giải tích mạch chương 2

34
Chương 2 : Mạch xác lập điều hòa Bài gi ảng Giải tích Mạch 2012 2.1 Quá trình tuần hoàn 2.2 Quá trình điều hòa 2.3 Phương pháp biên độ phức 2.4 Giải bài toán mạch dùng ảnh phức 2.5 Quan hệ dòng áp trên các phần tử mạch 2.6 Các định luật mạch dạng phức 2.7 Đồ thị vectơ 2.8 Công suất 2.9 Hệ số công suất & cách hiệu chỉnh 2.10 Phối hợp trở kháng 1

Upload: ho-nguyen-ly

Post on 09-Sep-2015

247 views

Category:

Documents


5 download

DESCRIPTION

Tài liệu đh Bách Khoa TPHCM GTM Chương 2

TRANSCRIPT

  • Chng 2 : Mch xc lp iu ha

    Bi ging Gii tch Mch 2012

    2.1 Qu trnh tun hon 2.2 Qu trnh iu ha 2.3 Phng php bin phc 2.4 Gii bi ton mch dng nh phc 2.5 Quan h dng p trn cc phn t mch 2.6 Cc nh lut mch dng phc 2.7 th vect 2.8 Cng sut 2.9 H s cng sut & cch hiu chnh 2.10 Phi hp tr khng

    1

  • Tn hiu kho st : dng in i(t) , in p u(t)

    Bi ging Gii tch Mch 2012 2

    Tun hon : f(t) = f(t+T)

    2.1 Qu trnh tun hon

    Dao ng k quanst, o tr tc thi

    Volt , Amper o tr hiu dng

    o c

  • Bi ging Gii tch Mch 2012 3

    Tr hiu dng

    2 2

    0 0

    1 1( ) ( )T T

    RMS RMSI i t dt U u t dtT T= =

    2.1 Qu trnh tun hon

    Dng in (in p) tun hon s c tr hiudng IRMS (URMS) l bng vi tr s dng (p) DCkhi cng sut tiu tn trung bnh do 2 dng in(in p) gy ra trn cng in tr R l nh nhau

    Biu thc tnh tr hiu dng( RMS Root Mean Square )

  • Bi ging Gii tch Mch 2012 4

    M t ( ) sin( )( ) sin( )

    m

    m

    i t I tu t U t

    = +

    = +

    2.2 Qu trnh iu ha

    Dng in , in p

    Im , Um : bin : tn s gc , : pha ban u

    Tr hiu dng2

    2

    mRMS

    mRMS

    II

    UU

    =

    =

  • Bi ging Gii tch Mch 2012 5

    : pha ban u, ta c th ni u2(t) sm pha so viu1(t), hoc u1(t) chm pha so vi u2(t).

    0 ta ni u1(t) v u2(t) lch pha.

    =0 ta ni u1(t) v u2(t) ng pha

    2.2 Qu trnh iu ha

  • Bi ging Ton K Thut 2012 6

    1 1 1( ) ( )mu t U sin t = +

    2 2 2( ) ( )mu t U sin t = +

    Cng tn s. Cng dng lng gic. Cng dng bin (cc i hay hiu dng)

    Ta ni u1(t) nhanh pha hn u2(t) mt gc th =1-2 (hay ta c th ni 2 chm pha hn 1 mt gc ).

