Phân tích mạch điện 2: mạch xoay chiều: gói ôn nước rút

Bảng công thức, các bước phương pháp chính cho từng chủ đề và 16 bài tập, kèm lời giải đầy đủ ở cuối.

Bài mới Quay lại môn học

Trong cửa sổ in, hãy chọn “Lưu dưới dạng PDF” để giữ một bản trên thiết bị của bạn.

1Công thức và phương pháp

Số phức

Dạng đại số: z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
Mô-đun và argument: |z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
Dạng cực và dạng mũ: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·e^jθ
Phép chia: z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
Tích và thương: r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
De Moivre: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
Căn bậc n: z_k = R^1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
Phương trình bậc hai với p² < 4q: z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

Phương pháp

Hãy quyết định dạng nào phù hợp với phép toán: dạng đại số a + jb để cộng và trừ, dạng cực r∠θ để nhân, chia, lũy thừa và căn.
Hãy nhân khai triển với j² = −1; chia bằng cách nhân tử và mẫu với số phức liên hợp của mẫu.
Hãy đổi bằng r = √(a² + b²) và θ từ hình phác của điểm (kiểm tra góc phần tư), và đổi ngược lại bằng a = r cos θ, b = r sin θ.
Với lũy thừa hãy dùng De Moivre, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; với zⁿ = R∠φ hãy liệt kê cả n nghiệm R^1/n∠((φ + 360°k)/n).

Tổng trở xoay chiều và phasor

Tổng trở: Z_R = R, Z_L = jωL, Z_C = 1/(jωC)
Tần số góc: ω = 2πf
Độ lớn và góc: |Z| = √(R² + X²), φ = atan(X/R)
Định luật Ohm dạng phasor: V = I·Z

Phương pháp

Đổi tần số: ω = 2πf.
Tìm từng điện kháng: X_L = ωL và X_C = 1/(ωC).
Cộng các tổng trở như điện trở, với Z = R + jX.
Tìm độ lớn |Z| = √(R² + X²) và góc φ = atan(X/R), rồi dùng định luật Ohm với phasor.

Công suất xoay chiều và hệ số công suất

Công suất tác dụng: P = V·I·cos φ
Công suất phản kháng: Q = V·I·sin φ
Công suất biểu kiến: S = V·I = √(P² + Q²)
Hệ số công suất: pf = cos φ = P/S
Tụ điện bù: Q_C = P(tan φ₁ − tan φ₂), C = Q_C/(ωV²)

Cộng hưởng LC, hệ số Q và băng thông

Tần số riêng: ω₀ = 1/√(LC), f₀ = 1/(2π√(LC))
Năng lượng: W = ½CV₀² = ½Cv² + ½Li²
Dòng đỉnh: I_max = V₀√(C/L)
Hệ số phẩm chất: Q = 2π·(energy stored)/(energy lost per cycle)
RLC nối tiếp: Q = (1/R)√(L/C), BW = R/(2πL)
RLC song song: Q = R√(C/L), BW = 1/(2πRC)
Băng thông: BW = f₂ − f₁ = f₀/Q, f₀ = √(f₁f₂)
Các tần số công suất một nửa: f_1,2 = f₀(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q))
Mạch cộng hưởng song song với điện trở cuộn dây r: R_D = L/(C·r) = Q²·r
Sự suy giảm biên độ: e^−Rt/(2L)

Phương pháp

Trước hết tìm tần số cộng hưởng: ω₀ = 1/√(LC) và f₀ = ω₀/(2π).
Quyết định mạch là nối tiếp hay song song: nối tiếp Q = (1/R)√(L/C), song song Q = R√(C/L).
Dùng BW = f₀/Q cho băng thông, hoặc các công thức tắt R/(2πL) (nối tiếp) và 1/(2πRC) (song song).
Với các câu hỏi về năng lượng, dùng việc tổng năng lượng ½CV₀² không đổi trong mạch LC lý tưởng và dao động giữa C và L sau mỗi phần tư chu kỳ.

