intTypePromotion=3
Array
(
    [0] => Array
        (
            [banner_id] => 140
            [banner_name] => KM1 - nhân đôi thời gian
            [banner_picture] => 964_1568020473.jpg
            [banner_picture2] => 839_1568020473.jpg
            [banner_picture3] => 620_1568020473.jpg
            [banner_picture4] => 994_1568779877.jpg
            [banner_picture5] => 
            [banner_type] => 8
            [banner_link] => https://tailieu.vn/nang-cap-tai-khoan-vip.html
            [banner_status] => 1
            [banner_priority] => 0
            [banner_lastmodify] => 2019-09-18 11:11:47
            [banner_startdate] => 2019-09-11 00:00:00
            [banner_enddate] => 2019-09-11 23:59:59
            [banner_isauto_active] => 0
            [banner_timeautoactive] => 
            [user_username] => sonpham
        )

)

Giáo trình Lý thuyết mạch điện: Phần 1

Chia sẻ: Lê Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:38

0
159
lượt xem
50
download

Giáo trình Lý thuyết mạch điện: Phần 1

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Lý thuyết mạch điện có kết cấu gồm 4 chương. Phần 1 gồm nội dung 2 chương đầu trình bày về mạch điện xoay chiều không phân nhánh, mạch điện xoay chiều phân nhánh. Giáo trình được biên soạn dành cho sinh viên cao đẳng nghề Điện, đồng thời đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho những ai quan tâm đến vấn đề trên.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Lý thuyết mạch điện: Phần 1

  1. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Lêi nãi ®Çu Năng lượng điện là nguồn động lực chủ yếu của nền sản xuất hiện đại, nước ta cũng như các nước khác trên thế giới đang không ngừng phát triển ngành kỹ nghệ sản xuất truyền tải, sử dụng điện năng. Sản lượng điện tính theo đầu người là một trong những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá trình độ phát triển kinh tế của một nước. Kỹ thuật điện nghiên cứu những ứng dụng của các hiện tượng điện từ nhằm biến đổi năng lượng và tín hiệu. bao gồm việc phát, truyền tải và phân phối, sử dụng điện năng trong sản xuất và đời sống. Ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực vì những ưu điểm cơ bản sau: - Điện năng được sản xuất tập trung với các nguồn công suất lớn. - Điện năng có thể truyền tải đi xa với hiệu suất cao. - Dễ dàng biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác. - Nhờ điện năng có thể tự động hoá mọi quá trình sản xuất, nâng cao năng suất lao động So với các dạng năng lượng khác như cơ, nhiệt, thuỷ, khí... điện năng được phát hiện chậm hơn vì con người không cảm nhận trực tiếp được các hiện tượng điện từ. Tuy nhiên với việc phát hiện và sử dụng điện năng đã thúc đẩy cách mạng khoa học công nghệ tiến như vũ bão sang kỷ nguyên điện khí hoá, tự động hoá. Việt Nam có tiềm năng to lớn về năng lượng nhưng do hậu quả chiến tranh kéo dài và cơ chế quản lý quan liêu bao cấp nên sản xuất còn lạc hậu. Năm 1975 cả nước chỉ sản xuất 1,5 tỷ kWh, năm 2003 đạt tới 41 tỷ kWh với sản lượng điện bình quân 500 kWh / 1 người 1 năm. Theo lộ trình phát triển tới năm 2010 sẽ đạt 70 tỷ kWh, năm 2020 sẽ đạt 170 tỷ kWh. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải điện đến năm 2015 Việt Nam sẽ tiến hành xây dùng 61 nhà máy điện với tổng công suất 21.658 MW, trong đó có 32 nhà máy thuỷ điện với tổng công suất 7.975 MW, 17 nhà máy điện tuabin khí với tổng công suất 9.783 MW và 12 nhà máy nhiệt điện than với tổng công suất 3.900 MW. Hệ thống truyền tải điện siêu cao áp 500 kV Bắc- Nam đã đi vào vận hành, tuyến 500 kV thứ hai đang được xây dựng. Vốn đầu tư trung bình 2,16 tỷ USD mỗi năm. Ngành sản xuất các thiết bị điện đang được đầu tư phát triển. Các máy biến áp 110 kV, 25 MVA và 63 MVA ®ang được sản suất hàng loạt. Máy biến áp 220 Khoa §iÖn - §iÖn Tö 1 C§ NghÒ Nam §Þnh
  2. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam kV, 125 MVA đầu tiên đi vào sản xuất từ năm 2004 tại công ty Thiết bị điện Đông Anh. Các động cơ điện với công suất tới 1000 kW được chế tạo ở các Công ty chế tạo Việt Hung, Công ty chế tạo điện cơ Hà Nội, Thủ Đức. Giáo trình được biên soạn dựa trên cơ sở người học đã học môn Vật lý ở bậc phổ thông, ngoài ra còn các kiến thức liên quan như môn Giải tích... Nhằm đáp ứng nhu cầu của người học và để thuận tiện cho việc học tập của sinh viên hệ cao đẳng nghề học khoa Điện đạt được kết quả cao. Giáo trình Mạch Điện được biên soạn dựa trên chương trình khung của Bộ Giáo Dục vµ ®µo t¹o, với kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm ở bộ môn Kỹ thuật điện cña tr­êng Cao ®¼ng nghÒ Nam §Þnh cùng với sự kế thừa những tinh hoa của các tác giả có nhiều năm kinh nghiệm biên soạn chương trình như PGS. TS Đặng Văn Đào, PGS. TS Lê Văn Doanh. gs Hoµng H÷u ThËn. Biên soạn cho lần đầu xuất bản, trình độ hiểu biết cßn có hạn, kinh nghiệm giảng dạy chưa nhiều, chắc chắn còn nhiều hạn chế. Rất mong được sự góp ý của các thầy c« giáo, b¹n ®ång nghiÖp và các bạn sinh viên để cuốn sách ngày càng tốt hơn. Xin bµy tá lßng c¶m ¬n ®Õn c¸c thÇy c« gi¸o Khoa §iÖn - §iÖn tö. Tr­êng C§ nghÒ Nam §Þnh ®· ®ãng gãp ý kiÕn vµ kinh nghiÖm, ®Ó cuèn s¸ch ®­îc hoµn thµnh ®óng thêi gian. T¸c gi¶ NguyÔn Thµnh Nam Khoa §iÖn - §iÖn Tö 2 C§ NghÒ Nam §Þnh
  3. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Ch­¬ng 1 M¹ch ®iÖn xoay chiÒu kh«ng ph©n nh¸nh Trong s¶n xuÊt vµ ®êi sèng, dßng ®iÖn xoay chiÒu ®­îc dïng rÊt réng r·i v× nã cã nhiÒu ­u ®iÓm so víi dßng ®iÖn mét chiÒu. Dßng ®iÖn xoay chiÒu dÔ dµng chuyÓn t¶i ®i xa, dÔ thay ®æi ®iÖn ¸p lµm viÖc nhê m¸y biÕn ¸p. M¸y ph¸t ®iÖn vµ ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu lµm viÖc tin cËy, vËn hµnh ®¬n gi¶n, chØ tiªu kinh tÕ vµ kü thuËt cao. Ngoµi ra, trong tr­êng hîp cÇn thiÕt ta cã thÓ biÕn ®æi nguån ®iÖn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu nhê c¸c thiÕt bÞ n¾n ®iÖn Doøng ñieän xoay chieàu hình sin ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong nhieàu lónh vöïc khaùc nhau cuûa ñieän kyõ thuaät. Naêng löôïng ñieän trong haàu heát caùc tröôøng hôïp ñeàu ñöôïc saûn xuaát, phaân