bài giảng mạch điện chương 8: mạch phi tuyến tính ppsx

26 12 0
  • Loading ...
1/26 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 16/04/2018, 19:22

những thông tin cần tham khảo https://www.youtube.com/watch?v=ORFFJD99WfA https://www.youtube.com/watch?v=zWT7hwoRJU4 https://www.youtube.com/watch?v=ckpmmag1y7o https://www.youtube.com/watch?v=3rjZINAtV58&list=PLZcRbxnMFP6J6MkRWYGB7z6bWq60hMGM0 https://www.youtube.com/watch?v=p3kQYn6gtI4&index=2&list=PLZcRbxnMFP6J6MkRWYGB7z6bWq60hMGM0 https://www.youtube.com/watch?v=TaPly34c7WM&index=4&list=PLZcRbxnMFP6J6MkRWYGB7z6bWq60hMGM0 Câu hỏi 1: Khái niệm các phần tử không tuyến tính? Câu hỏi 2: Các phương pháp phân tích mạch không tuyến tính? CHƯƠNG MẠCH PHI TUYẾN Đại cương - Các phần tử điện trở, tụ điện, cuộn dây có lõi sắt từ, diode, transitor thực tế có trình vật lý xảy không tuyến tính mà trước bỏ qua tuyến tính hóa - Các phần tử KTT sử dụng để tạo nên trình KTT trình chỉnh lưu, điều chế, tách sóng, tạo dao động … - Mạch KTT mạch có chứa phần tử KTT, mặt toán học nói rằng, mạch KTT mô tả phương trình vi phân phi tuyến - Trong mạch tuyến tính xem xét trước đây, người ta bỏ qua tính chất không tuyến tính tuyến tính hóa phần tử không tuyến tính 8.1 Các phần tử không tuyến tính Người ta thường mô tả phần tử không tuyến tính đặc tuyến (đặc trưng) thực nghiệm, cho dạng quan hệ dòng điện – điện áp điện trở, từ thông – dòng điện cuộn dây điện tích – điện áp tụ điện 8.1.1 Điện trở phi tuyến i _ + u Điện trở phi tuyến xác đònh quan hệ dòng điện điện áp : u = fR(i) hay I = ϕR(u) Trong fR, ϕR hàm liên tục khoaûng ( - ∞, ∞) i u (2) (1) i u 0 Hình a Hình b - Nếu điện trở phi tuyến có đặc tuyến u = f R(i) mà i = ϕR(u) R phụ thuộc i - Nếu điện trở phi tuyến có đặc tuyến I = ϕR(u) mà u = fR(i) R phụ thuộc u - Nếu điện trở phi tuyến có đặc tuyến I = ϕR(u) u = fR(i) R không phụ thuộc - Điện trở phi tuyến thường gặp là: bóng đèn sợi đốt, diode diện tử bán dẫn - Các thông số đặc trưng: u U0 Điện trở tónh R0 = M = = tgα M điểm làm việc i I0 du Điện trở động Rđ = = tgβ M di u u u0 u0 M M β α i I0 Hình a i I0 Hình b 8.1.2 Điện cảm phi tuyến φ L + u _ i Điện cảm phi tuyến cho đặc tuyến quan hệ từ thông dòng điện: φ = fL (i) i = ϕ L (φ) dφ u= dt - Các thông số đặc trưng: φ Điện cảm tónh L0 = i M Φ0 = I0 dφ Điện cảm động Lđ = di φ M điểm làm việc M φ φ0 φ0 M M α β i 0 Hình a Hình b di ⇒ u = L đ(i) dt i 8.1.2 Điện dung phi tuyến q C i + u u _ - Điện dung phi tuyến đặc trưng quan hệ không tuyến tính điện tích điện áp tụ điện : q = fC (u) u = ϕC (q) dq i= dt - Các thông số đặc tröng: Điện dung tĩnh q