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

Bài giảng Lý thuyết mạch điện 1 - Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính

Chia sẻ: Cố Dạ Bạch | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:79

Thêm vào BST
Báo xấu
12
lượt xem 4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Lý thuyết mạch điện 1 - Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính. Chương này cung cấp cho sinh viên những nội dung gồm: khái niệm; mô hình toán học mạng hai cửa - phương pháp tính bộ số; tính chất mạng 2 cửa tuyến tính tương hỗ; hàm truyền đạt dòng - áp, tổng trở vào mạng hai cửa; vấn đề hòa hợp nguồn và tải bằng mạng hai cửa; mạng hai cửa phi hỗ; khuếch đại thuật toán;... 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 7: Mạng hai cửa tuyến tính

  1. LÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN 1 Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính I. Khái niệm. II. Mô hình toán học mạng hai cửa - Phương pháp tính bộ số III. Tính chất mạng 2 cửa tuyến tính tương hỗ. IV. Hàm truyền đạt dòng - áp. Tổng trở vào mạng hai cửa. Vấn đề hòa hợp nguồn và tải bằng mạng hai cửa. V. Mạng hai cửa phi hỗ. VI. Khuếch đại thuật toán. Bài tập: 1 - 9, bài thêm 1 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  2. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính I.1. Đặt vấn đề.  Các chương trước đã trình bày:  Phương pháp xét mạch tuyến tính hệ số hằng ở chế độ xác lập điều hòa:  Phương pháp dòng nhánh.  Phương pháp dòng vòng.  Phương pháp thế đỉnh.  Phương pháp xét mạch tuyến tính có kích thích chu kỳ không điều hòa.  Phương pháp mạng một cửa Kirchhoff tuyến tính.  Chương này sẽ trình bày sơ đồ cấu trúc mới, mô hình mạng hai cửa Kirchhoff.  Thế nào là mạng 2 cửa ???  Tại sao ta phải xây dựng mô hình mạng 2 cửa ??? 2 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  3. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính I.1. Đặt vấn đề.  Thực tế có những thiết bị điện (có cấu trúc bên trong khác nhau) làm nhiệm vụ nhận năng lượng / tín hiệu đưa vào một cửa ngõ và truyền ra một cửa ngõ khác.  Hệ thống đo lường điều khiển tạo bởi nhiều khối, mỗi khối có 2 cửa ngõ, tác động lên tín hiệu ở cửa vào, để cho một tín hiệu khác ở cửa ra. Việc phân tích theo sơ đồ khối dễ dàng nhìn thấy cấu trúc của hệ thống, hiểu được chức năng của từng khối trong hệ thống đó.  Để mô tả quan hệ các quá trình năng lượng/tín hiệu trên hai cửa ngõ  sử dụng mô hình mạng hai cửa. 3 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  4. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính I.1. Đặt vấn đề.  Định nghĩa: Mô hình mạng hai cửa là kết cấu sơ đồ mạch có hai cửa ngõ để truyền đạt, trao đổi năng lượng / tín hiệu điện với các mạch khác. Nếu quá trình năng lượng trên các cửa được đo bằng cặp biến trạng thái dòng, áp u1(t), i1(t), u2(t), i2(t)  mạng hai cửa Kirchhoff. i1(t) i2(t)  Theo tính chất tuyến tính, mỗi biến trạng thái có u1(t) u2 (t) quan hệ tuyến tính với 2 biến trạng thái khác:  Mô hình toán học:  f1 (u1 , u1' ,...i1 , i1' ,..., u2 , u2 ,..., i2 , i2 ,..., t )  0 ' '   f 2 (u1 , u1' ,...i1 , i1' ,..., u2 , u2 ,..., i2 , i2 ,..., t )  0 ' '  Có 06 hệ phương trình tuyến tính  ứng với 06 bộ số A, Z, Y, B, G, H 4 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  5. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính I.2. Phân loại.  Theo tính chất của mô hình toán học:  Theo tính chất tương hỗ:  Mạng hai cửa tuyến tính.  