Bài giảng Lý thuyết mạch điện 1: Chương 2 - TS. Trần Thị Thảo

Chia sẻ: Cố Dạ Bạch | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:64

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Lý thuyết mạch điện 1 - Chương 2: Các phương pháp giải mạch tuyến tính ở chế độ xác lập một chiều. Chương này cung cấp cho sinh viên những nội dung gồm: khái niệm; mạch một chiều; các phương pháp giải: phương pháp dòng nhánh, phương pháp dòng vòng, phương pháp điện thế nút;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lý thuyết mạch điện 1: Chương 2 - TS. Trần Thị Thảo

Chương 2: Các phương pháp giải mạch tuyến tính ở chế độ xác lập một chiều ➢ Khái niệm ➢ Mạch một chiều ➢ Các phương pháp giải ▪ Phương pháp dòng nhánh ▪ Phương pháp dòng vòng ▪ Phương pháp điện thế nút https://sites.google.com/site/thaott3i/ 1
Khái niệm ❑ Mạch điện tuyến tính: ▪ Tất cả các phần tử đều tuyến tính → Hệ phương trình mô tả mạch là hệ phương trình tuyến tính ▪ Tính chất cơ bản của mạch tuyến tính: tính xếp chồng i(e1, e2 ) = i1(e1) + i2 (e2 ) u(e1, e2 ) = u1 (e1 ) + u2 (e2 ) ❑ Chế độ xác lập ▪ Là trạng thái cân bằng của mạch, xuất hiện sau một thời gian đủ lớn (t→) kể từ khi mạch được kích thích • Kích thích là nguồn một chiều: mạch một chiều • Kích thích là nguồn hình sin: chế độ xác lập hình sin https://sites.google.com/site/thaott3i/ 2
Chế độ xác lập ở mạch một chiều ▪ Chế độ xác lập: các tín hiệu u, i đều là hằng số ▪ Công suất tiêu thụ trên tải: P = U .I = ( RI ) .I = RI 2 ▪ Công suất phát của nguồn: + Nguồn áp: - Nếu E và dòng điện I (qua E) cùng chiều: PE = E.I - Nếu E và dòng điện I (qua E) ngược chiều: PE = − E.I + Nguồn dòng: PJ = ( J vao − J ra ) .J ▪ Các phần tử L và C bị suy biến di u=L =0 Cuộn dây ngắn mạch, coi như dây dẫn dt du i =C =0 Tụ điện coi như bị hở mạch dt →Giải mạch điện thuần trở https://sites.google.com/site/thaott3i/ 3
❑ Nguồn DC: L, C suy biến e1 = 100 V (một chiều); j = 3 A (một chiều); https://sites.google.com/site/thaott3i/ 4
❑ Nguồn DC: L, C suy biến , , i1 i1 ic iL ic Cho E=20V https://sites.google.com/site/thaott3i/ 5
❑ Nguồn DC: L, C suy biến ie ie ing ing uc Cho E1=20V https://sites.google.com/site/thaott3i/ 6
❑ Nguồn DC: L, C suy biến e = 150 V (một chiều), j = 2 A (một chiều) iR1 iR 2 iR 4 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 7
Chế độ xác lập ở mạch một chiều ❑ Ví dụ 1: i1 L1 i2 L2 I1 I2 i3 I3=0 R1 R1 C R2 R2 E E Cuộn dây →dây dẫn: U L1 = 0 U L2 = 0 →Giải mạch điện thuần trở Tụ điện → hở mạch: I3 = 0 I1 I1 = ? I L2 = ? R1 I L1 = ? UC = ? R2 E Tổng công suất phát=? E = 5V; R1 = R2 = 100 Tổng công suất tiêu thụ=? https://sites.google.com/site/thaott3i/ 8
Chế độ xác lập ở mạch một chiều I1 I2 Theo Kirchhoff 2: I3=0 −E R1 R2 ( R1 + R2 ) I1 = −E  I1 = R1 + R2 = −0,025A UC 3 E I L1 = I L 2 = I1 = −0,025A UC 3 = R2 I R 2 = −100.0,025 = −2,5V E = 5V; R1 = R2 = 100  P = −EI = −5.(−0,025) = 0,125W phat 1 Lưu ý chiều dòng điện I1 I2  P = R1I12 + R2 I L 22 thu R1 I3=0 R2 = 100.0,025 + 100.0,025 = 0,125 W 2 2 E ෍ 𝑃=෍ 𝑃 𝑝ℎ𝑎𝑡 𝑡ℎ𝑢 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 9
Chế độ xác lập ở mạch một chiều ❑ Ví dụ 2: Tính các điện áp? E = 5V; R1 = 80; R2 = 20 Theo Luật Ohm: U1 = R1I ; U 2 = R2 I I1 Theo Kirchhoff 2: U1 + U 2 = E R1 U1 E R2 R1I + R2 I = E  ( R1 + R2 ) I = E U2 E I = Vcc R1 + R2 R1 R1 U1  U1 = E R1 + R2 R2 R2 U2 U2 = E R1 + R2 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 10