    Nu ta ni u2(t) nhanh pha hn u1(t) mt gc th =2-1

    So snh pha hai tn hiu iu ha

  • Bi ging Gii tch Mch 2012 7

    ( ) ( )mu t U sin t = +

    2.3 Phng php bin phc

  • Vct quay

    Bi ging Gii tch Mch 2012 8

    ( ) ( )mu t U sin t = +

    Biu din di dng vct quay

    1 1 1( ) ( )mu t U sin t = +

    2 2 2( ) ( )mu t U sin t = +

    Biu din di dng vct quay

  • Bi ging Gii tch Mch 2012 9

    1 1 1( ) ( )mu t U sin t = +

    2 2 2( ) ( )mu t U sin t = +

    1 2

    1 1 2 2

    ( ) ( ) ( )( ) ( )m m

    u t u t u tU sin t U sin t

    = +

    = + + +

    )()( 21 tutu +Vct quay

  • nh phc nh phc cho tn hiu iu ha

    Min t Min phc

    Cc quan h

    Bi ging Gii tch Mch 2012 10

    ( ) sin( )mf t F t = + jm mF F e F

    = =

    { }1( ) Im sin( )m mf t F F t = = +{ }2 ( ) Re cos( )m mf t F F t = = +

    Hiu dng phc 2RMS

    FF

    =

  • Cc tnh cht ca vct bin phc

    Bi ging Gii tch Mch 2012 11

    : ( ) ; ( )Cho f t F g t G

    ( )kf t k F

    ( ) ( )f t g t F G

    : ( ) 3cos(2 30 ) 3 30o oVD f t t F= + =

    3 ( ) 3 9 30of t F =

    3 30 4 60 5 23,13o o oF G

    + = + =

    ( ) 4cos(2 60 ) 4 60o og t t G= =

    Tnh t l

    Tnh xp chng

    0( ) ( ) 5cos(2 23,13 )f t g t t+ =

  • Bi ging Gii tch Mch 2012 12

    Cc tnh cht ca vct bin phc

    ( )df t j Fdt

    1( ) jf t dt F

    ( ) 6sin(2 30 ) 6cos(2 120 ) 2 6 120df t o o odt t t j F= + = + =

    3 3 312 2 2 2( ) sin(2 30 ) cos(2 60 ) 60

    o o ojf t dt t t F= + = =

    : ( ) ; ( )Cho f t F g t G

    : ( ) 3cos(2 30 ) 3 30o oVD f t t F= + =

    ( ) 4cos(2 60 ) 4 60o og t t G= =

    Tnh o hm

    Tnh tch phn

  • 2.4 Gii bi ton mch dng nh phc

    Bi ging Gii tch Mch 2012 13

    ( )R L Cu u u e t+ + =1 ( )didt CRi L idt e t+ + =

    ( ) jme t E E e

    =

    1j CR I j L I I E

    + + =

    1( )m

    C

    EIR j L

    =

    +

    1( )CR j L j I E

    + =

    e(t) = 10 cos 2t (V)R = 4; L = 2H; C = 0,5F

    01

    2.0,5

    10 0 10 2 36,874 (2.2 ) 4 3

    o

    Ij j

    = = =

    + +

    Vay : i(t) = 2 cos (2t - 36,87o) A

    R L

    Ce(t)

    uR uLuC

    i(t) Min t

    Min phcGii pt vi phn tm i(t)

    Pt i s

  • Phng php vct bin phc

    Bi ging Gii tch Mch 2012 14

    Min thi gian Min phc

    PP ny do Charles Proteur Steinmetz tm ra vo nm 1897 .

    Mch xc lp iu ha

    Mch phc

    H phng trnh vi tch phn

    H phng trnh i s phc

    nh phcTn hiu iu ha

  • 2.5 Quan h dng p trn cc phn t mch

    in tr

    Bi ging Gii tch Mch 2012 15

    R RU R I

    =

    Cung pha

    R

    u(t)

    i(t)

    cos( )R mi I t = +

    cos( )R R mu Ri RI t = = +

    Min phcRIR

    UR

    IR

    UR

    R mI I

    =

    R mU RI

    =

  • IL

    UL

    jL

    2.5 Quan h dng p trn cc phn t mch

    in cm

    Bi ging Gii tch Mch 2012 16

    L LU j L I

    =

    Lch pha 900

    cos( )L mi I t = +0cos( 90 )LL m

    diu L LI tdt

    = = + +

    Min phc

    L

    u(t)

    i(t)

    IL

    UL

    L mI I

    =

    L mU j LI

    =

  • IC

    UC

    -j/C

    2.5 Quan h dng p trn cc phn t mch

    in dung

    Bi ging Gii tch Mch 2012 17

    C CjU I

    C

    =

    Lch pha 900

    cos( )C mu U t = +

    0cos( 90 )CC mdui C CU tdt

    = = + +

    Min phc

    C

    u(t)

    i(t)

    IC

    UCC mU U

    =

    C mI j CU

    =

  • Bi ging Gii tch Mch 2012 18

    2.6 Cc nh lut dng phc

    in trR RU R I

    =

    RIR

    UR

    L L L LU j L I jX I

    = =IL

    UL

    jL in cm

    in dungIC

    UC

    -j/C

    C C C CjU I jX I

    C

    = =

  • RU

    -j/C

    jLI

    Bi ging Gii tch Mch 2012

    2.6 Cc nh lut dng phc

    Tr khng

    U Z I

    =

    Dn np

    R

    U

    -j/CjLI I

    U

    Z

    Z R jX Z = + =

    I

    U

    Y

    I Y U

    = Y G jB Y = + =

    1YZ

    =

  • Z: Tr khng (impedance) R: in tr (resistance) X: in khng (reactance) n v tnh []

