Báo Cáo Thực Hành Mạch Và Năng Lượng Điện (Ee3617).Pdf

Mục đích thí nghiệm 1... Ghi lại giá tr ị điện áp này... Ghi ộ lại các giá trị điện áp này... Lưu ý, nguồn áp sử dụng trong thí nghiệm này ph i chính là ả nguồn áp đã dùng trong thí ngh

ĐẠ Ọ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ộ TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆ N T Ử

BÁO CÁO THỰ C HÀNH MẠCH VÀ NĂNG LƯỢNG ĐIỆ N (EE3617)

MÃ L P TN Ớ : 736389

SINH VIÊN : Nguyễn Hùng Cường – 20212431

Hà N ội – 202 4

BÀI 1: QUAN H DÒNG/ÁP TRÊN CÁC PH N TỆ Ầ Ử CƠ BẢN R, L, C

TRONG MẠCH ĐIỆN TUY N TÍNH Ế Ở CHẾ ĐỘ XÁC LẬP ĐIỀU HÒA

I Mục đích thí nghiệm

1 Sinh viên có hi u bi t t ng quan v phòng thí nghi m lý thuy t m ch khi lể ế ổ ề ệ ế ạ ần đầu tiên đến phòng thí nghiệm

- Khả năng phòng thí nghiệm

- Nội quy phòng thí nghi m ệ

- Nguyên t c s d ng thi t bắ ử ụ ế ị c a phòng thí nghi m ủ ệ

2 Nghi m ch ng các hiệ ứ ện tượng cơ bản trên các ph n t R, L, C quan h dòng, ầ ử ệ

áp trên các ph n tầ ử đó Các mạch ghép n i ti p, quan h dòng, áp, công su t, ố ế ệ ấ

h sệ ố cosφ khi ta đặt vào nguồn điện áp hình sin có t n s f =50 Hz ầ ố

II Nội dung thí nghi m ệ

1. Mạch thuần điện tr ở

𝑈𝑅= 12 152, 𝑉

𝑅 = 𝑅1= 50 

𝐼𝑅= 244,4 𝑚𝐴

𝑃𝑅= 2,97 𝑊

cos 𝜑 = 1

Nghi m l i các quan hệ ạ ệ đã học trong lý thuy ết

𝑃𝑅(𝐿𝑇)= 𝑈𝑅 𝐼𝑅= 12 152 244, ,4.10−3 ~ 2,97𝑊

Theo lý thuy t thì ế 𝑈𝑅 và 𝐼𝑅 cùng pha nên ta có sơ đồ

2. Mạch thu n c m ầ ả

𝑈𝐿= 12𝑉

𝐿 = 𝐿3= 50 𝑚𝐻

𝐼𝐿= 93,9 𝑚𝐴

𝑃𝐿= 523,5 𝑚𝑊

cos 𝜑 = 0,464

Nghi m l i các quan hệ ạ ệ đã học trong lí thuy ết:

𝑃𝐿= 𝑈𝐿 𝐼𝐿 cos 𝜑 = 12 93 ,9.10−3 0,464 ~ 0,523𝑊 = 523𝑊

Ta có sơ đồ:

3. Mạch thuần điện dung

𝑈𝑐= 12 001, 𝑉

𝐶 = 2 𝜇𝐹

𝐼𝐶= 7,888 𝑚𝐴

𝑃𝐶= 524,3 𝑚𝑊

cos 𝜑 = 0,006

Nghi m l i các quan hệ ạ ệ đã học trong lí thuy ết:

𝑃𝐶= 𝑈𝐶 𝐼𝐶 cos 𝜑 = 12 001 888 10, 7, −3 0,006 ~ 0,524𝑊 = 524𝑊

4. Mạch R-L n i ti p ố ế

𝑈 = 12𝑉

𝑈𝑅= 4,202𝑉

𝑈𝐿= 11 142, 𝑉

𝑅 = 50 

𝐿 = 𝐿3= 50 𝜇𝐻

𝐼 = 82 26, 𝑚𝐴

𝑃 = 691,7 𝑚𝑊

cos 𝜑 = 0,684

𝑆 = 1,012 𝑉𝐴

Ta có sơ đồ:

