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

Bài giảng Lý thuyết mạch điện 1: Chương 4 - TS. Trần Thị Thảo

Chia sẻ: Cố Dạ Bạch | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST
Báo xấu
10
lượt xem 4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Lý thuyết mạch điện 1 - Chương 4: Các phương pháp giải mạch tuyến tính ở chế độ xác lập hình sin. Chương này cung cấp cho sinh viên những nội dung gồm: khái niệm; giải mạch ở chế độ xác lập hình sin; 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 4 - TS. Trần Thị Thảo

  1. Chương 4: Các phương pháp giải mạch tuyến tính ở chế độ xác lập hình sin ➢ Khái niệm ➢ Phương pháp dòng nhánh ➢ Phương pháp dòng vòng ➢ Phương pháp điện thế nút https://sites.google.com/site/thaott3i/ 1
  2. Giải mạch ở chế độ xác lập hình sin ▪ Giải mạch dạng phức • Nếu cho mạch ở dạng đã phức hóa -> Giải mạch dạng phức • Nếu cho mạch ở dạng miền thời gian, với các nguồn (dòng, áp) cùng một tần số → Cần phức hóa sơ đồ mạch → Giải mạch dạng phức Lưu ý: Tổng trở của phần tử (R,L,C) trên từng nhánh có thể được gộp lại thành tổng trở chung cho toàn nhánh → Giải mạch dạng phức https://sites.google.com/site/thaott3i/ 2
  3. Lập sơ đồ mạch dạng phức (1) i1 L1 i3 L3 i5 I1 j L1 j L3 I3 I5 i4 I4 R1 R5 R1 j2 C4 1 R5 J2 jC4 e1 e5 E1 E5 R1 = 200; C4 = 1 F; R5 = 240; L1 = 0, 2H; L3 = 0,15H;  = 314rad/s; e1 = 100 2 sin(t )V; e5 = 50 2 sin(t + 150 )V; j2 = 0,3 2 sin(t − 300 )A; https://sites.google.com/site/thaott3i/ 3
  4. Lập sơ đồ mạch dạng phức (2) ▪ Có thể thay tổng trở trên phần tử bằng tổng trở chung cho toàn nhánh I1 j L1 I3 j L3 I5 I1 Z1 I3 Z3 Z5 I5 I4 I4 R1 1 R5 J2 J2 E1 jC4 Z4 E5 E1 E5 R1 = 200; C4 = 1 F; R5 = 240; L1 = 0, 2H; L3 = 0,15H; Z1 = R1 + j L1 ; Z 5 = R5  = 314rad/s; e1 = 100 2 sin(t )V; 1 Z 3 = j L3 ; Z 4 = jC4 e5 = 50 2 sin(t + 150 )V; j2 = 0,3 2 sin(t − 300 )A; https://sites.google.com/site/thaott3i/ 4
  5. 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/ 5
  6. Phương pháp dòng nhánh (2) ❑ Ví dụ 1: Số ẩn=số nhánh (trừ nguồn dòng) N=4 j L1 j L3 I1 a I3 b I5 Số nút : d=3 I4 R1 R5 Số phương trình Kirchhoff 1: (d-1) J2 1 jC4 − I1 − J 2 + I 3 = 0 − I1 + I 3 = J 2   E1 E5   − I 3 + I 4 − I 5 = 0 − I 3 + I 4 − I 5 = 0   Số phương trình Kirchhoff 2: K2=N-d+1 1 R1 I1 + j L1 I1 + j L3 I 3 + I 4 = E1 jC4 1 U R1 + U L1 + U L3 + U C 4 = E1   ( R1 + j L1 ) I1 + j L3 I 3 + I 4 = E1  jC4 −U C 4 − U R5 = − E5  −1 I 4 − R5 I 5 = − E5 jC4 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 6
