BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT MẠCH 1A - CHƯƠNG 8 ĐẶC TÍNH TẦN CỦA MẠNG 1 CỬA KHÔNG NGUỒN

BỘ MÔNCƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN Chương 8 ĐẶC TÍNH TẦN CỦA MẠNG 1 CỬA KHÔNG NGUỒN... Mục đích:Cung cấp cho sinh viên khái niệm về đặc tính tần phản ứng của nhánh với tần số của nhánh R, L, C nố

BỘ MÔN

CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN

Chương 8 ĐẶC TÍNH TẦN CỦA MẠNG 1 CỬA KHÔNG NGUỒN

Mục đích:

Cung cấp cho sinh viên khái niệm về đặc tính tần (phản ứng của nhánh với tần số) của nhánh R, L, C nối tiếp, song song; các hiện tượng đặc biệt và đặc điểm của nó trong nhánh R, L, C nối tiếp, song song khi tần số nguồn bằng tần số riêng của nhánh.

Chương 8 ĐẶC TÍNH TẦN CỦA MẠNG 1 CỬA KHÔNG NGUỒN

Yêu cầu sinh viên phải nắm được:

- Khái niệm, dạng và các đặc điểm của các đặc tính tần của các phần tử R, L, C và nhánh R, L, C nối tiếp, song song; của dòng điện, điện áp I( ω ), UR( ω ), UL( ω ), UC( ω ) khi có kích thích là điện áp dạng sin.

- Hiện tượng cộng hưởng điện áp, cộng hưởng dòng điện và đặc điểm của các hiện tượng đó trong nhánh R, L, C nối tiếp, song song.

Chương 8 ĐẶC TÍNH TẦN CỦA MẠNG 1 CỬA KHÔNG NGUỒN

8.1 ĐẶC TÍNH TẦN CỦA NHÁNH R - L - C NỐI TIẾP

L R

- Điện kháng của điện cảm L: xL = ω L

(L = const) tỷ lệ bậc nhất với tần số, đặc tính

là đường thẳng qua gốc toạ độ.

- Điện kháng của điện dung

ωC

- Điện trở R không phụ thuộc tần số nên đặc tính R = R( ω ) - là đường thẳng song song với trục tần số.

R = R( ω )

1 LC

0

ω =

+ Điểm cực là điểm ở đó hàm vô cùng lớn.

Các điểm này gọi là điểm bất thường

R + x

Khi ω biến thiên từ 0 qua ωo đến ∞ :

Khi ω biến thiên từ 0 qua ωo đến ∞ :

Khi ω biến thiên từ 0 qua ωo đến ∞ :

π 2

Khi ω biến thiên từ 0 qua ωo đến ∞ :

Khi ω biến thiên từ 0 qua ωo đến

∞ :

+ Đường cong điện áp U L tăng từ 0 đến cực đại

U Lm khi ω = ωL > ωo và sau đó lại giảm về U

+ Đường cong điện áp U C tăng từ U đến cực đại U Cm khi ω = ωC < ωo và sau đó lại giảm về 0

L

2 2

U U

Đường cong điện áp U L cắt

đường cong điện áp U C tại ωo

có trạng thái đặc biệt gọi là cộng hưởng

điện áp, gọi là tần số dao động riêng của mạch ở trạng thái cộng hưởng nhánh có những đặc điểm sau:

1 LC

1- Cảm kháng bù hết dung kháng khiến

mạch có tính chất điện trở:

xL = xC ⇒ x = 0; ϕ = 0; z = z min = R Do đó

điện áp và dòng điện trùng pha nhau.

2- Điện áp bù hết khiến điện áp

nguồn đặt toàn bộ lên điện trở R

Trong những điều kiện cụ thể

3- Tổng dẫn y( ω ) và đạt cực đại, tổng

4- Tần số nguồn kích thích vừa đúng bằng tần số riêng của nhánh:

( )

R

U & ω

1 LC

0

ω = ω =

5- Về mặt năng lượng, do đặc điểm x = 0; z

= R nên công suất tức thời nguồn đưa vào nhánh không âm: p = ui = Ri2 ≥ 0 vừa đúng bằng công suất tiêu tán trong nhánh do đó không có sự trao đổi năng lượng giữa nhánh R-L-C và bên ngoài

Nhưng năng lượng tích luỹ trên mỗi phần tử L và C luôn luôn biến thiên, cho nên tổng năng lượng điện trường và từ trư ờng tích luỹ trên L và C phải là hằng số:

8.2.2 Hệ số phẩm chất và tính

chọn lọc của mạch.

ω ω

Hệ số phẩm chất Q đo mức độ lớn hay

bé của điện áp trên điện cảm hoặc điện dung khi mạch xảy ra cộng hưởng Là một thông số đặc trưng cho phản ứng của nhánh với tần số của mạch

Trong các lĩnh vực vô tuyến điện và đo lường người ta thường dùng những mạch vòng R - L - C

có Q lớn (tức có ) để tách và tăng

cường các tín hiệu lấy ra dưới dạng điện áp trên

điện cảm hoặc điện dung ở gần tần số cộng hưởng của mạch Theo công dụng đó, những mạch vòng

có hệ số phẩm chất lớn là những mạch có chất lư ợng (hoặc phẩm chất) tốt, tuy nhiên chỉ đạt được ở giá trị cho phép do khả năng cách điện và chịu dòng của các phần tử R, L, C.

r

? L

C

Ví dụ:

Cho mạch điện gồm R = 10 Ω ; L = 0,1H;

C = 10 à F nối tiếp; điện áp nguồn đặt vào có trị

số U = 1V Tính tần số cộng hưởng, hệ số phẩm chất Q, dòng điện, điện áp trên điện trở,

điện cảm, điện dung ở tần số đó

Ví dụ: cho mạch điện gồm R = 10Ω ; L = 0,1H; C =

10àF nối tiếp; điện áp nguồn đặt vào có trị số U = 1V

Để tiện lợi cho việc khảo sát phản ứng của mạch

ta xét các đặc tính tần tổng dẫn ở dạng modul và argumen rồi từ đó suy ra đặc tính tổng dẫn.

8.3.2 Hiện tượng cộng hưởng dòng điện

thái đặc biệt gọi là cộng hưởng dòng điện

Tại đó có đặc điểm sau:

1 LC

- Dòng qua L bằng và trái dấu với dòng qua C khiến dòng tổng đi vào L//C bằng không, kết quả là không có sự trao đổi năng lượng giữa mạch vòng L//C với bên ngoài (quá trình năng lượng ở đây giống như trường hợp cộng hưởng điện áp), dòng trong toàn mạch bằng dòng đi qua

điện trở R, đồ thị véctơ ở trạng thái này như hình 8.7

&U

Yêu cầu sinh viên phải nắm được:

- Khái niệm, dạng và các đặc điểm của các đặc tính tần của các phần tử R, L, C và nhánh R, L, C nối tiếp, song song; của dòng điện, điện áp I( ω ), UR( ω ), UL( ω ), UC( ω ) khi có kích thích là điện áp dạng sin.

- Hiện tượng cộng hưởng điện áp, dòng điện

và đặc điểm của các hiện tượng đó trong nhánh R, L, C nối tiếp, song song.

Chương 8 ĐẶC TÍNH TẦN CỦA MẠNG 1 CỬA KHÔNG NGUỒN

CẢM ƠN!