Giải tích mạch Giai tich mach

Giải tích mạch Giai tich mach tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vự...

GIẢI TÍCH MẠNG Trang 91 CHƯƠNG 7 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 7.1. GIỚI THIỆU. Tính tốn ngắn mạch cho ta biết dòng và áp của hệ thống điện trong trạng thái sự cố. Việc tính tốn giúp ta dự định cho hệ thống bảo vệ rơle tương ứng và xác định các giá trị cắt của máy cắt ứng với mỗi vị trí khác nhau. Hệ thống rơle phải nhận ra sự tồn tại của ngắn mạch và bắt đầu máy cắt tác động cắt sự cố dễ dàng. Sự tác động đòi hỏi phải đảm bảo độ tin cậy giới hạn sự thiệt hại cho thiết bị. Giá trị dòng và áp nhận được là kết quả của nhiều dạng ngắn mạch xảy ra riêng biệt tại nhiều vị trí trong hệ thống điện nên phải tính tốn để cung cấp đủ dữ liệu có hiệu quả cho hệ thống rơle và máy cắt. Tương tự máy tính, các thơng tin thu được ứng dụng vào các mục đích riêng biệt được gọi là giải tích mạng đã được dùng rộng rãi trong nghiên cứu ngắn mạch trước khi kỹ thuật số phát triển. M M Tải LL2 L1 Hệ thống truyền tải Gn G2 G1 i p Epa,b,cEia,b,cHình 7.1 : Giới thiệu hệ thống điện dạng 3 pha Cấu trúc nút qui chiếu trong hình thức tổng dẫn là việc làm đầu tiên trong ứng dụng của máy tính số cho nghiên cứu ngắn mạch. Tương tự như phương pháp tính tốn trào lưu cơng suất, dùng kỹ thuật lặp. Hồn tồn lặp lại một cách đầy đủ ứng với mỗi dạng sự cố. Thủ tục chi tiết tốn nhiều thời gian, thường trong mỗi trường hợp, dòng và áp đòi hỏi cho một số lớn vị trí ngắn mạch. Vì vậy phương pháp này khơng được ứng dụng rộng rãi. Sự pháp triển của kỹ thuật với sự ứng dụng của máy tính số, hình thức ma trận tổng trở nút có thể tính tốn được bằng cách dùng định lý Thevenin cho việc tính tốn ngắn mạch. Phép tính gần đúng cung cấp giá trị trung bình cho dòng và áp lúc ngắn mạch, vì giá trị có thể thu được với vài phép tốn số học theo sau chỉ liên hệ với ma trận tổng trở nút. GIẢI TÍCH MẠNG Trang 92 7.2. TÍNH TỐN NGẮN MẠCH BẰNG CÁCH DÙNG MA TRẬN ZNÚT . 7.2.1. Mơ tả hệ thống Mơ tả hệ thống điện 3 pha trong trạng thái bình thường như hình 7.1. Trong trường hợp tổng qt đủ chính xác khi nghiên cứu ngắn mạch có thể thu được với sự trình bày đơn giản hóa. Miêu tả 3 pha đơn giản trong hình 7.2 và thu được bởi: Máy phát Hệ thống truyền tải i p e1a,b,cena,b,cM M Epa,b,cEia,b,c Hình 7.2 : Giới thiệu hệ thống điện dạng 3 pha cho nghiên cứu ngắn mạch - Miêu tả mỗi máy phát bằng điện áp khơng đổi phía sau máy phát là điện kháng q độ hay siêu q độ. - Khơng chú ý đến nhánh mạch rẽ, tải hay đường dây . - Coi tất cả các máy biến áp như là một cuộn dây khơng đáng kể. Trong nghiên cứu ngắn mạch, đặc biệt với hệ thống điện cao áp, có thể miêu tả tổng trở máy biến áp và đường dây truyền tải như 1 số thực bằng đúng điện kháng của nó. 7.2.2. Dòng và áp ngắn mạch. Dùng ma trận tổng trở nút cung cấp những thuận lợi cho việc tính tốn dòng và áp khi ta xem đất là điểm qui chiếu. Một điều thuận lợi riêng là hình thành