Nguyễn Công Phương g y g g Mạch chiều Cơ sở lý thuyết mạch điện Nội dung • • • • • • • Thông số mạch Phần tử mạch Mạch chiều Mạch xoay chiều Mạng hai cửa Mạch ba pha Quá trình Q t ì h độ Mạch chiều Mạch chiều ề • Là mạch điện có nguồn chiều • Nội dung: – – – – Các định luật Các phương pháp phân tích Các định lý mạch Phân tích mạch điện máy tính Mạch chiều Mạch chiều ề • Các định luật – Định luật Ohm – Đỉnh, nhánh & vịng g – Định luật Kirchhoff • Các phương pháp phân tích • Các định lý mạch ệ g y • Phân tích mạch điện máy tính Mạch chiều Định luật Ohm i R u u  Ri u i R • Liên hệ dịng & áp phần tử ầ • Nếu có nhiều phần tử trở lên định luật Ohm chưa đủ • → Các định luật Kirchhoff Mạch chiều Đỉnh, nhánh & vịng (1) • Những khái niệm xuất kết nối phần tử mạch • Cần làm rõ trước nói định luật Kirchhoff • Nhánh: biểu diễn phần tử mạch đơn (ví dụ nguồn áp điện trở) • Nhánh dùng để biểu diễn phần tử có cực Mạch chiều Đỉnh, nhánh & vịng (2) • Đỉnh: điểm nối nhánh • Biểu diễn dấu chấm • Nếu đỉnh nối với dây dẫn, chúng tạo thành dẫn đỉnh b a b a c c Mạch chiều Đỉnh, nhánh & vòng (3) • Vịng: đường khép kín mạch • Đường khép kín: xuất phát điểm, qua số điểm khác, ấ ể ố ể ỗ điểm qua lần, quay trở lại điểm xuất phát • Vịng độc lập: chứa nhánh, nhánh khơng có mặt vịng khác • Một mạch điện có d đỉnh, n nhánh, v vịng độc lập thoả mãn hệ thức: v = n – d + (3 = – + 1) Mạch chiều Định luật Kirchhoff (1) • 2: định luật dòng điện & định luật điện áp ị ậ g ệ ị ậ ệ p • Định luật dòng điện viết tắt KD ự ậ ệ ( g ệ • KD dựa luật bảo tồn điện tích (tổng đại số điện tích hệ bảo tồn) • KD: tổng đại số dịng vào đỉnh khơng N i n 1 n 0 • N: tổng số nhánh nối vào đỉnh • in: dị thứ n vào (hoặc khỏi) đỉnh dòng (h ặ đỉ h Mạch chiều Định luật Kirchhoff (2) • KD: tổng đại số dịng vào đỉnh khơng N i • Quy ước: n 1 n 0 – Dòng vào mang dấu dương (+), dòng mang dấu âm ( ) (+) (–) – Hoặc ngược lại i1 i1 – i2 – i3 + i4 – i5 = Hoặc: – i1 + i2 + i3 – i4 + i5 = Mạch chiều i5 i2 i3 i4 10 Norton (6) VD1 e = 16 V; j = A; R1 = Ω; R2 = Ω; R3 = Ω; Rt = Ω; Tính it? jtd: nguồn dịng ngắn mạch cực Rtd: điện trở hai cực triệt tiêu nguồn jtd = 2,4 A Rtd = 44 Ω 4,44  it  e Rt  e  5, 64 V   1   e  jtd   Rtd Rt  5, 64  1,13A ,  it  Mạch chiều e Rt 124 Thevenin & Norton (1) Mạch tuyến tính cực etd = Rtd jtd Mạch chiều 125 Thevenin & Norton (2) etd = Rtd jtd etd Rtd  jtd etd = uhở mạch jtd = ingắn mạch  Rtd uhở mạch ingắn mạch (Cỏch h (Cỏ h thứ để tính điệ trở tương đ í h điện đương sơ đồ Thevenin) ủ h i ) Mạch chiều 126 Thevenin & Norton (3) VD1 e = 16 V; j = A; R1 = Ω; R2 = Ω; R3 = Ω; Rt = Ω; Tính Ref mạng cửa? Ref uhở mạch ingắn mạch etd jtd 10, 67  Ref   4, 44  2, etd  10, 67 V jtd  2, A Mạch chiều 127 Thevenin & Norton (4) • Việc áp dụng định lý Thevenin định lý Norton gọi