Bài giảng Lý thuyết mạch 1 - Bài: Quá trình quá độ - Nguyễn Công Phương
Quá trình quá độ
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
Quá trình quá độ
2
Nội dung
• Giới thiệu
• Sơ kiện
• Phương pháp tích phân kinh điển
• Quá trình quá độ trong mạch RLC
• Phương pháp toán tử
• Phương pháp hàm quá độ và hàm trọng lượng
• Giải quyết một số vấn đề của QTQĐ bằng máy tính
Quá trình quá độ
3
Giới thiệu (1)
• Tất cả các mạch điện từ trước đến giờ đều ở trạng
thái/chế độ xác lập
• Chế độ xác lập: mọi thông số trong mạch điện (dòng
điện, điện áp, công suất, năng lượng) đều là hằng số
(mạch một chiều) hoặc biến thiên chu kỳ (mạch xoay
chiều)
• Quá độ (Từ điển tiếng Việt): chuyển từ chế độ này sang
chế độ khác
• Quá trình quá độ (kỹ thuật điện): quá trình mạch điện
chuyển từ chế độ xác lập này sang chế độ xác lập khác
Quá trình quá độ
4
Giới thiệu (2)
• Quá trình quá độ (kỹ thuật điện): quá trình mạch điện
chuyển từ chế độ xác lập này sang chế độ xác lập khác
i (A)
Quá trình quá độ
2
t
0
Quá trình quá độ
5
Giới thiệu (3)
• Quá trình quá độ (kỹ thuật điện): quá trình mạch điện
chuyển từ chế độ xác lập này sang chế độ xác lập khác
u (V)
Quá trình quá độ
12
t
0 Quá trình quá độ
6
Giới thiệu (4)
i (A)
(2)
(1)
wL ≠ 0
wL = 0
2
Δt = 0 ?
t
0
Δt
dw Δw wL(2) − wL(1)
p = ≈ =
dt Δt
Æ p → ∞ (vô lý) Æ Δt ≠ 0
Δt
Nếu Δt → 0
(tồn tại quá trình quá độ)
Quá trình quá độ
7
Giới thiệu (5)
i (A)
2
Δi
Δi ≠ 0 ?
t
0
di Δi
u = L ≈ L
dt Δt
Æ u → ∞ (vô lý) Æ Δi = 0
Nếu Δt → 0 & Δi ≠ 0
(dòng điện trong L phải liên tục)
Quá trình quá độ
8
Giới thiệu (6)
u (V)
12
ΔuC
ΔuC ≠ 0 ?
t
0
duC
i = C ≈ C
dt
ΔuC
Δt
Æ i → ∞ (vô lý) Æ ΔuC = 0
Nếu Δt → 0 & ΔuC ≠ 0
(điện áp trên C phải liên tục)
Quá trình quá độ
9
Giới thiệu (7)
• Quá trình quá độ xảy ra khi có thay đổi đột ngột về cấu
trúc của các mạch điện quán tính
• Quán tính: có các phần tử L hoặc/và C
Quá trình quá độ
10
Giới thiệu (8)
• QTQĐ tồn tại & ảnh hưởng đến thiết bị điện, VD khi
đóng cắt mạch điện, dòng & áp có thể đạt tới một trị số
rất lớn. Ta cần biết được trị số này để, VD, thiết kế mạch
có thể chịu được độ lớn đó
• Lợi dụng QTQĐ, VD điện áp quá độ trong chấn lưu sắt
từ của đèn néon, điện áp quá độ trong máy hiện sóng, …
• → cần khảo sát QTQĐ
• QTQĐ trong mạch tuyến tính
Quá trình quá độ
11
Giới thiệu (9)
Một số giả thiết đơn giản hoá
• Các phần tử lý tưởng
• Động tác đóng mở lý tưởng
– Thay K bằng R
– R chỉ nhận các giá trị 0 (khi K đóng) & ∞ (khi K mở)
– Thời gian đóng mở bằng 0
• Luật Kirchhoff luôn đúng
Quá trình quá độ
12
x(t)
Sơ kiện 2
Quá trình quá độ
Sơ kiện 1
Sơ kiện 3
t
0
Quá trình quá độ
13
Nội dung
• Giới thiệu
• Sơ kiện
• Phương pháp tích phân kinh điển
• Quá trình quá độ trong mạch RLC
• Phương pháp toán tử
• Phương pháp hàm quá độ và hàm trọng lượng
• Giải quyết một số vấn đề của QTQĐ bằng máy tính
Quá trình quá độ
14
Sơ kiện (1)
• Giá trị (& đạo hàm các cấp) ngay sau thời điểm đóng mở
của dòng điện trong cuộn cảm & điện áp trên tụ điện
• iL(0), uC(0), i’L(0), u’C(0), i’’L(0), u’’C(0), …
• Được dùng để tính các hằng số tích phân của nghiệm của
quá trình quá độ
• Việc tính sơ kiện dựa vào:
– Thông số mạch ngay trước thời điểm đóng mở (chế độ cũ):
iL(–0), uC(–0)
– Hai luật Kirchhoff
– Hai luật đóng mở
– Hai luật đóng mở tổng quát
Quá trình quá độ
15
Sơ kiện (2)
f(–0)
f(+0)
t
+0
–0
0
Quá trình quá độ
16
Sơ kiện (3)
• Hàm bước nhảy đơn vị 1(t)
1
0 t < 0
1 t ≥ 0
1(t) =
t
- 0 + 0
1
0 t <τ
1 t ≥τ
1(t −τ ) =
τ
t
- 0 + 0
Quá trình quá độ
17
Sơ kiện (4)
• Tính khả vi của hàm 1(t)
∃ [1(t)] ' t=0 ?
t
0
(hàm Dirac)
[1(t)]'t=0 = δ (t)
Quá trình quá độ
18
Sơ kiện (5)
• Hàm Dirac δ(t)
δ (t)
0 t ≤ −0&t ≥ +0
→ ∞ − 0 < t < +0
d
δ (t) = 1(t) =
dt
t
–0 +0
+∞
δ (t) =1
∫
−∞
δ (t −τ )
d2
δ (2) = [1(t)] = δ '
dt2
d
δ (t −τ ) = 1(t −τ )
τ
t
–0 +0
dt
Quá trình quá độ
19
Sơ kiện (6)
• Luật/quy tắc đóng mở 1: dòng điện trong một cuộn cảm
ngay sau khi đóng mở iL(+0) bằng dòng điện trong cuộn
cảm đó ngay trước khi đóng mở iL(–0)
iL(+0) = iL(–0)
• Luật/quy tắc đóng mở 2: điện áp trên một tụ điện ngay
sau khi đóng mở uC(+0) bằng điện áp trên tụ điện đó
ngay trước khi đóng mở uC(–0)
uC(+0) = uC(–0)
Quá trình quá độ
20
Tải về để xem bản đầy đủ
176 trang
12140
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Lý thuyết mạch 1 - Bài: Quá trình quá độ - 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_qua_trinh_qua_do_nguyen_cong.pdf