  7. Phương pháp dòng nhánh (3) i1 L1 L3 j L1 j L3 i3 i5 I1 a I3 b I5 i4 I4 R1 R5 R1 j2 C4 1 R5 J2 jC4 e1 e5 E1 E5 c − I1 + I 3 = J 2  − I 3 + I 4 − I 5 = 0   1 ( R1 + j L1 ) I1 + j L3 I 3 + I 4 = E1  jC4  1 − I 4 − R5 I 5 = − E5   jC4 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 7
  8. Phương pháp dòng nhánh (3) I1 j L1 a j L3 b I3 I5 I1 Z1 aI 3 Z3 b Z5 I5 I4 I4 R1 1 R5 J2 J2 jC4 E1 Z4 E5 E1 E5 c c Z1 = R1 + j L1 ; Z 5 = R5 1 − I1 + I 3 = J 2 Z3 = j L3 ; Z 4 =  jC4 − I 3 + I 4 − I 5 = 0 − I1 + I 3 = J 2    1 − I 3 + I 4 − I 5 = 0 ( R1 + j L1 ) I1 + j L3 I 3 + I 4 = E1   jC4   Z1 I1 + Z 3 I 3 + Z 4 I 4 = E1 − 1 I 4 − R5 I 5 = − E5 − Z I − Z I = − E  44 55  jC4 5  https://sites.google.com/site/thaott3i/ 8
  9. Phương pháp dòng nhánh (4) ▪ Hệ phương trình dòng nhánh: I1 Z1 a I3 Z3 b Z5 I5 − I1 + I 3 = J 2  I1 − I 3 = − J 2   I4 − I 3 + I 4 − I 5 = 0  I3 − I 4 + I5 = 0  J2 E1  Z1 I1 + Z 3 I 3 + Z 4 I 4 = E1  Z4 E5 − Z I − Z I = − E  Z1 I1 + Z 3 I 3 + Z 4 I 4 = E1  4 4 55 Z I + Z I = E  44 55 5 5 c • Dạng ma trận: I = A −1B A I B https://sites.google.com/site/thaott3i/ 9
  10.  I1 − I 3 = − J 2   I3 − I 4 + I5 = 0 Phương pháp dòng nhánh (5)   Z1 I1 + Z 3 I 3 + Z 4 I 4 = E1 ▪ Thay số: Z I + Z I = E  44 55 5 i1 L1 a i3 L3 b i5 I1 Z1 aI Z3 b Z5 I5 3 i4 I4 R1 R5 j2 C4 J2 E1 Z4 E5 e1 e5 c c E1 = 100 0o V; E5 = 50 15o = 48, 296 + j12,941V; J 2 = 0,3 − 30o = 0, 26 − j 0,15A;  = 314rad/s; e1 = 100 2 sin(t )V; e5 = 50 2 sin(t + 15 )V; 0 j2 = 0,3 2 sin(t − 300 )A;  = 314rad/s; 1 Z1 = R1 + j L1 ; Z 5 = R5 ; Z 3 = j L3 ; Z 4 = R1 = 200; C4 = 1 F; jC4 R5 = 240; L1 = 0, 2H; L3 = 0,15H; Z1 = 200 + j 62,8; Z 3 = j 47,1; Z 4 = − j3185,7; Z 5 = 240 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 10
  11.  I1 − I 3 = − J 2   I3 − I 4 + I5 = 0 ▪ Thay số: Phương pháp dòng nhánh (6)   Z1 I1 + Z 3 I 3 + Z 4 I 4 = E1 Z I + Z I = E E1 = 100 0o V; E5 = 50 15o = 48, 296 + j12,941V;  44 55 5 J 2 = 0,3 − 30o = 0, 26 − j 0,15A;  = 314rad/s; I1 Z1 I3 Z3 Z5 I5 C4 = 1 F;R1 = 200; R5 = 240; I4 L1 = 0, 2H; L3 = 0,15H; E1 J2 Z4 E5 Z1 = 200 + j 62,8; Z 3 = j 47,1; Z 4 = − j 3185,7; Z 5 = 240  I1 = −0,025 + j 0,049 = 0,055 117, 24o A i1 (t ) = 0,055 2 sin(314t + 117, 24o )A    I 3 = 0, 235 − j 0,102 = 0, 255 − 23,36o A i3 (t ) = 0, 255 2 sin(314t − 23,36o )A     I 4 = 0,006 + j 0,032 = 0,033 79, 47 A o i4 (t ) = 0,033 2 sin(314t + 79, 47 o )A    I 5 = −0, 229 + j 0,134 = 0, 264 149,68 A o i5 (t ) = 0, 264 2 sin(314t + 149,68o )A  Công suất phát, thu https://sites.google.com/site/thaott3i/ 11
  12. https://sites.google.com/site/thaott3i/ 12