5. Mạch R-C n i tiố ếp

𝑈 = 12 008, 𝑉

𝑈 = 388,8𝑚𝑉

𝑈𝐶= 12 005, 𝑉

𝑅 = 50 

𝐶 = 2 𝜇𝐹

𝐼 = 7,759 𝑚𝐴

𝑃 = 698,4 𝜇𝑊

cos 𝜑 = 0,007

𝑆 = 93 18, 𝑚𝑉𝐴

Ta có sơ đồ:

6. Mạch R-L-C n i ti p ố ế

𝑈 = 12 021, 𝑉

𝑈𝑅= 416,8𝑚𝑉

𝑈𝐿= 12 425, 𝑉

𝑈𝐶= 760𝑚𝑉

𝑅 = 50 

𝐿 = 50 𝜇𝐻

𝐶 = 2𝜇𝐹

𝐼 = 8,299 𝑚𝐴

𝑃 = 4,511 𝑚𝑊

cos 𝜑 = 0,045

𝑆 = 99 76, 𝑚𝑉𝐴

Ta có sơ đồ:

BÀI 2: HIỆN TƯỢNG H C M, TRUY N CÔNG SU T B NG H C M Ỗ Ả Ề Ấ Ằ Ỗ Ả

I Mục đích thí nghiệm

Nghi m chệ ứng được hiện tượng h cỗ ảm

- Biết xác định cực cùng tính của hai cuộn dây có hỗ cảm b ng th c nghi m ằ ự ệ

- Nghi m chệ ứng được hiện tượng truyền công su t b ng h c m ấ ằ ỗ ả

II N i dung thí nghi m ộ ệ

1. Hiện tượng h c m ỗ ả

Bước 1: Trên module TPAD2100 xác nh v trí c a hai cu n dây có liên h đị ị ủ ộ ệ

h c m 1-ỗ ả 1’ và 2 2’ như hình trên

-Bước 2: N i nguố ồn áp điều hòa với trị hi u d ng ệ ụ 𝑈 = 24𝑉, tần số 𝑓 = 50𝐻𝑧 vào cu n 1-ộ 1’

Bước 3: S dử ụng PA1000 đo điện áp h m ch trên cu n 2-ở ạ ộ 2’ Ghi lại giá tr ị điện áp này

Bước 4: Ng t k t n i PA1000 v i cu n 2-ắ ế ố ớ ộ 2’, ngắt nguồn kh i cu n 1- ỏ ộ 1’ Bước 5: N i nguố ồn áp điều hòa với trị hi u d ng ệ ụ 𝑈 = 24𝑉, tần số 𝑓 = 50𝐻𝑧 vào cu n 2- ộ 2’

Bước 6: S dử ụng PA1000 đo điện áp h m ch trên cu n 1-ở ạ ộ 1’ Ghi lại giá tr ị điện áp này

Khi L1 cảm L 2

𝑈1−1′= 12𝑉

𝑈2−2′= 7,158𝑉

Khi L c m L2 ả 1

𝑈2−2′= 12𝑉

𝑈1−1′= 19 85, 𝑉

2. Xác định các c c cùng tính c a hai cu n dây có liên h hự ủ ộ ệ ỗ c m ả

Bước 1: Trên module TPAD2100 m c mắ ạch như sơ đồ hình trên

Bước 2: N i nguố ồn áp điều hòa v i trớ ị hi u d ng ệ ụ 𝑈 = 24𝑉, tần số 𝑓 = 50𝐻𝑧 t i hai c c 1-ớ ự 2’ như trên hình 2.2

Bước 3: S dử ụng PA1000 đo các điện áp 𝑈1−1′, 𝑈2−2′trên hai cu n dây Ghi ộ lại các giá trị điện áp này

Bước 4: Ng t k t n i PA1000 v i cu n dây, ng t ngu n kh i m ch trong ắ ế ố ớ ộ ắ ồ ỏ ạ hình 2.2 M c mắ ạch mới như trong hình 2.3

