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

Mạch điện 1 ( ĐH kỹ thuật công nghệ TP.HCM ) - Chương 1

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST
Báo xấu
456
lượt xem 158
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN 1.1. GIỚI HẠN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA LÝ THUYẾT MẠCH: Để nghiên cứu (phân tích và khảo sát) hiện tượng vật lý cần mô hình toán. Xây dựng mô hình toán căn cứ vào các phương trình trạng thái của hiện tượng. Trong Kỹ Thuật Điện có 2 dạng mô hình: mô hình trường và mô hình mạch. Hai lý thuyết phục vụ cho dạng này là lý thuyết trường và lý thuyết mạch. Mỗi lý thuyết dựa trên cơ sở một số biến như: ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Mạch điện 1 ( ĐH kỹ thuật công nghệ TP.HCM ) - Chương 1

  1. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän CHÖÔNG I: NHÖÕNG KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN VEÀ MAÏCH ÑIEÄN 1.1. GIÔÙI HAÏN VAØ PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA LYÙ THUYEÁT MAÏCH: Ñeå nghieân cöùu (phaân tích vaø khaûo saùt) hieän töôïng vaät lyù caàn moâ hình toaùn. Xaây döïng moâ hình toaùn caên cöù vaøo caùc phöông trình traïng thaùi cuûa hieän töôïng. Trong Kyõ Thuaät Ñieän coù 2 daïng moâ hình: moâ hình tröôøng vaø moâ hình maïch. Hai lyù thuyeát phuïc vuï cho daïng naøy laø lyù thuyeát tröôøng vaø lyù thuyeát maïch. Moãi lyù thuyeát döïa treân cô sôû moät soá bieán nhö: + Moâ hình tröôøng: caùc bieán laø E(r,t): cöôøng ñoä ñieän tröôøng, H(r,t): cöôøng ñoä töø tröôøng, J(r,t): maät ñoä doøng, ρ(r,t): maät ñoä ñieän tích, … vaø caùc heä phöông trình nhö phöông trình Maxwell, … + Moâ hình maïch: ñöôïc aùp duïng trong nhöõng tröôøng hôïp kích thöôùc hình hoïc cuûa heä raát nhoû so vôùi böôùc soùng ñieän töø cuûa tín hieäu. Khi ñoù caùc bieán chæ phuï thuoäc vaøo thôøi gian maø khoâng phaân boá trong khoâng gian, nhö doøng ñieän vaø ñieän aùp treân caùc cöïc. Caùc phöông trình söû duïng trong moâ hình maïch laø caùc phöông trình cuûa ñònh luaät Kirchhoff, … . Baûn chaát cuûa quaù trình ñieän töø trong caùc phaàn töû ñöôïc moâ taû bôûi phöông trình ñaïi soá hoaëc vi tích phaân trong mieàn thôøi gian thoâng qua caùc bieán doøng ñieän vaø aùp ñieän treân caùc cöïc cuûa phaàn töû. 1.1.1 Maïch ñieän vaø moâ hình: Maïch ñieän: laø moät heä goàm caùc thieát bò ñieän, ñieän töû gheùp laïi thaønh voøng kín coù doøng ñieän, trong ñoù xaûy ra caùc quaù trình truyeàn ñaït, bieán ñoåi naêng löôïng,…. Moãi phaàn töû trong maïch thöïc hieän moät chöùc naêng xaùc ñònh goïi laø phaàn töû maïch ñieän. Coù 2 loaïi phaàn töû chính laø nguoàn vaø phuï taûi. Nguoàn ñieän: laø thieát bò taïo ra ñieän naêng. Veà nguyeân lyù, nguoàn ñieän laø thieát bò bieán ñoåi caùc daïng naêng löôïng nhö