Bài giảng mạch điện ii

Tổng kết chương 13  Nếu điểm cực đơn độc  Hệ số phẩm chất định nghĩa nằm gần trục j đáp ứng tần số mạch có xấp xỉ Năng lượng tích lũy đỉnh Năng lượng tiêu tán chu kì  dải nửa công suất  Khi cộng hưởng PF đơn vị, tổng lượng trung bình tích lũy từ trường điện trường Với mạch thông dải RLC nối tiếp, cộng hưởng cực đại cộng hưởng PF đơn vị xảy Dải nửa công suất Hệ số phẩm chất xác định tần số cộng hưởng Jun-13 105 C14 Biến đổi Laplace chuỗi Fourier 14.1 Biến đổi Laplace 14.2 Khai triển phân thức đơn giản 14.3 Giải phương trình LTI 14.4 Phân tích mạch biến đổi Laplace 14.5 Đáp ứng với xung tích chập 14.6 Chuỗi Fourier 14.7 Đáp ứng mạch với kích thích chu kì 14.8 Biến đổi Fourier Tổng kết C14 Jun-13 106 53 14.1 Biến đổi Laplace Định nghĩa  Biến đổi thuận  Biến đổi ngược  Miền hội tụ, hồnh độ hội tụ  Tín hiệu nhân (causal) với  Biến đổi – một, cặp biến đổi Laplace  Các cặp biến đổi đáng nhớ: Jun-13 107 14.1 Biến đổi Laplace Các tính chất Gốc Ảnh  Tuyến tính:  Vi phân:  Tích phân:  Dịch gốc & dịch ảnh:  Tích chập:  Giá trị đầu & cuối: Jun-13 108 54 14.1 Biến đổi Laplace Cặp gốc ảnh quan trọng (1) Tt Gốc Ảnh Jun-13 109 14.1 Biến đổi Laplace Cặp gốc ảnh quan trọng (2) Tt Jun-13 Gốc Ảnh 110 55 14.2 Khai triển phân thức đơn giản  Hàm hữu tỉ (thực sự) với s :  Khai triển dạng:  si điểm cực đơn:  si điểm cực bội bậc mi :  Cần xác định số: : thặng dư G(s) cực si Jun-13 111 14.2 Khai triển phân thức đơn giản Xác định số  PP1: cân hệ số  PP2: giá trị thích hợp  PP3: công thức tổng quát Heaviside  j = 1, 2, 3, …, mi  mi - bậc điểm cực si Jun-13 112 56 14.2 Khai triển phân thức đơn giản Ví dụ 14.11  Khai triển phân thức:  Dạng  Các hệ số xác định trực tiếp từ cơng thức Heaviside  Có thể thực theo phương pháp Jun-13 113 14.3 Giải phương trình LTI Bước 1: Chuyển phương trình LTI dạng Laplace Bước 2: Giải (đại số) tìm ảnh Laplace đáp ứng cần tìm Bước 3: Khai triển ảnh tìm thành phân thức đơn giản có bảng tra Bước 4: Sử dụng bảng tra tính chất biến đổi Laplace để xác định đáp ứng miền thời gian (nghiệm cần tìm) Jun-13 114 57 14.3 Giải phương trình LTI Ví dụ 14.13  Xác định v0 (t ) với kích thích vS (t ) = u(t) V Mạch RC trạng thái “khơng” thời điểm 0 Giải:  Ph.trình LTI  Chuyển sang dạng Laplace với Jun-13 115 14.3 Giải phương trình LTI Ví dụ 14.13  Ảnh Laplace đáp ứng tổng có dạng:  Xác định hệ số  Biến đổi Laplace ngược cho đáp ứng tổng Jun-13 116 58 14.3 Giải phương trình LTI Ví dụ 14.14  Xác định v0 (t ) với kích thích vS (t ) = 5t.u(t) V Điện áp tụ điện -3 V thời điểm 0 Giải:  Ph.trình LTI  Chuyển sang dạng Laplace Với  Phân tích phân số Jun-13 117 14.3 Giải phương trình LTI Ví dụ 14.14  Biến đổi Laplace ngược cho đáp ứng tổng Jun-13 118 59 14.4 Phân tích mạch LT Bước 1: Chuyển