Đang tải... (xem toàn văn)
1.2. Nguồn điện: Dùng để cung cấp năng lượng điện hoặc tín hiệu điện cho mạch. Nguồn được biến đổi từ các dạng năng lượng khác sang điện năng, ví dụ máy phát điện (biến đổi cơ năng thành điện năng), ắc quy (biến đổi hóa năng sang điện năng)... Một số nguồn điện trong thực tế: Pin Ắcqui Máy phát điện 1.3. Phụ tải: Tải hay còn gọi là thiết bị tiêu thụ điện (còn gọi là phụ tải) dùng để biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác. Ví dụ: Động cơ điện biến điện năng thành cơ năng Bàn là, bếp điện biến điện năng thành nhiệt năng Bóng đèn biến điện năng thành quang năng 1.4. Dây dẫn: Dùng để truyền tải điện năng từ nguồn đến tải tiêu thụ. 1.5. Khí cụ điện: Khí cụ điện là những thiết bị dùng để đóng, cắt, điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ các lưới điện, mạch điện, máy điện và các máy móc sản xuất. Ngoài ra nó còn được dùng để kiểm tra và điều chỉnh các quá trình không điện khác. Các khí cụ điện đóng cắt bằng tay như công tắc, cầu dao, nút nhấn; các khí cụ điện đóng cắt tự động như cầu chì, rơle, aptomat và các khí cụ điện điều khiển như contactor, khởi động từ,... 2. Các đại lượng đặc trưng quá trình năng lượng trong mạch điện. 2.1. Dòng điện. 2.1.1. Khái niệm dòng điện một chiều (DC – Direct Current): “Dòng điện một chiều là dòng chuyển dời có hướng cuả các hạt mang điện tích trong từ trường” Dòng điện một chiều có chiều và trị số không đổi theo thời gian. Quy ước chiều dòng điện: chiều dòng điện đi từ cực dương sang cực âm của nguồn. Biểu diễn chiều dòng điện 2.1.2. Cường độ dòng điện: Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh, yếu dòng điện, được đo bằng tỷ số giữa lượng điện tích chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn và thời gian điện tích chuyển qua. Đơn vị: q = 1C; t = 1s, I = A (Ampe) Các bội và ước của Ampe là: 1KA = 1000A = 103A = 106mA = 106A 2.2. Điện áp: Tại mỗi điểm trong mạch điện có 1 điện thế. Hiệu điện thế giữa 2 điểm gọi là điện áp. Như vậy điện áp giữa hai điểm A và B là: UAB = UA – UB Chiều điện áp là chiều từ điểm có điện thế cao đến điện thế thấp. Đơn vị: Vôn – ký hiệu là V Các bội và ước của Vôn: Kilô Vôn: 1KV = 103V = 106mV 2.3. Công suất của dòng điện. 2.3.1. Công của dòng điện: Khi đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu đoạn mạch AB, trong mạch có dòng điện I chạy qua (như hình bên dưới) Công làm dịch chuyển lượng điện tích q từ A đến B được tính bằng công thức sau: A = U.q Mà q = i.t A = U.I.t Trong đó: q là lượng điện tích dịch chuyển (C): Culong I là cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch (A): Ampe U là hiệu điện thế giữa đầu đoạn mạch (V): Volt t là thời gian dòng điện chạy trong đoạn mạch(s): Giây Vậy: Công của dòng điện sinh ra trong đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch đó. Đơn vị: J(Jun) hoặc Cal(Calo) và 1J = 0,24 Cal.
Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Chương MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU A Mục tiêu Học xong chương học viên có khả năng: - Trình bày định luật mạch điện, phép biến đổi tương đương nguyên lý xếp chồng - Giải toán mạch điện phức tạp theo phương pháp dòng điện nhánh, dòng điện mạch vòng điện nút B Nội dung Mạch điện phần tử mạch điện 1.1 Khái niệm: Mạch điện tập hợp thiết bị điện điện tử (gồm nguồn điện, tải, dây dẫn, phần tử phụ trợ) nối lại với nhau, có dịng điện chạy qua hay có biến đổi lượng điện sang dạng lượng khác Sơ đồ mạch điện chiều 1.2 Nguồn điện: Dùng để cung cấp lượng điện tín hiệu điện cho mạch Nguồn biến đổi từ dạng lượng khác sang điện năng, ví dụ máy phát điện (biến đổi thành điện năng), ắc quy (biến đổi hóa sang điện năng) Một số nguồn điện thực tế: Pin Ắcqui Máy phát điện 1.3 Phụ tải: Biên soạn: Trần Văn Đạt -1- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Tải hay cịn gọi thiết bị tiêu thụ điện (còn gọi phụ tải) dùng để biến đổi lượng điện thành dạng lượng khác Ví dụ: - Động điện biến điện thành - Bàn là, bếp điện biến điện thành nhiệt - Bóng đèn biến điện thành quang 1.4 Dây dẫn: Dùng để truyền tải điện từ nguồn đến tải tiêu thụ 1.5 Khí cụ điện: Khí cụ điện thiết bị dùng để đóng, cắt, điều khiển, điều chỉnh bảo vệ lưới điện, mạch điện, máy điện máy móc sản xuất Ngồi cịn dùng để kiểm tra điều chỉnh trình khơng điện khác Các khí cụ điện đóng cắt tay công tắc, cầu dao, nút nhấn; khí cụ điện đóng cắt tự động cầu chì, rơle, aptomat khí cụ điện điều khiển contactor, khởi động từ, Các đại lượng đặc trưng q trình lượng mạch điện 2.1 Dịng điện 2.1.1 Khái niệm dòng điện chiều (DC – Direct Current): “Dòng điện chiều dòng chuyển dời có hướng cuả hạt mang điện tích từ trường” Dịng điện chiều có chiều trị số khơng đổi theo thời gian Quy ước chiều dịng điện: chiều dòng điện từ cực dương sang cực âm nguồn Biểu diễn chiều dòng điện 2.1.2 Cường độ dòng điện: Cường độ dòng điện đại lượng đặc trưng cho độ mạnh, yếu dòng điện, đo tỷ số lượng điện tích chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn thời gian điện tích chuyển qua I Q dt Đơn vị: q = 1C; t = 1s, I = A (Ampe) Các bội ước Ampe là: 1KA = 1000A = 103A = 106mA = 106A 2.2 Điện áp: Biên soạn: Trần Văn Đạt -2- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Tại điểm mạch điện có điện Hiệu điện điểm gọi điện áp Như điện áp hai điểm A B là: UAB = UA – UB Chiều điện áp chiều từ điểm có điện cao đến điện thấp Đơn vị: Vôn – ký hiệu V Các bội ước Vôn: Kilô Vôn: 1KV = 103V = 106mV 2.3 Công suất dịng điện 2.3.1 Cơng dịng điện: Khi đặt hiệu điện U vào hai đầu đoạn mạch AB, mạch có dịng điện I chạy qua (như hình bên dưới) Cơng làm dịch chuyển lượng điện tích q từ A đến B tính cơng thức sau: A = U.q Mà q = i.t A = U.I.t Trong đó: - q lượng điện tích dịch chuyển (C): Culong - I cường độ dòng điện chạy đoạn mạch (A): Ampe - U hiệu điện đầu đoạn mạch (V): - t thời gian dòng điện chạy đoạn mạch(s): Volt Giây Vậy: Cơng dịng điện sinh đoạn mạch tích hiệu điện hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch Đơn vị: J(Jun) Cal(Calo) 1J = 0,24 Cal 2.3.2 Công suất dịng điện: - Cơng suất dịng điện đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh cơng dịng điện, có độ lớn cơng dịng điện sinh giây Ký hiệu: P (Power) - Công suất đại lượng đặc trưng cho khả tiêu thụ điện thiết bị điện P A U I t U I t t Hoặc P R.I Biên soạn: Trần Văn Đạt -3- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Hoặc P Giáo trình Điện U2 R - Đơn vị: W(t) - Bội số W là: KW, MW Ước W mW, W 1KW = 103 W; 1MW = 106W; 1mW = 10-3W ; 1W = 10-6W 2.3.3 Điện mạch điện chiều: Điện công suất mạch điện tiêu thụ đơn vị thời gian Wr = P.t ( KWh ) Ví dụ: Một bóng đèn có ghi 220V – 100W a Giải thích ký hiệu b Tính điện trở bóng đèn trạng thái làm việc c Nếu bóng đèn đặt vào điện áp U’ = 110V cơng suất tiêu thụ bao nhiêu? (giả thiết điện trở bóng đèn khơng thay đổi) d Tính điện tiêu thụ bóng đèn thời gian ngày (U = 220V)? Giải: a Ý nghĩa ký hiệu: 220V – 100W có nghĩa là, với điện áp làm việc 220V bóng đèn làm việc bình thường, đảm bảo tính kỹ thuật theo quy định nhà sản xuất, cơng suất đèn tiêu thụ 100W U dm 220 r 484 b Điện trở bóng đèn: Pdm 100 c Cơng suất đèn tiêu thụ: Gọi P ' U '2 110 25W (r không đổi) r 484 d Điện tiêu thụ bóng đèn ngày là: (với U = 220V) Công suất: P U 220 100W r 484 Điện Wr = P.t = 100.24 = 2400 (Wh) = 2,4 (KWh) 2.3.4 Công suất nguồn điện: - Công nguồn điện: Là đại lượng đo tích số suất điện động nguồn điện với độ dịch chuyển điện tích A = E.I.t đơn vị ( J ) - Công suất nguồn điện: công nguồn sinh đợn vị thời gian, đo tỷ số cơng nguồn thời gian dịng điện chạy qua mạch Biên soạn: Trần Văn Đạt -4- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h P Giáo trình Điện A E.I.t E.I t t Ví dụ: Một pin có suất điện động E = 6V cung cấp cho bóng đèn , có điện trở 10, dịng điện 0,4A Tính cơng suất tiêu thụ điện trở pin trị số điện trở Điện trở dây nối khơng đáng kể Giải Công suất pin: Png = E.I = 6x0,4 = 2,4W Công suất đèn tiêu thụ: P = I2.r = 0,42 10 = 1,6W Công suất tiêu thụ điện trở pin: P0 = Png – 2,4 – 1,6 = 0,8W Điện trở pin: r0 P0 0,8 5 I 0,4 2.3.5 Hiệu suất (): Khi sử dụng điện năng, ngịai cơng suất có ích cịn có tổn hại vơ ích Gọi cơng suất tiêu thụ P cơng suất có ích P 1, tỷ số cơng suất có ích cơng suất tiêu thụ hiệu suất P1 P Mô hình mạch điện chiều 3.1 Phần tử điện trở: Điện trở phần tử đặc trưng cho tượng tiêu tán lượng điện từ Quan hệ dòng điện điện áp cực phần tử điện trở u = i.R, R đại lượng đặc trưng cho tượng tiêu tán, gọi điện trở Điện trở định nghĩa: Là đại lượng đặc trưng cho tính cản trở dịng điện vật dẫn, phụ thuộc vào chất vât liệu, chiều dài dây dẫn tiết diện ngang dây dẫn Biểu thức: R L S Trong đó: - L: Chiều dài dây dẫn (m) - S: Tiết diện dây dẫn (mm2) - : Điện trở suất vật liệu làm dây dẫn (mm2/m) - R: Điện trở () Ví dụ: Xác định điện trở 1Km dây dẫn nhơm có tiết diện 5mm 2, = 2,9.10-8(m) Biên soạn: Trần Văn Đạt -5- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h R Giáo trình Điện l 10 2,9.10 