tài liệu thí nghiệm lý thuyết mạch 2

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN    TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM HỌC PHẦN: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MẠCH MÃ SỐ HỌC PHẦN: ELE202 SỐ TIẾT: 1,5 tiết chuẩn (03 tiết thực) THÁI NGUYÊN – 2014 BÀI MẠCH ĐIỆN BA PHA SỐ TIẾT TC: 01 Phần THÍ NGHIỆM 1.1 Mục đích thí nghiệm: 1- Biết cách lắp ghép phần tử thành mạch pha đối xứng không đối xứng 2- Chứng minh đặc điểm mạch pha đối xứng 3- So sánh đặc điểm mạch pha đối xứng pha không đối xứng 4- Biết cách đo công suất mạch pha phương pháp oatt mét 1.2 Cơ sở lý thuyết đo công suất mạch pha phƣơng pháp oatt mét 1- Ta biết tính cơng suất phức mạch pha cách cộng công suất pha lại: ~ ˆ ˆ ˆ S= U A IA + U B I B + U C IC = P + jQ Trong đó: P = U A I A cosA + U B I B cosB + U C I C cosC = PA + PB + PC Q = U A I A sinA + U B I B sinB + U C I C sinC = Q A + Q B + Q C - Với mạch pha đối xứng, công suất tác dụng pha cần đo công suất pha nhân - Khi mạch pha không đối xứng nói chung PA  PB  PC muốn đo công suất tác dụng mạch pha phải đo công suất pha cộng lại 2- Đối với mạch pha dây đối xứng không đối xứng ta chứng minh công thức để đo công suất tác dụng mạch pha oatt mét gọi phương pháp oatt mét: iA A Trong hình 1.1 ta thấy:  E1 Tải nối Y - Công suất tức thời tải: iB B  p  u A i A  u Bi B  u C i C  E2 t iC Trong u A , u B , u C ; i A , i B , i C điện áp pha, C dòng điện pha tải; từ ta có cơng suất tác Hình 1.1 dụng tiêu thụ tải: ˆ ˆ ˆ P = Re U I + Re U I + Re U I t  A A   B B   C C  - Ta thay hệ thống nguồn điện áp dây u AB , u BC , u CA nguồn s.đ.đ tương đương:     E1  U AC , E  U BC + Công suất tức thời nguồn đẳng trị phát ra: -1- p  u ACi A  u BCi B  u A  u C i A  u B  u C i B td  u A i A  u Bi B  u Ci A  u Ci B  u A i A  u Bi B  (i A  i B )u C Với mạch pha dây, theo luật Kirhof ta có: iA + iB +iC = p td iC = - (i A + i B ) u AiA + u BiB + uCiC  P = Re U I  + Re U I  + Re U I ˆ ˆ ˆ td A A B B C C  Vậy ta thấy công suất tác dụng suất tiêu thụ tải hệ thống áp dây uAB , uBC , uCA sinh công suất hệ thống nguồn tương đương phát tải Từ ta đưa phương pháp oatt mét để đo công suất tác dụng mạch pha dây sau 1.3 Trình tự tiến hành thí nghiệm 1.3.1 Thiết bị dụng cụ thí nghiệm Các Modul thí nghiệm sử dụng thí nghiệm: Tên gọi TT Mã hiệu Số lượng Điện trở 8311 Điện kháng 8321 Các đồng hồ đo điện áp E1 ; E ; E 3 Các đồng hồ đo dòng điện I1 ; I ; I 3 Nguồn cung cấp 8821-25 Bộ thu thập số liệu (DAI) 9061 Máy tính Dây nối phụ kiện 8951 1.3.2 Nội dung thí nghiệm Yêu cầu mắc mạch điện pha đối xứng; khơng đối xứng, có dây trung tính, khơng dây trung tính đó: - Nguồn nối không (với giả thiết nguồn đối xứng) - Tải nối tam giác Đo công suất tác dụng mạch pha