intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện 2: Chương 3 - TS. Nguyễn Việt Sơn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST
Báo xấu
42
lượt xem 2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 3: Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến. Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Khái niệm chung, phương pháp đồ thị với giá trị tức thời, phương pháp cân bằng điều hòa, phương pháp điều hòa tương đương, phương pháp tuyến tính hóa quanh điểm làm việc.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện 2: Chương 3 - TS. Nguyễn Việt Sơn

  1. CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 2 Chương 3: Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến om .c I. Khái niệm chung. ng co II. Phương pháp đồ thị với giá trị tức thời. an III. Phương pháp cân bằng điều hòa. th ng IV. Phương pháp điều hòa tương đương. o du V. Phương pháp tuyến tính hóa quanh điểm làm việc. u cu Bài tập: 2, 5, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 16 + bài thêm Cơ sở kỹ thuật điện 2 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  2. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến I. Khái niệm chung om  Xét mạch phi tuyến làm việc ở chế độ dao động xác lập:  Kích thích không chu kỳ  tự dao động phi tuyến. .c  Kích thích chu kỳ  dao động cưỡng bức. ng co . .  x1  f1 ( x1 , x2 ,...xn , t )  x1  f1 ( x1 , x2 ,...xn , t ) an . .  x2  f 2 ( x1 , x2 ,...xn , t ) Chế độ xác lập dao động  x2  f 2 ( x1 , x2 ,...xn , t ) th   ... ng ... . . o  xn  f n ( x1 , x2 ,...xn , t )  xn  f n ( x1 , x2 ,...xn , t ) du Hệ phương trình vi u Hệ phương trình vi cu tích phân phi tuyến tích phân phi tuyến  Phương pháp giải: Đồ thị với giá trị tức thời ; Cân bằng điều hòa ; Điều hòa tương đương ; Phương pháp dò ; Tuyến tính hóa quanh điểm làm việc. Cơ sở kỹ thuật điện 2 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  3. CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 2 Chương 3: Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến om .c I. Khái niệm chung. ng co II. Phương pháp đồ thị với giá trị tức thời. an III. Phương pháp cân bằng điều hòa. th ng IV. Phương pháp điều hòa tương đương. o du V. Phương pháp tuyến tính hóa quanh điểm làm việc. u cu Cơ sở kỹ thuật điện 2 3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  4. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến II. Phương pháp đồ thị với giá trị tức thời om  Nội dung: Thực hiện bằng đồ thị những phép đại số và giải tích (đạo hàm, tích phân …) trên các biến thời gian và những hàm đặc tính nhằm giải hệ phương trình vi tích phân phi .c tuyến của mạch. ng Ví dụ 3.1: Cho mạch điện gồm 1 điện trở R = 50Ω mắc song song với một diode biết đặc tính V-A như hình vẽ. Dòng điện iAB(t) = 0,2.sin1000t (A). Vẽ điện áp uAB(t) co iAB(t) iAB(t) id(t) iR(t) ud(t) an uR(t) iAB(t) A 0.2 th 0.2 0.1 ng 0.1 ud(t) uR(t) u(t) 5T/8 o 0 T/2 3T/4 7T/8 T du 5 10 0 T/8 T/4 3T/8 t T/8 u T/4 B cu 3T/8 T/2 uAB(t) 5T/8 3T/4 7T/8 T Cơ sở kỹ thuật điện 2 t 4 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  5. CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 2 Chương 3: Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến om .c I. Khái niệm chung. ng co II. Phương pháp đồ thị với giá trị tức thời. an III. Phương pháp cân bằng điều hòa. th ng IV. Phương pháp điều hòa tương đương. o du V. Phương pháp tuyến tính hóa quanh điểm làm việc. u cu Cơ sở kỹ thuật điện 2 5 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  6. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến III. Phương pháp cân bằng điều hòa om  Phương pháp cân bằng điều hòa thường sử dụng xét :  Mạch tự dao động xác lập (không có kích thích chu kỳ) .c  Mạch dao động phi tuyến kích thích chu kỳ. ng co  Nội dung:  Xét hệ phi tuyến có kích thích chu kỳ với tần số cơ bản ω mô tả bởi hệ vi phân : an f(x, x’, x’’, …, t) = 0 th ng  Đặt nghiệm cần tìm dạng các hàm điều hòa bội (đến cấp cần thiết) của ω: n n x(t )   Ak .cos kt   Bk .sin kt o du 1 1 u  Thay nghiệm x(t) vào phương trình mạch và áp dụng nguyên tắc cân bằng điều hòa cu để tính các giá trị biên độ hiệu dụng Ak, Bk.  Chú ý: Cần vận dụng các tính chất của mạch (mạch thuần trở, thuần kháng …) để đơn giản hóa việc đặt nghiệm. Cơ sở kỹ thuật điện 2 6 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  7. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến III. Phương pháp cân bằng điều hòa om Ví dụ 3.2: Điện cảm có đặc tính phi tuyến ψ(i) = 2.i – 3,75.i3. R = 100 Ψ(i) Dùng phương pháp cân bằng điều hòa tính điều hòa bậc 1 và bậc u(t) .c 3 của áp u(t) nếu biết dòng i(t) = 0,5sin314t (A) ng  Giải: d  i co  Lập pt mạch: u (t )  R.i (t )   R.i  .  u (t )  100i  2i ' 11, 25i 2i '(*) dt i t an i(t )  0,5sin 314t ( A)  i '  157 cos(314t )( A) th i 2i '  0, 25.157sin 2 314t.cos314t  39, 25(1  cos 2 314t )cos314t o ng i 2i '  9,8125cos 314t  9,8125cos 942t du  Đặt nghiệm: u(t )  Asin 314t  B cos314t  C sin 942t  D cos942t u  A  50 cu  Thay vào phương trình (*):  B  203,58  VP  50sin 314t  203,58cos314t  110,39cos942t    Vậy nghiệm:  C 0 u(t )  50sin 314t  203,58cos314t  110,39cos942t (V )  D  110,39 Cơ sở kỹ thuật điện 2 7 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  8. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến III. Phương pháp cân bằng điều hòa om Ví dụ 3.3: Xét mạch điện nối tiếp bởi cuộn dây tuyến tính L1 = L1 Ψ(i) 0,5H và một cuộn dây phi tuyến có đặc tính ψ(i) = a.i – b.i3 =0,5.i u(t) .c – 0,01.i3 với -4A < I < 4A. Cho u(t) = 300.cos314t (V). Tìm hàm ng điều hòa cơ bản của dòng điện xác lập trong mạch. co  Giải: an  Lập phương trình vi tích phân của mạch: th  i uL1 (t )  uL2 (t )  u (t )  L1.i  ' .  u (t ) ng i t o L1.i '  (a  3.b.i 2 ).i '  u (t )  i '  0, 03.i 2 .i '  300.cos t du u Thuần cảm  Đặt nghiệm: i(t) = Amsinωt + Bmcosωt i(t) = Amsinωt cu i’ = ω.Im.cosωt  i2.i’ = ω.Im3.sin2(ωt).cos(ωt) = 0,5.ωIm3.sin(2ωt).sin(ωt) i2 = Im2.sin2ωt  i2.i’ = 0,25.ωIm3.[cos(ωt) - cos(3ωt)] Cơ sở kỹ thuật điện 2 8 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  9. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến III. Phương pháp cân bằng điều hòa L1 Ψ(i) om  Giải: u(t) .c  Thay vào phương trình: ng ω.Im.cosωt – 0,03.0,25.ωIm3.[cos(ωt) - cos(3ωt)] = 300.cos(ωt) co  Cân bằng điều hòa cùng cấp: an th ω.Im – 0,0075.ω.Im3 = 300 ng 3,26. Im3 – 314.Im + 300 = 0 o du  Giải phương trình ta có: I1m = 0,96 (A) ; I2m = -10,26 (A) ; I3m = 9,3 (A) u cu  Vậy dòng điện trong mạch là: i(t) = 0,96.sin(314t) (A) Cơ sở kỹ thuật điện 2 9 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  10. CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 2 Chương 3: Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến om .c I. Khái niệm chung. ng co II. Phương pháp đồ thị với giá trị tức thời. an III. Phương pháp cân bằng điều hòa. th ng IV. Phương pháp điều hòa tương đương. o du V. Phương pháp tuyến tính hóa quanh điểm làm việc. u cu Cơ sở kỹ thuật điện 2 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  11. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến IV. Phương pháp điều hòa tương đương om  Phương pháp điều hòa tương đương dùng để giải bài toán phần tử phi tuyến có .c quán tính: ng  Với trị tức thời ~ có thể coi phần tử phi tuyến có quán tính như phần tử tuyến tính. co  Với kích thích điều hòa  đáp ứng rất gần với điều hòa. an th  Bỏ qua hiện tượng tạo tần số  có thể lập phương trình phức với trị hiệu dụng. ng 1. Phương pháp đồ thị với trị hiệu dụng: o du Ví dụ 3.4: Xét mạch thuần kháng gồm tụ điện C mắc nối tiếp với một cuộn dây phi tuyến có u cu quán tính cung cấp bằng nguồn áp điều hòa. . UL . . . C Ψ(i)  Phương trình mạch: U  U L U C . U  U L UC I u(t) = Umsin(ωt) . Cơ sở kỹ thuật điện 2 UC 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  12. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến IV. Phương pháp điều hòa tương đương . . . C Ψ(i) U  U L U C om 1. Phương pháp đồ thị với trị hiệu dụng:  Từ phương trình, ta có đồ thị dạng chữ N. U  U L UC u(t) = Umsin(ωt) .c  Hiện tượng trigơ dòng (đa trạng thái dòng): U ng  Tăng áp liên tục từ 0  ∞: 40 C co  Dòng tăng từ điểm 0  a. L phi tuyến 30 an  Dòng nhảy từ a  c.  Dòng tăng liên tục từ c  ∞. th ng 20  Giảm áp liên tục từ ∞  0: c  Dòng giảm từ ∞  c  b. 10 o a du  Dòng nhảy từ b  ~ 0 (do có điện áp rơi b I trên điện trở của cuộn dây). 0 u 1 2 3 4 cu  Tăng (giảm) dòng liên tục từ 0  ∞ (∞  0): Ta thu được toàn bộ đặc tính chữ N.  Tính chất:  Đa trạng thái về dòng điện: một giá trị áp có 2 - 3 trạng thái dòng.  Tồn tại 2 trạng thái ổn định của áp: 1 khi áp tăng, 1 khi áp giảm. Cơ sở kỹ thuật điện 2 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  13. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến IV. Phương pháp điều hòa tương đương . 1. Phương pháp đồ thị với trị hiệu dụng: IC om . Ví dụ 3.5: Xét mạch thuần kháng gồm tụ C mắc song song U Ψ(i) .c với một cuộn dây phi tuyến . có . quán . tính. C  Phương trình mạch: I  I L  I C ; I  I L  IC . ng . IL  Hiện tượng trigơ áp (đa trạng thái áp): IC co  Tăng dòng liên tục từ 0  ∞: an U  Áp tăng từ điểm 0  a. th  Áp nhảy từ a  c. 40 C ng  Áp tăng liên tục từ c  ∞. c 30  Giảm dòng liên tục từ ∞  0: L phi tuyến o b du  Áp giảm từ ∞  c  b. 20  Áp nhảy từ b  ~ 0. a u cu  Tăng (giảm) áp liên tục từ 0  ∞ (∞  0):10 Ta thu được toàn bộ đặc tính. I  Tính chất: 0 1 2 3 4  Đa trạng thái về điện áp.  Tồn tại 2 trạng thái ổn định của dòng. Cơ sở kỹ thuật điện 2 13 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  14. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến IV. Phương pháp điều hòa tương đương 2. Phương pháp dò phức: om  Nội dung: .c ng  Thuật toán dò giống với phép dò đã xét. co  Thực hiện phép dò với các đại lượng phức. an th . . F Fk Đúng . ng Tính kích . thích    y .c Cho X nk k . Nghiệm o F F du Sai X nk  X nk 1 u k 1 X  X  ( F  F ). k k k cu F  F k 1 n n  Chú ý: Trong phương pháp dò phức, nói chung góc pha của các đại lượng phức được hiệu chỉnh sau khi dò. Cơ sở kỹ thuật điện 2 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  15. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến IV. Phương pháp điều hòa tương đương C A 2. Phương pháp dò phức: om u(t) Ví dụ 3.6: Cho mạch điện, biết phần tử phi tuyến có quán tính có đặc tính như .c UR(I) UL(I) hình vẽ. Biết u(t )  130 2 sin(103 t  300 )(V ) , tụ điện tuyến tính C = 20μF. Tìm điện áp trên các phần tử. B ng Giải: A co  Lập phương trình mạch: . . 4 an IR U AB UR(IR)  . . . . th 3 U R  U L  U AB IL  . . . ng  I C  I R  I L 2 o du  Các bước dò: 1 Tra đồ thị  I R  I R 00 ( A) . u . Cho U AB  U AB 0 0 (V ) . V cu  I L  I L 900 ( A) 0 3 6 9 12 15 . 1 . . . . U C  j..C . I C So sánh . Tính I C  I C   I R  I L 0 Tính  U tinh  130  . . .  U  U C  U AB Cơ sở kỹ thuật điện 2 15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  16. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến C A IV. Phương pháp điều hòa tương đương 2. Phương pháp dò phức: om u(t) UL(I)  Bảng kết quả dò: UR(I) .c B ng . . . n UAB(V) IL(A) IR(A) I C ( A) U C (V ) U tinh (V ) So sánh co 1 6 0 2,3  90 0,5 0 2,35  77,74 117,5  167,74 111,64 167,09  130V an 2 9 0 2,6  90 2 0 3, 28  52, 43 164  142, 43 156,97  140, 43  130V th 3 7,5 0 2,5  90 1 0 2,69  68, 2 ng 134,5 158, 2 127,59  156,93 ~ 130V U  U cho 127,59  130 A o  %  tinh   1,85% 4 du U cho 130 UR(IR)  Hiệu chỉnh góc pha: u 3 . cu . U AB  7,5 186,93(V ) U  130 30(V )   . 2 U C  134,5 28, 73(V ) . . 1  I L  2,5 96,93( A) ; I R  1 186,93( A) . V Cơ sở kỹ thuật điện 2 IC  2,69 118,73( A) 0 16 CuuDuongThanCong.com 3 6 9 https://fb.com/tailieudientucntt 12 15
  17. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến IV. Phương pháp điều hòa tương đương 2. Phương pháp dò phức: om Ví dụ 3.7: Cho mạch điện, biết nguồn điều hòa E1 = 20V, ω = 5 .c rad/s, R1 = 20Ω, R2 = 10Ω, ZC = -j10Ω. Cuộn dây phi tuyến có đặc tính phi tuyến theo trị hiệu dụng cho theo bảng. Tính công suất phát ng của nguồn và công suất tiêu tán trên R1, R2. Ψ co 0 0.6 0.9 1.4 2 Giải: I(A) 0 0.25 0.5 0.75 1 an  Các bước dò:  . . . th . . . Cho I L  I L 0 0 U L   ngI 90 0  U R 2  R2 I L 0 0  U C  U R2  U L . . I. . . . . UC .  IC   I R1  I R 2  I C  E1tÝnh  R1. I R1  U C o du ZC  Bảng kết quả dò: u . cu . . . . . . n IL UL U R2 UC IC I R1 E1tÝnh 1 0.5 00 4.5 900 5 00 6.73 41.990 0.67 131.990 0.5 84.060 15.71 67.390 2 0.75 00 7 900 7.5 00 10.26 43.030 1.03133.030 0.75 86.410 23.56 69.010 Cơ sở kỹ thuật điện 2 17 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  18. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến ; IV. Phương pháp điều hòa tương đương k 1 X nk  X nk 1 2. Phương pháp dò phức:  X  ( F  F ). k om k k X F  F k 1 n n . Bảng kết quả dò: .c . . . . . . . n IL UL U R2 UC IC I R1 E1tÝnh ng 1 0.5 00 4.5 900 5 00 6.73 41.990 0.67 131.990 0.5 84.060 15.71 67.390 co Giải: 2 0.75 00 7 900 7.5 00 10.26 43.030 1.03133.030 0.75 86.410 23.56 69.010 an 3 0.64 00 5.9 900 6.4 00 8.7 42.670 0.87 132.670 0.64 85.530 20.11 68.410 th ng  Áp dụng công thức nội suy tuyến tính: 7  4,5 o 0,5  0,75 I L  0,5   20  15,71 U L  4,5   0,64  0,5   5,9 du  0,64 15,71  23,56 0,75  0,5 u  Công suất phát của nguồn: cu PE1  Re( E1.I R*1 )  Re  20,11 68,410.0,64  85,530   12,30(W )  Công suất tiêu tán trên điện trở: 2 2 PR1  R1 I R1  20.0,642  8,19(W ) PR2  R2 I RL  10.0,642  4,10(W ) Cơ sở kỹ thuật điện 2 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  19. CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 2 Chương 3: Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến om .c I. Khái niệm chung. ng co II. Phương pháp đồ thị với giá trị tức thời. an III. Phương pháp cân bằng điều hòa. th ng IV. Phương pháp điều hòa tương đương. o du V. Phương pháp tuyến tính hóa quanh điểm làm việc. u cu Cơ sở kỹ thuật điện 2 19 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
  20. Chương 3 : Chế độ xác lập dao động trong mạch phi tuyến V. Phương pháp tuyến tính hóa quanh điểm làm việc om 1. Khái niệm: .c  Phương pháp tuyến tính hóa quanh điểm làm việc là phương pháp tìm cách thay thế đặc ng tính phi tuyến của một phần tử phi tuyến bằng đoạn thẳng tuyến tính tại điểm làm việc co của phần tử phi tuyến đó. an th  Quá trình tuyến tính hóa đặc tính phi tuyến tại điểm làm việc phải đảm bảo sai số giữa ng đường cong phi tuyến và đường thẳng tuyến tính luôn nhỏ hơn sai số yêu cầu: o δk < γy.c u(i) du U u M cu  Sau khi tuyến tính hóa, tại vị trí điểm làm việc M, mạch phi tuyến được xét như một mạch tuyến tính. i 0 I Cơ sở kỹ thuật điện 2 20 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2