Cơ sở lý thuyết mạch điện: Đường dây dài (Mạch thông số rải)

Đường dây ngắn (Mạch có thông số tập trung): - Coi lan truyền là tức thời: giá trị dòng (hoặc áp) trên mọi điểm của một đoạn mạch tại một thời điểm bằng nhau- Là một phép gần đúng
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cơ sở lý thuyết mạch điện: Đường dây dài (Mạch thông số rải) Đường dây dài(Mạch thông số rải)Cơ sở lý thuyết mạch điện Nội dung1. Khái niệm2. Chế độ xác lập điều hoà3. Quá trình quá độ Đường dây dài 2 Sách tham khảo• Chipman R. A. Theory and problems of transmission lines. McGraw – Hill• Nguyễn Bình Thành, Nguyễn Trần Quân, Phạm Khắc Chương. Cơ sở kỹ thuật điện. Đại học & trung học chuyên nghiệp, 1971 Đường dây dài 3 Khái niệm (1)• Đường dây ngắn (mạch có thông số tập trung): – Coi lan truyền là tức thời: giá trị dòng (hoặc áp) trên mọi điểm của một đoạn mạch tại một thời điểm bằng nhau – Là một phép gần đúng R1 R2 10 A 3A 3A f = 50 Hz 0 λ = c/f = 3.108/50 = 6.106 m –10 A 1 m / 3,33.10–9 s 6.106 m / 0,02 s Đường dây dài 4 Khái niệm (2) R1 R2 10 A 3A 2Af = 100 MHz 0λ = c/f = 3.108/108 =3m –10 A 1 m / 3,33.10–9 s 3 m / 10–8 s Đường dây dài 5 Khái niệm (3) R1 R2 10 A 3A 2Af = 50 Hz 0λ = c/f = 3.108/50 = 6.106 m –10 A 1000 km / 3,33 μs 6.106 m / 0,02 s Đường dây dài 6 Khái niệm (4)• Khi nào thì các giá trị dòng (hoặc áp) tại hai điểm trên cùng một đoạn mạch, tại cùng một thời điểm, không bằng nhau?• 50 Hz (6000 km) & 1 m J (gần) bằng nhau• 100 MHz (3 m) & 1m J không bằng nhau• 50 Hz (6000 km) & 1000 km J không bằng nhau• Khi kích thước mạch đủ lớn so với bước sóng J đường dây dài• Đủ lớn: trên 10% bước sóng Đường dây dài 7 Khái niệm (5)• Đường dây dài: mô hình áp dụng cho mạch điện có kích thước đủ lớn so với bước sóng lan truyền trong mạch• Mạch cao tần & mạch truyền tải điện• Tại các điểm khác nhau trên cùng một đoạn mạch tại cùng một thời điểm, giá trị của dòng (hoặc áp) nói chung là khác nhau• J ngoài dòng và áp, mô hình đường dây dài còn phải kể đến yếu tố không gian Đường dây dài 8 Khái niệm (6)• Đường dây gồm 2 dây dẫn thẳng, song song & đồng nhất• Dòng điện chỉ chạy dọc theo chiều dài của các dây dẫn• Xét tiết diện ngang của 2 dây dẫn ở cùng một vị trí bất kỳ, dòng điện tức thời chảy qua 2 tiết diện đó bằng nhau về độ lớn & ngược chiều nhau• Xét tiết diện ngang của 2 dây dẫn ở cùng một vị trí bất kỳ, ở một thời điểm bất kỳ chỉ có một hiệu điện thế giữa 2 tiết diện đó• Phản ứng của một đường dây có thể được mô tả đầy đủ dựa trên R, G, L, C của đường dây đó Đường dây dài 9 Khái niệm (6)• Đường dây ngắn: các thông số (R, L, C) tập trung về 1 phần tử (điện trở, cuộn cảm, tụ điện)• Đường dây dài: các thông số rải (coi như) đều trên toàn bộ đoạn mạch Æ còn gọi là mạch có thông số rải• Tại một điểm x trên đường dây ta xét một đoạn ngắn dx• Đoạn dx có thể được coi là một đường dây ngắn, có các thông số tập trung về 1 phần tử Đường dây dài 10 Khái niệm (7) D i(x,t)u(x,t) R, G, L, C x dx Đường dây dài dx 11 Khái niệm (8)• Một đoạn dx được mô hình hoá: R, L, C, G: các thông số của đường dây trên một đơn vị dài dx• KD: i – (i+di) – Gdx(u+du) – Cdx(u+du)’ = 0 J di + Gdx.u + Cdx.u’ = 0• KA: – u+Rdx.i + Ldx.i’ + u+du = 0 J du + Rdx.i + Ldx.i’ = 0 Đường dây dài 12 Khái niệm (9)• Một đoạn dx được mô hình hoá: R, L, C, G: các thông số của đường dây trên một đơn vị dài dx ⎧ ∂u ∂i ⎪⎪− ∂x = Ri + L ∂t ⎧ di ⎪⎪du + Rdx.i + Ldx dt = 0 ⎨ ⎨ ⎪di + Gdx.u + Cdx du = 0 ⎪− ∂i = Gu + C ∂u ⎪⎩ ⎪⎩ ∂x dt ∂t Đường dây dài 13 Khái niệm (10) ⎧ ∂u ∂i ⎪⎪− ∂x = Ri + L ∂t ⎨ ⎪− ∂i = G ...