Bài giảng kỹ thuật điện chương 2 ths phạm khánh tùng

KỸ THUẬT ĐIỆN CHƯƠNG II DÒNG ĐIỆN SIN CHƯƠNG II : DỊNG ĐIỆN SIN Khái niệm: Dịng điện xoay chiều biến đổi theo quy luật hàm sin thời gian dòng điện sin I Các đại lượng đặc trưng cho dòng điện sin Trị số dòng điện, điện áp sin thời điểm t gọi trị số tức thời i  I m sin( t  i ) u  U m sin( t  u ) CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN I Các đại lượng đặc trưng cho dòng điện sin Trị số tức thời dòng điện, điện áp: i, u = f(t) Trị số cực đại (biên độ) dòng điện, điện áp: Im ; Um Góc pha (gọi tắt pha) dòng điện, điện áp: (t +i), (t + u) Pha đầu dòng điện, điện áp: Chu kỳ dòng điện sin: T (s) i, u Tần số: f (Hz) Tần số góc dịng điện sin:  (rad/s) Quan hệ hai loại tần số:   2 f CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN I Các đại lượng đặc trưng cho dịng điện sin Góc lệch pha điện áp dòng điện thường ký hiệu     u  i Góc lệch pha phụ thuộc vào tính chất mạch điện  > : điện áp sớm pha dòng điện (dòng điện chậm pha điện áp)  < : điện áp chậm pha dòng điện (dòng điện sớm pha điện áp)  = : điện áp trùng pha dòng điện Biểu thức giá trị tức thời: u  Um sin t i  Im sin(t   ) CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN II Trị số hiệu dụng dịng điện sin Cơng suất trung bình điện trở tiêu thụ thời gian chu kỳ 1T 1T P   Ri dt  R  i dt T0 T0 Cơng suất dịng chiều điện trở R P  RI Điều chỉnh dòng i (xoay chiều) cho công suất công suất dòng điện chiều 1T 2 RI  R  i dt T0 1T I i dt  To Giá trị dòng điện theo biểu thức gọi trị hiệu dụng CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN II Trị số hiệu dụng dòng điện sin Trị số hiệu dụng dòng điện xoay chiều dùng để đánh giá, tính tốn hiệu tác động dòng điện biến thiên chu kỳ Trị hiệu dụng kí hiệu chữ in hoa: U, I, E, P … Quan hệ trị số hiệu dụng biên độ dòng điện sin Im I U Um Biểu thức giá trị tức thời theo giá trị hiệu dụng: u  2U sin t i  2I sin(t   ) CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN III Các phương pháp biểu diễn dòng điện sin Tại phải biểu diễn dòng điện sin? Thuận lợi cho tính tốn Các phương pháp biểu diễn dịng điện sin? ● Bằng véc tơ ● Bằng số phức CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN III Các phương pháp biểu diễn dòng điện sin Biểu diễn dòng điện sin véc tơ •Biểu diễn hệ trục tọa độ đề xOy •Vectơ có độ lớn (mơđun) trị số hiệu dụng •Góc véc tơ trục Ox pha đầu Biểu diễn đại lượng sin I i  15 sin( t  30 ) Mô đun = 10; góc pha = 30 độ u  20 sin( t  450 ) Mô đun = 20; góc pha = -45 độ O 300 x  450 U CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN III Các phương pháp biểu diễn dịng điện sin Các phép tính: U 2 U1 U 1 + Cộng véc tơ → Qui tắc hình bình hành + Trừ véc tơ → Cộng với véc tơ ngược chiều U U U (22U ) U U 122  U111  U  U2 O x U2 CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN III Các phương pháp biểu diễn dòng điện sin Cộng nhiều véc tơ → Đặt liên tiếp véc tơ U  U1  U2  U3 U1 U2 O U3 x U3 U2 U CHƯƠNG II : DỊNG ĐIỆN SIN Vẽ véctơ dịng điện trục tọa độ, chiếu dòng điện lên hai trục tọa độ vng góc I x  I1 cos37 o  I2 cos 60 o I x  12.0,6  11,13.0,5  15,16 I y  I1 sin 37 o  I2 sin 60 o I x  12.0,8  11,13.0,87  16,38 Trị số hiệu dụng dòng điện tổng I  I2x  I2y  13,56  16,832  22,62 A Iy 16,83   arctg  arctg  47 o Ix 15,16 CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN Hệ số cơng suất tồn mạch Cos 470 = 0,679 Cơng suất tác dụng tồn mạch P = P1 + P2 = 2112 +1224 = 3336W Công suất phản kháng toàn mạch Q = Q1 + Q2 = 1584 + 2121 = 3705VAr b) Sau bù cos2 = 0,92 suy tg2= 0,43 Vì điện áp U không đổi nên công suất P Q tải không đổi Sau bù công suất phản kháng Q’ mạng điện Q'  Ptg2  3336 0,43  1420 So với trước bù 3705 VAr ta thấy công suất phản kháng giảm lượng công suất phản kháng tụ bù QC  1420  3705  2285 CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN Dung kháng tụ bù Điện dung tụ bù U 220 XC     21,18 QC 2285 1 C   150 F X C 314 21,18 Dòng điện đường dây sau bù: P 3336 I   16,48 A U cos 220 0,92 Trước bù I=22,62 A Ta nhận thấy dòng điện đường dây giảm kéo theo tổn hao công suất sụt áp đường dây giảm Đó lợi ích bù công suất phản kháng cho lưới điện CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN Bài số 2.2: Cho mạch điện song song Biết điện áp điện trở 3 45V, tìm dịng điện qua ampe kế CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN Bài tập Bài số 2.1 Hãy biểu diễn đại lượng sin sau sang dạng véctơ dạng số phức: i  2.10 sin(t  30 ) A u  141sin(t  450 )V CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN Bài số 2.2 Cho mạch điện song song Biết điện áp điện trở 3 45V, tìm dịng điện qua ampe kế CHƯƠNG II : DỊNG ĐIỆN SIN Bài số 2.3 Tìm tổng trở tương đương điểm A B cầu tổng trở CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN Bài số 2.4 Tìm số Ampe kế Biết vơnkế điện áp U=45V CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN Bài số 2.5 Một nhóm động khơng đồng có tổng cơng suất P = 500 kW, hệ số công suất cos = 0,8 thay động đồng hiệu suất có hệ số công suất 0,707 (vượt trước) Khi thay người ta nhận thấy hệ số công suất cải thiện Tính phần trăm cơng suất động thay để hệ số công suất 0,9 (chậm sau) CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN Bài số 2.7 Mạch R-L-C nối tiếp có R=50, L=0,05H, C=20F cung cấp điện áp  U  1000 V có tần số biến thiên Xác định giá trị cực đại điện áp điện cảm UL tần số biến thiên CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN ... (? ?22 U ) U U  122  U111  U  U2 O x U2 CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN SIN III Các phương pháp biểu diễn dòng điện sin Cộng nhiều véc tơ → Đặt liên tiếp véc tơ U  U1  U2  U3 U1 U2 O U3 x U3 U2... kháng   ZI  E CHƯƠNG II : DỊNG ĐIỆN SIN V Dịng điện sin phần tử mơ hình mạch điện Dòng điện sin nhánh điện trở R Khi có dịng điện i = Imsint qua điện trở R, điện áp rơi điện trở: u R  R.i... - /2  UC  I  /2  2? ?? uC t CHƯƠNG II : DỊNG ĐIỆN SIN Nhận xét: • Trong nhánh điện dung, dịng điện điện áp có tần số song dịng điện vượt trước điện áp góc 90O • Trong nhánh điện dung có tượng