    Bi ging Gii tch Mch 2012 20

    = u i

    Y: Dn np (admittance) G: in dn (conductance) B: in np (susceptance) n v tnh [S]

    Z R jX Z = + =

    | Z |: module cua Z: goc lech pha gia u va i

    Y G jB Y = + =

    | Y |: module cua Y: goc lech pha gia i va u

    Tr khng & Dn np

    = i u

  • nh lut Kirchhoff dng phc

    nh lut Kirchhoff dng phc v dng: Tng cc dng in phc ti mt nt bng khng. Qui c dng i vo nt mang du dng, i ra nt mang du m

    nh lut Kirchhoff dng phc v p: Tng cc p phc trong mt vng kn bng khng.

    Bi ging Gii tch Mch 2012 21

    0Knt

    I

    =

    0Kvngkn

    U

    =

  • V d Tm dng in trong cc nhnh

    v in p trn cc phn t

    S phc ha

    Bi ging Gii tch Mch 2012 22

    1H1/9F

    1

    35cos3t [V]

    i1(t)

    i2(t) i3(t)

    Gii

    1

    3

    I1I2 I3

    j3

    -j35 0o VI II

    a

    b

    Nt a Vng I Vng II

    1 2 3 0I I I

    =0

    1 25 0 (3 3) 0I j I

    + + + =

    2 3(3 3) ( 3) 0j I j I

    + + =

    0 01 2

    03

    1 36,87 ; 1 53,13

    2 81,87

    I I

    I

    = =

    =

  • V d

    Bi ging Gii tch Mch 2012 23

    1

    3

    I1I2 I3

    j3

    -j35 0o VI II

    a

    b

    01

    02

    03

    1 36,87

    1 53,13

    2 81,87

    I

    I

    I

    =

    =

    =

    01 1

    02 2

    02

    03

    1 1 36,87

    3 3 53,13

    3 3 36,87

    3 3 2 8,13

    R

    R

    L

    C

    U I

    U I

    U j I

    U j I

    = =

    = =

    = =

    = =

    i1(t) = cos (3t + 36,87o) [A]i2(t) = cos (3t - 53,13o) [A]i3(t) = 1,41 cos (3t + 81,87o)[A] uR1(t) = cos (3t + 36,87o) [V]uR2(t) = 3 cos (3t - 53,13o) [V]uL(t) = 3 cos (3t + 36,87o) [V]uC(t) = 4,24 cos (3t - 8,13o) [V]

  • V d ngun ph thuc

    Bi ging Gii tch Mch 2012 24

    Tm i1 ? i2 ? 1 23 ( 1)I I K+ =

    1 22 0,5 4 0 ( 2)Rj I U I K + =

    24 ( )RU I Ohm=

    S phc ha

    1( ) 3 2 sin(4 45 )oi t t A= +

    2 ( ) 3 2 sin(4 45 )oi t t A=

    1 2 0jI I+ = 1 2 3I I+ =

    1 3 2 45oI =

    2 3 2 45oI =

    4 +-3sin4t

    [A]

    18

    F

    12 R

    uuR

    i2

    i1

    Gii

    I4+-

    12UR

    I2

    -j2 I1

    UR3 0o A

    a

    b

  • 2.7 th vect (vector diagram) nh ngha :

    biu din hnh hc ca cc nh lut mch dng phc Phn loi:

    th vet p, vect dng th vet tr khng, dn np th vet cng sut

    Cng dng : thng dung cho cac bai toan: Mo ta ro hn quan he gia cac ai lng ien trong mach. Tm hieu s anh hng cua mot thong so mach len cac ai

    lng ien. Cho phep xac nh module va pha cac ai lng da tren

    mot so so lieu o ( thng dung kem vect hieu dung phc).