Công suất ba pha

Nối sao (Y): V_L = √3·V_ph, I_L = I_ph
Nối tam giác (Δ): V_L = V_ph, I_L = √3·I_ph
Tổng công suất tác dụng: P = √3·V_L·I_L·cos φ = 3·I_ph²·R
Công suất biểu kiến và phản kháng: S = √3·V_L·I_L, Q = P·tan φ
Tụ điện bù: Q_C = P(tan φ₁ − tan φ₂), C = Q_C/(3ωV²)
Điện áp trên mỗi tụ điện: Δ: V_L Y: V_L/√3
Công suất vào của động cơ: P_in = P_out/η

Quá độ RC và RL

Hằng số thời gian: τ = RC | τ = L/R
Đáp ứng: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ
Tụ điện ở chế độ một chiều: hở mạch; v_C không thể nhảy vọt
Cuộn cảm ở chế độ một chiều: ngắn mạch; i_L không thể nhảy vọt
Đã ổn định: t ≈ 5τ

Phương pháp

Tìm giá trị ban đầu ngay sau khi đóng cắt: điện áp tụ điện và dòng điện cuộn cảm không thể nhảy vọt.
Tìm giá trị cuối rất lâu sau khi đóng cắt: tụ điện hoạt động như hở mạch, cuộn cảm như ngắn mạch.
Tìm hằng số thời gian: τ = RC hoặc τ = L/R, dùng điện trở mà tụ điện hoặc cuộn cảm nhìn thấy.
Dùng x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ.

Thévenin và Norton

Điện áp Thévenin: V_th = V_{open circuit}
Điện trở Thévenin: R_th: tắt mọi nguồn, nhìn từ a–b
Dòng Norton: I_N = V_th/R_th
Dòng điện qua tải: I_L = V_th/(R_th + R_L)
Truyền công suất cực đại: R_L = R_th, P_max = V_th²/(4R_th)

Phương pháp

Bỏ tải ra và đánh dấu hai cực a và b.
Tìm điện áp hở mạch giữa a và b: đây là V_th.
Tắt mọi nguồn độc lập và tìm điện trở nhìn từ a–b: đây là R_th.
Đặt lại tải vào mạch tương đương: V_th nối tiếp với R_th.
Với mạch tương đương Norton, hãy chuyển đổi: I_N = V_th/R_th, với R_N = R_th mắc song song.

2Bài tập

1.Số phứcTrung bình

Hãy tìm argument θ của z = −7 + j6 theo độ, là giá trị chính nằm giữa −180° và 180°.

z = −7 + j6

θ = °

2.Số phứcKhó

Các nghiệm của zⁿ = w với n = 3 và w = 27∠120° là z_k = R^1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0, 1, 2. Hãy tìm phần ảo của z₁.

w = 27∠120°n = 3k = 1

Im(z₁) =

3.Tổng trở xoay chiều và phasorTrung bình

Một điện trở và một cuộn cảm được mắc song song qua nguồn 24 V (hiệu dụng), 500 Hz. Tìm góc pha φ của tổng trở, theo độ (dương khi dòng điện trễ pha so với điện áp).

V = 24 V (rms)f = 500 HzR = 60 ΩL = 50 mH

φ = °

4.Tổng trở xoay chiều và phasorKhó

Một điện trở R₁ được mắc nối tiếp với một tổ hợp song song của R₂ và một tụ điện C, qua nguồn 24 V (hiệu dụng), 60 Hz. Tìm dòng điện hiệu dụng I.

V = 24 V (rms)f = 60 HzR₁ = 30 ΩR₂ = 100 ΩC = 100 µF

I = A

5.Công suất xoay chiều và hệ số công suấtTrung bình

Một tải có trở kháng Z = 4 + j3 Ω được nối với nguồn một pha 120 V (hiệu dụng). Tìm công suất phản kháng Q mà nó hấp thụ.

V = 120 VZ = 4 + j3 Ω

Q = var

6.Công suất xoay chiều và hệ số công suấtKhó

Một tải một pha lấy 25 kW với hệ số công suất 0,75 trễ pha từ nguồn 400 V, 60 Hz. Một tụ điện 47 µF được mắc song song với tải. Tìm hệ số công suất mới cos φ mà nguồn nhìn thấy.