C0 = u dq Cd = du du ⇒ i = Cñ(i) dt M Q0 = U0 Điện dung động M 8.2 Các phương pháp phân tích mạch phi tuyến 8.2.1 Phương pháp đồ thò - Phương pháp dựa vào đặc tuyến phần tử phi tuyến để tìm đáp ứng mạch dạng đồ thò, biết tác động đầu vào a) c) i b) u i u t1 t2 t3 t4 t Hình a, b, c t1 t2 t3 t4 t Biểu diễn gần đặc tuyến đa thức nguyên Dùng khai triển Taylor xung quanh điểm làm việc M đặc tuyeán i = f(u): n i = f(u) = a0 + a1(u - U0) + a2(u - U0) + +an(u-U0) Các hệ số an xác đònh fn(U0 ) an = n! biết hàm i = f(u) Trong thực tế hệ số khai triển Taylor xác đònh thực nghiệm hàm i = f(u) cho đặc tuyến thực nghiệm Và số lượng bậc khai triển hạn chế Ví dụ 1: Xác đònh biểu thức i biết đặc tuyến i = f(u) hình vẽ Điểm làm việc xác đònh M(U0, I0) i IA A I0 IB M B uB u uA u Giả sử số lượng bậc khai triển hạn chế đến bậc thì: i = f(u) = a0 + a1(u - U0) + a2(u - U0) Ta cần xác đònh hệ số a0, a1, a2 Ngoài điểm làm việc M ta cần thêm điểm A, B a0 = I0 a0 + a1(uA – U0) + a2(uA – U0) = IA a0 + a1(uB – U0) + a2(uB – U0) = IB Giải hệ phương trình ta xác đònh a 0, a1, a2 Và phương pháp gọi phương pháp tung độ Biểu diễn gần đặc tuyến đường gãy khúc (phương pháp tuyến tính hóa đoạn) Trong thực tế phân tích mạch KTT, nhiều trường hợp phải thay đặc tuyến phần tử KTT đoạn thẳng để làm đơn giản việc phân tích biểu diễn kết Để thực việc tuyến tính đặc tuyến đặc tuyến phải liên tục khả vi lân cận điểm làm việc M Xét phần tử không tuyến tính có đặc tuyến hình vẽ: u M U0 I0 i Hàm u = f(i) khai triển thành chuỗi Taylor ñieåm M(u 0,i0): '' n n f ( i − I ) f ( i − I ) 0 u = f(I ) + f' (I )(i − I ) + + + n! Nếu giới hạn đa thức bậc thì: u = f(I ) + f' (I )(i − I )  f(I ) = U0   ' du  f (I ) = di M = Rđ Tại điểm làm việc M ta có: Nên biểu thức hàm u viết lại u = U0 + Rñ.(i – I0) = Rñi + (U0 – RđI0) = Rđi + E (*) Với E = U0 – RđI0 Biểu thức (*) cho thấy ta thay đường đặc tuyến thành đường thẳng tiếp xúc với đường đặc tuyến xung quanh điểm làm việc M u M U0 E I0 i Phương pháp xác đònh hệ số khai triển Taylor đồ thò Ví dụ 2: cho bảng thực nghiệm đặc tuyến von-ampre sau: u - 0,3 - 0,2 - 0,1 0,1 0,2 0,3 i 2,22 2,42 2,62 2,38 3,04 3,26 3,49 ∆i/∆u Đọc i ’ ∆i /∆u Đọc i ’ 2 2,1 2,04 0,4 ’’ 2,1 2,09 0,5 0,46 2,2 2,16 0,7 0,6 2,25 0,9 0,78 Ta xác đònh a0 = 2.38; a1 = 2.09; a2 = 0.6 taïi U0 = 2,3 R1 Phương pháp dò I Ví dụ 3: cho mạch điện hình vẽ R2 = 2Ω U = 10V Hãy tìm I n I 0,5 1 Khaùc 2 Khaùc 1,5 2,5 5,5 Khaùc 4 Khaùc 2,5 3,5 8,5 Khaùc 6 10 = 10 Vaäy I = 3A U R1 U R2 = IR U=U R1 +U R2 So sánh với 10 8.3 Cách ghép nối phần tử không tuyến tính i i Ghép nối tiếp u1 u u u2 