cô naêng, hoùa naêng, nhieät naêng,… thaønh ñieän naêng. Ví duï: Maùy phaùt ñieän, aéc quy, pin maët trôøi … Phuï taûi: laø caùc thieát bò tieâu thuï naêng löôïng vaø bieán ñoåi ñieän naêng thaønh caùc daïng naêng löôïng khaùc nhö cô naêng, nhieät naêng, quang naêng, …. Ví duï: ñoäng cô ñieän, beáp ñieän, ñeøn ñieän, … Cöïc cuûa phaàn töû ñieän laø caùc ñaàu ra. Phaàn töû coù theå 2 cöïc, 3 cöïc, 4 cöïc, … - Treân caùc cöïc cuûa phaàn töû coù doøng ñieän, ñieän aùp vaø coâng suaát. - Trang 1
  2. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän 1.1.1.1 Cöôøng ñoä doøng ñieän: Doøng ñieän: laø doøng caùc ñieän tích dòch chuyeån coù höôùng. - Chieàu doøng ñieän laø chieàu chuyeån ñoäng doøng ñieän tích döông. - Cöôøng ñoä doøng ñieän: (goïi taét laø doøng ñieän) laø löôïng ñieän tích chuyeån qua - moät beà maët naøo ñoù (tieát dieän ngang cuûa daây daãn) trong moät ñôn vò thôøi gian. Ñôn vò cöôøng ñoä doøng ñieän laø Ampere (A). - Kyù hieäu: i - Trong tính toaùn i laø ñaïi löôïng ñaïi soá keøm theo chieàu döông qui öôùc. - Sau khi giaûi: - + Neáu i döông: chieàu thöïc cuûa doøng ñieän truøng vôùi chieàu döông qui öôùc. + Neáu i aâm: chieàu ngöôïc laïi. Ví duï 1-1: Doøng ñieän moät chieàu (DC) Doøng ñieän xoay chieàu (AC) π i = 5(A) i(t) = 5 sin t (A) i 2 +5 5 t 1 2 3 4 5 t -5 i0 1.1.1.2 Ñieän aùp: Laø coâng sinh ra khi 1 ñôn vò ñieän tích döông dòch chuyeån töø A ñeán B. - Vôùi UAB = ϕA - ϕB; ϕA vaø ϕB laø ñieän theá ñieåm A vaø B. Ñôn vò : Volt (V) - Kyù hieäu : U - Trong tính toaùn ñieän aùp U laø löôïng ñaïi soá theo chieàu xaùc ñònh, ví duï UAB. Khi UAB > 0 theá A cao hôn theá B vaø UAB < 0 theá B cao hôn theá A. Ví duï 1-2: Ñieän aùp moät chieàu (DC) Ñieän aùp xoay chieàu (AC) π u = 5(V) u(t) = 5 cos( t )(V) u U 2 +5 5 t 1 2 3 4 5 t -5 u>0 u0 Trang 2
  3. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän 1.1.1.3 Coâng suaát : Trong maïch ñieän, moät nhaùnh, moät phaàn töû coù theå nhaän naêng löôïng hoaëc phaùt naêng löôïng. Khi choïn chieàu doøng ñieän vaø ñieän aùp treân nhaùnh truøng nhau, sau khi tính toaùn coâng suaát p cuûa nhaùnh ta coù keát luaän sau veà quaù trình naêng löôïng cuûa nhaùnh. ÔÛ thôøi ñieåm naøo ñoù neáu: p = ui > 0 (nhaùnh nhaän naêng löôïng) p = ui < 0 (nhaùnh phaùt naêng löôïng) Khi doøng ñieän coù ñôn vò A (ampe) vaø ñieän aùp coù ñôn vò V (voân) thì ñôn vò coâng suaát laø W(oaùt). Ví duï 1-3: Coâng suaát maïch moät chieàu (DC) Coâng suaát maïch xoay chieàu (AC) π π u = 5(V) ; i = 5(A) u(t)= 5 cos t (V); i(t) = 5 sin t (A); p= u.i = 25 (W) 2 2 π π p(t) = u(t).i(t) = 25 cos t *sin t 2 2 =12,5sin πt (W) 1.1.2 Moâ hình maïch duøng trong lyù thuyeát maïch ñieän, ñöôïc xaây döïng töø caùc phaàn töû maïch lyù töôûng sau ñaây a. Phaàn töû ñieän trôû R: laø phaàn töû