Bài giảng Lý thuyết mạch 1 - Bài: Đường dây dài (Mạch thông số rải) - Nguyễn Công Phương
Nguyễn Công Phương
Bộ môn Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp, Khoa Điện
Đường dây dài
(Mạch thông số rải)
Cơ sở lý thuyết mạch điện
Nội dung
1. Khái niệm
2. Chế độ xác lập điều hoà
3. Quá trình quá độ
Đường dây dài
2
Sách tham khảo
• Chipman R. A. Theory and problems of transmission
lines. McGraw – Hill
• Nguyễn Bình Thành, Nguyễn Trần Quân, Phạm Khắc
Chương. Cơ sở kỹ thuật điện. Đại học & trung học
chuyên nghiệp, 1971
Đường dây dài
3
Khái niệm (1)
• Đường dây ngắn (mạch có thông số tập trung):
– Coi lan truyền là tức thời: giá trị dòng (hoặc áp) trên mọi điểm
của một đoạn mạch tại một thời điểm bằng nhau
– Là một phép gần đúng
R1
R2
10 A
3 A
3 A
f = 50 Hz
0
λ = c/f = 3.108/50
= 6.106 m
–10 A
1 m / 3,33.10–9 s
6.106 m / 0,02 s
Đường dây dài
4
Khái niệm (2)
R1
R2
10 A
3 A
2 A
f = 100 MHz
0
λ = c/f = 3.108/108
= 3 m
–10 A
1 m / 3,33.10–9 s
3 m / 10–8 s
Đường dây dài
5
Khái niệm (3)
R1
R2
10 A
3 A
2 A
f = 50 Hz
0
λ = c/f = 3.108/50
= 6.106 m
–10 A
1000 km / 3,33 μs
6.106 m / 0,02 s
Đường dây dài
6
Khái niệm (4)
• Khi nào thì các giá trị dòng (hoặc áp) tại hai điểm trên
cùng một đoạn mạch, tại cùng một thời điểm, không
bằng nhau?
• 50 Hz (6000 km) & 1 m ý (gần) bằng nhau
• 100 MHz (3 m) & 1m ý không bằng nhau
• 50 Hz (6000 km) & 1000 km ý không bằng nhau
• Khi kích thước mạch đủ lớn so với bước sóng ý đường
dây dài
• Đủ lớn: trên 10% bước sóng
Đường dây dài
7
Khái niệm (5)
• Đường dây dài: mô hình áp dụng cho mạch điện có kích
thước đủ lớn so với bước sóng lan truyền trong mạch
• Mạch cao tần & mạch truyền tải điện
• Tại các điểm khác nhau trên cùng một đoạn mạch tại
cùng một thời điểm, giá trị của dòng (hoặc áp) nói chung
là khác nhau
• ý ngoài dòng và áp, mô hình đường dây dài còn phải kể
đến yếu tố không gian
Đường dây dài
8
Khái niệm (6)
• Đường dây gồm 2 dây dẫn thẳng, song song & đồng nhất
• Dòng điện chỉ chạy dọc theo chiều dài của các dây dẫn
• Xét tiết diện ngang của 2 dây dẫn ở cùng một vị trí bất
kỳ, dòng điện tức thời chảy qua 2 tiết diện đó bằng nhau
về độ lớn & ngược chiều nhau
• Xét tiết diện ngang của 2 dây dẫn ở cùng một vị trí bất
kỳ, ở một thời điểm bất kỳ chỉ có một hiệu điện thế giữa
2 tiết diện đó
• Phản ứng của một đường dây có thể được mô tả đầy đủ
dựa trên R, G, L, C của đường dây đó
Đường dây dài
9
Khái niệm (6)
• Đường dây ngắn: các thông số (R, L, C) tập trung về 1
phần tử (điện trở, cuộn cảm, tụ điện)
• Đường dây dài: các thông số rải (coi như) đều trên toàn
bộ đoạn mạch ý còn gọi là mạch có thông số rải
• Tại một điểm x trên đường dây ta xét một đoạn ngắn dx
• Đoạn dx có thể được coi là một đường dây ngắn, có các
thông số tập trung về 1 phần tử
Đường dây dài
10
Khái niệm (7)
D
i(x,t)
u(x,t)
