Cơ sở lý thuyết mạch điện: Mạch xoay chiều potx

Nguyễn Công Phương g y g g Mạch xoay chiều Cơ sở lý thuyết mạch điện Nội dung • • • • • • • Thông số mạch Phần tử mạch Mạch chiều Mạch xoay chiều Mạng hai cửa Mạch ba pha Quá trình Q t ì h độ Mạch xoay chiều Mạch xoay chiều (1) ề • • • Mạch chiều dùng cuối tk.19 ộ ợ g Định nghĩa mạch xoay chiều: có nguồn (áp dịng) kích thích hình sin (hoặc cos) Tại lại quan tâm đến xoay chiều? Phổ biến tự nhiên Tín hiệu điện Tí hiệ điệ xoay chiều dễ sản xuất & t ề dẫ đ hiề ả ất truyền dẫn, dùng phổ biến Các tín hiệu chu kỳ phân tích thành tổng sóng sin → sóng sin đóng vai trị quan trọng phân tích tín hiệu chu kỳ Vi phân & tích phân sóng sin sóng sin → dễ tính tốn Mạch xoay chiều Mạch xoay chiều (2) ề 3 5 7 9 Sóng sin Phản ứng phần tử Số phức Biển diễn sóng sin số phức Phức hoá phần tử Phân tích mạch xoay chiều Cơng ất t Cơ suất mạch xoay chiều h hiề Hỗ cảm Phân tí h Phâ tích mạch điệ máy tính h điện bằ tí h Mạch xoay chiều Sóng sin (1) u(t) = Umsinωt – – – – Um : ω: ωt : t U : biên độ sóng sin tần số góc (rad/s) góc ó Um trị hiệu dụng U  u(t) (t) Um – Um 3π π 2π Mạch xoay chiều ωt u(t) Um T  2 Sóng sin (2) 3π π 2π ωt – Um T 2  f  T u(t) () Um – Um 3T/2 T/2 T Mạch xoay chiều t Sóng sin (3) u(t) = Umsin(ωt + φ) • φ: pha ban đầu • u2 sớm pha so với u1, h ới • u1 chậm pha so với u2 ới • Nếu φ ≠ → u1 lệch pha với u2 • Nếu φ = → u1 đồng pha với u2 Um u1(t) = Umsinωt () u2(t) = Umsin(ωt + φ) ωt u(t) φ π 2π – Um Mạch xoay chiều Sóng sin (4) u(t) = Umsin(ωt + φ) () ( t=0 t* Um φ t* t Quay với vận tốc ω rad/s Mạch xoay chiều Sóng sin (5) u(t) = Umsin(ωt + φ) u1(t) = U1sin(ωt + φ1) u2(t) = U2sin(ωt + φ2) u1(t) + u2(t) Um U1 φ φ1 U2 φ2 Biên độ & góc pha đặc trưng sóng sin Mạch xoay chiều Sóng sin (6) u1(t) + u2(t) U1 φ1 U2 φ2 Chú ý: Phép cộng sóng sin véctơ quay đú sóng sin có tầ số hỉ ó i ó ù tần ố Mạch xoay chiều 10 VD2 Dòng vòng (2) A B Giả sử nguồn dòng qua Z4 dò           j L1  I A  j M  I A  I B    j L2  R2   I A  I B   j MI A  E1  E2    jC  R  j L I  I  j MI  Z I  Z ( I  J )  E          2  B A A B B  Mạch xoay chiều 195 Hỗ cảm • • • • Hiện tượng hỗ cảm Quy tắc dấu chấm Công suất hỗ cảm Phân tích mạch điện có hỗ cảm – – – – Phức hố Dịng nhánh Dịng vịng g g Ma trận Mạch xoay chiều 196 VD1 Ma trận (1) A B     I1  I  I      I3  I   J        j L1  j M  I1    j L2  R2  j M  I  E1  E2   jC         j MI1   R2  j L2  I  Z I  Z I  E2  Mạch xoay chiều 197 VD1 Điện áp Điệ hỗ  cảm I1 tạo vòng A a  b  Điện áp hỗ iệ  cảm I tạo vòng A Ma trận (2) B A   I1 Không đối xứng! I    A   j L1  j M    jC B  j M    j L2  R2  j M  R2  j L2 Mạch xoay chiều   I3 I Điện áp hỗ ệ p  cảm I1 tạo vòng B 1     I1    1       I2   J        I   E1  E2  0    E   I4   2    Z3 Z   198 a b A B Ma trận (3) VD2 B A a b A B  I1       j L1  j M     jC   j M   I2   I3 I 1   j L2  R2  j M  R2  j L2 Mạch xoay chiều Z3 0    I1    1       I2    J         I   