ma trận tổng trở nút, các thành phần của ma trận có thể tính tốn trực tiếp dòng và áp ứng với mỗi vị trí và dạng ngắn mạch. Hệ thống miêu tả với điểm ngắn mạch tại nút p trình bày trong hình 7.3. ở đây ta sử dụng định lý Thevenin, giá trị tổng trở riêng được miêu tả bằng ma trận tổng trở nút có tính đến điện kháng máy phát và giá trị điện áp mạch hở được biểu diễn bởi điện áp nút trước ngắn mạch. Phương trình đặc tính của hệ thống trong ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỀ CƢƠNG MÔN THI CƠ SỞ TUYỂN SINH SĐH NĂM 2016 Ban hành theo QĐ số: 3466/QĐ-ĐHBK-ĐTSĐH ngày 08 – 12 – 2015 Hiệu Trưởng Trường Đại Học Bách Khoa Tên môn thi: GIẢI TÍCH MẠCH Ngành đào tạo Thạc sĩ: - KỸ THUẬT ĐIỆN (60520202) - KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ (60520203) - KỸ THUẬT VIỄN THÔNG (60520208) - KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA (60520216) I.Nội dung tóm tắt môn học: - Các khái niệm mạch điện : mạch điện, mô hình, phần tử mạch Công suất lượng Định luật Kirchhoff - Phân tích mạch chế độ xác lập điều hòa : Ảnh phức Quan hệ dòng áp phần tử RLC Trở kháng dẩn nạp Định luật Kirchhoff dạng phức Phân tích mạch dùng ảnh phức Đồ thị vectơ Biến đổi mạch Công suất Phối hợp trở kháng tải nguồn Mạch cộng hưởng - Các phương pháp phân tích mạch : Phương pháp dòng nhánh, dòng mắt lưới, điện nút Mạch có ghép hổ cảm biến áp lý tưởng Mạch có khuếch đại thuật toán Định lý Thévénin Norton Nguyên lý tỷ lệ nguyên lý xép chồng - Phân tích mạch miền thời gian : Phương pháp tích phân kinh điển Phương pháp toán tử Laplace - Phân tích mạch miền tần số : Chuổi Fourier Biến đổi Fourier Phân tích mạch chế độ xác lập chu kỳ Course outline: ELECTRIC CIRCUIT ANALYSIS - Introduction and basic concepts : Electric circuit, models, and circuit elements Power and energy Kirchhoff’s laws - Sinusoidal steady-state analysis by phasor methods : Phasor representatives of sinusoidal signals Phasor relationships for resistors, inductors and capacitors Phasor impedance and admittance Phasor formulation of Kirchhoff’s laws Steady-state circuit analysis using phasors The phasor diagram Circuit transformations Average power, reactive power, complex power Maximum power transfer theorem - Node and mesh analysis Circuits with coupled inductors and ideal transformers Circuits with operational amplifier Linearity and superposition principle Thévénin’s and Norton’s theorem Three phase circuit - Circuit analysis in the time domain : Transient analysis using classical method Transient analysis using the Laplace transform - Circuit analysis in the frequency domain : Frequency characteristic of impedance and transfer function Resonant circuit Bode diagram Fourier series Steady-state response to periodic wave form Fourier transform Nội dung chi tiết: Tuần Nội dung 1,2 Chƣơng 1: Các khái niệm mạch điện 1.1 Giới hạn phạm vi ứng dụng Lý thuyết mạch 1.2 Mạch điện mô hình 1.3 Các phần tử mạch 1.4 Công suất lượng 1.5 