Bài giảng Lý thuyết mạch - ĐH Lâm Nghiệp

Chia sẻ: Ermintrudetran Ermintrudetran | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:144

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Lý thuyết mạch cung cấp cho người học những kiến thức như: Những khái niệm cơ bản về mạch điện, mạch tuyến tính ở chế độ xác lập điều hòa, mạng một cửa, mạng hai cửa, mạch điện tuyến tính có nguồn kích thích chu kỳ không sin. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lý thuyết mạch - ĐH Lâm Nghiệp

THS. NGUYỄN THỊ PHƯỢNG Lý THUYÕT M¹CH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2018
THS. NGUYỄN THỊ PHƯỢNG BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT MẠCH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2018 1
2
LỜI NÓI ĐẦU Lý thuyết mạch là môn học cơ sở kỹ thuật quan trọng trong quá trình đào tạo kỹ sư các ngành có liên quan đến điện, nó cung cấp những cơ sở lý luận chung nhất, là tiền đề để tiếp thu kiến thức của các môn chuyên ngành. Cơ điện tử là một ngành học mới của trường Đại học Lâm nghiệp nên kho giáo trình, bài giảng phục vụ cho sinh viên của ngành học chưa đầy đủ và phong phú. Nhằm trang bị cho sinh viên có đầy đủ tài liệu học tập, nghiên cứu,nắm vững kiến thức cơ sở để tiếp thu kiến thức chuyên ngành, thì việc biên soạn tài liệu “Bài giảng Lý thuyết mạch” là hết sức cần thiết. Trong quá trình biên soạn không tránh khỏi thiếu sót, rất mong mọi ý kiến đóng góp giúp tài liệu ngày càng hoàn thiện hơn. Tác giả 3
4
Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 1.1. Định nghĩa về mạch điện Việc phân tích trực tiếp các thiết bị và hệ thống điện thường gặp một số khó khăn nhất định.Vì vậy, về mặt lý thuyết, các hệ thống điện thường được nghiên cứu thông qua một mô hình toán học thay thế căn cứ vào các phương trình trạng thái của hiện tượng vật lý xảy ra trong hệ thống. Mô hình đó gọi là mô hình mạch điện, hay là mạch điện lý thuyết. Trong tài liệu này, thuật ngữ “mạch điện” được ngầm hiểu là mạch điện lý thuyết. Mạch điện (circuit) tổng quát là một hệ thống gồm các thiết bị và linh kiện điện, điện tử ghép lại thành các vòng kín để dòng điện có thể phát sinh, trong đó xảy ra các quá trình truyền đạt và biến đổi năng lượng. Trong các hệ thống này, sự tạo ra, tiếp thu và xử lý tín hiệu là những quá trình phức tạp. Về mặt cấu trúc, mạch điện lý thuyết được xây dựng từ các phần tử và các thông số của mạch. Cần phân biệt sự khác nhau của hai khái niệm phần tử và thông số. Khái niệm phần tử tổng quát (general elements) trong tài liệu này là mô hình toán học thay thế của các vật liệu linh kiện vật lý thực tế. Các vật liệu linh kiện thực có thể liệt kê ra ở đây như dây dẫn, tụ điện, cuộn dây, biến áp, diode, transistor, vi mạch... Thông số (parameters) của một phần tử là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất của phần tử nói riêng hay của mạch điện nói chung. Thường được ký hiệu bằng các ký tự và có thể nhận nhiều giá trị. Các thông số vật lý thụ động được đề cập ở đây là điện trở R, điện dung C, điện cảm L và hỗ cảm M; còn các thông số tác động bao gồm sức điện động của nguồn và dòng điện động của nguồn. Một linh kiện có thể có nhiều thông số. Hình 1.1. Minh họa linh kiện thực và các thông số có thể có Hình 1.1 là một trong những mô hình tương đương của một chiếc điện trở thực.Trong mô hình tương đương của cấu kiện này có sự có mặt của các thông 5