  13. I1 Z1 a I3 Z3 Z5 I5 - Tính công suất: I4 J2 E1 Z4 E5 c ❖ Công suất phát: ❖ Công suất thu: Se1 = E1 I1* E1 Iˆ1 = Pe1 + jQe1 ( ) S z1 = U1 I1* U1 Iˆ1 = ( Z1 I1 ) Iˆ1 = Z1 I1 Iˆ1 = Z1 I12 = Pz1 + jQz1 Se5 = E5 I 5* E5 Iˆ5 = Pe5 + jQe5 ( ) S z 3 = U 3 I 3* U 3 Iˆ3 = ( Z 3 I 3 ) Iˆ3 = Z 3 I 3 Iˆ3 = Z 3 I 32 = Pz 3 + jQz 3 S j 2 = U ac J 2* ˆ U ac J 2 = Pj 2 + jQ j 2 ( ) S z 4 = U 4 I 4* U 4 Iˆ4 = ( Z 4 I 4 ) Iˆ4 = Z 4 I 4 Iˆ4 = Z 4 I 42 = Pz 4 + jQz 4 Tác dụng/tiêu tán/tiêu thụ (đơn vị Watt, không Joule) Phản kháng (Var) 5 5 5 5 ( 5 5 ) S = U I * U Iˆ = Z I Iˆ = Z I Iˆ = Z I 2 = P z5 5 5 ( 5 5 ) 5 5 z5 + jQz 5 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 13
  14. I1 Z1 a I3 Z3 Z5 I5 - Tính công suất: I4 J2 E1 Z4 E5 c ❖ Công suất phát: ❖ Công suất thu: Se1 = E1 I1* E1 Iˆ1 = Pe1 + jQe1 S z1 = U1 I1* U1 Iˆ1 = ( Z1 I1 ) Iˆ1 = Z1 I1 Iˆ1 = Z1 I12 = Pz1( ) + jQz1 Se5 = E5 I 5* E5 Iˆ5 = Pe5 + jQe5 ( S z 3 = U 3 I 3* U 3 Iˆ3 = ( Z 3 I 3 ) Iˆ3 = Z 3 I 3 Iˆ3 = Z 3 I 32 = Pz 3 ) + jQz 3 ˆ S j 2 = U ac J 2* U ac J 2 = Pj 2 + jQ j 2 ( S z 4 = U 4 I 4* U 4 Iˆ4 = ( Z 4 I 4 ) Iˆ4 = Z 4 I 4 Iˆ4 = Z 4 I 42 = Pz 4 ) + jQz 4 Tác dụng/tiêu tán/tiêu thụ (đơn vị Watt, không Joule) Phản kháng (Var) 5 5 5 5 ( S = U I * U Iˆ = Z I Iˆ = Z I Iˆ = Z I 2 = P z5 5 5 ) 5 5 ( 5 5 ) 5 5 z5 + jQz 5 S = S  S + S + S = S + S phat thu e1 j2 e5 z1 z3 + Sz 4 + Sz5 P = P  P + P + P = P + P phat thu e1 j2 e5 z1 z3 + Pz 4 + Pz 5 Q = Q  Q + Q + Q = Q + Q phat thu e1 j2 e5 z1 z3 + Qz 4 + Qz 5 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 14
  15. - Tính công suất: tại sao lại dùng công thức liên hiệp? I1 Z1 a I3 Z3 Z5 I5 I4 J2 E1 Z4 E5 c ❖ Công suất phát: ❖ Công suất thu: Se1 = E1 I1* E1 Iˆ1 = Pe1 + jQe1 ( S z1 = U1 I1* U1 Iˆ1 = ( Z1 I1 ) Iˆ1 = Z1 I1 Iˆ1 = Z1 I12 = Pz1 ) + jQz1 Se5 = E5 I 5* E5 Iˆ5 = Pe5 + jQe5 ( ) S z 3 = U 3 I 3* U 3 Iˆ3 = ( Z 3 I 3 ) Iˆ3 = Z 3 I 3 Iˆ3 = Z 3 I 32 = Pz 3 + jQz 3 ˆ S j 2 = U ac J 2* U ac J 2 = Pj 2 + jQ j 2 ( ) S z 4 = U 4 I 4* U 4 Iˆ4 = ( Z 4 I 4 ) Iˆ4 = Z 4 I 4 Iˆ4 = Z 4 I 42 = Pz 4 + jQz 4 z5 5 5 5 5 ( 5 5 ) S = U I * U Iˆ = Z I Iˆ = Z I Iˆ = Z I 2 = P 5 5 ( 5 5 ) 5 5 z5 + jQz 5 Tại sao lại dùng công thức liên hiệp? U 3 = U 3 u ; I 3 = I 3 i ; Iˆ3 = I 3 − i ; = u − i U 3 Iˆ3 = U 3 I 3 (u − i ) = Pz 3 + jQz 3 = U 3 I 3 cos  + jU 3 I 3 sin  Nếu không dùng công thức liên hiệp: U 3 I3 = U 3 I3 (u + i ) = S sai :( Nhất là khi góc pha đầu của dòng điện khác 0 (lấy ví dụ góc của u là 60 độ, i là 30 độ) https://sites.google.com/site/thaott3i/ 15
  16. Phương pháp dòng nhánh (7) ▪ Thay số, tính công suất phát, thu S phat =E1 I1* + E5 I 5* + U ac J 2 * I1 Z1 a I3 Z3 b Z5 I5 = E1 I1* + E5 I 5* + U ac J 2 * I4 = E1 I1* + E5 I 5* + ( Z 3 I 3 + Z 4 I 4 ) J 2 * J2 E1 Z4 E5 = 17,486 - j0,19VA c   Pphat =17,486W;  Q phat = − 0,19VAr S phat = Sthu S thu =U1I1* + U 3 I 3* + U 4 I 4 + U 5 I 5* * P phat = Pthu = Z1 I1I1* + Z 3 I 3 I 3* + Z 4 I 4 I 4 + Z 5 I 5 I 5* * Q phat = Qthu = Z1 I12 + Z 3 I 32 + Z 4 I 42 + Z 5 I 52 • Có thể tính công suất tiêu tán = 17,486 - j0,19VA   Pthu =17,486W,  Qthu = − 0,19VAr P thu =R1 I 12 + R5 I 5 = 17, 486W 2 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 16
  17. Phương pháp dòng nhánh ▪ 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 ▪ Nhược điểm: Số ẩn nhiều→ phức tạp nếu mạch có nhiều nhánh https://sites.google.com/site/thaott3i/ 17
  18. Phương pháp dòng vòng (mesh analysis) ▪ Ẩn số: là các dòng điện phụ (dòng vòng) Số lượng ẩn =số phương trình Kirchhoff 2 ▪ Giả sử trong mỗi vòng (để viết phương trình K2) có một dòng điện vòng chảy qua ▪ Với nguồn dòng: chọn một vòng kín nào đó để khép dòng điện (tránh chọn vòng có nguồn dòng khác) ▪ Biểu diễn các dòng nhánh theo các dòng vòng ▪ Viết hệ phương trinh Kirchhoff 2 cho dòng các nhánh, sau đó đưa về hệ phương trình dòng vòng ▪ Giải hệ phương trình dòng vòng→ dòng điện trên các nhánh. https://sites.google.com/site/thaott3i/ 18
  19. Phương pháp dòng vòng (2) ❑ Ví dụ 2 ▪ Giả sử trong mỗi vòng 1 và 2 (để viết phương trình K2) có một dòng điện vòng chảy qua, tương ứng là I v1 , I v 2 ▪ Khép nguồn dòng vào Z3, Z4, ▪ Biểu diễn các dòng nhánh theo các dòng vòng: I1 Z1 Z3 Z5 I5 I1 = I v1 ; I 3 = I v1 + J 2 ; I3 I4 I 4 = I v1 + J 2 − I v 2 ; I 5 = − I v 2 J2 E1 Iv1 J 2 Z4 Iv2 E5 ▪ Hệ phương trinh Kirchhoff 2 cho dòng các nhánh:  Z1 I1 + Z3 I 3 + Z 4 I 4 = E1   − Z 4 I 4 − Z5 I 5 = − E5  ▪ Thay các dòng nhánh bởi các dòng vòng:  Z I + Z ( I + J ) + Z ( I + J − I ) = E  1 v1 3 v1 2 4 v1 2 v2 1  − Z 4 ( I v1 + J 2 − I v 2 ) + Z5 I v 2 = − E5  https://sites.google.com/site/thaott3i/ 19
  20. Phương pháp dòng vòng (3) Z I  1 v1 + Z3 ( I v1 + J 2 ) + Z 4 ( I v1 + J 2 − I v 2 ) = E1   Z 4 ( I v1 + J 2 − I v 2 ) − Z5 I v 2 = E5  ▪ Thay các dòng nhánh bởi các dòng vòng: I1 Z1 Z3 Z5 I3 I5 I4  Z1 I v1 + Z3 ( I v1 + J 2 ) + Z 4 ( I v1 + J 2 − I v 2 ) = E1  E1 I v1 J 2 J2  Z4 Iv2 E5 − Z 4 ( I v1 + J 2 − I v 2 ) + Z5 I v 2 = − E5  ▪ Hệ phương trình dòng vòng ( Z1 + Z3 + Z 4 ) I v1 − Z 4 I v 2 = E1 − (Z3 + Z 4 ) J 2  I v1     − Z 4 I v1 + ( Z 4 + Z5 ) I v 2 = − E5 + Z 4 J 2  Iv2   I1 = I v1   I 3 = I v1 + J 2   I 4 = I v1 + J 2 − I v 2 I = −I 5 v2 https://sites.google.com/site/thaott3i/ 20
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