bài giảng về mạch điện điều hòa

Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 11

CHƯƠNG II:
MẠCH XÁC LẬP ĐIỀU HÒA
2.1Các đặc trưng của tín hiệu điều hòa
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 12

Trị hiệu dụng:
Được tính theo công thức sau:
2.2Số phức
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 13

Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 14

Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 15

Cộng trừ hai số phức:
C
1
± C
2
= (a
1
±a
2
) + (b
1

± b
2
)j
Nhân, chia 2 số phức:
2.3Biểu diễn đại lượng điều hòa bằng số phức – biên độ phức
Cho đại lượng điều hòa f(t) = F
m
cos(ωt + φ) hoặc f(t) = F
m
sin(ωt + φ)
Fm: Giá trị cực đại
ω: Tần số góc(rad/s)
φ: Góc pha ban đầu
T = 1/f = 2π/ω : Chu kỳ(s)
Biên độ phức của f(t):
φ
m
F F= Ð
&
Ví dụ: Chuyển sang biên độ phức của các đại lượng điều hòa sau:
v = 10cos(8t + 20
o
) →
10 20
o
V = Ð
&
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 16

i = 6sin(2t - 10
o
) →
6 10
o
I = -Ð
&
v = 20sin4t →
20 0
o
V = Ð
&
2.4Sơ đồ phức
Điện trở:
Tụ điện:
Cuộn dây:
2.5Quan hệ giữa dòng và áp trên các phần tử R, L, C
2.5.1 Trên phần tử điện trở R
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 17

2.5.2 Trên phần tử điện cảm L
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 18

2.5.3 Trên phần tử điện dung C
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 19

2.6Các định luật cơ bản dạng phức

Giống dạng thực.
2.6.1 Định luật Ohm phức
2.6.2 Định luật Kirchoff phức
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 20

Giải:
Sơ đồ phức:
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 21

Ví Dụ 2 - 3:
Cho mạch như hình 7. Biết L
1
=
0,1H, L
2
= 0,1H, R1 = 4Ω, R2 =
4Ω, C = 0,1F, u(t) = 10cos10t(V).
a) Tìm biểu thức dòng điện
i(t)?
i
C
L 1
L 2
u ( t ) R 1
R 2
+
-
Hình 7

Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 22

2.7Khái niệm về trở kháng và dẫn nạp
- Trở kháng của phần tử điện trở:
R
R
R
U
Z R
I
= =
&
&
- Trở kháng của phần tử điện cảm:
ω
L L
Z j L jX= =
- Trở kháng của phần tử điện dung:
ω
L C
j
Z jX
C
-
= =
Tổng quát, xét trường hợp mạng 2 cửa không nguồn độc lập còn gọi là mạng 2 cực
không nguồn như hình vẽ.
Trở kháng vào Z được tính như sau:
φZ R jX Z= + = Ð

&
φ: argumen của
Z
&
R: là điện trở
X: điện kháng
X>0: 2 cực có tính chất cảm
X<0: 2 cực có tính chất dung
π π
φ
2 2
-
Þ £ £
2 2
Z R X= +
;
φ
X
arctg
R
=
; R = Zcosφ; X = Zsinφ.
Tam giác trở kháng:
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 23

Nếu
φ ; φ
m U m I
U U I I= =Ð Ð

& &
U I
(φ -φ )
m
m
U
U
Z
I I
= = Ð
&
&
&
Vậy
U I
φ =φ -φ ;
m
m
U
Z
I
=
φ: Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện
X > 0; φ > 0: Điện áp nhanh pha hơn dòng điện
X < 0; φ < 0: Điện áp chậm pha hơn dòng điện
Dẫn nạp:
1
Y
Z
=

&
&
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 24

2.8Công suất
Xét mạng 2 cực như hình vẽ:
i(t) = I
m
cos(ωt + φ
i
)
u(t) = U
m
cos(ωt + φ
u
)
Công suất tức thời :
P(t) = u(t).i(t)=0.5UmImcos(φ
u
– φ
i
) + 0.5UmImcos(2ωt + φ
u
+ φ
i
)
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 25

Đặt φ = φ
u
– φ
i
: Góc lệch pha giữa u và i
Nếu chiều dương dòng và áp như hình vẽ thì p(t) là công suất tức thời thu bởi 2
cực, còn chiều i(t) ngược lại thì p(t) là công suất tức thời mà 2 cực cung cấp cho
mạch ngoài.
Công suất tiêu thụ(công suất trung bình):
0
1
( )
T
P p t dt
T
=
ò
1
cosφ= UIcosφ
2
m m
P U I=
(W)
U, I là các giá trị hiệu dụng
;
2 2
m m
U I
U I= =
Công suất phản kháng:

1
sinφ = UIsinφ
2
m m
Q U I=
(VAR)
Công suất biểu kiến:
2 2
= UI=S P Q+
(VA)
Tam giác công suất:
P = S.cosφ
Q =S.sinφ
Một số trường hợp riêng:
2 cực là điện trở: φ = 0
2 2
1 1
2 2
0
m m m
P UI RI U I RI
Q
= = = =
=
2 cực là điện cảm: φ = π/2
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 26

2 2
1 1

ω ω 0
2 2
0
m m m
Q UI U I LI LI
P
= = = = >
=
2 cực là điện dung: φ = -π/2
2 2
1 1 1
0
2 2ω ω
0
m m m
Q UI U I I I
C C
P
= - = - = - = - <
=
2 cực là 2 cực thụ động được đặc trưng bởi trở kháng
Z
&
(không chứa
nguồn)
P = UI.cosφ
Q =UI.sinφ
φ: Góc lệch pha giữa u và i
φ=argumenZ
&

Ví dụ :
Giải :
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 27

1
. 2100 1900( )S E I j VA= = -
&
&&
Vậy P =2100(W)
Q = -1900(VAR)
S = 2832(VA)
Nâng cao hệ số công suất:
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 28

Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm
Bài giảng kỹ thuật điện – điện tử Trang 29

Ví dụ 2 – 7:
Cho mạch như hình vẽ. Biết L
1
=
0,1H, L
2
= 0,1H, R1 = 4Ω, R2 =
4Ω, C = 0,1F, u(t) = 10cos10t(V).
b) Tìm biểu thức dòng điện
i(t)?
c) Tính công suất nguồn

(P
ng
)?
i
C
L 1
L 2
u ( t ) R 1
R 2
+
-
Biên soạn : ThS. Phạm Văn Tâm