Mạng hai cửa tương hỗ.  Mạng hai cửa phi tuyến  Mạng hai cửa phi hỗ.  Theo cấu trúc của mạng hai cửa:  Theo năng lượng:  Mạng hai cửa đối xứng.  Mạng hai cửa có nguồn.  Mạng hai cửa không đối xứng.  Mạng hai cửa không nguồn. 5 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  6. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính I.2. Phân loại.  Cách xác định mạng 2 cửa có nguồn / không nguồn:  Hở mạch 2 cửa (i1 = i2 = 0) → đo điện áp hở mạch:  Nếu u10 = u20 = 0 → mạng 2 cửa không nguồn  Nếu u10 ≠ 0 hoặc u20 ≠ 0 → mạng 2 cửa có nguồn  Ngắn mạch 2 cửa (u1 = u2 = 0) → đo dòng điện ngắn mạch:  Nếu i10 = i20 = 0 → mạng 2 cửa không nguồn  Nếu i10 ≠ 0 hoặc i20 ≠ 0 → mạng 2 cửa có nguồn i10(t) i20(t) i1(t) = 0 i2(t) = 0 A1 A2 V1 u10(t) u20(t) V2 u1(t) = 0 u2(t) = 0 6 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  7. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính I.2. Phân loại.  Thực tế có nhiều loại mạng hai cửa khác nhau:  Mạng hai cửa phi tuyến có nguồn / không nguồn.  Mạng hai cửa tuyến tính có nguồn / không nguồn.  Mạng hai cửa tuyến tính tương hỗ.  Mạng hai cửa tuyến tính phi hỗ. …  Chương này chỉ việc mô tả & phân tích mạng hai cửa tuyến tính, không nguồn, có hệ số hằng ở chế độ xác lập điều hòa. → Sử dụng phương pháp số phức. 7 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  8. LÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN 1 Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính I. Khái niệm. II. Mô hình toán học mạng hai cửa - Phương pháp tính bộ số. II.1. Hệ phương trình trạng thái dạng A. II.2. Hệ phương trình trạng thái dạng B. II.3. Hệ phương trình trạng thái dạng Z. II.4. Hệ phương trình trạng thái dạng Y. II.5. Hệ phương trình trạng thái dạng H. II.6. Hệ phương trình trạng thái dạng G. II.7. Ma trận của hệ các mạng hai cửa. II.8. Các phương pháp tính bộ số đặc trưng. III. Tính chất mạng 2 cửa tuyến tính tương hỗ. IV. Hàm truyền đạt dòng - áp. Tổng trở vào mạng hai cửa. Vấn đề hòa hợp nguồn và tải bằng mạng hai cửa. V. Mạng hai cửa phi hỗ. VI. Khuếch đại thuật toán. 8 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  9. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính II.1. Hệ phương trình trạng thái dạng A.  Xét mạng hai cửa Kirchhoff ở chế độ xác lập điều hòa:  Theo tính chất tuyến tính, mỗi biến trạng thái có quan hệ tuyến tính với 2 biến trạng thái khác       I1 I2  Xét quan hệ tuyến tính giữa (U 1 , I 1 ) và (U 2 , I 2 )       U1 A U2  U 1  A11.U 2  A12 . I 2  U 10      I 1  A21.U 2  A22 . I 2  I 10         Do mạng 2 cửa không nguồn, nếu U1  U 2  0 và I1  I 2  0  U10  I10  0  Vậy phương trình trạng thái dạng A của mạng 2 cửa tuyến tính không nguồn là:     U   U  U 1  A11.U 2  A12 . I 2 1 A A12   2   Dạng ma trận:     11 .    I 1  A21.U 2  A22 . I 2     A21 A22       I1   I2  9 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  10. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính II.1. Hệ phương trình trạng thái dạng A.     Bộ số Aij đặc trưng cho quan hệ dòng - áp giữa cửa 1 và cửa U 1  A11.U 2  A12 . I 2    2 (đặc trưng cho sự truyền đạt).  I 1  A21.U 2  A22 . I 2   Các mạng 2 cửa có cấu trúc khác nhau nhưng có cùng bộ số Aij  tương đương nhau về truyền đạt năng lượng và tín hiệu.  Ý nghĩa của bộ số A (công thức định nghĩa):    Hở mạch cửa 2: I 2  0  Ngắn mạch cửa 2: U 2  0     Đo độ biến thiên điện U 1 U1 Đo độ biến thiên điện áp U 1 U1 áp trên cửa 1 theo A11   A12     []   trên cửa 1 theo kích thích kích thích dòng trên U 2 U2 áp trên cửa 2.  