báo cáo ltm1 báo cáo thí nghiệm ltm1 2023

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ---BÁO CÁO THÍ NGHIỆMLÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN IGiáo viên hướng dẫn: ThS... BÀI THÍ NGHIỆM LÝ THUYẾT MẠCH 01TÍNH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP ĐIỀU HÒA TRONG MẠCH

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

-BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

LÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN I

Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Hồng Hải

Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Đức - MSSV: 20222240

Mã lớp: 736267

Hà Nội, tháng 12/2023

BÀI THÍ NGHIỆM LÝ THUYẾT MẠCH 01

TÍNH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP ĐIỀU HÒA TRONG MẠCH ĐIỆN TUYẾN TÍNH

BẰNG MÁY TÍNH DÙNG PHẦN MỀM MATLAB

I Mục đích thí nghiệm

Bài thí nghiệm này giúp cho sinh viên biết sử dụng chương trình MATLAB để tính chế độ xác lập điều hòa trong mạch điện tuyến tính bằng:

● Phương pháp dòng vòng

● Phương pháp thế nút

II Hướng dẫn sinh viên sử dụng phần mềm MATLAB để giải mạch điện tuyến tính trong chế độ xác lập điều hòa trên máy PC

Xét ví dụ:

Giả sử ta có mạch điện ở H1:

THỰC HIỆN TRÊN CHƯƠNG TRÌNH MATLAB

● Phương pháp dòng vòng:

Blurred content of page 3

 Inh = B’ * Iv

+ Kết quả hiện trên màn hình máy tính:

 Inh =

-0.3663 – 5.2838i

1.3631 – 4.7784i

0.9969 – 10.0623i

+ Để tính điện áp các nhánh ta dùng lệnh sau:

 Unh = Znh * (Inh + Jnh) – Enh

+ Kiểm tra cân bằng công suất trong toàn mạch bằng lệnh sau:

 Stong = Inh’ * Unh

+ Tổng công suất của các nguồn được tính như sau:

 Sng = (Inh + Jnh)’ * Enh + Jnh’ * Unh

+ Tổng công suất của các nguồn phải cân bằng với tổng công suất trên các tổng trở:

 Sz = (Inh + Jnh)’ * Znh * (Inh + Jnh)

● Phương pháp thế nút:

Sau đây là chương trình giải mạch điện H1 bằng phương pháp thế nút:

A = [ -1 -1 1 ]

Ynh = inv(Znh)

Ynut = A * Ynh *A’

Jnut = A * (Jnh – Ynh * Enh)

Vnut = Ynut \ Jnut

Unhn = A’ * Vnut

Inhn = Ynh * (Unhn + Enh) – Jnh

III Tiến hành thí nghiệm

1 Bài 01

Bài làm:

B = [ 1 0 1 1 0 0 ; 0 1 1 0 1 0 ; 0 0 0 -1 1 1 ]

j = sqrt(-1) ; E1 = 100 ; E2 = 220*exp(j*pi/3);

Enh = [ E1 ; E2 ; 0 ; 0 ; 0 ; 0 ]

J6 = 10*exp(j*pi/6);

Jnh = [ 0 ; 0 ; 0 ; 0 ; 0 ; J6 ]

Z1 = 30+j*40 ; Z2 = 20+j*10 ; Z3 = 10+j*75.4 ;

Z4 = 15+j*113.1 ; Z5 = 20+j*150.8 ; Z6 = 10+j*20 ;

Z35 = j*120*pi*0.6*sqrt(0.2*0.4) ; Z53 = Z35;

Znh = [ Z1 0 0 0 0 0 ; 0 Z2 0 0 0 0 ; 0 0 Z3 0 Z35 0 ; 0 0 0 Z4 0 0 ; 0 0 Z53 0 Z5 0 ; 0 0 0 0 0 Z6 ];

Blurred content of page 6

Z1 = 200 ; Z2 = 200 ; Z3 = 10 ;

