Mạch xoay chiều

Cơ sở lý thuyết mạch điện, chiều3Mạch xoay chiều (1)• Mạch một chiều được dùng cho đến cuối tk.19• Định nghĩa mạch xoay chiều: có nguồn (áp hoặc dòng) kích thích hình sin (hoặc cos)• Tại sao lại quan tâm đến xoay chiều?1. Phổ biến trong tự nhiên2. Tín hiệu điện xoay chiều dễ sản xuất & truyền dẫn, được dùng rất phổ biến3. Các tín hiệu chu kỳ được phân tích thành tổng của các sóng sin Æ sóng sin đóng vai trò quan trọng trong phân tích tín hiệu chu kỳ4. Vi phân & tích phân của sóng sin là các sóng sin Æ dễ tính

Trang 2

TRUONG) BAI HOC

BACH) KHOA\HA)NOI Noi dung

¢ Qua trinh qua d6

Trang 3

Mach xoay chiéu (1)

Mạch một chiêu được dùng cho dén cudi tk.19

Định nghĩa mạch xoay chiếu: có nguôn (áp hoặc dòng) kích thích hình sin (hoặc cos)

Tại sao lại quan tâm đến xoay chiêu?

I Phổ biến trong tự nhiên

2 Tín hiệu điện xoay chiều dễ sản xuất & truyền dẫn, được

dùng rât phô biên

3 Các tín hiệu chu kỳ được phân tích thành tổng của các sóng

sin > song sin dong vai tro quan trong trong phan tích tín hiệu chu kỳ

4 Vi phan & tích phân của sóng sin là các sóng sin > dé tinh

toán

Mạch xoay chiều

Trang 4

— Biên diễn sóng sin băng sô phức

— Phức hoá các phân tử cơ bản

— Phân tích mạch xoay chiêu

— Công suất trong mạch xoay chiêu

— Hỗ cảm

— Phân tích mạch điện băng máy tính

Trang 5

— U,: biên độ của sóng sin

— OO: tân sô góc (rad/s)

Trang 8

u, som pha so VỚI 1,

/ / ol

1 >

271

Trang 10

_ BÁPH,KHUNTHÀ

AN

Song sin (6) 1.) — Usin(or +)

u(t) = U,,sin(at + @) u(t) = U›sin(œ£ + ø.)

Trang 11

Chu y: Phép cong cac song sin bang vécto quay

Trang 12

°_ Biểu diễn sóng sin băng số phức

° Phức hoá các phân tử cơ bản

° Phân tích mạch xoay chiêu

° Công suất trong mạch xoay chiêu

°ồ Hỗ cảm

¢ Phan tích mạch điện băng máy tính

Trang 14

Phan ứng của các ¬ tử cơ bản (2)

Trang 15

TRUGNG BAN HOC

Trang 16

> te, *ự : : ni BACH KHOA)HA)NOL

Phản ứng của các phân tử cơ bản (4)

Trang 19

u.=rl, sin ot = 200.5 sin 100¢

u, =@LI, sin(at +90") =100.3.5 sin(100t + 90")

——" gin(wt —90°) =

Me = Sint )ZT002.103 sin(100¢—90°)

—+ u =1000sin100¢ +1500 sin(100¢ + 90°) + 2500 sin(100¢ —90°) V

Trang 23

vp2 Phản ứng của các ¬ tử cơ ban (11)

uy =7 xsind00 +ø~20 +aLI, sin(100t+@+90°) +

U,ru;, tue =e J ++" sin(100/ +9 90°) =

oC

=100sin 100/

Trang 24

~ BACH NhôA HÀ NỘI!

Trang 27

(phuong trinh vi phan)

(dùng số phức để phức hoá mach điện xoay chiêu)

Trang 28

TRƯỜNG ĐẠI WoC}

Một mạch điện xoay chiêu có thê được mô hình hoá

bang mot (hé) phuong trinh vi (tich) phan

Đề phân tích mạch điện chúng ta phải giải (hệ) phương

trình vi (tích) phân

Nêu có thể chuyền việc giải phương trình v1 (tích phân)

về việc giải phương trình đại sô tuyển tính thì nói chung

việc phân tích mạch điện sẽ đơn giản hơn

=> dùng sô phức để phức hoá mạch điện

từ mạch điện phức hoá > (hệ) phương trình đại số tuyến

tính phức)

> ding sé phức để đơn giản hoá việc phân tích mạch

điện xoay chiêu

Trang 29

TRUONG) BAI HOC:

Mach xoay chiéu

¢ Song sin

¢ Phan img cua cac phan ttr co ban

‹ồ Số phức

°_ Biểu diễn sóng sin băng số phức

°ồ Hỗ cảm

¢ Phân tích mạch điện bằng máy tinh

Trang 31

0 đ = FCOS0 2 — thực Mô đun của sô phức v

a+jb «<> r/o <<» re"

@? = cosø + jsing (ct Euler)

Trang 32

Số ` phức GB)

(a+ jb)+(c+ jd)=(at+c)+ j(b+d)

(a+ jb)-—(c+ jd) =(a-c)+ j(b-d)

(a+ jb\(c+ jd) =ac+ jbe+ jad + j*bd =(ac—bd)+ j(be+ad)

a+ jb _ (at joyle— 7đ) _ aqc+ jbe~ jậ~ j bđ s ác 1 bá „D0 ~ để

Trang 33

Sô nhức (4)

(a+ 7b)(e+ 7Ä) = ae + jbe + jad + jˆbđ = (ae — bđ) + j(be + ađ)

at jb _ (at joyle— 7đ) _ ac+ jbc~ jad- j bd _gc+bd ,bc-daad

Trang 36

‹_ Biểu diễn sóng sin băng số phức

°ồ Hỗ cảm

¢ Phan tích mạch điện băng máy tính

Trang 37

Biéu dién song sin nhàng sé nhức (1)

Bán kính & góc pha biểu diễn được một sô phức Biên độ & góc pha biêu diên được một sóng sin

^ Dùng sô phức đê biêu diễn sóng sin

Trang 41

°_ Biêu diễn sóng sin băng số phức

‹ Phân tích mạch xoay chiêu

°ồ Hỗ cảm

¢ Phan tich mach dién bang may tính

Trang 44

r/p <> re!” —> OL! sin(ot+@+90°) > U, — 0I,Jej/(@+90`)

0I,Je/(+90)) — olLle/°ei9? > al Jel ot — @Ƒ ee

J0 — 0

>U, = joLl /o= joLl

Trang 50

°ồ Hỗ cảm

‹ _ Phân tích mạch điện băng máy tính

Trang 51

(phuong trinh vi phan)

(dùng số phức để phức hoá mạch điện xoay chiêu)

Trang 52

— dùng sô phức đề phức hoá mạch điện xoay chiêu

— > bién (hệ) phương trình vi tích phân thành (hệ) phương trình

đại sô

— >2 đơn giản hơn

Trang 53

— Dinh luat Ohm

— Dinh luat Kirchhoff

Trang 57

X <0: dién khang dung

Mach xoay chiéu

of

Trang 58

' “BACH KHOAIHA NỘI

ŒỒa

58

Trang 59

Phân tích mạch xoay chiêu

¢ Dinh luật Ohm

¢ Dinh luat Kirchhoff

Trang 60

i

comme BÁCH,KH0A HÀ ÏNỘI

Trang 61

TRƯỜNG ĐẠI RIIH06

Trang 62

Phan tich mach xoay y chidu

Định luật Ohm & định luật Kirchhoff đúng đối với các

tín hiệu phức hoá

Các bước phân tích mạch điện xoay chiêu:

1 Phức hoá mạch điện (phức hoá các phân tử mạch)

2 Phan tích mạch điện bằng các phương pháp phân tích mạch

một chiêu

3 Chuyến tín hiệu phức hoá sang tín hiệu tức thời

Trang 63

1 Phức hoá mạch điện (phức hoá các phân tử mạch) (<}—

2 Phan tich mach điện băng các phương pháp phân {

3 Chuyên tín hiệu phức hoá sang tín hiệu tức thời ] ⁄

Trang 64

ao BACH KHOA\HA)NOI

Phan tich mach xoay chiéu

Dinh luat Ohm

Dinh luat Kirchhoff

Trang 65

— Áp dụng KA cho Ny, VONE

Trang 68

ae A RTO

BACH) KHOA)HA\NOI

¢ Dinh luật Ohm

Trang 70

_BACH)KHOA\HA\NOI

Trang 71

ae A RTO

BACH) KHOA)HA\NOI

¢ Dinh luật Ohm

Trang 72

— 2l +(22 + Z, +4)l„› =h,-Z,J Mạch xoay chiều Tra Ly =ljạ + 1; =l„; 7

Trang 74

Dinh luat Ohm

Dinh luat Kirchhoff

Trang 75

° Các phân tử thụ động song son p D = 2 ° Li fan ZL,

Trang 76

i

TITT

NỘI

Biên đôi tương đương (2)

‹ Biên đôi #,Z <>.J,Y

Trang 78

ae A RTO

BACH) KHOA)HA\NOI

¢ Dinh luật Ohm

Trang 82

& I), ;

áp” có mặt trên đường đi của dòng VÒNG:

-nguon ap E

cung chiéu thi (+), nguoc chiéu thi (—) -“nguôn áp Ly J cùng chiêu thì CÔ ngược chiêu thì (+)

Trang 84

Dinh luat Ohm

Dinh luat Kirchhoff

Trang 85

Xếp chông (1)

Áp dụng cho mạch điện có từ 2 nguôn trở lên

Đã được dùng trong phân tích mạch một chiêu, mục

đích: có thể làm cho câu trúc mạch trở nên đơn giản hơn

Lợi ích của nguyên lý này trong phân tích mạch xoay

chiêu:

— Có thê làm cho cầu trúc mạch trở nên đơn giản hơn

— Rât tiện dụng khi phân tích mạch có nhiêu nguôn có tân sô

vector quay 02

Chú ý: tuyệt đôi không được cộng (trong miên phức)

các tín hiệu sIn có tân sô khác nhau

Mạch xoay chiều 85

Trang 87

TRUÙNG ĐẠI NG) BALHOE

I.] Triệt tiêu e¡ & 7 2.1 Triệt tiêu e; & 7 3.1 Triệt tiêu e¡ & e;

Trang 89

TRUONG ĐẠI Mô ĐẠI HỌC

Trang 92

Khu CC BACH)KHOA\HA\NOI

Dinh luat Ohm

Dinh luat Kirchhoff

Trang 93

tương đương gồm có nguồn áp Ƒ„ tuyên tính ⁄4

& tông trở Z,„, trong đó: 2 cực |

Trang 96

Khu CC BACH)KHOA\HA\NOI

¢ Dinh luật Ohm

Trang 99

°ồ Hỗ cảm

¢ Phan tich mach dién bang may tính

Trang 100

Công suất trong mạch xoay v chiều

Công suất là một đại lượng quan trọng

Tat ca cac thiết bị điện (dân dụng & công nghiệp) đều có thông số

Công suất biểu kiến

Hệ sô công suất Công suất phức Bảo toàn công suất

Cải thiện hệ số công suất Trị hiệu dụng & công suất của tín hiệu đa hài

Trang 101

sl NỘI

Công suất tức thời (1)

Công suất tức thời:

| PO HUD.) |

Đó là tôc độ hâp thụ năng lượng của một phân tử mạch

Nêu

{(f) = Usin(œf + @,) i(t) = 1, sin(@t + @,) Thi

p(t) = U_Lsin(ot + @,)sin(@t + @;)

Trang 104

Cong suất t tác dụng (1)

° Khó đo công suất tức thời

s‹ Trong thực tế người ta đo công suất tác dụng (băng

oatmeét, wattmeter)

trong mot chu ky

|

=_ [ pat

Trang 105

+» P=—U 2 Cm1„ I! cos(o CÔS(0, ø)>| —-ø.)— | dat-——U /.— | cosQat+o sU„„„ | (2ã + Ø, + Ø,) +@.)dt _

Trong một chu kỳ, giá trị trung bình của thành phần xoay chiêu băng zero

Trang 107

(Cong suat tac dung cua cudn cam hoac tu dién bang zero)

Trang 109

TRUGNG/BA HOC

Công suất trong mạch xoay chiêu

° Công suất tức thời & công suất tác dụng

‹ Truyện công suất cực đại

¢ Tri higu dung

° Công suât biểu kiến

° Hệ số công suất

° Công suât phức

¢ Bao toàn công suất

¢ “Trị hiệu dụng & công suất của tín hiệu đa hài

Trang 113

_>|Z = 7 Dé truyện công suất cực đại, tông trở tải phải

f£ ““td băng liên hợp phức của tổng trở Thevenin

Trang 114

ASA _ ĐAI|W06)

Trang 115

TRUÙNE ĐẠI HỌC

BACH, KHOA\HAYNOE Truyén céng suat cuc dai (6)

Dé truyện công suất cực đại, tông trở tải phải 7 =7

băng liên hợp phức của tông trở ThevenIn t ““td

Trang 116

_ BACH KHOA)HA\NOI

VD Truyên công suât cực đại (7)

E=20⁄-45°V; j=5⁄60°A —EL—T+

Tinh Z, dé no nhan duoc cong suat cuc dai? OR £3 ⁄2 J @)

Công suất đó bằng bao nhiêu?

Trang 117

VD Truyén céng suất, cực đại 1 (8)

Tinh Z, dé no nhan duoc cong suat cuc dai? OE £3 ⁄2 J @)

Công suất đó bằng bao nhiêu?

