Bài giảng phần i mạch điện chương IV

PHẦN I MẠCH ĐIỆN Chương Dòng điện xoay chiều hình sin §1 – Các đại lượng đặc trưng cho dòng hình sin § – Biểu diễn dòng hình sin § – Định luật Kichop dạng vector / phức § – Dòng điện hình sin nhánh § 5– Công suất mạch hình sin § – Phương pháp nâng cao hệ số công suất cos Chương Dòng điện xoay chiều hình sin §1 – Các đại lượng đặc trưng cho dòng hình sin i e  Em sin(t  e ) u  Um sin(t  u ) i  Im sin(t  i ) t  i   2f 0.8 0.6 0.4  = 2f Góc pha Im 1 f T Với u ,i góc pha đầu t 0.2 -0.2 -0.4 T i -0.6 -0.8 -1 Chỉ xét đại lượng dòng, áp, sđđ… với tần số  f = 50Hz Các đại lượng đặc trưng: Biên độ Góc pha đầu Chương / §1 - Các đại lượng đặc trưng cho dòng hình sin Giá trị hiệu dụng U Ví dụ: Um I Im ĐL đặc trưng:  12 i o  60 220 u o 30  u  220 sin t  30o  i  12 sin t  60o Góc lệch pha:  Giá trị hiệu dụng Góc pha đầu u, i Um Im  u i     u  i    u  i  30o  (60o )  90o Bản chất phần tử Kết cấu mạch Chương / §2 Biểu diễn dòng hình sin Bằng vector dòng hình sin: Cho vector: A Nếu coi: A  ψ A i A A I  ψ i i1  i2  i3  I  I  I x A  I  A  i VD: Cho nút mạch: i1, i2, i3 Tìm i3 A Ai   sin t  60  i1  sin t  30 o i2  o I  82  62  10 A I1   60  arctg  6,870 I2  Tiện cho việc cộng, trừ dòng điện, điện áp tần số i1 i3 i2 I1 1 2 I2 3 I3 Chương / §2 Biểu diễn dòng hình sin Bằng số phức o o A  a  jb Dạng đại số : A  a  jb o j A A  A e  A A Dạng lũy thừa : a, b : số thực j A: modul A: Argument - số ảo Cho dòng hình sin: i I  ψ i  A  i AI    u  220 sin t  15 o o  I  10.e o  j 300 U  220.e A A o  b A Ai I  I e j i  I i i1  10 sin t  30 o o o VD: j j150 a Chương / §3 Định luật Kichop dạng vector / phức Quy ước Tức thời: i , u , e Hiệu dụng : I , U , E o Dạng Phức: K1 I o k o I, U, E 0 K2 U  E o o k o l Chương / §4 Dòng điện hình sin nhánh Nhánh trở: R Cho : i i R  2IR sin t uR  2RIR sin t => uR = RiR UR = RIR R = ψu - ψi = ψu = UR • Dạng véc tơ:  • Dạng phức :   IR , U R IR  U R  U R e ju  RIRe ji R = ψu - ψi =   UR  R IR IR Chương / §4 Dòng điện hình sin nhánh Nhánh trở: • Quá trình lượng : i R  2IR sin t (1) u R  2RIR sin t (2) pR = uR iR pR t  2UR IR sin (t) iR -1 -2 uR 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018  UR IR (1  cos(2t)) T CS tiêu tán TB : PR   p R dt  UR IR  RIR  T0 0.02 Chương / §4 Dòng điện hình sin nhánh Nhánh cảm: iL iL  2IL sin t (1) di L  2LILcos(t) uL  L dt X (2) u L  2LILsin(t+90 ) (3) L uL xL = L UL = XLIL ψu = 90o L = ψu - ψi = 90o L UL • Dạng véc tơ:  • Dạng SP :  IL , U L   U L  jX L I L IL Chương / §4 Dòng điện hình sin nhánh Nhánh cảm: • Quá trình lượng : pL= uL iL pL  2UL IL sin(t)cos(t) =UL ILsin(2t) CS tiêu tán TB : thu NL T PL   p L dt  T0 KL: Phần tử điện cảm không tiêu tán lượng Để đặc trưng cho QTNL điện cảm đặt: u i 0.8 0.6 p 0.4 0.2 T -0.2 -0.4 CS phản kháng phát NL -0.8 ULIL = QL QL = XL IL2 -0.6 -1 VAr, kVAr Chương / §4 Dòng điện hình sin nhánh Nhánh dung: iC iC  2IC sin t 1 IC (cost) u C   i Cdt  C C Xc uC  ICsin(t-90 ) C uC UC = XCIC ψu = -90o  = ψu - ψi = -90o • Dạng véc tơ: IC  • Dạng phức: C  UC   jXC IC UC Chương / §4 Dòng điện hình sin nhánh Nhánh dung: • Quá trình lượng : pC= uC iC pC  2UC IC sin(t)cos(t) = -UC ICsin(2t) CS tiêu tán