I2 I2 cửa 2.     Đo độ biến thiên dòng Đo độ biến thiên dòng  I1 I1  I1 I1 trên cửa 1 theo kích A22   trên cửa 1 theo kích A21     [ Si ]   thích áp trên cửa 2.  I2 I2 thích dòng trên cửa 2. U 2 U2 10 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  11. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính II.1. Hệ phương trình trạng thái dạng A.  Bộ số Aij được tính trong điều kiện đặc biệt của mạng 2 cửa (hở mạch & ngắn mạch cửa 2)  không phụ thuộc vào các phần tử ngoài  bộ số Aij đặc trưng & thể hiện tính truyền đạt giữa 2 cửa.  Cách xác định thông số Aịj:  Lập phương trình mạch:  Từ sơ đồ mạch  lập phương trình mạch theo các phương pháp      Rút gọn về quan hệ giữa (U 1 , I 1 ) và (U 2 , I 2 )  Dùng công thức định nghĩa:  Đo dòng, áp trên 2 cửa trong điều kiện ngắn mạch & hở mạch cửa 2.  Dùng công thức định nghĩa tính giá trị Aij. 11 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  12. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính II.1. Hệ phương trình trạng thái dạng A.   I1 Zd1 Zd2 I 2 Ví dụ: Tính bộ số A của mạng 2 cửa có sơ đồ hình T.  In  Cách 1: Lập phương trình mạch  Zn U2 U1    U  I .Z  I .Z    1 1 d1 n n     U 2  I 2 .Z d 2     U 2  I n .Z n  I 2 .Z d 2  I n    I1  I n  I 2 Zn         U 1  Z .  U 2  I 2 .Z d 2  I 2   U 2  I 2 .Z d 2 .Z   Z d1    Z d 1.Z d 2    d1   n U 1   1   .U 2   Z d 1  Z d 2   . I2  Zn Zn   Zn   Zn            1   Z    U 2  I 2 .Z d 2   I 1  .U 2  1  d 2  . I 2  I1   I2  Zn  Zn    Zn  Z d1 Z d 1.Z d 2  Bộ số A của mạch hình T: 1  Z Zd1  Zd 2  Zn  AT    n  1 Z   1 d 2   Zn Zn  12 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  13. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính II.1. Hệ phương trình trạng thái dạng A.  I1 Zd1  Zd2 I 2 Ví dụ: Tính bộ số A của mạng 2 cửa có sơ đồ hình T.   In  Cách 2: Tính bộ số A theo công thức định nghĩa. U1 Zn U2   Hở mạch cửa 2: I 2  0       U 1  A11.U 2  A12 . I 2 A11  U1   Zd1  Zn  I 1  1  Z d1 I1 1      A21     I 1  A21.U 2  A22 . I 2 Zn Zn  U2 Zn . I 1 U2   Ngắn mạch cửa 2: U 2  0  Z n .Z d 2     Z d1  . I1  I1 I1  Z U1 Zn  Zd 2  Z .Z  Z d 1.Z n  Z d 2 .Z n A12      d1 d 2 A22     Zn  1 d 2 Zn  Zn I2 I1 . Zn I2 . I1 Zn  Zd 2 Zn  Zd 2 Z d 1.Z d 2 A12  Z d 1  Z d 2  Zn 13 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  14. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính II.1. Hệ phương trình trạng thái dạng A.  I1 Zd1  Zd2 I 2 Ví dụ: Tính bộ số A của mạng 2 cửa có sơ đồ hình T.   In  U1 Zn U2  Zd1 Z .Z  1  Z Z d1  Zd 2  d1 d 2  Zn AT    n     1 Z  U 1  A11.U 2  A12 . I 2  1 d 2      Zn Zn   I 1  A21.U 2  A22 . I 2  Z d 1.Z d 2 Z d 1 Z d 2 Z d 1.Z d 2 Z d 1 Z d 2 det A  A11. A22  A12 . A21  1  2    2   1 Zn Zn Zn Zn Zn Zn Chú ý: Mạng 2 cửa tuyến tính tương hỗ  det A = ± 1     I1 I2 I1 I2     U1 A U2 U1 A U2 det A = 1 det A = - 1 14 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  15. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính II.2. Hệ phương trình trạng thái dạng B.       I1 I2  Xét quan hệ tuyến tính giữa (U 2 , I 2 ) và (U 1 , I 1 )    Ta có hệ phương trình trạng thái dạng B của U1 B U2 mạng 2 cửa tuyến tính không nguồn:        U 2  B11.U 1  B12 . I 1 Dạng ma trận:  U 2   B11 B12   U 1     .        B B22   I 2  B21.U 1  B22 . I 1   I 2   21  I1   Như vậy ta có: B  A1 det B  1  Quan hệ giữa các thông số Bij và Aij: A11  B22 A12   B12 A21   B21 A22  B11 15 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  16. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính II.3. Hệ phương trình trạng thái dạng Z.       I1 I2  Xét quan hệ tuyến tính giữa (U 1 , U 2 ) và ( I 1 , I 2 )    Ta có hệ phương trình trạng thái dạng Z của U1 Z U2 mạng 2 cửa tuyến tính không nguồn:     Dạng ma trận:  U 1   Z   Z12   I 1   U 1  Z11. I 1  Z12 . I 2    11      .     Z Z22  U 2  Z 21. I 1  Z 22 . I 2   U 2   21 I2   Ý nghĩa bộ số Z (công thức định nghĩa):   U1 U2 Z11   [] Tổng trở vào cửa 1 Z 21   [] Tổng trở tương hỗ khi cửa 2 hở mạch khi hở mạch cửa 2 I1  I 2 0 I1  I 2 0   U1 U2 Z12   [] Tổng trở tương hỗ Z 22  [] Tổng trở vào cửa 2 khi hở mạch cửa 1  khi cửa 1 hở mạch I2  I 1 0 I2  I1 0 16 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  17. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính   II.3. Hệ phương trình trạng thái dạng Z. I1 I2    Cách xác định thông số Zịj: U1 Z U2  Lập phương trình mạch:  Từ sơ đồ mạch  lập phương trình mạch theo các phương pháp      Rút gọn về dạng quan hệ giữa (U 1 , U 2 ) và ( I 1 , I 2 )  Dùng công thức định nghĩa:  Đo dòng, áp trên 2 cửa trong các điều kiện hở mạch cửa 1 & cửa 2.  Dùng công thức định nghĩa tính giá trị Zij. 17 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  18. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính II.3. Hệ phương trình trạng thái dạng Z.   I1 Zd1 Zd2 I 2 Ví dụ: Tính bộ số Z của mạng 2 cửa có sơ đồ hình T.    In   Cách 1: Lập phương trình mạch U1 I v1 Zn I v2 U2  Chọn dòng điện vòng có chiều như hình vẽ.  Lập phương trình mạch theo phương pháp dòng vòng.    Mặt khác có:       U 1  ( Z d 1  Z n ). I v1  Z n . I v 2  I 1  I v1  U 1  ( Z d 1  Z n ). I 1  Z n . I 2          U 2  Z n . I v1  ( Z d 2  Z n ). I v 2 I 2  I v2 U 2  Z n . I 1  ( Z d 2  Z n ). I 2    Ma trận Z của mạch hình T:  Zd1  Zn Zn  ZT     Zn Zd 2  Zn  18 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  19. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính II.3. Hệ phương trình trạng thái dạng Z.  I1 Zd1  Zd2 I 2 Ví dụ: Tính bộ số Z của mạng 2 cửa có sơ đồ hình T.   In  Cách 2: Dùng công thức định nghĩa. U1 Zn U2   Hở mạch cửa 1: I 1  0      U1 U2  U 1  Z11. I 1  Z12 . I 2 Z12    Zn Z 22    Zd 2  Zn    I2 I2 U 2  Z 21. I 1  Z 22 . I 2    Hở mạch cửa 2: I 2 0   U1 U2  Zd1  Zn Zn  Z11   Zd1  Zn Z 21   Zn ZT     I1   Zn Zd 2  Zn  I1 Chú ý: Mạng 2 cửa tuyến tính tương hỗ:     I1 I2 I1 I2     U1 Z12   Z 21 U2 U1 Z12  Z 21 U2 19 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
  20. Chương 7: Mạng hai cửa tuyến tính II.4. Hệ phương trình trạng thái dạng Y.        Xét quan hệ tuyến tính giữa ( I 1 , I 2 ) và (U 1 , U 2 ) I1 I2    Khi đó ta có hệ phương trình trạng thái dạng Y U1 Y U2 của mạng 2 cửa tuyến tính không nguồn:      Y Y     I 1  Y11.U 1  Y12 .U 2 Dạng ma trận:  I 1    11 12  .  U 1         Y21 Y22       U2 Y  Z 1  I 2  Y21.U 1  Y22 .U 2  I2     Ý nghĩa bộ số Y (công thức định nghĩa):   I1 I2 Y11   [ Si ] Tổng dẫn vào cửa 1 Y21  [ Si ] Tổng dẫn tương hỗ khi cửa 2 ngắn mạch  khi ngắn mạch cửa 2 U 1 U 2 0  U 1 U 2 0    I1 I2 Y12   [ Si ] Tổng dẫn tương hỗ Y22   [ Si ] Tổng dẫn vào cửa 2 khi ngắn mạch cửa 1 khi cửa 1 ngắn mạch U2  U 1 0 U2  U 1 0 20 2017 – Lý thuyết mạch điện 1 - Nguyễn Việt Sơn
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2412 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