5,8 S 5.10 3.2 Phần tử điện cảm: Là phần tử đặc trưng cho tượng tích, phóng lượng trường từ Quan dòng điện điện áp phần tử điện cảm thường có dạng u L di , L đại lượng dt đặc trưng cho tượng tích phóng lượng trường từ, gọi điện cảm 3.3 Phần tử điện dung: Là phần tử đặc trưng cho tượng tích, phóng lượng trường điện, quan dòng điện điện áp phần tử điện dung i C du , C đại lượng dt đặc trưng cho tích phóng lượng, gọi điện dung 3.4 Phần tử nguồn: Là phần tử đặc trưng cho tượng nguồn Phần tử nguồn gồm hai loại: phần tử nguồn áp phần tử nguồn dòng - Nguồn điện áp: Nguồn điện áp đặc trưng cho khả tạo nên trì điện áp hai cực nguồn Nguồn điện áp kí hiệu hình vẽ sau: Nguồn điện áp biểu diễn sức điện động e(t) Chiều e(t) từ nơi điện thấp đến điện cao Chiều điện áp theo quy ước từ điểm điện cao đến điện thấp, chiều điện áp đầu cực nguồn ngược chiều với chiều sức điện động Điện áp đầu cực u(t) sức điện động: u(t) = e(t) - Nguồn dòng điện: Nguồn dòng điện j(t) đặc trưng cho khả nguồn điện tạo nên trì dịng điện cung cấp cho mạch ngồi Các định luật mạch điện 4.1 Định luật Ôm (Ohm) 4.1.1 Định luật Ơm cho đoạn mạch: Dịng điện đoạn mạch tỉ lệ thuận với điện áp đầu đoạn mạch tỉ lệ nghịch với điện trở đoạn mạch Ta có: I U R Trong đó: U điện áp đầu đoạn mạch (đơn vị Vôn - V) R điện trở đoạn mạch (đơn vị Ơm - Ω) Biên soạn: Trần Văn Đạt -6- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Ví dụ: Một bóng đèn có điện trở 20 đặt vào điện áp 6V Tính dịng điện qua bóng đèn U 0,3 A R 20 Dịng điện qua bóng đèn là: I 4.1.2 Định luật Ơm cho tồn mạch: Dịng điện tồn mạch tỉ lệ thuận với sức điện động nguồn tỉ lệ nghịch với điện trở toàn mạch (tổng trở toàn mạch - Z) I E R E Z Ví dụ 1: Một mạch điện gồm bóng đèn trịn mắc nối tiếp nhau, hai bóng đèn có điện trở R1 = 5Ω, R2 = 15Ω Mạch đấu vào nguồn điện có điện áp U = 220V Tính dịng điện chạy qua mạch? Giải Do bóng đèn mắc nối nối tiếp nên ta có tổng trở mạch là: Z R1 R2 5 15 20 Áp dụng định luật Ơm cho tồn mạch ta có: U 220 I 11 A Z 20 Ví dụ 2: Cho mạch điện hình vẽ có suất điện động E = 231V, R = 22 , R0 = 1, Rdây= 1 Xác định dòng điện mạch điện áp đặt vào phụ tải điện trở đường dây? Điện áp đầu đường dây Giải Dòng điện mạch : I E R 10 A Điện áp đặt vào tải: Ut = I.Rt = 10.22 = 220V Sụt áp đường dây: Ud = I.Rd = 10.1 = 10V Điện áp cực nguồn điện áp hai đầu mạch: U = Ut + Ud = 220 + 10 = 230V 4.2 Định luật Kirchhoff 4.2.1 Định luật Kirchhoff (K1) Phát biểu: Tổng đại số dòng điện nút không I 0 nút Hệ quả: Tổng đại số dòng điện vào tổng đại số dòng điện I nút vào I nút Biên soạn: Trần Văn Đạt -7- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Qui ước: Dịng điện vào nút mang dấu dương (+), dòng điện nút mang dấu âm (-) Ví dụ: Với mạch điện hình bên Áp dụng định luật K1 nút A ta có: I1 + I2 - I3 = (theo PB) Hoặc I1 + I2 = I3 (theo HQ) 4.2.2 Định luật Kirchhoff (K2) Phát biểu: Tại thời điểm, tổng đại số điện áp vịng kín khơng U 0 vịng Hệ quả: Trong vịng kín tổng suất điện động tổng đại