây đó Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 7 Khái niệm(4) Mạch có thông số tập trung/đường dây ngắn Mạch có thông số rải/đường dây dài Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 8 Khái niệm(5) dx D R, G, L, C x i(x,t) u(x,t) dx Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 9 Khái niệm(6) R, L, C, G: các thông số của đường dây trên một đơn vị dài • KD: i –(i+di) – Gdx(u+du) – Cdx(u+du)’ = 0 → di + Gdx.u + Cdx.u’ = 0 • KA: – u+Rdx.i + Ldx.i’ + u+du = 0 → du + Rdx.i + Ldx.i’ = 0 dx Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 10 Khái niệm(7) R, L, C, G: các thông số của đường dây trên một đơn vị dài          0. 0. dt du CdxuGdxdi dt di LdxiRdxdu                    t u CGu x i t i LRi x u dx [...]... kiện t = t0 R (Ω/km), L (H/km), C (F/km) & G (S/km) phụ thuộc chất liệu của đường dây • • • • Nếu R (hoặc H, C, G) = f(i,x) thì đó là đường dây không đều Trong thực tế các thông số này phụ thuộc nhiều yếu tố → không xét đến Chỉ giới hạn ở đường dây dài đều & tuyến tính Chỉ xét 2 bài toán: – Xác lập điều hoà – Quá độ Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 11 Khái niệm (9) • Kích thước mạch trên... = 1 ε0 = 8,85.10-12 F/m εr = 1 D : khoảng cách giữa hai dây dẫn a : bán kính dây dẫn Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 14 Khái niệm (12) i1 i2 Mạch có thông số tập trung (mạch thông thường): • thời_gian_lan_truyền = 0 • i1 = i2 i1 R, L, G, C, l i2 Mạch có thông số rải (đường dây dài) : • thời_gian_lan_truyền > 0 • i1 ≠ i2 Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 15 Nội dung 1 Khái... hyperbol Đường dây dài đều không tiêu tán Mạng hai cửa tương đương Quá trình quá độ Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 16 Khái niệm • Nguồn điều hoà, mạch ở trạng thái ổn định • Là chế độ làm việc bình thường & phổ biến • Dòng & áp có dạng hình sin, nhưng biên độ & pha phụ thuộc tọa độ u ( x, t )  2U ( x) sin[t  u ( x)]   i ( x, t )  2 I ( x) sin[t  i ( x)]  Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn... x)  I Zc Zc  Sóng ngược Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 29 Nội dung 1 Khái niệm 2 Chế độ xác lập điều hoà a) b) c) d) e) f) g) h) i) 3 Khái niệm Điện áp & dòng điện Hiện tượng sóng chạy Thông số đặc trưng cho sự truyền sóng Phản xạ sóng Biểu đồ Smith Phân bố dạng hyperbol Đường dây dài đều không tiêu tán Mạng hai cửa tương đương Quá trình quá độ Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn... I  Z e  Z e c c  Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 21 Nội dung 1 Khái niệm 2 Chế độ xác lập điều hoà a) b) c) d) e) f) g) h) i) 3 Khái niệm Điện áp & dòng điện Hiện tượng sóng chạy Thông số đặc trưng cho sự truyền sóng Phản xạ sóng Biểu đồ Smith Phân bố dạng hyperbol Đường dây dài đều không tiêu tán Mạng hai cửa tương đương Quá trình quá độ Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn... trên 10% bước sóng • R (Ω/km), L (H/km), C (F/km) & G (S/km) không đổi • Chỉ xét 2 bài toán: – Xác lập điều hoà – Quá độ i  u  x  Ri  L t    i  Gu  C u  x t  dx Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 12 Khái niệm (10) Tải Nguồn dx dx R (Ω/km), L (H/km), C (F/km) & G (S/km) không đổi Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 13 Khái niệm (11) 0 r L  C  0 r D... sóng v(ω) = ω/β Tổng trở sóng Z C  Z ( ) / Y ( ) Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 31 Thông số đặc trưng cho sự truyền sóng (2) u  ( x, t )  2 A1e x sin(t  1  x)  ( )   ( )  j ( ) 2 A1e x U  ( x)   e U  ( x  1) 2 A1e  ( x 1) x x+1 eα : suy giảm biên độ trên một đơn vị dài α : hệ số suy giảm/hệ số tắt Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 32 Thông số... ωt + φ1 – βx – β Φ(x) – Φ(x+1) = β β : hệ số pha/biến thiên pha trên một đơn vị dài Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 33 Thông số đặc trưng cho sự truyền sóng (4) u  ( x, t )  2 A1e x sin(t  1  x)  ( )   ( )  j ( ) sin(ωΔt – βΔx) = 0 Δx, Δt x   v t  v : vận tốc truyền sóng Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 34 Thông số đặc trưng cho sự truyền sóng (5)... 1 e x sin(t  1    x)  2 2 ex sin(t   2    x)  zc zc  Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 27 Hiện tượng sóng chạy (6) u ( x, t )  2 A1e x sin(t  1   x)  2 A2 ex sin(t   2   x)  A A  i ( x, t )  2 1 e x sin(t  1     x)  2 2 ex sin(t   2    x)  zc zc  Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 28 Hiện tượng sóng chạy (7) u ( x,... d) e) f) g) h) i) 3 Khái niệm Điện áp & dòng điện Hiện tượng sóng chạy Thông số đặc trưng cho sự truyền sóng Phản xạ sóng Biểu đồ Smith Phân bố dạng hyperbol Đường dây dài đều không tiêu tán Mạng hai cửa tương đương Quá trình quá độ Đường dây dài - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 18 Điện áp & dòng điện (1) i  u  x  Ri  L t    i  Gu  C u  x t    dU     RI  jLI  ( R  jL) . Theory and problems of transmission lines. McGraw – Hill • Nguyễn Bình Thành, NguyễnTrần Quân, PhạmKhắc Chương. Cơ sở kỹ thuật điện. Đạihọc & trung học chuyên nghiệp, 1971 • https://sites.google.com/site/ncpdhbkhn/ Đường