Bài kiểm tra giữa kỳ lần 2 (Điện tử công suất )

Câu 1. Cho mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không điều khiển tải RL nối tiếp, với các thông số như sau: nguồn xoay chiều đầu vào có biên độ Us,m = 100 V và tần số f = 50 Hz, điện trở R = (10+X) Ω, điện cảm L = 0,X H, trong đó X là số thứ tự của bạn theo danh sách. Xác định: 1. Biểu thức tức thời của dòng điện tải; 2. Giá trị trung bình của dòng điện tải; 3. Giá trị hiệu dụng của dòng điện tải; 4. Giá trị trung bình của công suất tiêu thụ trên tải; 5. Hệ số công suất của mạch. Câu 2. Cho bộ biến tần dạng cầu tạo điện áp xung vuông trên tải RL nối tiếp. Các thông số của mạch như sau: tần số chuyển mạch f = 50 Hz, điện áp nguồn một chiều Udc = 120 V, điện trở R = (10+X) Ω, điện cảm L = X mH, trong đó X là số thứ tự của bạn theo danh sách. Xác định: 1. Biên độ của các thành phần chuỗi Fourier đối với điện áp tải; 2. Biên độ của các thành phần chuỗi Fourier đối với dòng điện tải; 3. Công suất bị tiêu thụ bởi tải.

Bài kiểm giữa kỳ lần 2

Họ và tên : Trần Ngọc Phú

Msv : 215751030110036

Số tứ tự : 30

Đề bài

Câu 1 Cho mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không điều khiển tải R-L

nối tiếp, với các thông số như sau: nguồn xoay chiều đầu vào

có biên độ Us,m = 100 V và tần số f = 50 Hz, điện trở R =

(10+X) Ω, điện cảm L = 0,X H, trong đó X là số thứ tự của bạn theo danh sách Xác định: 1 Biểu thức tức thời của dòng điện tải;

2 Giá trị trung bình của dòng điện tải;

3 Giá trị hiệu dụng của dòng điện tải;

4 Giá trị trung bình của công suất tiêu thụ trên tải;

5 Hệ số công suất của mạch

Câu 2 Cho bộ biến tần dạng cầu tạo điện áp xung vuông trên

tải R-L nối tiếp Các thông số của mạch như sau: tần số chuyển mạch f = 50 Hz, điện áp nguồn một chiều Udc = 120 V, điện trở

R = (10+X) Ω, điện cảm L = X mH, trong đó X là số thứ tự của bạn theo danh sách Xác định:

1 Biên độ của các thành phần chuỗi Fourier đối với điện áp tải;

2 Biên độ của các thành phần chuỗi Fourier đối với dòng điện tải;

3 Công suất bị tiêu thụ bởi tải

BÀI LÀM Câu 1

Đối với các tham số đã cho,chúng ta tính toán các giá trị cần thiết:

U s,m =100 V

Us,rms = U s, m

√2 = 100√2 = 50√2 (V)

ω=2 πf =2π 50=314,16( rad s )

z=√R2+(ωL)2 =√40 2 +(314,16.0,3) 2=103,4 (Ω) θ=tan−1(ωL

R )=tan −1(314,16.0,3

40 )=67o =1,17(rad)

ωτ =ω L

R=314,16 0,340=2,36(rad)

1) Biểu thức của dòng điện tải được xác định từ :

io(ωt¿= U s, m

Z [ sin(ωt−θ)+ sin (θ) e −ω t ω τ ]

= 0,97 [ sin(ωt−1,17)+ sin (67) e −ω t2,36 ] với 0≤ ωt ≤ β, với β được xác định từ biểu thức:

sin(β – 1,17)+ 0,92.e2,36− β =0

Ta sẽ dùng hàm vpasolve trên MATLAB để xác định β:

syms x

s=vpasolve(sin(x-1.17)+sin(1,17)*exp(-x/2.36)==0,x,[0 10])

Ta nhận được s=β= 7,41 (rad) hay 424,6o

2) Giá trị trung bình của dòng điện tải được xác định từ biểu

thức:

Io,avg = 2π1 ∫

0

β

¿¿+ sin(θ¿ e −ω t ωτ ]d(ωt¿

Io,avg = 2π1 ∫

0

7,41

¿¿+ 0,92 e −ω t2,36 d(ωt¿

¿2π1 ¿

= 0,24 (A)

3) Giá trị hiệu dụng của dòng điện tải được xác định :

Io,rms = √ 1

2 π∫

0

β

¿¿¿¿ (A)

Io,rms = √ 1

2 π ∫

0

7,41

¿¿¿¿ (A)

= 0,83 (A)

4) Giá trị trung bình của công suất bị tiêu thụ trên tải:

P= I o,rms2.R= 0,83 2.(40)= 27,556 (W)

5) Hệ số công suất được xác định :

pf= P S = U P

s , rms I o, rms =5027,556√2.0,83 =0,47

Câu 2:

1) Điện áp tải được biểu diễn dưới dạng Fourier :

Uo(t)= ∑

nlẻ

4 U dc

nπ sin ⁡(n¿ω0t)¿

Biên độ của mỗi thành phần điện áp tải là:

Uo,n,m= 4U dc

nπ = 4.120nπ =480nπ

2) Biên độ của mỗi thành phần dòng điện tải được xác định bởi

biểu thức:

Io,n,m = U o , n,m

Z o, n = √R2U +(n ω o,n, m0L)2 =√40 2+[n 480/nπ(2π 50) 0.03]2

3) Công suất tiêu thụ trên tải ở mỗi tần số được xác định bởi

biểu thức:

Pn= I o,rms2.R= (I o, n,m

√2 )2 .40

Công suất do tải tiêu thụ được xác định từ biểu thức :

P=∑P n = 654,9 (W)