Chế độ xác lập ở mạch một chiều ❑ Ví dụ 3: Tính các dòng điện? E = 150V; R1 = 100; R2 = 50 Theo Luật Ohm: I I2 E E U = E = R1I1 = R2 I 2 → I1 = ; I2 = I1 R1 R2 EU R1 R2 Theo Kirchhoff 1: I = I1 + I 2 U U 1 1 U E I = + =U  +  = = R1 R2  R1 R2  R12 R12 1 1 1 RR  = +  R12 = 1 2 = 33,33  R12 R1 R2 R1 + R2 I RR E  U = R12 I = 1 2 I I= = 4,5 A R1 + R2 R12 E R12 Có thể tính I1, I2 theo I R2 R1 I1 = I = 1,5A I2 = I = 3A R1 + R2 R1 + R2 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 11
Chế độ xác lập ở mạch một chiều ❑ Ví dụ 4: Tính các dòng điện? J = 3A; R1 = 100; R2 = 50 R2 R1 a I2 I1 = J I2 = J R1 + R2 R1 + R2 I1 = 1A = 2A R1 R2 J • Công suất tiêu thụ: P = R I b I2 1 1 2 + R2 I 22 = 300W thu I1 • Công suất phát: R1 R2 J  P = ( phat a − b ) J = U ab J − R2 = ( R2 I 2 ) J = 300W I1 = J R1 + R2 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 12
Chế độ xác lập ở mạch một chiều ❑ Ví dụ 5: Tính các dòng điện? I1 I2 E E1 = 150V; I1 = = 1,125A RR I3 R1 = R2 = 100 R1 + 2 3 R1 R3 R2 R2 + R3 E R3 = 50 I2 = R3 I1 = 0,375A R2 + R3 R2 I3 = I1 = 0,75A R2 + R3 I1 I2 I3 − R3 R1 R3 R2 I2 = I1 R2 + R3 E https://sites.google.com/site/thaott3i/ 13
Phương pháp dòng nhánh (1) ▪ Ẩn số: là các dòng điện trên nhánh (N) Số lượng ẩn số=số nhánh không kể nguồn dòng ▪ Lập hệ phương trình dòng nhánh,gồm: Số phương trình Kirchhoff 1: K1=d-1 với d là số nút của mạch Số phương trình Kirchhoff 2: K2=N-d+1 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 14
Phương pháp dòng nhánh ▪ Ví dụ 7: Tính dòng điện các nhánh. Cho: E1 = 24V; J 2 = 0,1A; E4 = 50V R1 = 100; R3 = 50; R4 = 10 −I1 − J 2 + I3 − I 4 = 0 − I1 + I3 − I 4 = J 2    R1 I1 + R3 I3 = E1  R1 I1 + R3 I3 = E1 − R I − R I = − E R I + R I = E  33 44 4  33 44 4  I1 = -0,1708A PE1 = E1 I1    I3 = 0,8215A PE 4 = E4 I 4  I = 0,8923A 4 PJ 2 = U ac J 2 = R3 I3 J 2 P thu = R1 I12 + R3 I32 + R4 I 42 = 44,62W P phat = PE1 + PE 4 + PJ 2 = 44,62W Có thể có sai số do làm tròn https://sites.google.com/site/thaott3i/ 15
❑ BT1: Bài tập: Phương pháp dòng nhánh e1 = 100 V (một chiều); j = 3 A (một chiều); R1 = 40 Ω, R3 = 25 Ω, R5 = 60 Ω, M = 0, L1 = 0,3 H, L5 = 0,8 H, C = 0,25 mF. Tính điện áp trên tụ? https://sites.google.com/site/thaott3i/ 16
i1 + i5 = j  → i1 = 2, 24 A  R1i1 + R3i1 − R5i5 = e1 uc + R1i1 = e1 → uc = e1 − R1i1 = 100 − 40.2, 24 = 10, 40 V https://sites.google.com/site/thaott3i/ 17
❑ BT2: , i1 i1 ic iL ic E1=20V; ic = 0; i1 = ic + iL → i1 = iL R1 = 40 Ω, R2 = 60 Ω,, L =  0,3 H,  R1i1 = E → i1 = E R1  R i + u = 0 hay R i + R i + u = E C = 0,2 mF  2c c 11 2 c c Tính dòng qua cuộn dây, áp trên tụ, và công suất tiêu tán uC = 0 của nguồn?  → i1 = iL = E R1 = 0,5A  P = Ei = 10W  e 1 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 18
❑ BT3: ie ie ing ing uc i = ic = 0 E1=20V; i = i + i = i + 0 R1 = 40 Ω, R = 60 Ω,, L =  e ng ng   Ri + uc = 0 → uc = 0 0,3 H, C = 0,2 mF Tính dòng qua cuộn dây, áp  R1ie = E1 → ing = ie = E1 R1 trên tụ, và công suất tiêu tán  của nguồn? Thay số tính được: iL = i = 0A u = 0V  c  ie = E1 R1 = 0,5A  Pe = E1ie = 20.0,5 = 10W  https://sites.google.com/site/thaott3i/ 19
❑ Liên hệ với triệt tiêu nguồn áp ie ing uc i = ic = 0 i = i + i = i + 0  e ng ng   Ri + uc = 0 → uc = 0 0 = E  1 Triệt tiêu nguồn áp bằng cách ngắn mạch nó https://sites.google.com/site/thaott3i/ 20