P = 25 kWpf₁ = 0,75V = 400 Vf = 60 HzC = 47 µF

cos φ =

7.Cộng hưởng LC, hệ số Q và băng thôngTrung bình

Một mạch RLC nối tiếp cộng hưởng ở 5 kHz với Q = 3. Tìm chính xác tần số công suất một nửa thấp f₁, theo kHz.

f₀ = 5 kHzQ = 3

f₁ = kHz

8.Cộng hưởng LC, hệ số Q và băng thôngKhó

Một mạch cộng hưởng song song gồm một tụ điện 470 pF và một cuộn dây 4,7 mH có điện trở dây quấn 5 Ω. Tại cộng hưởng nó hoạt động như một điện trở, điện trở động R_D = L/(C·r). Tìm R_D theo kΩ.

L = 4,7 mHC = 470 pFr = 5 Ω

R_D = kΩ

9.Công suất ba phaTrung bình

Một động cơ cảm ứng ba pha cho công suất cơ đầu ra 45 kW khi đầy tải. Ở tải này hiệu suất của nó là 88% và hệ số công suất là 0,86 trễ. Nguồn có điện áp dây 480 V. Tìm dòng điện dây I_L.

P_out = 45 kWη = 88%cos φ = 0,86V_L = 480 V

I_L = A

10.Công suất ba phaKhó

Một tải ba pha cân bằng lấy 150 kW với hệ số công suất 0,75 trễ từ nguồn 400 V (điện áp dây), 50 Hz. Một bộ tụ điện ba pha mắc song song với tải phải nâng hệ số công suất tổng lên 0,92 trễ. Công suất tác dụng giữ nguyên. Các tụ điện được nối tam giác (Δ). Tìm điện dung C_ph của mỗi tụ theo µF.

P = 150 kWpf₁ = 0,75pf₂ = 0,92V_L = 400 Vf = 50 Hz

C_ph = µF

11.Quá độ RC và RLTrung bình

Cuộn cảm không có dòng điện trước khi khóa đóng tại t = 0. Tìm năng lượng W tích trữ trong cuộn cảm tại t = 5 ms, theo mJ.

V_s = 5 VR = 22 ΩL = 68 mHt = 5 ms

W = mJ

12.Quá độ RC và RLKhó

Một mạch định thời bắt đầu nạp một tụ điện chưa tích điện qua một điện trở từ nguồn 15 V tại t = 0. Nó phải kích hoạt khi điện áp tụ điện đạt 9 V, đúng 25 ms sau khi bắt đầu. Với C = 22 µF, tìm điện trở R cần thiết.

V_s = 15 VV_th = 9 VT = 25 msC = 22 µF

R = kΩ

13.Thévenin và NortonTrung bình

Một tải R_L = 8 Ω được nối giữa a–b. Thay phần mạch còn lại bằng mạch tương đương Thévenin và tìm dòng qua tải I_L.

V₁ = 15 VR₁ = 6 ΩR₂ = 10 ΩR₃ = 3 ΩR_L = 8 Ω

I_L = A

14.Thévenin và NortonKhó

Tìm điện áp Thévenin V_th nhìn từ cặp cực a–b.

V₁ = 36 VI_s = 4 AR₁ = 2 ΩR₂ = 3 ΩR₃ = 20 Ω

V_th = V

15.Biểu đồ Bode và độ dự trữTrung bình

Tìm độ lớn chính xác |G(jω)| của G(s) = 1080/((s + 4)(s + 15)) tại ω = 0,5 rad/s, theo dB.

G(s) = 1080/((s + 4)(s + 15))ω = 0,5 rad/s

|G(jω)| = dB

16.Biểu đồ Bode và độ dự trữKhó

Một vòng hồi tiếp đơn vị có hàm truyền vòng hở L(s) = 134/(s(s + 2)(s + 10)). Tìm tần số cắt pha ω₁₈₀, tại đó ∠L(jω) = −180°.

L(s) = 134/(s(s + 2)(s + 10))

ω₁₈₀ = rad/s

3Dung dịch

1.Số phức

Đáp số: θ = 139,4 °

Dạng cực: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·e^jθ, với r = |z| và θ = arg z. Trở về dạng đại số: a = r cos θ, b = r sin θ. Argument cần xét góc phần tư: θ = atan(b/a) chỉ khi a > 0; với a < 0 hãy cộng hoặc trừ 180°. Ở dạng cực phép nhân rất dễ: nhân các mô-đun và cộng các argument; với phép chia, chia các mô-đun và trừ các argument.

