Xem mẫu
- Bộ môn: Lý thuyết mạch
CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 1. Tổng quan
a) Mạch điện là gì ?
• Về mặt toán học mạch (circuits) là
học, C
một mô hình thực hiện một phép
toán tử nào đó lên tác động ở đầu
+E
4
Uv R
2 - Ura
vào, nhằm t
à hằ tạo ra đá ứ
đáp ứng mong 3 +
6
muốn ở đầu ra. 0
7
-E
• Cụ thể, mạch là một hệ thống gồm
ura = k ∫ uv dt
các phần tử và các thông số được
kết nối theo một trật tự logic nhất
định nhằm tạo và biến đổi tín hiệu
hiệu.
• Chú ý: Cần phân biệt sự khác nhau
của hai khái niệm phần tử và thông
p g
số.
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 1. Tổng quan
b) Phần tử và thông số
• Phần tử ở đây ám chỉ tới R1 M R2
các vật liệu linh kiện cụ * *
thể: tụ điện, cuộn dây,
ể
biến áp, diode, transistor... U1
L1 L2
U2
• Thô số là đ i l
Thông ố đại lượng vật ật
lý đặc trưng cho tính chất
của phần tử
tử.
• Một phần tử có thể có
nhiều thông số
số.
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 1. Tổng quan
c) Các trạng thái của mạch
R1 R3
• Trạng thái xác lập: mạch ở
trạng thái làm việc cân bằng
R2 R4
Eng1 Ing4
& ổ định.
ổn
• Trạng thái quá độ: mạch
đang t
đ trong quá t ì h lậ l i
á trình lập lại R1 R2
sự cân bằng mới khi trong C R3
K
e(t)
mạch xảy ra đột biến thường
biến,
gặp khi đóng/ngắt mạch,
nguồn tác động có dạng
guồ ác độ g dạ g
xung.
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 1. Tổng quan
d) Phân tích mạch:
• Các quá trình năng lượng trong mạch, quan
hệ về điện áp & dòng điện trên các phần tử
tử. x(t) y(t) ?
• Đáp ứng ra của hệ thống trong miền thời gian HÖ thèng s½n
cã
& miền tần số. Quá trình tín hiệu qua mạch
ứng với mỗi tác động ở đầu vào.
ỗ ầ
e) Tổng hợp mạch:
• Tổng hợp mạch là chúng ta phải xác định kết
cấu hệ thống sao cho ứng với mỗi tác động ở x(t) y(t)
đầu vào sẽ tương ứng với một đáp ứng mong ?
muốn ở đầu ra thỏa mãn các yêu cầu về kinh
tế và kỹ thuật.
• Chú ý: phân tích mạch là bài toán đơn trị,
tổng hợp mạch là bài toán đa trị.
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 2. Các thông số tác động
và thụ động của mạch điện
Xét một phần tử mạch: Thí dụ: xét mạch điện
i(t)
+A
phÇn
u(t) tö e uAB R
m¹ch
-B
• Dưới góc độ năng lượng:
g ộ g ợ g
p(t)=u(t).i(t) • e là phần tử cho năng
• Nếu u(t) & i(t) ngược chiều nhau, lượng. Nó chứa thông số
tác động
độ g
thì phần tử là tá độ ( hầ tử
hầ tác động (phần
• R là phần tử nhận năng
nguồn), nó cho năng lượng. lượng, nó chứa thông số
• Nếu u(t) & i(t) cùng chiều nhau,
() () g , thụ động
ụ ộ g
thì phần tử là thụ động, nó nhận
năng lượng.
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 2.1. Các thông số thụ động
a) Điện trở R
i(t) r
• đ vị: Ô (Ω)
đơn ị Ôm (Ω).
• Về mặt thời gian, dòng
u(t)
điện và điện áp trên
phần tử thuần trở là
đồng pha.
