Slide lý thuyết mạch II đại học bách khoa hà nội

Lý thuyết Mạch II (Cơ sở kỹ thuật điện II) Giảng viên: PGS TSKH Trần Hoài Linh ĐHBK Hà Nội thlinh2000@yahoo.com CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung mơn học • Thời lượng lên lớp: tiết/tuần • Thí nghiệm: (liên hệ C1-101) • Kiểm tra kỳ: khoảng tuần – 10 • Kiểm tra cuối kỳ: đề chung tồn khoa • Cấu trúc đề thi: (9 điểm) + điểm trình bày • Chú ý: tự luyện tập kỹ khơng có tập, khơng có tập lớn • Một số tập cũ tham khảo: www.group3i.net CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung môn học Phần III: Mạch phi tuyến (xác lập, độ) Phần IV: Đường dây dài (xác lập, độ) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung môn học Phần III: Mạch phi tuyến (xác lập, độ) Các phần tử tượng mạch phi tuyến: Chế độ xác lập: – Nguồn DC: chế độ – Nguồn AC: chế độ dừng – Xếp chồng DC+AC: phương pháp tuyến tính hóa xung quanh điểm làm việc CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung môn học Phần III: Mạch phi tuyến (xác lập, độ) Chế độ độ: – Các vấn đề chung – Phương pháp tuyến tính hóa đoạn – Phương pháp bước sai phân CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung môn học Phần IV: Đường dây dài (xác lập, độ) Các khái niệm đường dây dài: – Các tượng thông số đường dây – Các phương trình đường dây (tập trung xét cho tín hiệu xoay chiều điều hòa) Đường dây dài chế độ truyền cơng suất (xác lập) – Hệ phương trình hyperbolic đường dây dài – Ma trận A tương đương đường dây dài – Giải mạch đường dây dài chế độ truyền công suất CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung môn học Phần IV: Đường dây dài (xác lập, độ) Đường dây dài chế độ truyền sóng (quá độ) – Đường dây dài không tiêu tán – Mơ hình Petersen cho sóng đánh tới cuối đường dây – Giải trình độ cho đường dây đơn – Q trình truyền sóng mạch có nhiều đường dây CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phần III: Mạch phi tuyến Chương I: Các khái niệm, tượng toán Chương II: Mạch phi tuyến chế độ Chương III: Mạch phi tuyến chế độ dừng Chương IV: Mạch phi tuyến chế độ xếp chồng Chương V: Mạch phi tuyến chế độ độ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương I: Các khái niệm, tượng toán 1.1 Các phần tử phi tuyến 1.2 Mạch điện phi tuyến 1.3 Hệ phương trình Kirchhoff mạch phi tuyến 1.4 Một số phương pháp giải hệ phương trình đại số phi tuyến 1.5 Một số toán mạch phi tuyến CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.1 Các phần tử phi tuyến a Các phần tử tải tuyến tính mạch điện: - Gồm R, L, C, M - Phương trình đặc trưng phần tử phương trình tuyến tính - (Nhắc lại) Định nghĩa hàm f(x) hàm tuyến tính khi: f ( a x1 - a2 x2 ) a f ( x1 ) a2 f ( x2 ) Phần tử phi tuyến: phần tử có phương trình đặc trưng khơng phải phương trình tuyến tính CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8.1 Đường dây dài khơng tiêu tán tượng sóng chạy đường dây - Hệ số phản xạ: n ( x ) U ( x ) I ( x ) U ( x ) I ( x ) - Mạng hai cửa: cosh A l s in h ; n ZC l Z2 ZC Z2 ZC s in h l cosh l j ZC s in ZC cos j l s in l cos l l ZC CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8.1 Đường dây dài không tiêu tán tượng sóng chạy đường dây - Một số nhận xét thông số đường dây khơng tiêu tán: - Tổng trở sóng số thực (thành phần ảo 0) nên tương đương với điện trở - Vận tốc truyền sóng khơng phụ thuộc vào tần số nên đường dây không tiêu tán đường dây không méo - Đường dây không tiêu tán có cơng suất tiêu thụ đường dây CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8.1 Đường dây dài không tiêu tán tượng sóng chạy đường dây - Để đơn giản hóa, ta tạm xét trường hợp: - Q độ khơng có sơ kiện (các sơ kiện 0) - Sóng đường dây “tạo” bởi: - Đóng nguồn đầu đường dây - Sét đánh điểm đường dây CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8.1 Đường dây dài khơng tiêu tán tượng sóng chạy đường dây - Ta chia tượng cần xem xét thành nhóm: - Các tượng xảy sóng chạy đường dây - Các tượng xảy sóng tới điểm nút (cuối đường dây, điểm nối đường dây, điểm nối tải vào đường dây) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8.1 Đường dây dài không tiêu tán tượng sóng chạy đường dây - Các tượng xảy sóng chạy đường dây: - Do đường dây khơng tiêu tán nên có tượng trễ: u B (t ) u A (t t) t lAB v L0 C0 v - Tùy theo chiều sóng chạy, sóng đường dây thành phần thuận nghịch nên dòng áp sóng chạy có liên hệ (lưu ý ZC trở nên quan hệ cho theo hàm thời gian) u (x,t) CuuDuongThanCong.com ZC i ( x , t ); u ( x , t ) ZC i (x,t) https://fb.com/tailieudientucntt 