Microsoft powerpoint md1 01a bw compatibility mode

Microsoft PowerPoint Md1 01a bw ppt [Compatibility Mode] 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 31/07/2013 Tp HCM BK CÁC KH[.]

Trang 1

BỘ MƠN CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐiỆN

31/07/2013

Tp.HCM BK

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

 1 Nhập mơn – các đại lượng cơ bản

 2 Điện dẫn - Mơ hình mạch – biến trạng thái

 3 ĐL Ohm - Phần tử mạch

 4 Sơ đồ mạch - định luật Kirchhof

 5 Cơng suất và năng lượng

6 Biến đổi tương đương

 1 Nhập mơn – các đại lượng cơ bản

 2 Điện dẫn - Mơ hình mạch – biến trạng thái

 3 ĐL Ohm - Phần tử mạch

 4 Sơ đồ mạch - định luật Kirchhof

 5 Cơng suất và năng lượng

6 Biến đổi tương đương

Chapitre

1

2

3

4

5

Chương I

•Ref.

Ts

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

31/07/2013

Tp.HC M BK

MƠ HÌNH “MẠCH”

DỊNG ĐIỆN

DỊNG ĐIỆN I I & ĐIỆN ÁP & ĐIỆN ÁP U U   CƠNG SUẤT CƠNG SUẤT

(TRẠNG THÁI MẠCH ĐIỆN)

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

Hiện tượng dẫn Điện

điện tích Q, – Điện dẫn   Mạch điện

Vật Dẫn Điện và Cách Điện (hiện tượng Mạch dẫn)

ª Dòng điện trong kim loại   10-8

ª Dòng điện trong chất bán dẫn   10-4

ª Dòng điện trong chất lỏng (ion)

ª Dẫn điện dạng khí (plasma)

Trạng thái dừng – Mạch thông số tập trung (A.R.Q.S)

5 A -5 A

 Cách điện : Khơng khí khơ   1014   106

• Dịng điện chỉ tồn tại

u (t)

-T

+

Trang 2

Bài toán mạch

Bài toán mạch – – M Mạch điện ạch điện !!

 Các loại mạch (điện):

–

– Mạch tính hiệu (Analog), Mạch số (Digital) …

 Giải tích Mạch = Bài toán Phân tích

–

– Khảo sát trạng thái (U,I) và chế độ hoạt động ! Khảo sát trạng thái (U,I) và chế độ hoạt động !

–

– Các hình thái Các hình thái – – chủng loại mạch (tuyến tính,…) chủng loại mạch (tuyến tính,…)

–

– Các bài toán ứng dụng đặc thù (3 pha, …) Các bài toán ứng dụng đặc thù (3 pha, …)

– Bài toán đa lĩnh vực, đồng hành …

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

Trạng thái : Dòng

Trạng thái : Dòng I I & Áp & Áp U U

• Quy ước dòng điện

 Dòng điện là dòng chuyển động của các hạt mang điện tích – chủ yếu

là các electrons trong các vật dẫn Chuyển động này được định hướng

bởi các lực điện từ - là đối tượng nền tảng của điện học

 I [A] : Cường độ dòng điện (thường gọi là «dòng điện»)

là số chỉ lượng điện tích thoát qua một bề mặt (thường nhất là thiết

diện dây dẫn) trong một đơn vị thời gian i=dq/dt

trong đó ilà cường độ dòng, qlà điện tích và t là thời gian.

• Dòng một chiều (DC) trong các ứng dụng mà nguồn có dạng pin, ắc quy

• Dòng xoay chiều (AC) phổ biến ở dạng «hình sin» (điện dân dụng) nhưng cũng

có các dạng như xung vuông, tam giác (trong mạch điện tử)

5 A -5 A +

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

 Điện áp là đại lượng định hướng trường điện trong vật dẫn (mạch) !

Trong mạch điện «áp» cũng thường dùng như (thay cho) hiệu điện thế

 V [V] : Điện thế bằng volts (V), là đại lượng ghi nhận trạng thái điện

của một điểm trong không gian (năng lượng thế điện tương đối)

U [V] : Hiệu điện thế giữa hai điểm trong một mạch điện là đại lượng

xác định mức thay đổi năng lượng thế điện của một đơn vị điện tích

(trong mạch điện-điện tử).UAB=VA-VB =dW/dq

với Ulà điện áp (hiệu điện thế) giữa A-B với điện thế tương ứng V A et V B,

và qlà luợng điện tích di chuyển từ AB

Trạng thái : Dòng

Trạng thái : Dòng I I & Áp & Áp U U

Quy ước !

