Kỹ thuật điện (Chương 2) - TS.Nguyễn Bích Liên

UN
Uni24h
1 téléchargements
13
0

Contenu du document

Page 1

18/01/2015 Chương II : MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN 2.1 Khái niệm về mạch điện xoay chiều hình sin i  I sin(  t ) i m i   t 1 I i m 0.8   2 f 0.6 0.4 1 f = 50Hz 0.2 t f  cb T = 0,02s T 0 -0.2 T -0.4 Biên độ -0.6  i Đặc trưng: Tần số -0.8 -1 Góc pha đầu 0 1 2 3 4 5 6 7 e  E sin(  t ) u  U sin(  t ) m e m u 1 2.2 Trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều hình sin a. Định nghĩa: i I R 1 I 0.8 m Sau T: A = RI2T i~ 0.6 o 0.4 0.2 t i  I sint p = Ri2 0 m -0.2  0 T -0.4 i T  -0.6 Sau T: A = Ri dt2 -0.8 ~ -1 0 T T 1cos(20 1 t) 2 3 4 5 6 7 A~ = RIm2sin (2 t)dt = RIm2 dt 2 10 sin(2t) T 0 A = RI 2 (t  ) 1 m Cân bằng 2NL R I 2 T  R I 2 T ~ 2 2 m 1 0 2 A  R I 2 T ~ 2 m I Trị hiệu dụng I  m 2 2 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Page 2

18/01/2015 U E Tương tự : U  m E  m 2 2 Đặc trưng cho các đại lượng i  2I sin(  t ) xoay chiều hình sin cùng tần i u  2U sin(  t ) số : u e  2E sin(  t ) - Trị hiệu dụng ( I, U, E) e - Góc pha đầu ( ψi , ψu , ψe) Khi so sánh các đại lượng xoay chiều hình sin cùng tần số : - So sánh về trị hiệu dụng - So sánh về góc pha : Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện :  =    u i 3 2.3 Biểu diễn các đại lượng xoay chiều hình sin 1. Véc tơ : A  Đặc trưng cho 1 véc tơ: A  A và  0 x Đặc trưng cho các đại lượng x/chiều hình sin cùng tần số: Trị hiệu dụng ( I, U, E) và góc pha đầu ( ψi , ψu , ψe)     Ký hiệu I U E U  * Ưu điểm: Trực quan  ψ I kn u * Lưu ý: Ik  0 k 1 ψi Định luật o x Kiếc-khốp kn1  kn2  ψ  U  E e k k E 4 k 1 k 1 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Page 3

18/01/2015 Giả sử có mạch điện i Biết : i  2.20sin( t 60 ) i i 1 1 2 i  2.10sin( t 30 ) 2  2.I sin(  t )  Tìm : i = i1 + i2 I i 1    I  I  I I  I 2  I 2  1 2 1 2 I I  202 102 = 22,36 ψi’ I 10 60 ψi o x  '  arctg 2  arctg 0 30o i I 20  1 I  '  26 34 '   33 26 ' 2 i i Kết quả: i  2.22,36sin( t 33 26 ') 2. Số phức: +j a. Nhắc lại k/n về số phức A A = a + j b jb  A a, b : số thực   1 1 +1 j: đơn vị ảo  - j 0 j a * Hai dạng biểu thị số phức: Dạng đại số: A = a + j b Dạng lũy thừa: A  A ej * Quan hệ giữa 2 dạng: - Biết dạng đại số: a + j b Biết dạng lũy thừa: A  A ej A  a2  b2 a = A cos   b b = A sin arctg a 6 3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Page 4

18/01/2015 * Các phép tính + , - số phức A = a + j b  A ej1 A = A1 ± A2 = ? 1 1 1 1 A = a + j b  A ej = (a1 ± a2 ) + j (b1 ± b2) = a + j b 2 2 2 2 2 * Các phép tính *, / số phức A = A * A = ?(a a -b * b ) + j (a b + a b ) = a + j b 1 2 1* 2 1 2 1 2 2 1 hoặc A ej1 * A ej2  A A ej(  )  A ej 1 2 1 2 1 2 A A A  1  1 ej( 1 2 )  A ej A A 2 2 7 Chú ý :  +j 1. Khi làm các phép +,- biểu thị dạng đại số 2. Khi làm phép *, /  biểu thị dạng lũy thừa B = A*j 3. Nhân 1 số với j là quay số đó 1 góc 90o = j3 +1 4. Chia 1 số cho j là quay số đó 1 góc (- 90o) A = 3 b. Biểu thị các đại lượng xoay chiều hình sin bằng số phức : Đặc trưng cho số phức : A và   Đặc trưng cho đại lượng xoay chiều hình sin cùng tần số : Trị hiệu dụng ( I, U, E) và góc pha đầu ( ψi , ψu , ψe) Qui ước:    I  Ieji U  Ueju E  Eeje 8 4 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Page 5

