Xác định |ZI: Là tỉ số trị biên độ hay trị hiệu dụng của áp và dòng trên nhánh.. Gia tri thông số mạch thí nghiệm: Giá trị thông số của các mạch thí nghiệm trong bài thí nghiệm này được
Trang 1
TRUONG DAI HOC BACH KHOA
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ
ra A
as TP.HCM
BAO CAO THI NGHIEM
BÀI 3: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIẾU (AC)
Ngày thực hiện: 01/07/2023
2 Bùi Anh Duy 2210494
3 Lê Thành Đạt 2012922
Thành phố Hô Chí Minh, tháng 07 năm 2023
A MỤC ĐÍCH:
Bài thí nghiệm giúp sinh viên khảo sát các đặc trưng của một mạch điện trong trường h
ồn tác động lên mạch là nguồn điều hòa, hay còn gọi là nguồn xoay chiều (AC) Quá trì
Trang 2B DAC DIEM:
Phân tích mạch xác lập điều hòa thông qua tính toán trên mạch phức Ở mạch phức, trở kháng nhánh Z là số phức, bằng tỉ số biên độ phức áp và dòng trên nhánh Luật Ohm dạng phức được phát biếu:
v21
I Xác định |ZI:
Là tỉ số trị biên độ hay trị hiệu dụng của áp và dòng trên nhánh Trị biên độ có thé đọc nhờ dao động ký và trị hiệu dụng có thê đọc nhờ volt kế xoay chiều
II Xác định :
Có nhiều phương pháp, trong bài thí nghiệm này đề nghị đùng dao động ký vZi hai phương pháp cơ bản:
a So pha trực tiếp:
Đưa cả hai tín hiệu (cùng GND) vao hai kênh của dao động ký Chọn VERT
MODE là DUAL hay CHOP Chỉnh định dao động ký để hiển thị hai tín
hiệu trên màn hình như Hình 1.3.0.1
F—— w— + signal Vv dy generator ; L 3 ue
>
Ato
Hinh 1.3.0.1: Do pha truce ti€p
Dựa vào giá trị của nút Time/div ta đọc giá trị và T Góc lệch pha giữa CHB và CHA xác định theo:
+ Theo hinh 1.3.0.1, ta thay t là dương khi tín hiệu cần xác định góc pha xuất hiện trưZc tín hiệu chuân
+ Dao động ký chỉ nhận tín hiệu áp Do đó khi cần đưa vào tín hiệu dòng thì ta thông qua tín hiệu áp trên điện trở mang dòng điện đó
Trang 3b So pha ding do thi Lissajous:
Dua ca hai tín hiệu (cùng GND) vào hai kênh của dao động ký Chọn VERT MODE là X-Y Chỉnh định các nút Voltdiv của đao động ký dé
hiển thị trên màn hình như Hình 1.3.0.2
Lissajous Figum
v
Hình 1.3.0.2: So pha dùng đồ thị Lissajous
Giả sử và Ta thấy tại t= 0 thì X =0 và Do đó:
Phương pháp này đơn giản nhưng chỉ hữu hiệu ở các giá trị Nếu các giá trị lZn hon, tri sin() thay đôi rất chậm và độ chính xác sẽ giảm
C PHẢN THÍ NGHIỆM:
I Gia tri thông số mạch thí nghiệm:
Giá trị thông số của các mạch thí nghiệm trong bài thí nghiệm này được chọn theo bảng sau đây Lưu ý giá trị R¡ = thành phần điện trở trong mô hình nối tiếp của cuộn dây sẽ được xác định trong quá trình thí nghiệm