số sụt áp phần tử khác IR E vòng vòng Quy ước: Dòng điện nhánh chiều với chiều nguồn mang dấu dương, ngược lại mang dấu âm Ví dụ: Cho mạch điện hình vẽ bên ta có: Theo ĐL K2 ta có: + Mạch vịng I: E1 = R1I1+ I3R3 + Mạch vòng II: E2 = R3I3 + I2R2 Các biến đổi tương đương 5.1 Các điện trở mắc nối tiếp: Là cách đấu cho có dịng điện qua tất điện trở Như đấu nối tiếp cách đấu khơng phân nhánh Biên soạn: Trần Văn Đạt -8- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Do mạch nối tiếp nên dịng điện Áp dụng định luật Ơm cho tồn đoạn mạch ta có: U1 = I.R1 ; U2 = I.R2 ; U3 = I.R3 Mà U = U1+ U2 + U3 = I.R1+ I.R2+ I.R3 = I(R1 + R2 + R3) U = I.Rtđ Rtđ = R1 + R2 + R3 điện trở tương đương mạch Vậy điện trở tương đương (Rtt) mạch nối tiếp tổng điện trở Tổng quát: Nếu có n điện trở mắc nối tiếp điện trở tương là: Rtđ = R1 + R2 + …+Rn Chú ý: Nếu mạch có điện trở điện trở tương đương là: Rtđ = n.R * Lưu ý: Đối với mạch không phân nhánh (điện trở mắc nối tiếp) ta có: * Mạch phân áp * Công thức phân áp: U R1 U R1 R1 R2 U R2 U R2 R1 R2 Ví dụ 1: Ta có R1 = 3Ω, R2 = 6Ω, U = 12V Tính U1, U2? Áp dụng CT phân áp ta được: U1 U R1 12.3 4V R1 R2 U2 U R2 12.6 8V R1 R2 Ví dụ: Cho mạch có điện trở mắc nối tiếp hình vẽ Tính điện trở tương đương đoạn mạch điện áp rơi điện trở R biết điện áp hai đầu đoạn mạch U= 12V? Biên soạn: Trần Văn Đạt -9- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Giải: - Do điện trở mắc nối tiếp nên ta có: Rtđ = RAB = R1+ R2+ R3 = 5+ 10+ 15 = 30 Vậy điện trở tương đương đoạn mạch có giá trị 30 - Do điện trở mắc nối tiếp nên dòng điện chạy qua điện trở dịng điện nhánh: I = I1 = I2 = I3 = U U 12 0,4 A Rtđ R1 R2 R3 10 15 - Điện áp rơi điện trở R3: U R3 U R3 12.15 180 6V R1 R2 R3 10 15 30 5.2 Các điện trở mắc song song: Đấu song song cách đấu cho tất điện trở đặt vào điện áp Vậy đấu song song cách đấu phân nhánh - Điện áp đặt vào U = U1= U2 = = Un - Dòng điện đặt vào I = I1 + I2+ +In - Cơng thức tính điện trở tương đương: 1 1 Rtđ R1 R2 Rn * Chú ý: - Nếu R1=R2= =Rn Rtđ = R/n - Nếu có điện trở mắc song song ta dùng cơng thức: Rtđ R1 R2 R1 R2 * Lưu ý: Đối với mạch phân nhánh (mạch có điện trở mắc song song) ta có: * Mạch phân dịng: * Cơng thức phân dòng: R1.R2 R R R2 R2 I1 I I I R1 R1 R1 R2 R1.R2 R R2 R1 R I I I I R2 R2 R1 R2 Ví dụ 1: Mạch bên có R1 = 3Ω, R2 = 6Ω, I = 6A Tính I1, I2? Biên soạn: Trần Văn Đạt -10- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Định luật K1: I K 0 Định luật K2: U K 0 2.2 Giải mạch xoay chiều phương pháp dòng nhánh: Phương pháp: (áp dụng cho mạch có nút vịng) - Bước 1: Lập phương trình K1 dạng phức cho nút; - Bước 2: Lập phương trình K2 dạng phức cho vịng kín; - Bước 3: Giải hệ phương trình phương pháp lập tỷ số Trong đó: aa12 bb12 a1b2 a2b1 a c a c x cc12 bb12 c1b2 c2b1 y a1 c1 a2 c2 2 Ví dụ: Cho mạch điện hình vẽ với E 1000 (V), E 100 30 , Z1=Z1= 50 + j30(Ω), Z3= 100(Ω) Viết phương trình dịng điện nhánh giải hệ phương trình Giải Chọn chiều dịng điện chiều vịng hình vẽ Áp