    Bi ging Gii tch Mch 2012 25

  • Biu din hnh hc ca nh phc

    Bi ging Gii tch Mch 2012 26

    03 4 5 53,13U j

    = + = 5

    3

    4

    53,130

    j

    +1Re

    Im

  • th vect v nh phc

    Bi ging Gii tch Mch 2012 27

    Cho Tm

    1 212 5 ; 9 12U j U j

    = + = +

    1 2U U U

    = + Dng nh phc

    01 2 21 17 27 39U U U j

    = + = + = 0

    1

    02

    12 5 13 22,62

    9 12 15 53,13

    U j

    U j

    = + =

    = + = Dng th vect

    Re

    Im

    0 9

    12

    53,130

    12

    5

    22,62

    Re

    Im

    0

    53,130

    22,620

    =390

  • Bi ging Gii tch Mch 2012 28

    V d th vect v nh phc Tm R v XL nu bit I=2A,

    Uac=100V, Uab=173V, Ubc=100V (RMS)

    R jXL

    jXC

    I

    Uac

    c

    a b

    I

    Ubc

    Uac Uab

    2 2 2

    0 0

    cos 0,8652

    30 60

    ab bc ac

    ab bc

    U U UU U

    + = =

    = =

    0 02 0 173 60abI U

    = =

    43,25 75

    43,2575

    abL

    L

    UR jX jI

    RX

    + = = +

    = =

  • th vng ca tr khng v dn np

    Khi nim: tr khng Z v dn np Y l cc s phc dng th kho st khi thng s nhnh thay i

    Bi ging Gii tch Mch 2012 29

    Z1Z2 Z

    Y1 Y2 Y

    Z1

    Y1

    Z2Y2

    Z

    Y

    R

    jX

    G

    jB

  • th vng ca tr khng v dn np Nhnh R-L ni tip

    Bi ging Gii tch Mch 2012 30

    Z

    Y

    R

    jX

    G

    jB

    R

    jXL

    Z,Y Biu thc tr khng & dn np

    LZ R jX= +

    B < 0 v G > 0 qu tch l ng trn

    2 2

    GRG B

    =+

    2 221 1

    2 2G B

    R R + =

    12R

    1R

    2 2

    1 1 G jBZY G jB G B

    = = =

    + +

  • th vng ca tr khng v dn np Nhnh R-L ni tip

    Bi ging Gii tch Mch 2012 31

    Z

    Y

    R

    jX

    G

    jB

    R

    jXL

    Z,Y Biu thc tr khng & dn np

    LZ R jX= +

    B < 0 v G > 0 qu tch l ng trn

    2 2LBX

    G B

    =+

    2 221 1

    2 2L LG B

    X X

    + + =

    12 LX

    1

    LX

    2 2

    1 1 G jBZY G jB G B

    = = =

    + +

  • th vng ca tr khng v dn np

    Bi ging Gii tch Mch 2012 32

    Mch Qu tch tr khng Qu tch dn np

    R

    jXC

    Z,Y

    R

    jXC

    Z,Y

    Z

    R

    jX

    12R

    Y G

    jB

    12R

    1R

    Z

    R

    jX

    Y

    G

    jB

    12 CX

    1

    CX

  • th vng ca tr khng v dn np

    Bi ging Gii tch Mch 2012 33

    Mch Qu tch tr khng Qu tch dn np

    R jXLZ,Y

    R jXLZ,Y

    Y

    G

    jB1R

    YG

    jB

    1

    LXZ

    R

    jX

    12 LX

    1

    LX

    ZR

    jX

    12R

    1R

  • th vng ca tr khng v dn np

    Bi ging Gii tch Mch 2012 34

    Mch Qu tch tr khng Qu tch dn np

    R jXCZ,Y

    R jXCZ,Y Y

    G

    jB1

    CX

    YG

    jB

    1R

    Z

    RjX 1

    2R1R

    Z

    R

    jX

    12 CX

    1

    CX

    Chng 2 : Mch xc lp iu ha Tn hiu kho st : dng in i(t) , in p u(t)Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5So snh pha hai tn hiu iu haSlide Number 7Vct quayVct quaynh phcCc tnh cht ca vct bin phcCc tnh cht ca vct bin phc2.4 Gii bi ton mch dng nh phcPhng php vct bin phc2.5 Quan h dng p trn cc phn t mch2.5 Quan h dng p trn cc phn t mch2.5 Quan h dng p trn cc phn t mchSlide Number 18Slide Number 19Slide Number 20nh lut Kirchhoff dng phcV d V d V d ngun ph thuc2.7 th vect (vector diagram)Biu din hnh hc ca nh phc th vect v nh phcV d th vect v nh phc th vng ca tr khng v dn np th vng ca tr khng v dn np th vng ca tr khng v dn np th vng ca tr khng v dn np th vng ca tr khng v dn np th vng ca tr khng v dn np