Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ - Chương 1 - Hồ Phạm Huy Ánh

1Lecture 1 BÀI GIẢNG Biến Đổi Năng Lượng TS. Hồ Phạm Huy Ánh Jan 2010 2Lecture 1 ¾ Cho áp và dòng xoay chiều hình sin: Các Tóm Tắt cần thiết ( ) ( )vm tVtv θω += cos ( ) ( )im tIti θω += cos ¾ Giá trị công suất tức thời được tính bởi (với i = Im khi t = 0) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )ttIVtitvtp ivmm ωθθω coscos −+== ¾ Giá trị công suất tác dụng trung bình trong chu kì T = 2π/ω ( ) ( )ivrmsrmsivmm IVIVP θθθθ −=−= coscos2 Với Vrms và Irms lần lượt là giá trị dòng và áp hiệu dụng. θ = θv − θi được gọi là góc hệ số công suất, và cos(θ) gọi là hệ số công suất (PF). 3Lecture 1 Các Tóm Tắt về Đại Lượng phức Tải cảm có hệ số công suất trễ, trong khi Tải dung có hệ số công suất sớm. ¾ Các đại lượng điện trong mạch xoay chiều có thể được thể hiện dưới dạng phức như sau: vrmsVV θ∠= irmsII θ∠= Góc phaĐộ lớn (Magnitude) + V I vθ iθ Hệ số công suất trễ V I vθi θ Hệ số công suất sớm + 4Lecture 1 Các ví dụ: ¾ Ex. 2.1: Thể hiện dưới dạng phức các đại lượng v(t) & i(t) sau, và xác định tiếp công suất tác dụng P ( ) ( ) 00 301030cos102 ∠=⇒+= Vttv ω ( ) ( ) 00 20520cos52 −∠=⇒−= Itti ω ( ) 0502030 =−−=−= iv θθθ (hệ số công suất trễ) ( )( ) ( ) W14.3250cos510 0 ==P ¾ Ex. 2.2: Xác định lại công suất tác dụng P với giá trị mới của i(t) ( ) ( ) 00 90590cos52 −∠=⇒−= Itti ω ( )( ) ( ) W25120cos510 0 −==P (phát P lên lưới!) 5Lecture 1 Các Tóm Tắt về Công suất Phức ¾ Ngoài công suất tác dụng, công suất phản kháng được tính bởi: ( ) ( )ivrmsrmsivmm IVIVQ θθθθ −=−= sinsin2 ¾ Còn thành phần công suất tức thời được xác định như sau: ( ) ( ) ( ) ( )[ ] ( )tQtPtQtPPtp ωωωω 2sin2cos12sin2cos −+=−+= ¾ Với và , ta có kết quả:vjrmseVV θ= ijrmseII θ=( ) ( )ivrmsrms IVIVP θθ −=⋅= cosRe * ( ) ( )ivrmsrms IVIVQ θθ −=⋅= sinIm * ¾ Cuối cùng ta xây dựng được công thức xác định công suất phức ( ) jQPIVS +=⋅= * 6Lecture 1 ¾ Các đại lượng điện xoay chiều đều được khai thác qua giá trị hiệu dụng, nên để đơn giản ta có thể lượt bỏ chỉ số rms ¾ Độ lớn công suất phức sẽ được tính bởi ( )ivVIP θθ −= cos ( )ivVIQ θθ −= sin VIS = ¾ Ba thành phần S, P, và Q, có đơn vị đo khác nhau lần lượt là volt- amperes (VA), watts (W), và volt-ampere reactive (VAR). ¾ Khai thác định luật Joule, ta có thể xác định công suất phức như sau: jXRZ += IZV = ( ) jQPjXRIZIIIZS +=+=== 22* Từ đó RIP 2= XIQ 2= Các Tóm Tắt về Công suất Phức (tt) 7Lecture 1 Các ví dụ: ¾ Ex. 2.4: Xác định công suất phức của đại lượng điện có v(t) và i(t) đi qua: ( ) ( ) 00 101010cos102 ∠=⇒+= Vttv ω ( ) ( ) 00 202070sin202 −∠=⇒+= Itti ω W2.173=P ¾ Ex. Sửa BT 2.5 và 2.6 trong GT ( ) ( )( ) VA 1002.1733020020201010 000* jIVS +=∠=∠∠== VAR 100=Q 8Lecture 1 Định luật Bảo Toàn Công Suất Phức ¾ Với mạch nối tiếp ¾ Với mạch song song ¾ Như vậy công suất phức tổng sẽ bằng tổng các công suất phức thành phần, với 2 thành phần P tổng và Q tổng được xác định bởi: ¾ Từ đó ta xây dựng được Tam Giác Công Suất (Giải BT 2.7 trong GT) ( ) nn SSSIVVVIVS +++=+++=⋅= ...... 21*21* ( ) nn SSSIIIVIVS +++=+++=⋅= ...... 21*21* nPPPP +++= ...21 nQQQQ +++= ...21 9Lecture 1 ¾ Ex. 2.7: Xây dựng tam giác công suất ¾ Ex. Giải các BT 2.8, 2.9 và 2.10: xem sách GT P = 800 W Q = 600 VAR S = 1 0 0 0 V A 36.80 ( )( ) VA 6008008.3610008.261010100 000* jVIS +=∠=−∠∠== Với W800=P VAR 600=Q VA 1000=S Vì θ > 0, dòng chậm pha hơn áp nên tải có tính cảm. Các ví dụ: 10Lecture 1 Đặc tả công suất qua Tải ¾ Công suất cấp cho Tải được thể hiện qua 6 thông số: V, I, Hệ Số Công Suất (sớm hay trễ), S, P và Q. ¾ Với và phức có thể thay cho V, I, và Hệ Số Công Suất (sớm hay trễ)V I ¾ Ta còn cách khác để mô tả V, Hệ Số Công Suất , và P ¾ Cách thứ ba để mô tả V, Hệ Số Công Suất , và P: ta tính I từ V and S, sau đó Q được tính từ S và Hệ Số Công Suất. θcosV PI = θsinVIQ = jQPS += ¾ Cách cuối cùng để mô tả V, Hệ Số Công Suất , và P: S được tính từ P và Q, sau đó HSCS được tính từ P và S