phƣơng pháp watt mét: - Để đo công suất tác dụng mạch pha phương pháp watt mét ta mắc mạch sơ đồ hình 1.2a (ở ta thí nghiệm cho trường hợp mạch pha dây, tải nối Y), với hệ thống thí nghiệm EMS ta cần mắc mạch sơ đồ hình 1.2bb - Cơng tắc nguồn phải để vị trí tắt “0”.Núm điều chỉnh điện áp để vị trí thấp “0” Núm điều chỉnh vị trí đồng hồ pha để vị trí 4-N; 5-N 6-N - điện áp pha A, C, B thị đồng hồ bên trái núm -2- - Khởi động máy tính chế độ Window, chạy trình ứng dụng Meteting, chọn Accquisition LA A RA I1 * LA RA A * WA RB L N * B RB * WB LB B N B RC C C * * WC RC I2 I3 LC E1 Hình 1.2a LC E2 E3 Hình 1.2b - Bật nguồn (cơng tắc nguồn để vị trí I) - Bật cơng tắc nguồn AC-24V cấp nguồn cho khối thu thập số liệu DAI (cơng tắc nguồn AC-24V để vị trí I) - Bật cơng tắc đóng điện trở, điện cảm cần thí nghiệm (về vị trí I) giữ trị số khơng đổi cho thí nghiệm (trƣờng hợp giữ cho tải cố định) - Điều chỉnh điện áp nguồn khoảng 170 đến 210 V giữ cố định cho lần thí nghiệm, thay đổi điện áp lần (sau lần thí nghiệm cần ghi nhớ điện áp pha để chỉnh cho thí nghiệm sau) - Nháy vào hộp Metering, gọi cửa sổ để đọc giá trị E1, E2, E3 P1, P2, P3 (các trị số E1, E2, E3 ghi lại để phục vụ cho thí nghiệm sau) Kết ghi vào bảng 1.1 Bảng 1.1 Lần TN E1 (V) E2 (V) E3 (V) P1(PA) (W) P2 (PB) (W) P3 (PC) (W) Đo công suất tác dụng mạch pha phƣơng pháp watt mét: RA A * LA I1 RA A * W1 LA RB LB RC LC E1 N B * * RB LN B I2 E2 RC 0 W2 C B LC C Hình 1.3b Hình 1.3a -3- E3 - Để đo cơng suất tác dụng mạch pha phương pháp watt mét ta mắc mạch sơ đồ hình 1.3a (ở ta thí nghiệm cho trường hợp mạch pha dây, tải nối Y), với hệ thống thí nghiệm EMS ta cần mắc mạch sơ đồ hình 1.3b - Cơng tắc nguồn phải để vị trí tắt “0”.Núm điều chỉnh điện áp để vị trí thấp “0” Núm điều chỉnh vị trí đồng hồ pha để vị trí 4-N; 5-N 6-N - điện áp pha A, C, B thị đồng hồ bên trái núm - Khởi động máy tính chế độ Window, chạy trình ứng dụng Meteting, chọn Accquisition - Bật nguồn (cơng tắc nguồn để vị trí I) - Bật cơng tắc nguồn AC-24V cấp nguồn cho khối thu thập số liệu DAI (cơng tắc nguồn AC-24V để vị trí I) - Bật cơng tắc đóng điện trở, điện cảm cần thí nghiệm (về vị trí I) giữ trị số khơng đổi trị số tải nhƣ thí nghiệm hình 1.2b cho thí nghiệm (trƣờng hợp giữ cho tải cố định) - Điều chỉnh điện áp nguồn lần, cho điện áp pha nguồn thứ tự điện áp pha lần thí nghiệm hình 1.2b - Nháy vào hộp Metering, gọi cửa sổ để đọc giá trị P1, P2, P3 (các trị số E1, E2, E3 giống thí nghiệm hình 1.2b) Kết ghi vào bảng 1.2 Bảng 1.2 Lần TN E1 (V) E2 (V) E3 (V) P1 (W) P2 (W) 1.4 Chuẩn bị sinh viên: - Đọc nghiên cứu nội dung thí nghiệm - Đọc nghiên cứu nội dung lý thuyết mạch điện pha, cơng suất cách tính công suất mạch pha - Chuẩn bị vật dụng, giấy ghi chép