Bài giảng mạch điện ii phần 1

1 MẠCH ĐIỆN IIMẠCH ĐIỆN II PGS.TS. Lê Công Thành BM Kĩ thuật Điện, Khoa Năng lượng, ĐHTL Jun-13 1 MẠCH ĐIỆN IIMẠCH ĐIỆN II Phần I: Phân tích trong miền tần số 1. Trạng thái xác lập hình sin 2. Phân tích mạch AC 3. Công suất trong mạch AC 4. Đáp ứng tần số Phần II: Phương pháp chuỗi và biến đổi 5. Biến đổi Laplace và chuỗi Fourier Phần III: Lựa chọn 6. Hỗ cảm và máy biến áp 7. Mạch điện một pha và ba pha Jun-13 2 2 Jun-13 3 C10 TRẠNG THÁI XÁC LẬP HÌNH SIN 10.1 Khái niệm 10.2 Phasor và tổng trở 10.3 Tổng trở của R , L và C 10.4 Quan hệ của phasor và tổng trở với đại lượng thực 10.5 Các khái niệm liên quan đến tổng trở Tổng kết C10 Jun-13 4 10.1 Khái niệm  Đáp ứng của một mạch LTI bằng tổng các đáp ứng riêng và đáp ứng tự nhiên  Đáp ứng xác lập của mạch LTI ổn định với một đầu vào hình sin là một tín hiệu hình sin khác cùng tần số  đáp ứng riêng là hình sin có cùng tần số với đầu vào  đáp ứng tự nhiên dần tới không khi t tăng dần Mạch LTI Đáp ứng ban đầu Đáp ứng xác lập hình sin 3 Jun-13 5 10.2 Phasor và tổng trở  Tất cả dòng điện và điện áp trong mạch điện xác lập hình sin đều có dạng hình sin cùng tần số.  Định nghĩa: Phasor tương ứng với đại lượng hình sin có dạng  Quan hệ giữa đại lượng sin và phasor Jun-13 6 10.2 Phasor và tổng trở  Định nghĩa: Tổng trở của một mạch LTI có mô tả là tỉ số giữa phasor điện áp ra và phasor dòng điện vào và xác định bởi  Định luật Ohm dạng ac Mạch LTI trong miền thời gian Mạch LTI trong miền tần số 4 Jun-13 7 10.3 Tổng trở của R , L và C  Điện trở  Thời gian:  Phasor:  Tổng trở:  Điện cảm  Thời gian:  Phasor:  Tổng trở:  Điện dung  Thời gian  Tổng trở: Jun-13 8 10.4 Phasor, tổng trở với các đại lượng thực  Đáp ứng riêng với đầu vào phasor quay cũng là một phasor quay dạng: trong đó:  Đáp ứng riêng với đầu vào thực có dạng: trong đó: 5 Jun-13 9 10.4 Phasor, tổng trở với các đại lượng thực  Đáp ứng riêng với đầu vào thực có dạng: Jun-13 10 10.4 Phasor, tổng trở với các đại lượng thực Ví dụ 10.1  Mạch điện  Đầu vào:  Tổng trở:  Tìm phasor điện áp ra và đáp ứng riêng.  Giải:  Phasor điện áp ra  Đáp ứng riêng 6 Jun-13 11 10.4 Phasor, tổng trở với các đại lượng thực Ví dụ 10.2  Mạch điện  Mô tả:  Đầu vào:  Tìm phasor dòng điện, điện áp, tổng trở và đáp ứng riêng  Giải:  Phasor dòng điện:  Tổng trở:  Phasor điện áp:  Đáp ứng riêng: Jun-13 12 10.4 Phasor, tổng trở với các đại lượng thực Ví dụ 10.4  Mạch điện R-L-C nối tiếp  R = 1k, L = 2mH, C = 0,001F  Đầu vào:  Mô tả mạch điện, tìm tổng trở và đáp ứng điện áp x.lập  Giải:  Mô tả mạch điện:  Tổng trở:  Đáp ứng riêng: 7 Jun-13 13 10.5 Các khái niệm liên quan đến tổng trở  Tổng trở (dẫn) điểm và tổng trở (dẫn) truyền  Tổng trở điểm: Phasor điện áp và dòng điện cùng cửa  Tổng trở truyền: Phasor điện áp và dòng điện khác cửa  Các thành phần của tổng trở (dẫn) , : điện trở và điện kháng , : điện dẫn và điện nạp  Quan hệ giữa các thành phần của tổng trở (dẫn) điểm  Mạch có tính điện cảm, điện dung và điện trở Jun-13 14 10.6 Hàm truyền  Hàm truyền:  Định nghĩa: Tỉ số của phasor ra với phasor vào  Biểu thức , : Phasor ra và vào; , : Toán tử vi phân trong mô tả mạch LTI  Tổng trở và tổng dẫn là những hàm truyền 8 Jun-13 15 Tổng kết chương 10 Jun-13 16 Tổng kết chương 10  Tổng trở là tỉ số giữa phasor điện áp ra và phasor dòng điện vào.  