Tài liệu Mạch xoay chiều cơ sở lý thuyết mạch điện ( www.sites.google.com/site/thuvientailieuvip )

Nguyễn g y Công g Phương g Mạch xoay chiều Cơ sở lý thuyết mạch điện Nội dung • • • • • • • Thông số mạch Phần tử mạch Mạch một chiều Mạch xoay chiều Mạng hai cửa Mạch ba pha Q á ttrình Quá ì h quáá độ Mạch xoay chiều 2 Mạch xoay chiều ề (1) • • • Mạch ạ một ộ chiều được ợ dùngg 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 nhiên 2 Tín 2. Tí hiệ hiệu điện điệ xoay chiều hiề dễ sản ả xuất ất & truyền t ề dẫn, dẫ được đ dùng rất phổ biến 3. Các tín hiệu chu kỳ được phân tích thành tổng của các sóng sin → sóng sin đóng vai trò quan trọng trong phân tích tín hiệu chu kỳ 4. Vi phân & tích phân của sóng sin là các sóng sin → dễ tính toán Mạch xoay chiều 3 Mạch xoay chiều ề (2) 1. 2. 3 3. 4. 5 5. 6. 7 7. 8. 9 9. Sóng sin Phản ứng của các phần tử cơ bản Số phức Biển diễn sóng sin bằng số phức Phức hoá các phần tử cơ bản Phân tích mạch xoay chiều Cô suất Công ất trong t mạch h xoay chiều hiề Hỗ cảm Phâ tích Phân tí h mạch h điệ điện bằng bằ máy á tính tí h Mạch xoay chiều 4 Sóng sin (1) u(t) = Umsinωt – – – – Um : ω: ωtt : U : biên độ của sóng sin tần số góc (rad/s) góc ó Um trị hiệu dụng U  2 u(t) (t) Um 0 – Um 3π π 2π Mạch xoay chiều ωt 5 u(t) Um T  2 0 Sóng sin (2) 3π π 2π ωt – Um T 2  1 f  T u(t) () Um 0 – Um 3T/2 T/2 T Mạch xoay chiều t 6 Sóng sin (3) u(t) = Umsin(ωt + φ) • φ: pha ban đầu • u2 sớm ớ pha h so với ới u1, hoặc • u1 chậm pha so với ới u2 • Nếu φ ≠ 0 → u1 lệch pha với u2 • Nếu φ = 0 → u1 đồng pha với u2 Um u1((t)) = Umsinωt u2(t) = Umsin(ωt + φ) 0 ωt u(t) φ π 2 2π – Um Mạch xoay chiều 7 Sóng sin (4) u(t) ( ) = Umsin(ωt ( + φ) t=0 t* Um φ 0 t* t Quay với vận tốc ω rad/s Mạch xoay chiều 8 Sóng sin (5) u(t) = Umsin(ωt + φ) u1(t) = U1sin(ωt + φ1) u2(t) = U2sin(ωt + φ2) u1(t) + u2(t) Um U1 φ φ1 U2 φ2 Biên độ & góc pha là đặc trưng của một sóng sin Mạch xoay chiều 9 Sóng sin (6) u1(t) + u2(t) U1 φ1 U2 φ2 Chú ý: Phép cộng các sóng sin bằng véctơ quay chỉ hỉ đú đúng khi các á sóng ó sin i cóó cùng ù tần tầ sốố Mạch xoay chiều 10 Mạch xoay chiều ề 1. 2. 3 3. 4. 5 5. 6. 7 7. 8. 9 9. Sóng sin Phản ứng của các phần tử cơ bản Số phức Biểu diễn sóng sin bằng số phức Phức hoá các phần tử cơ bản Phân tích mạch xoay chiều Cô suất Công ất trong t mạch h xoay chiều hiề Hỗ cảm Phâ tích Phân tí h mạch h điệ điện bằng bằ máy á tính tí h Mạch xoay chiều 11 Phản ứng của các phần ầ tử cơ bản (1) i i  I m sin t u R  Ri R uR  u R  RI m sin t  U Rm sin t uR(t) 0 i(t) φ ωt i uR i  I m sin(t   )  u r  RI m sin(t   ) Mạch xoay chiều 12 Phản ứng của các phần ầ tử cơ bản (2) i i  I m sin t di uL  L dt uL(t) L uL  u L   LI m cos t   LI m sin(t  90o )  U Lm sin(t  90o ) i(t) uL 0 φ ωt i 90o i  I m sin(t   )  uL   LI m sin(t    90o ) Mạch xoay chiều 13 Phản ứng của các phần ầ tử cơ bản (3) i C uC i  I m sin t 1  u   I m sin tdt 1 u   idt C C Im Im o o  cos t  sin(t  90 )  U m sin(t  90 ) C C Mạch xoay chiều 14 Phản ứng của các phần ầ tử cơ bản (4) C i uC Im i  I m sin t  uC  sin(t  90o )  U m sin(t  90o ) C 90o uC(t) i(t) ωt φ0 i  I m sin(t   )  uC  Im sin(t    90o ) C Mạch xoay chiều i uC 15 Phản ứng của các phần ầ tử cơ bản (5) i  I m sin t i uL i ur ur  RI m sin t uC i Im o u  sin( i (  t  90 ) uL   LI m sin( i (t  90 ) C C o Mạch xoay chiều 16 Phản ứng của các phần ầ tử cơ bản (6) i  I m sin(t   ) i uL i φ ur ur  RI m sin( i (t   ) i φ φ uC Im sin( i (t    90o ) uL   LI m sin( i (t    90 ) uC  C o Mạch xoay chiều 17 VD1 Phản ứng của các phần ầ tử cơ bản (7) i(t) ( ) = 5sin100t A;; r = 200 Ω;; L = 3 H;; C = 20 μF; u = ? u  u r  u L  uC ur  rI m sin t  200.5 sin 100t uL   LI m sin(t  900 )  100.3.5sin(100t  90o ) Im 5 o o uC  sin(t  90 )  sin(100 t  90 ) 5 100.2.10 C  u  1000sin100t  1500sin(100t  90o )  2500sin(100t  90o ) V Mạch xoay chiều 18 Phản ứng của các phần ầ tử cơ bản (8) VD1 i(t) ( ) = 5sin100t A;; r = 200 Ω;; L = 3 H;; C = 20 μF; u = ? u  1000sin100t  1500sin(100t  90o )  2500sin(100t  90o ) V 2.5 2 1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 0 20 40 60 80 100 120 Mạch xoay chiều 140 160 180 200 19 VD1 Phản ứng của các phần ầ tử cơ bản (9) i(t) ( ) = 5sin100t A;; r = 200 Ω;; L = 3 H;; C = 20 μF; u = ? uL ur uL + uC u u  1000sin100t  1500sin(100t  90o )  2500sin(100t  90o ) V uC  1000 2 sin(100t  45o ) V Mạch xoay chiều 20