Ứng dụng matlab phân tích và giải bài tập lý thuyết mạch phần 2

Mẩn 'h ỨNG DỤNG MATIAB GIẨI MẠCH ĐIỆN ^ ỉu M _ II 1ft3 n ỹ ỨNG DỤNG MATLAB PHÂN TÍCH MẠCH PHỨC TẠP CĨ NGUỒN HÌNH SIN ỏ CHẾ ĐỌ XÁC LẬP Chương nghiên cứu phương pháp phân tích, giái mạch phức tạp có nguồn hình sin chế độ xác lập ứng dụng phần mềm Matlab đề giải mạch Mạch điện cho phức tạp mạch điện gồm nhánh trờ lên Đ ối với mạch điện phức tạp nguồn sin chế độ xác lập để giải cách thuận lợi dùng số phức đế giải Các phương pháp để giải mạch phức tạp phương pháp dòng điện nhánh, dòng điện vòng, điện nút, biến đối tương đương phương pháp xếp chồng 6.1 BIÊU DIỄN CÁC THÔNG s ố CỦA MẠCH BẰNG s ố PHỨC M ột lượng hình sin biêu diễn bang số phức có: - Mođun bàng giá trị hiệu dụng - Argument góc pha đầu Tồng quát, kết quà biếu diễn lượng hình sin X = A'n/2 sin ((ủt + 1'p) bàng số phức: X = X Zcp Kết q đạo hàm tích phân cùa lượng hình sin X = X \ Ỉ sin((y/ + ọ ) : = — = Ampe (A) disp('Dòng điện hiệu dụng nhánh 2:') I2=abs(i2) ĩ Ampe (A) disp('Dòng điện hiệu dụng nhánh 3:') I3=abs(i3) V Ampe (A) % Góc pha đầu cua dịng điện hiệu dụng nhánh disp('Góc pha đầu cùa dịng điện nhánh 1:') phil=angle(i1)*180/pi ' Độ disp('Góc pha đầu cua dịng điện nhánh 2:') phi2=angle(i2)*180/pi - Độ disp('Góc pha đầu dịng điện nhánh 3:') phi3=angle(i3)*180/pi * Độ disp('Cơng suất tác dụng nhánh:') P1 = I1A2*real (Z1) (W) P2 = l2A2*real (Z2) (W) ỨNG DỤNG MATLAB PHẢN tích giải tập lý thuyết mạch P3=I3A2*real(z3) l (W) disp('Công suất phản kháng nhánh:') Ql=IlA2*imag(Zl) % (VAR) Q2=I2A2* imag(Z2) % (VAR) Q3=I3A2*imag (Z3) •* (VAR) disp('Cơng suất biêu kiến (S) nhánh:') S1=I 1A2*abs (Z1) •? (VA) S2=I2/v2*abs (Z2) % (VA) S3=I3/'2*abs (Z3) ? (VA) Il=num2str(II) ; phil=num2str(phil); I2=num2str (12) ; phi2=num2str(phi2); I3=num2str (13) ; phi3=num2str(phi3); disp('Biểu thức dòng điện tức thời nhánh 1:') il_t=strcat(II, '*sqrt(2) ', '*sin(w*t+1/Phil, ') ') % Cộng xâu disp('Biểu thức dòng điện tức thịi nhánh 2:') Í2_t=strcat(12,'*sqrt(2)','*sin(w*t+', phi2, ')') % Cộng xâu disp('Biếu thức dòng điện tức thời nhánh 3:') i3_t=strcat(13,1*sqrt(2)','*sin(w*t+',phi3,')') % Cộng xâu Kết chạy chương trình: Dịng 11 = Dịng 12 = Dịng 13 = Dịng 11 = điện phức nhánh 1: 1.9420 + 2.1286Ì điện phức nhánh 2: 6.3080 + 0.6214Ì điện phức nhánh 3: 4.3660 - 1.5072Ì điện hiệu dụng nhánh 1: 2.8814 Dòng điện hiệu dụng nhánh 2: 12 = 6.3385 Dòng điện hiệu dụng nhánh 3: 13 = 4.6188 Góc pha đầu dịng điện nhánh 1: phil = 47.6247 Góc pha đầu dòng điện nhánh 2: phi2 = 5.6261 Góc pha đầu cua dịng điện nhánh 3: phi3 = -19.0452 Công suất tác dụng nhánh: P1 = 33.2091 P2 = 160.7082 Ị? 151 M tần ỉ ỨNG DỤNG MATIAB GIẢI MẠCH ĐIỆN P3 = 128.0020 Công suất phản 99.6272 Q1 = Q2 = Q3 = 482.1247 85.3346 Công suất biếu kiến SI = S2 = nhánh: (S) nhánh: 105.0163 508.2041 S3 = 153.8392 Biểu thức dòng điện tức thời nhánh i 1_t =2.8814 *sqrt(2) *sin(w*t + 47 624 7) Biểu thức dòng điện tức thời nhánh i2_t =6.3385*sqrt(2) *sin(w*t+5.6261) Biếu thức dòng điện tức thời nhánh i3_t = 6188*sqrt(2) *sin (w*t-l'9 0452) 6.3 PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THÊ NÚT Là phương pháp giải mạch bang cách lập giài hệ phương trình KirchotT theo điện nút Để giái mạch theo điện nút nguồn sin chế độ xác lập phải chọn chiều dòng điện nhánh chuyển thông số cùa mạch sang sơ đồ phức Xét đoạn mạch nhánh hai nút a, b hình 6.4: s J - - - b ùa„ Hình 6.4 Đoạn mạch ab với chiều nguồn áp từ a tới B M ối quan hệ dòng điện - điện nút đoạn mạch: Uah = BÀITAP LỶ thuyết mạch z E (*^ )— giải — — ■ - ù,,„ Hình 6.5 Đoạn mạch ab với chiều nguồn áp từ b tới a Biếu thức dòng điện theo điện hai nút a, b: ì =(,,- ỳ>h- E ) z =(ẩ„ A OHG DỤNG MATLAB GIẢI MẠCH ĐIỆN - Tính sơ kiện hài tốn (khi K đóng) 0) = - ^ - ; , ( - ) = Us, r,+r, íl(-O) L.