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

Mch xoay chiu
C s lý thuyt mch đin
Mch xoay 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 xoay chiu
3
Mch xoay chiu (1)
•

Mch mt chiu đc dùng cho đn cui tk.19
•

nh ngha mch xoay chiu: có ngun (áp hoc dòng)
kích thích hình sin (hoc cos)
•

Ti sao li quan tâm đn xoay chiu?
1.

Ph bin trong t nhiên
2.

Tín hiu đin xoay chiu d sn xut & truyn dn, đc
dùng rt ph bin
3.

Các tín hiu chu k đc phân tích thành tng ca các sóng
sin ý sóng sin đóng vai trò quan trng trong phân tích tín
hiu chu k
4.

Vi phân & tích phân ca sóng sin là các sóng sin ý d

tính
toán
Mch xoay chiu
4
Mch xoay chiu (2)
1.

Sóng sin
2.

Phn ng ca các phn t c bn
3.

S phc
4.

Bin din sóng sin bng s phc
5.

Phc hoá các phn t c bn
6.

Phân tích mch xoay chiu
7.

Công sut trong mch xoay chiu
8.

H cm
9.

Phân tích mch đin bng máy tính
Mch xoay chiu
5
Sóng sin (1)
u(t) = U

m

sint
–

U
m
:biên đ ca sóng sin
–



:tns

góc

(rad/s)
–

t :

góc
–

U

:tr hiu dng
t
U
m

u(t)
–U
m
0

2
3
2
m
U
U =
Mch xoay chiu
6
Sóng sin (2)
ω
π
2
=T
t
U
m
u(t)
–U
m
0

2
3
t
U

m
u(t)
–U
m
0
T/2
T
3T/2
π
ω
2=T
Mch xoay chiu
7
Sóng sin (3)
T
f
1
=
t
U
m
u(t)
–U
m
0

2
3
t
U

m
u(t)
–U
m
0
T/2
T
3T/2
Mch xoay chiu
8
Sóng sin (4)
•

: pha ban đu
•

u
2

sm

pha so vi

u
1

,
hoc
•

u
1

chmpha so vi

u
2
•

Nu 

≠

0 ý u
1

lch

pha vi

u
2
•

Nu



= 0 ý u
1

đng
pha vi

u
2
u(t) = U
m

sin(t +

)
t
U
m
–U
m
0

2

u(t)
u
2

(t) = U
m

sin(t +

)
u
1

(t) = U
m

sint
Mch xoay chiu
9
Sóng sin (5)
u(t) = U
m

sin(t +

)

U
m
0
t
t = 0
t
*
t
*
Quay vi vn tc 

rad/s

Mch xoay chiu
10
Sóng sin (6)
u(t) = U
m

sin(t +

)

U
m

1
U
1
u
1

(t) = U
1

sin(t +


1

)
u
2

(t) = U
2

sin(t +


2

)

2
U
2
u
1

(t) + u
2

(t)
Biên đ & góc pha là đc trng ca mt sóng sin
Mch xoay chiu
11
Sóng sin (7)

1
U
1


2
U
2
u
1

(t) + u
2

(t)
Chú ý: Phép cng các sóng sin bng véct quay
ch đúng khi các sóng sin có cùng

tn s
Mch xoay chiu
12
Mch xoay chiu
1.

Sóng sin
2.

Phn ng ca các phn t c bn
3.

S phc
4.

Biu din sóng sin bng s phc
5.

Phc hoá các phn t c bn
6.

Phân tích mch xoay chiu
7.

Công sut trong mch xoay chiu
8.

H cm
9.

Phân tích mch đin bng máy tính
Mch xoay chiu
13
Phn ng ca các phn t c bn (1)
tU
Rm
ω
sin
=
R
uRi=
tIi
m
ω
sin=
sin
Rm

uRI t
ω
→=
u
R
i
R
u
R
i
)sin()sin(
ϕ
ω
ϕ
ω
+
=
→
+
= tRIutIi
mrm
t
0

i(t)
u
R

(t)
Mch xoay chiu

14
Phn ng ca các phn t c bn (2)
L
di
uL
dt
=
u
L
i
L
tIi
m
ω
sin=
cos
Lm
uLI t
ω
ω
→= )90sin(
0
+= tLI
m
ωω
)90sin(
0
+= tU
Lm
ω

u
L
i
)90sin()sin(
0
++=→+=
ϕωωϕω
tLIutIi
mLm
t
0
90
0

u
L

(t)
i(t)
Mch xoay chiu
15
Phn ng ca các phn t c bn (3)
1
uidt
C
=
∫
C
i
u

C
tIi
m
ω
sin=
1
sin
m
uItdt
C
ω
→=
∫
t
C
I
m
ω
ω
cos−= )90sin(
0
−= t
C
I
m
ω
ω
)90sin(
0
−= tU