số liệu thí nghiệm - Sự chuẩn bị sinh viên phải thông qua kiểm tra người hướng dẫn thí nghiệm Nếu khơng đạt, khơng tham gia thí nghiệm có thí nghiệm tiếp vào buổi khác hay khơng Bộ môn Ban chủ nhiệm khoa giải -4- Phần VIẾT BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 2.1 Quy định chung: Báo cáo thí nghiệm viết mặt khổ giấy A4, đóng quyển, bìa mềm (theo mẫu) Mỗi sinh viên có báo cáo riêng 2.2 Nội dung báo cáo: 2.2.1 Cơ sở lý thuyết Phân tích sở lý thuyết mục 1.2 2.2.2 Báo cáo kết thí nghiệm Từ kết thí nghiệm ta nghiệm lại công thức: P1 = PA + PB + PC = P1 ± P2 Rút nhận xét, giải thích sai số Phần ĐÁNH GIÁ CHẤM ĐIỂM, BẢO VỆ THÍ NGHIỆM Bộ mơn tổ chức đánh giá điểm thí nghiệm thơng qua hình thức sau: - Đánh giá điểm theo báo cáo thí nghiệm mức đạt không đạt -5- BÀI QUAN SÁT ĐẶC TÍNH QUÁ ĐỘ CỦA MẠCH R-L-C VỚI KÍCH THÍCH KHÁC NHAU SỐ TIẾT TC: 0,5 tiết Phần I THÍ NGHIỆM 1.1 Mục đích thí nghiệm: - Làm quen với số thiết bị điện đơn giản, biết cách sử dụng máy tạo hàm, máy sóng, Biết cách nối chúng mạch điện - Nắm vững thêm trình q độ mạch R-L-C với kích thích khơng đổi kích thích khác - Quan sát đặc tính độ mạch R-C, mạch R-L máy sóng 1.2 Cơ sơ lý thuyết thí nghiệm: 1.2.1 Q trình q độ mạch R-C với nguồn kích thích điện áp khơng đổi Đóng mạch R-C ( giả thiết tụ C chưa nạp điện) vào điện áp khơng đổi U hình 2.1 + Tính đáp ứng xác lập (K đóng): uCxlm = U + Phương trình đặc trưng: ZV (p)  R  là: p  có nghiệm Cp iC C uC - Hình 2.1 u U Điện áp tự có dạng: u Ctd = Aept = Ae R U RC - K + uCqđ t RC t Điện áp qúa độ có dạng: u Cq® = u Ctd  u Cxlm = Ae  U = Ae pt t RC  Hình 2.2 + U (1) + Điều kiện đầu uC(-0) = uC(0) = Thay thời điểm t = vào (1)  A = -U + Vậy: u Cq®  u Ctd  u Cxlm  U(1  e  t RC ) Đường cong điện áp uC(t) vẽ hình 2.2 1.2.2 Quá trình độ mạch R-C với nguồn kích thích điện áp dạng xung hình chữ nhật Đường cong điện áp uC(t) vẽ hình 2.3 u uCqđ Hình 2.3 T -6- t 1.2.3 Quá trình độ mạch R-L với nguồn kích thích điện áp khơng đổi Đóng mạch R-L vào điện áp khơng đổi U hình 2.4 i Lxlm  + Tính đáp ứng xác lập (K đóng): U R + Phương trình đặc trưng: ZV (p)  R  Lp  có nghiệm là: p   Dịng điện tự có dạng: i Ltd  A.e  pt i Lq®  i Ltd  i Lxlm  R L U Điện áp qúa độ có dạng: R  t A.e L K + R  t A.e L R L -  U (2) R Hình 2.4 u + Điều kiện đầu iL(0) = iL(-0) = U U + Thay thời điểm t = vào (2)  A   R uLqđ R + Vậy: i Lq®  i Ltd  i Lxlm u Lq®  L di Ltd  dt t  t U  (1  e L ) R  Hình 2.5 R  t U.e L Đường cong dịng điện uL(t) vẽ hình 2.5 1.3 Trình tự tiến hành thí nghiệm: 1.3.1 Thiết bị dụng cụ thí nghiệm Các Modul thí nghiệm sử dụng thí nghiệm: Tên gọi TT Giá trị Số lượng Điện trở kOhm Tụ điện mF 3 Điện cảm Máy tạo hàm Protek Máy hiển thị sóng Protek a Máy sóng Protek 5200 Chức cách sử