Z4 = -j*100 ; Z5 = j*100 ;

Znh = [ Z1 0 0 0 0 ; 0 Z2 0 0 0 ; 0 0 Z3 0 0 ; 0 0 0 Z4 0 ; 0 0 0 0 Z5 ]

Zv = B * Znh * B’

Ev = B * Enh

Iv = inv(Zv) * Ev

Inh = B’ * Iv

Unh = Znh * Inh – Enh

Stong = Inh’ * Unh

Sng = Inh’ * Enh

Sz = Inh’ * Znh * Inh

I3 = Inh(3)

Ubc = Unh(4)

Pe1 = Sng(1)

Pe5 = Sng(5)

BÀI 2 CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ BẢN – PHẦN TỬ CƠ BẢN R, L, C TRONG MẠCH

ĐIỆN CÓ NGUỒN HÌNH SIN

I Mục đích thí nghiệm:

Nghiệm chứng các hiện tượng cơ bản trên các phần tử R, L, C quan hệ dòng, áp trên các phần tử đó Các mạch ghép nối tiếp, quan hệ dòng, áp, công suất, hệ số 𝑐𝑜𝑠φ khi ta đặt vào nguồn điện áp hình 𝑠𝑖𝑛 có tần số 𝑓 = 50 𝐻𝑧

II Nội dung thí nghiệm:

Đặt nguồn điện áp với hiệu điện thế hiệu dụng U=24V, tần số f = 50Hz

1 Mạch thuần trở: 𝑅 = 𝑅1

= 25 (V)

𝑈𝑅

𝐼𝑅= 0 157 𝐴 ( )

𝑃𝑅= 3 785 𝑊 ( )

𝐶𝑜𝑠φ = 1

=> R = 𝑈𝑅 = 152.866 (Ω)

𝐼𝑅

=> 𝑃 = 𝑈𝑅 𝑅 𝐼𝑅 𝐶𝑜𝑠φ = 3 768 (𝑊)

=> Bỏ qua sai số thì kết quả trên phù hợp với

lý thuyết đã cho.

=> Đồ thị véc tơ điện áp:

2 Mạch thuần điện cảm: L = 𝐿1

𝑈𝐿= 24 𝑉 ( )

𝐼𝐿= 0 164 𝐴 ( )

𝑄 = 𝑆2− 𝑃2= 3 914 𝑉𝑎𝑟 ( )

𝐶𝑜𝑠φ =− 0 117

=> 𝑍𝐿= ω 𝐿 = 𝑈𝐿

𝐼𝐿 𝑠𝑖𝑛φ = 145 336 Ω ( )

Blurred content of page 9

𝑈𝐿= 15 706 𝑉 ( )

𝑆 = 2 635 𝑉𝐴 ( )

𝐶𝑜𝑠φ = 0 769

=> R = 𝑈𝑅 = 153.796 (Ω)

𝐼

=> 𝑍𝐿= 𝑈𝐿

𝐼 = 145 426 Ω ( )

=> 𝐿 = 𝑍𝐿 = 0.462 (H)

ω

=> 𝑃 = 𝑈 𝐼 𝐶𝑜𝑠φ = 2 007 (𝑊)

𝑄 = 𝑈 𝐼 𝑠𝑖𝑛φ = 1 670 𝑉𝑎𝑟 ( )

𝑄 = 𝑆2− 𝑃2= 1 748 (𝑉𝑎𝑟)

=> Kết quả gần giống với lý thuyết, sai số do thiết bị đo.

=> Đồ thị véc tơ điện áp:

5 Mạch R – C nối tiếp:

𝑈 = 23 95 𝑉 ( )

𝐼 = 0 105 𝐴 ( )

𝑃 = 1 701 𝑊 ( )

𝐶𝑜𝑠φ = 0 673

𝑈𝑅= 16 03 𝑉 ( )

𝑈𝐶= 18 021 𝑉 ( )

𝑆 = 2 513 𝑉𝐴 ( )

=> R = 𝑈𝑅 = 152.667 (Ω)

𝐼

=> 𝑍𝐶= 𝑈𝐶

𝐼 = 171 628 Ω ( )

=> 𝐶 = ω.𝑍1

𝐶 = 1 855 × 10−5 (𝐹)

=> P = 𝑈 𝐼 𝑐𝑜𝑠φ = 1 692 (𝑊)

=> S = 𝑈 𝐼 = 2 514 (𝑉𝐴)

=> Kết quả gần giống với lý thuyết, sai số do thiết bị đo.

=> Đồ thị véc tơ điện áp:

6 Mạch R – L - C nối tiếp:

𝑈 = 24 15 𝑉 ( )

𝐼 = 0 141 𝐴 ( )

𝑈𝑅= 21 35 𝑉 ( )

𝑈𝐿= 20 52 𝑉 ( )

𝑈𝐶= 23 67 𝑉 ( )

𝑃 = 3 356 𝑊 ( )

𝑆 = 3 387 𝑉𝐴 ( )

𝐶𝑜𝑠φ = 0 992

=> R = 𝑈𝑅 = 151.418 (

=> 𝑍𝐿= 𝑈𝐿 = 145.532 (

=> 𝐿 = 𝑍𝐿 H)

ω = 0 463 (

=> 𝑍𝐶= 𝑈𝐶

𝐼 = 167 872 Ω ( )

=> 𝐶 = ω.𝑍1

𝐶 = 1 896 × 10−5 (𝐹)

=> P = 𝑈 𝐼 𝑐𝑜𝑠φ = 3 378 (𝑊)

=> S = 𝑈 𝐼 = 3 405 (𝑉𝐴)

=> Kết quả gần giống với lý thuyết, sai số do thiết

bị đo.

=> Đồ thị véc tơ điện áp:

Blurred content of page 12

2 Nghiệm chứng hiện tượng hỗ cảm :

Đặt nguồn điện áp hình sin với hiệu điện thế hiệu dụng U = 24 (V), tần số

f = 50 (Hz)

Sơ đồ mạch :

→ 𝑈22'= 17 892 (𝑉

Đây chính là lượng điện áp hỗ cảm do dòng điện

→

trên cuộn 11’gây ra trên cuộn 22’

* Xác định các cặp cùng tính của hai cuộn dây hỗ

cảm:

Đo lần 1 :

𝑈11'= 13 012 (𝑉)

𝑈22'= 11 995 (𝑉)

Đo lần 2 :

𝑈11'= 12 151 (𝑉)

𝑈2'2= 11 820 (𝑉)

→ 𝑈2'2= 11 995 𝑉( ) > 𝑈 == 11 820 (𝑉)22'

được tăng cường

Hai đầu 1 và 2’ cùng cực tính

→

* Truyền công suất bằng hỗ cảm :

Đặt nguồn điện áp hình sin với hiệu điện thế hiệu dụng U = 24 (V), tần số

f = 50 (Hz), R =𝑅1

Ta đo được:

→

𝑈11'= 23 34 (𝑉)

𝑈22'= 13 634 (𝑉)

Mắc điện trở R để khép kín mạch chứa cuộn cảm 2 thì điện áp hỗ cảm lên𝐿2gây ra bởi I tạo thành dòng I’ , do cực tính của hai cuộn dây đã biết xác định được I’

Công suất truyền bằng hỗ cảm từ cuộn 11’ 22’.→

Coi cuộn dây không tiêu hao năng lượng nên công suất của cuộn dây buộc phải truyền qua 1 cuộn khác có quan hệ hỗ cảm với nó

Công suất trên R :

𝑃 = 𝐼𝑅 2 𝑅 = 3 754 (𝑊)

- Hệ số biến áp khi có tải :

𝐾𝑈

𝑈11' = 0 584