phoái vaø tieâu thuï döôùi daïng ñieän xoay chieàu. Ñieàu ñoù ñöôïc giaûi thích bôûi nhöõng öu ñieåm cuûa doøng xoay chieàu. Bµi 1.1: dßng ®iÖn xoay chiÒu- chu kú vµ tÇn sè 1. Dßng ®iÖn xoay chiÒu. Dßng ®iÖn xoay chiÒu lµ dßng ®iÖn biÕn ®æi c¶ chiÒu vµ trÞ sè theo thêi gian. Dßng ®iÖn xoay chiÒu th­êng lµ dßng ®iÖn biÕn ®æi tuÇn hoµn, nghÜa lµ cø sau mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh, nã lÆp l¹i qu¸ tr×nh biÕn thiªn cò. 2. Chu kú vµ tÇn sè cña dßng ®iÖn xoay chiÒu + Chu kú: Lµ kho¶ng thêi gian ng¾n nhÊt ®Ó dßng ®iÖn lÆp l¹i qu¸ tr×nh biÕn thiªn cò. Nh­ vËy, chu kú lµ kho¶ng thêi gian cÇn thiÕt ®Ó dßng ®iÖn tõ mét gi¸ trÞ d­¬ng ban ®Çu nµo ®ã, ®æi dÊu qua ©m, biÕn thiªn, råi l¹i ®æi dÊu thµnh d­¬ng, vµ ®¹t ®Õn gi¸ trÞ d­¬ng lóc tr­íc. Chu kú kÝ hiÖu lµ: T ®¬n vÞ lµ ®¬n vÞ thêi gian (s) + TÇn sè: lµ sè chu kú mµ dßng ®iÖn thùc hiÖn ®­îc trong 1 gi©y TÇn sè kÝ hiÖu lµ: f ®¬n vÞ lµ Hec ( Hz ) Béi sè cña Hz lµ kilohec KHz, vµ mªgahec MHz 1KHz = 1000 Hz, 1MHz = 1000.000 Hz Khoa §iÖn - §iÖn Tö 3 C§ NghÒ Nam §Þnh
  4. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam 1 f  T Dßng ®iÖn cã tÇn sè 1 Hz lµ dßng ®iÖn thùc hiÖn mét chu kú trong mét gi©y. TÇn sè cµng lín th× dßng ®iÖn biÕn thiªn cµng nhanh. N­íc ta vµ rÊt nhiÒu n­íc trªn thÕ giíi ®Òu qui ®Þnh tÇn sè cña dßng ®iÖn c«ng nghiÖp lµ 50 Hz. Mü vµ 1 sè n­íc T©y- ¢u dïng dßng ®iÖn c«ng nghiÖp tÇn sè lµ 60 Hz. Dßng ®iÖn ©m thanh cã tÇn sè ®Õn vµi kil«hÐc. Dßng ®iÖn dïng trong kü thuËt v« tuyÕn ®iÖn cã tÇn sè tõ vµi chôc kil«hÐc ®Õn hµng mªgahÐc gäi lµ dßng ®iÖn cao tÇn. 3. Dßng ®iÖn xoay chiÒu h×nh sin Dßng ®iÖn xoay chiÒu biÕn thiªn theo quy luËt h×nh sin theo thêi gian gäi lµ dßng ®iÖn xoay chiÒu h×nh sin. i Im i1 + + _ t o t1 _ _ - Im T §å thÞ dßng ®iÖn xoay chiÒu h×nh sin Trªn ®å thÞ ta thÊy, t¹i mçi thêi ®iÓm t dßng ®iÖn cã mét trÞ sè t­¬ng øng, ta gäi lµ trÞ sè tøc thêi cña dßng ®iÖn. trÞ sè tøc thêi cña dßng ®iÖn kÝ hiÖu lµ : i dq i dt dq lµ l­îng ®iÖn tÝch qua tiÕt diÖn d©y trong thêi gan lµ dt t¹i thêi ®iÓm t, T­¬ng tù ta cã trÞ sè tøc thêi cña ®iÖn ¸p lµ : u Khoa §iÖn - §iÖn Tö 4 C§ NghÒ Nam §Þnh
  5. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam trÞ sè tøc thêi cña søc ®iÖn ®éng lµ : e Trªn ®å thÞ ta thÊy trong qu¸ tr×nh biÕn thiªn dßng ®iÖn ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt, gäi lµ trÞ sè cùc ®¹i hay biªn ®é cña dßng ®iÖn. kÝ hiÖu lµ Im T­¬ng tù cã: Biªn ®é cña ®iÖn ¸p lµ Um Biªn ®é cña søc ®iÖn ®éng lµ Em Dßng ®iÖn xoay chiÒu h×nh sin lµ dßng ®iÖn xoay chiÒu ®¬n gi¶n nhÊt, nªn ®­îc dïng rÊt réng r·i. Tõ ®©y nÕu kh«ng cã gi¶i thÝch g× thªm th× thuËt ng÷ dßng ®iÖn xoay chiÒu lµ chØ dßng ®iÖn xoay chiÒu h×nh sin. 4. Nguyªn lý t¹o ra søc ®iÖn ®éng xoay chiÒu h×nh sin. a) CÊu t¹o: Gåm 2 phÇn chÝnh - PhÇn tÜnh (stato) hay phÇn c¶m - PhÇn ®éng (roto) hay phÇn øng M¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu 1 pha ®¬n gi¶n nhÊt gåm phÇn c¶m cã 1 ®«i cùc tõ N-S , cßn phÇn øng gåm 1 khung d©y. HÖ thèng cùc tõ ®­îc chÕ t¹o sao cho trÞ sè tõ c¶m B ph©n bè trªn mÆt cùc däc theo khe hë r« to - stato ( gäi lµ khe hë kh«ng khÝ).theo qui luËt h×nh sin. nghÜa lµ khi khung d©y ë vÞ trÝ bÊt kú , trong khe hë , tõ c¶m ë vÞ trÝ ®ã lµ: B = Bm sin   lµ gãc gi÷a mÆt ph¼ng trung tÝnh oo, vµ mÆt ph¼ng khung d©y Bm lµ trÞ sè cùc ®¹i cña tõ c¶m. b) Nguyªn t¾c ho¹t ®éng Khi lµm viÖc ro to m¸y ph¸t ®iÖn d­îc mét ®éng c¬ s¬ cÊp kÐo vµ quay víi tèc ®é lµ  (rad/s) . Mçi c¹nh cña khung d©y sÏ quay víi tèc ®é lµ v , c¾t vu«ng gãc víi ®­êng søc tõ, bªn trong mçi c¹nh sÏ xuÊt hiÖn s.®.® lµ: ed = B.v.l Khoa §iÖn - §iÖn Tö 5 C§ NghÒ Nam §Þnh
  6. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam N e Em =t O O’  2 o t -Em S Nguyªn t¾c cÊu t¹o §å thÞ s®® phÇn øng MF§ 1 pha Gi¶ sö t¹i thêi ®iÓm ban ®Çu ( t = 0 ), khung d©y n»m trªn mÆt ph¼ng trung tÝnh oo’ , th× t¹i thêi ®iÓm t, khung d©y ë vÞ trÝ: =t C­êng ®é tõ c¶m ë vÞ trÝ ®ã lµ: B = Bm.sin  = Bm sin t. Thay vµo biÓu thøc trªn ed = B.v.l = Bm l.v. sin t. Mét vßng d©y gåm cã 2 c¹nh t¸c dông nªn s.®.® vßng: eV = 2ed = 2 Bm l.v. sin t. NÕu khung d©y cã w vßng th× s.®.® c¶ khung d©y lµ. e = w.eV = w. 2 Bm l.v. sin t. §Æt: Em = w.2 Bm l.v Suy ra: e = Em sin t. Nh­ vËy ë 2 ®Çu khung d©y ta lÊy ®­îc s.®.® biÕn thiªn theo quy luËt h×nh sin 5. C¸c ®¹i l­îng ®Æc tr­ng Doøng ñieän xoay chieàu hình sin laø doøng ñieän bieán thieân ñieàu hoøa theo quy luaät haøm sin: i = Im sin ( t + i) u = U m sin (t + u ) Trong ñoù: i, u – laø giaù trò töùc thôøi cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp I0, U0 laø trò sè cöïc ñaïi (bieân ñoä) cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp. Vµ (t + i ), (t + u) laø goùc pha Khoa §iÖn - §iÖn Tö 6 C§ NghÒ Nam §Þnh
  7. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam (hay goïi taét laø pha) cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp, cho pheùp xaùc ñònh trò soá cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp ôû thôøi ñieåm t. i vaø u laø pha ban ñaàu (t = 0). Coù giaù trò phuï thuoäc vaøo goác thôøi gian maø ta choïn.  laø taàn soá goùc cuûa doøng ñieän hình sin, ñôn vò laø rad/s. Khi l­îng h×nh sin biÕn thiªn hÕt mét chu kú : t = T, th× gãc pha biÕn hiªn hÕt mét gãc ®Çy 3600 hay 2 rad. VËy : T = 2 Tõ ®ã : 2    2 f T Mét l­îng h×nh sin ®­îc hoµn toµn x¸c ®Þnh nÕu biÕt: + Biªn ®é ( Em, Um, Im...) + Tèc ®é gãc  , hoÆc chu kú T, hoÆc tÇn sè f + Gãc pha ®Çu  * TrÞ sè hiÖu dông cña l­îng h×nh sin. TrÞ sè tøc thêi chØ ®Æc tr­ng cho t¸c dông cña l­îng h×nh sin ë tõng thêi ®iÓm. §Ó ®Æc tr­ng cho t¸c dông trung b×nh cña l­îng h×nh sin trong mçi chu kú vÒ mÆt n¨ng l­îng, ng­êi ta ®­a vµo kh¸i niÖm vÒ trÞ sè hiÖu dông. TrÞ sè hiÖu dông cña dßng ®iÖn xoay chiÒu lµ gi¸ trÞ t­¬ng ®­¬ng víi dßng ®iÖn mét chiÒu khi ®i qua cïng mét ®iÖn trë, trong mçi chu kú, chóng cïng táa ra mét n¨ng l­îng d­íi d¹ng nhiÖt nh­ nhau. TrÞ sè hiÖu dông ký hiÖu b»ng ch÷ in hoa: I, U, E. Gi¶ sö xÐt t¸c dông cña dßng ®iÖn i trªn mét ®iÖn trë R. C«ng suÊt t¸c dông ®­îc tÝnh Vôùi doøng ñieän moät chieàu coâng suaát tieâu taùn treân ñieän trôû R laø: P = R I2 Neáu trong cuøng moät thôøi gian, coâng suaát taùc duïng nhieät treân ñieän trôû R ñoái vôùi caû hai doøng ñieän laø nhö nhau ta coù: Khoa §iÖn - §iÖn Tö 7 C§ NghÒ Nam §Þnh
  8. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Giaù trò I ñöôïc goïi laø trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän xoay chieàu. Neáu thay i = I0 sin ωt vaøo ta coù: Töông töï, ta ñöôïc trò soá hieäu duïng cuûa ñieän aùp vaø söùc ñieän ñoäng: Um U 2 Em E 2 Nhö vaäy, coù theå vieát laïi nhö sau: Trò hieäu duïng thöôøng ñöôïc ghi treân caùc duïng cuï vaø caùc thieát bò tieâu thuï ñieän, cho ta bieát caáp ñieän aùp söû duïng vaø doøng ñieän cho pheùp. Bµi 1.2 Pha vµ sù lÖch pha. 1. Pha, pha ®Çu. PhÇn øng m¸y ph¸t ®iÖn th­êng cã nhiÒu khung d©y ®Æt r¶i r¸c trªn mÆt lâi thÐp . Nh­ vËy , t¹i thêi ®iÓm t = 0, nÕu 1 khung d©y ë ®óng mÆt ph¼ng trung tÝnh th× khung d©y bÊt kú kh¸c sÏ c¸ch mÆt ph¼ng trung tÝnh 1 gãc lµ , khi roto quay, t¹i thêi ®iÓm t, khung d©y sÏ ë vÞ trÝ: =t+ Vµ biÓu thøc s.®.® trong tr­êng hîp tæng qu¸t lµ: Khoa §iÖn - §iÖn Tö 8 C§ NghÒ Nam §Þnh
  9. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam e = Em sin (  t +  ) L­îng ( t + ) ®Æc tr­ng cho d¹ng biÕn thiªn cña s.®.® h×nh sin nãi chung (c­êng ®é, ®iÖn ¸p) ®­îc gäi lµ gãc pha hay pha cña l­îng h×nh sin. T¹i thêi ®iÓm t = 0 gãc pha b»ng , nªn  ®­îc gäi lµ gãc pha ®Çu. 2. Hai l­îng lÖch pha, ®ång pha, ®èi pha. Gi¶ sö cã hai l­îng h×nh sin víi biÓu thøc: e1 = Em sin ( t + 1 ) e2 = Em sin ( t + 2 ) Ta thÊy e1 vµ e2 cã d¹ng biÕn thiªn t­¬ng tù nhau, nh­ng e1 lu«n chËm sau e2 mét kho¶ng thêi gian hay 1 gãc nµo ®ã, nh­ ®¹t cùc ®¹i chËm h¬n, triÖt tiªu chËm h¬n…vv. L­îng sai kh¸c ®ã chÝnh lµ hiÖu cña 2 gãc pha cña e 1 vµ e 2 vµ ®­îc gäi lµ gãc lÖch pha gi÷a chóng. kÝ hiÖu lµ :   = ( t + 2 )- ( t + 1 ) = 2 - 1 NÕu   0, tøc 2  1 ta b¶o e2 v­ît tr­íc e1, ng­îc l¹i , nÕu   0, tøc 2  1 ta b¶o e2 chËm sau e1. NÕu 2 = 1 th×  = 0 , ta b¶o e1 vµ e2 ®ång pha.NÕu  = 2 -  = 1800 ta b¶o 2 l­îng ®ã ®èi pha, thêi gian gi÷a 2 l­îng ®èi pha lµ 1 nöa chu kú. e e e1 e1 e2 t t 0 0 T 1 2 e2 Hai l­îng lÖch pha Hai l­îng ®èi pha Khoa §iÖn - §iÖn Tö 9 C§ NghÒ Nam §Þnh
  10. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam +e e1 e2  2 t 0 Hai l­îng ®ång pha 3. BiÓu diÔn l­îng h×nh sin b»ng ®å thÞ vÐc t¬ Mét l­îng h×nh sin th«ng th­êng ph¶i cã ®ñ 3 ®¹i l­îng ( biªn ®é, tÇn sè, gãc pha ®Çu). BiÓu thøc chung lµ: i = Im sin ( t +  ). Ta biÕt hµm sè sin chÝnh lµ tung ®é ®iÓm cuèi b¸n kÝnh vÐc t¬ trªn ®­êng trßn l­îng gi¸c khi b¸n kÝnh nµy quay quanh gèc täa ®é víi tèc ®é gãc kh«ng ®æi. Gi¶ sö trªn h×nh trßn l­îng gi¸c ta lÊy mét b¸n kÝnh vÐc t¬ OM, cã ®é dµi b»ng biªn ®é cña l­îng h×nh sin theo mét tû lÖ xÝch chän tr­íc, ch¼ng h¹n OM = Em, b¸n kÝnh nµy lµm víi trôc hoµnh mét gãc b»ng gãc pha ®Çu, ch¼ng h¹n e , cho b¸n kÝnh vÐc t¬ OM quay quanh gèc 0 víi tèc ®é b»ng tèc ®é gãc cña l­îng h×nh sin . T¹i thêi ®iÓm t bÊt kú, vÐc t¬ OM lµm víi trôc hoµnh mét gãc.  =  t + e Tung ®é ®iÓm cuèi b¸n kÝnh vÐc t¬ lµ: y = OM sin = Em sin ( t + e ) = e y  Am = 3 M  o x 0 1 (BiÓu diÔn l­îng h×nh sin d­íi d¹ng vÐc t¬) Khoa §iÖn - §iÖn Tö 10 C§ NghÒ Nam §Þnh
  11. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Nh­ vËy, l­îng h×nh sin bÊt kú: a = Am sin ( t + a ) . §­îc biÓu diÔn d­íi d¹ng mét vÐc t¬ quay nh­ sau: - Chän tû lÖ xÝch thÝch hîp. - VÏ hÖ trôc täa ®é , lÊy tõ gèc mét b¸n kÝnh vÐc t¬ OM lµm víi trôc hoµnh mét gãc  lµ gãc pha ®Çu ; ®é dµi cña OM b»ng biªn ®é Am cña l­îng h×nh sin theo tû lÖ xÝch ®· chän; - Cho vÐc t¬ OM quay quanh gèc víi tèc ®é  lµ tèc ®é gãc cña l­îng h×nh sin, theo chiÒu ng­îc kim ®ång hå; - VÐc t¬ OM chÝnh lµ vÐc t¬ biÓu diÔn l­îng h×nh sin, ®­îc gäi lµ ®å thÞ vÐc t¬ cña nã. Tõ ®å thÞ vÐc t¬ ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc: + Biªn ®é ( Em, Um, Im...) + Tèc ®é gãc  , còng nh­ chu kú T, tÇn sè f + Gãc pha ®Çu  Tøc lµ hoµn toµn x¸c ®Þnh ®­îc l­îng h×nh sin. Bµi 1.3. M¹ch xoay chiÒu thuÇn ®iÖn trë M¹ch thuÇn trë lµ m¹ch cã ®iÖn trë r, c¸c thµnh phÇn ®iÖn c¶m L, ®iÖn dung C kh«ng cã, hoÆc rÊt nhá so víi ®iÖn trë r ta cã thÓ bá qua. VÝdô : m¹ch cña bãng ®Ìn sîi ®èt, lß ®iÖn, bÕp ®iÖn…vv 1. Quan hÖ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p. I U R Gi¶ sö ®Æt vµo 2 ®Çu m¹ch 1 ®iÖn ¸p xoay chiÒu u = Um sin  t Khoa §iÖn - §iÖn Tö 11 C§ NghÒ Nam §Þnh
  12. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Khi ®ã trong m¹ch sÏ cã dßng ®iÖn i , ë mçi thêi ®iÓm, theo ®Þnh luËt ¤m ta cã: u U m sin t i  r r Um ®Æt : Im  r Ta cã: i = Im sin t So s¸nh biÓu thøc cña dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p ta thÊy gãc pha ®Çu cña 2 l­îng ®ã ®Òu b»ng 0. Gãc lÖch pha gi÷a dßng vµ ¸p:  = u - i = 0 Nªn dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p ®ång pha. Biªn ®é dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p quan hÖ víi nhau theo ®Þnh luËt ¤m. y u, i u i t I 0 U x 0 §å thÞ vÐc t¬ §å thÞ h×nh sin * §Þnh luËt ¤m U I= r 2. C«ng suÊt. TrÞ sè trung b×nh cña c«ng suÊt trong 1 chu kú gäi lµ c«ng suÊt t¸c dông cña dßng ®iÖn xoay chiÒu. kÝ hiÖu lµ : P, ®¬n vÞ lµ ( w, kw) U2 P = U.I = I2. r = r C«ng suÊt t¸c dông cßn gäi lµ c«ng suÊt h÷u c«ng ( c«ng suÊt cã Ých ) Khoa §iÖn - §iÖn Tö 12 C§ NghÒ Nam §Þnh
  13. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Bµi tËp vÝ dô: Mét bãng ®Ìn cã ghi 220 V- 100 W, m¾c vµo m¹ch xoay chiÒu cã ®iÖn ¸p u = 231 2 sin ( 314t + 300 ) V - X¸c ®Þnh dßng ®iÖn trong m¹ch vµ c«ng suÊt bãng tiªu thô Bµi 1.4. M¹ch xoay chiÒu thuÇn ®iÖn c¶m M¹ch xoay chiÒu cã cuén d©y , hÖ sè tù c¶m L kh¸ lín , cßn ®iÖn trë ®ñ bÐ cã thÓ bá qua, ®­îc gäi lµ m¹ch thuÇn ®iÖn c¶m. 1. Quan hÖ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p Gi¶ sö ®Æt vµo hai ®Çu m¹ch ®iÖn 1 ®iÖn ¸p xoay chiÒu u, trong m¹h xuÊt hiÖn dßng ®iÖn i, cã biÓu thøc: i = Im sin  t i U L eL Dßng ®iÖn i biÕn thiªn lµm xuÊt hiÖn s.®.® tù c¶m eL trong cuén d©y, x¸c ®Þnh theo: di eL = - L dt mµ: u = - eL di Ld ( I m sin  t ) Suy ra : u = L = dt dt u = L Im cos  t = L Im sin ( t + 900 ) V §Æt Um = L Im Suy ra u = Um sin ( t + 900 ) V So s¸nh biÓu thøc cña dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p ta thÊy trong m¹ch thuÇn ®iÖn c¶m, ®iÖn ¸p v­ît tr­íc dßng ®iÖn 1 gãc 900 Khoa §iÖn - §iÖn Tö 13 C§ NghÒ Nam §Þnh
  14. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam y UL 900 I 0 x ( §å thÞ vÐc t¬) (§å thÞ h×nh sin) * §Þnh luËt ¤m, c¶m kh¸ng U Cã: I  L §Æt: XL = L Trong ®ã XL ®­îc gäi lµ c¶m kh¸ng, hay ®iÖn kh¸ng. ®¬n vÞ lµ  U Suy ra: I  X L 2. C«ng suÊt ph¶n kh¸ng. Trong m¹ch thuÇn ®iÖn c¶m kh«ng tiªu thô n¨ng l­îng, v× mét nöa chu kú m¹ch nhËn n¨ng l­îng tÝch luü vµo trong cuén d©y d­íi d¹ng n¨ng l­îng tõ tr­êng, mét nöa chu kú sau, m¹ch phãng tr¶ n¨ng l­îng l¹i cho nguån cho ®Õn khi n¨ng l­îng cuén d©y b»ng kh«ng. trong m¹ch chØ cã sù trao ®æi n¨ng l­îng gi÷a nguån vµ tõ tr­êng. §Ó ®Æc tr­ng cho møc ®é trao ®æi n¨ng l­îng ®ã ng­êi ta dïng 1 ®¹i l­îng gäi lµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng. kÝ hiÖu lµ Q QL = U.I = I2. XL §¬n vÞ lµ VAr ( v«n - ampe- ph¶n kh¸ng ) 1kVAr = 1000 VAr Khoa §iÖn - §iÖn Tö 14 C§ NghÒ Nam §Þnh
  15. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam 1 MVAr = 1.000.000 Var Bµi 1.5. M¹ch xoay chiÒu thuÇn ®iÖn dung M¹ch ®iÖn cã tô ®iÖn víi ®iÖn dung C, ®iÖn trë kh«ng ®¸ng kÓ gäi lµ m¹ch thuÇn ®iÖn dung. 1. Quan hÖ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p Gi¶ sö ®Æt vµo ®iÖn ¸p xoay chiÒu u = Um sin  t NÕu tô ®iÖn ®Æt vµo ®iÖn ¸p 1 chiÒu th× dßng ®iÖn chØ tån t¹i trong thêi gian qu¸ ®é ( khi tô n¹p ®iÖn lóc ®ãng , vµ phãng ®iÖn lóc ng¾t ) ng­îc l¹i ë m¹ch xoay chiÒu dßng ®iÖn tån t¹i trong suèt qu¸ tr×nh cã ®iÖn ¸p. V× m¹ch kh«ng cã ®iÖn trë nªn ®iÖn ¸p nguån ®Æt toµn bé vµo tô: u = uC . §iÖn tÝch trªn cùc tô ®iÖn lµ: q = C. uC = C. u dq C.duC Dßng ®iÖn qua tô: i =  dt dt (U M sin  t ) Suy ra: i = C. d dt i = C  Um cos  t §Æt Im = C  Um Ta cã: i = Im cos  t = Im sin ( t + 900 ) A So s¸nh biÓu thøc cña dßng vµ ¸p ta thÊy trong m¹ch thuÇn ®iÖn dung, dßng ®iÖn v­ît tr­íc ®iÖn ¸p 1 gãc 900 §å thÞ vÐc t¬ Khoa §iÖn - §iÖn Tö 15 C§ NghÒ Nam §Þnh
  16. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam (§å thÞ h×nh sin) * §Þnh luËt ¤m, dung kh¸ng Tõ c«ng thøc : Im = C  Um chia 2 vÕ cho 2 . Ta cã: I=CU 1 §Æt  XC C U Suy ra: I (biÓu thøc ®Þnh luËt ¤m) XC XC gäi lµ dung kh¸ng, ®¬n vÞ lµ  2. C«ng suÊt ph¶n kh¸ng T­¬ng tù nh­ m¹ch thuÇn c¶m trong m¹ch thuÇn dung kh«ng tiªu thô n¨ng l­îng ,c«ng suÊt t¸c dông b»ng kh«ng . §Ó ®Æc tr­ng cho møc ®é trao ®æi n¨ng l­îng gi÷a nguån vµ ®iÖn tr­êng, ng­êi ta ®­a vµo kh¸i niÖm c«ng suÊt ph¶n kh¸ng (v« c«ng ) QC = U.I = I2.XC (VAr ) Khoa §iÖn - §iÖn Tö 16 C§ NghÒ Nam §Þnh
