Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
1
CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 1
Chương 6: Mạng một cửa Kirchhoff tuyến tính.
I. Khái niệm về mạng một cửa Kirchhoff.
II. Phương trình và sơ đồ tương đương mạng một cửa có nguồn.
III. Điều kiện đưa công suất cực đại ra khỏi mạng một cửa.
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
2
Chương 6: Mạng một cửa Kirchhoff tuyến tính
I.1. Khái niệm.
 Thực tế thường gặp những thiết bị điện hoặc động lực làm nhiệm vụ trao đổi năng động lượng hay
tín hiệu điện từ ra/vào ở một cửa ngõ.
Ví dụ: Máy phát điện cung cấp năng động lượng ra trên các cực; một máy thu nhận năng lượng tín
hiệu đưa vào các cực; một đường dây truyền tin; một dụng cụ đo lường …
 Tuy những thiết bị ấy có cấu trúc bên trong rất khác nhau, nhưng điều mà ta quan tâm chung là quá
trình năng lượng tín hiệu trên cửa ngõ. Như vậy hệ thống được coi như một vùng năng lượng và
được quan sát dựa trên quá trình phản ứng và hành vi trên cửa ngõ, và không quan tâm đến kết cấu
và tính năng các vùng bên trong của hệ.
 Để mô tả quá trình ấy ta bổ xung vào các phần tử R, L, C … trong mạch Kirchhoff một phần tử
mạng một cửa Kirchhoff.
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
3
Chương 6: Mạng một cửa Kirchhoff tuyến tính
I.1. Khái niệm.
 Định nghĩa: Mạng một cửa Kirchhoff là một kết cấu mạch có một cửa ngõ để trao đổi năng động
lượng và tín hiệu điện từ với những phần khác của mạch. (Cửa ngõ là một bộ phận của sơ đồ mạch
trên đó ta đưa vào hoặc lấy ra tín hiệu. Với các biến nhánh trong mạch Kirchhoff, cửa ngõ thường
là một cặp đỉnh).
i(t)
u(t)

i
Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
5
Chương 6: Mạng một cửa Kirchhoff tuyến tính
I.2. Phân loại.
 Cách xác định:
 Hở mạch cửa (i = 0)  đo điện áp trên cửa u
0
(t):
 Nếu u
0
(t) = 0  mạng một cửa không nguồn.
 Nếu u
0
(t) ≠ 0  mạng một cửa có nguồn.
i(t) = 0
V
u
0
(t)
 Ngắn mạch cửa (u = 0)  đo dòng điện trên cửa i
0
(t):
 Nếu i
0
(t) = 0  mạng một cửa không nguồn.
 Nếu i
0
(t) ≠ 0  mạng một cửa có nguồn.
i








 Xét phương trình (1):
Khi (hở mạch cửa) 
Vậy B là điện áp hở mạch trên cửa.
0I


[ ]
h
B U V


0
0
h
BU







Mạng 1 cửa không nguồn

8
Chương 6: Mạng một cửa Kirchhoff tuyến tính
II.1. Phương trình trạng thái mạng 1 cửa Kirchhoff tuyến tính.
 Mô hình toán học của mạng 1 cửa Kirchhoff tuyến tính:
U

I

h
N
.
.
vao
vao
U Z I U
I Y U J
  
  









 Như vậy mạng 1 cửa tuyến tính có nguồn hoàn toàn có thể đặc trưng bởi một cặp thông số
( , )
h



h
U

Z
vao
U

I

 Phát biểu: Có thể thay thế tương đương một mạng 1 cửa tuyến tính có nguồn bằng một nguồn điện
có suất điện động bằng điện áp trên cửa khi hở mạch mắc nối tiếp với một tổng trở trong bằng tổng
trở vào của mạng một cửa.
 Cách tính tổng trở vào:
 Ngắn mạch nguồn áp, hở mạch nguồn dòng.
 Tính tổng trở tương đương của mạng 1 cửa.
Z
tai
h
tai
vao tai
U
I
ZZ




.


0
N
J


 Phát biểu: Có thể thay thế tương đương một mạng 1 cửa tuyến tính có nguồn bằng một nguồn điện
tương đương ghép bởi một nguồn dòng mắc song song với một tổng dẫn vào của mạng một cửa.
 Cách tính tổng dẫn vào:
 Ngắn mạch nguồn áp, hở mạch nguồn dòng.
 Tính tổng dẫn tương đương của mạng 1 cửa.
Y
vao
I

N
J

U

Y
tai
N
tai
vao tai
I
U
YY



I
ZZ




.
h
tai
tai
vao tai
U
UZ
ZZ




h
U

Z
vao
U

I

Z
tai
.

vao tai
I
IY
YY




1
vao
vao
h
N
vao
Y
Z
U
I
Z












Chương 6: Mạng một cửa Kirchhoff tuyến tính
II.2. Sơ đồ tương đương mạng 1 cửa có nguồn.
Ví dụ: Tính dòng điện và điện áp trên Z
3
3
I

Z
3
Z
2
Z
1
2
E

1
E

J

 Cắt nhánh 3:
J

Z
2
Z
1
2
E

  




12
12
11
; YY
ZZ

trong đó:
12
12
12
.
//
vao
ZZ
Z Z Z
ZZ


 Tính tổng trở vào:
 Suy ra:
1 1 2 2
3
3 1 2 3

( ).( )

Chương 6: Mạng một cửa Kirchhoff tuyến tính
II.2. Sơ đồ tương đương mạng 1 cửa có nguồn.
Ví dụ: Tính dòng điện và điện áp trên Z
3
3
I

Z
3
Z
2
Z
1
2
E

1
E

J

 Cắt nhánh 3:
 Tính
N
I

12
12

N

J

Z
2
Z
1
2
E

1
E

N
I

3
I

Y
3
Y
vao
N
J

Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
14
CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN 1
Chương 6: Mạng một cửa Kirchhoff tuyến tính.
I. Khái niệm về mạng một cửa Kirchhoff.

 Khi đó công suất đưa đến tải là:
2
22
2 2 2
. . .
( ) ( )
ht
t t t h
ng t ng t
UR
P R I R U
Z R R X X
  
  
 Để công suất đưa đến tải là cực đại thì:
2
0
max
()
ng t
t
ng t
XX
R
RR






ng t
XX
RR





Cơ sở kỹ thuật điện 1 - Nguyễn Việt Sơn - 2010
16
Chương 6: Mạng một cửa Kirchhoff tuyến tính
III. Điều kiện đưa công suất cực đại ra khỏi mạng một cửa.
Nguồn Tải
Z
t
I

h
U

Z
ng
,IP

Z
t
 Vậy điều kiện đưa công suất cực đại ra khỏi mạng 1 cửa là:
 Công suất đưa ra tải là:
2
22

 Thực tế Z
ng
và R
t
thường không thỏa mãn điều kiện trên  để thỏa mãn điều kiện này thường phải
nối thêm một bộ phận trung gian có thông số thích hợp giữa nguồn và tải. Quá trình như vậy được
gọi là hòa hợp nguồn với tải.