1. Trang chủ
  2. » Khoa Học Tự Nhiên

mạch điện ac trang bị điện

67 1 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề AC Electric Circuit & Theory
Tác giả PhD. Ngô Hà Quang Thịnh
Trường học Ho Chi Minh City National University
Chuyên ngành Electrical & Electronic Equipment for Industrial Machinery
Thể loại thesis
Thành phố Ho Chi Minh City
Định dạng
Số trang 67
Dung lượng 2,22 MB

Nội dung

mạch điệnwdwdw ưdwdwdwdTrong chương này chúng ta sẽ khảo sát qua các loại cổng logic thông dụng trong máy tính, các phương thức hoạt động và các ký hiệu của chúng. Đồng thời ta cũng nghiên cứu về đại số Boole, là đối tượng liên quan khá chặt chẽ đến các cổng. Đại số boole được phát minh bởi nhà toán học George Boole. Trong đại số này các biến chỉ mang một trong hai trạng thái: 0 và 1 (đúng hay sai) và cũng chính vì thế người ta còn gọi đại số boole là đại số lưỡng trạng. Riêng khả năng của nó chính là giải quyết rất tốt các bài toán về các mạch luận lý (logic) như đơn giản hoá mạch, mạch tương đương,… Các mạch này còn được gọi là các cổng luận lý vì ta có thể dùng đại số boole để tính toán chúng. 12.1 Biểu diễn các trạng thái logic 1 và 0 Trong hệ thống mạch logic, các trạng thái logic được biểu diễn bởi các mức điện thế. Với qui ước logic dương, điện thế cao biểu diễn logic “1”, logic âm, điện thế thấp biểu diễn logic “0”. Trong thực tế, mức “1” và “0” tương ứng với một khoảng điện thế xác định và có một khoảng chuyển tiếp giữa mức cao và thấp, ta gọi là khoảng không xác định. Khi điện áp của tín hiệu rơi vào khoảng này, mạch sẽ không nhận ra là mức “0” hay “1”. Khoảng này tùy thuộc vào họ IC sử dụng và được cho trong bảng thông số kỹ thuật của linh kiện. Đa s

Trang 1

Ho Chi Minh City National University

Ho Chi Minh City University of Technology

Faculty of Mechanics Engineering Department of Mechatronics Engineering

Subject:

Electrical & Electronic Equipment for Industrial Machinery

AC Electric Circuit & Theory

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 2

▪ Natural Response of a Parallel RLC circuit

▪ Natural Response of a Series RLC circuit

Trang 3

Introduction

Trang 4

What are SI units ?

► Abbreviation from French “Système international d'unités”,established in 1960

► The SI Units are based on 7 defined quantities: length (m), mass (kg),time (s), current (A), temperature (K), amount (mol), luminous intensity(cd)

► SI units enable engineers to communicate in a meaningful way aboutquantitative results

Trang 5

Derived units in SI

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 6

Prefixes to Signify Powers of 10

► Engineers often use powers divisible by 3, and base numbers between

1 and 1,000

Trang 7

Prefixes to Signify Powers of 10

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 8

Passive Sign Convention

► If the reference current through the element is in the direction of thereference voltage drop across the element, we can use a positive sign inthe i-v relation of the element

► E.g Let the reference current and voltage of the resistor satisfy thepassive sign convention, → we have v = +R x i, though the values of v, ican be >0 or <0

Trang 9

Generation & Distribution of AC Power

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 10

Residential Wiring

Trang 11

Single Phase Three-Wire Residential Wiring

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 12

Ground Fault Circuit Interrupter (GFCI)

Trang 13

What is a Complex Number

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

► A complex number z is a point (or vector) on a two-dimensional plane,known as the complex plane and represented by C

Trang 14

Cartesian Coordinates

► The Cartesian coordinates of z are

- x = Re{z}: the real part of z

- y = Im{z}: the imaginary part of z

► The corresponding axes are known as the real and imaginary axes,respectively

Trang 15

Polar Coordinates

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

► The polar coordinates of z are

- r = |z|: the modulus or magnitude of z

- θ = z: the angle of z

Trang 16

Converting Between Coordinates

► The Cartesian coordinate pair (x, y) is also equivalent to the polarcoordinate pair (r, θ) where r is the (non-negative) length of the vectorcorresponding to (x, y) and θ is the angle of the vector relative to positivereal time

Trang 17

Definition

Trang 18

What is Alternating Current

► Consider that a machine is constructed to rotate a set of wire coils withthe turning of a shaft in the magnetic field

► In accordance with Faraday’s Law of electromagnetic induction, ACvoltage will be produced across the wire coils when shaft is rotated

Trang 19

AC Waveform

► Voltage, current or flux signal and

so on are related to time in sine function:

where

Vm: amplitude of voltage [V] ω: angular frequency [rad/s] Ф: initial phase when t = 0 [rad]

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

► Period T or frequency f of current, voltage are determined in the following:

