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

Nội dung text: Bài giảng Biến đổi năng lượng - Chương 1 - Hồ Phạm Huy Ánh

1. BÀI GIẢNG Biến Đổi Năng Lượng TS. Hồ Phạm Huy Ánh Jan 2010 Lecture 1 1
2. Các Tóm Tắt cần thiết ¾ Cho áp và dòng xoay chiều hình sin: v()t = Vm cos(ωt +θv ) i(t) = Im cos(ωt +θi ) ¾ Giá trị công suấttứcthời được tính bởi(với i = Im khi t = 0) p()t = v ()t i(t) = Vm Im cos(ωt +θv −θi )cos(ωt) ¾ Giá trị công suấttácdụng trung bình trong chu kì T = 2π/ω V I P = m m cos()θ −θ = V I cos ()θ −θ 2 v i rms rms v i Với Vrms và Irms lầnlượtlàgiátrị dòng và áp hiệudụng. θ = θv −θi được gọi là góc hệ số công suất, và cos(θ) gọilàhệ số công suất (PF). Lecture 1 2
3. Các Tóm Tắt về Đại Lượng phức ¾ Các đại lượng điện trong mạch xoay chiều có thể được thể hiện dưới dạng phức như sau: V = Vrms ∠θ v I = I rms ∠θ i Độ lớn (Magnitude) Góc pha Hệ số công suấttrễ Hệ số công suấtsớm V I + + I V θv θ i θi θ v Tảicảmcóhệ số công suấttrễ, trong khi Tải dung có hệ số công suất sớm. Lecture 1 3
4. 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 v()t = 210cos(ωt + 300 )⇒ V = 10∠300 i()t = 25cos(ωt − 200 )⇒ I = 5∠ − 200 0 hệ số công suấttrễ θ = θ v −θ i = 30 − (− 20) = 50 ( ) P = (10)(5)cos(500 ) = 32.14 W ¾ Ex. 2.2: Xác định lại công suất tác dụng P với giá trị mới của i(t) i()t = 25cos(ωt − 900 )⇒ I = 5∠ − 900 P = ()()10 5 cos(1200 )= −25 W (phát P lên lưới!) Lecture 1 4
5. Các Tóm Tắt về Công suất Phức ¾ Ngoài công suất tác dụng, công suất phản kháng được tính bởi: V I Q = m m sin()θ −θ = V I sin ()θ −θ 2 v i rms rms v i ¾ Còn thành phần công suất tức thời được xác định như sau: p()t = P + Pcos (2ωt )− Qsin(2ωt) = P[1+ cos(2ωt)]− Qsin(2ωt) jθv jθi ¾ Với V = V rms e vàI = I rms e , ta có kết quả: * P = Re(V ⋅ I )= Vrms I rms cos()θv −θi * Q = Im(V ⋅ I )= Vrms I rms sin()θv −θi ¾ Cuối cùng ta xây dựng được công thức xác định công suất phức S = (V ⋅ I * )= P + jQ Lecture 1 5
6. Các Tóm Tắt về Công suất Phức (tt) 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 P = VI cos(θ v −θi ) Q = VI sin(θ v −θi ) ¾ Độ lớn công suất phức sẽ được tính bởi S = VI 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: Z = R + jX V = ZI S = ZII * = I 2 Z = I 2 (R + jX ) = P + jQ Từ đó P = I 2 R Q = I 2 X Lecture 1 6
7. Các ví dụ: ¾ Ex. 2.4: Xác định công suất phức của đại lượng điện có v(t) và i(t) đi qua: v()t = 210cos(ωt +100 )⇒ V =10∠100 i()t = 220sin(ωt + 700 )⇒ I = 20∠ − 200 S = (VI * )= (10∠100 )(20∠200 )= 200∠300 =173.2 + j100 VA P =173.2 W Q =100 VAR ¾ Ex. Sửa BT 2.5 và 2.6 trong GT Lecture 1 7
8. Định luật Bảo Toàn Công Suất Phức ¾ Với mạch nối tiếp * * S = V ⋅ I = (V1 +V2 + +Vn )I = S1 + S2 + + Sn ¾ Với mạch song song * * S = V ⋅ I = V (I1 + I2 + + In ) = S1 + S2 + + Sn 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: P = P1 + P2 + + Pn Q = Q1 + Q2 + + Qn ¾ Từ đóta xây dựng được Tam Giác Công Suất (Giải BT 2.7 trong GT) Lecture 1 8
9. Các ví dụ: ¾ Ex. 2.7: Xây dựng tam giác công suất S = VI * = (100∠100 )(10∠ − 26.80 )=1000∠36.80 = 800 + j600 VA Với P = 800 W Q = 600 VAR S =1000 VA A V 000 1 = Vì θ > 0, dòng chậm pha hơn áp S Q = 600 nên tải có tính cảm. VAR 36.80 P = 800 W ¾ Ex. Giải các BT 2.8, 2.9 và 2.10: xem sách GT Lecture 1 9
10. 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 V vàI phức có thể thay cho V, I, và Hệ Số Công Suất (sớm hay trễ) ¾ Ta còn cách khác để mô tả V, Hệ Số Công Suất , và P P I = Q = VI sinθ S = P + jQ V cosθ 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. 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 Lecture 1 10