Tổng dẫn điểm là nghịch đảo của tổng trở điểm.  Tổng trở gồm các thành phần điện trở và điện kháng.  Tổng dẫn gồm các thành phần điện dẫn và điện nạp.  Hàm truyền của một mạch là t ỉ số của phasor ra với phasor vào.  Đáp ứng xác lập của mạch ổn định LTI với đầu vào sin là một tín hiệu sin cùng tần số.  Phaso biểu diễn cả biên độ và pha của điện áp hoặc dòng điện sin. Độ lớn và góc của phasor chính là biên độ và pha của đại lượng hình sin.  Sóng cosine là hình chiếu của phaso quay lên trục thực của mặt phẳng phức. 9 C11 Phân tích mạch AC 11.1 Cơ sở 11.2 Các mạch đơn giản 11.3 Phân tích điện áp nút 11.4 Phân tích dòng điện vòng 11.5 Xếp chồng 11.6 Mạch Thévenin và Norton Tổng kết C11 Jun-13 17 11.1 Cơ sở  Mạch AC – mạch điện tuyến tính dừng (LTI) ở chế độ xác lập hình sin (điều hòa).  Biểu diễn các phần tử mạch trong miền tần số  Nguồn độc lập  Nguồn phụ thuộc Jun-13 18 10 11.1 Cơ sở  Biểu diễn các phần tử mạch trong miền tần số  Các phần tử R , L , C trong miền tần số  Luật Ohm Jun-13 19 Miền thời gian Miền tần số 11.1 Cơ sở  LKD và LKA trong miền tần số  LKD - Phasor dòng điện thứ n trong N phasor dòng điện rời khỏi mặt kín.  LKA - Phasor điện áp (lấy theo chiều vòng) trên phần tử n trong N phần tử thuộc vòng kín. Jun-13 20 [...]... định , chỉ là 1 giá trị phức Jun -13 Mạch A với các nguồn độc lập đặt bằng 0 (zero) Thường dùng dạng với mạch tương ứng là 1 điện trở nối tiếp với 1 điện cảm hoặc 1 điện dung (tùy dấu của X0) 44 22 11 .6 Mạch Thévenin và Norton Ví dụ 11 .17  Tìm mạch Thévenin và Norton cho mạch h.vẽ  Giải: Điện áp hở mạch: Tổng trở: Dòng điện ngắn mạch: Jun -13 45 11 .6 Mạch Thévenin và Norton Ví dụ 11 .18  Tìm tương... Nút 1:  LKD nút 2:  LKA: Jun -13 28 14 11 .3 Phân tích điện áp nút Ví dụ 11 .8,9  Dạng ma trận:  Coi nút 1 và 3 liên hệ trực tiếp với nhau qua 1 tổng trở Viết hệ pt nút cho V1 và V3  Đặt LKA: Vậy hệ cần tìm: , LKD nút 1: Jun -13 29 11 .3 Phân tích điện áp nút Ví dụ 11 .10  Viết hệ pt nút cho mạch (h.vẽ)  Giải:  Các phương trình đều viết theo LKD Nút 1: Nút 2: Nút 3: Jun -13 30 15 11 .3 Phân tích điện. .. tổng dẫn Jun -13 31 11. 3 Phân tích điện áp nút Ví dụ 11 .11  Xác định điện áp nút ra cho mạch (h.vẽ)  Giải: Xét thấy LKD nút 1: LKD nút 2: Giải ra được: Jun -13 32 16 11 .3 Phân tích điện áp nút Phương trình tổng quát  Mạch (N + 1) nút  Hệ phương trình dạng ma trận Các pt LKD Các nguồn dòng điện Các pt LKA Các nguồn điện áp Tij - phần tử của ma trận biến đổi nút Jun -13 33 11 .3 Phân tích điện áp nút.. .11 .1 Cơ sở Ví dụ 11 .4  Sử dụng LKD và LKA dạng tần số để tính i L(t), hình vẽ trên  Sử dụng khái niệm phasor để đưa về mạch dạng tần số LKD: LKA: Các pt đầu cực: Từ đó giải ra: Jun -13 21 11. 