Trang 118

TRƯỜNG ĐẠIHH0C,

‹ Công suất tức thời & công suất tác dụng

¢ Truyén cong suất cực đại

°« Trị hiệu dụng

°_ Bảo toàn công suất

Trang 119

Xuất phát từ nhu câu đo/đánh gia tac dụng của một

nguôn áp/nguôn dòng trong việc cung câp công suất cho

một điện trở (tải thuân trở)

Định nghĩa: Trị hiệu dụng của một dòng điện chu kỳ là

độ lớn một dòng điện một chiêu, công suất mà dòng điện

một chiêu này cung cấp cho một điện trở băng công suất

mà dòng điện chu kỳ cung cấp cho điện trở đó

Có thê viết tắt trị hiệu dụng là rms (root-mean-square)

Gọi tắt là dòng hiệu dụng (& áp hiệu dụng)

Ký hiệu: /& U [cua dong chu ky i(t) & áp chu kỳ 70)

Trang 120

120

Trang 122

“GACH KHOAIHA NOI

¢ Tinh tri higu dung cua u(t) = 311sin3 147 V

Trang 124

TRƯỜNG ĐẠI HỌC

¢ Tri higu dung

° Công suất biéu kiến

s‹ Trị hiệu dụng & công suất của tín hiệu đa hài

Trang 125

j BACH KHOAHA NỘI

Trang 126

Don vi: VA (vôn-ampe, volt-ampere)

Chi ý: đơn vị của công suất tác dụng P 1a W (oat, watt)

Trang 127

¢ Tri higu dung

° Bảo toàn công suất

s‹ “Trị hiệu dụng & công suất của tín hiệu đa hài

Trang 128

° „—ø,: góc hệ sô công suất

¢ Tai thuan tro: 0,-9;,=0 7 pf=19 P=S=UI

* Tai thuan dién khang: g, — 9,=+ 90° > pf=0 > P=0

¢ pf cua tải điện kháng cảm gọi là pƒ chậm pha

¢ pf cua tải điện kháng dung gọi là pƒ sớm pha

Trang 130

¢ Tri higu dung

° Công suất phức

Trang 131

s° _ Công suất phức chứa mọi thông tin liên quan đến công

suất của một tải

° _ Đơn vị: VA (vôn-ampe, giống đơn vị của công suất biêu

kiến)

Z

Trang 133

Công suất Ất phức (3)

sin(ø, — ø,) gọi là hệ số phản kháng, thường ký hiệu là rƒ

(reactive factor)

P là công suất có ích

Ó là phép đo sự trao đối năng lượng giữa nguôn & phân

điện kháng của tải

Trang 135

_BACH)KHOA)HA)NOI

Trang 137

TRUGNG/BA HOC

¢ Tri higu dung

Trang 139

Bao toan cong suất (2) S=À.+9,+ +8,

Công suất phức của nguôn = tông công suất phức của tải

Công suất tác dụng của nguôn = tông công suất tác dụng

của tải

Công suât phản kháng của nguồn = tông công suất phản

kháng của tải

Công suất biểu kiến của nguôn # tông công suất biểu

kiến của tải

Trang 141

TRUGNG/BA HOC

¢ Tri higu dung

‹ Cải thiện hệ số công suất

s‹ “Trị hiệu dụng & công suất của tín hiệu đa hài

Trang 142

Dòng 7 để đưa công suất P (cho trước) tới tải tỉ lệ nghịch với hệ

sô công suât tải:

P

U coS(Ø„ — Ø,)

P=Ul cos(Q, -9,) > 1 =

Với mét cong suat P cho trudc, hé sé cong suat cang nho thi

dòng 7 tới tải càng lớn; dòng lớn hơn muc can thiét sé lam tang

tôn thât điện áp & tăng tôn thât công suât trên đường dây & thiệt

bị truyền tải điện

Hệ số công suất càng lớn càng tốt (ø, — ø,) càng nhỏ càng tốt

Trang 143

Cải thiện hệ sô công suât (2)

Hau hết các tải dân dụng (máy giặt, máy điều hoà, tủ lạnh, .) đều

có tính cảm kháng

Các tải này được mô hình hoá bằng một điện trở nối tiếp với một

cuộn cảm

Cải thiện hệ số công suất là quá trình tăng hệ số công suất mà

không làm thay đôi điện áp & dòng điện ban đâu của tải

Thường được thực hiện bằng cách nỗi tải song song với một tụ

điện (tụ bù)

Co thé hiểu là điện dung chặn bớt dòng chạy trên đường dây, nói

cách khác là một phân của dòng điện đáng ra phải chạy trên đường dây (nếu không có tụ) chạy qua chạy lại giữa tụ và tải

Tiêu đề	Mạch xoay chiều
Trường học	Trường Đại Học Kỹ Thuật
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện
Thể loại	Bài luận
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	203
Dung lượng	1,09 MB