số điện trở, điện cảm và điện dung. Những thông số đó đặc trưng cho những tính chất vật lý khác nhau cùng tồn tại trên linh kiện này và sự phát huy tác dụng của chúng phụ thuộc vào các điều kiện làm việc khác nhau. 1.2. Phân loại mạch điện Phân loại mạch điện theo những cách cơ bản sau: - Theo tính chất dòng điện: + Mạch điện một chiều (mạch DC); + Mạch điện xoay chiều. - Theo tính chất các thông số R, L, C của mạch: + Mạch điện tuyến tính: R, L,M, C = const, không phụ thuộc vào u, i trên chúng; + Mạch điện phi tuyến: R, L,M, C thay đổi, phụ thuộc vào u, i trên chúng. - Theo quá trình năng lượng trong mạch: + Mạch điện ở chế độ xác lập: là quá trình, trong đó dưới tác động của các nguồn, dòng điện và điện áp trên các nhánh đạt trạng thái ổn định; + Mạch điện ở chế độ quá độ: là quá trình chuyển tiếp từ chế độ xác lập này sang chế độ xác lập khác. Chế độ quá độ xảy ra sau khi đóng cắt hoặc thay đổi thông số của mạch có chứa L, C. Trong bài giảng này tìm hiểu, phân tích mạch điện tuyến tính ở chế độ xác lập. 1.3. Mô hình hóa mạch điện Mô hình mạch điện còn được gọi là sơ đồ thay thế mạch điện, trong đó kết cấu hình học và quá trình năng lượng giống như ở mạch điện thực, song các thành phần của mạch điện thực đã được mô hình hóa bởi các thông số lý tưởng e, i, R, L, C… Trong sơ đồ mạch điện, các thông số lý tưởng được biểu diễn bởi các ký hiệu quy ước hoặc tương đương, chúng được kết nối theo các cách khác nhau (nối tiếp, song song, hỗn hợp) tạo thành các kết cấu hình học của mạch điện. Dựa vào kết cấu này, cùng với các phương trình liên kết tương ứng và mối quan hệ dòng - áp của các phần tử lý tưởng sẽ cho phép chúng ta tính toán và phân tích được mạch điện. Việc thành lập mô hình của mạch điện có vai trò hết sức quan trọng trong quá trình phân tích và dự đoán khả năng làm việc của thiết bị. Tất cả các kết quả tính toán chỉ có ý nghĩa khi nó dựa trên một mô hình mạch chuẩn xác. 6
Ví dụ:Thiết lập p mô hình mạch m điện của mô hình thựcc hình 1.2. Hình 1.2. Mô hình thực Từ mô hình thự ực hình 1.2 ta có thể thiết lập đượcc mô hình m mạch điện tương ứng ng trong hình 1.3a và b. a) b) Hình 1.3. Mô hình mạch m điện tương ứng củaa hình 1.2 a. Mô hình mạch điện dòng xoay chiều b. Mô hình mạch điện n dòng một m chiều 1.4. Các yếu ếu tố về kết cấu hình h học của mạch điện Để có thể phân tích mạch m điện, trước tiên ta định nh ngh nghĩa các yếu tố hình học của mạch điện n như sau: Nhánh là chuỗii liên tiếp ti các phần tử mắc nối tiếp (ph phần của mạch nằm giữa 2 nút), số nhánh