Mạch xoay chiều Cơ sở lý thuyết mạch điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.63 MB, 223 trang )
Mạch xoay chiều
Cơ sở lý thuyết mạch điện
Nguyễn Công Phương
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
2
Nội dung
I. Thông số mạch
II. Phần tử mạch
III. Mạch một chiều
IV. Mạch xoay chiều
V. Mạng hai cửa
VI. Mạch ba pha
VII.Quá trình quá độ
VIII.Khuếch đại thuật toán
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
3
Mạch 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)
• Phương pháp giải: dùng số phức
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
4
Mạch xoay chiều (2)
1. Sóng sin
2. Phản ứng của các phần tử cơ bản
3. Số phức
4. Biển diễn sóng sin bằng số phức
5. Phức hoá các phần tử cơ bản
6. Phân tích mạch xoay chiều
7. Công suất trong mạch xoay chiều
8. Hỗ cảm
9. Phân tích mạch điện bằng máy tính
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
5
Sóng sin (1)
u(t) = U
m
sinωt
– U
m
: biên độ của sóng sin
– ω : tần số góc (rad/s)
– ωt : góc
– U : trị hiệu dụng
ωt
U
m
u(t)
– U
m
0
π
2π
3π
2
m
U
U
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
6
Sóng sin (2)
2
T
ωt
U
m
u(t)
– U
m
0
π
2π
3π
t
U
m
u(t)
– U
m
0
T/2
T
3T/2
2T
T
f
1
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
7
Sóng sin (3)
• φ: pha ban đầu
• u
2
sớm pha so với u
1
,
hoặc
• u
1
chậm pha so với u
2
• Nếu φ ≠ 0 → u
1
lệch
pha với u
2
• Nếu φ = 0 → u
1
đồng
pha với u
2
u(t) = U
m
sin(ωt + φ)
ωt
U
m
– U
m
0
π
2π
φ
u(t)
u
2
(t) = U
m
sin(ωt + φ)
u
1
(t) = U
m
sinωt
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
8
Sóng sin (4)
u(t) = U
m
sin(ωt + φ)
φ
U
m
0
t
t = 0
t
*
t
*
Quay với vận tốc ω rad/s
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
9
Sóng sin (5)
u(t) = U
m
sin(ωt + φ)
φ
U
m
φ
1
U
1
u
1
(t) = U
1
sin(ωt + φ
1
)
u
2
(t) = U
2
sin(ωt + φ
2
)
φ
2
U
2
u
1
(t) + u
2
(t)
Biên độ & góc pha là đặc trưng của một sóng sin
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
10
Sóng sin (6)
φ
1
U
1
φ
2
U
2
u
1
(t) + u
2
(t)
Chú ý: Phép cộng các sóng sin bằng véctơ quay
chỉ đúng khi các sóng sin có cùng tần số
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
11
Mạch xoay chiều
1. Sóng sin
2. Phản ứng của các phần tử cơ bản
3. Số phức
4. Biểu diễn sóng sin bằng số phức
5. Phức hoá các phần tử cơ bản
6. Phân tích mạch xoay chiều
7. Công suất trong mạch xoay chiều
8. Hỗ cảm
9. Phân tích mạch điện bằng máy tính
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
12
Phản ứng của các phần tử cơ bản (1)
tU
Rm
sin
R
u Ri
tIi
m
sin
sin
R m
u RI t
u
R
i
R
u
R
i
)sin()sin( tRIutIi
mrm
ωt
0
φ
i(t)
u
R
(t)
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
13
Phản ứng của các phần tử cơ bản (2)
L
di
u L
dt
u
L
i
L
tIi
m
sin
cos
L m
u LI t
o
sin( 90 )
m
LI t
o
sin( 90 )
Lm
U t
u
L
i
o
sin( ) sin( 90 )
m L m
i I t u LI t
ωt
0
90
o
φ
u
L
(t)
i(t)
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
14
Phản ứng của các phần tử cơ bản (3)
1
u idt
C
C
i
u
C
tIi
m
sin
1
sin
m
u I tdt
C
t
C
I
m
cos
o
sin( 90 )
m
I
t
C
o
sin( 90 )
m
U t
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
15
Phản ứng của các phần tử cơ bản (4)
C
i
u
C
o
sin( ) sin( 90 )
m
m C
I
i I t u t
C
tIi
m
sin
o
sin( 90 )
m
C
I
u t
C
o
sin( 90 )
m
U t
ωt
0
90
o
φ
u
C
(t)
i(t)
u
C
i
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
16
Phản ứng của các phần tử cơ bản (5)
tRIu
mr
sin
tIi
m
sin
o
sin( 90 )
m
C
I
u t
C
u
C
i
o
sin( 90 )
L m
u LI t
u
r
i
u
L
i
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
17
Phản ứng của các phần tử cơ bản (6)
)sin( tRIu
mr
)sin( tIi
m
o
sin( 90 )
m
C
I
u t
C
o
sin( 90 )
L m
u LI t
u
r
i
φ
u
L
i
φ
u
C
i
φ
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
18
Phản ứng của các phần tử cơ bản (7)
VD1
i(t) = 5sin100t A; r = 200 Ω; L = 3 H;
C = 20 μF; u = ?
