Các nội dung chính trong bài giảng này gồm có: giá trị công suất, đại lượng phức, định luật bảo toàn công suất phức, đặc tả công suất qua tải. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm bắt các nội dung chi tiết.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Chương 1 - TS. Hồ Phạm Huy Ánh
- BÀI GIẢNG
Biến Đổi Năng Lượng
TS. Hồ Phạm Huy Ánh
Jan 2010
http://www4.hcmut.edu.vn/~hphanh/teach.html
Lecture 1 1
- Các Tóm Tắt cần thiết
¾ Cho áp và dòng xoay chiều hình sin:
v(t ) = Vm cos(ωt + θ v ) i (t ) = I m cos(ωt + θ i )
¾ Giá trị công suất tức thời được tính bởi (với i = Im khi t = 0)
p (t ) = v(t )i (t ) = Vm I m cos(ωt + θ v − θ i ) cos(ωt )
¾ Giá trị công suất tác dụng trung bình trong chu kì T = 2π/ω
cos(θ v − θ i ) = Vrms I rms cos(θ v − θ i )
Vm I m
P=
2
Với Vrms và Irms lần lượt là giá trị dòng và áp hiệu dụng. θ = θv − θi được
gọi là góc hệ số công suất, và cos(θ) gọi là hệ số công suất (PF).
Lecture 1 2
- Các Tóm Tắt về Đại Lượng phức
¾ Các đại lượng điện trong mạch xoay chiều có thể được thể hiện dưới
dạng phức như sau:
V = Vrms ∠θ v I = I rms ∠θ i
Độ lớn (Magnitude) Góc pha
Hệ số công suất trễ Hệ số công suất sớm
V I
+ +
I V
θv θi
θi θv
Tải cảm có hệ số công suất trễ, trong khi Tải dung có hệ số công suất sớm.
Lecture 1 3
- 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
(
v(t ) = 210 cos ωt + 30 0 ⇒ V = 10∠30 0 )
(
i (t ) = 2 5 cos ωt − 20 0 ⇒ I = 5∠ − 20 0 )
θ = θ v − θ i = 30 − (− 20 ) = 50 0 (hệ số công suất trễ)
( )
P = (10 )(5) cos 50 = 32.14 W 0
¾ Ex. 2.2: Xác định lại công suất tác dụng P với giá trị mới của i(t)
(
i (t ) = 2 5 cos ωt − 90 ⇒ I = 5∠ − 900
) 0
(
P = (10 )(5) cos 120 = −25 W 0
) (phát P lên lưới!)
Lecture 1 4
- Các Tóm Tắt về Công suất Phức
¾ Ngoài công suất tác dụng, công suất phản kháng được tính bởi:
Vm I m
Q= sin (θ v − θ i ) = Vrms I rms sin (θ v − θ i )
2
¾ Còn thành phần công suất tức thời được xác định như sau:
p(t ) = P + P cos(2ωt ) − Q sin(2ωt ) = P[1 + cos(2ωt )] − Q sin(2ωt )
¾ Với V = Vrms e jθ v và I = I rms e jθ,i ta có kết quả:
( )
P = Re V ⋅ I * = Vrms I rms cos(θ v − θ i )
Q = Im(V ⋅ I ) = V
*
I
rms rms sin (θ v − θ i )
¾ Cuối cùng ta xây dựng được công thức xác định công suất phức
( )
S = V ⋅ I * = P + jQ
Lecture 1 5
- Các Tóm Tắt về Công suất Phức (tt)
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
P = VI cos(θ v − θ i ) Q = VI sin (θ v − θ i )
¾ Độ lớn công suất phức sẽ được tính bởi S = VI
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:
Z = R + jX V = ZI S = ZI I * = I 2 Z = I 2 (R + jX ) = P + jQ
Từ đó
P = I 2R Q = I2X
Lecture 1 6
- Các ví dụ:
¾ Ex. 2.4: Xác định công suất phức của đại lượng điện có v(t) và i(t) đi qua:
(
v(t ) = 210 cos ωt + 10 0 ⇒ V = 10∠10 0 )
( )
i (t ) = 2 20 sin ωt + 70 0 ⇒ I = 20∠ − 20 0
( ) ( )( )
S = V I * = 10∠100 20∠200 = 200∠300 = 173.2 + j100 VA
P = 173.2 W Q = 100 VAR
¾ Ex. Sửa BT 2.5 và 2.6 trong GT
Lecture 1 7
- Định luật Bảo Toàn Công Suất Phức
¾ Với mạch nối tiếp
S = V ⋅ I * = (V1 + V2 + ... + Vn )I * = S1 + S 2 + ... + S n
¾ Với mạch song song
S = V ⋅ I = V (I1 + I 2 + ... + I n ) = S1 + S 2 + ... + S n
* *
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:
P = P1 + P2 + ... + Pn Q = Q1 + Q2 + ... + Qn
¾ Từ đó ta xây dựng được Tam Giác Công Suất (Giải BT 2.7 trong GT)
Lecture 1 8
- Các ví dụ:
¾ Ex. 2.7: Xây dựng tam giác công suất
( )( )
S = VI * = 100∠100 10∠ − 26.80 = 1000∠36.80 = 800 + j 600 VA
Với
P = 800 W Q = 600 VAR
S = 1000 VA A
V
000
1
Vì θ > 0, dòng chậm pha hơn áp S= Q = 600
nên tải có tính cảm. VAR
36.80
P = 800 W
¾ Ex. Giải các BT 2.8, 2.9 và 2.10: xem sách GT
Lecture 1 9
- 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 V và I phức có thể thay cho V, I, và Hệ Số Công Suất (sớm hay trễ)
¾ Ta còn cách khác để mô tả V, Hệ Số Công Suất , và P
P
I= Q = VI sin θ S = P + jQ
V cos θ
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.
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
Lecture 1 10
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