Phần tử “hai cực”

i(t)

u (t)

i (t)

u (t)

-T

Trang 3

Classement

Classement de tension de tension – – sécurité sécurité électrique électrique

Abréviations TBT BTA BTB HTA HTB

Dénominations Très Basse

Tension

Basse Tension A

Basse Tension B

Haute Tension A

Haute Tension B

Courant

alternatif ≤ 50 volts 50  500 V 500  1000V 1000  50kV > 50 kV

Courant

continu ≤ 120 volts 120 750 V 750  1500V 1500  75kV > 75 kV

Distance de

voisinage

(distance de

sécurité)

Aucun

danger D ≥ 30 cm D ≥ 30 cm D ≥ 2 mètres D ≥ 3 mètres

Pour une tension alternative supérieure à 250 kilovolts, la

distance de voisinage passe à 4 mètres

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

Cơng suất

Cơng suất P P & Năng lượng & Năng lượng W W

uAB= dW/dq

i = dq/dt p = dW/dt = u.i

Nguồn – Tích cực  Phát CS p(t) < 0

(và Thu CS [p(t)] > 0) Tải – Thụ động  Thu CS : p(t) > 0

“Hai cực”

i(t) u(t)

Tính Cơng suất (**)

P(Thu) <> P(Phát)

 Trạng thái phụ – kiểm sốt (chỉ cĩ trong mạch năng lượng)

Cơng suất P và Năng lượng Điện W (~Cơng)

+

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

…và Năng lượng

dW = udq = ui dt(J)

0

0 .

t t

t



 

1

2

du

p  Cu W  C u  u

ª Tụ điện

1

2

di

p  Li W  L i  i

ª Cuộn cảm

1 1 2 2

M

p u i u i

ª Hỗ cảm

Lưu ý :

ª Phần tử thụ động : W  0  R, C, L, M, Biến áp, Diod,…

ª ## Phần tử tích cực  Nguồn

0 0

p  Ri W  R  i dt 

ª điện trở:

Trang 4

• Charles Augustin COULOMB là một nhà vật lý người Pháp

(1736-1806) Ơng cĩ những nghiên cứu chuyên sâu về điện và từ

trường trong đĩ cĩ luật hấp dẫn tĩnh điện mang tên ơng – ĐL

Coulomb

• André Marie AMPERE là nhà vật lý người Pháp (1775 -1836)

với các cơng trình nghiên cứu trong vật lý, hĩa học, tốn học

và khoa học tự nhiên

• Ơng là người đặt nền mĩng cho điện động học với nhiều định

luật quan trọng của trường điện từ

Alessandro VOLTA, nhà vật lý người Ý (1745-1827), cĩ

những nghiên cứu quan trọng trong điện học Ơng là

người phát minh ra khí nhiên kế và loại pin mang tên

ơng (pin Volta)

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

the charge is currently considered at fundamental electric unit

that basing on the charge of electron : e = 1,6 10-19[C]

 Current (intensity) (i,I) A : Ampere [C/s]

Electric current is a movement of charge : ii = = dq dq//dt dt

current though an element (a wire)

Current density though an oriented surface (3D current) : J

 Voltage (u,U) (tension, potential) V : Volt [J/C]

The work in joules done in moving each

coulomb of charge across the element is

called the voltage across the element : u = u = dW dW//dq dq

 Power (p,P) W : Watt [A.V = J/s] p = u.i

 Electric energie (W) kWh : Kilowatt hour = 1000.3600 J

E

ll

ee

cc

tt

rr

ii

cc

ii

tt

y

Các

Các đ đơn ơn vị vị đ điiệện n cơ cơ bản bản

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

E

ll

ee

cc

tt

rr

ii

cc

ii

tt

y

Conductor (g,G) S : Siemen [-1] I = G.U

resistivity  [/m] and

conductivity  [S/m] for 3D localy J J = = E E

 Capacitor (C) F : Farad, [A.s/V=C/V] Q = C.U

Electric Permittivity (Absolute/of vacuum)o= 8,85 10-12[F/m]