mạch dạng dạng Laplace Bước 2: Sử dụng phương pháp phân tích mạch miền tần số thích hợp để tìm ảnh Laplace đáp ứng cần tìm (chẳng hạn Vo(s)) Bước 3: Sử dụng biến đổi Laplace ngược để xác định đáp ứng miền thời gian (chẳng hạn vo(t)) Jun-13 119 14.4 Phân tích mạch LT  Các phần tử mạch miền thời gian (a) miền tần số (b), (c)  Các định luật Kirchhoff miền tần số mặt kín Jun-13 đường kín 120 60 14.4 Phân tích mạch LT Ví dụ 14.16  Xác định v0 (t ) với kích thích vS (t ) = 5t.u(t) V Điện áp tụ điện -3 V thời điểm 0 Giải: B1: Vẽ mạch Laplace B2: B3: Biến đổi Laplace ngược cho kết cần tìm (ví dụ 14.14) Jun-13 121 14.4 Phân tích mạch LT Ví dụ 14.19  Mạch trạng thái nghỉ thời điểm t = 0-, xác định vC (t ) với t ≥ Jun-13 122 61 14.4 Phân tích mạch LT Ví dụ 14.19  Giải: B1: Vẽ mạch Laplace B2: Theo LKD Jun-13 123 14.4 Phân tích mạch LT Ví dụ 14.19 Giải ảnh điện áp cần tìm B3: Phân tích phân thức đơn giản Jun-13 124 62 16.1 Hỗ cảm miền thời gian Ví dụ 17.1  Viết ph.trình dịng điện vịng cho mạch (h.vẽ)  Giải: Vòng 1: Vòng 2: Jun-13 171 16.1 Hỗ cảm miền thời gian Hệ số liên kết từ  Định nghĩa:  Công suất:  Năng lượng: Jun-13 172 86 16.2 Hỗ cảm miền tần số  Phương trình đầu cực Miền thời gian  Kí hiệu mạch Jun-13 173 16.2 Hỗ cảm miền tần số Máy biến áp tuyến tính Máy biến áp tuyến tính thực Mạch nguồn Cuộn dây sơ cấp máy biến áp Mạch sơ cấp Jun-13 Mạch tải Cuộn dây thứ cấp máy biến áp Mạch thứ cấp 174 87 16.2 Hỗ cảm miền tần số Máy biến áp tuyến tính  Phương trình LKA  Giải theo Cramer xác định tổng trở vào  Các tỉ số dòng điện điện áp Jun-13 175 16.2 Hỗ cảm miền tần số Máy biến áp tuyến tính  Chức  Biến đổi tổng trở, làm hòa hợp nguồn với tải nhằm đưa công suất cực đại tải  Cách li nguồn dc nguồn tải  Kết hợp với tụ điện tạo thành lọc, loại bỏ thành phần tần số không mong muốn  Máy biến áp thực đồng thời nhiều chức kể Jun-13 176 88 16.2 Hỗ cảm miền tần số Các mạch tương đương T  Mạch tương đương T Mạch tương đương  Jun-13 177 16.3 Máy biến áp lí tưởng Định nghĩa Lõi sắt từ  Mơ hình  Phương trình đầu cực i2 i1 v1 i2 v2 i1  Kí hiệu sơ đồ  Công suất phức Jun-13 178 89 16.3 Máy biến áp lí tưởng Tổng trở quy đổi Jun-13 179 16.3 Máy biến áp lí tưởng Phân tích mạch có mba lí tưởng - Ví dụ 17.13  Xác định tổng trở nhìn từ nguồn cho mạch (h.vẽ)  Giải: Jun-13 180 90 Tổng kết chương 16  Điện áp (tự) cảm ứng cuộn dây tỉ lệ với đạo hàm dòng điện qua cuộn dây Hằng số tỉ lệ - độ tự cảm L Trong cuộn dây có liên kết, xuất thêm thành phần điện áp (hỗ) cảm ứng tỉ lệ với đạo hàm dòng điện qua cuộn dây thứ hai Hằng số tỉ lệ - độ hỗ cảm M  Hệ số liên kết từ với ≤ k ≤  Cuộn dây liên kết biến đổi tổng trở,  Cuộn dây liên kết tạo hàm truyền dịng điện điện áp hữu dụng  Có thể sử dụng mạch tương đương T cho cuộn dây liên