► Units :

Trang 20

AC Measurements

Trang 21

AC Measurements

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

► Peak amplitude is the height of an AC waveform as measured from

the zero mark to the highest positive or lowest negative point on a graph

► Peak-to-peak amplitude is the total height of an AC waveform as

measured from maximum positive to maximum negative peaks on agraph

► A waveform’s average value is often calculated as the mathematical

mean of all the points’ absolute values or flux signal

►“RMS” stands for Root Mean Square, and is a way of expressing an

AC quantity of voltage or current in terms functionally equivalent to DC

Trang 22

AC Phase

► The two waves shown

above (A versus B) are of

the same amplitude and

frequency, but they are out

of step with each other In

technical terms, this is called

a phase shift.

Trang 23

How to Perform AC Current

Trang 24

Vector and AC Waveform

► Conditions to compare the different phase:

When comparing the error of phase, the signals (sine current or voltage)need to satisfy the following conditions

+ The same frequency of signals+ Both of the signals are performed in sine (or cosine)Consider that there are two sine signals:

If Δφ is the error of phase, then it can be established as following:

Δφ > 0 : V1 leads V2

Δφ < 0 : V2 leads V1

Δφ = 0 : V1 equals V2

Trang 25

Vector and AC Waveform

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 26

Vector and AC Waveform

Trang 27

How to Measure the Phase Shift

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

► Measure the period T between repeat Digital scopes often measure

f = 1 / T automatically

► Measure t d , the smallest time difference between occurrences of the

feature on the two waveforms

► The phase difference is then:

Trang 28

Vector Phase: Fresnel

► Consider that a point (named

as M) moves around the circle (angular velocity ω, radius R)

► Center point of a circle is named as O

► At t=0, the angle between

Trang 29

Addition of Two Phasors

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

► Consider that two signals V1 and V2 are illustrated as following

► Assume that VT is the sum vector of V1 and V2, we can obtain VT inthe following method

Trang 30

Addition of Two Phasors

► Consider that two signals V1 and V2 are illustrated as following

► V2 of 30 volts in the reference direction along the horizontal zeroaxis, then it has a horizontal component but no vertical component

► V1 of 20 volts leads V2 by 60o then, it has both horizontal and verticalcomponents (V1 = 10 + j17.32)

Trang 31

Addition of Two Phasors

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

► The resultant voltage, VT is found by adding together the horizontaland vertical components as follows

► VHorizontal = sum of real parts of V1 and V2 =30 + 10 = 40 volts

► VVertical = sum of imaginary parts of V1 and V2 =0 + 17.32 = 17.32volts

Trang 32

Power of AC Current

Trang 33

Instantaneous Power

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

► “Instantaneous” power is the product of the instantaneous terminalvoltage and current

► Positive sign is used if the passive sign convention is satisfied(current is in the direction of voltage drop)

Trang 34

Sinusoidal Power Formula

Trang 35

Relation among i(t), v(t), p(t)

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 36

Average Power & Reactive Power

Trang 37

Relation Among Components of Power

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 38

What is Average Power

Trang 39

What is Reactive Power

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 40

Power for Resistive Loads

Trang 41

Power for Inductive Loads

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 42

Power for Capacitive Loads

Trang 43

Power Factor & Reactive Factor

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 44

Definition of Root-Mean-Square (RMS) Value

Trang 45

RMS Value of Sinusoidal Function

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 46

Power Formula in terms of RMS Value

Trang 47

Complex Power

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 48

Complex Power: Example

Trang 49

Power Calculations

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 50

Power Calculations

Trang 51

Power Calculations: Example

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 52

Power Calculations: Example

Trang 53

Power Calculations: Example

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 54

Power Calculations: Example

Trang 55

Power Calculations: Example

PhD Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 56

Transformers

Trang 57

► Transformers are essential parts of most power systems to convert electrical energy at one voltage to some other voltage.

► Transformers include two-port circuit element.

V1, N1 and i1: primary voltage, primary turns and primary current

V2, N2 and i2: secondary voltage, secondary turns and secondary current

TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 58

a transformer with turns ratio of 13800 / 240 = 57.5

► The transformer, at least in its ideal form, does not consume, produce nor store energy Hence, the sum of power flows into a transformer is identically zero:

Trang 59

► The transformer also tends to transform impedances as below figure.

► Some impedances are connected to one side of an ideal transformer Find an equivalent impedance viewed from the other side of the transformer.

Then, the ratio between input voltage and current is

TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 60

Natural Response of a Series RLC Circuit

Trang 61

A Series RLC Circuit

TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 62

A Series RLC Circuit

Trang 63

A Series RLC Circuit

TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 64

Natural Response of a Parallel RLC Circuit

Trang 65

A Parallel RLC Circuit

TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn

Trang 66

A Parallel RLC Circuit

Trang 67

The End

Ngày đăng: 15/02/2024, 14:59

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w