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

UN
Uni24h
1 lượt tải
13
0

Nội dung tài liệu

Trang 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

Trang 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

Trang 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

Trang 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

Trang 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

Trang 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

Trang 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

Trang 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

Trang 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

Trang 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

Trang 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

Trang 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

Trang 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

Hiển thị 13 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.

Bình luận (0)

Đăng nhập để tham gia bình luận

Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!