E1  E2     E   I4   2    Z4   a b A B 199 VD1 Ma trận (4) A B Giả sử nguồn dòng qua Z4       j L1  R2  j L2  j M  I A    R2  j L2  j M  I B  E1  E2    jC   R  j L  j M I  R  j L  Z  Z I  E  Z J     A  2 4 B         j L1  R2  j L2  j M    R2  j L2  j M    I A   E1  E2     jC   I   E  Z J       B     R2  j L2  j M   R2  j L2  Z3  Z    Mạch xoay chiều 200 VD1 Tất phần tử có mặt  đường I A Ma trận (5) Giả sử nguồn dòng qua Z4  Hỗ cảm I A  & I B , dấu (+) hai vào đầu * B A  cuộn cảm có hỗ cảm đường I A ,  dấu ( – ) I B vào đầu * cuộn & khỏi đầu * cuộn thứ    j L1  R2  j L2  j M     jC    R2  j L2  j M        R2  j L2  j M    IA   E1  E2   I   E  Z J       B   R2  j L2  Z3  Z    Tất phần tử chung I A & I B,   dấu ( – ) I A & I B ngược chiều phần tử Mạch xoay chiều Tất phần tử có mặt đường  IB 201 VD2 Ma trận (6) B A Giả sử nguồn dòng qua Z4 dò    j L1  R2  j L2  j M     jC    R2  j L2  j M        R2  j L2  j M    IA   E1  E2   I   E  Z J       B   R2  j L2  Z3  Z   Mạch xoay chiều 202 Phân tích mạch điện có hỗ cảm (1) • Chú ý: khơng nên dùng phương pháp đỉnh phân tích mạch điện có hỗ cảm g ợ g p ạp q y • Có thể dùng phức tạp & khó nhớ quy luật → khơng dùng Mạch xoay chiều 203 VD1 Phân tích mạch điện có hỗ cảm (2) R1 = Ω; ZC = – j2 Ω; ZL1 = j3 Ω; ZL2 = j4 Ω; ; j ; j ; j ; o  R2 = Ω; ZM = j6 Ω; E  100 V Tính dịng mạch Mạch xoay chiều 204 VD2 Phân tích mạch điện có hỗ cảm (3) Tính Zt để nhận cơng suất cực đại? R1 j L1 j M  E Mạch xoay chiều R3 j L2 R2 Zt 205 Mạch xoay chiều ề 8 Sóng sin g Phản ứng phần tử Số phức Biểu diễn sóng sin số phức Phức hoá phần tử Phân tích mạch xoay chiều ề Cơng suất mạch xoay chiều Hỗ cảm Phân tích mạch điện máy tính Giải hệ phương trình phức p g p Giải mạch điện xoay chiều Mạch xoay chiều 206 Phân tích mạch điện máy tính (1) ằ  (2  (1  j ) I1  (  j ) I  (4  j 5) I   j ( )     (8  j 9) I1  10 I  (11  j12) I  j13      j17 I  18  j19 14 I1  (15  j16) I Mạch xoay chiều 207 Phân tích mạch điện máy tính (2) ằ • Ví dụ 3-16 SGK 16 • Bài tập 3-17 SGK • Bài tập 4-1 SGK Mạch xoay chiều 208 Mạch xoay chiều ề 3 5 7 9 Sóng sin Phản ứng phần tử Số phức Biểu diễn sóng sin số phức Phức hố phần tử Phân tích mạch xoay chiều Công ất t Cô suất mạch xoay chiều h hiề Hỗ cảm Phân tích Phâ tí h mạch điệ máy tính h điện bằ tí h Mạch xoay chiều 209 ... số mạch Phần tử mạch Mạch chiều Mạch xoay chiều Mạng hai cửa Mạch ba pha Quá trình Q t ì h độ Mạch xoay chiều Mạch xoay chiều (1) ề • • • Mạch chiều dùng cuối tk.19 ộ ợ g Định nghĩa mạch xoay chiều: ... điện xoay chiều Mạch xoay chiều 28 Mạch xoay chiều ề 3 5 7 9 Sóng sin Phản ứng phần tử Số phức Biểu diễn sóng sin số phức Phức hố phần tử Phân tích mạch xoay chiều Cơng ất t Cô suất mạch xoay chiều. .. Phức hố phần tử Phân tích mạch xoay chiều Cơng ất t Cô suất mạch xoay chiều h hiề Hỗ cảm Phân tí h Phâ tích mạch điệ máy tính h điện bằ tí h Mạch xoay chiều 50 Mạch xoay chiều ề  idt  e C (phương