dụng định luật K1 nút 1: I I I 0 (1) Áp dụng định luật K2 cho vòng 2: Z1 I Z I E1 (2) Z I Z I E (3) (50+j30) I 100 I 100 0 Biên soạn: Trần Văn Đạt (2) -78- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện (50+j30) I 100 I 100 30 (3) Từ phương trình (1) suy ra: I I I (4) Thay phương trình (4) vào (2) (3) ta được: (150+j30) I 100 I 100 0 (2) 100 I (150 j 30) I 100 300 (3) 100 100 150 j 30 6340 j8000 100 30 0,6952 13,80 (A) I1 x = 11600 j 9000 150 j 30 100 100 150 j 30 150 j 30 100 I y 150 j 30 100 100 100 30 4490 j 4902 0,4528 85,32 (A) 100 11600 j 9000 150 j 30 I I I (0,7122 j 0,2855) 0,7672 210 (A) 2.3 Giải mạch xoay chiều phương pháp dịng vịng: Phương pháp: (áp dụng cho mạch có nút vòng) - Bước 1: Chọn chiều dòng điện mạch vịng; - Bước 2: Lập phương trình K2 dạng phức cho vịng kín; - Bước 3: Giải hệ phương trình cách lập tỷ số Ví dụ: Cho mạch điện hình vẽ với E 100 0 (V), E 100 30 , Z1=Z1= 50 + j30(Ω), Z3= 100(Ω) Viết phương trình dịng điện vịng giải hệ phương trình Giải - Chọn chiều dịng điện vịng hình vẽ Biên soạn: Trần Văn Đạt -79- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Vịng I: (Z1+Z3) I I Z I II E1 (1) Vòng II: (Z2+Z3) I II Z I I E (2) - Giải hệ phương trình (1) (2): (150 j 30) I 100 I 100 I II (1) 100 I I (150 j 30) I II 100 30 (2) 100 100 100 30 150 j 30 6340 j8000 0,6952 13,80 (A) I I x = 11600 j 9000 150 j 30 100 100 150 j 30 150 j 30 100 I II y 150 j 30 100 100 100 30 4490 j 4902 0,4528 85,32 (A) 100 11600 j 9000 150 j 30 - Các dòng điện nhánh: I1 I I 0,6952 13,80 ( A) I I II 0,4528 86,320 ( A) I I1 I (0,6752 j 0,1658) (0,03695 j 0,4153) (0,7122 j 02855) 0,7672 210 ( A) Mạng cửa 3.1 Khái niệm: Mạng hai cửa phần mạch liên hệ lượng tín hiệu với bên ngồi thơng qua hai cửa: cửa (1 – 1’) cửa (2 – 2’) 3.2 Các ma trận đặc trưng mạng cửa Biên soạn: Trần Văn Đạt -80- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Các ma trận mạng hai cửa định nghĩa dựa quan hệ cặp biến trạng thái Ů1, İ1 Ů2, İ2 với chiều dòng điện điện áp quy ước hình 3.2 3.2.1 Ma trận Z: Biểu diễn Ů1 Ů2 theo İ1 VÀ İ2 Ů1 = Z11İ1 + Z12İ2 Ů2 = Z21İ1 + Z22İ2 Dạng ma trận: Suy ra: Trở kháng vào cửa hở mạch cửa Đơn vị Ω Trở kháng vào cửa hở mạch cửa Trở kháng tương hỗ cửa cửa hở mạch cửa Trở kháng tương hỗ cửa cửa hở mạch cửa Các thông số dạng Z gọi thông số trở kháng hở mạch Z 11, Z12, Z21, Z22 có đơn vị đo Ohm 3.2.2 Ma trận Y: Biểu diễn İ1 İ2 theo Ů1 Ů2 İ1 =Y11Ů1+Y12Ů2 İ2 =Y21Ů1+Y22Ů2 Dạng ma trận: Biên soạn: Trần Văn Đạt -81- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Suy ra: Dẫn nạp vào cửa ngắn mạch cửa Dẫn nạp vào cửa ngắn mạch cửa Dẫn nạp tương hỗ cửa cửa ngắn mạch cửa Dẫn nạp tương hỗ cửa cửa ngắn mạch cửa Các thông số dạng Y gọi thông số dẫn nạp ngắn mạch Y11, Y12, Y21, Y22 -1 có đơn vị đo Mho (Ω ) hay Siemen (S) 3.2.3 Ma trận H: Biểu diễn Ů1và İ2 theo İ1 Ů2 Ů1 = H11İ1 + H12Ů2 İ2 = H21İ1 + H22Ů2 Dạng ma trận: Suy ra: Trở kháng vào cửa ngắn mạch cửa 2, đơn vị đo Ω Hàm truyền đạt từ cửa đến cửa hở mạch