ồ u(t) = r.i(t)
(t) i(t)
• R đặc trưng cho sự tiêu
g
tán năng lượng dưới
dạng nhiệt.
g
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 2.1. Các thông số thụ động
b) Điện dung C
i(t) C
• Đ vị: F
Đơn ị Fara (F) u(t)
• Về mặt thời gian điện áp du (t )
i (t ) = C
trên C chậm pha so với dt
dòng điện là π/2. 1 t
u (t ) = ∫ i (t )d (t ) + uo
• Xét về mặt năng lượng, C 0
C đặc trưng cho sự tích
g
luỹ năng lượng điện Chú ý: ở chế độ một chiều,
g
trường. điện dung coi như hở mạch
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 2.1. Các thông số thụ động
c) Điện cảm L i(t)
L
• Đ vị: H
Đơn ị Henry (H)
• Về mặt thời gian điện áp u(t)
trên L nhanh pha so với
dòng điện là π/2. di (t )
u (t ) = L
• Xét về mặt năng lượng, dt
L đặc trưng cho sự tích
g
luỹ năng lượng từ Chú ý: ở chế độ một chiều,
trườngg điện dung coi như ngắn mạch
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 2.1. Các thông số thụ động
i1 M i2
d) Hỗ cảm M * *
• Đ vị: H
Đơn ị Henry (H) u1 L11 L22 u2
• M có cùng bản
chất của điệ cảm,
hất ủ điện ả di di
u =L 1 ±M 2
nhưng nó đặc 1 11 dt 12 dt
trưng
t cho
h sự di1 di2
tương tác lẫn nhau u2 = ± M 21 + L22
dt dt
giữa các phần tử
iữ á hầ
Chú ý: nếu các dòng điện cùng chảy vào
(về mặt năng hoặc cùng chảy ra khỏi đầu có đánh dấu
lượng từ t ờ )
l trường). * (đầ cùng tê ) thì các biể thứ t ê lấ
(đầu ù tên) á biểu thức trên lấy
dấu ‘+’, nếu ngược lại thì lấy dấu ‘-’.
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 2.1. Các thông số thụ động
Thông số tương đương của các phần tử mắc nối tiếp
hoặc song song
C¸ch Th«ng sè Th«ng sè Th«ng sè
m¾c ®iÖn tr ë ®iÖn c¶m ®iÖn dung
nèi tiÕp r = ∑ rk L = ∑ Lk 1
=∑
1
k k
C k Ck
song 1
=∑
1 1
=∑
1 C = ∑ Ck
song r k rk L k Lk
k
ThÝ dô: R1
R2.R3
Rtd = R1 + R23 = R1 + U1 R2 R3
R2 + R3
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 2.2. Các thông số tác động
• Sức điện động của nguồn (eng): có giá trị là
điện áp hở mạch của nguồn đơn vị vôn (V)
nguồn, (V).
• Dòng điện của nguồn (ing): có giá trị là dòng
điện ngắn mạch của nguồn đơn vị ampe (A)
nguồn, (A).
eng
g
Ri =
ing
• Chú ý: nguồn điện thực tế (nguồn không lý tưởng),
ngoài các thông số eng và ing, còn có nội trở trong Ri
đặc trưng cho sự tổn hao năng lượng của nguồn.
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 2.2. Các thông số tác động
Sơ
S đồ tương đ
đương của nguồn
ủ ồ
Sơ đồ tương nguồn áp:
+a Ri Ri
NGUỒN +a Nguồn
+a
ĐIỆN áp lý
-b eng eng tưởng có
eng/ ing/Ri -b - b R =0
i
eng Sơ đồ tương nguồn dòng:
Ri =
Nguồn
+ + dòng lý
ing Ing Ri Ing Ri
tưởng có
_ Ri = ∞
_
CHÚ Ý:Nguồn áp có thể chuyển tương đương về nguồn dòng và ngược lại
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 3. Biểu diễn mạch trong miền tần số
3.1. Nhắc lại các cách biểu diễn số phức:
r
m = a + jb = m.e jϕ = m(cos ϕ + j sin ϕ )
• Trong đó, g trị modul của số phức:
g giá ị p
r
m = m = a +b2 2
Im
• Argumen: b m
⎧ b ϕ
r ⎪ ⎪arctg a , a ≥ 0 0
Re
ϕ = arg[m] = ⎨ a
⎪π + acrtg b , a < 0
⎪
⎩ a