ñaët tröng cho hieän töôïng tieâu taùn naêng löôïng ñieän töø. Coâng suaát tieâu taùn P = RI2 R i - Kyù hieäu phaàn töû ñieän trôû R (hình 1-1) U - Vôùi quan heä u = Ri(V) Hình 1-1 - Ñôn vò ñieän trôû R laø ohm[Ω] b. Phaàn töû ñieän caûm L: laø phaàn töû ñaët tröng cho hieän töôïng tích phoùng naêng 12 L löôïng töø tröôøng. Naêng löôïng töø tröôøng WM = Li i 2 - Kyù hieäu phaàn töû ñieän caûm L (hình 1-2) U di (t ) - Vôùi quan heä u (t ) = L (V) Hình 1-2 dt - L laø thoâng soá cô baûn cuûa maïch ñieän ñaëc tröng cho hieän töôïng phong tích naêng löôïng tröôøng töø, ñöôïc goïi laø ñieän caûm. - Ñôn vò ñieän caûm L laø Henry [H] Trang 3
  4. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän c. Phaàn töû ñieän dung C: laø phaàn töû ñaët tröng cho hieän töôïng tích phoùng naêng löôïng ñieän tröôøng. C i - Kyù hieäu phaàn töû ñieän dung C(hình 1-3) du (t ) U - Vôùi quan heä i (t ) = C dt Hình 1-3 1 - Naêng löôïng ñieän tröôøng WE = CU 2 2 - Ñôn vò ñieän dung C laø Fara [F] d. Phaàn töû nguoàn ñoäc laäp: laø phaàn töû ñaët tröng cho hieän töôïng nguoàn, phaàn töû e(t) i nguoàn goàm hai loaïi: + + Phaàn töû nguoàn aùp e(t) +U- - Kyù hieäu phaàn töû nguoàn aùp (hình 1-4) Hình 1-4 - Vôùi quan heä u(t) = e(t), trong ñoù e(t) khoâng phuï thuoäc doøng ñieän i(t) chaûy qua phaàn töû vaø ñöôïc goïi laø söùc ñieän ñoäng. j(t) i(t) + Phaàn töû nguoàn doøng j(t) - Kyù hieäu phaàn töû nguoàn doøng (hình 1-5) Hình 1-5 - Vôùi quan heä i(t) = j(t), trong ñoù j(t) khoâng phuï thuoäc ñieän aùp u(t) ñaët treân 2 cöïc cuûa phaàn töû e(t) vaø j(t) laø hai thoâng soá cô baûn cuûa maïch ñieän ñaët tröng cho hieän töôïng nguoàn, do coù khaû naêng phaùt cuûa nguoàn. e. Phaàn töû nguoàn phuï thuoäc: laø phaàn töû nguoàn maø chuùng phuï thuoäc vaøo doøng ñieän hay ñieän aùp naøo ñoù cuûa maïch. + Phaàn töû nguoàn aùp phuï thuoäc aùp: (hình 1-6a) αu1 u1 u2=αu1 (VCVS – Voltage Controlled Voltage source) Nguoàn aùp u2 phuï thuoäc vaøo u1 cuûa maïch. Hình 1-6a Vôùi u2 = αu1; α: khoâng thöù nguyeân i1 + Phaàn töû nguoàn aùp phuï thuoäc doøng: (hình 1-6b) ri1 (CCVS – Current Controlled Voltage source) u2=ri1 Nguoàn aùp u2 phuï thuoäc vaøo doøng i1 cuûa maïch. Vôùi u2 = r.i1; r: thöù nguyeân Ω (ohm) Hình 1-6b i2 + Phaàn töû nguoàn doøng phuï thuoäc aùp: (hình 1-6c) gu1 u1 (VCCS – Voltage Controlled Current source) Phaàn töû nguoàn doøng phuï thuoäc naøy phaùt ra doøng Hình 1-6c ñieän i2 phuï thuoäc vaøo ñieän aùp u1 theo heä thöùc Trang 4