Góc phần tư

a = −7, b = 6 → II

Góc tham chiếu

α = atan(6/7) = 40,6°

Argument

θ = 180° − α = 139,4°

Đáp số

θ = 139,4°

Ở dạng cực z = 9,22∠139,4°.

2.Số phức

Đáp số: Im(z₁) = 1,026

De Moivre và căn: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. Phương trình zⁿ = R∠φ có đúng n nghiệm, tất cả có mô-đun R^1/n, tại các argument (φ + 360°·k)/n với k = 0, 1, …, n − 1: chúng nằm cách đều nhau trên một đường tròn, cách nhau 360°/n. Một phương trình bậc hai z² + pz + q = 0 với p² < 4q có các nghiệm phức z = −p/2 ± j√(q − p²/4); một đa thức hệ số thực luôn có các nghiệm phức thành từng cặp liên hợp a ± jb.

Mô-đun của các nghiệm

27^1/3 = 3

Argument của nghiệm

θ₁ = (120° + 360°·1)/3 = 160°

Dạng đại số

z₁ = 3·(cos 160° + j sin 160°) = −2,819 + j1,026

Im(z₁) = 1,026

Đáp số

Im(z₁) = 1,026

3 nghiệm nằm trên đường tròn bán kính 3, cách nhau 120°.

3.Tổng trở xoay chiều và phasor

Đáp số: φ = 20,91 °

Mạch xoay chiều với phasor: điện trở, cuộn cảm và tụ điện có tổng trở lần lượt là R, jωL và 1/(jωC), với ω = 2πf. Khi nối tiếp, các tổng trở cộng như điện trở, nhưng là số phức. Dòng điện và điện áp hiệu dụng tuân theo định luật Ohm với |Z|.

Điện kháng

X_L = ωL = 2π·500·0,05 = 157,1 Ω

Các dòng điện nhánh

Cả hai nhánh được nối thẳng qua nguồn, nên mỗi nhánh chịu toàn bộ điện áp V.

I_R = V/R = 24/60 = 0,4 A

I_X = V/X_L = 24/157,1 = 0,1528 A

Tổng dòng điện

Dòng điện qua điện trở cùng pha với V và dòng điện kháng lệch pha 90°, nên chúng cộng lại như các cạnh của một tam giác vuông.

I = √(I_R² + I_X²) = √(0,4² + 0,1528²) = 0,4282 A

Góc pha

Dòng điện cuộn cảm trễ pha so với V, nên tổng dòng điện trễ pha và góc là số dương.

φ = arctan(I_X/I_R) = arctan(0,1528/0,4) = 20,91°

Đáp số

φ = 20,91°

4.Tổng trở xoay chiều và phasor

Đáp số: I = 0,5432 A

Điện kháng

X_C = 1/(2π·60·100·10⁻⁶) = 26,53 Ω

Tổ hợp song song

Nhân cả tử và mẫu với số phức liên hợp để tách Z_p thành phần thực và phần ảo.

Z_p = R₂·(−jX_C)/(R₂ − jX_C) = (R₂·X_C² − jR₂²·X_C)/(R₂² + X_C²)

Z_p = 6,574 − j24,78 Ω

Tổng trở kháng

Z = 30 + 6,574 − j24,78 = 36,57 − j24,78 Ω

|Z| = √(36,57² + 24,78²) = 44,18 Ω

Dòng điện

I = V/|Z| = 24/44,18 = 0,5432 A

Đáp số

I = 0,5432 A

5.Công suất xoay chiều và hệ số công suất

Đáp số: Q = 1728 var

Công suất xoay chiều: công suất biểu kiến S = V·I (VA) tách thành công suất tác dụng P = S·cos φ (W), thực hiện công có ích, và công suất phản kháng Q = S·sin φ (var), dao động qua lại giữa nguồn và tải. Hệ số công suất là cos φ. Một tụ điện mắc song song cung cấp công suất phản kháng tại chỗ, nên dòng điện trên đường dây giảm với cùng công suất tác dụng.

