Chapter 4 lý thuyết mach 1 bài 4 Các kỹ thuật phân tích mạch

Lecture 4Các kỹ thuật phân tích mạch(chapter 4)Mục tiêu Sử dụng phương pháp điện áp nút (nodevoltage) để giải mộtmạch Dùng phương pháp dòng điện vòng (meshcurrent) để giải mạch Có thể quyết định phương pháp điện áp nút hay dòng điện vòngthích hợp với mạch cụ thể Dùng biến đổi nguồn tương đương để giải mạch Hiểu mạch tương đương The’venin Norton và có thể xây dựngsơ đồ tương đương The’venin hay Norton cho một mạch Biết được điều kiện công suất lớn nhất truyền đến tải và có thểtính được giá trị của tải để thỏa mãn điều kiệnThuật ngữ Nút Node: một điểm nơi kết nối 2 hay nhiều hơn 2 phần tử Nút cơ bản: (Essential node): một nút kết nối từ 3 phần tửtrở lên Nhánh (Branch): một đường nối 2 nút Nhánh cơ bản: (Essential branch): một nhánh nối 2 nút chủyếu mà không đi qua một nút chủ chốt Vòng (Loop): Một đường mà nút cuối cùng là nút bắt đầu Vòng (Mesh): một vòng không bao gồm bất kỳ vòng nào. Mạch phẳng (Planar circuit): một mạch có thể vẽ trong mộtmặt phẳng mà không có nhánh nào cắt nhau. Ví dụ Các nút: a, b, c, d Các nút chủ yếu: a, b, d Đường: 6080, etc. Nhánh: 4, 20, 60, 80, 10, 30 Nhánh cơ bản: d4a, d20a, d80b, d3010b, a60b Vòng: 204, 608020, 103080 Vòng nhưng không phải mắt lưới: 60804, 60103020, 6010304Bao nhiêu phương trình ? Số dòng chưa biết = số nhánh (b=6 ) Phải có b phương trình độc lập để giải mạch Nếu có n nút, có n1 phương trình độc lập bằng cách ápdụng KCL Cần áp dụng KVL cho vòng để có được b(n1) phươngtrình độc lập Trong ví dụ: n = 4  3 pt (KCL) b = 65 dòng chưa biết, Cần 2 pt(KVL)Những chú ý quan trong Chú ý: tất cả các dòng trong nhánh cơ bản bằng nhau >giảm số phương trình Nút cơ bản ne = 3  ne – 1 = 2 cần 2 pt(KCL) Nhánh cơ bản be = 5  be – (n1) pt(KCL) 4 dòng chưa biết  cần thêm 2 ptCách giải Nút cơ bản: (KCL) vòng: (KVL) Ta được: 0: 4 03 2 41 3      b i i ia i i3:10 30 80 02 : 60 80 20 04 4 22 1     m i i im i im1 m2 m3i11A,i21A,i3 3A,i4 2ACó thể giải nhanh hơn? Giới thiệu các biến mới có tên là điện ápnút (node voltages) và dòng điện vòng(mesh currents) Phương pháp Điện áp nút mô tả một mạchtheo ne 1 phương trình. Phương pháp dòng điện vòng mô tả mộtmạch theo be – (ne – 1) phương trình.Phương pháp điện áp nút Định nghĩa: điện áp nút – điện áp tăn

Lecture 4

Các kỹ thuật phân tích mạch

(chapter 4)

Mục tiêu

 Sử dụng phương pháp điện áp nút (node-voltage) để giải một

mạch

 Dùng phương pháp dòng điện vòng (mesh-current) để giải mạch

 Có thể quyết định phương pháp điện áp nút hay dòng điện vòng

thích hợp với mạch cụ thể

 Dùng biến đổi nguồn tương đương để giải mạch

 Hiểu mạch tương đương The’venin & Norton và có thể xây dựng

sơ đồ tương đương The’venin hay Norton cho một mạch

 Biết được điều kiện công suất lớn nhất truyền đến tải và có thể

tính được giá trị của tải để thỏa mãn điều kiện

Thuật ngữ

 Nút Node: một điểm nơi kết nối 2 hay nhiều hơn 2 phần tử

 Nút cơ bản: (Essential node): một nút kết nối từ 3 phần tử trở lên

 Nhánh (Branch): một đường nối 2 nút

 Nhánh cơ bản: (Essential branch): một nhánh nối 2 nút chủ yếu mà không đi qua một nút chủ chốt