  5. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän Nguoàn doøng i2 phuï thuoäc vaøo u1 cuûa maïch. Vôùi i2=gu1 ; g thöù nguyeân S(Siemen) hay Ω-1, . i1 i2 + Phaàn töû nguoàn doøng phuï thuoäc doøng:(hình 1-6d) βi 1 (CCVS – Current Controlled Current source) Nguoàn doøng i2 phuï thuoäc vaøo doøng i1 cuûa maïch. Hình 1-6d Vôùi i2 = βi1; β : khoâng thöù nguyeân 1.1.3 Moâ hình gaàn ñuùng caùc phaàn töû thöïc: Thöïc teá khoâng coù phaàn töû naøo laø thuaàn ñieän trôû R, thuaàn dung khaùng C, thuaàn caûm khaùng L hay thuaàn nguoàn e(t), j(t) …. Ñeå tieän cho tính toaùn giaûi maïch ñieän ta ñaõ chaáp nhaän sai soá moâ hình coi caùc phaàn töû chæ mang tính chaát ñaët tröng cuûa chuùng. Khi nghieân cöùu saâu, moâ hình chính xaùc hôn ta coù theå moâ phoûng gaàn ñuùng caùc phaàn töû nhö sau: Cr a. Phaàn töû ñieän trôû: (hình 1-7a) Lr R Hình 1-7a Cr b. phaàn töû ñieän caûm: (hình 1-7b) L rL Hình 1-7b RC c. phaàn töû ñieän dung: (hình 1-7c) LC C Hình 1-7c d. Phaàn töû nguoàn aùp: (hình 1-7d) E rtr i rtr : noäi trôû cuûa nguoàn aùp (nguoàn lyù töôïng rtr =0) +- Hình 1-7d 1.1.4 Keát caáu hình hoïc cuûa maïch ñieän a. Nhaùnh: laø moät boä phaän cuûa maïch ñieän goàm caùc phaàn töû maéc noái tieáp trong ñoù coù cuøng doøng ñieän chaïy qua. b. Nuùt (ñænh): Nuùt laø giao ñieåm cuûa töø ba nhaùnh trôû leân (coøn goïi laø ñænh). c. Voøng: Voøng laø loái ñi keùp kín qua caùc nhaùnh. Trang 5
  6. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän d. Maét löôùi: laø voøng maø khoâng chöùa voøng naøo khaùc beân trong noù. 1.1.5 Cuoän daây gheùp hoã caûm Khi cho doøng ñieän i1 chaïy qua cuoän daây, chuùng seõ taïo ra treân loõi saét töø moät caûm öùng töø B1. Khi cho hai doøng ñieän i1 vaø i2 chaïy vaøo hai cuoän daây, chuùng seõ taïo leân loõi saét töø moät caûm öùng töø toång hôïp (hình 1-8) B = B1 ± B2 (1-1) Quy taéc ñaùnh daáu cöïc cuøng tính: neáu doøng ñieän i1 vaø i2 cuøng chaïy vaøo hoaëc cuøng chaïy ra caùc cöïc tính B1 cuûa hai cuoän daây ñeå B1 seõ cuøng chieàu B2 thì caùc cöïc i1 ñoù goïi laø cöïc cuøng tính ñöôïc ñaùnh daáu (*) * B Doøng i1 treân cuoän 1 sinh ra töø thoâng moùc voøng vôùi B2 chính cuoän 1 laø ψ11=L1i1 vaø sinh ra töø thoâng moùc voøng i2 vôùi cuoän 2 laø ψ21=Mi1. Töông töï, doøng i2 trong cuoän 2 * sinh ra töø thoâng moùc voøng cuoän 1 laø ψ22=L2i2 vaø töø Hình 1-8 thoâng moùc voøng cuoän 1 laø ψ12=Mi2. Trong ñoù L1, L2 laø heä soá töï caûm cuûa cuoän 1 vaø cuoän 2. M laø heä soá hoã caûm giöõa hai cuoän. Töø thoâng moùc voøng vôùi cuoän 1 laø: ψ 1 = ψ 11 ± ψ 12 ψ 1 = L 1 i1 ± Mi 2 Töông töï, töø tröôøng moùc voøng cuoän 2 laø: ψ 2 = ψ 22 ± ψ 21 ψ 2 = L 2 i 2 ± Mi 1 Daáu (+) neáu 2 doøng ñieän i1 vaø i2 cuøng chaûy vaøo hoaëc chaûy cöïc cuøng tính. Daáu (-) neáu 2 doøng ñieän i1 vaø i2 cuøng chaûy vaøo hai cöïc khaùc tính. Ñieän aùp treân caùc cuoän daây seõ laø: dψ 1 di (t ) di (t ) (1-3a) u1 (t ) = = L1 1 ± M 2 dt dt dt dψ 2 di (t ) di (t ) (1-3b) u 2 (t ) = = L2 2 ± M 1 dt dt dt Hoã caûm: hieän töôïng hoã caûm laø hieän töôïng xuaát hieän töø tröôøng trong cuoän daây do doøng ñieän trong cuoän daây khaùc taïo neân. Thoâng soá ñaët tröng cho hieän töôïng hoã caûm laø heä soá hoã caûm M. Trang 6
