Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ - Hồ Phạm Huy Ánh (Phần 1)
BÀI GIẢNG
Biến Đổi Năng Lượng
TS. Hồ Phạm Huy Ánh
Jan 2010
Lecture 1
1
Các Tóm Tắt cần thiết
¾ Cho áp và dòng xoay chiều hình sin:
( )
)
( ) )
v t =Vm cos ωt +θv
i t = Im cos ωt +θi
¾ Giá trị công suất tức thời được tính bởi (với i = Im khi t = 0)
( ) ( ) ( )
)
p t = v t i t =Vm Im cos ωt +θv −θi cos ωt
¾ Giá trị công suất tác dụng trung bình trong chu kì T = 2π/ω
Vm Im
( )
( )
P = cos θv −θi =Vrms Irms cos θv −θi
2
Với Vrms và Irms lần lượt là giá trị dòng và áp hiệu dụng. θ = θv − θi được
gọi là góc hệ số công suất, và cos(θ) gọi là hệ số công suất (PF).
Lecture 1
2
Các Tóm Tắt về Đại Lượng phức
¾ Các đại lượng điện trong mạch xoay chiều có thể được thể hiện dưới
dạng phức như sau:
V = Vrms ∠θv I = Irms ∠θi
Góc pha
Độ lớn (Magnitude)
Hệ số công suất sớm
Hệ số công suất trễ
V
I
+
+
V
I
θi
θv
θv
θi
Tải cảm có hệ số công suất trễ, trong khi Tải dung có hệ số công suất sớm.
Lecture 1
3
Các ví dụ:
¾ Ex. 2.1: Thể hiện dưới dạng phức các đại lượng v(t) & i(t) sau, và xác
định tiếp công suất tác dụng P
v
(
(
t
t
)
)
= 210cos
= 25cos
ωt − 200
− 20
= 500
ωt + 300
)
⇒ V = 10∠300
⇒ I = 5∠ − 200
i
)
(hệ số công suất trễ)
θ = θv −θi = 30 −
)
0
)
P = 10 5 cos 50 = 32.14 W
¾ Ex. 2.2: Xác định lại công suất tác dụng P với giá trị mới của i(t)
i
(
t
)
= 25cos
ωt −900
)
⇒ I = 5∠ −900
0
(phát P lên lưới!)
( )( )
P = 10 5 cos 120 = −25 W
Lecture 1
4
Các Tóm Tắt về Công suất Phức
¾ Ngoài công suất tác dụng, công suất phản kháng được tính bởi:
Vm Im
Q =
sin
(
θv −θi
)
= Vrms Irms sin
(
θv −θi
)
2
¾ Còn thành phần công suất tức thời được xác định như sau:
p
(
t
)
(
= P + Pcos 2ωt
)
− Qsin
2ωt
)
= P
1+ cos
2ωt
)
]
− Qsin
2ωt
)
¾ VớiV = Vrms e jθv và I = Irms e jθ,i ta có kết quả:
P = Re
V ⋅ I *
V ⋅ I *
=Vrms Irms cos
=Vrms Irms sin
(
θv −θi
)
Q = Im
(
θv −θi
)
¾ Cuối cùng ta xây dựng được công thức xác định công suất phức
S =
V ⋅ I *
= P + jQ
Lecture 1
5
Các Tóm Tắt về Công suất Phức (tt)
¾ Các đại lượng điện xoay chiều đều được khai thác qua giá trị hiệu
dụng, nên để đơn giản ta có thể lượt bỏ chỉ số rms
P = VI cos
θv −θi
)
Q = VI sin
S =VI
θv −θi
)
¾ Độ lớn công suất phức sẽ được tính bởi
¾ Ba thành phần S, P, và Q, có đơn vị đo khác nhau lần lượt là volt-
amperes (VA), watts (W), và volt-ampere reactive (VAR).
¾ Khai thác định luật Joule, ta có thể xác định công suất phức như sau:
S = ZII * = I 2 Z = I 2
R + jX = P + jQ
)
Z = R + jX
V = ZI
P = I 2 R
Từ đó
Q = I 2 X
Lecture 1
6
Các ví dụ:
¾ Ex. 2.4: Xác định công suất phức của đại lượng điện có v(t) và i(t) đi qua:
v
(
)
t
)
= 210cos
ωt +100
)
⇒ V =10∠100
⇒ I = 20∠ − 200
i
(
t
= 220sin
ωt + 700
)
S =
VI *
=
10∠100 20∠200
= 200∠300 =173.2 + j100 VA
P =173.2 W
Q =100 VAR
¾ Ex. Sửa BT 2.5 và 2.6 trong GT
Lecture 1
7
Định luật Bảo Toàn Công Suất Phức
¾ Với mạch nối tiếp
*
*
)
S =V ⋅ I = V1 +V2 +...+Vn I = S1 + S2 +...+ Sn
¾ Với mạch song song
*
*
)
S =V ⋅ I =V I1 + I2 +...+ In = S1 + S2 +...+ Sn
¾ Như vậy công suất phức tổng sẽ bằng tổng các công suất phức thành
phần, với 2 thành phần P tổng và Q tổng được xác định bởi:
P = P + P + ... + P Q = Q1 + Q2 + ... + Qn
1
2
n
¾ Từ đó ta xây dựng được Tam Giác Công Suất (Giải BT 2.7 trong GT)
Lecture 1
8
Các ví dụ:
¾ Ex. 2.7: Xây dựng tam giác công suất
S =VI* =
100∠100 10∠ − 26.80
=1000∠36.80 = 800 + j600 VA
Với
Q = 600 VAR
P = 800 W
S =1000 VA
Vì θ > 0, dòng chậm pha hơn áp
nên tải có tính cảm.
Q = 600
VAR
36.80
P = 800 W
¾ Ex. Giải các BT 2.8, 2.9 và 2.10: xem sách GT
Lecture 1
9
Đặc tả công suất qua Tải
¾ Công suất cấp cho Tải được thể hiện qua 6 thông số: V, I, Hệ Số
Công Suất (sớm hay trễ), S, P và Q.
¾ Với và I phức có thể thay cho V, I, và Hệ Số Công Suất (sớm hay trễ)
V
¾ Ta còn cách khác để mô tả V, Hệ Số Công Suất , và P
P
I =
Q = VI sinθ
S = P + jQ
V cosθ
¾ Cách thứ ba để mô tả V, Hệ Số Công Suất , và P: ta tính I từ V and S,
sau đó Q được tính từ S và Hệ Số Công Suất.
¾ Cách cuối cùng để mô tả V, Hệ Số Công Suất , và P: S được tính từ
P và Q, sau đó HSCS được tính từ P và S
Lecture 1
10
10 trang
21180
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ - Hồ Phạm Huy Ánh (Phần 1)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_bien_doi_nang_luong_dien_co_ho_pham_huy_anh_phan_1.pdf
