Bài giảng Lý thuyết mạch 1 - Bài: Mạch xoay chiều - Nguyễn Công Phương
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
• Quá trình quá độ
Mạch xoay chiều
2
Mạch xoay chiều (1)
• Mạch một chiều được dùng 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 hiệu điện xoay chiều dễ sản xuất & truyền dẫn, được
dùng rất phổ biến
3. Các tín hiệu chu kỳ được phân tích thành tổng của các sóng
sin ý 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 ý dễ tính
toán
Mạch xoay chiều
3
Mạch xoay chiều (2)
1. Sóng sin
2. Phản ứng của các phần tử cơ bản
3. Số phức
4. Biển diễn sóng sin bằng số phức
5. Phức hoá các phần tử cơ bản
6. Phân tích mạch xoay chiều
7. Công suất trong mạch xoay chiều
8. Hỗ cảm
9. Phân tích mạch điện bằng máy tính
Mạch xoay chiều
4
Sóng sin (1)
u(t) = Umsinωt
– Um : biên độ của sóng sin
– ω : tần số góc (rad/s)
– ωt : góc
Um
– U : trị hiệu dụng
U =
2
u(t)
Um
3π
π
0
2π
ωt
– Um
Mạch xoay chiều
5
u(t)
Sóng sin (2)
Um
3π
π
0
ωT = 2π
2π
ωt
– Um
u(t)
Um
2π
T =
ω
3T/2
T/2
0
T
t
– Um
Mạch xoay chiều
6
u(t)
Sóng sin (3)
Um
3π
π
0
2π
ωt
– Um
1
f =
u(t)
T
Um
3T/2
T/2
0
T
t
– Um
Mạch xoay chiều
7
Sóng sin (4)
u(t) = Umsin(ωt + φ)
• φ: pha ban đầu
u1(t) = Umsinωt
u(t)
• u2 sớm pha so với u1,
hoặc
u2(t) = Umsin(ωt + φ)
Um
• u1 chậm pha so với u2
ωt
• Nếu φ ≠ 0 ý u1 lệch
pha với u2
0
π
2π
φ
• Nếu φ = 0 ý u1 đồng
pha với u2
– Um
Mạch xoay chiều
8
Sóng sin (5)
u(t) = Umsin(ωt + φ)
t = 0
Um
t*
φ
t
0
t*
Quay với vận tốc ω rad/s
Mạch xoay chiều
9
Sóng sin (6)
u1(t) = U1sin(ωt + φ1)
u2(t) = U2sin(ωt + φ2)
u1(t) + u2(t)
u(t) = Umsin(ωt + φ)
Um
U1
φ1
φ
U2
φ2
Biên độ & góc pha là đặc trưng của một sóng sin
Mạch xoay chiều
10
Sóng sin (7)
u1(t) + u2(t)
U1
φ1
U2
φ2
Chú ý: Phép cộng các sóng sin bằng véctơ quay
chỉ đúng khi các sóng sin có cùng tần số
Mạch xoay chiều
11
Mạch xoay chiều
1. Sóng sin
2. Phản ứng của các phần tử cơ bản
3. Số phức
4. Biểu diễn sóng sin bằng số phức
5. Phức hoá các phần tử cơ bản
6. Phân tích mạch xoay chiều
7. Công suất trong mạch xoay chiều
8. Hỗ cảm
9. Phân tích mạch điện bằng máy tính
Mạch xoay chiều
12
Phản ứng của các phần tử cơ bản (1)
R
i
uR
i = Im sinωt
=URm sinωt
→ uR = RIm sinωt
uR = Ri
uR(t)
i(t)
0
φ
ωt
uR
i
i = Im sin(ωt +ϕ) → ur = RIm sin(ωt +ϕ)
Mạch xoay chiều
13
Phản ứng của các phần tử cơ bản (2)
L
i
uL
i = Im sinωt
→ uL = ωLIm cosωt = ωLIm sin(ωt + 900 )
di
=ULm sin(ωt + 900 )
uL = L
dt
i(t)
uL(t)
uL
0
φ
ωt
i
900
i = Im sin(ωt +ϕ) → uL = ωLIm sin(ωt +ϕ + 900 )
Mạch xoay chiều
14
Phản ứng của các phần tử cơ bản (3)
i
C
uC
i = Im sinωt
1
→ u = Im sinωtdt
1
∫
u = idt
C
∫
C
Im
Im
= − cosωt = sin(ωt −900 ) =Um sin(ωt −900 )
ωC
ωC
Mạch xoay chiều
15
Phản ứng của các phần tử cơ bản (4)
i
C
uC
Im
→ uC = sin(ωt −900) =Um sin(ωt −900 )
i = Im sinωt
ωC
900
uC(t)
i(t)
ωt
i
0
φ
Im
uC
i = Im sin(ωt +ϕ) → uC =
sin(ωt +ϕ −900 )
ωC
Mạch xoay chiều
16
Phản ứng của các phần tử cơ bản (5)
i = Im sinωt
i
uL
i
uC
ur
i
Im
uC = sin(ωt −900 )
uL = ωLIm sin(ωt + 900 )
ur = RIm sinωt
ωC
Mạch xoay chiều
17
Phản ứng của các phần tử cơ bản (6)
i = Im sin(ωt +ϕ)
i
φ
uL
i
ur
i
φ
uC
φ
Im
uC = sin(ωt +ϕ −900 )
uL = ωLIm sin(ωt +ϕ + 900 )
ur = RIm sin(ωt +ϕ)
ωC
Mạch xoay chiều
18
Phản ứng của các phần tử cơ bản (7)
VD1
i(t) = 5sin100t A; r = 200 Ω; L = 3 H;
C = 20 μF; u = ?
u = ur + uL + uC
ur = rIm sinωt = 200.5sin100t
uL = ωLIm sin(ωt + 900 ) =100.3.5sin(100t + 900 )
Im
5
uC = sin(ωt −900 ) =
ωC
sin(100t −900 )
100.2.10−5
→ u =1000sin100t +1500sin(100t +900 ) + 2500sin(100t −900 )V
Mạch xoay chiều
19
Phản ứng của các phần tử cơ bản (8)
VD1
i(t) = 5sin100t A; r = 200 Ω; L = 3 H;
C = 20 μF; u = ?
u =1000sin100t +1500sin(100t +900 ) + 2500sin(100t −900 )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
140
160
180
200
Mạch xoay chiều
20
Tải về để xem bản đầy đủ
205 trang
20580
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Lý thuyết mạch 1 - Bài: Mạch xoay chiều - 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_xoay_chieu_nguyen_cong_p.pdf