TB: T PC   pCdt T0 0 i KL: Phần tử điện dung không tiêu tán lượng 0.8 Để đặc trưng cho QTNL điện dung đặt: CS phản kháng phát NL -U I = Q 0.2 CC QC = -XC IC2 C VAr, kVAr u tiêu thụ NL 0.6 p 0.4 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 Chương / §4 Dòng điện hình sin nhánh R Nhánh RLC nối tiếp: i  2I sin t u  2U sin(t   u ) Z  R2  X u L C i = Z U  U R  U L  UC U  UR +( UL -UC )2 uR u = uR + uL + uC uC UC  I R +( X L -XC ) = I Z uL X X L -X C  arctg X U L -U C   arctg  arctg UR R R UL U UR  = u I Chương / §4 Dòng điện hình sin nhánh Nhánh RLC nối tiếp: - Khi XL > XC X > 0,  >0 U vượt trước I - Khi XL < XC U chậm sau - Khi XL = XC UC t/c điện cảm X < 0,  [...].. .Chương 2 / §4 Dòng i n hình sin trong các nhánh cơ bản 3 Nhánh thuần dung: iC iC  2IC sin t 1 1 IC (cost) u C   i Cdt  2 C C Xc 1 uC  2 ICsin(t-90 ) C uC UC = XCIC ψu = -90o  = ψu - i = -90o • Dạng véc tơ: IC  • Dạng phức: C  UC   jXC IC UC Chương 2 / §4 Dòng i n hình sin trong các nhánh cơ bản 3 Nhánh thuần dung: • Quá trình năng lượng : pC= uC iC pC  2UC IC sin(t)cos(t)... sin(t)cos(t) = -UC ICsin(2t) CS tiêu tán TB: T 1 PC   pCdt T0 0 i 1 KL: Phần tử i n dung không tiêu tán năng lượng 0.8 Để đặc trưng cho QTNL trên i n dung đặt: CS phản kháng phát NL -U I = Q 0.2 CC QC = -XC IC2 C VAr, kVAr u tiêu thụ NL 0.6 p 0.4 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 0 1 2 3 4 5 6 Chương 2 / §4 Dòng i n hình sin trong các nhánh cơ bản R 4 Nhánh RLC n i tiếp: i  2I sin t u  2U sin(t   u )... R Z  R X Chương 2 / §5 Công suất trong mạch hình sin 1 Công suất tác dụng P[W]: P I R 2  U Z I R  U I R Z  U I cos  cos  G i là hệ số công suất của mạch 2 Công suất phản kháng Q[Var]: V i: Q  I 2 X L  X C   U I sin  Q  I 2 X L  I 2 XC  QL  QC QL  I 2 X L QC   I 2 X C Chương 2 / §5 Công suất trong mạch hình sin 3/ Công suất toàn phần S[VA]: S  P2  Q2  U .I S  Tam giác công suất:... S U I ~ S  Ue j u Ie j i ~ S  P  jQ Q  S sin  P   I : là dòng i n phức liên hợp  U I e j  UI cos   jUI sin  *U * W1 I Đo công suất P: Z U~ Q Chương 2 / §6 Phương pháp nâng cao hệ số công suất cos 1 Ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật của cos Pdây  I 2 Rdây Pdây  Zd l Rdây    s I E I (Pt, cos) U Trong khi công suất của t i Pt = const P  U I cos  I P U cos   Vậy, cần ph i tăng... R2  X 2 u L C i = Z U  U R  U L  UC U  UR +( UL -UC )2 uR u = uR + uL + uC uC UC  I R +( X L -XC ) = I Z 2 uL 2 X X L -X C  arctg X U L -U C   arctg  arctg UR R R UL U UR  = u I Chương 2 / §4 Dòng i n hình sin trong các nhánh cơ bản 4 Nhánh RLC n i tiếp: - Khi XL > XC X > 0,  >0 U vượt trước I - Khi XL < XC U chậm sau - Khi XL = XC UC t/c i n cảm X < 0,  ...  ψ i i1  i2  i3  I  I  I x A  I  A  i VD: Cho nút mạch: i1 , i2 , i3 Tìm i3 A A i   sin t  60  i1  sin t  30 o i2  o I  82  62  10 A I1   60  arctg  6,870 I2  Tiện cho... sin: i I  ψ i  A  i A I    u  220 sin t  15 o o  I  10.e o  j 300 U  220.e A A o  b A A i I  I e j i  I  i i1  10 sin t  30 o o o VD: j j150 a Chương / §3 Định luật Kichop... arctg  6,870 I2  Tiện cho việc cộng, trừ dòng i n, i n áp tần số i1 i3 i2 I1 1 2 I2 3 I3 Chương / §2 Biểu diễn dòng hình sin Bằng số phức o o A  a  jb Dạng đ i số : A  a  jb o j A A