BÀI TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

BÀI TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

A.LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 1: mạch chỉnh lưu không điều khiển
I.Mạch chỉnh lưu nguồn 1 pha.
1. mạch chỉnh lưu bán kỳ tải R

Trị trung bình điện áp trên tải:


1
=
U tb 2π

π

∫U m sinωtd (ωt ) =
0

Um
π

Trị trung bình dòng điện qua tải:

U tb = U m
=
I tb π π .R
Trị hiệu dụng điện áp qua tải:

U rms

1
=
2π

π

Um
2
(
U
Sin
(
ω
t
)
d
(
ω
t
)
)
.
d
ω
t
=
∫ m
0

Trị hiệu dụng dịng điện qua tải

I rms =

U rms
2R

Cơng suất trung bình tiêu thụ bởi điện trở tải:

P=I

2
rms

2
U rms
R=
R

Hệ số công suất của mạch

Pf =

P
P
=
S U s − rms I rms

2. mạch chỉnh lưu bán kỳ tải RL

2

ở bán kỳ dương của nguồn Us thì diot phân cực thuận. theo định luật Kirrhoft 2, ta có:

U m = sin(ωt ) = Ri(t ) + L

di (t )
dt

Giải phương trình trên ta được:

i(t ) =

Um
− −t
sin(ωt − θ ) + Ae τ
Z

Trong đó

Z = R 2 + (ωL) 2


θ = tan −1
ωτ =

ωL
R

ωL

R

Hằng số A được xác định dựa theo điều kiện ban đầu của dòng điện, tại thời điểm t=0 thì dịng điện qua quận
dây bằng khơng, ta có:

i(t ) =

Um
sin(0 − θ ) + Ae 0
Z
A=

Suy ra:

Um
sinθ
Z

Thay vào phương trình, ta có:
−t

Um 
τ
i (t ) =
 Sin (ωt − θ ) + Sin (θ )e 
Z 


Tính góc tắt dịng β, bằng cách đặt ωt=β vào phương trình và cho i(β)=0.
I rms =

β

1 2
i (ωt )d (ωt )
2π ∫0

Trị trung bình của dịng điện qua tải
β

1
I tb =
i (ωt )d (ωt )
2π ∫0

Cơng suất trung bình tiêu thụ trên tải:
P = I 2rms R


3. mạch chỉnh lưu bán kỳ tải RE

Một số công thức cần nhớ
Id =

Um − E
R

Công suất trên tải
P = I d2.R

Hệ số công suất của mạch


Pf =

P
P
=
S U s−rms I d

4. mạch chỉnh lưu bán kỳ một pha tải LE

Một số công thức cơ bản
Id =

Um − E
ωL

Mạch có tải L khơng tiêu thụ cơng suất trên tải L, nhưng có cơng suất trên nguồn E
PE = I d .E


5. mạch chỉnh lưu bán kỳ một pha tải RLE

Một số công thức cơ bản
α min = Sin −1

E
Um

Biểu thức xác định dòng điện tức thời qua tải
U m .Sin (ωt ) = Ri(ωt ) + L

⇒ i(ωt) =

di(ωt )
+E
dt
−ω t

Um
E
Sin (ωt − θ ) − + A.e ωτ
Z
R

α ≤ ωt ≤ θ


Xác định A, cho ωt=0 vào biểu thức
α

E
 U
A = − m sin(α − θ ) +  e ωτ
R
 Z
Xác định góc tắt β, bằng cách đặt ωt=β, và giải i(β)=0
I rms =

β

1
i 2 (ωt )d (ωt )
∫
2π α

Trị trung bình của dịng điện qua tải
I tb =

β

1
i (ωt )d (ωt )
2π α∫

Cơng suất trung bình tiêu thụ trên tải:
P = I 2rms R

Pf =

P
P
=
S U s − rms I rms

6. mạch chỉnh lưu hai lửa chu kỳ tải R


Trị trung bình điện áp trên tải

π
2U d
1
U tb = ∫ U d Sin (ωt )dωt =
π 0
π

Trị trung bình dịng trên tải
I tb =

U tb 2U m
=
R
πR

Cơng suất trung bình trên tải
P = U tb .I tb =

U tb2
R

Trị hiệu dụng điện áp trên tải
π

U rms

U
1 2
=
u (ωt )d (ωt ) = m

∫
π 0
2

Trị hiệu dụng dòng trên tải


I rms =

U rms
R

Hiệu suất của mạch chỉnh lưu
 2.U m2 
 2 
π .R
8
η =  2  × 100 = 2 × 100 = 81,06%
π
Um 


 2R 

Điện áp ngược trên diot bằng 2Um
7. mạch chỉnh lưu cầu một pha tải R


Một số công thức cơ bản:
π

2U m
1
U tb = ∫ U m .Sinωt.dωt =
π 0
π

Trị trung bình dịng trên tải
I tb =

U tb 2U m
=
R
πR

Trị hiệu dụng điện áp trên tải


U rms

1
=
π

π

∫ [U

(ωt )] d (ωt ) =
2

m

Um

0

2

Trị hiệu dụng dịng trên tải
I rms =

U rms
U
= m
R
R 2

Cơng suất trung bình trên tải
P = U tb .I tb =

4U m2
π 2 .R

Hiệu suất của mạch chỉnh lưu

η=

P
U rms .I rms

4U m2
2
8
= π .2R = 2 = 81,06%
Um
π
2R

8.mạch chỉnh lưu cầu tải RL

Giả sử L=∞ để dòng điện tải liên tục và phẳng
Điện áp trung bình trên tải
U tb =

2U m
π

Dịng Điện trung bình trên tải
I tb =

U tb
R

Dịng qua diot


I rms−D =

I tb2 .π I tb
2π

2

Trị hiệu dụng nguồn
I rms−ng =

I tb2 .π
= I tb
π

9. mạch chỉnh lưu cầu một pha tải RLE

Một số công thức cơ bản


Giả sử L=∞ để dòng điện tải liên tục và phẳng
Dịng trung bình qua tải
2U m
−E
U tb − E
I tb =
= π
R
R