Phân loại mạch điện 1.6 Các định luật mạch điện 1.7 Biến đổi tương đương 1.8 Phân loại toán mạch theo tính chất trình điện từ 3-5 Chƣơng 2: Phân tích mạch chế độ xác lập điều hòa 2.1 Quá trình điều hòa 2.2 Phương pháp biên độ phức 2.3 Quan hệ dòng áp phần tử RLC 2.4 Trở kháng dẩn nạp 2.5 Định luật Ohm Kirchhoff dạng phức 2.6 Đồ thị vectơ 2.7 Công suất cân công suất 2.8 Phối hợp trở kháng tải nguồn 6-8 Chƣơng 3: Các phƣơng pháp phân tích mạch 3.1 Phương pháp dòng nhánh 3.2 Phương pháp dòng mắt lưới 3.3 Phương pháp điện nút 3.4 Mạch có ghép hổ cảm 3.5 Mạch có khuếch đại thuật toán 3.6 Các định lý mạch 3.6.1 Tính chất tuyến tính nguyên lý xếp chồng 3.6.2 Định lý Thévénin – Norton 3.7 Mạch ba pha 9-12 Chƣơng 4: Phân tích mạch miền thời gian 4.1 Phương pháp tích phân kinh điển 4.1.1 Phương trình mạch nghiệm 4.1.2 Đáp ứng tự 4.1.3 Đáp ứng xác lập 4.1.4 Sơ kiện 4.2 Phương pháp toán tử Laplace 4.2.1 Phép biến đổi Laplace 4.1.2 Định luật Ohm Kirchhoff dạng toán tử 4.1.3 Phân tích mạch dùng toán tử Laplace 13- Chƣơng 5: Phân tích mạch miền tần số 14 5.1 Đặc tính tần số trở kháng hàm truyền đạt 5.1.1 Mạch cộng hưởng 5.1.2 Biểu đồ Bode 5.2 Ứng dụng chuổi Fourier phân tích mạch xác lập chu kỳ 5.2.1 Chuổi Fourier 5.2.2 Phân tích mạch chế độ xác lập chu kỳ Tài liệu [1] [3] Ghi Giảng [1] [3] Giảng [1] [3] Giảng 9LT + 3BT [2] [4] [2] [4] 3LT + 1BT Giảng Giảng Tuần Nội dung 5.3.3 Công suất trị hiệu dụng 5.3 Ứng dụng biến đổi Fourier phân tích mạch có kích thích không chu kỳ 5.3.1 Biến đổi Fourier 5.3.2 Phân tích mạch có kích thích không chu kỳ Tài liệu Ghi II Tài liệu tham khảo: [1] [2] [3] [4] Phạm Thị Cư, Trương Trọng Tuấn Mỹ, Lê Minh Cường Mạch điện NXB ĐHQG tpHCM, 2000 Phạm Thị Cư, Trương Trọng Tuấn Mỹ, Lê Minh Cường Mạch điện NXB ĐHQG tpHCM, 2000 Phạm Thị Cư, Trương Trọng Tuấn Mỹ, Lê Minh Cường Bài tập Mạch điện NXB ĐHQG tpHCM, 2000 Phạm Thị Cư, Trương Trọng Tuấn Mỹ, Lê Minh Cường Bài tập Mạch điện NXB ĐHQG tpHCM, 2000  GIẢI TÍCH MẠNG Trang 102 Bảng 7.2 : Công thức dòng và áp lúc ngắn mạch 3 pha chạm đất tại nút p Thành phần đối xứng Thành phần 3 pha a a 2 1 )1( )0( ,, )( ppF p cba Fp Zz E I + = 0 0 1 )1( )0( 2,1,0 )( 3 ppF p Fp Zz E I + = a a 2 1 )1( )0( ,, )( ppF pF cba Fp Zz Ez E + = 0 1 0 )1( )0( 2,1,0 )( 3 ppF pF Fp Zz Ez E + = a a 2 1 pi Zz EZ EE ppF p ip i cba Fi ≠ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + −= )1( )0( )1( )0( ,, )( 0 1 0 pi Zz EZ EE ppF p ip i Fi ≠ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + −= )1( )0( )1( )0( 2,1,0 )( 3 7.3.3. Ngắn mạch 1 pha chạm đất. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 2,1,0 F F y Y = (7.24) Ma trận tổng dẫn ngắn mạch 1 pha chạm đất ở pha a thu được từ bảng 7.1. Dòng ngắn mạch và điện áp nút thu được bằng cách thay thế từ phương trình (7.24) vào trong (7.16), (7.18) và (7.20). Dòng ngắn mạch tại nút p là: 2,1,0 F Y 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1 )0( F pp y Z+ 3 )0( F pp y Z 3 )1( F pp y Z 3 )0( F pp y Z 3 1 )1( F pp y Z+ 3 )1( F pp y Z 3 1 )2( F pp y Z+ 3 )1( F pp y Z 3 )1( F pp y Z 3 F y -1 )0( )( Fp I )1( )(Fp I )2( )( Fp I 0 3 0 = GIẢI TÍCH MẠNG Trang 103 Biến đổi đơn giản ta có: 1 1 1 )2( )( Fp I )1( )( Fp I )0( )( Fp I (7.25) Fpppp zZZ 32 3 )1()0( ++ = Thành phần pha của dòng ngắn mạch tại nút p có thể thu được bằng cách nhân cả hai vế của phương trình (7.25) bởi T s . Dòng thu được là: Fpppp zZZ 32 3 )1()0( ++ 0 0 a Fp I )( b Fp I )( c Fp I )( = Điện áp ngắn mạch tại nút p là: 3 1 )0( F pp y Z+ 3 )0( F pp y Z 3 )1( F pp y Z 3 )0( F pp y Z 3 1 )1( F pp y Z+ 3 )1( F pp y Z 3 1 )2( F pp y Z+ 3 )1( F pp y Z 3 )1( F pp y Z -1 )0( )( Fp E )1( )(Fp E )2( )( Fp E 0 3 0 = Biến đổi đơn giản ta có: )1( pp Z− )0( pp Z − Fpppp zZZ 3 )1()0( ++ )0( )( Fp E )1( )( Fp E )2( )( Fp E Fpppp zZZ 32 3 )1()0( ++ = Thành phần pha của điện áp ngắn mạch. Fpppp pppp zZZ ZZ a 32 )1()0( )1()0( 2 ++ − − Fpppp F zZZ z 32 3 )1()0( ++ Fpppp pppp zZZ ZZ a 32 )1()0( )1()0( ++ − − )0( )( Fp E )1( )( Fp E )2( )( Fp E = GIẢI TÍCH MẠNG Trang 104 Điện áp tại các nút khác nút p là: 0 3 0 1 1 1 )2( ip Z )1( ip Z )0( ip Z )2( )( Fi E )1( )( Fi E )0( )( Fi E Fpppp zZZ 32 3 )1()0( ++ = - Biến đổi đơn giản ta có: 0 3 0 )2( ip Z )1( ip Z )0( ip Z )0( )( Fi E )1( )( Fi E )2( )( Fi E Fpppp zZZ 32 3 )1()0( ++ = - Các thành phần pha là: Fpppp zZZ 32 1 )1()0( ++ - a 2 a 1 )1()0( ipip ZZ − )1()0( ipip ZZ − )1()0( 2 ipip ZZ + a Fi E )( b Fi E )( c Fi E )( = Các công thức thu được trong các mục trên tổng kết trong bảng 7.3. Điện áp của một pha đối với đất xem như một đơn vị so với gốc qui chiếu. Công thức trong bảng 7.2 bao gồm điện áp một pha đối với đất, nó có thể xem như một đơn vị. Dòng lúc ngắn mạch trong các nhánh c ủa mạng điện có thể tính toán từ công thức (7.21). GIẢI TÍCH MẠNG Trang 105 Bảng 7.3 : Công thức dòng và áp ngắn mạch 1 pha chạm đất (pha a) tại nút p Fpppp p cba Fp zZZ E I 32 3 )1()0( )0( ,, )( ++ = 0 0 1 Fpppp p Fp zZZ E I 32 3 )1()0( )0( 2,1,0 )( ++ = 1 1 1 Fpppp pppp zZZ ZZ a 32 )1()0( )1()0( ++ − − Fpppp pppp zZZ ZZ a 32 )1()0( )1()0( 2 ++ − − Fpppp F zZZ z 32 3 )1()0( ++ Fpppp p Fp zZZ E E 32 3 )1()0( )0( 2,1,0 )( ++ = )0( pp Z− Fpppp zZZ 3 )1()0( ++ )0( pp Z− ji ≠ )0( ip Z Fpppp p zZZ E 32 3 )1()0( )0( ++ − )1( ip Z )1( ip Z ji ≠ )0( 2,1,0 )( iFi EE = 0 3 0 a 2 a 1 Fpppp ipip zZZ ZZ 32 2 )1()0( )1()0( ++ + Fpppp ipip zZZ ZZ 32 )1()0( )1()0( ++ − Fpppp ipip zZZ ZZ 32 )1()0( )1()0( ++ − )0(p E− )0( ,, )( i cba Fi EE = )0( ,, )( p cba Fp EE = Thành phần đối xứng Thành phần 3 pha GIẢI TÍCH MẠNG Trang 91 CHƯƠNG 7 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7.1. GIỚI THIỆU. Tính toán ngắn mạch cho ta biết dòng và áp của hệ thống điện trong trạng thái sự cố. Việc tính toán giúp ta dự định cho hệ thống bảo vệ rơle tương ứng và xác định các giá trị cắt của máy cắt ứng với mỗi vị trí khác nhau. Hệ thống rơle phải nhận ra sự tồn tại của ngắn mạch và bắt đầu máy cắt tác động cắt sự cố dễ dàng. Sự