Microsoft powerpoint md1 02a bw

Microsoft PowerPoint Md1 02a bw pptx 1 Khoa ĐiệnKhoa Điện Điện tửĐiện tử Đại học Bách khoa ĐHQG HCMĐại học Bách khoa ĐHQG HCM BỘ MÔN CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐiỆN 05/08/2013 Tp HCM BK MẠCH XÁC LẬP ĐIỀU HÒA  1[.]

Trang 1

BỘ MÔN CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐiỆN

05/08/2013

Tp.HCM BK

MẠCH XÁC LẬP ĐIỀU HÒA

 1 Số phức - Hàm điều hòa …

 2 Phức hóa – toán tử jw

 3 Mạch phức – vector phức

 4 Công suất phức

 1 Số phức - Hàm điều hòa …

 2 Phức hóa – toán tử jw

 3 Mạch phức – vector phức

 4 Công suất phức

Chapitre

1

2

3

4

5

Chương II

Ts

Ts Nguyễn Nguyễn Thanh Thanh Nam Nam,, ““Giải Giải Tích Tích Mạch Mạch”” ĐHBK ĐHBK – –DD2012

05/08/2013

Tp.HC M BK

Phương pháp ảnh phức

biểu diễn hàm điều hòa

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Số phức – tính toán số phức

x = Re{z} Phần thực

y = Im{z} Phần ảo

r = | z | Giá trị - Độ lớn



 = arg z Góc pha

4

4+ j3= 4 +3 arctg = 5 36, 87

4

4 j3= 4 +3 arctg  =  5 36, 87

4

4+ j3= 4 +3 (180 +arctg )= 5 143,13

Số phức z : cặp số thực (x,y) hay (r,) với:

z = x + jy = r e j  = r.cos +j r.sin

•r.e j= r /.

Trang 2

Quá trình điều hịa

 f(t) = F m cos(wt + y):

Fm-biên độ

w- tần số góc [rad/s]

(wt + y)- góc pha

y- góc pha đầu

 T  f = 1/T = w/2p

 Biên độ (max)

 Hiệu dụng

 Trung bình

 Chu kỳ T[s]

 Tần số f [Hz]

 Tần số gĩcw[rad/s]

Giá trị:

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Trị hiệu dụng – Trị trung bình

 Trị hiệu dụng là giá trị trung bình bình phương

của biểu thức tức thời - đại lượng (áp, dịng):

 ex: Đối với một hàm điều hịa g(t) = G m coswt

max 0

2 ) ( 1

F dt t f

T c

p

=

F

2 ) 2 ) 2 cos(

2

1 ( 1 ) 1

T m T

G dt t G

T dt t g T t

g

+



w

Trị Hiệu dụng

Root Mean Square

RMS

Giá trị

Trung bình •F RMS =1,11 F C

2 max 0

2 2

2

1 dt ) ( 1

F t

f T

T

F

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Trị hiệu dụng của dịng - áp

Giá trị hiệu dụng của dịng, áp

 Thường được ghi khơng chỉ số

 Là giá trị hiển thị trên các dụng cụ

đo (Volt kế, Ampere kế)– đại lượng

chúng ta quen dùng trong thực tế

2

m U

U =

2

m I

I =

Ý nghĩa “vật lý” : Trị hiệu dụng của dịng i(t) là

giá trị dịng khơng đổi I tạo ra cùng một cơng

suất như i(t) khi đi qua cùng một điện trở

Trị Hiệu dụng Root Mean Square, RMS

Trang 3

Số phức & Đại lựợng điều hịa

Cho hàm điều hịa : g(t) = Gmcos(wt + )

Đặc trưng bởi 03 số (Gm, wvà)

và Hàm phức g(t) = G m e j (wt+) =G m ej.ejwt

Số phức G = G m ej= G m/

gọi là biên độ phức-ảnh phức của g(t)

Và : g(t) = e(g(t)) = e(G ejwt)

là hàm gốc của G

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Phức hĩa đại lựợng điều hịa

g(t) = G m cos(wt + )  Ảnh phức G = G m ej

Ảnh phức của đạo hàm dg/dt là j w G

và của nguyên hàm :  g.dt là G/(j w)