 Inductor (L) H : Henry, [V.s/A = Wb/A]  = L.I

Magnetic Permeability (Absolute/of vacuum) o= 4 10-7[H/m]

Mutual Induction (M)

 Light speed c= (oo)-1= 3.108m/s

 Frequence(of oscillation) (f) Hz : Hertz [1/s]

Angular Frequence :  = 2f [rad/s]

Period : T = 1/f [s]

Các

Các đ đơn ơn vị vị đ điiệện n

Trang 5

Định luật Ohm : Quan hệ dịng

Định luật Ohm : Quan hệ dịng- -áp áp

Mơ tả đặc tính phần tử mạch

(Phương trình trạng thái phần tử mạch)

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

Trạng thái cục bộ

Trạng thái cục bộ Vùng năng lượng ! Vùng năng lượng !

ĐL Ohm : Quan hệ giữa trạng thái dịng và áp

trên một phần “cục bộ” của mạch = phần tử mạch

“Phần tử” = Một vùng cĩ ứng xử năng lượng đồng nhất

Phần tử “hai cực”

i(t)

u (t)

UAB =VA-VB = R.I ( J = .E )

Trạng thái dừng – Mạch thông số tập trung (A.R.Q.S)

i (t)

u (t)

-T

Chiều theo quy ước

+ +

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

Mơ tả của phần tử hai cực

 Đặc tuyến Volt-Ampère u(i) hoặc i(u)

–

– Đặc tuyến tĩnh Đặc tuyến tĩnh Tuyến tính & Phi tuyến Tuyến tính & Phi tuyến

–

– Nguồn “khơng đổi” Nguồn “khơng đổi” Chế độ tĩnh (hằng) Chế độ tĩnh (hằng)

–

– Xét riêng rẽ tại điểm làm việc (U Xét riêng rẽ tại điểm làm việc (Uo,Io)

Thơng số tĩnh (R Thơng số tĩnh (Ro=Uo/Io))

i

u

Ri=u

M

Io

Uo

–

– Đáp ứng với kích thích hình sin tần số thấpĐáp ứng với kích thích hình sin tần số thấp

Thơng số động (gd=di/du) =di/du) tại điểm làm việc tại điểm làm việc

–

– Tín hiệu biến đổi chậm Tín hiệu biến đổi chậm > đặc tuyến tĩnh> đặc tuyến tĩnh

–

– Đáp ứng với kích thích xung, đột biếnĐáp ứng với kích thích xung, đột biến

i

u

gd=di/du

Trên ví dụ điện trở R

i u

Hàm đơn trị - đa trị

Hiện tượng “trễ” hay “nhớ”

Trang 6

Phần tử mạch

Phần tử hai cực lý tưởng cơ bản

 Phân loại theo ứng xử năng lượng (đồng nhất)

 Mơ tả bởi 1 quan hệ tối giản giữa u và i.



 Điện trở Điện trở R R điện dẫn điện dẫn



 Phần tử tụ điện Phần tử tụ điện C C điện cảm điện cảm L L



 Phần tử nguồn độc lập lý tưởng Phần tử nguồn độc lập lý tưởng E,J E,J

 Nguồn phụ thuộc (cĩ điều khiển)

 Hỗ cảm – Biến áp lý tưởng – Op_Amp

 Khơng tuyến tính - Diod

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

Phần tử hai cực lý tưởng cơ bản

 Điện trở - tiêu tán năng lượng điện từ (nhiệt, cơ, hĩa, )

–

– P Phương trình trạng thái hương trình trạng thái ::u=r.i hoặc i=g.u

–

– Thơng số Thơng số : : Điện trở Điện trở R R [[ ], ], đ điện dẫn iện dẫn G G =1/r [S] =1/r [S]

 Cuộn cảm - trao đổi năng lượng với trường từ B(H)

–

– P Phương trình trạng thái hương trình trạng thái ::u = L u = L.di/dt di/dt

–

– Thơng số Thơng số : : đ điện cảm iện cảm L L [[H H]]

 Tụ điện - trao đổi năng lượng với trường điện D(E)