R, G, L, C
x
dx
dx
Đường dây dài
11
Khái niệm (8)
• Một đoạn dx được mô hình hoá:
R, L, C, G: các
thông số của
đường dây trên
một đơn vị dài
dx
• KD: i – (i+di) – Gdx(u+du) – Cdx(u+du)’ = 0
ý di + Gdx.u + Cdx.u’ = 0
• KA: – u+Rdx.i + Ldx.i’ + u+du = 0
ý du + Rdx.i + Ldx.i’ = 0
Đường dây dài
12
Khái niệm (9)
• Một đoạn dx được mô hình hoá:
R, L, C, G: các
thông số của
đường dây trên
một đơn vị dài
dx
∂u
∂i
∂t
∂u
⎧
di
⎧
− = Ri + L
∂x
du + Rdx.i + Ldx = 0
⎪
⎪
⎪
⎪
dt
⎨
⎪
⎨
⎪
du
di + Gdx.u + Cdx = 0
dt
∂i
− = Gu + C
∂x
⎪
⎩
⎪
⎩
∂t
Đường dây dài
13
Khái niệm (10)
∂u
∂x
∂i
∂t
∂u
∂t
⎧
− = Ri + L
⎪
⎪
⎨
⎪
∂i
− = Gu + C
∂x
⎪
⎩
• Nghiệm phụ thuộc biên kiện x = x1, x = x2 & sơ kiện t = t0
• R (Ω/km), L (H/km), C (F/km) & G (S/km) phụ thuộc chất liệu của đường dây
• Nếu R (hoặc H, C, G) = f(i,x) thì đó là đường dây không đều
• Trong thực tế các thông số này phụ thuộc nhiều yếu tố ý không xét đến
• Chỉ giới hạn ở đường dây dài đều & tuyến tính
• Chỉ xét 2 bài toán:
– Xác lập điều hoà
– Quá độ
Đường dây dài
14
Khái niệm (11)
• Kích thước mạch trên 10% bước sóng
• R (Ω/km), H (H/km), C (F/km) & G (S/km) không đổi
• Chỉ xét 2 bài toán:
– Xác lập điều hoà
– Quá độ
∂u
∂i
∂t
∂u
⎧
− = Ri + L
∂x
⎪
⎪
⎨
⎪
∂i
− = Gu + C
⎪
⎩
∂x
∂t
dx
Đường dây dài
15
Khái niệm (12)
Tải
Nguồn
dx
dx
R (Ω/km), L (H/km), C (F/km) & G (S/km) không đổi
Đường dây dài
16
Khái niệm (13)
μ0 = 4π.10-7 H/m
μ μ 1 D
⎛
⎞
⎟
0 r
L =
+ ln
⎜
μr = 1
π 4 a
⎝
⎠
ε0 = 8,85.10-12 F/m
εr = 1
πε0εr
D : khoảng cách giữa hai dây
dẫn
C =
D
ln
a
a : bán kính dây dẫn
Đường dây dài
17
Nội dung
1. Khái niệm
2. Chế độ xác lập điều hoà
1. Khái niệm
2. Phương pháp tính
3. Hiện tượng sóng chạy
4. Thông số đặc trưng cho sự truyền sóng
5. Phản xạ sóng
6. Biểu đồ Smith
7. Phân bố dạng hyperbol
8. Đường dây dài đều không tiêu tán
9. Mạng hai cửa tương đương
3. Quá trình quá độ
Đường dây dài
18
Khái niệm
• Nguồn điều hoà, mạch ở trạng thái ổn định
• Là chế độ làm việc bình thường & phổ biến
• Là cơ sở để tính toán các chế độ phức tạp hơn
ý cần khảo sát
• Dòng & áp có dạng hình sin, nhưng biên độ & pha phụ
thuộc tọa độ
ꢀ
⎧
⎧
⎪
U(x)
u(x,t) = 2U(x)sin[ωt +ϕ (x)]
⎪
u
⎨
⎨
ꢀ
⎪
⎩
⎪
⎩
I(x)
i(x,t) = 2I(x)sin[ωt +ϕi (x)]
Đường dây dài
19
Nội dung
1. Khái niệm
2. Chế độ xác lập điều hoà
1. Khái niệm
2. Phương pháp tính
3. Hiện tượng sóng chạy
4. Thông số đặc trưng cho sự truyền sóng
5. Phản xạ sóng
6. Biểu đồ Smith
7. Phân bố dạng hyperbol
8. Đường dây dài đều không tiêu tán
9. Mạng hai cửa tương đương
3. Quá trình quá độ
Đường dây dài
20
Tải về để xem bản đầy đủ
133 trang
12600
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Lý thuyết mạch 1 - Bài: Đường dây dài (Mạch thông số rải) - Nguyễn Công Phương", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_ly_thuyet_mach_1_bai_duong_day_dai_mach_thong_so_r.pdf