18/01/2015 * Các phép tính đạo hàm và tích phân số phức : • Phép đạo hàm : i L IL XL L di u U Dạng tức thời u  L L L I L L dt    Dạng phức: I  I eji  d IL jLI ej  jX I L L U  L  i L L L L dt • Phép tích phân : XL 1 i C I XC Dạng tức thời: uC  i dtC C C C X C Dạng số phức:  1   uC UC UC  IC  jX IC jC C Định luật Kiếc - khốp : kn  kn1  kn2  Ik  0 Uk  Ek 9 k 1 k 1 k 1 2.4 Phản ứng của nhánh với dòng điện xoay chiều hình sin i R 1. Nhánh thuần trở R uR i  2I sint ( 1) R R => uR = RiR  2RI sint (2) R Biểu thức t/q : u  2U sin(  t ) (3) R R u UR = RIR ψ = 0 Từ (2) và (3) => u   R = ψu - ψi = 0 U R IR • Dạng véc tơ: 10 5 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Page 6

18/01/2015   pR • Dạng phức : I , UR R 4  3 PR  IR j  RI j 2 UR  U e u e i R R 1 t   0 i R = ψu - ψi = 0 UR  R IR R -1 uR -2 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 • Công suất : pR = uR iR i  2I sint (1) R R p  2U I sin (2 t) u  2RI sint (2) R R R R R  U I (1cos(2t)) R R 1 T Công suất trung bình : PR  p dtR  ?U IR R  RIR2  0 T 0 11 iL L 2. Nhánh điện cảm uL i  2I sint (1) UL = XLIL L L di ψu = 90o u  L L  2LI cos(t) (2) L dt L XL  = ψ - ψ = 90o L u i u  2LI sin(t+90 ) (3) L L  u  2U sin(  t ) UL T/quát : (4) L L u  • Dạng véc tơ: IL     • Dạng phức : I , UL L U  jX? IL L L • Công suất : pL= uL iL p  2 U I sin ( t )co s( t) = U I sin(2t) L L L L L 12 6 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Page 7

18/01/2015 p =U I sin(2t) tiêu thụ NL L L L u i 1 Công suất trung bình : 0.8 0.6 1 T 0.4 p PL  p dtL  ?0 0.2 T T 0 0 -0.2 phát NL -0.4 -0.6 -0.8 -1 0 1 2 3 4 5 6 Kết luận : Phần tử điện cảm không tiêu tán năng lượng Đặc trưng cho quá trình tích lũy năng lượng trên điện cảm: biên độ p = ULIL = QL L Công suất phản kháng QL = XL IL2 VAr, kVAr 13 3. Nhánh điện dung i C C i  2I sint C C u C 1  1 u  i dt  2 I ( cos t) C C C C C UC = XCIC Xc ψ = - 90o 1 u u  2 I sin(t-90 ) C C C  = ψu - ψi = - 90o Biểu thức : u  2U sin(  t ) C C u  • Dạng véc tơ: IC   • Dạng phức : UC  jX IC  C • Công suất : p = u i UC C C C p  2 U I sin ( t )co s( t) = - U I sin(2t) C C C C C 14 7 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Page 8

18/01/2015 tiêu thụ NL p = -U I sin(2t) u C C C i Công suất trung bình: 1 0.8 1 T 0.6 p  0.4 P  p dt  0 0.2 C T C 0 0 -0.2 -0.4 phát NL -0.6 -0.8 -1 0 1 2 3 4 5 6 Kết luận : Phần tử điện dung không tiêu tán năng lượng Đặc trưng cho q/t NL trên điện dung : -UCIC = QC Công suất phản kháng QC = -XC IC2 VAr, kVAr 15 i R 4. Nhánh R – L – C nối tiếp uR i  2I sint u = uR + uL + uC u u L L uC u  2U sin(  t ) u =  z     C  U  U  U  U  U R L C U C L U  U 2 +( U -U )2  I R +( X -X )2 2  Iz R L C L C  X U z  R + X2 2   UR I U -U X -X X   arctg L C  arctg L C  arctg  =  U R R u R z X Tam giác tổng trở  16 R 8 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Page 9