Dòng điện

|Z| = √(4² + 3²) = 5 Ω

I = V/|Z| = 120/5 = 24 A

Công suất phản kháng

Q = I²·X = 24²·3 = 1728 var

Đáp số

Q = 1728 var

6.Công suất xoay chiều và hệ số công suất

Đáp số: cos φ = 0,7929

Công suất phản kháng trước và sau

Công suất tác dụng P không đổi; chỉ công suất phản kháng lấy từ nguồn thay đổi.

Q₁ = 25·tan(arccos 0,75) = 22,05 kvar

Q_C = V²·2πf·C = 400²·2π·60·47·10⁻⁶ = 2835 var = 2,835 kvar

Q₂ = 22,05 − 2,835 = 19,21 kvar

Công suất biểu kiến mới

S₂ = √(25² + 19,21²) = 31,53 kVA

Hệ số công suất mới

cos φ = P/S₂ = 25/31,53 = 0,7929

Đáp số

cos φ = 0,7929

7.Cộng hưởng LC, hệ số Q và băng thông

Đáp số: f₁ = 4,236 kHz

Hệ số phẩm chất và băng thông: trong mạch cộng hưởng, Q = 2π·(năng lượng tích trữ)/(năng lượng mất mỗi chu kỳ). Với RLC nối tiếp, Q = ω₀L/R = (1/R)√(L/C); với RLC song song, Q = R/(ω₀L) = R√(C/L). Băng thông giữa các tần số công suất một nửa f₁ và f₂ (nơi công suất bằng một nửa và dòng điện hoặc điện áp bằng 1/√2 giá trị đỉnh) là BW = f₂ − f₁ = f₀/Q, bằng R/(2πL) với mạch nối tiếp và 1/(2πRC) với mạch song song. Tần số cộng hưởng là trung bình nhân f₀ = √(f₁f₂), và f_1,2 = f₀(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q)). Tổn hao cũng làm dao động tắt dần: trong RLC nối tiếp, biên độ giảm theo e^−Rt/(2L).

Số hạng căn bậc hai

√(1 + 1/(4·3²)) = 1,014

Tần số công suất một nửa thấp

f₁ = 5000·(1,014 − 0,1667) = 4236 Hz = 4,236 kHz

Đáp số

f₁ = 4,236 kHz

Tần số cao là f₂ = 5,902 kHz; kiểm tra: f₂ − f₁ = 1,667 kHz = f₀/Q.

8.Cộng hưởng LC, hệ số Q và băng thông

Đáp số: R_D = 2000 kΩ

Điện trở động

R_D = 0,0047/(4,7 × 10⁻¹⁰·5) = 2 × 10⁶ Ω = 2000 kΩ

Kiểm tra bằng Q

Q = (1/r)·√(L/C) = 632,5, Q²·r = 2 × 10⁶ Ω

Đáp số

R_D = 2000 kΩ

9.Công suất ba pha

Đáp số: I_L = 71,52 A

Công suất điện đầu vào

P_in = P_out/η = 45/0,88 = 51,14 kW

Dòng điện đường dây

I_L = P_in/(√3·V_L·cos φ) = 51136/(√3·480·0,86) = 71,52 A

Đáp số

I_L = 71,52 A

10.Công suất ba pha

Đáp số: C_ph = 453,5 µF

Hệ ba pha cân bằng: trong nối sao (Y), điện áp dây bằng √3 lần điện áp pha, V_L = √3·V_ph, và dòng điện dây bằng dòng điện pha. Trong nối tam giác (Δ), điện áp dây bằng điện áp pha và dòng điện dây bằng √3 lần dòng điện pha, I_L = √3·I_ph. Tổng công suất bằng ba lần công suất của một pha: P = 3·V_ph·I_ph·cos φ = √3·V_L·I_L·cos φ. Bù hệ số công suất: tụ điện cung cấp công suất phản kháng tại chỗ, Q_C = P·(tan φ₁ − tan φ₂). Mỗi tụ trong ba tụ cung cấp Q_C/3 = V²·ω·C, trong đó V là điện áp trên tụ đó: V_L trong bộ nối tam giác (Δ), V_L/√3 trong bộ nối sao (Y).

Công suất phản kháng trước và sau

Công suất tác dụng không đổi, nên mỗi hệ số công suất xác định công suất phản kháng: Q = P·tan φ.