cửa Hàm truyền đạt từ cửa đến cửa ngắn mạch cửa Biên soạn: Trần Văn Đạt -82- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Dẫn nạp vào cửa hở mạch cửa 1, đơn vị đo mho Các thông số H gọi thông số hỗn hợp H11 có đơn vị đo Ω, H22 có đơn vị đo mho, H12 H21 khơng có thứ nguyên 3.2.4 Ma trận G: Biểu diễn Ů2 İ1 theo Ů1 İ2 İ1 = G11Ů1+G12İ2 Ů2 = G21Ů1+G22İ2 Dạng ma trận: Suy ra: Dẫn nạp cửa hở mạch cửa 2, đơn vị mho Hàm truyền đạt dòng từ cửa đến cửa ngắn mạch cửa Hàm truyền đạt áp từ cửa đến cửa hở mạch cửa Trở kháng vào cửa ngắn mạch cửa đơn vị ohm Các thông số G gọi thông số hỗn hợp ngược H 11 có đơn vị đo mho, H22 có đơn vị đo Ω, G12 G21 khơng có thứ ngun 3.2.5 Ma trận A: Biểu diễn Ů1 İ1 theo Ů2 İ2 Ů1=A11Ů2 – A12İ2 İ1=A21Ů2 – A22İ2 Dạng ma trận: Suy ra: Bieân soạn: Trần Văn Đạt -83- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Các thơng số A gọi thông số truyền đạt A 12 có đơn vị đo Ω, A21 có đơn vị đo mho, A11 A22 khơng có thứ nguyên 3.2.6 Ma trận B: Biểu diễn Ů2 İ2 theo Ů1 İ1 Ů2 = B11Ů1 – B12İ1 İ2 = B21Ů1 – B22İ1 Dạng ma trận: Suy ra: Các thông số B gọi thông số truyền đạt ngược B 12 có đơn vị đo Ω, B21 có đơn vị đo mho, B11 B22 khơng có thứ nguyên 3.3 Các phương pháp xác định ma trận hai cửa Biên soạn: Trần Văn Đạt -84- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện 3.3.1 Phương pháp dùng định nghĩa: Ví dụ Xác định thông số ma trận A mạng hai cửa hình 3.3 Giải: Ta có phương trình ma trận A Ů1 = A11Ů2 – A12İ2 İ1 = A21Ů2 – A22İ2 Ngắn mạch cửa (Ů2 = 0) hình 3.4 Hở mạch cửa (İ2 = 0) hình 3.5 3.3.2 Phương pháp giải tích: Ta dùng phương pháp Kirchhoff, nút mắt lưới để tìm ma trận đặc trưng mạng hai cửa Ví dụ Cho mạng hai cửa hình 3.6 Tìm ma trận Z? Biên soạn: Trần Văn Đạt -85- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Hình 3.6 Giáo trình Điện Hình 3.7 Ta sử dụng phương pháp mắt lưới, coi cửa gắn nguồn áp Ů1, cửa gắn nguồn áp Ů2 Ví dụ Cho mạng hai cửa hình vẽ Tìm ma trận Y? Ta dùng phương pháp nút, ta có = Ů1 2 = Ů2, coi İ1, İ2 hai nguồn dòng chảy vào hai nút hình 3.9 Từ (1) (3) suy ma trận Y là: Biên soạn: Trần Văn Đạt -86- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện 3.3.3 Phương pháp xác định từ ma trận khác: Ví dụ Cho mạng hai cửa có ma trận Z Hãy xác định ma trận A mạng cửa? Giải Ta có: 3.4 Mạng hai cửa thụ động tích cực Mạng hai cửa thụ động mạng hai cửa khơng chức nguồn Mạng hai cửa tích cực mạng hai cửa có chứa nguồn (độc lập hay phụ thuộc) 3.4.1 Mạng hai cửa tương hỗ Nguyên lý tương hỗ: Một mạng hai cửa có tính chất “Dịng phát sinh cửa kích thích cửa dòng phát sinh cửa kích thích cửa 1” gọi mạng có tính tương hỗ Tính tương hỗ kiểm chứng sau: Tính tương hỗ Nếu İ1n = İ2n mạng hai cửa có tính tương hỗ Điều kiện để mạng hai cửa có tính tương hỗ dạng ma trận tra bảng 3.1 Biên soạn: Trần Văn Đạt -87- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Bảng 3.1 Điều kiện để mạng hai cửa có tính tương hỗ 3.4.2 Mạng hai cửa đối xứng: Một mạng hai cửa gọi đối xứng ta