8.1 Đường dây dài không tiêu tán tượng sóng chạy đường dây - Các tượng xảy sóng đánh tới điểm nối: - Một phần lượng sóng “khúc xạ” vào hệ thống ghép nối vào đường dây - Một phần lượng tạo thành sóng “phản xạ” lan truyền ngược trở lại - Nếu cuối đường dây tải phần lượng khúc xạ tiêu tán tải - Nếu cuối đường dây cịn có đường dây khác nối vào phần lượng khúc xạ tạo thành sóng đầu đường dây phía sau (nên sóng gọi sóng khúc xạ) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8.1 Đường dây dài khơng tiêu tán tượng sóng chạy đường dây - Bài tóan bản: - Cho biết thông số đường dây sóng đánh tới đường dây đó, cho biết thông số hệ thống ghép nối đường dây - Xác định thành phần phản xạ thành phần khúc xạ (dịng áp) - Bài tốn giải phương pháp Petersen CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8.2 Mơ hình Petersen cho sóng đánh tới cuối đường dây đơn - Khi sóng đánh tới cuối đường dây ta có: u tí i ( x , t ) u (x,t) u p x ¹ ( x , t ) u (x,t) - Do tổng trở sóng ZC trở nên: u tí i ( x , t ) ZC ití i ( x , t ) u p x ¹ ( x , t ) ZC i p x ¹ ( x , t ) - Theo phương trình truyền sóng điểm cuối: u (t ) u tí i ( l , t ) u p x ¹ ( l , t ) i2 ( t ) ití i ( l , t ) i p x ¹ ( l , t ) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8.2 Mơ hình Petersen cho sóng đánh tới cuối đường dây đơn - Từ hai phương trình suy ra: u (t ) ZC i2 ( t ) u tí i ( l , t ) u tí i ( t ) → Có thể xây dựng mơ hình mạch tương đương mơ tả quan hệ sau (mơ hình Petersen): CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8.2 Mơ hình Petersen cho sóng đánh tới cuối đường dây đơn - Từ mơ hình Petersen ta có: Các tượng xảy cuối đường dây tương tự việc đóng nguồn điện áp 2utới(t) có điện trở Zc vào mạch tải cuối đường dây → Nếu tải cuối đường dây tải tuyến tính ta sử dụng phương pháp giải mạch tuyến tính (ví dụ phương pháp ảnh Laplace,…) → Nếu tải cuối đường dây tải phi tuyến ta sử dụng phương pháp giải mạch phi tuyến (ví dụ phương pháp tuyến tính hóa đoạn, phương pháp sai phân,…) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8.3 Giải mạch đường dây dài đơn chế độ truyền sóng - Ví dụ minh họa: tải đơn trở, tải đơn bảo vệ đơn, bảo vệ kép, tải biến áp, tải cảm phi tuyến,… - Chú ý trường hợp đặc biệt: Z2=0, Z2=∞, Z2=ZC, Z2=R2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8.4 Giải mạch nhiều đường dây chế độ truyền sóng • Mở rộng tốn đường dây đơn: Khi cuối đường dây, ngòai phần tử tập trung ta có thêm đường dây đấu nối tiếp → Khi sóng đánh tới cuối đường dây thứ nhất, phần lượng khúc xạ tạo thành sóng khúc xạ bắt đầu chạy từ đầu đường dây thứ Đồng thời ta có u1-k.xạ(t)=ZC2i1-k.xạ(t) → Khi xét tượng sóng đánh tới cuối đường dây thứ nhất, ta có đường dây phía sau tương đương với điện trở có giá trị tổng trở sóng đường dây thứ Vì mơ hình Petersen, đường dây phía sau thay điện trở tương đương • Nếu điểm nối có nhiều đường dây: Mỗi đường dây thay tổng trở sóng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8.4 Giải mạch nhiều đường dây chế độ truyền sóng • Trường hợp hệ thống điện phức tạp: – Ta tính tốn theo q trình lan truyền sóng: • Khi sóng chạy đường dây: có tượng trễ • Khi sóng chạy tới điểm nối có tải có đường dây khác: sử dụng mơ hình Petersen để tính thành phần khúc xạ, sau tính thành phần phản xạ • Khi đường dây có nhiều thành phần sóng (do tượng phản xạ khúc xạ nhiều lần) giá trị tức thời điện áp dòng điện điểm đường dây tổng đại số thành phần (tính chất xếp chồng) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8.4 Giải mạch nhiều đường dây chế độ truyền sóng • Ví dụ: hai đường dây nối tiếp -> tính giá trị tín hiệu số điểm số thời điểm • Ví dụ: hệ thống đường dây,… • Phản xạ nhiều lần (+ ví dụ trường hợp đặc biệt tải trở, hở mạch, ngắn mạch, hịa hợp tải,…) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tổng kết mơn học hướng phát triển  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung môn học Phần III: Mạch phi tuyến (xác lập, độ) Phần IV: Đường dây dài (xác lập, độ) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nội dung môn học Phần III: Mạch phi... sóng mạch có nhiều đường dây CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phần III: Mạch phi tuyến Chương I: Các khái niệm, tượng toán Chương II: Mạch phi tuyến chế độ Chương III: Mạch. .. 2.2 Hệ phương trình phi tuyến mạch điện Khi có mạch điện trở, tương tự trường hợp mạch tuyến tính, ta có hệ phương trình mạch điện dạng đại số (khơng có tốn tử đạo hàm hay tích phân) CuuDuongThanCong.com