18/01/2015   - Khi X > X X > 0,  >0 U UL C L C    U U I   vượt trước Tính chất điện cảm UR I    - Khi X < X X < 0,  <0 U C U L L C     U chậm sau I U R I Tính chất điện dung   - Khi X = X X = 0,  = 0 U L C     U C U L U trùng pha I cộng hưởng điện áp     U U R = U I R  U 17 Dạng phức :        U  U  U  U  R I jX I jX I R L C L  C    [R  j(X X )]I  (R  jX) I U  Z I L C Z Z  R  jX  zej Là tổng trở phức của nhánh I R VD: Biết R = 4 ; XL = 10  ; XC = 7 ; U = 100 V. Tìm Z và  I U X L XC 18 9 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Page 10

18/01/2015 CÁC SỐ PHỨC ĐẶC BIỆT: Zej 5 4 + j 3 = ? 3 + J4 = 4  3 4 = 4 + 3 e2 2 jarctg = 3 + 4 e2 2 jarctg 4 3 3 = 5ej36 52' 5 = 5ej53 8' 3  4 a b z  a b z  3 4 5 53o8’ 4 3 5 36o52’ 6 8 10 nt 8 6 10 nt 9 12 15 nt 12 9 15 nt 12 16 20 nt 16 12 20 nt 19 2.5 Công suất trong mạch điện xoay chiều 1 pha i i  2I sint u  2U sin(  t ) u Zt 1. Công suất tức thời p  ui  2UIsint sin(  t )  UI[cos -cos(2 t+ )] p = Po + p(2t) p 2 p 2 1.5 1.5 Po 1 1 i 0.5 0.5 0 0 -0.5 u -0.5 p -1 (2) 0 1 2 3 4 5 6 -1 20 0 1 2 3 4 5 6 7 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Page 11

18/01/2015 1 T 2. Công suất tác dụng P  pdt  ? p(t)  UI[cos -cos(2 t+ )] T P  UIcos = Ucos I 0   U UL C P  RI2    U P = P = r I 2   W, kW UR I ri i ri i i  Để đo công suất P dùng đồng hồ Oát kế Chỉ số W = ?UI cos(u-i)  I * * W U Z t 21 3. Công suất phản kháng Q = QL + QC = XL IL2 - XC IC2 Q = XI2 = XI. I   UX U UL C Q = UI sin   U UX   UR I Q =(Q + Q )  Li Cj i,j 4. Công suất biểu kiến (toàn phần) S  P2 Q2  UI VA, kVA, MVA 22 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Page 12

18/01/2015 2.6 Nâng cao hệ số cos (bù cos) 1. Sự cần thiết phải nâng cao hệ số cos P Zng,d I I  t Ucos E U Z (P , cos) G/t: - P = const t t t - U = const => Cos càng thấp => I càng lớn - Ud, Pd càng lớn - Tiết diện dây sd lớn => chi phí đầu tư đường dây cao => Phải tìm cách nâng cao cos 23 2. Cách nâng cao hệ số cos ( tải mang t/c đ/cảm) I IC   It k a) Khi k mở I  I U Z t t C U   I  1 U C X C bù thừa  I U C  2 bù đủ C   2 U I  I t  1 I     I bù thiếu b) Khi k đóng I  I  I C t c  I t 24 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Page 13

18/01/2015 I IC 3. Cách tính tụ Cb (tải có t/c đ/ cảm) It k Khi chưa bù, tải có Pt , Qt , cos1 thấp U Z t Cb Tìm tụ Cb để bù nâng lên cos2 > cos1 Khi chưa bù Sau khi bù (đóng k) Q  Q Q  P (tg  tg ) Q C sb t t 2 1 C U St Q   C U2 t Q   UI   U C C X b C S’ Qsb 2 P C  t (tg tg ) b U2 1 2 P 1 t 25 Ví dụ : Cho mạch điện như hình vẽ : Khi k mở, chỉ số các đồng hồ đo : Io * IC A * W o It k Ao = 20 A Zt C V V = 220 V A A 1 2 W = 3000 W Khi k đóng, chỉ số các đồng hồ đo : Ao = 15 A Tìm : R, X, Z, cos của tải C, XC, IC, QC của tụ P, Q, S, cos toàn mạch sau khi đóng k 26 13 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Affichage des 13 premières pages. Téléchargez le document pour le voir en entier.

Commentaires (0)

Se connecter pour rejoindre la discussion

Aucun commentaire pour le moment. Soyez le premier !