Q₁ = 150·tan(acos 0,75) = 150·0,8819 = 132,3 kvar

Q₂ = 150·tan(acos 0,92) = 150·0,426 = 63,9 kvar

Công suất phản kháng từ các tụ điện

Q_C = Q₁ − Q₂ = 68,39 kvar

Điện dung mỗi pha

Trong bộ nối tam giác (Δ), mỗi tụ được nối giữa hai dây pha.

V = 400 V, ω = 2π·50 = 314,2 rad/s

C_ph = (Q_C/3)/(ω·V²) = 22796/(314,2·400²) = 453,5 µF

Đáp số

C_ph = 453,5 µF

11.Quá độ RC và RL

Đáp số: W = 1,129 mJ

Quá độ bậc nhất: trong mạch có một tụ điện hoặc một cuộn cảm, mọi điện áp và dòng điện biến thiên theo hàm mũ từ giá trị ban đầu đến giá trị cuối: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ, với τ = RC hoặc τ = L/R. Sau khoảng 5τ mạch đã ổn định.

Hằng số thời gian và dòng điện cuối

Rất lâu sau khi khóa đóng, cuộn cảm hoạt động như ngắn mạch, nên dòng điện cuối chỉ do R quyết định.

τ = L/R = 68 mH / 22 Ω = 3,091 ms

i(∞) = V_s/R = 5/22 = 0,2273 A

Dòng điện tại thời điểm đã cho

i(t) = 0,2273·(1 − e^−5/3,091) = 0,1822 A

Năng lượng tích trữ

W = ½·L·i² = ½·68·0,1822² = 1,129 mJ

Đáp số

W = 1,129 mJ

12.Quá độ RC và RL

Đáp số: R = 1,24 kΩ

Hằng số thời gian cần thiết

9 = 15·(1 − e^−25/τ) → τ = 25/ln(15/(15 − 9))

τ = 25/0,9163 = 27,28 ms

Điện trở

kΩ nhân µF cho ra mili giây.

R = τ/C = 27,28/22 = 1,24 kΩ

Đáp số

R = 1,24 kΩ

13.Thévenin và Norton

Đáp số: I_L = 0,6356 A

Định lý Thévenin: mọi mạng tuyến tính hai cực đều hoạt động như một nguồn điện áp V_th duy nhất nối tiếp với điện trở R_th. Định lý Norton cho cùng mạng đó dưới dạng nguồn dòng I_N = V_th/R_th song song với R_th.

Tìm R_th khi tắt mọi nguồn

Thay nguồn điện áp bằng ngắn mạch và nguồn dòng bằng hở mạch, rồi nhìn vào mạch từ a–b.

R₁ ∥ R₂ = 6·10/(6+10) = 3,75 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 3,75 + 3 = 6,75 Ω

Tìm V_th, điện áp hở mạch

Khi a–b hở, không có dòng điện qua R₃, nên không có sụt áp trên nó và V_b = V_A. R₁ và R₂ tạo thành một cầu chia áp.

V_th = V₁·R₂/(R₁+R₂) = 15·10/(6+10) = 9,375 V

Nối tải vào mạch tương đương Thévenin

Nguồn Thévenin nối tiếp với R_th hoạt động giống hệt mạch gốc tại a–b, nên tải thấy một mạch vòng nối tiếp đơn giản.

I_L = V_th/(R_th + R_L) = 9,375/(6,75 + 8) = 0,6356 A

14.Thévenin và Norton

Đáp số: V_th = −63,2 V

Tìm R_th khi tắt mọi nguồn

Thay nguồn điện áp bằng ngắn mạch và nguồn dòng bằng hở mạch, rồi nhìn vào mạch từ a–b.

R₁ ∥ R₂ = 2·3/(2+3) = 1,2 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 1,2 + 20 = 21,2 Ω

Tìm V_th, điện áp hở mạch

Khi a–b hở, đường duy nhất cho Iₛ là qua R₃ vào nút A. Tìm V_A bằng xếp chồng V₁ và Iₛ, rồi cộng thêm độ sụt áp trên R₃.