m
ω
Mch xoay chiu
16
Phn ng ca các phn t c bn (4)
C
i
u
C
)90sin()sin(
0
−+=→+=
ϕω
ω
ϕω
t
C
I
utIi
m
Cm
tIi
m
ω
sin=
0
sin( 90 )
m
C
I

ut
C
ω
ω
→= − )90sin(
0
−= tU
m
ω
t
0
90
0

u
C

(t)
i(t)
u
C
i
Mch xoay chiu
17
Phn ng ca các phn t c bn (5)
tRIu
mr
ω
sin=
tIi

m
ω
sin
=
)90sin(
0
−= t
C
I
u
m
C
ω
ω
u
C
i
)90sin(
0
+= tLIu
mL
ωω
u
r
i
u
L
i
Mch xoay chiu
18

Phn ng ca các phn t c bn (6)
)sin(
ϕ
ω
+= tRIu
mr
)sin(
ϕ
ω
+
=
tIi
m
)90sin(
0
−+=
ϕω
ω
t
C
I
u
m
C
)90sin(
0
++=
ϕωω
tLIu
mL

u
r
i

u
L
i

u
C
i

Mch xoay chiu
19
Phn ng ca các phn t c bn (7)
VD1
i(t) = 5sin100t A;

r

= 200 ; L

= 3 H;
C

= 20 F;

u

= ?

CLr
uuuu ++=
ttrIu
mr
100sin5.200sin ==
ω
)90100sin(
10.2.100
5
)90sin(
0
5
0
−=−=
−
tt
C
I
u
m
C
ω
ω
)90100sin(5.3.100)90sin(
00
+=+= ttLIu
mL
ωω
00
1000sin100 1500sin(100 90 ) 2500sin(100 90 )Vutt t→= + + + −

Mch xoay chiu
20
Phn ng ca các phn t c bn (8)
VD1
i(t) = 5sin100t A;

r

= 200 ; L

= 3 H;
C

= 20 F;

u

= ?
00
1000sin100 1500sin(100 90 ) 2500sin(100 90 )Vutt t=+++ −
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5

2
2.5
Mch xoay chiu
21
Phn ng ca các phn t c bn (9)
VD1
i(t) = 5sin100t A;

r

= 200 ; L

= 3 H;
C

= 20 F;

u

= ?
00
1000sin100 1500sin(100 90 ) 2500sin(100 90 )Vutt t=+++ −
u
r
u
C
u
L
u
L

+

u
C
u
0
1000 2 sin(100 45 ) Vt=−
Mch xoay chiu
22
Phn ng ca các phn t c bn (10)
)sin()(
2
2
ϕω
ω
ω
+
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−+=→ t
C
I
LIrIu
m
mm

r
C
L
arctg
ω
ω
ϕ
1
−
=
ϕ
m
rI
u
r
u
C
u
L
u
L

+

u
C
e
C
I
LI

m
m
ω
ω
−
tIi
m
ω
sin
=
Mch xoay chiu
23
Phn ng ca các phn t c bn (11)
eidt
C
Liri =++→
∫
1
'
∫
= idt
C
u
c
1
VD2
e(t) = 100sin100t V;

r

= 200 ; L

= 3 H;
C

= 20 F;

i

= ?
'Liu
L
=
riu
r
=
euuu
CLr
=++
te
C
i
Liri 100cos100.100'''' ==++→
)100sin(
ϕ
+
=
→ tIi
m
t100cos10

4
=
Mch xoay chiu
24
Phn ng ca các phn t c bn (12)
VD2
euuu
CLr
=
+
+
)100sin(
ϕ
+= tIi
m
)100sin(
ϕ
+
= trIu
mr
)90100sin(
0
++=
ϕω
tLIu
mL
0
sin(100 90 )
m
C

I
ut
C
φ
ω
=+−
t
t
C
I
tLI
trI
m
m
m
100sin100
)90100sin(
)90100sin(
)100sin(
0
0
=
=−++
++++
+
+
→
ϕ
ω
ϕω

ϕ
e(t) = 100sin100t V;

r

= 200 ; L

= 3 H;
C

= 20 F;

i

= ?
Mch xoay chiu
25
Phn ng ca các phn t c bn (13)
VD2
()( )
2
22
100500300200 =−+→
mmm
III
1/ 8 0,35 A
m
I→= =
ttI
tItI

m
mm
100sin100)90100sin(500
)90100sin(300)100sin(200
0
0
=−++
+++++→
ϕ
ϕϕ
tt
C
I
tLItrI
m
mm
100sin100)90100sin()90100sin()100sin(
00
=−++++++
ϕ
ω
ϕωϕ
e(t) = 100sin100t V;

r

= 200 ; L

= 3 H;
C

= 20 F;

i

= ?
u
r
u
C
u
L
u
L

+

u
C
e
0,35sin(100 ) Ait
ϕ
→= +