G day Ri do duoc = 300 Q
Trang 4
Phan tir Giá trị dùng thí
nghiệm
H.Đo trở kháng tu điện:
a) Thực hiện mạch thi nghiệm như hình Ì 3.2,
Chỉnh máy phát sóng sin để u(t) có biên độ 2 V, tần số 2 kHz Dùng dao động
ký, đo biên độ áp trên R và trén tu C Tinh In = Uạ„/R Tính |Zc| = Uan/In
Sử dụng phương pháp đo pha trực tiếp để đo góc lệch pha giữa u.(t) va i.(t) (cũng là i(t) băng cách CH2 INV) Điển vào bảng số liệu vZ¡ hai giá trị tần số khác nữa (Lưu ý chỉnh đúng tần số máy phát, kiêm lại vZ¡ chu kỳ T thông qua việc đọc
từ giá trị nút chỉnh Time/div của dao động ký Gia su ta chon Time/div = 100us thi tín hiệu 2 kHz; 5 kHz và 10 kHz sẽ có chu kỳ lần lượt là 5 ô; 2 6 va | 6)
i-~
ob ent + Cc ức
May phat GND
song
Hình 1.3.2: Đo trở kháng tụ điện
1647,0
2 kHz 2V 168V | 102V | 102mV 6 120us | -86,4
5 kHz 2V 1,12V | 1,52V | 1,52mV| 736,84 | 50us -90
10 kHz 2V 0,64V | 175V |I,75mV | 365/71 | 24s -86,4
VZiL»= URm/R
|Zc| =Uem / In
Oc= vZi Tlachu ky, do 6 dao động ky
b)_ Vẽ đồ thị |Zc| theo Cho biết biểu thức lý thuyết của |Zc|L theo
œ=27.Ÿ
=>
Trang 5|ZC|
1800
1647.06
1600 3%
1400
1200
1000
800
600
400
200
kn 10kr 20kr
[ZC] sno Exponential (|ZC|}
c) Kết luận:
Khi tần số càng lZn thì độ 1Zn của trở kháng tụ điện càng giảm
Giải thích: Vi trở kháng tỉ lệ nghịch vZi tần số góc, ma tan số góc tỉ lệ thuận vZi tan số Vì vậy trở kháng tỉ lệ nghịch v⁄Zi tần số
III Mach RC ni tiép:
a Thực hiện mạch thí nghiệm RC nói tiếp như hình 1.3.3
Chỉnh may phat song sin dé u(t) có biên độ 2 V, tần số 2 kHz Dùng DMM
(Multimeter) đo dòng vào mạch, đo áp vào mạch, áp trên R và áp trên C (Lưu ý: giá trị đọc trên DMM là trị hiệu dụng) Sử dụng phương pháp do pha trực tiếp để đo góc lệch pha giữa u(t) và i(£) (thông qua đọc ) Điển vào bảng sô liệu:
i
re oH Máy pheit © Ro cH?
song
GND Hình 1.3.3: Mach RC nối tiếp
U Ue Ur I Z| ? 1.41Vm
1,1868 | 0,6959 | 0,706.10° | 1997,17 | 80ps -57,6
Trang 6
b Dung đồ thị vectơ điện úp của mạch theo số liệu do phân a) dùng thước và compa chọn pha ban đấu của dòng điện là ÚU Từ đồ thị vecfơ suy ra So sảnh với giá trị đo được trong bảng số liệu
DB =0.6959
02 0 N= 29.0140800681854 7” sa 0£
-02
-0.4
DC = 1.1868
-08
-1
C
LE2
VZ¡ @= gần giống vZ¡ đo được trong bảng số liệu
c Tĩnh công suất của mạch RC nồi tiêp theo sô liệu do:
CS Hé so CS CS phan bié cos tac khang
kié ng
ns P
0.99 0.54 0.53 -0.84 5m 73
m
Công suât biêu kiên S = 1⁄2 Um.Im = 0,995 mVA
Céng suat tac dung P= S.Cos = 0.5375 mW
Công suất phản kháng Q = S.Sin$ = -0.84 mVAr
IV Do trở kháng cuộn dây:
Qa) Thực hiện mạch thi nghiệm như hình l 3.4
Trang 7Mlíy
phat song
Hình 1.3.4: Đo trở kháng cuôn day
Chỉnh may phat song sin dé u(t) co bién độ 2 V, tần số lần lượt là 2 kHz, 5 kHz
và 10 kHz Đưa hai tín hiệu ua(t) và ur(t) vào dao động ký Dùng dao động ký, do biên đ áp trên R và trên cuộn dây L
Sử dụng phương pháp đo pha trực tiếp để đo góc lệch pha giữa u¡(t) va ix(t)
(cũng là i(t) bằng cách CH2 INV) Điền vào bảng số liệu (Lưu ý chỉnh đúng tần
số máy phát, kiểm lại vZi chu ky T thông qua việc đọc từ giá trị nút chỉnh
Time/div của dao động ký) _
Ta
J J
U u u |
d2
D
D la ibs 115 l2 |
32
P 1,8 05 5 50
66
jo + d3 35 2V 2V d0
Trang 8
b) Vé do thi |Z;| theo Cho biét biểu thức lý thuyết cua \Z;| theo
|ZL|
8000
7000 6666.67
6000
5000
4km 10km 20km
[ZL|L sà»»s=ss=s=s Linear ([ZL|}
Biéu thức lý thuyết của |Z¡| theo : Z¿ = œ.L
c) Kết luận được điều gì khủ phụ thuộc
Khi œ tăng thi Z, sẽ tăng, dẫn đến góc cảng nghiêng vẻ trục tung
> Tăng sự ảnh hưởng của L, giảm sự ảnh hưởng của điện trở
V Mạch RL nối tiếp:
a) Thực hiện mạch thí nghiêm RL nội tiếp như hình 1 3.5
CH1 Máy
R
—o GND
Hình 1.3.5: Mạch RL nối tiếp
Chỉnh máy phát sóng sin để u(t) có biên độ 2 V, tần số 2 kHz Dùng
DMM (Multimeter) do dong vao mach, do ap vao mach, ap trén R và áp trên L
(Luu y: gia tri doc trén DMM 1a tri hiéu dung)
Sử dụng phương pháp đo pha trực tiếp để đo góc lệch pha giữa u(t) và 1{t) (thông qua đọc ) Điền vào bảng số liệu:
L4
vì 2 7 m 5
Trang 9b) Dung dé thi vecto dién dp cia mach theo sé liéu do dùng thước và compa, chon pha ban dau của dòng điện là 0 Từ đồ thị veclg suy ra
So sảnh với giá trị đo được trong bảng số liệu
Nhận xét: từ đồ thị ~ 46.28° gần giỗng vZ¡ trong bảng số liệu
c) đỉnh công suất của mạch RL nồi tiép theo số liệu đo:
biểu cos dun phan
VI Mạch RLC nỗi tiếp:
4) Thực hiện mạch thi nghiệm RLC noi tiếp như hình 1 3.6
Chỉnh máy phát sóng sin dé u(t) có biên độ 2 V, tần số 2 kHz Dùng DMM
(Multimeter) do dong vao mach, do ap vao mach, áp trên R, trên L và áp
trên C (Lưu ý: giá trị đọc trên DMM là trị hiệu dụng)
Sử đụng phương pháp đo pha trực tiếp đề đo góc lệch pha gitra u(t) và i(t) (thông qua đọc ) Điền vào bảng số liệu:
CH1 CH2
Mláy phat song
GND
Hình 1.3.6: Mạch RLC nối tiếp
U UL Uc Ur I |Z4 Ụ 1,41 1,2 1,6 0,9 0,9 146 20u -
Trang 10
ms 7 3 4 7 5 6 2 m 7
compa, chon pha ban đầu của dòng điện là 0, gid sve R thudn tré va
C thudn dung Từ độ thị veclơ suy ra So sánh với giá trị do được trong bảng SỐ liệu
Ucr =V
44,15°
1:3
D
1
By |c y Ạ
0 0& =q15.469188900721"!