1 Cơ sở Ví dụ 11 .4, 11 .5 Phasor dòng điện cần tìm Thay số với: Ta được: Jun -13 từ đó suy ra: 22 11 11 .1 Cơ sở Ví dụ 11 .5  Biết phasor dòng điện là: Xác định phương trình vi phân mô tả quan hệ của dòng điện. .. cho mạch h.vẽ  Giải: Với nên theo LKA: Từ đó: Điện áp hở mạch: Jun -13 46 23 11 .6 Mạch Thévenin và Norton Ví dụ 11 .18 Để tính tổng trở tương đương ta đưa dòng điện Iab vào cực a LKA nút a: Với ta tính được: Từ đó: Dòng điện ngắn mạch: Jun -13 47 11 .6 Mạch Thévenin và Norton Ví dụ 11 .18 Như vậy ta đã xác định được: Từ đó vẽ được các mạch tương đương Thévenin và Norton như hình vẽ Jun -13 48 24 11 .6 Mạch. .. ứng là: Jun -13 23 11 .2 Các mạch đơn giản  Mạch song song  Mạch nối tiếp Jun -13 24 12 11 .2 Các mạch đơn giản  Mạch chia dòng điện  Mạch chia điện áp  Phân tích mạch đơn giản thông qua nhận xét – kết hợp các kết quả trên và sử dụng trực tiếp LKD, LKA Jun -13 25 11 .2 Các mạch đơn giản Ví dụ 11 .6  Thông qua nhận xét, xác định V trong mạch như hình vẽ  Giải:  Nhận xét: có thể xác định dòng điện Ia qua... dòng điện vòng Ví dụ 11 .13  Lập hệ p.trình dòng điện vòng cho mạch h.vẽ  Giải: Viết các ph.trình LKA cho các vòng 1, 2 và LKD cho vòng 3 ta được: Dạng ma trận: Jun -13 36 18 11 .4 Phân tích dòng điện vòng Ví dụ 11 .14  Lập hệ p.trình dòng điện vòng cho mạch h.vẽ  Giải: Viết các ph.trình LKA cho các vòng 1, 2 và 3 ta được: hay: Jun -13 37 11 .4 Phân tích dòng điện vòng Hệ phương trình dạng Z  Mạch N... qua công thức mạch chia dòng điện, sau đó xác định V theo Ohm  Xác định V:  Cụ thể hóa: Jun -13 26 13 11 .3 Phân tích điện áp nút  Các bước tiến hành tương tự như áp dụng với mạch điện trở dc  Ví dụ 11 .7: Lập và giải hệ p.trình nút cho mạch h.vẽ  Giải:  Nút 1: V1 = Vs  LKD nút 2:  Giải cho kết quả: Jun -13 27 11 .3 Phân tích điện áp nút Ví dụ 11 .8,9  Lập hệ phương trình nút cho mạch (h.vẽ)  Giải:... – điện áp nút n, n = 1, 2,…,N   – định thức của ma trận biến đổi nút  ij – phần phụ đại số với hàng i và cột j  Nguyên lí xếp chồng thể hiện trong kết quả Jun -13 34 17 11 .4 Phân tích dòng điện vòng  Các bước tiến hành tương tự như áp dụng với mạch điện trở dc  Ví dụ 11 .12 : Lập và giải hệ p.trình dòng điện vòng cho mạch h.vẽ  Giải: Dễ thấy: chính là LKA vòng 1: Giải ra được: I1 Jun -13 35 11 .4... chọn tải: Jun -13 65 C13 Đáp ứng tần số 13 .1 Đáp ứng – hàm tần số 13 .2 Cộng hưởng 13 .3 Tần số phức 13 .4 Phân tích mạch trong miền s 13 .5 Bộ lọc thông dải 13 .6 Cộng hưởng hệ số công suất đơn vị 13 .7 Hệ số chất lượng 13 .8 Đặc tính cộng hưởng chung 13 .9 Biểu đồ Bode Tổng kết C13 Jun -13 66 33 13 .1 Đáp ứng - hàm tần số  Biểu diễn trong miền tần số  Giảm công sức tính toán ac  Hiểu và sử dụng mạch  Bộ lọc . tích mạch AC 11 .1 Cơ sở 11 .2 Các mạch đơn giản 11 .3 Phân tích điện áp nút 11 .4 Phân tích dòng điện vòng 11 .5 Xếp chồng 11 .6 Mạch Thévenin và Norton Tổng kết C 11 Jun -13 17 11 .1 Cơ sở  Mạch AC – mạch. 1 MẠCH ĐIỆN IIMẠCH ĐIỆN II PGS.TS. Lê Công Thành BM Kĩ thuật Điện, Khoa Năng lượng, ĐHTL Jun -13 1 MẠCH ĐIỆN IIMẠCH ĐIỆN II Phần I: Phân tích trong miền tần số 1. Trạng thái xác. mạch dạng tần số LKD: LKA: Các pt đầu cực: Từ đó giải ra: Jun -13 21 11. 1 Cơ sở Ví dụ 11 .4, 11 .5 Phasor dòng điện cần tìm Thay số với: Ta được: từ đó suy ra: Jun -13 22 12 11 .1 Cơ sở Ví dụ 11 .5 