kết Jun-13 181 Tổng kết chương 16  Máy biến áp lí tưởng có: - Điện trở cuộn dây 0, - Tỉ số vòng dây bình phương tỉ số độ tự cảm sơ thứ cấp, - Cảm kháng thứ cấp lớn tổng trở tải, - Hệ số liên kết từ  Công suất phức tiêu thụ máy biến áp lí tưởng Jun-13  Với máy biến áp lí tưởng, tỉ số điện áp sơ thứ cấp tỉ số số vòng dây; tỉ số dòng điện áp thứ sơ cấp tỉ số số vòng dây với dấu ngược lại  Tổng trở quy đổi với hệ số bình phương tỉ số vịng dây  Mơ hình thực tế mba kể thêm điện trở từ thông tản cuộn dây 182 91 C17 Mạch điện lực pha pha 17.1 Hệ thống điện pha dây 17.2 Nguồn điện pha 17.3 Phụ tải điện pha 17.4 Hệ thống điện pha 17.5 Công suất tức thời 17.6 Đo công suất Tổng kết C17 Jun-13 183 17.1 Hệ thống điện pha dây  Quy ước hệ thống điện: phasor dòng điện điện áp sử dụng giá trị hiệu dụng Trung tính  Hệ thống trung tính N nối đất  Điện áp dây-trung tính giá trị lệch pha 180  Điện áp dây-dây lớn gấp lần điện áp dây-trung tính HT điện Phụ tải dân sinh  Cân phụ tải Jun-13 184 92 17.1 Hệ thống điện pha dây Ví dụ 18.1  Cơng suất phức:  Trên Z1: S1 = 120060 VA  Trên Z2: S2 = 6000 VA  Trên Z3: S3 = 2400-45 VA Trung tính  Bỏ qua tổng trở dây nối  Tính tốn dịng điện đường dây HT điện Jun-13 Phụ tải dân sinh 185 17.2 Nguồn điện pha  Hầu hết lượng điện dạng pha  Máy phát điện pha tạo nguồn điện hình sin pha  Máy phát điện pha tạo nguồn điện hình sin pha  Nguồn pha đối xứng:  Hình sin tần số biên độ  Lệch pha 120 điện Jun-13 186 93 17.2 Nguồn điện pha Thứ tự pha  Các phasor dòng điện điện áp sử dụng giá trị hiệu dụng  Thứ tự pha:  thuận (hoặc dương, abc): Vaa’ vượt Vbb’ góc 120, Vbb’ vượt Vcc’ góc 120;  nghịch (hoặc âm, acb): Vaa’ vượt Vcc’ góc 120, Vcc’ vượt Vbb’ góc 120  Thay đổi thứ tự pha cách hoán đổi kí hiệu pha Jun-13 187 17.2 Nguồn điện pha Nguồn nối (Y)  Các đầu cực nối với Cấp lượng qua cực  Nối đầu cực a’, b’ c’ với tạo điểm trung tính n  Quan hệ phasor điện áp dây (dây-dây) điện áp pha (dây-trung tính):  Hiệu dụng: 31/2  1,732  Pha: Nhanh pha 30 (abc) Jun-13 188 94 17.2 Nguồn điện pha Nguồn nối tam giác ()  Nối đầu cực a’-b, b’-c, c’-a với tạo vịng kín  Phasor điện áp dây phasor điện áp pha tương ứng  Quan điểm sử dụng: cần biết điện áp dây mà không cần thiết phải biết cách thức nối nguồn Jun-13 189 17.3 Phụ tải pha Tải nối (Y) đối xứng  Điện áp pha điện áp dây có quan hệ:  Dòng điện pha dòng điện dây  Công suất phức: Jun-13 190 95 17.3 Phụ tải pha Tải nối tam giác () đối xứng  Điện áp pha điện áp dây  Dòng điện pha  Dịng điện dây  Cơng suất phức: Jun-13 191 17.4 Hệ thống điện pha Ví dụ 18.4  Hệ thống ba pha đối xứng với  Xác định  dịng điện  cơng suất phức tải tồn hệ thống  Giải: Các dịng điện cần tính Jun-13 192 96 17.4 Hệ thống điện pha Ví dụ 18.4  Giải:  cơng suất phức tải  công suất