tác động đòi hỏi phải đảm bảo độ tin cậy giới hạn sự thiệt hại cho thiết bị. Giá trị dòng và áp nhận được là kết quả của nhiều dạng ngắn mạch xảy ra riêng biệt tại nhiều vị trí trong hệ thống điện nên phải tính toán để cung cấp đủ dữ liệu có hiệu quả cho hệ thống rơle và máy cắt. Tương tự máy tính, các thông tin thu được ứng dụng vào các mục đích riêng biệt được gọi là giải tích mạng đã được dùng rộng rãi trong nghiên cứu ngắn mạch trước khi kỹ thuật số phát triển. M M Tải L L 2 L 1 Hệ thống truyền tải G n G 2 G 1 i p E p a,b,c E i a,b,c Hình 7.1 : Giới thiệu hệ thống điện dạng 3 pha Cấu trúc nút qui chiếu trong hình thức tổng dẫn là việc làm đầu tiên trong ứng dụng của máy tính số cho nghiên cứu ngắn mạch. Tương tự như phương pháp tính toán trào lưu công suất, dùng kỹ thuật lặp. Hoàn toàn lặp lại m ột cách đầy đủ ứng với mỗi dạng sự cố. Thủ tục chi tiết tốn nhiều thời gian, thường trong mỗi trường hợp, dòng và áp đòi hỏi cho một số lớn vị trí ngắn mạch. Vì vậy phương pháp này không được ứng dụng rộng rãi. Sự pháp triển của kỹ thuật với sự ứng dụng của máy tính số, hình thức ma trận tổng trở nút có th ể tính toán được bằng cách dùng định lý Thevenin cho việc tính toán ngắn mạch. Phép tính gần đúng cung cấp giá trị trung bình cho dòng và áp lúc ngắn mạch, vì giá trị có thể thu được với vài phép toán số học theo sau chỉ liên hệ với ma trận tổng trở nút. GIẢI TÍCH MẠNG Trang 92 7.2. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH BẰNG CÁCH DÙNG MA TRẬN Z NÚT . 7.2.1. Mô tả hệ thống Mô tả hệ thống điện 3 pha trong trạng thái bình thường như hình 7.1. Trong trường hợp tổng quát đủ chính xác khi nghiên cứu ngắn mạch có thể thu được với sự trình bày đơn giản hóa. Miêu tả 3 pha đơn giản trong hình 7.2 và thu được bởi: Máy phát Hệ thống truyền tải i p e 1 a,b,c e n a,b,c M M E p a,b,c E i a,b,c Hình 7.2 : Giới thiệu hệ thống điện dạng 3 pha cho nghiên cứu ngắn mạch - Miêu tả mỗi máy phát bằng điện áp không đổi phía sau máy phát là điện kháng quá độ hay siêu quá độ. - Không chú ý đến nhánh mạch rẽ, tải hay đường dây . - Coi tất cả các máy biến áp nh ư là một cuộn dây không đáng kể. Trong nghiên cứu ngắn mạch, đặc biệt với hệ thống điện cao áp, có thể miêu tả tổng trở máy biến áp và đường dây truyền tải như 1 số thực bằng đúng điện kháng của nó. 7.2.2. Dòng và áp ngắn mạch. Dùng ma trận tổng trở nút cung cấp những thuận lợi cho việc tính toán dòng và áp khi ta xem đất là điểm qui chiếu. Một điều thuận lợi riêng là hình thành ma trận tổng trở nút, các thành phần của ma trận có thể tính toán trực tiếp dòng và áp ứng với mỗi vị trí và dạng ngắn mạch. Hệ thống miêu tả với điểm ngắn mạch tại nút p trình bày trong hình 7.3. ở đây ta sử dụng định lý Thevenin, giá trị tổng trở riêng được miêu tả bằng ma trận tổng trở nút có tính đến điện kháng máy phát và giá trị điện áp mạch hở được biểu diễn bởi điện áp nút trước ngắn mạch. Phương trình đặc tính của hệ thống trong lúc sự cố. (7.1) cba FNuït cba