  7. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän ψ 21 ψ 12 (1-4) M= = i1 i2 Neáu i1 bieán thieân thì ñieän aùp hoã caûm cuûa cuoän 2 do doøng i1 taïo neân laø: dψ 21 Mdi1 (1-5a) u 21 = ± =± dt dt Töông töï ñieän aùp hoã caûûm cuûa cuoän 1 do doøng i2 taïo neân laø: dψ 12 Mdi2 (1-5b) u12 = ± =± dt dt Daáu ± phuï thuoäc vaøo chieàu doøng ñieän cuûa 2 cuoän daây so vôùi cöïc cuøng daáu (*) Ví duï vôùi caùc tröôøng hôïp sau: i1 i2 Tröôøng hôïp 1 (hình 1-9a): M + + ⎧ di1 di2 ⎪ u1 = L1 dt + M dt * * ⎨ u1 L1 L2 u2 di di ⎪u 2 = L2 2 + M 1 ⎩ dt dt - - i1 i2 Hình 1-9a Tröôøng hôïp 2 (hình 1-9b): *M + + ⎧ di1 di2 ⎪ u1 = L1 dt − M dt u1 L1 L2 u2 ⎨ di di ⎪u 2 = L2 2 − M 1 - - * ⎩ dt dt Hình 1-9b i1 i2 M Tröôøng hôïp 3(hình 1-9c): + + * * ⎧ di1 di2 ⎪ u1 = L1 dt − M dt u1 L1 u2 L2 ⎨ di di ⎪u 2 = − L2 2 + M 1 - - ⎩ dt dt Hình 1-9c i1 i2 Tröôøng hôïp 4 (hình 1-9d): *M + + ⎧ di1 di2 ⎪ u1 = L1 dt + M dt u1 L1 L2 u2 ⎨ di di ⎪u 2 = − L2 2 − M 1 - - * ⎩ dt dt Hình 1-9d Trang 7
  8. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän 1.1.6 Maùy bieán aùp lyù töôûng Möùc ñoä gheùp hoã caûm giöõa hai cuoän daây ñöôïc xaùc ñònh qua heä soá gheùp k, ñöôïc ñònh nghóa: M ; vôùi k ≤ 1 (1-8a) k= L1 L2 Khi heä soá gheùp k=1, suy ra: (1-8b) M = L1 L2 Trong cuøng loõi theùp heä soá töï caûm 2 cuoän daây tyû leä bình phöông soá voøng daây. Neáu boû qua ñieän trôû daây quaán vaø töø thoâng roø ra ngoaøi khoâng khí thì ñöôïc goïi laø maùy bieán aùp lyù töôûng (hình 1-10) 2 L2 ⎛ n2 ⎞ =⎜ ⎟ L1 ⎜ n1 ⎟ ⎝⎠ Tæ soá voøng daây (n1:n2) n1:n2 i1 i2 M + + + + di (t ) * * di (t ) L1 1 L2 2 - dt - dt u1 u2 + + di1 (t ) di2 (t ) M M dt dt - - - - Hình 1-10 di1 di di di ⎤ ⎡ u1 (t ) = L1 + M 2 = L1 ⎢ L1 1 + L 2 2 ⎥ (1-9a) dt dt dt dt ⎦ ⎣ di 2 di di di ⎤ ⎡ u 2 (t ) = L 2 + M 1 = L 2 ⎢ L 2 1 + L1 2 ⎥ (1-9b) dt dt dt dt ⎦ ⎣ u1 (t ) L1 n Laáy = 1 (khoâng xeùt cho doøng ñieän moät chieàu) = u 2 (t ) L 2 n2 L2 di1 (t ) d ⎡ ⎤ u1 (t ) di1 (t ) n (1-10) = + = ⎢i1 (t ) + 2 i2 (t )⎥ dt ⎣ ⎦ L1 dt L1 dt n1 n2 Vôùi L1 raát lôùn, (1-10) suy ra i1 (t ) + i2 (t ) = 0 n1 i1 (t ) n (1-11) =− 2 i2 (t ) n1 Trang 8
  9. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän 1.2. PHAÂN LOAÏI CAÙC CHEÁ ÑOÄ LAØM VIEÄC CUÛA MAÏCH ÑIEÄN 1.2.1 Phaân loaïi theo loaïi doøng ñieän trong maïch a. Maïch ñieän moät chieàu: Doøng ñieän moät chieàu laø doøng ñieän coù chieàu khoâng thay ñoåi theo thôøi gian. Maïch ñieän coù doøng ñieän moät chieàu goïi laø maïch ñieän moät chieàu. Doøng ñieän coù trò soá vaø chieàu khoâng thay ñoåi theo thôøi gian goïi laø doøng ñieän khoâng ñoåi. b. Maïch xoay chieàu: Doøng ñieän xoay chieàu laø doøng ñieän coù chieàu thay ñoåi theo theo thôøi gian. Doøng ñieän xoay chieàu ñöôïc söû duïng nhieàu nhaát laø doøng ñieän sin, bieán ñoåi haøm sin theo thôøi gian. Maïch ñieän coù doøng ñieän xoay chieàu goïi laø maïch ñieän xoay chieàu. 