CLr
uuuu
ttrIu
mr
100sin5.200sin
o o
5
5
sin( 90 ) sin(100 90 )
100.2.10
m
C
I
u t t
C
0 o
sin( 90 ) 100.3.5sin(100 90 )
L m
u LI t t
o o
1000sin100 1500sin(100 90 ) 2500sin(100 90 )Vu t t t
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
19
Phản ứng của các phần tử cơ bản (8)
VD1
i(t) = 5sin100t A; r = 200 Ω; L = 3 H;
C = 20 μF; u = ?
o o
1000sin100 1500sin(100 90 ) 2500sin(100 90 )Vu t t t
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
20
Phản ứng của các phần tử cơ bản (9)
VD1
i(t) = 5sin100t A; r = 200 Ω; L = 3 H;
C = 20 μF; u = ?
o o
1000sin100 1500sin(100 90 ) 2500sin(100 90 )Vu t t t
u
r
u
C
u
L
u
L
+ u
C
u
o
1000 2 sin(100 45 ) Vt
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
21
Phản ứng của các phần tử cơ bản (10)
)sin()(
2
2
t
C
I
LIrIu
m
mm
r
C
L
arctg
1
m
rI
u
r
u
C
u
L
u
L
+ u
C
e
C
I
LI
m
m
tIi
m
sin
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
22
Phản ứng của các phần tử cơ bản (11)
eidt
C
Liri
1
'
idt
C
u
c
1
VD2
e(t) = 100sin100t V; r = 200 Ω; L = 3 H;
C = 20 μF; i = ?
'Liu
L
riu
r
euuu
CLr
te
C
i
Liri 100cos100.100''''
)100sin( tIi
m
t100cos10
4
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
23
Phản ứng của các phần tử cơ bản (12)
VD2
euuu
CLr
)100sin( tIi
m
)100sin( trIu
mr
o
sin(100 90 )
L m
u LI t
o
sin(100 90 )
m
C
I
u t
C
o
o
sin(100 )
sin(100 90 )
sin(100 90 )
100sin100
m
m
m
rI t
LI t
I
t
C
t
e(t) = 100sin100t V; r = 200 Ω; L = 3 H;
C = 20 μF; i = ?
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
24
Phản ứng của các phần tử cơ bản (13)
VD2
2
22
100500300200
mmm
III
1/ 8 0,35 A
m
I
o
o
200 sin(100 ) 300 sin(100 90 )
500 sin(100 90 ) 100sin100
m m
m
I t I t
I t t
0 o
sin(100 ) sin(100 90 ) sin(100 90 ) 100sin100
m
m m
I
rI t LI t t t
C
e(t) = 100sin100t V; r = 200 Ω; L = 3 H;
C = 20 μF; i = ?
u
r
u
C
u
L
u
L
+ u
C
e
0,35sin(100 ) Ai t
Mạch xoay chiều - sites.google.com/site/ncpdhbkhn
25
Phản ứng của các phần tử cơ bản (14)
VD2
o
500 300
1 45
200
m m
m
I I
arctg arctg
I
o
0,35sin(100 45 ) Ai t
o
o
200 sin(100 ) 300 sin(100 90 )
500 sin(100 90 ) 100sin100
m m
m
I t I t
I t t
0 o
sin(100 ) sin(100 90 ) sin(100 90 ) 100sin100
m
m m
I
rI t LI t t t
C
e(t) = 100sin100t V; r = 200 Ω; L = 3 H;
C = 20 μF; i = ?
u
r
u
C
u
L
u
L
+ u
C
e
φ