Nuït cba Nuït cba FNuït IZEE ,, )( ,,,, )0( ,, )( . rrr −= Giá trị ẩn của vectơ điện áp là: GIẢI TÍCH MẠNG Trang 93 cba i E ,, )0( cba GII TÊCH MẢNG Trang 110 CHỈÅNG 8 NGHIÃN CỈÏU TÊNH ÄØN ÂËNH CA QUẠ TRÇNH QUẠ ÂÄÜ 8.1. GIÅÏI THIÃÛU. Nghiãn cỉïu tênh äøn âënh ca quạ trçnh quạ âäü cung cáúp nhỉỵng thäng tin liãn quan tåïi kh nàng máút âäưng bäü ca hãû thäúng âiãûn trong thåìi gian nhiãùu loản quan trng, ngun nhán l do máút ngưn phạt, hồûc sỉû truưn dáùn âäüt ngäüt ca cạc thiãút bë hồûc chäúng dåỵ sỉû thay âäøi ca phủ ti hồûc sỉû cäú tảm thåìi. Âàûc biãût váún âãư nghiãn cỉïu ny cung cáúp nhỉỵng thay âäøi vãư âiãûn ạp, dng âiãûn, cäng sút, täúc âäü v mäment ca cạc mạy trong hãû thäúng âiãûn cng nhỉ l sỉû thay âäøi vãư âiãûn ạp ca hãû thäúng v cäng sút trong khong thåìi gian ngay tỉïc khàõc theo sau sỉû nhiãùu loản. Âäü äøn âënh ca hãû thäúng âiãûn l úu täú quan trng trong viãûc vảch phỉång thỉïc váûn hnh. Âãø tàng âäü tin cáûy phi cọ chãú âäü bo dỉåỵng liãn tủc cho cạc thiãút bë âiãûn, khi thiãút kãú hãû thäúng âiãûn âiãưu quan trng l tênh äøn âënh ca hãû thäúng åí báút k sỉû nhiãùu loản no. Cäng củ phán têch hãû thäúng âiãûn xoay chiãưu âỉåüc dng cho viãûc nghiãn cỉïu tênh äøn âënh ca quạ trçnh quạ âäü cọ âỉåüc tỉì âàûc trỉng váûn hnh ca hãû thäúng âiãûn trong sút thåìi gian nhiãùu loản, sỉû tênh toạn tỉìng bỉåïc, mä t sỉû váûn hnh ca cạc mạy âỉåüc thỉûc hiãûn bàòng tay. Viãûc sỉí dủng mạy tênh âãø thỉûc hiãû n táút c cạc phẹp tênh cho mảng lỉåïi ca mạy phạt l pháưn måí räüng tỉû nhiãn ca viãûc nghiãn cỉïu chỉång trçnh tênh tro lỉu cäng sút. Âàûc tênh ca hãû thäúng âiãûn trong sút thåìi gian quạ trçnh quạ âäü cọ thãø cọ âỉåüc tỉì phỉång trçnh âàûc trỉng ca mảng âiãûn. Viãûc sỉí dủng cạc phỉång trçnh âàûc trỉng dỉåïi hçnh thỉïc täøng tråí nụt âỉåüc dng trong viãûc tênh toạn äøn âënh ca quạ trçnh quạ âäü. Trong viãûc nghiãn cỉïu tênh äøn âënh ca quạ trçnh quạ âäü thç viãûc tênh toạn tro lỉu cäng sút âỉåüc lm âáưu tiãn, âãø cọ âỉåüc tçnh trảng ca hãû thäúng trỉåïc sỉû nhiãùu loản. Trong viãûc tênh toạn ny, mảng âiãûn bao gäưm hãû thäúng thanh gọp, âỉåì ng dáy truưn dáùn v mạy biãún ạp. Hån nỉỵa sỉû âàûc trỉng ca mảng âiãûn dng cho viãûc nghiãn cỉïu tênh äøn âënh ca quạ trçnh quạ âäü bao gäưm: Nhỉỵng thnh pháưn cáúu thnh mảng âiãûn, så âäư mảch tỉång âỉång âäúi våïi mạy âiãûn v tråí khạng ténh hồûc l täøng dáùn so våïi âáút âäúi våïi phủ ti. Vç thãú sau khi tênh toạn tro lỉu cäng sút, ma tráûn täøng tråí hay täøng dáùn ca mảng âiãûn phi âỉåüc hiãûu chènh âãø phn ạnh sỉû thay âäøi tênh âàûc trỉng ca mảng âiãûn. Âỉåìng âàûc tênh váûn hnh ca mạy âiãûn âäưng bäü v mạy âiãûn cm ỉïng âỉåüc mä t båíi hãû phỉång trçnh vi phán. Säú phỉång trçnh vi phán u cáư u cho cạc mạy âiãûn cn phủ thüc vo chi tiãút cáưn âãø mä t âàûc trỉng ca mạy mäüt cạch chênh xạc. Hai phỉång trçnh vi phán báûc nháút cáưn phi cọ âäúi våïi sỉû âàûc trỉng âån gin nháút ca mạy âiãûn âäưng bäü. GII TÊCH MẢNG Trang 111 Sỉû phán