Lý thuyết mạch điện - Chương 4: Mạch chứa phần tử hỗ cảm

Chương 4 LÝ THUYẾT 
MẠCH ĐIỆN
 Mạch chứa hỗ cảm
 Các định lý cơ bản
 Nguyên lý xếp chồng
 Định lý Thevenin
 Định lý Norton
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 1
Mục tiêu
Chương 4 sẽ giới thiệu:
• Cách phân tích một mạch điện chứa phần tử hỗ cảm
• Cách phân tích một mạch điện dựa trên định lý Thevenin
• Cách phân tích một mạch điện dựa trên định lý Norton
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 2
Mạch chứa phần tử hỗ cảm
Giới thiệu
Xét hai cuộn dây ghép hỗ cảm như hình bên:
Giá trị tương hỗ M tùy theo cực tính (dấu *) của các cuộn dây:
- Mang giá trị dương nếu i1 và i2 cùng đi vào/ra ở các cực *
- Các trường hợp còn lại mang giá trị âm
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 3
u1 u2L1 L2
Mạch chứa phần tử hỗ cảm
Giới thiệu
Phức hóa sơ đồ mạch:
Phương trình định luật Ohm dạng phức:
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 4
Mạch chứa phần tử hỗ cảm
Phương pháp giải mạch chứa phần tử hỗ cảm
1. Phương pháp Kirchhoff
2. Phương pháp dòng mắt lưới
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 5
Mạch chứa phần tử hỗ cảm
Phương pháp giải mạch chứa phần tử hỗ cảm
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 6
1. Phương pháp Kirchhoff
Kirchhoff 1 (K1): Tổng đại số các dòng điện tại một nút bất kỳ
thì bằng 0
Kirchhoff 2 (K2): Tổng đại số các điện áp trên các phần tử dọc
theo tất cả các nhánh trên một vòng kín thì bằng 0. Cách viết K2
chứa phần tử hỗ cảm như sau:
Hệ phương trình K1 và K2 đủ: nếu trong một mạch có n
nút và m vòng kín độc lập thì ta cần viết n –1 phương
trình K1 và m phương trình K2.
Mạch chứa phần tử hỗ cảm
Phương pháp giải mạch chứa phần tử hỗ cảm
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 7
1. Phương pháp Kirchhoff
Nếu như hai thành phần M (cuộn 1 và 2) nằm trong cùng
một mắt lưới i thì Zii sẽ bổ sung một lượng là 2jM với dấu:
 Dương nếu dòng mắt lưới trong mắt lưới đó cùng vào (hay
ra) ở các cực * của 2 cuộn cảm
 Âm nếu ngược lại
Nếu như hai thành phần M (cuộn 1 và 2) nằm ở hai mắt lưới
i và j thì Zij sẽ bổ sung một lượng là jM với dấu:
 Dương nếu 2 dòng mắt lưới cùng vào (hay ra) ở cực * tại 2
cuộn cảm của 2 mắc lưới
 Âm nếu ngược lại
Mạch chứa phần tử hỗ cảm
Ví dụ
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 8
Tìm i1(t) và i2(t) 
Mạch chứa phần tử hỗ cảm
Ví dụ
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 9
Các định lý cơ bản
1. Nguyên lý xếp chồng
Trong một mạch có nhiều nguồn độc lập, giá trị của dòng điện và hiệu điện
thế do nhiều nguồn gây ra bằng tổng các giá trị dòng điện và hiệu điện thế
do từng nguồn gây ra khi cho các nguồn khác bằng 0.
Nguyên tắc triệt tiêu nguồn độc lập:
 Nguồn áp = 0 : ngắn mạch
 Nguồn dòng = 0: hở mạch
Chú ý: chỉ có thể triệt tiêu nguồn độc lập, không được triệt tiêu nguồn phụ
thuộc
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 10
Các định lý cơ bản
1. Nguyên lý xếp chồng
Quy trình:
 B1: Xác định số lượng nguồn độc lập và tiến hành triệt tiêu các nguồn này
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 11
I
I’Triệt tiêu nguồn dòng I’
Triệt tiêu nguồn áp
II”
Các định lý cơ bản
1. Nguyên lý xếp chồng
Quy trình:
 B2: Dùng định luật Kirchhoff hoặc các phương pháp phân tích mạch để
tính toán những giá trị cần tìm cho từng mạch sau khi đã triệt tiêu.
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 12
I’
I”
I’
I”
Các định lý cơ bản
1. Nguyên lý xếp chồng
Quy trình:
 B3: Giá trị cần tìm của toàn mạch bằng tổng đại số các giá trị vừa được tính
toán trên các mạch triệt tiêu nguồn.
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 13
I’
I”
I = I’+I”
Các định lý cơ bản
1. Nguyên lý xếp chồng
Ví dụ: Tính I
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 14
I
Các định lý cơ bản
1. Nguyên lý xếp chồng
Ví dụ: Tính I1, I2, I3, I4
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 15
Mục đích của định lý
Thevenin và Norton
Đơn giản hóa mạch điện phức tạp
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 16
A B
Các định lý cơ bản
2. Định lý Thevenin: Một mạng một cửa bất kỳ có thể thay thế tương
đương bởi một mạch gồm có một nguồn áp có giá trị bằng điện áp hở
mạch mắc nối tiếp với một trở kháng ZTĐ
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 17
Các định lý cơ bản
3. Định lý Norton: Một mạng một cửa bất kỳ có thể thay thế tương
đương bởi một mạch gồm có một nguồn dòng có giá trị bằng dòng điện
trên cửa khi ngắn mạch mắc song song với một trở kháng ZTĐ
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 18
Các định lý cơ bản
Ví dụ
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 19
Phương pháp
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 20
Cách 1 *: Tính Uhm và ZTĐ
B1: tháo điện trở giữa 2 đầu A B
B2: tính UAB, Uhm = UAB
B3: cho tất cả các nguồn độc lập = 0
B4: tính điện trở giữa 2 đầu A, B => ZTĐ
Uhm
*Mạch không chứa bất kì nguồn phụ thuộc nào
Phương pháp
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 21
Cách 2: Tính Uhm và Inm
B1: tháo điện trở giữa 2 đầu A B
B2: tính UAB, Uhm = UAB
B3: nối hai đầu A, B bằng một sợi dây
B4: tính dòng điện đi qua sợi dây đó
InmUhm
Phương pháp
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 22
Cách 3: Kích nguồn
B1: tháo điện trở giữa 2 đầu A B
B2: tính Uhm giữa 2 đầu A B (UAB)
B3: thêm vào 2 đầu A, B một nguồn dòng 1A hoặc một nguồn áp 1 V
B4: tính hiệu điện thế UAB với mạch có nguồn dòng và I qua AB với mạch
có nguồn áp
B5: hoặc𝑍𝑇Đ =
1𝑉
𝐼 𝑞𝑢𝑎 𝐴𝐵
𝑍𝑇Đ =
𝑈𝐴𝐵
1 𝐴
Question?
8/21/2017 TRỊNH LÊ HUY 23