1.2.2 Phaân loaïi theo tính chaát caùc thoâng soá maïch a. Maïch ñieän tuyeán tính: Khi caùc phaàn töû trong maïch laø R,L,M,C laø haèng soá, khoâng phuï thuoäc vaøo giaù trò doøng ñieän i vaø ñieän aùp u treân chuùng(phaàn töû tuyeán tính). b. Maïch ñieän phi tuyeán: Khi caùc phaàn töû trong maïch laø R,L,M,C laø phaàn töû phi tuyeán, phuï thuoäc vaøo giaù trò doøng ñieän i vaø ñieän aùp u treân chuùng. 1.2.3 Phaân loaïi theo quaù trình naêng löôïng trong maïch a. Cheá ñoä xaùc laäp: Cheá ñoä xaùc laäp laø cheá ñoä, trong ñoù döôùi taùc ñoäng cuûa caùc nguoàn, doøng ñieän vaø ñieän aùp treân caùc nhaùnh ñaït traïng thaùi oån ñænh. ÔÛ cheá ñoä xaùc laäp, doøng ñieän, ñieän aùp treân caùc nhaùnh bieán thieân theo qui luaät gioáng vôùi qui luaät bieán thieân cuûa caùc nguoàn ñieän: ñoái vôùi maïch ñieän moät chieàu (DC), doøng ñieän vaø ñieän aùp laø khoâng ñoåi; ñoái vôùi maïch ñieän xoay chieàu sin, doøng ñieän vaø ñieän aùp bieán thieân theo qui luaät sin vôùi thôøi gian. b. Cheá ñoä quaù ñoä: Cheá ñoä quaù ñoä laø quaù trình chuyeån tieáp töø cheá ñoä xaùc laäp naøy sang cheá ñoä xaùc laäp khaùc. Cheá ñoä quaù ñoä dieãn ra sau khi ñoùng caét hoaëc thay ñoåi thoâng soá cuûa maïch coù chöùa cuoän daây L vaø tuï ñieän C. Thôøi gian quaù ñoä thöôøng raát ngaén. Trang 9
  10. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän 1.2.4 Pheùp bieán ñoåi töông ñöông 1.2.4.1 Bieán ñoåi ñieän trôû (hình 1-11a,b) R1 R1 R2 R12 = R1 + R2 R1 .R2 R12 = R1 + R2 R2 (a)Ñieän trôû gheùp noái tieáp (b)Ñieän trôû gheùp song song Hình 1-11a,b 1.2.4.2 Bieán ñoåi nguoàn (hình 1-2a,b) E1 J1 J2 J3 J123 =J1 -J2 +J3 E123 =E1 – E2+ E3 E2 E3 (a)Caùc nguoàn aùp noái tieáp (b)Caùc nguoàn doøng song song Hình 1-12a,b 1.2.4.3 Bieán ñoåi sao – tam giaùc (hình 1-13) A A RA RCA RAB RB RC C B C B RBC Hình 1-13 R AB .RCA R .R RA = = R A + RB + A B R AB R AB + RBC + RCA RC R AB .R BC RB .RC (1-12a) R BC = RB + RC + (1-12b) RB = R AB + RBC + RCA RA RC .R A RBC .RCA RCA = RC + R A + RC = R AB + RBC + RCA RB Trang 10
  11. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän Ví duï1-4: tìm doøng ñieän i(t) trong maïch hình 1-14a. Vôùi e(t)=6sin(100πt)(V). Thöïc hieän bieán ñoåi tam giaùc bcf thaønh hình sao nhö hình 1-14c a a 1Ω 1Ω i(t) b a 1Ω 0,8Ω 2Ω 2Ω b 2Ω 1Ω 0,4Ω 2Ω 0,4Ω f c 1Ω c f c f e(t) 2Ω 1Ω 2Ω 1Ω 2Ω 1Ω d d d (a) (b) (c) Hình 1-14a,b,c Töø hình 1-14c, tieáp tuïc bieán ñoåi töông ñöông ta ñöôïc hình 1-14g. a a i(t) 1,8Ω a a 1,8Ω 2,68Ω 2,68Ω e(t) 2,4Ω 1,4Ω 0,88Ω d d d d (e) (f) (g) (d) Hình 1-14d,e,f,g Töø hình 1-14g deã daøng suy ra: e(t ) = 2,239 sin(100πt )( A) i (t ) = Rad 1.2.4.4 Bieán ñoåi maïng moät cöûa (2 cöïc) khoâng nguoàn (hình 1-15): a a I I Khoâng U U Rv nguoàn b b Hình 1-15 Trang 11