được đư ký hiệu là m. Dòng điện n nhánh là dòng chảy ch qua các phần tử củaa nhánh. đi áp giữa nút đó và một điểm mốc “đ Điện thế nút là điện “đất” nào đó chung cho cả mạch điện.n. Thông thường thư điểm “đất” cũng là mộtt nút ccủa mạch điện. Nút là điểm gặp p nhau của c từ ba nhánh trở lên, số nút đư được ký hiệu là n. Cây là phần củaa mạch m bao gồm toàn bộ số nút và mộột số nhánh nhưng không tạo thành đườngng đi kín nào. nào Nhánh thuộcc cây gọi g là nhánh cây, số nhánh cây đượcc ký hihiệu là Nc. Nhánh không thuộc thu cây gọi là bù cây, số bù cây đượcc ký hihiệu là Nb. 7
Vòng cơ bản là phần của mạch bao gồm các nhánh cây và một bù cây tạo thành đường đi kín mà qua đó mỗi nhánh và nút chỉ gặp nhau một lần, số vòng được ký hiệu là Nv. Người ta có thể dùng một sơ đồ để đơn giản hóa mạch điện gọi là Graph của mạch điện. Mỗi nhánh của graph tương ứng với một nhánh của mạch điện và được vẽ bằng một đoạn đường thẳng hay cong. Chiều của nhánh trên graph tương ứng với chiều dương của dòng điện của nhánh. Ví dụ 2: Cho mạch điện như hình vẽ 1.4. Phân tích các yếu tố kết cấu mạch điện 1.4. Hình 1.4. Cấu trúc mạch điện Mạch điện 1.4 có các nút A, B, C, O (tức n=4); có các nhánh Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 (tức m =6). Các nhánh Z1, Z3, Z5 tạo thành một cây có ba nhánh, gốc tại O, các nhánh còn lại là các nhánh bù cây. Ứng với cây có gốc O, các vòng V1, V2, V3, là các vòng cơ bản; còn vòng V4, chứa 2 nhánh bù cây, nên không phải vòng cơ bản. 1.5. Các thông sốcủa mạch điện Dưới góc độ năng lượng, ta hãy xem xét một phần tử cơ bản (chỉ chứa một thông số) như hình 1.5. Hình 1.5. Minh họa để xác định tính chất của phần tử 8
Nếu ta chọn chiều dương dòng điện i(t) là cùng chiều dương của điện áp u(t) trên phần tử là từ cực A sang cực B. Công suất tiêu thụ tức thời trên phần tử tại thời điểm t là: ( ) = ( ). ( ) (1.1) Trong khoảng thời gian T = t2 – t1, năng lượng có trên phần tử là: (1.2) = ( ) - Nếu p(t) có giá trị âm, tức chiều thực của u(t) và i(t) ngược nhau, thì tại thời điểm t phần tử cung cấp năng lượng, hay phần tử là tác động ở thời điểm đang xét, nghĩa là nó có thông số tác động (thông số tạo nguồn). - Nếu p(t) có giá trị dương, tức u(t) và i(t) cùng chiều, thì tại thời điểm t phần tử nhận năng lượng, hay phần tử là thụ động tại thời điểm đang xét, nghĩa là nó có thông số thụ động. Lượng năng lượng nhận được đó có thể được tích luỹ tồn tại dưới dạng năng lượng điện trường hay năng lượng từ trường, mà cũng có thể bị tiêu tán dưới dạng nhiệt hoặc dạng bức xạ điện từ. Các thông số thụ động đặc trưng cho sự tiêu tán và tích luỹ năng lượng. 1.5.1. Các thông số thụ động Người ta phân các thông số thụ động thành hai loại thông số quán tính và thông số không quán tính. 1.5.1.1. Điện trở Khi có một dòng điện chạy qua một vật dẫn điện làm cho vật dẫn nóng lên do có sự chuyển hóa điện năng thành nhiệt năng. Ví dụ: Bếp điện, bàn là… Điện trở là phần tử đo khả năng tiêu tán của vật dẫn. Thông số không quán tính r đặc trưng cho tính chất của phần tử thụ động khi điện áp và dòng điện trên nó tỉ lệ trực tiếp với nhau. Nó được gọi là điện trở (r). Phần tử điện trở cơ bản là phần tử thuần trở, thường có hai kiểu kí hiệu như hình 1.6 và thỏa mãn đẳng thức: u(t) = r.i(t), hay: ( ) 1 ( ) (1.3) = = ; = ( ) ( ) Ký hiệu: Hình 1.6. Ký hiệu phần tử điện trở trong mạch điện 9
