Bài giảng Biến đổi năng lượng - Lecture 1 - Hồ Phạm Duy 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