Tài liệu Bài giảng Biến Đổi Năng Lượng docx

1Lecture 1
BÀI GIẢNG
Biến Đổi Năng Lượng
TS. Hồ Phạm Huy Ánh
Jan 2010
/>2Lecture 1
¾ Cho áp và dòng xoay chiều hình sin:
Các Tóm Tắt cần thiết
()
(
)
vm
tVtv
θ
ω
+
= cos
(
)
(
)
im
tIti
θ
ω
+
= cos
¾ Giá trị công suấttứcthời được tính bởi(với i = I
m
khi t = 0)
() ()

(
)
(
)
(
)
ttIVtitvtp
ivmm
ω
θ
θ
ω
coscos
−
+
=
=
¾ Giá trị công suấttácdụng trung bình trong chu kì T = 2π/
ω
() ()
ivrmsrmsiv
mm
IV
IV
P
θθθθ
−=−= coscos
2
Với V
rms

và I
rms
lầnlượtlàgiátrị dòng và áp hiệudụng.
θ
=
θ
v
−θ
i
được
gọi là góc hệ số công suất, và cos(
θ
) gọilàhệ số công suất (PF).
3Lecture 1
Các Tóm Tắt về Đại Lượng phức
Tảicảmcóhệ số công suấttrễ, trong khi Tải dung có hệ số công suất sớm.
¾ Các đại lượng điện trong mạch xoay chiều có thể được thể hiện dưới
dạng phức như sau:
vrms
VV
θ
∠=
irms
II
θ
∠=
Góc pha
Độ lớn (Magnitude)
+
V

I
v
θ
i
θ
Hệ số công suấttrễ
V
I
v
θ
i
θ
Hệ số công suấtsớm
+
4Lecture 1
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
()
(
)
00
301030cos102 ∠=⇒+= Vttv
ω
()
(
)
00
20520cos52 −∠=⇒−= Itti
ω

(
)
0
502030 =−−=−=
iv
θθθ
(hệ số công suấttrễ)
(
)
(
)
(
)
W14.3250cos510
0
==P
¾ Ex. 2.2: Xác định lại công suất tác dụng P với giá trị mới của i(t)
()
(
)
00
90590cos52 −∠=⇒−= Itti
ω
()()
(
)
W25120cos510
0
−==P
(phát P lên lưới!)

5Lecture 1
Các Tóm Tắt về Công suất Phức
¾ Ngoài công suất tác dụng, công suất phản kháng được tính bởi:
() ()
ivrmsrmsiv
mm
IV
IV
Q
θθθθ
−=−= sinsin
2
¾ Còn thành phần công suất tức thời được xác định như sau:
() ( )
(
)
(
)
[
]
(
)
tQtPtQtPPtp
ω
ω
ω
ω
2sin2cos12sin2cos
−
+

=
−
+=
¾ Với và , ta có kết quả:
v
j
rms
eVV
θ
=
i
j
rms
eII
θ
=
(
)
()
ivrmsrms
IVIVP
θθ
−=⋅= cosRe
*
(
)
()
ivrmsrms
IVIVQ
θθ

−=⋅= sinIm
*
¾ Cuối cùng ta xây dựng được công thức xác định công suất phức
(
)
jQPIVS +=⋅=
*
6Lecture 1
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
¾ Độ lớn công suất phức sẽ được tính bởi
(
)
iv
VIP
θ
θ
−
= cos
(
)
iv
VIQ
θ
θ
−
= sin
VIS
=
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:
jXRZ +=
IZV =
(
)
jQPjXRIZIIIZS +=+===
22*
Từ đó
R
I
P
2
=
XIQ
2
=
Các Tóm Tắt về Công suất Phức (tt)
7Lecture 1
Các ví dụ:
¾ Ex. 2.4: Xác định công suất phức của đại lượng điện có v(t) và i(t) đi qua:
()
(
)
00
101010cos102 ∠=⇒+= Vttv
ω
()
(
)

00
202070sin202 −∠=⇒+= Itti
ω
W2.173=P
¾ Ex. Sửa BT 2.5 và 2.6 trong GT
(
)
(
)
(
)
VA 1002.1733020020201010
000*
jIVS +=∠=∠∠==
VAR 100
=
Q
8Lecture 1
Định luật Bảo Toàn Công Suất Phức
¾ Với mạch nối tiếp
¾ Với mạch song song
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:
¾ Từ đóta xây dựng được Tam Giác Công Suất (Giải BT 2.7 trong GT)
(
)
nn
SSSIVVVIVS +++=+++=⋅=
21
*

21
*
(
)
nn
SSSIIIVIVS +++=+++=⋅=
21
*
21
*
n
PPPP
+
+
+=
21 n
QQQQ
+
+
+
=
21
9Lecture 1
¾ Ex. 2.7: Xây dựng tam giác công suất
¾ Ex. Giải các BT 2.8, 2.9 và 2.10: xem sách GT
P = 800 W
Q = 600
VAR
S

=

1
000

V
A
36.8
0
(
)
(
)
VA 6008008.3610008.261010100
000*
jVIS +=∠=−∠∠==
Với
W800=P
VAR 600
=
Q
VA 1000=S
Vì
θ
> 0, dòng chậm pha hơn áp
nên tải có tính cảm.
Các ví dụ:
10Lecture 1
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 phức có thể thay cho V, I, và Hệ Số Công Suất
(sớm hay trễ)
V
I
¾ Ta còn cách khác để mô tả V, Hệ Số Công Suất , và P
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
.
θ
cosV
P
I =
θ
sinVIQ
=
jQPS
+
=
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