r có thứ nguyên vôn/ampe (V/A), đo bằng đơn vị ôm (). Thông sốg=1/r gọi là điện dẫn, có thứ nguyên 1/, đơn vị là Siemen(S). [ ] [ ] (1.4) = = [ ]; = =[ ] [ ] [ ] Dòng điện và điện áp trên phần tử thuần trở là trùng pha nên năng lượng nhận được trên phần tử thuần trở là luôn luôn dương, r đặc trưng cho sự tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt. Đơn vị dẫn xuất: 1KΩ = 103Ω Có 2 loại điện trở: - Tuyến tính: ( ) ( ) (1.5) = = ; = = ( ) ( ) - Phi tuyến: = ( , ); = ( , ) (1.6) 1.3.1.2. Điện dung C Xét 2 vật dẫn đặt tương đối gần nhau, có bề mặt đối nhau rộng và ngăn cách nhau bởi chân không hoặc chất điện môi. Nếu đặt lên chúng một điện áp u(t) thì trong lân cận bề mặt vật dẫn sẽ tập trung một điện trường từ đó hình thành một kho điện. Điện dung C là thông số đặc trưng cho khả năng phóng - nạp điện của kho điện, là thông số đặc trưng cho tính chất của phần tử thụ động khi dòng điện trong nó tỉ lệ với tốc độ biến thiên của điện áp, có thứ nguyên (ampe.giây/vôn) (A.s/V), đo bằng đơn vị fara (F). Phần tử tụ điện cơ bản là phần tử thuần dung, kí hiệu như hình 1.7và được xác định theo công thức: ( ) ( ) ( ) (1.7) ( )= = = → = (1.8) Từ công thức (1-5) suy ra: 1 (1.9) ( )= ( ) 10
Ký hiệu: ký hiệu thông số của tụ điện là C và được gọi là điện dung, trong mạch điện phần tử tụ điện được ký hiệu như trong hình 1.7. Hình 1.7. Ký hiệu phần tử tụ điện trong mạch điện Thứ nguyên: [ ] (1.10) = =[ ] [ ] Đơn vị dẫn xuất: 1µF= 10-6F; 1nF= 10-9F Phân loại: Dựa theo mối quan hệ giữa 2 biến trạng thái. Tuyến tính: = = (1.11) Phi tuyến: C = C(q,u) (1.12) Năng lượng: 1 (1.13) = = = 2 Xét về mặt năng lượng, thông số C đặc trưng cho sự tích luỹ năng lượng điện trường. Nhận xét: -Thông số điện dung không gây đột biến điện áp trên phần tử và thuộc loại thông số quán tính. -Xét về thời gian, điện áp trên phần tử thuần dung chậm pha so với dòng một góc π/2. -Ở chế độ DC, phần tử điện dung coi như hở mạch. Dòng điện trên nó bằng không. (1.14) = ạ ℎ : = = → = =0 Suy ra i =0 →trong mạch DC tụ điện hở mạch. 11
1.5.1.3. Điện cảm L - Hỗ cảm M. Khi một dây dẫn hoặc một cuộn dây có dòng điện i(t) chảy qua, trong vùng lân cận của vật dẫn tập trung một từ trường (kho từ). Điện cảm L là thông số đặc trưng cho khả năng tích lũy năng lượng từ trường cuộn dây, đặc trưng cho tính chất của phần tử thụ động khi điện áp trên nó tỉ lệ với tốc độ biến thiên của dòng điện, có thứ nguyên (vôn.giây/ampe), đo bằng đơn vị hery(H). Phần tử điện cảm cơ bản là phần tử thuần cảm, kí hiệu như hình 1.8 và được xác định theo công thức: ( ) ( ) ( ) (1.15) ( )= = = (1.16) → = Từ công thức (1.15) suy ra: 1 (1.17) ( )= ( ) Ký hiệu: Ký hiệu thông số của cuộn dây là L và được gọi là điện cảm, trong mạch điện phần tử cuộn dây được ký hiệu như trong hình 1.8. Hình 1.8. Ký hiệu phần tử cuộn dây trong mạch điện Thứ nguyên: [ ] (1.18) = =[ ] [ ] Đơn vị dẫn xuất: 1µH= 10-6F; 1mH= 10-3H Phân loại: Dựa theo mối quan hệ giữa 2 biến trạng thái. Tuyến tính: (1.19) = = Phi tuyến: L = L(i, ) (1.20) Năng lượng: 1 (1.21) = = = 2 12
Xét về mặt năng lượng, thông số L đặc trưng cho sự tích luỹ năng lượng từ trường. Nhận xét: - Thông số điện cảm không gây đột biến dòng điện trên phần tử và thuộc loại thông số quán tính; -Xét về mặt thời gian, ở chế độ ac, điện áp trên phần tử thuần cảm nhanh pha so với dòng điện một góc là π/2; -Ở chế độ DC, phần tử điện cảm coi như ngắn mạch. Điện áp trên nó bằng không. (1.22) = ạ ℎ : = = → = =0 Suy ra điện áp u = 0. Vậy trong mạch DC cuộn dây ngắn mạch. a. Hiện tượng tự cảm Xét một cuộn dây điện cảm L, có dòng điện biến thiên i(t).Theo luật Lenx: “Dòng điện i(t) sinh ra từ thông ψ(t) biến thiên có chiều chống lại sự biến thiên của dòng điện sinh ra nó (chiều của từ thông được xác định theo quy tắc vặn nút chai)“. Từ thông biến thiên sinh ra một sức điện động tự cảm u(t) trên cuộn dây: ( ) (1.23) ( )=− ( )= Hình 1.9a. Hiện tượng tự cảm trong cuộn dây (dòng điện sinh ra từ thông) Ngược lại, xét một cuộn dây điện cảm L và tồn tại một từ thông ψ(t) móc vòng qua cuộn dây. Nếu mạch kín, từ thông ψ(t) sẽ sinh ra một dòng điện tự cảm i(t) biến thiên có chiều chống lại sự biến thiên của từ thông sinh ra nó (chiều của dòng điện tự cảm được xác định theo quy tắc vặn nút chai). 13
Hình 1.9b. Hiện tượng tự cảm trong cuộn dây (từ thông sinh ra dòng điện) b. Hiện tượng hỗ cảm Hỗ cảm là thông số có cùng bản chất vật lý với điện cảm, nhưng nó đặc trưng cho sự ảnh hưởng qua lại của hai phần tử đặt gần nhau khi có dòng điện chạy trong chúng, nối hoặc không nối về điện. Xét 2 cuộn dây có điện cảm L1 và L2 đặt đủ gần nhau trong không gian, cuộn dây L1 có dòng điện biến thiên i1(t), hình 1.10. Hình 1.10. Hiện tượng hỗ cảm trong cuộn dây (chỉ 1 cuộn dây có dòng điện) Theo luật cảm ứng điện từ: i1(t) sinh ra từ thông ψ11(t) biến thiên móc vòng qua các vòng dây củacuộn L1 sinh ra điện áp tự cảm u11(t). ( ) (1.24) ( )= Do L2 đặt đủ gần L1, có một phần từ thông ψ21(t) móc vòng qua các cuộn dây L2 sinh ra sức điện động cảm ứng u21(t). ( ) ( ) ( ) (1.25) ( )= = = Trong đó: M21 là hệ số hỗ cảm của cuộn L2 do i1 gây ra Hình 1.11. Hiện tượng hỗ cảm trong cuộn dây (cả 2 cuộn dây có dòng điện) 14
