Bài giảng Lý thuyết mạch 1 - Bài: Mạch phi tuyến - Nguyễn Công Phương
Mạch phi tuyến
Cơ sở lý thuyết mạch điện
Nội dung
• Giới thiệu
• Đặc tính của phần tử phi tuyến
• Chế độ xác lập
• Chế độ quá độ
• Giải một số bài toán phi tuyến bằng máy tính
Mạch phi tuyến
2
Giới thiệu (1)
• Về mạch điện phi tuyến
• Mạch điện phi tuyến: có ít nhất một phần tử phi tuyến
(không kể các nguồn áp hoặc dòng độc lập)
• Phần tử phi tuyến: đáp ứng & kích thích liên hệ với nhau
bằng một hàm phi tuyến hoặc một quan hệ phi tuyến
• (Dòng/áp, dòng/từ thông, áp/điện tích)
• Tất cả các mạch điện trong thực tế đều phi tuyến
Mạch phi tuyến
3
Giới thiệu (2)
đầu ra
đầu ra
đầu vào
đầu vào
Tuyến tính
Phi tuyến
Mạch phi tuyến
4
Giới thiệu (3)
• Các luật Kirchhoff vẫn đúng
• Không xếp chồng đáp ứng
• Ứng dụng: điện tử, mạch từ, …
• Các lĩnh vực nghiên cứu:
– Xác lập
– Quá độ
Mạch phi tuyến
5
Giới thiệu (4)
Không xếp chồng đáp ứng !!!
đầu ra
đầu ra
y3 = y1 + y2
y3 ≠ y1 + y2
y2
y1
y2
y1
(x1 + x2)
đầu vào
(x1 + x2)
đầu vào
x1
x2
x1
x2
Tuyến tính
Phi tuyến
Mạch phi tuyến
6
Giới thiệu (5)
Tuyến tính
Phi tuyến
R = const
L = const
C = const
R = R(i, t, …)
L = L(i, t, …)
C = C(u, t, …)
Mạch phi tuyến
7
Giới thiệu (6)
• Mô hình toán: hệ phương trình vi phân phi tuyến
• Rút ra từ 2 luật Kirchhoff
• PTVP có các vấn đề chính:
– Nghiệm có tồn tại không
– Nghiệm có ổn định không
• Môn học này giả thiết rằng đã tồn tại nghiệm, chỉ cần tìm nghiệm
• Mạch tuyến tính có phương pháp tổng quát cho nghiệm chính xác
• Mạch phi tuyến không có phương pháp tổng quát cho nghiệm
chính xác
• Thường dùng các phương pháp gần đúng
Mạch phi tuyến
8
Nội dung
• Giới thiệu
• Đặc tính của phần tử phi tuyến
• Chế độ xác lập
• Chế độ quá độ
• Giải một số bài toán phi tuyến bằng máy tính
Mạch phi tuyến
9
Đặc tính của phần tử phi tuyến (1)
• Xây dựng: bằng thí nghiệm
• Biểu diễn bằng:
– Đồ thị
– Hàm giải tích
– Bảng số
Mạch phi tuyến
10
Đặc tính của phần tử phi tuyến (2)
i(A) 1
2
3
4
u(V) 3,5 5,5 6,1 5,3
u (V)
12
u(i) = – 0,7i2 + 4,1i
u1(i)
0
4
i (A)
Mạch phi tuyến
11
Đặc tính của phần tử phi tuyến (3)
• Hệ số động:
∂f (x)
∂x
kđ (x) =
• Ví dụ:
∂ψ (i)
∂i
∂q(u)
∂u
∂u(i)
∂i
rđ (i) =
Lđ (i) =
Cđ (u) =
Mạch phi tuyến
12
Đặc tính của phần tử phi tuyến (4)
• Hệ số tĩnh:
f (x)
kt (x) =
Lt (i) =
x
• Ví dụ:
u(i)
ψ (i)
q(u)
r (i) =
Ct (u) =
t
i
i
u
Mạch phi tuyến
13
Đặc tính của phần tử phi tuyến (5)
kđ (x) x=2 = ?
kt (x) x=2 = ?
f (2)
∂f (x)
=
=
f(x)
f(x)
2
∂x
x=2
12
12
α
u1(i)
u1(i)
β
0
0
4
4
x
x
Mạch phi tuyến
14
Đặc tính của phần tử phi tuyến (6)
kđ (x) x=4
kt (x) x=4
f(x)
f(x)
12
12
α
u1(i)
u1(i)
β
0
0
4
4
x
x
Mạch phi tuyến
15
Đặc tính của phần tử phi tuyến (7)
• Họ đặc tính
Mạch phi tuyến
16
Đặc tính của phần tử phi tuyến (8)
2 tính chất cơ bản:
1. Tạo tần
u(i) = 3i2
i(t) = 5sin314t A
Æ u(t) = 3(5sin314t)2
= 75sin2314t
= 37,5(1 – cos628t) V
2. Không xếp chồng đáp ứng
u(i) = 3i2
i1 = 2 A
i2 = 4 A
Æ uR(2 + 4) = 108 ≠ uR(2) + uR(4) = 60
Mạch phi tuyến
17
Nội dung
• Giới thiệu
• Đặc tính của phần tử phi tuyến
• Chế độ xác lập
– Chế độ hằng
• Khái niệm
• Phương pháp đồ thị
• Phương pháp dò
• Phương pháp lặp
• Mạch từ
• Mạch từ có nam châm vĩnh cửu
– Chế độ dao động
• Chế độ quá độ
• Giải một số bài toán phi tuyến bằng máy tính
Mạch phi tuyến
18
Khái niệm
• Dòng & áp không biến thiên theo thời gian
• Æ L ngắn mạch, C hở mạch
• (hệ) phương trình vi phân phi tuyến Æ (hệ) phương trình đại số
phi tuyến
• Ý nghĩa:
– Là mô hình của các thiết bị điện một chiều (ví dụ ắc quy)
– Là một bước quan trọng để tính toán các chế độ khác
• Giải:
– P/p đồ thị
– P/p dò
– P/p lặp
Mạch phi tuyến
19
Phương pháp đồ thị (1)
• Dùng đồ thị trên mặt phẳng 2 chiều (hoặc mặt phẳng
trong không gian 3 chiều) để tìm nghiệm
• Chỉ dùng cho phương trình tối đa 2 ẩn
• Các phép toán trên đồ thị:
– Cộng/trừ
– Tỉ lệ
– Nhân/chia
– Tìm nghiệm
Mạch phi tuyến
20
Tải về để xem bản đầy đủ
217 trang
14500
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Lý thuyết mạch 1 - Bài: Mạch phi tuyến - 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_mach_phi_tuyen_nguyen_cong_ph.pdf
