Phân tích mạch điện ppsx

 Mô hình mạch điện: Mạch điện là mô hình của hệ thống ASP  Mô hình mạch điện phải phản ảnh trung thực các hiện tượng vật lý về điện xảy ra bên trong hệ thống  Trên cơ sở của mô hình

Electric Circuits 1

Using PSpice

Dr Ngo Van Sy University of Dannang

ngvnsy@yahoo.com

Mb: 0913412123

Tài liệu tham khảo

 Lý thuyết mạch tập 1

Phương pháp dạy và học

 Phần lý thuyết

 Giới thiệu các kiến thức căn bản

 Tự đọc tài liệu và làm bài tập ở nhà

 Phần bài tập

Tín hiệu, mạch và hệ thống xử lý tín hiệu

 Tín hiệu: là biểu diễn vật lý của thông tin

 Tín hiệu analog (tương tự)

 Biểu diễn bằng một hàm liên tục và đơn trị x(t)

 Số trạng thái của hàm là vô hạn (Xmin - Xmax)

 Tín hiệu digital (số)

 Biểu diễn bằng một hàm rời rạc x(n)

 Nhận giá trị trong một tập hữu hạn (x1, x2, …, xi,

…, xM )

 Hệ thống analog và digital

 ASP : Analog Signal Processing

 DSP : Digital Signal Processing

Tín hiệu digital

Tín hiệu digital

 Mô hình mạch điện:

 Mạch điện là mô hình của hệ thống ASP

 Mô hình mạch điện phải phản ảnh trung thực các hiện tượng vật lý về điện xảy ra bên trong hệ thống

 Trên cơ sở của mô hình phải cho phép phân tích, tính toán, thiết kế hệ thống

 Nội dung của mô hình được thể hiện qua:

 Các thông số cơ bản của mạch điện

 Cách ghép nối phức hợp của các thông số

 Các định luật về điện làm cơ sở phân tích mạch

Các thông số cơ bản 2 cực của mạch điện

 Điện trở R : Là thông số đặc trưng

cho các phần tử hai cực mà điện áp

trên hai đầu tỷ lệ với dòng điện đi qua

nó.

 u(t) = R.i(t)

 Thứ nguyên Điện áp/Dòng điện

 Ký hiệu trong sơ đồ

2 1

 Ký hiệu trong sơ đồ

 Siemens S

Điện cảm

 Điện cảm L: là thông số đặc

trưng cho các phần tử 2 cực

mà điện áp trên hai đầu tỷ lệ

với tốc độ biến thiên của dòng

điện đi qua nó

dt t

u L

t i

dt

t

di L t

u

.

) (

1 )

(

)

( )

Điện dung

 Điện dung C : là thông số đặc trưng

cho các phần tử 2 cực mà dòng điện

đi qua nó tỷ lệ với tốc độ biến thiên

của điện áp đặt trên hai đầu.

dt t i C t

u

dt

t du C t

i

.

) (

1 ) (

) ( )

 Hỗ cảm là ngược chiều nếu sự biến thiên dòng điện trên nhánh này làm giảm điện áp trên nhánh kia Trên sơ đồ chiều dòng điện trên hai nhánh này đi vào đầu được đánh dấu thì chiều dòng điện trên nhánh kia đi ra khỏi đầu được đánh dấu

 Có thứ nguyên và đơn vị đo giống như thông số điện cảm

 Nguồn sức điện động lý tưởng:

 Đặc trưng cho các phần tử hai cực có khả năng cung cấp năng lượng hay tạo tín hiệu kích thích cho phần mạch khác làm việc

 Giá trị của nguồn chính là điện áp hở mạch trên hai đầu của phần tử

 Nguồn dòng điện lý tưởng:

 Đặc trưng cho các phần tử hai cực có khả năng cung cấp năng lượng hay tạo tín hiệu kích thích cho phần mạch khác làm việc

 Giá trị của nguồn chính là dòng điện ngắn mạch trên hai đầu của phần tử

TRAN =

0Adc I1 = I2 = I2

TD1 = TC1 = TD2 = TC2 =

GHÉP NỐI GIỮA CÁC PHẦN TỬ

 MẮC NỐI TIẾP

 Điện áp trên hệ thống nối tiếp bằng tổng

điện áp trên mỗi phần tử

k nt

N k

k nt

N k

k k

C C

L L

R R

t u t

u

N k

t i t

i

1 1 1 1

1 1

) ( )

(

,

2 , 1

) ( )

(

i(t)= i k (t)

u 1 (t) u 2 (t) u k (t) u N (t)

u(t)

