Khuếch đại công suất sắt từ

Chương 2. MẠCH ĐIỆN PHI TUYẾN CÓ NGUỒN ĐIỀU HÒA

2.7. ĐIỆN CẢM CÓ ĐIỀU KHIỂN

2.7.3. Khuếch đại công suất sắt từ

Khuếch đại công suất sắt từ là một ứng dụng phổ biến của điện cảm điều khiển, trong đó dùng một công suất nhỏ trong mạch điều khiển để khống chế một công suất lớn tiêu thụ trên tải trong mạch làm việc. Sơ đồ của thiết bị khuếch đại công suất sắt từ thể hiện trên hình 2.32, mắc nối tiếp cuộn làm việc có điện cảm điều khiển với tải Rt. Dùng dòng I0 để điều khiển điện cảm, và do đó điều khiển được tổng trở mạch tải, dòng điện và công suất tiêu thụ trên tải Rt. Thường công suất tải Pt = RtI2 lớn hơn rất nhiều công suất đưa vào mạch điều khiển (công suất điều khiển) P0 = U0I0. Để đặc trưng cho tác dụng điều khiển của khuếch đại công suất, người ta dùng hệ số khuếch đại:

P 0

K P K(P )

  

 (2.17)

Trong đó  P , Pt 0 là sự thay đổi của công suất tải và công suất điều khiển.

Hình 2.33 vẽ các đặc tính KP(P0), Pt(P0), khi I0 càng lớn, lõi thép càng bão hòa, tác dụng điều khiển của I0 càng giảm, sự biến động của dòng làm việc, công suất Pt càng ít, hệ số khuếch đại càng nhỏ.

CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP Câu hỏi:

Câu 1. Nêu nội dung của phương pháp đồ thị xét mạch điện phi tuyến ở chế độ xác lập điều hòa. Áp dụng phương pháp này để xét đường cong dòng điện và điện áp trên cuộn dây lõi thép khi có kích thích hình sin.

U I

Rdc

Hình 2.32. Khuếch đại công suất sắt từ I0

Điện cảm điều khiển

0 KP,Pt

Hình 2.33. Đặc tính KP(P0), Pt(P0) Pt(P0)

KP(P0)

Câu 2. Trình bày nội dung của phương pháp cân bằng điều hòa. Cho ví dụ.

Câu 3. Trình bày nội dung và nêu phạm vi áp dụng của phương pháp điều hòa tương đương. Cho ví dụ.

Câu 4. Trình bày nội dung phương pháp tuyến tính hóa đoạn đặc tính làm việc.

Cho ví dụ.

Câu 5. Thế nào là hiện tượng triger? Phân tích hiện tượng triger trong các mạch ghép cuộn dây lõi thép với tụ điện tuyến tính.

Câu 6. Nêu hiện tượng cộng hưởng sắt từ. Phân tích sự giống và khác nhau hiện tượng cộng hưởng trong mạch điện tuyến tính và mạch điện phi tuyến.

Câu 7. Thế nào là hiện tượng ổn áp? Trình bày nguyên lý của sơ đồ ổn áp đơn giản.

Câu 8. Giải thích nguyên lý làm việc của điện cảm có điều khiển. Ứng dụng của điện cảm có điều khiển.

Bài tập:

Bài 1. Cho một mạch nối tiếp điện trở R = 100 và điện cảm phi tuyến có đặc tính   (i) 2i 3, 75i .3 Dùng phương pháp cân bằng điều hoà tính sóng bậc 1 và bậc 3 của điện áp u(t) nếu biết dòng điện chảy vào mạch là i(t) = 0,5sin(314t) A.

Đáp số: u(t)210sin t 76,18  110, 07sin 3 t 90 .   

Bài 2. Mạch điện gồm điện cảm tuyến tính L1 = 1H ghép nối tiếp với điện cảm phi tuyến L2 có đặc tính: ψ(i) = 2i0,5i3 đặt dưới nguồn áp u(t) = 10sin(t) V. Xác định sóng bậc một của dòng điện trong mạch?

Đáp số: i (t)1 3,861cos t A.

Bài 3. Mạch điện gồm điện trở tuyến tính: R= 10 ghép nối tiếp với tụ điện phi tuyến Ccó đặc tính: q(u) = 0,1u + 0,001u3 đặt dưới nguồn áp u(t) = 10sin(5t) V. Xác định sóng bậc một của điện áp trên tụ điện?