Vector phức G



g

m

0

B

A

Gĩc lệch pha giữa hai vector là

đại lượng cố định khơng phụ

thuộc vào chiều gốc (biểu diễn)

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Một Tốn tử Thuận-Nghịch hai chiều

g(t) = G m cos(wt + )  Ảnh phức G = G m ej

 Sự tương ứng của 2 cặp số biểu diễn cho

Đại lượng điều hịa  Số phức

•Giá trị

•GócPha 

hàm Cos

hàm Sin

•Giá trị phức

•Góc pha phức

Trang 4

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Điều kiện  hiện thực hóa

 Mạch ở chế độ xác lập

 Nguồn kích thích (các nguồn độc lập)

đều là hàm sin có cùng tần số w

Tất cả các trạng thái (đáp ứng u,i)

đều có cùng tần số w

 Phức hóa : u(t)  u(t)  U = Um/ yu

 Khử wt  mạch giả lập tĩnh (quasi-stationnary)

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Tất cả các trạng thái đều cùng tần số,

u(t)  u(t)  U = Umexp(yu)

i(t)  i(t)  I = Imexp(yi)

 Định luật Kirchoff dạng phức

1 Định luật về dòng điện

(về nút) - KCL,K1

I 2

I 1

I 3

I 4

I 5

2 Định luật về điện áp

(cho vòng mắt lưới)

- KVL,K2.

U 1

U 3

U 4

U 2

ek I k = 0

ek U k = 0

Trang 5

Phức hóa các phần tử

Nguồn độc lập:

– Nguồn ápu=e(t)

có pt phứcU = E

– Nguồn dòngi=J(t)

có pt phứcI = J

Điện trở : u=r.i / i=g.u

– phương trình phức :U=R.I và I=G.U

– thông số : điện trở R[W],

điện dẫn G=1/R [S] (không khác DC)

U

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Phức hóa các phần tử

 Cuộn cảmu = L.di/dt

– Phức :U = Ljw.I

 Tụ điện : i = C.du/dt

– Phức :I = Cjw.U hay U = I/(jwC)

 Thay thế các trạng thái (u,i – sin) bằng ảnh phức,

giữ nguyên các hệ số (tham số)

U

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

ĐL Ohm – tổng trở phức

 Quan hệ giữa U và I – thứ nguyên [Ohm]

U = Z Itham số phức Z

là tổng trở phức của nhánh !

Z = Z(jw) = R + jX = Z (w).ej(w) = Z (w) /j(w)

Z(w)= U m /I m = R 2 +X 2là giá trị tổng trở [W]

j(w) = (yu -yi) -góc lệch pha (áp-dòng)

Trang 6

Tổng trở, tổng dẫn phức

 Tổng dẫn phức Y(jw) = 1/Z(jw) = G + jB

Điện trở :ZR= R + j0

Cuộn cảm :ZL= 0+jXL=jwLcảm kháng

 Tụ điện: ZC= 0+jXC= (jwC)-1 dung kháng

 Nguồn phụ thuộc :

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Vd: Mạch RLC nối tiếp

 U = UR+UL+UC = R.I + jwL.I + I /jwC

= {R+j(wL-1/wC)}.I

Z = R + j(wL-1/wC) = R+jX

Giản đồ vector

(sớm pha và trễ pha) – Áp trên cuộn cảm nhanh (sớm)

phap/2 so với dòng điện

– Trên tụ áp trễ phap/2

U

C

I

Z

R

j

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Trạng thái mạch RLC nối tiếp

•u R (t)

•i (t)

•u L (t) •u C (t)

•t •R

•L

•C

Trạng thái tổng quát góc lệch pha [-p/2, p/2]

Trang 7

Phương pháp mạch phức

Mạch xác lập – sin – cùng tần số

1 Phức hóa mạch – tần sốw

– Phức hóacác nguồn độc lập  E, J

– Phức hóatrạng thái & phần tử: (jwL), (jwC) -1

2 Giải mạch phức ĐL Ohm, Kirchhoff

– Tìm các đáp ứng phức U, I – Giản đồ vector

3  Đáp số  dạng i(t), u(t)