Điện áp trung bình qua tải
U tb = I tb .R

Dòng qua diot
I rms−D =

I tb2 .π I tb
2π
2

Trị hiệu dụng nguồn
I rms−ng =

I tb2 .π
= I tb
π

II. mạch chỉnh lưu nguồn ba pha
1.Mạch chỉnh lưu tia ba pha tải R


Một số cơng thức cơ bản
Điện áp trung bình trên tải
3
U tb =
2π

5π

6

∫U
π
6

m

.Sinωt.dωt =

3 6 .U 2
2π

Dịng Điện trung bình trên tải
I tb =

U tb
R

Dịng trung bình qua mỗi diot
I tb− D =

I tb
3

Trị hiệu dụng dòng điện nguồn
I rms− ng =

I tb
3


Công suất tiêu thụ trên tải
P = U tb .I tb

2. mạch chỉnh lưu tia ba pha tải RE

Một số cơng thức cơ bản
Điện áp trung bình trên tải
3
U tb =
2π

5π

6

∫U
π
6

m

.Sinωt.dωt =

3 6 .U 2
2π


Dịng Điện trung bình trên tải
I tb =

U tb − E
R

Dịng trung bình qua mỗi diot
I tb− D =

I tb
3

Trị hiệu dụng dịng điện nguồn
I rms− ng =

I tb
3

Cơng suất tiêu thụ trên tải
P = U tb .I tb

3. mạch chỉnh lưu tia ba pha tải RLE


Một số cơng thức cơ bản
Giả sử L=∞ để dịng điện tải liên tục và phẳng
Điện áp trung bình trên tải
3
U tb =
2π

5π

6

∫U
π
6

m

.Sinωt.dωt =

3 6 .U 2
2π

Dịng Điện trung bình trên tải
I tb =

U tb − E
R

Dịng trung bình qua mỗi diot
I tb− D =

I tb
3

Trị hiệu dụng dòng điện nguồn


I rms− ng =

I tb
3

Công suất tiêu thụ trên tải
P = U tb .I tb

Hệ số cồn suất
pf =

U tb .I tb
3 2
=
= 0,676
3.U s −rms .I rms
2π

4. mạch chỉnh lưu cầu ba pha tải R


Một số cơng thức cơ bản
Điện áp trung bình trên tải
π

3 6 .U 2
6 2
U tb =
U m .Sin ωt.dωt =
∫
2π π
π
6

Điện áp ngược diot phải chịu là
Dòng Điện trung bình trên tải
I tb =

U tb
R

Dịng trung bình qua mỗi diot
I tb− D =

I tb
3

Trị hiệu dụng dòng điện nguồn


I rms− ng =

I tb
3

Công suất tiêu thụ trên tải
P = U tb .I tb

5. mạch chỉnh lưu cầu ba pha tải RE

Một số công thức cơ bản
Điện áp trung bình trên tải


π

3 6 .U 2

6 2
U tb =
U m .Sin ωt.dωt =
∫
2π π
π
6

Điện áp ngược diot phải chịu là
Dòng Điện trung bình trên tải
I tb =

U tb − E
R

Dịng trung bình qua mỗi diot
I tb− D =

I tb
3

Trị hiệu dụng dòng điện nguồn
I rms− ng =

I tb
3

Công suất tiêu thụ trên tải
P = U tb .I tb

6. mạch chỉnh lưu cầu ba pha tải RLE


Một số cơng thức cơ bản
Giả sử L=∞ để dịng điện tải liên tục và phẳng
Điện áp trung bình trên tải
π

3 6 .U 2
6 2
U tb =
U m .Sin ωt.dωt =
∫
2π π
π
6

Điện áp ngược diot phải chịu là
Dòng Điện trung bình trên tải
I tb =

U tb − E
R

Dịng trung bình qua mỗi diot
I tb− D =

I tb
3

Trị hiệu dụng dòng điện nguồn


I rms− ng =

I tb
3

Công suất tiêu thụ trên tải
P = U tb .I tb

Hệ số công suất
pf =

U tb .I tb
3.U s −rms .I rms

CHƯƠNG 2: mạch chỉnh lưu có điều khiển
I.mạch chỉnh lưu nguồn một pha
1.mạch chỉnh lưu bán kỳ tải R


Một số cơng thức cơ bản
Trị trung bình điện áp trên tải
U tb =

π

U
1

U m .Sin (ωt ).dωt = m (1 + Cosα )
∫
2π α
2π

U tb max =

Um
π

Như vậy
Trị trung bình dịng qua tải
I tb =

U tb U m
=
(1 + Cosα )
R
2πR

Trị hiệu dụng điện áp tải
U rms =

π
U
1
U m2 .Sin 2 (ωt )dωt = m
∫
2π α
2

Trị hiệu dụng dòng điện tải
I rms =

U rms
R

Công suất tiêu thụ trên tải
P=

2
U rms
R

Hệ số công suất của mạch

(1 −

α
1
)+
.Sin 2α
π
2π