Bước 5: N i nguố ồn áp điều hòa v i trớ ị hi u d ng ệ ụ 𝑈 = 24𝑉, tần số 𝑓 = 50𝐻𝑧 t i hai c c 1-ớ ự 2 như trên hình 2.3

Bước 6: S dử ụng PA1000 đo các điện áp 𝑈1−1′, 𝑈2−2′ trên hai cu n dây Ghi ộ lại các giá trị điện áp này

Bước 7: So sánh độ lớn của 𝑈2−2′ và 𝑈2′−2để suy ra c c cùng tên c a hai ự ủ cuộn dây

Bước 8: Ng t thi t bắ ế ị đo khỏi m ch, ng t ngu n, tháo m ch, k t thúc thí ạ ắ ồ ạ ế nghiệm

Khi L1 cảm L 2’

𝑈1−1′= 7,562𝑉

𝑈2−2′= 4,532𝑉

Khi L c m L1 ả 2

𝑈1−1′= 28 65, 𝑉

𝑈2′−2= 16 614, 𝑉

3 Truy n công su t b ng h c m ề ấ ằ ỗ ả

Bước 1: Trên module TPAD2100 m c mắ ạch như sơ đồ như hình trên, trong

đó điện trở R = 100 

Bước 2: N i nguố ồn áp điều hòa với trị hi u d ng ệ ụ 𝑈 = 24𝑉, tần số 𝑓 = 50𝐻𝑧 t i hai c c 1-ớ ự 1’ như trên hình trên

Bước 3: S dử ụng PA1000 đo các điện áp 𝑈1−1′, 𝑈2−2′ trên hai cuộn dây, đo công suất trên điện tr R Ghi l i các giá trở ạ ị điện áp và công su t này Tính ấ

h s bi n áp khi có t ệ ố ế ải:

|𝐾𝑢| = 𝑈2−2′

𝑈1−1′

Bước 4: Ng t k t n i PA1000 v i mắ ế ố ớ ạch, ng t nguồn kh i mắ ỏ ạch trong hình trên, tháo dây n i, k t thúc thí nghi m ố ế ệ

𝑈1−1′= 12𝑉

𝑈2−2′= 6,925𝑉

|𝐾𝑢| = 𝑈2−2′

𝑈1−1′= 6,925

12 ~ 0,58

BÀI 3: M T SÔ TÍNH CH T C A M CH TUY N TÍNH Ộ Ấ Ủ Ạ Ế

I Mục đích thí nghiệm

Hiểu rõ m t s tính ch t quan tr ng c a mộ ố ấ ọ ủ ạch điện tuy n tính ế

Bi t cách nghi m chế ệ ứng được quan hệ tuyến tính gi a các bi n dòng ữ ế điện và điện áp trong mạch

Nghi m chệ ứng được tính ch t x p ch ng ấ ế ồ đáp ứng

Nghi m chệ ứng được tính ch t truyấ ền đạt tương hỗ trong mạch điện tuy n tính b ng th c nghiế ằ ự ệm

II Nội dung thí nghi m ệ

1 Nghi m ch ng quan h tuy n tính gi a các bi n và dòng và áp tromg ệ ứ ệ ế ữ ế mạch

Xét mạch như hình trên ở chế độ xác lập điều hoà, coi 𝐼 2 là biến độc lập,

𝐼 1 là bi n ph thu c, ta có quan h : ế ụ ộ ệ

𝐼 1= 𝐴𝐼 2+ 𝐵 Trong thí nghiệm này, chúng ta xác định hai hằng s A, B b ng thố ằ ực nghi m qua hai chệ ế độ ứng v i hai giá trớ ị khác nhau của 𝐼 1 và 𝐼 2 Mắc mạch như hình dưới, sử dụng 1 chiếc PA1000, lần lượt các giá trị dòng 𝐼 1,

𝐼 2

Đặt ngu n áp xoay chiều với tr hiệu d ng 𝑈ồ ị ụ 1= 24𝑉, vào m ch Dùng PA ạ (power analyzer) đo 𝐼 11= 𝐼11 𝜑11 và 𝐼 21= 𝐼21 𝜑 21