đặt trở kháng Z hai cửa trở kháng vào nhìn từ cửa cịn lại Mạng hai cửa đối xứng Z1 = Z2 mạng có tính đối xứng Điều kiện để mạng hai cửa đối xứng thoả điều kiện tương hỗ thoả thêm điều kiện sau: Bảng 3.2 Điều kiện để mạng hai cửa có tính đối xứng 3.5 Các thông số làm việc mạng hai cửa 3.5.1 Trở kháng vào: Trong điều kiện làm việc bình thường mạng hai cử thường nối nguồn tải hình 3.12 Trong Z1 trở kháng nguồn áp Ė1, Z2 trở kháng tải Thông thường người ta coi cửa nối với nguồn cửa sơ cấp, cửa nối với tải cửa thứ cấp Trở kháng vào sơ cấp: Trở kháng vào sơ cấp tỉ số điện áp với dòng điện cửa sơ cấp mạng hai cửa Z2 cửa thứ cấp mắc tải Z2 Biên soạn: Trần Văn Đạt -88- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Giả sử mạng hai cửa mơ tả hệ phương trình trở kháng Thay (3.15) vào (3.14b) ta có: Thay (3.16) vào (3.14a) ta được: Trở kháng vào thứ cấp: Đây trở kháng vào nhìn từ phía thứ cấp triệt * tiêu nguồn E1 nhìn từ phía sơ * cấp (cho E1 0) xác định tỉ số điện áp dịng điện cửa thứ cấp Ta có: Lúc nhìn từ phía sơ cấp ta có: Thay (3.19) (3.14a) suy ra: Thay (3.20) (3.14b) suy ra: Ta có xác định thơng số trở kháng sơ cấp thứ cấp từ ma trận lại theo cách làm 3.5.2 Trở kháng ngắn mạch hở mạch: Biên soạn: Trần Văn Đạt -89- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Trở kháng cửa hở mạch cửa Trở kháng cửa hở mạch cửa Giáo trình Điện Trở kháng cửa ngắn mạch cửa Trở kháng cửa ngắn mạch cửa Ta có xác địng thông số trở kháng ngắn mạch hở mạch từ ma trận lại theo cách làm C Câu hỏi tập 1/ Thế mạng điện pha bất đối xứng? 2/ Trình bày cơng thức định luật Ơm định luật Kirchhoff dạng phức? 3/ Trình bày phương pháp giải mạch dạng số phức phương pháp dòng nhánh phương pháp dòng vòng? 4/ Thế mạng hai cửa? Nêu tên ma trận đặc trưng mạng hai cửa? Biên soạn: Trần Văn Đạt -90- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện 5/ Phân loại mạng hai cửa phương pháp xác định ma trận mạng hai cửa? 6/ Cho mạch hình vẽ: Xác định phần tử ma trận A, Z, Y, H mạch hình sau, với Z1 = 10Ω, Z2 = 5Ω Biên soạn: Trần Văn Đạt -91- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện TÀI LIỆU THAM KHẢO TT TÊN TÁC GIẢ TÊN TÀI LIỆU NHÀ XUẤT BẢN NĂM XUẤT BẢN Trương trí Ngộ Giáo trình kỹ thuật điện NXBXD 2004 Đặng Văn Đào GT Kỹ thuật điện NXB Giáo dục 2002 Hoàng Hữu Thận Kỹ thuật điện đại cương NXB Giáo Dục 1999 Phạm Thị Cư Giáo trình mạch điện NXBGD 1996 Biên soạn: Trần Văn Đạt -92- ... Từ biểu diễn hình học ta có: (Xét Oam) a = z acos , b = z sin Z = z cos + j z sin = z (cos + j sin ) - Dạng mũ: Dùng công thức Ơ le: cos + j sin = ej ta có Z = z ej Dạng... điện, tủ sấy… coi mạch điện trở Mạch điện trở - Quan hệ dòng điện điện áp: Khi cho dòng điện i = I m sint qua điện trở R, điện áp điện trở là: Biên soạn: Trần Văn Đạt -26- Khoa KT Điện- Điện... định được: Z R (X L X C )2 R X tg X XL XC R R R= Zcos X= Zsin Biên soạn: Trần Văn Đạt -32- Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử kỹ thuật -75h Giáo trình Điện Ví dụ: Một mạch