 Vòng (Loop): Một đường mà nút cuối cùng là nút bắt đầu

 Vòng (Mesh): một vòng không bao gồm bất kỳ vòng nào

 Mạch phẳng (Planar circuit): một mạch có thể vẽ trong một mặt phẳng mà không có nhánh nào cắt nhau

Bao nhiêu phương trình ?

 Số dòng chưa biết = số nhánh (b=6 )

 Phải có b phương trình độc lập để giải mạch

 Nếu có n nút, có n-1 phương trình độc lập bằng cách áp dụng KCL

 Cần áp dụng KVL cho vòng để có được b-(n-1) phương trình độc lập

0 4

:

4 2

3

3 1

i b

i i

a

0 80

30 10

: 3

0 20

80 60

: 2

2 4

4

1 2

i m

i i

m

A 2 ,

A 3 ,

A 1 ,

A

i

Có thể giải nhanh hơn?

nút (node voltages) và dòng điện vòng

 Có thể là node trong nhiều nhánh

 Điện áp node xuất hiện trong 2 node quan trọng

 Cách áp dụng?

 Chọn node tham chiếu từ các node quan trọng

 Xác định điện áp node trên sơ đồ mạch

 Định lại KCL tại các node theo điện áp node

v 20

(KVL)

60 and

0 40

/ 80

/ :

0 20

/ 4

:

2 1

2 1

2 2

3

3 1

v v

v v

i

b

i v

a

Điện áp nút & Nguồn phụ thuộc

Thay thế CDVS với CDCS

 Lặp lại các bước

 Không supernode

v 80 ,

v 20

0 40

/ 80

/ 20

/ 3 : b

0 20

/ 3 20

/ 4

: a

2 1

2 2

1

1 1

v v

v

v v

Phương pháp Mesh-Current

 Định nghĩa: “mesh current” là dòng điện tồn tại trong chu vi của vòng

 1 nhánh có thể có 1 hoặc 2 mesh current

 Áp dụng KVL cho mỗi mesh(lưới) thu được be - (ne - 1) eqs

 Phương pháp này tương tự với phương pháp N-V

Phương pháp M-C : Ví dụ

A 2 A,

5 2 ,

A 5

0 )

( 5 )

( 90 30

: 3

0 8

) (

90 )

( 26 : m2

0 )

( 26 )

( 5 80

: m1

3 2

1

1 3

2 3

3

2 3

2 1

2

2 1

3 1

i

i i

i i

i m

i i

i i

i

i i

i i

m1 m2

m3

v 65

0 8

30

80 90

: b

0 90

26 5

80 :

b b

a b

b a

a a

v v

v v

v v

v v

v v

d

Hiệu quả ?

d m1 m2

m3

Supermesh: Ví dụ

2 3

3 2

2 2

3 1

5

thus 0

4 5

0 5

/ 4

i i

i i

i

i v

i v

Phương pháp M-C & Nguồn phụ thuộc

A i

A i

A i

i i

i i

i i

5 ,

1 ,

2

0 5

) (

10

0 )

( 10 10

3 2

1

3 2

1 2

2 1

Cách biến đổi nguồn điện

Cách biến đổi nguồn điện

 Mối quan hệ giữa vs và is

R R

v i





s L

R R

R i





Thevenin và Norton

 Mỗi mạng bao gồm các nguồn(điện trở) độc lập và phụ thuộc với 2 đầu a,b có thể thay thế bằng mạch tương đương như sau :

Công suất truyền tối đa