 MẮC SONG SONG

 Điện áp là chung

 Dòng điện đi qua hệ

thống song song bằng tổng dòng điện đi qua mỗi phần tử

k ss

N

k k ss

N

k k ss

N k

k ss

N k

k k

C C

L L

R R

G G

t i t

i

N k

t u t

u

1 1

1 1

1

11

11

)()

(

,

2,1

)()

(

Sơ đồ tương đương

V1

1Va c TRAN = 0Vdc

 Nguồn dòng thực tế

 Có điện trở nội mắc song song

 Nguồn dòng lý tưởng có điện trở

Ri 2

1

 Chuyển đổi tương đương

I1(t)

Ri

2 1

i

i i

i

R R

R

t V t

I

R R

t I R t

(

) ( )

(

1 1

1 1

 Linh kiện điện trở

L ks

R

2 1

R

2 1

 Cuộn cảm L

R ks

2 1

 Tụ điện

đánh thủng cở kV AC (dùng gốm cách điện)

10.000 uF Có phân cực (+/-) do dùng hóa chất làm điện môi để tăng điện dung, điện áp đánh thủng cở 6V DC

∫dt C

1

∫+

C dt

d L

∫+

L dt

d C

dt

d C

∫dt L

1

Biểu diễn phức

e E E

t e

e E

E

e E E

e e

E e

E E

t E

t e

t

j m

t j m

j m

m

t j

j m

t

j m

e m

e

e

e e

]

Re[

] Re[

) (

.

.

.

) cos(

) (

) (

.

.

.

) (

.

0

0 0

0 0

ϕ ω

ϕ ω ω

ϕ

ω ϕ

ϕ ω

Thí dụ 1

j

j e

e E E

Hz s

rad

Volt t

t e

j j

m m

e

e

] 2

3 2

1 [ 5

)] 3

sin(

) 3

[cos(

5

5

60

50 )

/ (

314

) 60 314

cos(

5 )

(

3

0 0

0

−

=

− +

Toán tử cảm kháng

số điện cảm:

)

(

2

) 2 (

.

.

) 2

sin 2

(cos

.

) 2 cos(

) sin(

) ( )

(

) cos(

) (

t j m t

j j m

t j j m

t j j j m

t j m

i m

i m

i m

I L j U

I L j e

I L j e

e I L j

e e j

LI

e e e LI e

LI U

t LI

t

LI dt

t di L t

u

t I

t i

i i

i

i i

ω

ω ω

ω

π π

ω

ω ω

π ϕ

ω ω

ϕ ω ω

ϕ ω

ϕ ω ω

ϕ

ω ϕ

ω ϕ π π

ϕ ω

−

08,21)

4,0(

77,1016

100

]08,2162832

cos[

77,10)

(

)/(

62832

)(

410

t t

e

s rad

Volt j

E

e m m

ϕ ω

ω + 1+

Công suất tiêu thụ trên R

 Công suất tức thời:

 Năng lượng tiêu thụ trong

khoảng thời gian T

 Công suất tiêu thụ trung

bình trong khoảng thời

gian T

 Công suất tiêu thụ trung

) ( 1

) (

) (

) ( )

( )

( ).

( )

T

T T

dt t

p T

P

dt t

p T

P

dt t p E

dt t p E

t i

R R

t u t

i t u t

p

Công suất cung cấp của nguồn sức điện động và nguồn dòng

tức thời của nguồn sức

điện động tỉ lệ với

bình phương giá trị

của nguồn

tức thời của nguồn

dòng điện bình

phương giá trị của

nguồn

) ( )

(

) ( ).

( )

( ).

( ) (

) (

) (

) ( ) ( )

( ).

( ) (

2 2 2

2 2

t i R R

R R

t i R R

R t

i R R

R R t

i t u t p

t

e R R

R R

R

t

e R R

t e R t

i t u t p

ng i

i

ng i

i ng

i i

i i

i

+

+ +

=

=

+

= + +

=

=

Năng lượng từ trường tích lũy trên thông số điện cảm

1 )

(

)]

(

[ 2

1

) (

)

( )

( ).

( )

(

2

2

t Li dt

t p W

t

i dt

d L

t

i dt

t

di L t

i t u t

Năng lượng điện trường tích lũy trên thông số điện dung

2

1 )

(

)]

(

[ 2

1

) ( ) ( )

( ).

( )

(

2

2

t u C dt

t p W

t

u dt

d C

t

u dt

t du C t

i t u t

CHƯƠNG 2