𝑈 = 24 11, 𝑉

𝐼11= 126𝑚𝐴 𝐼21= 86,4𝑚𝐴

𝐼 11= 0,126 0,390 A 𝐼 21= 0,0864 0,390 A

Đặt ngu n áp xoay chi u v i tr hi u d ng ồ ề ớ ị ệ ụ 𝑈2= 12𝑉, vào m ch Dùng PA ạ (power analyzer) đo 𝐼 12= 𝐼12 𝜑12 và 𝐼 22= 𝐼22 𝜑 22

𝑈2= 12 05, 𝑉

cos 𝜑 = 0,12 35 6 cos 𝜑 = 0,22 356

𝐼 12= 0,0627 1,207 A 𝐼 22= 0,043 1,207 A

Từ đây, ta có hệ phương trình phức

Giải hệ phương trình này ta được

{ 𝐴 = 1,483 + 𝑗0,0135

𝐵 = 3,12 10 −4− 𝑗 1,99 10 −3

2 Nghi m ch ng tính ch t x p chệ ứ ấ ế ồng

Xét mạch điệ như hình trênn với 2 ngu n ồ 𝑈 1 và 𝑈 3 tác động đồng thời Coi

𝐼 2 là đáp ứng, chúng ta có:

𝐼 2= 𝑌21𝑈 1+ 𝑌23𝑈 3= 𝐼 21+ 𝐼 23

Để nghiệm ch ng tính ch t x p ch ng, chúng ta làm các thí nghi m sau: ứ ấ ế ồ ệ Cho riêng ngu n ồ 𝑈 1 tác động, l p mắ ạch như hình dưới

L p hai kênh dòng, áp cắ ủa PA1000 như hình trên Đặt ngu n xoay chi u ồ ề 𝑈 1

v i giá tr hi u d ng b ng 24V vào m ch ớ ị ệ ụ ằ ạ

𝑈 1= 24 23, 𝑉

𝐼21= 86,49 mA

cos 𝜑 = 0,21 356

𝐼 21= 0,08649 1.2069A

L p hai kênh dòng, áp cắ ủa PA1000 như hình trên Đặt ngu n xoay chi u ồ ề 𝑈 3

v i giá tr hi u d ng b ng 12V vào m ch ớ ị ệ ụ ằ ạ

𝑈 3= 11 974, 𝑉

𝐼23= 42,75 mA

cos 𝜑 = 0,23 356

𝐼 23= 0,04275 1.2069A

3 Nghi m ch ng tính truyệ ứ ền đạt tương hỗ

Để xét tính truyền đạt tương hỗ ữ gi a hai nhánh 1 và 3 c a mủ ạch đã thí nghi m trong hai ph n trên, chúng ta th c hi n hai thí nghi m ki m ch ng ệ ầ ự ệ ệ ể ứ như sau

Mắc mạch như hình dưới:

Đặt nguồn áp xoay chi u v i trề ớ ị hi u d ng 24V vào mệ ụ ạch như chỉ ra trong hình trên Lắp PA đo dòng 𝐼 31, tính h s truyệ ố ền đạt

𝑌31= 𝐼 31

𝐸 1

𝑈 = 24 23, 𝑉

𝐼31= 92,34 mA

cos 𝜑 = 0,31 935

𝐼 31= 0,09234 0.3625A

𝑌31= 𝐼 31

𝐸 1= 3,563 10 −3+ 𝑗1.351 10 −3

Mắc mạch như hình dưới:

Đặt nguồn áp xoay chi u v i tr hi u d ng 24V vào mề ớ ị ệ ụ ạch như chỉ ra trong hình trên Lưu ý, nguồn áp sử dụng trong thí nghiệm này ph i chính là ả nguồn áp đã dùng trong thí nghiệm phía trên Lắp PA đo dòng 𝐼 13 và tính h ệ

số truyền đạt

𝑌13= 𝐼 13

𝐸 3

𝑈 = 24 29, 𝑉

𝐼31= 92,57 mA

cos 𝜑 = 0,31 935

𝐼 31= 0,09257 0.3625A

𝑌13= 𝐼 13

𝐸 3= 3,563 10 −3+ 𝑗1.351 10 −3