bài thí nghiệm ltm 01 tính chế độ xác lập điều hòa trong mạch điện tuyến tính bằng máy tính dùng phần mềm matlab

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIBÁO CÁO THÍ NGHIỆM LÝTHUYẾT MẠCH I.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM LÝ THUYẾT MẠCH I

BÀI THÍ NGHIỆM LTM : 01

TÍNH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP ĐIỀU HÒA TRONG MẠCH ĐIỆN TUYẾN

TÍNH BẰNG MÁY TÍNH DÙNG PHẦN MỀM MATLAB

Bài

1:

Phương pháp dòng vòng

Code Matlab:

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

j = sqrt(-1);

pi = 3.1415;

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*2*pi*60*0.2;

Z4 = 15+j*2*pi*60*0.3;

Z5 = 20+j*2*pi*60*0.4;

Z6 = 10+j*20;

Z35 = j*2*pi*60*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];

Zv = B*Znh*B';

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

Iv = Zv\Ev;

Inh = B'*Iv

Unh = Znh*(Inh + Jnh) - Enh

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

Chạy đoạn code trên bằng chương trình Matlab ta thu được kết quả:

Inh =

-2.862 0

- 3.043 3i 3.915

1

+ 2.830 9i 1.053

1 - 0.2124i 1.274

9 - 0.0992i

-0.221 8

- 0.113 2i

-4.136 9

- 2.944 1i

Unh =

1.0e+02 *

2

Sng =

-0.6413 - 2.0578i -0.6001 - 0.9475i 0.3379 + 0.6309i 0.3034 + 1.4269i 0.2622 + 0.3167i 0.0412 + 1.1103i 1.2746e+03 + 1.6798e+03i

Bài

2:

Phương pháp dòng vòng:

Code Matlab:

B

= [1 -1 0 1 0;01 -1 0 1];

j

= sqrt(-1);

p

i = 3.1415;

E

1 = 200*exp(j*0);

E

n

h

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

J

n

h

=

[0;0;0;0;0];

Z

1 = 200; Z2 = 200; Z3 = 10;

Z

4 = 100; Z5 = 100;

Z

n

h

= [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 - Znh*Jnh);

Iv = Zv\Ev;

Inh = B'*Iv

Unh = Znh*(Inh + Jnh) - Enh

Chạy đoạn code trên bằng chương trình Matlab ta thu được kết quả:

Inh =

0.5391

-0.1913

-0.3478

0.5391

Unh =

-92.1739

-38.2609

-3.4783

53.9130

34.7826

3

IR U

BÀI THÍ NGHIỆM LTM : 02

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

MẠCH ĐIỆN CÓ NGUỒN HÌNH SIN

1 Mạch thuần điện trở:

UR = 11.6

IR = 0.116

PR = 1.355

Cosφ = -1

R = 100 (Ω)Ω)) Theo lý thuyết, và cùng pha

IR U

2 Mạch thuần điện cảm:

IL

UL = 12.168

V IL = 0.357

A QL = 4.21 J

Cosφ = -0.22

ZL = 33.2 (Ω)Ω))

L = 0.106 (Ω)H)

Do cuộn cảm có điện trở trong rất nhỏ nên có giản đồ:

R

3 Mạch thuần điện dung:

C

UC = 12.196

V IC = 0.076

A QC =

0.9259 J

Cosφ = 0.008

IC U

Z

C

=

1

6

0

5

(Ω)

Ω)

)

C = 1.98*10-5 (Ω)F)

Tụ điện có chậm pha hơn một góc nên có giản đồ

4 Mạch R-L nối tiếp

I

R U

L

U = 12.217 V

UR = 6.768 V

I = 0.067 A

UL = 9.53 V

P = 0.541 W

S = 0.826 VA

Cosφ = -0.644

ZL = 142.2 (Ω)Ω))

L = 0.453 (Ω)H)

Trong cuộn cảm có điện trở trong rất nhỏ nên có giản đồ:

5 Mạch R – C nối tiếp:

R C

U = 12.173 V

UR = 4.939 V

I = 0.104 A

UC = 11.084

V P = 0.528

W

S = 1.266 VA

Cosφ = 0.416

ZC = 106.6 (Ω)Ω))

C = 3*10-5 (Ω)F)

R = 47.5 (Ω)Ω)) Trong mạch này, chậm pha hơn một góc π2nên có giản đồ:

U

6 Mạch R - L – C nối tiếp:

5

I U

C

U = 12.152 V

I = 0.05 A

UR = 4.951 V

UL = 15.009

UC = 5.366 V

P = 0.335 W

S = 0.606 VA

Cosφ = -0.554

ZC = 107.3 (Ω)Ω)) C

= 2.97*10-5 (Ω)F) R

= 99 (Ω)Ω))

ZL = 300.2 (Ω)Ω) L= 1.1 (Ω)H)

2 giá trị ZL khác nhau nên mạch có tính cảm kháng

6

I

R

BÀI THÍ NGHIỆM LTM : 03

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

CÓ HỖ CẢM TRONG MẠCH ĐIỆN CÓ KÍCH THÍCH HÌNH SIN

1 Nghiệm chứng lại định luật Kirchhoff 1

R3

L

U = 11.784

V; Cosφ1 = 1; ⇨ φ1 = 0o : dòng cùng pha áp

I1 = 0.077 A; Cosφ2 =

0.328;

φ2 = 70.85o : dòng sớm pha hơn áp

I2 = 0.025 A;

I3 = 0.071 A;

Cosφ3 = 0.968;

φ3 = -15.85o : dòng trễ pha áp

⇨ I1 = 0.077 (Ω)A); I2= 0.0082 – j0.024 (Ω)A); I 3= 0.0683 – j0.0194 (Ω)A)

⇨ + I 1 - I 2- I3 = 0

Qua kết quả thực nghiệm chứng minh được định luật Kirchhoff 1 đúng

2 Nghiệm chứng hiện tượng hỗ cảm:

M

U22’ = 11.87 V

’

U11’ = 12.375

V U22’ =

11.878 V

R2 U

C I2

U

U11’ = 12.015

V U2’2 =

11.551 V

Ta thấy U22’ > U2’2 nên

• Lần 1: 2 cuộn cảm cùng cực tính:

o U11’ = UL1 + UM12

o U22’ = UL2 + UM21

• Lần 2: 2 cuộn cảm ngược cực tính

o U11’ = UL1 - UM12

o U22’ = UL2 - UM21

3 Truyền công suất bằng hỗ cảm:

M

R

U11’ = 11.7 V

U22’ = 7.35 V

⇨ Hệ số biến áp khi có tải R là:

|K21| = U 22 '

U 11 '= 7.3511.7= 0.628

U