Tương tự, nếu trong cuộn dây L2 có dòng điện biến thiên i2(t) chạy qua (hình 1.11), sinh ra từ thông ψ22(t) biến thiên móc vòng qua các vòng dây của L2, sinh ra điện áp cảm ứng u22(t) ( ) (1.26) ( )= Một phần của nó ψ12(t) móc vòng qua các vòng dây của cuộn dây L1, sinh ra sức điện động cảm ứng u12(t) trên cuộn L1 ( ) ( ) ( ) (1.27) ( )= = = Trong đó: M21 là hệ số hỗ cảm của cuộn L2 do i1 gây ra Điện áp tổng trên mỗi cuộn dây: ( ) ( ) (1.28) ( )= ( )± ( )= ± ( ) ( ) (1.29) ( )= ( )± ( )= ± = = (1.30) Trong đó: k là hệ số không gian giữa L1 và L2 c. Cực tính của cuộn dây Thực tế, các cuộn dây không có cực tính.Tuy nhiên, để xác định được chiều của các điện áp tự cảm và hỗ cảm, người ta đưa vào khái niệm cực tính của cuộn dây. Trong không gian, việc xác định chiều của từ thông được thực hiện theo quy tắc vặn nút chai: Nếu biết chiều của dòng điện so với vị trí của cuộn dây (chảy qua cuộn dây theo chiều thuận hay ngược kim đồng hồ) thì ta sẽ xác định được chiều điện áp cảm ứng. Khi mô hình hóa cuộn dây trong sơ đồ mạch Kirchhoff, chúng ta mất đi thông tin về không gian (chiều quấn của cuộn dây), để xác định được chiều điện áp hay từ thông, người ta dùng dấu * để đánh dấu. Vậy ta sẽ biết được chiều của dòng điện so với vị trí của cuộn dây (chảy từ cực có * sang cực kia hoặc ngược lại). Chiều điện áp tự cảm và điện áp hỗ cảm sẽ luôn cùng chiều với chiều của dòng điện sinh ra nó. Nếu các dòng điện cùng chảy vào hoặc cùng chảy ra khỏi các đầu cùng tên thì điện áp hỗ cảm lấy dấu ‘+’, nếu ngược lại lấy dấu ‘-’. Trong các sơ đồ, các đầu cùng tên thường được ký hiệu bằng các dấu *. 15
Ví dụ:Xét 2 cuộn dây L1 và L2 đặt cạnh nhau, giữa chúng có hỗ cảm M12 = M21 = M. Tính u1(t), u2(t). Hình 1.12. Mạch điện ví dụ 3 ( ) ( ) ( )= ( )− ( )= − ( ) ( ) ( )= ( )− ( )= − 1.5.1.4. Kết luận -Cuộn dây và tụ điện: + Đều có khả năng dự trữ năng lượng → có thể dùng làm nguồn nhất thời; + Cuộn dây: Chống lại biến thiên dòng đột ngột → dùng để dập hồ quang hoặc tia lửa điện; + Tụ điện: Chống lại biến thiên điện áp → dùng để hạn chế xung. - Trong trường hợp có một số các phần tử cùng loại mắc nối tiếp hoặc song song với nhau thì các thông số được tính theo các công thức ghi trong bảng 1.1. Bảng 1.1. Công thức tính các phần tử cùng loại mắc nối tiếp hoặc song song với nhau Thông số Thông số Thông số Cách mắc điện trở điện cảm điện dung 1 1 Nối tiếp = = = 1 1 1 1 Song song = = = 16
1.5.2. Các thông số tác động Thông số tác động còn gọi là thông số tạo nguồn, nó là thông số đặc trưng của phần tử nguồn có khả năng tự nó (hoặc khi nó được kích thích bởi các tác nhân bên ngoài) có thể tạo ra và cung cấp năng lượng điện tác động tới các cấu kiện khác của mạch. Thông số tác động có thể là: + Sức điện động (eng) của phần tử nguồn áp: Là một đại lượng vật lý có giá trị là điện áp hở mạch của nguồn, đo bằng đơn vị “vôn” và được ký hiệu là V. + Dòng điện động (Jng) của phần tử nguồn dòng: Là một đại lượng vật lý có giá trị là dòng điện ngắn mạch của nguồn, đo bằng đơn vị “ampe” và được ký hiệu là A. Sự xác định các thông số tạo nguồn dẫn đến khái niệm các phần tử nguồn cơ bản, đó là nguồn áp lý tưởng và nguồn dòng lý tưởng. Quy ước: Chiều dòng điện chảy trong nguồn chảy từ nơi có điện áp cao đến nơi có điện áp thấp. Pnguồn = u . i < 0 ↔ phát công suất (1.31) Pnguồn = u . i > 0 ↔ nhận công suất (1.32) Phân loại: Thông số tác động được phân thành 2 loại: - Nguồn độc lập: Các trạng thái của nguồn (biên độ, tần số, hình dáng, góc pha…) chỉ tùy thuộc vào quy luật riêng của nguồn mà không phụ thuộc vào trạng thái bất kỳ trong mạch. Ví dụ: Nguồn áp, nguồn dòng… - Nguồn lệ thuộc: Các trạng thái của nguồn bị phụ thuộc (điều khiển) bởi một trạng thái nào đó trong mạch điện. Ví dụ: Nguồn áp bị điều khiển bởi dòng, nguồn áp bị điều khiển bởi áp; nguồn dòng bị điều khiển bởi dòng, nguồn dòng bị điều khiển bởi áp … 1.5.2.1. Nguồn độc lập a. Nguồn áp Địnhnghĩa:Nguồn áp e(t) là một phầntử sơ đồ mạch Kirchhoff có đặc tính duy trì trên hai cực của nó một hàm điện áp, còn gọi là sức điện động e(t) xác địnhtheo thời gian, và không phụthuộc vào dòng điện chảyqua nó. Biếntrạng thái: Điện áp trên hai cực của nguồn. Đối với một nguồn áp lý tưởng, giá trị của điện áp trên hai cực của nguồn không phụthuộc vào giá trị của tải nối với nguồn. Phươngtrình trạng thái: u(t) = - e(t) (1.33) 17
Ký hiệu:Nguồn áp được ký hiệu trong mạch điện như ở hình 1.13. a) b) Hình 1.13. Ký hiệu nguồn áp trong mạch điện a. Nguồn lý tưởng, b. Nguồn thực Chiềucủa mũi tên là chiều quyước của dòngđiện sinh ra bởi nguồn Cáchnối: Nguồn áp được nối trong nhánh của mạch điện (tránh ngắn mạch nguồn áp) b. Nguồn dòng Địnhnghĩa:Nguồn dòng j(t) là một phầntử sơ đồ mạch Kirchhoff có đặc tính bơm qua nó một hàm dòng điện i(t) xác định, không tùy thuộc vào điện áp trên hai cực của nó. Ký hiệu:Ký hiệu nguồn dòng trong mạch điện như ở hình 1.14. b) a) Hình 1.14. Ký hiệu nguồn dòng trong mạch điện a. Nguồn lý tưởng, b. Nguồn thực Chiều của mũi tên là chiều quy ước của dòng điện sinh ra bởi nguồn Cách nối: Nguồn dòng được nối vào hai cặp đỉnh của mạch điện (tránh hở mạch nguồn dòng) Biếntrạng thái: Dòng điện chảy qua nguồn. Đối với một nguồn dòng lý tưởng, giá trị của dòngđiện sinh ra bởi nguồn khôngphụ thuộc vào giá trị của tải nối với nguồn. Phươngtrình trạng thái: i(t) = j(t) (1.34) 18
1.5.2.2. Nguồn phụ thuộc Nguồn phụ thuộc còn được gọi là nguồn có điều khiển. Nguồn áp phụ thuộc thực tế có thể mô hình hóa gồm hai phần tử cơ bản là nguồn áp lý tưởng và nội trở trong của nguồn, mắc nối tiếp như hình 1.15. Hình 1.15. Mô hình nguồn áp phụ thuộc thực Nguồn dòng phụ thuộc thực tế có thể mô hình hóa gồm hai phần tử cơ bản là nguồn dòng lý tưởng và điện trở đại diện cho nội trở trong của nguồn, mắc song song như hình 1.16. Hình 1.16. Mô hình nguồn dòng phụ thuộc thực Nguồn phụ thuộc còn được gọi là nguồn có điều khiển. Do thông số tác động của nguồn chịu sự điều khiển bởi một dòng hoặc một điện áp nào đó, nên có thể phân loại chi tiết nguồn phụ thuộc thành bốn mô hình như hình 1.17, bao gồm: Hình 1.17. Mô hình của bốn loại nguồn có điều khiển a. Nguồn áp được điều khiển bằng áp (A-A) Nguồn áp được điều khiển bằng áp (A-A) biểu diễn trong hình 1.18. Hình 1.18.Nguồn áp được điều khiển bằng áp (A-A) 19