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 3. Biểu diễn mạch trong miền tần số
3.2. Phức hóa dao động sin (biến đổi Fourier):
• Xét hàm điều hòa: ThÝ dô:
-Biến đổi thuận (FT) của hàm
⎧ x(t ) = X m . sin(ωt + ϕ o ) u (t ) = U m . sin(ωt + 30 o )
⎨
⎩ x(t ) = X m . cos(ωt + ϕ o )
( là biểu diễn trong miền tần số
r
• Khi phức hóa sẽ thành: U = U m . exp[ j (ωt + 30 o )]
r
X = X m . exp[ j (ωt + ϕ o )] -Biến đổi ngược lại, khi biết biên độ
r
phức
• Viết lại dưới dạng: U m = U m . exp( j 30 )
o
r r
X = X m . exp( jωt ) thì hàm thời gian tương ứng sẽ là sự
• Biên độ phức của x(t) là: lựa chọn giữa:
r u (t ) = U m . sin(ωt + 30 o )
X m = X m . exp( jϕ o ) hoặc u (t ) = U m . cos(ωt + 30 o )
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 3. Biểu diễn mạch trong miền tần số
3.3. Trở kháng và dẫn nạp của một đoạn mạch:
• Xét đoạn mạch xác lập điều hòa (miền t)
được phức hóa sang miền tần số, khi đó
ề ầ ố
i(t)
dòng điện và điện áp trong miền tần số Miền
u(t)
r
ω có dạng: U = U exp[ j (ωt + ϕ )] t
m u
r
I = I exp[ j (ωt + ϕ )]
m i Phức hóa
• Trở kháng của đoạn mạch được
đ/nghĩa:
r I
U Um Miền
Z= r = exp[ j (ϕ − ϕ )] = R + jX = Z e jϕ Z U
I I u i
m ω
R là điện trở X là điện kháng
trở,
• Đơn vị: Ohm (Ω)
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 3. Biểu diễn mạch trong miền tần số
3.3. Trở kháng và dẫn nạp của một đoạn mạch:
• Xét đoạn mạch xác lập điều hòa (miền t)
được phức hóa sang miền tần số, khi đó
ề ầ ố
i(t)
dòng điện và điện áp trong miền tần số Miền
u(t)
r
ω có dạng: U = U exp[ j (ωt + ϕ )] t
m u
r
I = I exp[ j (ωt + ϕ )]
m i Phức hóa
• Dẫn nạp của đoạn mạch được đ/nghĩa:
r jϕ
1 I Im I
Y= = r = exp[j(ϕ − ϕ u )] = G + jB = Y e y
Z U Um i Miền
U
G là điện dẫn, B là điện nạp ω
• Đ vị: Si
Đơn ị Simen (S)
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 3. Biểu diễn mạch trong miền tần số
3.3. Trở kháng và dẫn nạp của một đoạn mạch:
• Từ đó ta có các biểu thức:
i(t)
r Miền
U = U exp[ j (ω t + ϕ )] u(t)
m u t
r
I = I exp[ j (ω t + ϕ )]
m i
Phức hóa
U X
Z = R2 + X 2 = m ϕ = arg Z = arctg = ϕ −ϕ
u i
I Z R
m I
Miền
I
2 + B2 = m B U
Y = G ϕY = argY = arctg = −ϕZ ω
U
m G
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 3. Biểu diễn mạch trong miền tần số
3.3. Trở kháng và dẫn nạp của một đoạn mạch:
• Đối với điện trở R: r
r r U 1
u (t ) = R.i (t ) ⇒ U = R.I ; Z R = r = R; YR = = G
I R
• Đối với điện dung C:
r
1 r 1 r U 1
u(t) = ∫ idt ⇒ U =
(t) I; Z = r = = jX ; Y = jωC = jBC
C j ωC c I j ωC C c
• Đối với điện kháng L
ới L:
r
di (t ) r r U 1
u(t) = L ⇒ U = jωL. I ; Z = r = jωL = jX ; Y = = jBL
dt L I L L j ωL
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
- 3. Biểu diễn mạch trong miền tần số
3.4. Trở kháng và dẫn nạp các nhánh mạch mắc nối tiếp hoặc song song:
C ¸ch T r ë kh¸ng DÉn n¹p
m¾c
nèi
tiÕp Z td = ∑ Z k
1
= ∑
1
k
Y td k Yk
song
song
1
= ∑
1 Y td = ∑ Yk
Z td k Zk k
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
nguon tai.lieu . vn