  17. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Bµi 1.6. M¹ch cã ®iÖn trë, ®iÖn c¶m, ®iÖn dung m¾c nèi tiÕp 1. Quan hÖ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p. R L C I Ur UL UC U M¹ch xoay chiÒu kh«ng ph©n nh¸nh trong tr­êng hîp tæng qu¸t cã ®ñ 3 thµnh phÇn R , L, C, nèi tiÕp. Gi¶ sö ®Æt vµo ®iÖn ¸p xoay chiÒu, trong m¹ch cã dßng ®iÖn i = Im sin  t Dßng ®iÖn nµy ®i qua c¸c thµnh phÇn ®iÖn trë ®iÖn c¶m ®iÖn dung sÏ gi¸ng trªn ®ã nh÷ng thµnh phÇn ®iÖn ¸p t­¬ng øng. - Thµnh phÇn Ur gi¸ng trªn ®iÖn trë, gäi lµ thµnh phÇn ®iÖn ¸p t¸c dông, ®ång pha víi dßng diÖn, trÞ sè x¸c ®Þnh theo ®Þnh luËt ¤m: Ur = I.r. - Thµnh phÇn UL gi¸ng trªn ®iÖn c¶m , v­ît pha tr­íc dßng ®iÖn 900, trÞ sè x¸c ®Þnh theo ®Þnh luËt ¤m: UL =I.XL. - Thµnh phÇn UC gi¸ng trªn ®iÖn dung , chËm pha sau dßng ®iÖn 900, trÞ sè x¸c ®Þnh theo ®Þnh luËt ¤m: UC =I.XC. - §iÖn ¸p ®Æt vµo m¹ch b»ng tæng 3 ®iÖn ¸p thµnh phÇn. u = uR + uL + uC     Hay céng vÐc t¬: U  U R  U L  UC Khoa §iÖn - §iÖn Tö 17 C§ NghÒ Nam §Þnh
  18. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam u, i u i 0 t §å thÞ h×nh sin §å thÞ vÐc t¬ UR lµ thµnh phÇn t¸c dông UX = UL - UC lµ thµnh phÇn ph¶n kh¸ng. Tam gi¸c vu«ng cã 2 c¹nh gãc vu«ng lµ 2 thµnh phÇn ®iÖn ¸p, c¹nh huyÒn lµ ®iÖn ¸p tæng, ®­îc gäi lµ tam gi¸c ®iÖn ¸p cña m¹ch xoay chiÒu kh«ng ph©n nh¸nh. Tõ tam gi¸c ®iÖn ¸p ,theo ®Þnh lý pitago ta cã U  U r2  U x2  U r2  (U L2  U C2 ) U UX=UL-UC  I UR Tam gi¸c ®iÖn ¸p VÒ pha, ®iÖn ¸p lÖch víi dßng ®iÖn 1 gãc pha . x¸c ®Þnh theo hµm sè l­îng gi¸c. U x U L  UC tg   Ur Ur BiÓu thøc h×nh sin ®iÖn ¸p: u = Um sin ( t +  ) Khoa §iÖn - §iÖn Tö 18 C§ NghÒ Nam §Þnh
  19. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam Phuï thuoäc vaøo ñoä lôùn vaø daáu cuûa goùc leäch pha ϕ ta coù caùc tröôøng hîp sau: – Khi ϕ > 0, UL>Uc hay XL>XC, maïch coù ñaëc tính caûm khaùng. Doøng ñieän chaäm pha hôn ñieän aùp moät goùc ϕ . – Khi ϕ < 0, UL
  20. Lý thuyÕt M¹ch ®iÖn NguyÔn Thµnh Nam 3. C«ng suÊt - tam gi¸c c«ng suÊt. Trong tröôøng hôïp toång quaùt, khi taûi cuûa maïch ñieän xoay chieàu bao goàm caùc phaàn töû R, L, C, trong maïch seõ xaûy ra hai quaù trình naêng löôïng sau: Quaù trình tieâu thuï ñieän naêng vaø bieán ñoåi sang caùc daïng naêng löôïng khaùc (chuû yeáu laø nhieät naêng) treân caùc phaàn töû ñieän trôû hoaït ñoäng R cuûa maïch. Quaù trình naøy ñöôïc ñaëc tröng baèng coâng suaát taùc duïng P. Quaù trình trao ñoåi, tích luõy vaø giaûi phoùng naêng löôïng ñieän töø tröôøng treân caùc phaàn töû ñieän caûm L vaø ñieän dung C cuûa maïch. Quaù trình naøy ñöôïc ñaëc tröng baèng coâng suaát phaûn khaùng Q. - Coâng suaát taùc duïng P. Coâng suaát taùc duïng P laø coâng suaát tieâu thuï treân ñieän trôû R cuûa maïch. Coù giaù trò baèng coâng suaát tieâu thuï trung bình trong moät chu kyø: Tõ tam gi¸c ®iÖn ¸p ta coù: Ur = Ucosϕ, do ñoù ta coù: P = R I 2 = UI cosϕ Tröôøng hôïp maïch coù nhieàu ñieän trôû hoaït ñoäng thì coâng suaát taùc duïng treân toaøn maïch baèng toång caùc coâng suaát tieâu thuï rieâng reõ treân töøng ñieän trôû: - Coâng suaát phaûn khaùng Q. Coâng suaát phaûn khaùng Q duøng ñeå ñaëc tröng cho quaù trình trao ñoåi,tích luõy naêng löôïng ñieän töø tröôøng treân caùc phaàn töû ñieän caûm L vaø ñieän dung C cuûa maïch. Q = X I 2 = ( XL – XC) I 2 Ta coù theå vieát: Q = XL I 2– XC I 2 = QL – QC Khoa §iÖn - §iÖn Tö 20 C§ NghÒ Nam §Þnh

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

YOMEDIA
Đồng bộ tài khoản