têch tênh äøn âënh ca quạ trçnh quạ âäü âỉåüc thỉûc hiãûn båíi sỉû kãút håüp låìi gii ca cạc phỉång trçnh âải säú mä t mảng âiãûn, våïi cạch gii bàòng phỉång phạp säú ca cạc phỉång trçnh vi phán. Viãûc gii cạc phỉång trçnh mảng âiãûn dng âãø nháûn dảng hãû thäúng bàòng cạch láúy âiãûn ạp, dng âiãûn cỉía vo hãû thäúng trong quạ trçnh quạ âäü. Phỉång phạp biãún âäøi Euler v Runge - Kuta âỉåüc thỉûc hiãûn âãø gii cạc phỉång trçnh vi phán trong viãûc nghiãn cỉïu tênh äøn âënh ca quạ trçnh quạ âäü. 8.2. PHỈÅNG TRÇNH DAO ÂÄÜNG. Âãø xạc âënh gọc chuøn dëch giỉỵa cạc mạy âiãûn v hãû thäúng âiãûn trong âiãưu kiãûn quạ âäü, âiãưu cáưn thiãút l phi gii cạc phỉång trçnh vi phán mä t chuøn âäüng ca räto mạy âiãûn. Tỉì cạc âënh lût cå hc liãn quan âãún váût thãø quay, mäment tạc âäüng trãn räto ca mạy âiãûn l: α . . 2 g RW T = (8.1) Trong âọ: T: Täøng âải säú cạc mäment, N -m 2 .RW : Mäment quạn tênh, N - m 2 g: Gia täúc trng trỉåìng = 9,8m / s 2 α: Gia täúc gọc (rad/s 2 ) Gọc lãûch âäü âiãûn θ e âỉåüc tênh tỉì gọc lãûch cå θ m v säú âäi cỉûc P/2 âọ l: me P θθ . 2 = (8.2) Táưn säú f trong mäùi giáy ca chu k l: 60 . 2 n P f = (8.3) Tỉì phỉång trçnh (8.2) v (8.3) gọc lãûch âäü âiãûn tênh PHẦN I: MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN CHUYÊN ĐỀ Việc phân loại xây dựng phương pháp giải tập vật lý vấn đề khó khăn tất giáo viên dạy môn Vật lý Song công việc thiết phải làm mang lại hiệu cao trình dạy học Bài tập mạch cầu nột nội dung rộng khó Bởi lý phương pháp để giải loại tập đòi hỏi phải vận dụng lượng kiến thức tổng hợp nâng cao Đối với học sinh việc nắm tập khó khăn Tôi nghĩ để học sinh hiểu cách sâu sắc hệ thống loại tập thiết trình giảng dạy giáo viên phải phân loại dạng tập xây dựng phương pháp giải cụ thể cho loại Đặc biệt tập mạch cầu, không nội dung quan trọng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi lớp mà tập tiếp tục nghiên cứu chương trình Vật lý 11 12 Do nề tảng vững để em học tốt môn vật lý lớp Chuyên đề không giúp học sinh có hệ thống phương pháp giải tập mà quan trọng em nắm chất vật lý mối quan hệ đại lượng vật lý ( U,I,R) mạch cầu điện trở II PHẠM VI VÀ MỤC ĐÍCH CỦA CHUYÊN ĐỀ Phạm vi chuyên đề - Nghiên cứu lý thuyết mạch cầu , phân loại mạch cầu, phương pháp giải toán mạch cầu điện trở , tập mạch cầu điện trở - Áp dụng cho học sinh giỏi lớp THCS Mục đích chuyên đề - Trao đổi với giáo viên học sinh phương pháp giải toán mạch cầu - Giúp học sinh hiểu nắm phương pháp giải toán mạch cầu giải toán mạch cầu chương trình vật lý THCS - Cung cấp tài liệu cho giáo viên bồi dưỡng học sinh giỏi lớp để tích lũy thêm kinh nghiêm, kiến thức bỗi dưỡng học sinh - Cung cấp tài liệu cho học sinh lớp để học sinh tham khảo, tự học giải tập mạch cầu điện trở PHẦN II: NỘI DUNG I KHÁI QUÁT VỀ MẠCH CẦU ĐIỆN TRỞ - Mạch cầu mạch dùng phổ biến phép đo xác phòng thí nghiệm điện - Mạch cầu vẽ (H - 0.a) (H - 0.b) - Các điện trở R1, R2, R3, R4 gọi cạnh mạch cầu điện trở, R có vai trò