– Tính toán phụ khác …

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Ví dụ

2.0,5

10 0 10

2 36,87 ( ) 4 (2.2 ) 4 3

o

o C

E

I





E  = RI  + j LI w  + w I  = R + j L w  jw I 

e(t) = 10 cos 2t

R = 4 W

L = 2 H

C = 0,5 F i(t) ?

i(t) = 2 cos (2t - 36,87 o ) A

•w = 2

•E = 10

•R = 4

•jwL= jXL= j4

•(jwC) -1 = -j

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Các biến đổi trên “Mạch phức-AC”

Công suất trong mạch AC

Trang 8

Các hệ thức mạch dạng phức

 Ghép nối tiếp : Ztđ=  Zk và Etđ=  ekE k

• Chia áp : U2 = U Z2/(Z1+Z2)

 Ghép song song : Y tđ = Y k và Jtđ=  ekJ k

– Chia dòng : I2 = I Z1/(Z1+Z2)

 Biến đổi -Y : hoàn toàn tương tự

Với việc thay R  Z trong các biểu thức !

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Công suất – Mạch điều hòa

 Biểu thức có 02 thành phần:

p(t) = u(t).i(t) i = Iu = Umcos (wt + yi)

mcos (wt + yu)

Công suất – CS tác dụng (trung bình)

P = <p(t)> = ½ U m I m cosj j=yu-yi

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Công suất – Mạch điều hòa

= )

(t p

Công suất – CS tác dụng – hiệu dụng

Công suất phản kháng

Công suất biểu kiến

cos

sin

•j=[-p/2;p/2]

Trang 9

Cơng suất phức

,

U  = U  y I  = I  y

Với :

2

S  = U I 

Phức hĩa theo biên độ; I*: Dịng phức liên hợp

S : Công suất phức (biểu kiến)

j

j = 



= +

=

~

I

U

S

Phức hĩa theo trị hiệu dụng

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Cơng suất phức – Điện trở

R i(t) +u(t)-i(t) = Imcos (wt + y)

2 1 2 2

0

m

Q

=

2

1

2

( ) m 1 cos(2 2 )

p t = RI + w t + y

2

( )

p t = Ri

2 2

( ) mcos ( )

p t = RI w t + y

j= 0

cosj=1

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

P … trên Điện cảm, Tụ

° Cuộn dây: jXL=jwL

° Tụ điện: jXC= -j/wC

i(t) +u(t)-L

2 1 2 2

0

L

P

Q x I

=

2 1 2 2

0

C

P

Q x I

=

i(t) +u(t)-C

x L I 2

j= p/2

cosj=0

j= -p/2

cosj=0

Trang 10

… Phần tử tổng quát

i = Imcos (wt + y)

u = Umcos (wt + y + j)

( ) m mcos m mcos(2 2 )

i(t) +u(t)-Z

P = UI cos j

Q = UI sin j

ª Trở : j = 0, X = 0, B = 0, Q = 0

ª Cảm: j > 0, X > 0, B < 0, Q > 0

ª Dung: j < 0, X < 0, B > 0, Q < 0

Cân bằng CS

 P = 0

Q =0

0

~

=

S

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

Đo cơng suất

Cuộn dịng

Cuộn áp

Z  0

Sơ đồ CS thu Sơ đồ CS phát

Z  

P = UI cos(y u - y i )

Ts

05/08/2013

Tp.HC M BK

R L , X L để P L  MAX

2

L m

S L S L

R E

R I

P

Chọn : XS= - XL

2

1

P

+

*

S L

 PLlà MAX P 4R s

2

max

E

=

Tiêu đề	Microsoft PowerPoint Md1 02a Bw
Tác giả	Ts. Nguyễn Thanh Nam
Trường học	Đại học Bách khoa TP.HCM
Chuyên ngành	Mạch điện
Thể loại	Báo cáo môn học
Năm xuất bản	2013
Thành phố	Tp.HCM

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	857,62 KB