–

– P Phương trình trạng thái hương trình trạng thái ::i = C i = C.du/dt du/dt

–

– Thơng số Thơng số : : đ điện dung C [[F F]]

 Nguồn độc lập - cung cấp cơng suất vơ hạn

–

– Nguồn ( Nguồn (đ điện) áp iện) áp sức sức đ điện động ộng : : u = u = E E hoặc u = e(t) [V]

–

– Nguồn dịng Nguồn dịng (dịng (dịng động cơ) động cơ): : i = i = JJhoặci = i = JJ(t) (t) [[(t) (t)]] [A] [A]

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

Biểu diễn phần tử trên sơ đ

Tụ điện C : Cuộn cảm :

+ –

Nguồn dòng :

, (t)

J, J(t)

Nguồn áp :

Tiếp đất (Nối) mát

Trang 7

 Phần tử điện trở thực

Trong khoảng làm việc, Trong khoảng làm việc, đ đặc tính khá gần với ặc tính khá gần với điện trở lý tưởng điện trở lý tưởng

Hiện phổ biến 3 cơng nghệ : gốm nung, phân lớp và dây quấn

 Biểu diễn thơng số làm việc - Dùng các vạch màu

( xem bảng vạch quy ước ) cĩ thể xác định được :

–

– Giá trị danh Giá trị danh đ định ịnh đ điện trở r [ iện trở r [ ]]

–

– Dung sai / Dung sai / đ độ chính xác, phần lớn quyết ộ chính xác, phần lớn quyết đ định bởi cơng nghệ ịnh bởi cơng nghệ

–

– Cơng suất Cơng suất nhiệt năng cĩ thể giải phĩng mà khơng hư điện nhiệt năng cĩ thể giải phĩng mà khơng hư điện

trở

trở = => Kích thước của đ > Kích thước của điện trở iện trở

 Điều kiện làm việc khác:

–

– Nhiệt Nhiệt đ độ ộ (khoảng làm việc) (khoảng làm việc) –– ít phụ thuộc (?!)ít phụ thuộc (?!)

–

– Tần số Tần số Nhìn chung ở tần số “thấp”Nhìn chung ở tần số “thấp”

Điện trở

u

R

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

Điện trở

Điện trở Bảng vạch màu Bảng vạch màu

RRRxs[T]

Vạch màu Số Số nhân Sai lệch Hệ số nhiệt

Vàng ánh kim (-1) 0 5%

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

Phần tử tụ

 Đặc tuyến cách điện

q =f(u) hay D=f(E)

 Lý tưởng C = Q / U ((hằng) hằng)

 Phần tử tụ điện thực

– – Các lọai tụ Các lọai tụ đ điện : tụ quấn (giấy, iện : tụ quấn (giấy, màng), tụ (xếp) lớp và tụ hĩa ((đ điện phân) iện phân)

Ngồi giá trị Ngồi giá trị đ điện dung và dung sai iện dung và dung sai

ta cần chú ý tới Umax, Rii đ điện trở iện trở cách

cách đ điện và đáp ứng với tần số áp ứng với tần số

dt

du C dt

du u

q dt

dq





 Điện dung C C

Cách điện

Kim loại

Trang 8

Phần tử

Phần tử đ điện cảm iện cảm ((  Hỗ cảm) Hỗ cảm)

 Đặc tuyến từ hĩa

 =f(i) hoặc B=f(H)

 Lý tưởng L =  / i (hằng)

 Phần tử điện cảm thực

–

– Lọai khơng cĩ lõi sắtLọai khơng cĩ lõi sắt

–

– Lọai cĩ lõi sắt từLọai cĩ lõi sắt từ

dt

di L dt

di

i

dt

d











L

Rp

Cp

Dây dẫn Lõi

-i u L

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

 Nguồn Nguồn điện áp lưới đối với người sử dụng điện áp lưới đối với người sử dụng

–

– Nguồn áp : Nguồn áp : u(t) = e(t) + u(t) = e(t) + 0 0 i(t) i(t)

–

– Nguồn dịng : Nguồn dịng : i(t) = J(t) + i(t) = J(t) + 0 0 u(t) u(t)

