Bài giảng mạch một chiều (bộ môn lý thuyết mạch)

Mch mt chiu
C s lý thuyt mch đin
Mch mt chiu
2
Ni dung
•

Thông s mch
•

Phn t mch
•

Mch mt chiu
•

Mch xoay chiu
•

Mng hai ca
•

Mch ba pha
•

Quá trình quá đ
Mch mt chiu
3
Mch mt chiu
•

Là mch đin ch có ngun mt chiu
•

Ni dung:
–

Các đnh lut c bn
–

Các phng pháp phân tích
–

Các đnh lý mch
–

Phân tích mch đin bng máy tính
Mch mt chiu
4
Mch mt chiu
•

Các đnh lut c bn
–

nh lut Ohm
–

nh, nhánh & vòng
–

nh lut Kirchhoff
•

Các phng pháp phân tích
•

Các đnh lý mch
•

Phân tích mch đin bng máy tính
Mch mt chiu
5
nh lut Ohm
•

Liên h gia dòng & áp ca mt phn t
•

Nu có nhiu phn t tr lên thì đnh lut Ohm cha đ
•

 Các đnh lut Kirchhoff
Riu
=
R
u
i =
u
i
R

Mch mt chiu
6
nh, nhánh & vòng (1)
•

Nhng khái nim xut hin khi kt ni các phn t mch
•

Cn làm rõ trc khi nói v các đnh lut Kirchhoff
•

Nhánh
: biu din 1 phn t mch đn nht (ví d 1
ngun áp hoc 1 đin tr)
•

Nhánh có th dùng đ biu din mi phn t có 2 cc
Mch mt chiu
7
nh, nhánh & vòng (2)
•

nh: đim ni ca ít nht 2 nhánh
•

Biu din bng 1 du chm
•

Nu 2 đnh ni vi nhau bng dây dn, chúng to thành 1
đnh

a
b
c
a
b
c
Mch mt chiu
8
nh, nhánh & vòng (3)
•

Vòng: mt đng khép kín trong mt mch
•

ng khép kín: xut phát 1 đim, đi qua mt s đim khác, mi
đim ch đi qua mt ln, ri quay tr li đim xut phát
•

Vòng đc lp: cha mt nhánh, nhánh này không có mt trong các
vòng khác
•

Mt mch đin có d đnh, n

nhánh, v vòng đc lp s tho mãn h
thc:
v = n –

d

+ 1 (3 = 5 –

3 + 1)
Mch mt chiu
9
nh lut Kirchhoff (1)
•

2: đnh lut v dòng đin & đnh lut v đin áp
•

nh lut v dòng đin vit tt là KD
•

KD da trên lut bo toàn đin tích (tng đi s đin tích
ca mt h bo toàn)
•

KD: tng đi s các dòng đi vào mt đnh bng không
•

N: tng s nhánh ni vào đnh
•

i
n

: dòng th n đi vào (hoc ra khi) đnh
∑
=

=
N
n
n
i
1
0
Mch mt chiu
10
nh lut Kirchhoff (2)
•

KD: tng đi s các dòng đi vào mt đnh bng không
•

Quy c:
–

Dòng đi vào mang du dng (+), dòng đi ra mang du âm (–)
–

Hoc ngc li
∑
=
=
N
n
n
i
1

0
i
1
i
2
i
3
i
4
i
5
i
1

–

i
2

–

i
3

+ i
4

–

i

5

= 0
Hoc: –i
1

+ i
2

+ i
3

–

i
4

+ i
5

= 0
Mch mt chiu
11
nh lut Kirchhoff (3)
•

Mt cách phát biu khác ca KD:
Tng các dòng đi vào mt đnh bng tng các dòng đi ra khi đnh đó
•

KD có th m rng cho mt mt kín:
Tng đi s các dòng đi vào mt mt kín bng không
•

Có th coi đnh là mt mt kín co li
i
1
i
2
i
3
i
4
i
5
i
1

–

i
2

–

i
3

+ i
4

–

i
5

= 0
Mch mt chiu
12
nh lut Kirchhoff (4)
•

nh lut th nht là KD
•

nh lut th hai là v đin áp, vit tt KA
•

KA da trên đnh lut bo toàn nng lng
•

KA: tng đi s các đin áp trong mt vòng kín bng không
•

M: s
 lng đin áp trong vòng kín, hoc s lng nhánh ca
vòng kín
•

u

m

: đin áp th m

ca vòng kín
∑
=
=
M
m
m
u
1
0
Mch mt chiu
13
nh lut Kirchhoff (5)
•

KA: tng đi s các đin áp trong mt vòng kín bng không
∑
=
=
M
m
m
u
1
0
–

u
1
+ u
2

+ u
3

–

u
4

–

u
5
= 0 u
1

–

u
2

–

u
3

+ u
4

+ u
5
= 0
Mch mt chiu
14
nh lut Kirchhoff (6)
u
1
u
3
u
2
VD1
u
1

+ u
2

–30 = 0
u
3

–

u

2

= 0
u
1

= 8i
1
u
2

= 3i
2
u
3

= 6i
3
8i
1

+ 3i
2

–

30 = 0
6i
3

–3i
2

= 0
i
1

–

i
2

–

i
3

= 0
8i
1

+ 3i
2

–

30 = 0
6i
3

–3i
2

= 0
i
1

–

i
2

–

i
3

= 0
Tính các dòng & áp
Mch mt chiu
15
nh lut Kirchhoff (7)
u
1
u
3
u
2
VD1
8i

1

+ 3i
2

–

30 = 0
6i
3

–3i
2

= 0
i
1

–

i
2

–

i
3

= 0
Tính các dòng & áp

i
2

= 2 A
i
3

= 1 A
i
1

= 3 A
Mch mt chiu
16
nh lut Kirchhoff (8)
8i
1

+ 3i
2

–

30 = 0
6i
3

–3i
2

= 0
i
1

–

i
2

–

i
3

= 0
8i
1

+ 6i
3

–

30 = 0
–

i
1

+ i

2

+ i
3

= 0
8i
1

+ 3i
2

–

30 = 0
6i
3

–3i
2

= 0
i
1

–

i
2

–

i
3

= 0
H 5 phng
trình 3 n s
å tha 2 phng trình
å ch cn 3 phng trình
ä H này có 3 p/tr đc lp & 2 p/tr ph thuc
Mch mt chiu
17
nh

lut

Kirchhoff

(9)
8i
1

+ 6i
3

–

30 = 0
–

i
1

+ i
2

+ i
3

= 0
8i
1

+ 3i
2

–

30 = 0
6i
3

–3i
2

= 0
i
1

–

i
2

–

i
3

= 0
H

trên có 3 p/tr đc lp & 2 p/tr ph

thuc
Chn 3 p/tr nào?
Mt mch đin có n
KD

p/tr đc lp vit theo KD & có n
KA

p/tr đc lp vit theo KA
n
KD

= s_đnh –

1

n
KA

= s_nhánh –

s_đnh + 1
Mch mt chiu
18
Mch mt chiu
•

Các đnh lut c bn
•

Các phng pháp phân tích
–

Dòng nhánh
–

Th đnh
–

Dòng vòng
–

Bin đi tng đng
–

Ma trn

•

Các đnh lý mch
•

Phân tích mch đin bng máy tính
Mch mt chiu
19
Dòng nhánh (1)
•

n s là các dòng đin ca các nhánh
•

S lng n s = s lng nhánh (tr ngun dòng) ca
mch
•

Áp dng trc tip KD & KA
•

Lp h phng trình bng cách
–

Áp dng KD cho n
KD

đnh, và
–

Áp dng KA cho n
KA

vòng
Mch mt chiu
20
Dòng nhánh (2)
n
KD

= s_đnh –

1 = 3 –

1 = 2
ý vit 2 p/tr theo KD
a: i
1

+ i
2

–

i
3

= 0
b: i
3

–

i
4

+ j

= 0
n
KA

= s_nhánh –

s_đnh + 1 = 4 –

3 + 1 = 2
 vit 2 p/tr theo KA
A: u
1

–

u
2

+ e
2

–

e
1

= 0  R
1

i
1

–

R
2

i
2

+

e
2

–

e
1

= 0
B: u

2

+ u
3

+ u
4

–

e
2

= 0  R
2

i
2

+ R
3

i
3

+

R
4

i
4

–

e
2

= 0
A
B
Mch mt chiu
21
Dòng nhánh (3)
i
1

+ i
2

–

i
3

= 0
i
3

–

i
4

+ j

= 0
R
1

i
1

–

R
2

i
2

+

e
2

–

e
1

= 0
R
2

i
2

+ R
3

i
3

+

R
4

i
4

–

e
2

= 0
i
1

+ i
2

–

i
3

= 0
i
3

–

i
4

= –

j
R
1

i
1

–

R

2

i
2

= e
1

–

e
2
R
2

i
2

+ R
3

i
3

+

R
4

i

4
= e
2
i
1
i
2
i
3
i
4
A
B
Mch mt chiu
22
Dòng nhánh (4)
1.

Tính n
KD

& n
KA

(chú

ý: n
KD

+ n

KA

= s_nhánh)
2.

Vit n
KD

phng trình KD cho n
KD

đnh đc lp
3.

Chn n
KA

vòng & chiu ca chúng
4.

Vit n
KA

phng trình KA cho n
KA

vòng
5.

Gii h

A
B
Mch mt chiu
23
Dòng nhánh (5)
VD1
n
KD

= s_đnh –

1 = 4 –

1 = 3
n
KA

= s_nhánh –

s_đnh + 1 = 6 –

4 + 1 = 3
a: –

i
1

+ i
2

–

i
6

= 0
b: i
1

–

i
5

+ i
3

+ j = 0
c: –

i
3

–

i
4

+ i
6

–

j

= 0
A: R
1

i
1

+ R
5

i
5

+ R
2

i
2

= e
1
B: R
3

i

3

+ R
5

i
5

–

R
4

i
4

= 0
C: R
2

i
2

+ R
6

i
6

+

R
4

i
4

= e
6
B
A
C
Mch mt chiu
24
Dòng nhánh (6)
VD2
a: –

i
1

–

i
4

+ j = 0
b: i
4

–

i
3

–

i
2

= 0
c: i
1

+ i
2

–2i
4

= 0
A: R
1

i
1

–

R

2

i
2

–

R
4

i
4

= 0
A
Mch mt chiu
25
Dòng nhánh (7)
•

Khi lng tính toán đ gii h 4 phng trình 4 bin
= 5 đnh thc bc 4
= 5 x 4 đnh thc bc 3
= 5 x 4 x 3 đnh thc bc 2
= 60 đnh thc bc 2
•

Khi lng tính toán đ gii h 3 phng trình 3 bin:
= 4 đnh thc bc 3
= 4 x 3 đnh thc bc 2

= 12 đnh thc bc 2
•

Khi lng tính toán đ gii h 10 phng trình 10 bin ?