Đáp số: u (t) 1,911sinC1   t 78,98V.

Bài 4. Quá trình biến áp có thể coi tương đương sơ đồ hình 2.34. Biết: Z1 = 5 + j10 , U0(I0) = 100I05I03(đặc tính phi tuyến hiệu dụng), tải Zt = R2 = 50, nguồn áp đặt vào hình sin với trị hiệu dụng U = 200V. Dùng phương pháp điều hoà tương đương kết hợp phương pháp dò tính dòng, áp các nhánh, công suất và hệ số cos toàn mạch.

Đáp số: I0 2, 06A; It j3, 246A; I1 3,844 57, 6 A;  P600W; cos 0, 78.

Bài 5. Mạch điện hình 2.35 ở chế độ xác lập, biết: e(t) = 200 2 sin(103t – 20o)V, R

= 200Ω, 1

C= 200Ω, đặc tính cuộn cảm phi tuyến có quán tính cho theo bảng sau.

UL (V) 0 100 120 125 130 135 140

IL (A) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Tìm số chỉ của Ampe kế và tính công suất tác dụng của nguồn?

Đáp số: IA = 1,9A; P = 361,81W.

Bài 6. Mạch điện hình 2.36 ở chế độ xác lập, biết: E1  15 0 V, ZL1  j4 , R2  5 , R3  8 , tụ điện phi tuyến C3 có đặc tính cho theo giá trị hiệu dụng:

UC 4I 0,3I . Tính công suất phát (tác dụng) của nguồn.

Đáp số: Pe = 32,914W.

Bài 7. Dùng phương pháp tuyến tính hoá đoạn đặc tính làm việc xác định dòng điện trong các nhánh trong sơ đồ mạch hình 2.37. Biết: E1 = 20V (hằng số), R1 = 5, đặc tính của phần tử phi tuyến R2 cho trong bảng sau. Nguồn e3(t) = 2 sin(103t) V, C = 200F.

U(V) 0 5 10 13 14,5 15

I(A) 0 0,2 1 2 3 4

Đáp số: i1(t) = 1,625 – 0,07 2 sin(103t + 69,44o) A;

i2(t) = 1,625 + 0,117 2 sin(103t + 69,44o) A;

i3(t) = 0,187 2 sin(103t + 69,44o) A.

Hình 2.35 L(I)

e(t) R C

I1 A

Hình 2.34 U

I0 It

U0 ZL(I0)

Hình 2.37 R1

e3(t) R2

Hình 2.36

E1 R2

ZL1

Bài 8. Cho mạch điện hình 2.38 ở chế độ xác lập, biết: e1(t) = 50 + 2sin(5t) V, R1

= 10Ω, R2 = 15Ω, L = 0,1H, tụ điện phi tuyến Cx có đặc tính q(u) = 10-3u + 10-5u3. Tính công suất phát (tác dụng) của nguồn và công suất tiêu thụ trên các phần tử.

Đáp số: Pe = 100,129W; PR1 = 40,101W; PR2 = 60,029W.

Bài 9. Cho mạch điện hình 2.39, trong đó: E1 = 50V (hằng số), nguồn dòng: J(t) = 2sin(5t) A, R1 = R2 = 10Ω, C3 = 0,1F, điện trở phi tuyến Rx có đặc tính V – A cho theo bảng sau.

U(V) 0 5 10 13 14,5 15

I(A) 0 0,2 1,0 2,0 3,0 4,0

Tính công suất tiêu tán trên điện trở phi tuyến?

Đáp số: PRx = 26,86W.

Hình 2.38 Cx L e1(t)

^ ^

Hình 2.39 C3

J(t)

Chương 3. QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH ĐIỆN. CÁC PHƯƠNG PHÁP KINH ĐIỂN TÍNH QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ

MẠCH ĐIỆN TUYẾN TÍNH

Nội dung của chương trình bày các khái niệm cơ bản về quá trình quá độ trong mạch điện, các định luật đóng mở và ứng dụng tìm các điều kiện đầu (sơ kiện) của bài toán. Trong chương cũng trình bày các phương pháp tích phân kinh điển giải bài toán quá độ trong mạch điện tuyến tính, đó là việc giải trực tiếp hệ phương trình vi phân viết theo các luật Kirchhoff để tìm đáp ứng quá độ là dòng điện hoặc điện áp trong mạch.

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU HÒA TƯƠNG ĐƯƠNG

Các định luật đóng mở