  12. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän U : Ñieän trôû ñaàu vaøo. RV = I Ví duï 1-5: Cho maïch hình 1-16a , tìm RV? a a I I R1 U U R2 R3 Rv b b Hình 1-16a vaø b R 2 .R 3 Vôùi R V = R1 + R 2 // R 3 = R1 + R2 + R3 1.2.4.5 Pheùp bieán ñoåi Theùvenin-Norton: Bieán ñoåi maïng 1 cöûa (2 cöïc) coù nguoàn hình 1-17. RV A A A Coù RV Nguoàn J E B B B Norton Theùvenin R4 Trong ñoù: Hình 1-17 Rv : laø ñieän trôû ñaàu vaøo cuûa maïng khoâng nguoàn; E : Ñieän aùp treân hai cöïc A, B khi khoâng taûi (U0); J : Doøng ñieän treân hai cöïc A,B khi ngaén maïch (Ing); E E = J.R hoaëc J = R Ví duï 1-6: Cho maïch ñieän nhö hình 1-18a. Xaùc ñònh doøng ñieän treân caùc nhaùnh. 12Ω 2Ω a a 12Ω i i i1 2Ω 10(V) 24(V) 24(V) 5(A) b b Hình 1-18b Hình 1-18a Trang 12
  13. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän Töø hình 1-18a, thöïc bieän boái ñoåi theùvenin-norton ta ñöôïc hình 1-18b. Vieát phöông trình K2 cho maïch 1-18b, ta coù: -24 + i(12+2) + 10 = 0 Suy ra: i = 1(A), suy ra i1 = i + 5 = 6(A). 1.3. CAÙC ÑÒNH LUAÄT CÔ BAÛN CUÛA MAÏCH ÑIEÄN 1.3.1 Ñònh luaät Kirchhoff 1 (K1) Goïi laø ñònh luaät Kirchhoff veà doøng ñieän. “Toång ñaïi soá caùc doøng ñieän taïi moät nuùt baát kyø baèng khoâng”. n ∑i (1-13) =0 k k =1 Trong ñoù coù theå qui öôùc: caùc doøng ñieän coù chieàu ñi vaøo nuùt mang daáu “+”, coøn ñi ra khoûi nuùt mang daáu “-”. Ta cuõng coù theå qui öôùc ngöôïc laïi: ñi vaøo nuùt mang daáu “-”, coøn ñi ra khoûi nuùt mang daáu “+”. Ví duï: cho moät nuùt maïch nhö hình 1-17. Ta coù: i1 + i2 + i3 – i4 – i5 = 0 i1 + i2 + i3 = i4 + i5 Nghóa laø toång caùc doøng ñieän ñi vaøo nuùt i1 i2 i4 i3 (ñænh) baèng toång caùc doøng ñieän ra khoûi nuùt. Ñònh luaät K1 noùi leân tính chaát lieân tuïc cuûa i5 doøng ñieän. Môû roäng ñònh luaät K1 cho maët maïch: Hình 1-19 Toång ñaïi soá caùc doøng ñieän ñi qua maët caét baát kyø trong moät maïch ñieän baèng khoâng. (Doøng ñieän ñi vaøo maët caét laáy daàu “+” vaø doøng ñieän ñi ra laáy daáu “-“) Ví duï 1-7: cho maïch ñieän hình 1-20. Vieát K1 cho maét caét A. Maët caét A a i3 R3 i1 b i2 i4 R1 R2 J E c Hình 1-20 Trang 13
  14. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän Vieát K1 cho maët caét A: i1 − i 2 − i 4 + J = 0 1.3.2 Ñònh luaät Kirchhoff 2 (K2): Goïi laø ñònh luaät Kirchhoff veà ñieän aùp. “Toång ñaïi soá caùc ñieän aùp treân caùc phaàn töû doïc theo taát caû caùc nhaùnh trong moät voøng baèng khoâng”. n ∑u (1-14) =0 k k =1 Daáu cuûa ñieän aùp ñöôïc xaùc ñònh döïa treân chieàu döông cuûa ñieän aùp ñaõ choïn so vôùi chieàu cuûa voøng. Chieàu cuûa voøng ñöôïc choïn tuyø yù (cuøng chieàu hoaëc ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà). Trong moãi voøng neáu chieàu voøng ñi töø cöïc “+” sang cöïc “-” cuûa ñieän aùp, thì ñieän aùp mang daáu “+”, coøn ngöôïc laïi mang daáu “-”. Ví duï 1-8: cho maïch nhö hình 1-21. Vieát phöông trình K2 cho maïch. R1 R2 R5 - uR5 + + uR1 - + uR2 - i1 i3 + uR3 + + C1 C2 R3 - - E1 - E2 - uR4 + R4 Hình 1-21 Theo voøng C1: -E1 + uR1 + uR2 + uR3 + uR4 = 0 (1-15a) Theo voøng C2: -E2 + uR5 + uR3 = 0 (1-15b) (1-15a) uR1 + uR2 + uR3 + uR4 = E1 (1-15b) uR5 + uR3 = E2 Töø (1-15a) vaø (1-15b) ngöôøi ta coù theå phaùt bieåu K2: “Ñi theo voøng kheùp kín, theo chieàu tuyø yù, toång ñaïi soá caùc ñieän aùp rôi treân caùc phaàn töû baèng toång ñaïi soá caùc söùc ñieän ñoäng trong voøng”; trong ñoù nhöõng söùc ñieän ñoäng vaø ñieän aùp coù chieàu truøng vôùi chieàu voøng seõ laáy daáu döông “+”, ngöôïc laïi mang daáu aâm “-”. ∑u ∑e (1-16) = p i Voøng Voøng Ví duï 1-7: Vieát heä phöông trình K1 vaø K2 ñuû cho maïch ñieän hình 1-19: Nhaän xeùt: Soá nhaùnh n = 6; Soá nuùt d = 4; Trang 14
  15. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän Vieát phöông trình nhö sau: J(t) Soá phöông trình K1 laø (d-1)= 3 + u J( t ) - L2 i6 i2 R 2 L1 Soá phöông trình K2 laø (n-d+1)= 3 B i4 A C Vieát phöông trình K1: + uR2 - + uL2 - i - uL1 + i5 i1 3 cho caùc nuùt A, B vaø C + - - L3 uC uL3 uR1 R1 C i1 - i 2 - i 6 = 0 (1-17a) - + + i2 + i3 + i4 = 0 (1-17b) + + + i6 - i 5 - i4 = 0 (1-17c) R3 uR3 e1(t) e2(t) - N Hình 1-19 Vieát phöông trình K2: cho caùc voøng ABNA, BCNB vaø CABC. -e1(t) + uR1 + uR2 + uL2 – uC + e2(t) = 0 (1-17d) -uL1 + uL3 + uR3 - e2(t) + uC = 0 (1-17e) - uJ(t) + uR2 + uL2 - uL1 = 0 (1-17f) Ví duï 1-8: Cho maïch ñieän nhö hình 1-20, xaùc ñònh doøng ñieän treân caùc nhaùnh vaø ñieän aùp treân nguoàn doøng. i1 Soá nhaùnh n = 3 i3 i2 10Ω 5Ω Soá nuùt d=2 + uJ 3(A) soá phöông trình K1 = 1, K2 = 2 - K1: i1 + i 2 + i 3 =0 _ 30(V) 60(V) + + _ K2: -30 + i1* 5 + uJ = 0 Hình 1-20 -60 + i2* 10 + uJ = 0 Giaûi heä phöông trình treân ta ñöôïc: i1 = -4(A); i2 = 1(A); uJ = 50(V) 1.3.3 Ñònh luaät caân baèng coâng suaát: toång coâng suaát treân caùc phaàn töû trong maïch baèng khoâng n ∑± p (1-18) (t ) = 0 ik ik k k =0 Uk Uk hình 1-21 p(t) < 0 p(t) >0 Trang 15
  16. Chöông I: Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà maïch ñieän Ví duï 1-9: Nghieäm laïi coâng suaát cho maïch hình 1-20. Ta coù P30(V)=-(-4)*(30)=120(W) (thu) P60(V)=-(1)*(60) =-60(W) (phaùt) P3(A) =-(3)*(50) =-150(W) (phaùt) P5(Ω) =5*(-4)2 =80(W) (thu) P10(Ω) =10*(1)2 =10(W) (thu) Nhaän xeùt: toång coâng suaát phaùt (60+150) baèng toång coâng suaát thu(120+80+10) Trang 16
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2428 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
14=>2