G
~0.5
b c m
|
¬1
TE F
n
gan giéng vZi do duoc
C) Tĩnh công suất của mạch RLC nồi tiếp theo số liệu đo:
CS Hệ CS CS
b S t pha
1 6 a n
u c ng
Oo d Q
Trang 11
1 n
n
P
3
1,3
m
da) Tinh céng suất P trên tung phan tu cua mach RLC noi tiép:
r r r P
é é é ©
n n n +
0,1 0,9 Ll
6 5 I
m m
Vị cuộn không thuân cảm nên có công suat tac dung R, = 0,196 mW Công suất tác đụng trên
Công suất phản kháng trên
Công suất phản kháng trên tụ =- 1,567 mVAr
Nguyên lý cân bằng công suất :
Do sai số trong quá trình đo và điện trở rỉ của tụ nên P trên từng phần tử gan băng P phát, mạch cân băng công suat
VII Mach RC song song:
a) Thực hiện mạch thi nghiệm như hình ] 3.7
May phat song
Hình 1.3.7: Mach RC song song
Trang 12Chỉnh may phat song sin dé ur(t) co bién dé 2 V, tan sé 2 kHz Ding
DMM (Multimeter) do dong vao mach, do dong qua trở R va dong qua
tụ C Sử dụng phương pháp đo pha trực tiếp để đo góc lệch pha giữa ug(t) va i(t) bang cach dua up(t) va Ugo(t) vao CH1 va CH2 Thue hién bang số liệu:_
&
1
)
1,4
I 0,8 06 "6 0,5 37 4
Vv 6 2
m
m
S
Góc lệch UR và I là
hb) Gia sw điện trở là thuân, vẽ đô thị vectơ dòng cho mạch song song khi
chọn pha ban đầu của áp up(t) la 0 Từ đồ thị vectơ, viết ra các giá trị
done, ap phitc hiéu dune (dane mii) trone mach:
(Vms)
(mA)
Từ đó tính ra:
Trở kháng nhánh song song:
Góc lệch pha giữa ua(t) va i(t)
c) Tinh cong sudt cia nhénh RVC theo sé liéu do:
C8 biêu Hệ sô cos CS tác CS phan khang kiên S dụng P Q
Công suât biêu kiên S = 1⁄2 Um.Im = 0.85 mVA
Công suất tác đụng P = S.CosQ$ = 0.6749 mW
Công suất phản kháng Q = S.Sin$ = 0.5165 mVAr
Trang 13Mach RL song song:
a) Thực hiện mạch thi nghiệm như hinh_1.3.8
Chỉnh may phat song sin dé ug(t) co bién độ 2 V, tần số 2 kHz Ding
DMM (Multimeter) do dong vao mach, do dong qua tro R va dong qua cuộn dây L
Sử dụng phương pháp đo pha trực tiếp để đo góc lệch pha giữa ua(£) và
1t) bằng cách đưa ua(t) và usø(t) vào CHI và CH2 Thực hiện bảng số
liệu:
Ur I Tr iL (ua &
i)
1,41V 0,802 0,628 0,525 36.84
ms mA mA mA
Máy phat song
— Up + Hinh 1.3.8: Mach RL song song b)_ Giả sử điện trở là thuần, vẽ đê thị vecto dong cho mach song song khi_chon
pha bạn đâu của ap up{t) la 0 Tie dé thi vectơ việt ra các giá trị dòng, ap phức hiệu dụng (dạng mũ) trong mạch:
l u
(mA)
Từ đó tính ra:
Trở kháng nhánh song song:
Góc lệch pha giữa ua(t) va i(t)
c) Tĩnh công suất của nhánh N//L theo số liệu đo:
kiên S dụng P Q
Trang 14
Công suất biêu kiến S = 1⁄2 Um.Im = 1,13 mVA
Công suất tác đụng P = S.Cos) = 0,904 mW Công suất phản kháng Q = S.Sin$ = -0,6775 mVAr