Nguồn phụ thuộc

–

– Giá trị của áp (dịng) phụ thuộc vào một Giá trị của áp (dịng) phụ thuộc vào một đại lượng đại lượng

dịng / áp ở một vị trí khác của mạch

(khác với dịng áp qua nhánh

(khác với dịng áp qua nhánh cĩ cĩ nguồn) nguồn)

–

– Dùng chủ yếu Dùng chủ yếu đ để mơ phỏng các phần tử thực (bán dẫn) ể mơ phỏng các phần tử thực (bán dẫn)

–

– Cĩ 04 loại nguồn phụ thuộc (lý tưởng) : Cĩ 04 loại nguồn phụ thuộc (lý tưởng) :

Các phần tử nguồn

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

(Phương trình trạng thái

(Phương trình trạng thái – – ĐL Ohm …) ĐL Ohm …)

Mơ tả các

Mơ tả các Phần tử “Đặc biệt” Phần tử “Đặc biệt” (Mới)

 Nguồn phụ thuộc (cĩ điều khiển),

Mơ hình nguồn thực

 Hỗ cảm, Biến áp lý tưởng

 Khuếch đại thuật tốn (Op_Amp)

 Các loại Diod

Trang 9

Các phần tử nguồn

 Cĩ 04 loại nguồn phụ thuộc (lý tưởng) :

CCVS CCVS : Current-Controlled Voltage source:

Nguồn áp phụ thuộâc dòng

i’

e(t)=r.i’

VCVS VCVS : Voltage-Controlled Voltage source:

Nguồn áp phụ thuộâc áp

e(t)=ku.u’

u’

VCCS VCCS : Voltage-Controlled Current source:

Nguồn dòng phụ thuộâc áp

J(t)=g.u’

u’

CCCS CCCS : Current-Controlled Current source:

Nguồn dòng phụ thuộâc dòng

J(t)=ki.i’

i’

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

Phần tử nguồn thực

Phần tử nguồn thực - - ptử tích cực ptử tích cực

Phần tử tích cực - đặc tuyến Volt-Ampère khơng qua điểm [0,0]

 Nguồn lưới hình sin 220 V : e(t) = 220.2 cos(100t);

 Pin / ắcquy - Cơng suất hữu hạn

–

– Nguồn Nguồn đđiện khơng iện khơng đđổi, điện áp khá ổn định, hạn chế về dịng;ịnh, hạn chế về dịng;

–

– Cĩ thể nhận cơng suất (khi nạp Cĩ thể nhận cơng suất (khi nạp đđiện).iện)

 Động cơ điện - máy phát điện

–

– Đ Điện năng iện năng   cơ năng; cơ năng;

 Mơ hình nguồn thực:

Mô hình tương đương Thévénin Mô hình Norton

u

i

e r e

u

i J g

J g

u

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

f12

f21

f1= f11+ f12

f2= f21+ f22

f ij

Trang 10

Hỗ cảm

+

-+

i1 i2 M

1 1

di di

u L M

dt dt

di di

u M L

dt dt

1 1

di di

u L M

dt dt

di di

dt dt

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

Biến áp lý tưởng











+

-+

i1 i2

N1 N2 Khơng là biến áp – từ !

Phần tử

mơ hình

(Mạch Điện tử)

Ts

31/07/2013

Tp.HC M BK

Phần tử

 Biến áp lý tưởng

–

– Chuyển Chuyển đ đổi điện áp iện áp kể cả DC kể cả DC

(và hồn tồn khơng tổn hao)

–

– Quan hệ Quan hệ u 2 = = n n.u u 1

và ii 1 = = n n.i i 2

hay u2:u1= i1:i2= = n:1 n:1

(p1= p2 ))

 Chỉ cĩ 02 biến trạng thái độc lập

u2

u1

i2

i1 1: n

i2

i1

i2

i1 -n.i2

u1 n.u1

u2

u2 n

u1 i1 u2

n

Mô hình mạch

Tiêu đề	Microsoft PowerPoint md1 01a bw compatibility mode
Tác giả	Ts. Nguyễn Thanh Nam
Trường học	Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Điện -Điện Tử
Thể loại	Tài liệu hướng dẫn
Năm xuất bản	2013
Thành phố	TP.HCM

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	1,15 MB