phương p g ý ý g p g pháp mạng cửa/mạng cực • Các mạch điện xây dựng dựa định lý Thevenin định lý Norton gọi sơ đồ (tương đương) Thevenin sơ đồ (tương đương) Norton • Sơ đồ Norton rút từ sơ đồ Thevenin & ngược lại • Rtd = tổng_trở_vào_sau_khi_triệt_tiêu_nguồn, h ặ ổ iệ iê  Rtd   Rtd  uhở mạch ingắn mạch ivào Etd Thevenin jtd Norton ặ , , ivào dòng điện chạy vào cổng, đo/tính sau g ệ ạy g, ợ triệt tiêu nguồn & đặt điện áp 1V lên cổng vào Mạch chiều 128 Các định lý mạch • • • • Nguyên lý xếp chồng Định lý Thevenin Định lý Norton Truyền công suất cực đại Mạch chiều 129 Truyền công suất cực đại (1) ề ấ • Một số mạch điện thiết kế để truyền cơng suất tới tải • Viễn thơng: cần truyền cơng suất tối đa đến tải • Bài tốn: tìm thơng số tải (giá trị điện trở) để cơng suất truyền đến tải đạt cực đại • Sử dụng sơ đồ Thevenin Mạch chiều 130 Truyền công suất cực đại (2) ề ấ pt  it2 Rt etd it  Rtd  Rt  etd   pt    R  R  Rt  t   td dpt 0 dRt pt dpt ( Rtd  Rt )  Rt ( Rtd  Rt )   etd ( Rtd  Rt ) dRt Rtd  Rt  Rt Rtd  Rt e  etd 0 3 ( Rtd  Rt ) ( Rtd  Rt ) td Rt Rt  Rtd Mạch chiều 131 Truyền công suất cực đại (3) ề ấ • Cơng suất cực đại truyền đến tải tải điện trở tương đương Thevenin (nhìn từ phía tải) Rt  Rtd • Rt = Rtd : gọi hoà hợp tải phối hợp tải Mạch chiều 132 VD1 Truyền công suất cực đại (4) ề ấ e = 16 V; R1 = Ω; R2 = Ω; R3 = Ω; R4 = 10 Ω; Tính Rt để nhận cơng suất lớn nhất? ể ấ ấ R3 R4 R1 R2  Rtd  R1  R2 R3  R4 4.6 2.10    4,07    10  Rt  4,07  Rt  Rtd Mạch chiều 133 Mạch chiều ề • • • • Các định luật Các phương pháp phân tích Các định lý mạch Phân tích mạch điện máy tính Mạch chiều 134 Phân tích mạch điện máy tính ằ • Mục đích: tiết kiệm thời gian tính tốn • Sẽ tìm hiểu: – Giải phép tính phức tạp (ví dụ phương trình ma trận) – Mơ mạch điện • Phần mềm: Matlab, OrCAD PSpice , p Mạch chiều 135 Phương trình ma trận 3 2  8   0   i1     i     4       i3  12      i4    Mạch chiều 136 Mô mạch điện (1) • Bằng mã lệnh (Tutsim, Spice, …) • Bằng giao diện đồ hoạ (Pspice, Circuit maker, Matlab, Workbench, …) , ) Mạch chiều 137 VD1 Mô mạch điện (2) e1 = 16 V; e2 = V; j = A; R1 = Ω; R2 = Ω; R3 = Ω; R4 = 10 Ω; Rt = Ω; Tính dịng điện mạch? Mạch chiều 138 ... Thơng số mạch Phần tử mạch Mạch chiều Mạch xoay chiều Mạng hai cửa Mạch ba pha Quá trình Q t ì h độ Mạch chiều Mạch chiều ề • Là mạch điện có nguồn chiều • Nội dung: – – – – Các định luật Các phương. .. định lý mạch Phân tích mạch điện máy tính Mạch chiều Mạch chiều ề • Các định luật – Định luật Ohm – Đỉnh, nhánh & vòng g – Định luật Kirchhoff • Các phương pháp phân tích • Các định lý mạch ệ... Mạch chiều 48 Mạch chiều ề • Các định luật • Các phương pháp phân tích – – – – – Dịng nhánh Thế đỉnh Dịng vịng Biến đổi tương đương Ma trận • Các định lý mạch • Phân tích mạch điện máy tính Mạch