phức toàn hệ thống Jun-13 193 17.4 Hệ thống điện pha Cải thiện hệ số công suất  Xác định công suất cần bù để nâng PF tới giá trị cần thiết  công suất phức cần cải thiện  công suất phức thiết bị bù  công suất phức tổng  Công suất phản kháng cần bù với Jun-13 194 97 17.4 Hệ thống điện pha Ví dụ 18.7  Hệ thống gồm tải nối vào nguồn pha 440V:  công suất phức tải 1:  tải động đồng - thiết bị bù - có cơng suất tác dụng khơng đổi 45kW  Xác định:  công suất phản kháng phát động đồng để PF toàn hệ thống 0,95  Dòng điện dây sau bù?  Giải: Jun-13 195 17.5 Công suất tức thời  Công suất tức thời hệ thống pha đối xứng số công suất trung bình Jun-13 196 98 17.6 Đo cơng suất  Đo cơng suất trung bình wattmeter  Wattmeter có cuộn dây dịng (tiết diện dây lớn, vịng) cuộn dây điện áp (tiết diện dây nhỏ, nhiều vòng)  Cách mắc wattmeter:  Cuộn dòng mắc nối tiếp với tải cần đo  Cuộn áp mắc song song với tải cần đo Jun-13 197 17.6 Đo công suất Trong mạch pha  Hệ thống có dây trung tính - Đo cơng suất trung bình (P ) wattmeter W  Hệ thống khơng có dây trung tính – Đo P W  Có thể sử dụng phương pháp W để xác định PF đối xứng  Hệ thống đối xứng – Đo P W + nhân ba số W Jun-13 198 99 Tổng kết chương 17  Điện dân sinh chủ yếu  Hệ thống ba pha xác định theo giá trị hiệu dụng hệ thống pha ba dây (rms) điện áp dây 120/240V (Vn: 220/380V) (điện áp dây-dây)  Phần lớn lượng điện phát, truyền tải  Đối với cách nối Y: tiêu thụ dạng điện Điện áp pha điện áp dây-trung tính ba pha đối xứng  Trong hệ thống điện, điện áp dòng điện xác định theo giá trị hiệu dụng (rms) Jun-13 Với thứ tự pha abc, so với điện áp pha tương ứng, điện áp dây nhanh pha 30 có giá trị hiệu dụng lớn lần Dòng điện dây dòng điện pha 199 Tổng kết chương 17  Đối với cách nối : - Điện áp pha điện áp dây - Với thứ tự pha abc, so với dòng điện pha tương ứng, dòng điện dây chậm pha 30 có giá trị hiệu dụng lớn lần   Công suất phức tiêu thụ tải ba pha đối xứng nối Y:  Công suất phức tiêu thụ tải ba pha đối xứng nối : Công suất phức tiêu thụ tải ba pha đối xứng bất  kỳ   góc pha tổng trở Jun-13  Công suất tức thời tải ba pha đối xứng Cải thiện PF trễ tải điện dung Đo công suất P W 200 100 ... tốn dịng điện đường dây HT điện Jun-13 Phụ tải dân sinh 185 17.2 Nguồn điện pha  Hầu hết lượng điện dạng pha  Máy phát điện pha tạo nguồn điện hình sin pha  Máy phát điện pha tạo nguồn điện hình... xứng  Điện áp pha điện áp dây có quan hệ:  Dòng điện pha dòng điện dây  Công suất phức: Jun-13 190 95 17.3 Phụ tải pha Tải nối tam giác () đối xứng  Điện áp pha điện áp dây  Dòng điện pha... tiêu thụ dạng điện Điện áp pha điện áp dây-trung tính ba pha đối xứng  Trong hệ thống điện, điện áp dòng điện xác định theo giá trị hiệu dụng (rms) Jun-13 Với thứ tự pha abc, so với điện áp pha