Quan hệ u = f(i) xác đònh theo đường đặc tuyến u1 = fR1(i) vaø u2 = fR2(i) u u = fR(i) u2 = fR2(i) u1 = fR1(i) i i Gheùp song song i i2 i1 u u i i=ϕR(u) Quan heä i = f(u) i2=ϕR2(u) xác đònh theo đường đặc tuyến i1 = fR1(u) vaø i1=ϕR1(u) i2 = fR2(u) u u1 u2 u3 Ghép hỗn hợp nối tiếp song song (tương tự) Cách nối phần tử không tuyến tính với nguồn tác động i Quan hệ u = f(i) u1 xác đònh theo đường đặc tuyến u u1 = f(i) vaø E E u u E 0 i -E i Mạch không tuyến tính với nguồn dòng chiều Khi mạch gồm có: A - Điện trở tuyến tính - Nguồn áp, nguồn dòng - Một điện trở KTT Mạch tuyến tính u B Người ta thường áp dụng phương pháp nguồn tương đương Thevenin Norton để tìm đặc tuyến tổng hợp mạch Để xác đònh thông số nguồn tương đương, phần tử KTT tách khỏi mạch, phần mạch tuyến tính lại thay nguồn tương đương có thông số xác đònh sau: Với nguồn áp Thevenin - Điện áp E điện áp cực A, B hở mạch - Điện trở tương đương RAB điện trở tuyến tính hai cực thụ động nhìn từ A, B Với nguồn dòng Norton - Dòng điện J dòng điện qua cực A, B ngắn mạch i i RAB IG u J E RAB u Ví dụ 4: Cho mạch KTT hình vẽ i R1 Hãy dùng phương pháp đồ thò để R3 tìm điện áp dòng điện qua điện trở J KTT công suất tiêu hao A R2 R u Biết J = [mA]; R1 = 200Ω; R = 600Ω; R2 = 800Ω; B R3 = 300Ω, đặc tuyến dòng áp điện trở KTT theo bảng sau: u[V] 0,1 0,32 0,6 1,1 2,8 i[mA] 0,5 1,5 2,5 Thay phần mạch tuyến tính nhìn từ hai cực A, B nguồn dòng tương đương Norton A I JAB RAB u B J AB = J R R + R1 + RAB = R3 + R2 R3 R2 + R3 R2 RR2 =J = 3mA R2 + R3 (R + R1 )(R2 + R3 ) + R2 R3 (R + R1 )R2 (R + R1 )(R2 + R3 ) + R2 R3 = = 700Ω R + R1 + R2 R + R1 + R2 Dòng áp điện trở KTT xác đònh phương pháp đồ thò u(v) 2.5 1.5 M U 0.5 0.5 1.5 I 2.5 i(mA) Giao điểm M xác đònh điện áp dòng điện phần tử KTT ... Mạch KTT mạch có chứa phần tử KTT, mặt toán học nói rằng, mạch KTT mô tả phương trình vi phân phi tuyến - Trong mạch tuyến tính xem xét trước đây, người ta bỏ qua tính chất không tuyến tính tuyến. .. – điện áp điện trở, từ thông – dòng điện cuộn dây điện tích – điện áp tụ điện 8.1.1 Điện trở phi tuyến i _ + u Điện trở phi tuyến xác đònh quan hệ dòng điện điện áp : u = fR(i) hay I = ϕR(u) Trong... b - Nếu điện trở phi tuyến có đặc tuyến u = f R(i) mà i = ϕR(u) R phụ thuộc i - Nếu điện trở phi tuyến có đặc tuyến I = ϕR(u) mà u = fR(i) R phụ thuộc u - Nếu điện trở phi tuyến có đặc tuyến I
- Xem thêm -

Xem thêm: bài giảng mạch điện chương 8: mạch phi tuyến tính ppsx, bài giảng mạch điện chương 8: mạch phi tuyến tính ppsx, 1 Các phần tử không tuyến tính

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay