báo cáo thí nghiệm lý thuyết mạch điện i

BÀI THÍ NGHIỆM LTM1: 02 TRONG MẠCH ĐIỆN CÓ NGUỒN HÌNH SINI.Mục đích thí nghiệm 1.Sinh viên có hiểu biết tổng quan về phòng thí nghiệm lý thuyết mạch khi lần đầu tiên đến phòng thí nghiệm

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

LÝ THUY T M Ế ẠCH ĐIỆN I

Giảng viên hướng dẫn: thầy Nguyễn Văn thực

Nhóm sinh viên th c hi n: ự ệ

Lê Văn Chiến - 20200085

Lê Doãn Đạt - 20202595

Nguy n Xuân Toàn - 20204611 ễ

Mã l p thí nghi m: 712434 ớ ệ

Hà N i, tháng 3 ộ năm 2022

BÀI THÍ NGHI M LTM: 01 Ệ

I.Mục đích thí nghiệm

S dử ụng chương trình MATLAB để tính chế độ xác lập điều hòa trong mạch điện

tuy n tính bế ằng:

1) Phương pháp dòng vòng

2) Phương pháp thế nút

II N i dung thí nghi m ộ ệ

Bài 1: Tính toán các thông s : ố

6

10 30 ( )

6

100( )

1

200 60 ( )

2

•

•

=

•

=

J6

R3

L3

R5

L5

R4 L4

Z6

i6

i1

i2

i3

a) Tính dòng điện các nhánh

b) Tính điện áp các nhánh

c) Tính t ng công su t các ngu n ổ ấ ồ

CODE:

A=[1 0 1 1 0 0;0 1 1 0 1 0;0 0 0 -1 1 1];

j=sqrt(-1);E2=200*exp(j*pi/3);E1=100*exp(j*0); 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+24*pi*j;Z4=15+36*pi*j;

Z5=20+120*0.5*pi*j;Z6=10+20*j;Z35=-j*0.6*sqrt(0.2*0.5)*pi*120;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];

Zv=A*Znh*A';

Ev=A*(Enh-Znh*Jnh);

Iv=Zv\Ev;

Inh=A'*Iv

Unh=Znh*(Inh+Jnh)-Enh

Sng=(Inh+Jnh)'*Enh+Jnh'*Unh

Sz=(Inh+Jnh)'*Znh*(Inh+Jnh)

K t qu ế ả hiển th : ị

Inh =

0.5835 + 0.0919i

0.8788 - 0.7058i

1.4623 - 0.6140i

-0.1076 - 0.3834i

1.5699 - 0.2306i

0.6911 + 0.4753i

Unh =

1.0e+02 *

-0.8617 + 0.2610i

-0.7537 - 1.7853i

0.4442 - 0.0818i

0.4175 - 0.1792i

0.3094 + 1.8671i

0.1080 - 2.0463i

Sng =

9.5357e+02 + 2.0398e+03i

Sz =

9.5357e+02 + 2.0398e+03i

Bài 2:

5

1.

1

W

L

C

=

=

a) Tìm dòng điện nhánh I 3

b) Tìm hiệu điện th U ế BC

c) Tìm công suất P e1

d) Tìm công suất P e5

Code:

j=sqrt(-1);

E1=200*exp(j*0);

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

Z1=200;Z2=Z1;Z3=10;Z4=-100*j;Z5=100*j;

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];

Ynh=inv(Znh);

A=[1 -1 -1 0 0;0 0 1 -1 1];

Ynut=A*Ynh*A';

Jnut=A*(-Ynh*Enh);

Vnut=Ynut\Jnut;

Unh=A'*Vnut;

Inhxc=Ynh*(Unh+Enh)

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

E5=200;

Enh=[0;0;E5];

B=[1 -1 -1];

Ynh=inv(Znh);

Ynut=B*Ynh*B';

Jnut=B*(-Ynh*Enh);

Vnut=Ynut\Jnut;

Unh=B'*Vnut;

Inh1c=Ynh*(Unh+Enh)

I3=Inhxc(3)+Inh1c(3)

Kết quả hiển thị:

Inhxc =

0.5000 + 0.0000i

0.5000 + 0.0000i

0.0000 + 0.0000i

0.0000 + 1.0000i

0.0000 + 1.0000i

Inh1c =

0.9091

-0.9091

1.8182

I3 =

1.8182

Pe1 =

100.0000

BÀI THÍ NGHIỆM LTM1: 02

TRONG MẠCH ĐIỆN CÓ NGUỒN HÌNH SIN

I.Mục đích thí nghiệm

1.Sinh viên có hiểu biết tổng quan về phòng thí nghiệm lý thuyết mạch khi lần đầu tiên đến phòng thí nghiệm

• Khả năng phòng thí nghiệm

• Nội quy phòng thí nghiệm

• Nguyên tắc sử dụng thiết bị của phòng thí nghiệm

2.Nghiệm chứng các hiện tượng cơ bản trên các phần tử R, L, C quan hệ dòng,

áp trên các ph n t ầ ử đó Các mạch ghép n i, quan h dòng, áp, công su t, h s ố ệ ấ ệ ố co𝒔𝝋 khi ta đặt vào nguồn điện áp hình sin có tần số f = 50Hz

II.Nội dung thí nghiệm

1) Mạch thuần điện trở:

Đặt nguồn điện áp hình sin với trị hiệu dụng U = 12(V); R = 50(Ω) có trên bảng mạch

Dùng Powermeter đo:

UR = 12 V

= 242 mA

IR

P = 2 W R 9

Co𝑠 = 1

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

𝑃𝑅(𝐿𝑇)= 𝑈𝑅𝐼𝑅𝑐𝑜𝑠𝜑 = 2.904 ≈ 𝑃𝑅(𝑇𝑁) Kết quả thí nghi m cho ệ thấy công suất P được tính đúng ớ lý v i thuy t ế nhưng có sai

số do dụng ụ hoặ do c c quá trình làm thí nghi mệ

2) Mạch thuần điện cảm:

Đặt nguồn điện áp hình sin v i tr ớ ị hiệu d ng U = 12(V); L = 50mH có trên b ng ụ ả

m ch.ạ

Dùng Powermeter đo:

U= 12 V

IL 86.60 = mA

P L= 450 mW

Cosj = 0.433

Nghi m l i các quan h ệ ạ ệ đã học trong lý thuy t và có nh n xét v phàn t ế ậ ề ử điện cảm thực tế:

𝑃𝐿(𝐿𝑇)= 𝑈𝐿𝐼𝐿𝑐𝑜𝑠𝜑 = 0.449 ≈ 𝑃𝐿(𝑇𝑁)

𝑍𝐿=𝑈𝐿

𝐼 𝐿𝑠𝑖𝑛𝜑 = 124.9 Ω

𝐿𝑇𝑁= 𝑍𝐿

2𝜋𝑓= 39.8(𝑚𝐻)

Kết quả thí nghiệm cho thấy công suất P được tính đúng với lý thuyết nhưng có sai

số do dụng cụ (cos 𝜑bị lệch khá nhiều so với lý thuyết) hoặc do quá trình làm thí nghiệm

3) Mạch thuần điện dung

Đặt nguồn điện áp hình sin với trị hiệu dụng U = 12(V); 𝐶 = 20𝜇𝐹 có trên bảng mạch

Dùng Powermeter đo:

UC = 12 V

IC = 78.5 mA

P = 1.6 mW C

Co𝑠𝜑= 0.002

Nghi m l i các quan h h c trong thuyệ ạ ệ đã ọ lý ết:

sin 152.87

1 20.8

2

C

C

C

c

U

Z

I

fZ







Kết quả thí nghi m cho ệ thấy công suất P được tính đúng ớ lý v i thuy t ế nhưng có sai

số do dụng ụ hoặ do c c quá trình làm thí nghi m ệ

M4) ạch R-L n i ố tiếp:

Đặt nguồn điện áp hình sin v i tr ớ ị hiệu dụng

U = 12(V); R = 50 Ω), L= 50 (mH) có trên

bảng m ch ạ

Dùng Powermeter đo:

U = 12V I = 78.4 mA

U = 3.9V R UL = 9.9V

S = 1.04 VA P = 0.67 W

= 0.64

Co𝑠𝜑

Nghi m l i các quan h trong lý thuy ệ ạ ệ ết:

3

cos 0.60(W)

0.94( )

49.74

126.28

40.2 10

2

LT

R

L

L

L

TN

U

R

I

U

Z

I

Z

f





−

Kết qu thí nghi m cho th y công suả ệ ấ ất P được tính đúng với lý thuyết nhưng có sai

số do d ng c ụ ụ hoặc do quá trình làm thí nghi m ệ

5) Mạch R-C nối tiếp:

Đặt nguồn điện áp hình sin v i tr ớ ị hiệu dụng

U = 12(v); R = 50(Ω), C = 20 (uF) có trên

bảng m ch.ạ

Dùng Powermeter đo:

U= 12V I = 71.42mA

U = 3.64V R UC = 11.4V

S = 869.9 mVA P = 259.9 mW

= 0.3

Co𝑠𝜑

Nghi m l i các quan h ệ ạ ệ đã học:

159.6

2

C

C

C

U

Z

I

fZ







Kết qu thí nghi m cho th y công suả ệ ấ ất P được tính đúng với lý thuyết nhưng có sai

số do d ng c ụ ụ hoặc do quá trình làm thí nghi m ệ

6) Mạch R-L-C nối p tiế

Đặt nguồn điện áp hình sin v i tr ớ ị hiệu dụng

U = 12(v); R = 50(Ω), L = 50 (mH); C = 20

(uF)có trên b ng mả ạch

Dùng Powermeter đo:

U= 12 V

I= 92.6 mA

UR = 4.6 V

UL= 14.3 V

UC= 14.4 V

S = 1.110 VA

P = 0.426 W

Co𝑠𝜑 = 0.38

Nghi m l i các quan h ệ ạ ệ đã học:

155.5

1

20.5

2

154.4

49.2

2

C

C

C

L

L

L

U

Z

I

fZ

U

Z

I

Z

f









Kết qu thí nghi m cho th y công suả ệ ấ ất P được tính đúng với lý thuyết nhưng có sai

số do d ng c ụ ụ hoặc do quá trình làm thí nghi m ệ

H.1

I Mục đích thí nghiệm

1 Nghi m chệ ứng lại định lu t Kirhof 1 ậ

2 Nghi m chệ ứng hiện tượng h c m ỗ ả

- Xác định c c cùng tên c a hai cu n dây có h c m bự ủ ộ ỗ ả ằng thực nghi m ệ

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

II N i dung thí nghi m ộ ệ

1 Nghi m ch ng lệ ứ ại định lu t Kirhof 1 ậ

M c mắ ạch theo sơ đồ H.1:

Đặt nguồn điện áp hình sin v i hi u d ng ớ ệ ụ U=12(V); R1=50(Ω); R2=50 (Ω); R3 = 50(Ω); C1=20(uF); L1=50(mH); Giá tr c a các ph n t ị ủ ầ ử này đã tìm được ở bài thí nghi m s ệ ố 02

Dùng Powermeter đo:

U=12V

I1=61mA

Co𝑠𝜑1=0,998

I2=56.62mA

Co𝑠𝜑2=-0,3

I3 =71,4mA

Co𝑠𝜑3=0,64

Phức hóa các dòng điện:

𝐈1 =61mA

𝐈2 =16.97-54.01*j

𝐈3 =45.7+54.86*j

Nghi m lệ ại định lu t Kirhof 1: ậ

Xét t i nút A ta có: ạ 𝐈2 + 𝐈3𝐈1

Do đó định luật kirhof 1 được nghiệm đúng

A

2 Nghiệm chứng hiện tượng hỗ cảm

*) Hiện tượng hỗ c m: ả

M c mắ ạch như sơ đồ:

Đặt nguồn điện áp hình sin hi u dệ ụng U=12(v), f=50Hz Dùng Powermeter đo điện

áp cuộn 22* ở ạch, đó chính là điện áp h c h m ỗ ảm

U22*=6,841

*) Xác định cặp cùng tính c a 2 cu n dây h c m: ủ ộ ỗ ả

- M c mắ ạch theo sơ đồ hình 3:

Đặt nguồn điện áp hình sin hi u dệ ụng U=12V, f=50Hz Dùng poweemeter đo điện áp:

U11*=7.593(V)

U22*=4.583(V)

-M c mắ ạch theo sơ đồ hình 4:

Hai cuộn dây được nối theo th t ứ ự ngược lại với hình 3 Đặt nguồn điện áp hình sin hiệu dụng U=12V, f=50Hz Dùng powermeter đo điện áp:

U11*=29.11(V)

U22*=16.97(V)

-Nhận xét: Do U11*(hình a) < U11*(hình b) nên hiệu điện th ế đã được tăng cường Do đó theo hình 4 thì 2 đầu 1 và 2’ là hai đầu cùng cực tính, 1’ và 2 là hai

đầu cùng c c tính ự

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

- Mạch điện như sơ đồ hình vẽ:

-Nguồn U=12V, f=50Hz, R=50Ω

-Các giá tr ị đo được trên thiết bị:

U11’=12V U22’=6,841V

- Như ta đã biết thì khi 2 cuộn dây có dòng điện chạy qua và đặt gần nhau sẽ xuất hiện hiện tượng hỗ cảm:

+ trong trường h p này khi m c R khép kín m ch chợ ắ ạ ứa L2 thì điện áp hỗ cảm lên L2 gây ra bởi dòng điện I sẽ tạo thành dòng điện I’

+ do c c tính c a 2 cuự ủ ộn dây đã biết nên có th ể xác định được chiều I’

- Công su t truyấ ền b ng h c m t ằ ỗ ả ừ cuộn 11’ sang 22’

Do có th coi cuể ộn dây không tiêu hao năng lượng, nên công suất của cuộn dây 1 buộc ph i truy n qua 1 cu n dây khác có quan h h cả ề ộ ệ ỗ ảm với nó

- H s ệ ố biến áp khi có t i R là: ả

11'

U Ku U

R