khác biệt gọi đường chéo mạch cầu (người ta không tính thêm đường chéo nối A – B Vì có ta coi đường chéo mắc song song với mạch cầu) - Mạch cầu phân thành loại: Mạch cầu cân mạch cầu không cân Mạch cầu cân : - Nếu mạch cầu điện trở có dòng I5 = U5 = bốn điện trở nhánh mạch cầu lập thành tỷ lệ thức: R1 R = = n (n số) ( * ) (Với giá trị R5.) R3 R4 Khi biết ba bốn điện trở nhánh ta xác định điện trở lại Biểu thức (*) điều kiện cân mạch cầu - Ngược lại: Nếu điện trở nhánh mạch cầu lập thành tỷ lệ thức trên, ta có mạch cầu cân I5 = U5 = Khi mạch cầu cân điện trở tương đương mạch xác định không phụ thuộc vào giá trị điện trở R5 Đồng thời đại lượng hiệu điện cường độ dòng điện không phụ thuộc vào điện trở R5 Lúc coi mạch điện điện trở R toán giải bình thường theo định luật Ôm 2 Mạch cầu không cân bằng: phân làm loại: - Loại mạch cầu có điện trở không ( mạch cầu khuyết) (ví dụ điện trở bị nối tắt, thay vào ampe kế có điện trở không ) Khi gặp loại tập ta chuyển mạch dạng quen thuộc, áp dụng định luật ôm để giải - Loại mạch cầu tổng quát không cân có đủ điện trở, giải ta áp dụng định luật Ôm, loại tập giải phương pháp đặc biệt ( Trình bày mục II.2) II PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN MẠCH CẦU Mạch cầu cân mạch cầu khuyết: Có thể chuyển mạch cầu mạch điện quen thuộc (gồm đoạn mắc nối tiếp mắc song song) Khi ta áp dụng định luật Ôm để giải toán cách đơn giản Mạch cầu tổng quát không cân giải phương pháp sau: a Phương pháp chuyển mạch: Muốn sử dụng phương pháp trước hết ta phải nắm công thức chuyển mạch (chuyển từ mạch thành mạch tam giác ngược lại từ mạch tam giác thành mạch sao) Công thức chuyển mạch - Định lý Kennơli.) Cho hai sơ đồ mạch điện, mạch điện tạo thành từ ba điện trở (H2.1a mạch tam giác (∆) H2.1b - Mạch (Y) - Với giá trị thích hợp điện trở thay mạch mạch kia, hai mạch tương đương Công thức tính điện trở mạch theo mạch chúng tương đương sau: * Chuyển từ mạch (∆ ) R1, R2, R3 → mạch (Y) R’1, R’2, R’3 R 1' = R R R1 + R + R (1) R 3' = R 1.R R1 + R + R (3) ; R '2 = R1.R R1 + R + R (2) ( Ở R’1, R’2, R’3 vị trí đối diện với R1,R2, R3 ) * Chuyển từ mạch (Y) R’1, R’2, R’3→ mạch (∆ )R1, R2, R3 R1 = R1' R '2 + R '2 R 3' + R1' R 3' R 1' R1' R '2 + R '2 R 3' + R1' R 3' R2 = R '2 (5) R 1' R '2 + R '2 R 3' + R 1' R 3' R 3' (6) R3 = (4) * Chẳng hạn chuyển mạch tam giác R1 , R3 , R5 thành ... 1: Các khái niệm mạch điện 1.1 Giới hạn phạm vi ứng dụng Lý thuyết mạch 1.2 Mạch điện mô hình 1.3 Các phần tử mạch 1.4 Công suất lượng 1.5 Phân loại mạch điện 1.6 Các định luật mạch điện 1.7 Biến... phƣơng pháp phân tích mạch 3.1 Phương pháp dòng nhánh 3.2 Phương pháp dòng mắt lưới 3.3 Phương pháp điện nút 3.4 Mạch có ghép hổ cảm 3.5 Mạch có khuếch đại thuật toán 3.6 Các định lý mạch 3.6.1 Tính... chồng 3.6.2 Định lý Thévénin – Norton 3.7 Mạch ba pha 9-12 Chƣơng 4: Phân tích mạch miền thời gian 4.1 Phương pháp tích phân kinh điển 4.1.1 Phương trình mạch nghiệm 4.1.2 Đáp ứng tự 4.1.3 Đáp ứng