Íl(-O) L lu '2 sl 1/s.C J L U/S I a) b) Hình 9.42 S đồ tính sơ kiện ví dụ 9.14 (a), sơ đồ tốn từ laplace (b) - Tính / | S, /ỉs, hs theo phương pháp điện nút Phương trinh điện nút A mô tả sau: , ( U / s + L j ( - ) / (s.L) + ( - ) / s * ( s C ) phiA = - — l / ( i i ) + 5C + l / r , Chú ý viết chương trình Matlah ii(-0) viết iO; Uc(-0)=uc0 / Iv = (ơ / í + Li, ( - ) - phiA) / (sL) / ỉ5 = ( - Ơ ( - ) + phiA) * s C ; / , , = phiA / r2 - T ìm hàm gổc-ii, ¡2, h Chưorng trinh viết M _ file syms s t ; r l = 0 ; L = l ; C = 0 * A- ; r = 0 ; u = 0 ; Ì = u / ( r l + r ) ; u c = u r / ( r l + r ) ; phiA=((u/s+L*iO)/ (S*L) +UCŨ/S*(s*C) )/(1 / (s*L)+S*c+l/r2); I l s = ( u / s + L * ị n - p h i A ) / (S*L) ; I s = ( u c O / s - p h i A ) * ( s * C ) ; I s = p h i A / r ; i l = i l a p l a c e ( I l s ) , s u b p l o t ( , , ) ; e z p l o t ( i l , [0 ] ) ; x l a b e l ( ' t ' ) ; ỵlabel{'do th i bien th ien dong d i e n qua r l ' ) i = i l a p l a c e ( I s ) , s u b p l o t ( , , ) ; e z p l o t ( Í , [0 ] ) ; x l a b e l ( ' t ' ) ; y l a b e l ( ' d o t h i b i e n t h i e n dong d i e n qua r ') Í = i l a p l a c e ( I s ) s u b p l o t ( , , ) ; e z p l o t ( i , [0 ] ) ; x l a b e l ( 11 ' ) ; y l a b e l ( ' d o t h i b i e n t h i e n dong d i e n qua C ') 292 ỨNG DỤNG MATLAB PHẢN TÍCH VÀ GIẢI BẢI TẬP LÝ THUYẾT MẠCH Dòng điện mạch i 1=2 Í =2 (COS - : ( * A( / ) * t ) ( C O S ( * ' ( / ) *t) - ( A ( / ) * s i n ( * ' ' ( / ) * t ) ) / 3) / e x p ( * t ) + ( ~ ( / ) * s i n ( * A( / ) * t } ) / ) / e x p ( * t ) i = - ( * A( / ) * s i n ( * A( l / ) * t ) ) / ! * e x p ( * t ) ) ■N_1 ’ • File Edit view Insert Tool: Desktop A'indow Help ã ã ã 'ô r a f f a * » thi bien thien dong dien qua r 60 thi bien thian dong then qua r2 thi bien thien dong dran qua c t t I H ì n h Đ t h ị d ò n g đ i ệ n q u a c c p h ầ n t V i dụ 9.15 X â y dựng giao diện giải mạch ví dụ 9.13, 9.14 G iao diện thiết kế hình 9.44 -ý *i ■ * »»aí a s * h j * ậ - Z - BAI TOAN MACH QUA DO Hình 9.44 Giao diện ban đẩu giải m ạch điện tro n g ví dụ 9.13, 9.14 M » ỉ ỨNG DỤNG MATLAB GIẢI MẠCH ĐIỆN Các thành phần điều khiển giao diện bao gồm (bảng 9.2) Bảng 9.2 Các thành phần điều khiển giao diện hinh 9.44 statix Text (số lượng 06) TT String Tag TT String Tag r1 L c r2 u Dong dien qua r1 ir1 ucO Dong dien qua r2 ir2 ¡0 Dong dien qua c ic Panel (số lượng 04) TT String 7T String So mach dien So kien bai toan Thong so mach dien Do thi dong dien Edit Text (số lượng 07) TT String Tag TT String Tag Xóa trắng r1 Xóa trắng u Xóa trắng I Xóa trắng ucO Xóa trắng ¡0 Xóa trấng Xóa trắng c r2 Axes (số lư ợ ng 04) TT Tag TT Tag Axesl Axes3 Axes2 Axes4 Popupmenu (số lư ợ ng 01) TT String Tag Trang thai khoa K Popupmenul K dong K mo B utton (só lượ ng 02) TT String Tag 7T String Tag Tinh toan Tĩnh Xoa xoa ỨNG DỰNG MATLAB PHÁN TÍCH VÀ GIẢI BẢI TẠP lý t h u y ế t mạch Chạy giao diện tiến hành nhập số liệu theo ví dụ 9.13 chọn trạng thái khóa K K mo nhấn nút Tinh toan nhận kết q sơ kiện tốn đồ thị dòng điện qua r\ r> c với phương trinh dịng điện tương ủng (hình 9.45) -BAI TOAN MACH QUA DO - - (co*naou-»