V_A = V₁·R₂/(R₁+R₂) + I_s·(R₁∥R₂) = 21,6 + (−4)·1,2 = 16,8 V

V_th = V_B = V_A + I_s·R₃ = 16,8 + (−4)·20 = −63,2 V

15.Biểu đồ Bode và độ dự trữ

Đáp số: |G(jω)| = 25,03 dB

Đáp ứng tần số: thay s = jω vào hàm truyền. Độ lớn theo decibel là 20·log₁₀|H(jω)| và pha là tổng các góc của các nhân tử ở tử trừ đi các góc của các nhân tử ở mẫu. Một bộ lọc RC hoặc RL bậc nhất có tần số góc (−3 dB) tại ω_c = 1/(RC) hoặc R/L, và f_c = ω_c/(2π); bộ lọc thông thấp cho |H| = 1/√(1 + (ω/ω_c)²) và φ = −atan(ω/ω_c). Trong biểu đồ Bode tiệm cận (đường thẳng), mỗi cực bẻ độ lớn xuống 20 dB/decade tại tần số góc của nó, mỗi điểm không bẻ nó lên 20 dB/decade, và một bộ tích phân 1/s cho −20 dB/decade ở mọi tần số. Tần số cắt biên ω_c: |L(jω)| = 1 (0 dB); độ dự trữ pha PM = 180° + ∠L(jω_c). Tần số cắt pha ω₁₈₀: ∠L(jω) = −180°; độ dự trữ biên GM = −20·log₁₀|L(jω₁₈₀)| dB. Vòng kín ổn định khi cả hai độ dự trữ đều dương.

Nhân các độ lớn

|G(j0,5)| = 1080/(√(0,5² + 4²)·√(0,5² + 15²)) = 1080/(4,031·15,01) = 17,85

Kết quả

20·log₁₀(17,85) = 25,03 dB

Đáp số

|G(jω)| = 25,03 dB

16.Biểu đồ Bode và độ dự trữ

Đáp số: ω₁₈₀ = 4,472 rad/s

Tần số cắt pha

(ω/2)·(ω/10) = 1 → ω₁₈₀ = √(2·10) = 4,472 rad/s

Đáp số

ω₁₈₀ = 4,472 rad/s

ExamProblems · examproblems.com/courses/circuit-analysis-2

Phân tích mạch điện 2: mạch xoay chiều: gói ôn nước rút

1Công thức và phương pháp

Số phức

Phương pháp

Tổng trở xoay chiều và phasor

Phương pháp

Công suất xoay chiều và hệ số công suất

Cộng hưởng LC, hệ số Q và băng thông

Phương pháp

Công suất ba pha

Quá độ RC và RL

Phương pháp

Thévenin và Norton

Phương pháp

2Bài tập

3Dung dịch

Góc phần tư

Góc tham chiếu

Argument

Đáp số

Mô-đun của các nghiệm

Argument của nghiệm

Dạng đại số

Đáp số

Điện kháng

Các dòng điện nhánh

Tổng dòng điện

Góc pha

Đáp số

Điện kháng

Tổ hợp song song

Tổng trở kháng

Dòng điện

Đáp số

Dòng điện

Công suất phản kháng

Đáp số

Công suất phản kháng trước và sau

Công suất biểu kiến mới

Hệ số công suất mới

Đáp số

Số hạng căn bậc hai

Tần số công suất một nửa thấp

Đáp số

Điện trở động

Kiểm tra bằng Q

Đáp số

Công suất điện đầu vào

Dòng điện đường dây

Đáp số

Công suất phản kháng trước và sau

Công suất phản kháng từ các tụ điện

Điện dung mỗi pha

Đáp số

Hằng số thời gian và dòng điện cuối

Dòng điện tại thời điểm đã cho

Năng lượng tích trữ

Đáp số

Hằng số thời gian cần thiết

Điện trở

Đáp số

Tìm Rth khi tắt mọi nguồn

Tìm Vth, điện áp hở mạch

Nối tải vào mạch tương đương Thévenin

Tìm Rth khi tắt mọi nguồn

Tìm Vth, điện áp hở mạch

Nhân các độ lớn

Kết quả

Đáp số

Tần số cắt pha

Đáp số

Tìm R_th khi tắt mọi nguồn

Tìm V_th, điện áp hở mạch

Tìm R_th khi tắt mọi nguồn

Tìm V_th, điện áp hở mạch