Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm về nguồn kích thích chu kỳ, cách phân tích mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ, trị hiệu dụng - công suất dòng chu kỳ, hàm truyền đạt và đặc tính tần số. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện: Chương 5 - TS. Nguyễn Việt Sơn
- CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 1
Chương 5: Mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ
I. Khái niệm về nguồn kích thích chu kỳ.
II. Cách phân tích mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ.
III. Trị hiệu dụng - công suất dòng chu kỳ.
IV. Hàm truyền đạt và đặc tính tần số.
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
- Chương 5: Mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ
I. Khái niệm về nguồn kích thích chu kỳ.
Định nghĩa: Nguồn chu kỳ là nguồn mà tín hiệu của nó lặp lại như cũ sau một khoảng thời gian T
(T được gọi là chu kỳ của tín hiệu).
Ví dụ:
U U U
t t α t
T T T
Nguồn chỉnh lưu nửa chu kỳ Nguồn chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ Nguồn xung răng cưa
Ton
U
t Ton
U U
Toff Toff t α t
T
T T
Nguồn xung vuông Nguồn xung vuông Nguồn xung răng cưa
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
- Chương 5: Mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ
I. Khái niệm về nguồn kích thích chu kỳ.
Theo khai triển chuỗi Furiê, một hàm chu kỳ luôn có thể phân tích thành một tổng các hàm điều
hòa bậc 0, 1, 2, 3, ... có dạng:
f (t ) f 0 Fkm .cos(k .t k )
k 1
hoặc
f (t ) f 0 Fkm .sin(k .t k )
k 1
Do chuỗi hội tụ nên những thành phần điều hòa bậc cao sẽ nhỏ dần. Vì vậy, một cách gần đúng, chỉ
cần lấy một vài số hạng đầu cũng đủ thỏa mãn độ chính xác yêu cầu.
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
- CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 1
Chương 5: Mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ
I. Khái niệm về nguồn kích thích chu kỳ.
II. Cách phân tích mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ.
III. Trị hiệu dụng - công suất dòng chu kỳ.
IV. Hàm truyền đạt và đặc tính tần số.
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
- Chương 5: Mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ
II. Cách phân tích mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ.
Chương 3 đã trình bày phương pháp số phức dùng để xét mạch tuyến tính có các kích thích điều
hòa cùng tần số. Phương pháp số phức có ưu điểm là đưa việc giải một hệ phương trình vi tích phân
đối với biến điều hòa 1 tần số về việc giải 1 hệ phương trình đại số ảnh phức.
Đối với mạch tuyến tính có kích thích là nguồn chu kỳ không điều hòa, người ta cũng tìm cách
dùng phương pháp số phức để giải bằng cách:
Phân tích nguồn chu kỳ không điều hòa thành tổng những nguồn điều hòa có tần số khác nhau.
Dùng phương pháp số phức xét đáp ứng đối với những nguồn điều hòa thuộc từng tần số. Chú
ý tính lựa chọn đối với tần số của các thông số tổng trở, tổng dẫn.
Thành phần 1 chiều:
L C
ngắn mạch hở mạch Khi xét thành phần 1 chiều
tác động, cấu trúc của
U L j..L. I 0 1 mạch có thể bị thay đổi.
UC .IC
j..C
1
Thành phần xoay chiều tần số kω: Z L j..L ; ZC
j..C
Xếp chồng trong miền thời gian các đáp ứng ik(t), uk(t) sẽ được các đáp ứng của mạch.
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
- Chương 5: Mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ
II. Cách phân tích mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ.
Ví dụ: Tính i(t), uC(t) của mạch điện hình bên, biết: e(t ) 100 100 2 sin1000t 200 2 sin 2000t (V )
Xét thành phần 1 chiều tác động: E0 = 100(V) R=50Ω L=0.1H
I0 = 0(A) ; uC0 = 100(V)
Xét thành phần ω1=1000 rad/s: e(t ) 100 2 sin1000t E 100 0(V ) e(t)
C=20μF
Z L j.1.L j100() Z R Z L ZC 50 j50 50 2 45 () 0
1 100 0
ZC j50() I1 2 450 ( A) U C1 I 1 .ZC 50 2 1350 (V )
j.1.C 50 2 45
Xét thành phần ω1=2000 rad/s: e(t ) 200 2 sin 2000t E 200 0(V )
1
Z L j.2 .L j 200() ZC j 25() Z R Z L ZC 50 j175 182 740 ()
j.2 .C
200 0
I2 1.1 740 ( A) U C 2 I 2 .ZC 1.1 74 .25 900 27.5 1640 (V )
0
182 74
Tổng hợp kết quả:
i(t ) i0 (t ) i1 (t ) i2 (t ) 0 2sin(1000t 450 ) 1.1 2 sin(2000t 740 )( A)
uC (t ) uC 0 (t ) uC1 (t ) uC 2 (t ) 100 100sin(1000t 1350 ) 27.5 2 sin(2000t 1640 )(V )
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 6
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
- CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 1
Chương 5: Mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ
I. Khái niệm về nguồn kích thích chu kỳ.
II. Cách phân tích mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ.
III. Trị hiệu dụng - công suất dòng chu kỳ.
III.1. Trị hiệu dụng.
III.2. Công suất dòng chu kỳ.
IV. Hàm truyền đạt và đặc tính tần số.
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 7
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
- Chương 5: Mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ
III.1. Trị hiệu dụng.
Để đo khả năng sinh công của dòng điện chu kỳ ta dùng khái niệm giá trị hiệu dụng I với định
nghĩa như sau:
1 2
T T: chu kỳ biến thiên của dòng chu kỳ.
T 0
(*) I i (t )dt
i(t): dòng điện chu kỳ.
Tích phân 1 hàm điều hòa
trong 1 chu kỳ thì bằng 0
Vì i(t) là dòng chu kỳ có thể phân tích theo chuỗi Furie. i (t ) ik (t )
k 0
0
2
1
1 2
T T T
1
(*) I . ik (t ) .dt I . ik (t ).dt . ik (t ).il (t ).dt
2 2
T 0 k 0 T 0 k 0 T 0 k l 0
T Vậy ta có: n
I
1 2
I . ik (t ).dt I k2 I I I ... I
2 2 2 2 2
0 1 n k
k 0 T 0 k 0 k 0
n n
Giá trị hiệu dụng dòng, áp bằng căn bậc 2 tổng
bình phương các giá trị hiệu dụng thành phần
U U
k 0
2
k ; E E
k 0
2
k
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
- Chương 5: Mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ
III.2. Công suất dòng chu kỳ.
Theo định nghĩa giá trị hiệu dụng, công suất trung bình trong một chu kỳ (gọi là công suất tác
dụng) của dòng chu kỳ trên một nhánh bằng:
P R.I R. I R.I Pk P0 P1 P2 ...
2 2
k
2
k
k 0 k 0 k 0
Công suất tác dụng của dòng chu kỳ bằng tổng các công suất tác dụng các thành phần.
R=50Ω L=0.1H
Ví dụ: Tính công suất của nguồn
e(t ) 100 100 2 sin1000t 200 2 sin 2000t (V ) e(t)
C=20μF
i(t ) 2sin(1000t 450 ) 1.1 2 sin(2000t 740 )( A)
P P0 P1 P2 P0 0 P 160.64(W )
P1 E1.I1.cos 1 100. 2.cos(450 ) 100(W ).
P
CuuDuongThanCong.com 2 E2 .I 2 .cos 2 200.1,1.cos(740
60.64(W )
) https://fb.com/tailieudientucntt 9
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
- CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 1
Chương 5: Mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ
I. Khái niệm về nguồn kích thích chu kỳ.
II. Cách phân tích mạch điện tuyến tính có kích thích chu kỳ.
III. Trị hiệu dụng - công suất dòng chu kỳ.
IV. Hàm truyền đạt và đặc tính tần số.
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 10
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
- Chương 5: Tính chất cơ bản của mạch điện tuyến tính.
IV. Hàm truyền đạt và đặc tính tần số.
Hàm truyền đạt được định nghĩa là tỷ số riêng hoặc đạo hàm riêng của ảnh đáp ứng trên ảnh kích
thích.
T ( ) Đặc tính tần biên độ: Mô tả quan hệ biên độ (hiệu
X ( ) dụng) giữa các phổ tần kích thích và đáp ứng.
T ( )
T ( ) .e
j ( )
F ( ) ( ) Đặc tính tần pha: Mô tả độ lệch pha giữa phổ đáp
ứng và phổ kích thích
Các hàm truyền đạt Ku(ω), Ki(ω), Z(ω), Y(ω) của mạch Kirchhoff thường có dạng:
a0 a1s a2 s 2 ... an s n F1 ( s)
T ( s) ; s j
b0 b1s b2 s ... bm s
2 m
F2 (s)
n, m: Phụ thuộc vào kết cấu của mạch.
ak, bk: phụ thuộc vào kết cấu của mạch và các thông số R, L, C.
Điểm cực là nghiệm của đa thức F2(s) = 0.
Điểm không là nghiệm của đa thức F1(s) = 0.
Đặc trưng Điểm cực
Hàm truyền đạt
Dựng lại Điểm không
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