dụng phím điều khiển, cách nối jack cắm hình 2.6 hình 2.7 -7- Hình 2.6: Mặt trước máy sóng Hình 2.7: Mặt sau máy sóng -8- Trong đó: 1- Trạng thái Trigger - Armed: Máy sóng nhận tín hiệu pre-trigger Các liệu trigger không tiếp nhận trạng thái - Ready: Tất tín hiệu pre-trigger tiếp nhận xong Máy sóng sẵn sàng tiếp nhận liệu trigger - Trig’s: Máy sóng thấy có tín hiệu trigger tiếp nhận pre-trigger - Stop: Máy sóng ngừng tiếp nhận liệu dạng sóng - Auto: Máy sóng chế độ tự động dị dạng sóng tồn - Scan: Máy sóng tiếp nhận quét liệu sóng 2- Hiển thị vị trí cửa sổ sóng nhớ 3- Điểm đánh dấu vị trí trục dọc trung tâm dạng sóng 4- Hiển thị trạng thái phím Print Key - Nếu S: Đặt chế độ Save Picture - Nếu P: Đặt chế độ Print Picture 5- Hiển thị trạng thái cổng USB sau kết nối với thiết bị tương ứng với thiết bị Máy tính tương ứng với thiết bị máy in 6- Hiển thi biểu tượng cấp độ trigger 7- Hiển thị biểu tượng kênh -9- 8- Biểu tượng nối tín hiệu 9- Màn hình hiển thị tỉ lệ chia trục đứng kênh 10- Hiển thị dải tần có bị hạn chế hay khơng B chế độ bị hạn chế 11- Hiển thị thời gian đặt 12- Hiển thị loại xung trigger 13- Hiển thị vị trí trục ngang dạng sóng 14- Giá trị điện áp trigger 15- Giá trị tần số tín hiệu trigger b Máy phát hàm Protek GD-005N Là loại máy tạo dạng sóng khác để sử dụng cho mục đích khác Máy tạo hàm có cổng tín hiệu Output A Output B - Đối với cổng Output A: Sử dụng phím Function để điều chỉnh tham số cổng A Chọn vào chức sau sử dụng phím điều chỉnh trơn để chọn dạng sóng cần sử dụng sử dụng bàn phím số để thay đổi giá trị - Để chọn cổng Output B: chọn vào phím Func, dựa vào phím theo hướng dẫn hình để điều chỉnh cống B tương tự cổng A Bàn phím số điều chỉnh giá trị sóng Màn hình hiển thị tham số Núm điều chỉnh trơn giá trị Công tắc nguồn Phím Wave: Chọn dạng sóng cổng A Phím Freq: Chọn tần số sóng Phím Ampl: Chọn biên độ sóng 1.3.2 Nội dung thí nghiệm * Trình tự tiến hành thí nghiệm: - 10 - Output B: Lấy tín hiệu cổng B Output A: Lấy tín hiệu cổng A 1- Lắp mạch điện hình vẽ bo mạch R C 2- Cài đặt thông số nguồn máy phát hàm, lấy tín hiệu cổng A: - Phím Wave: Chọn dạng sóng đầu ra, thí nghiệm ta sử dụng dạng xung vng (Square) - Phím Freq: Chọn tần số sóng ra, để quan sát rõ ta cho tần số thấp khoảng – 10 Hz (Chọn 5Hz) - Phím Ampl: Chọn biên độ xung (chọn giá trị 5V) 3- Dùng que thăm nối nguồn từ cổng A sang cấp nguồn cho mạch mắc Lưu ý chân dương âm que thăm, đầu kẹp chân âm, đầu có móc chân dương + _ Output A R C 4- Dùng que thăm đo điện áp từ đầu tụ điện (đầu dương nối vào chân dương tụ, đầu âm nối vào chân âm tụ) nối vào kênh CH2 máy sóng CH2 + C R 5- Dùng que thăm đo điện áp từ đầu CH1 mạch (đầu dương nối vào chân dương tụ, u đầu âm nối vào chân âm tụ) nối vào kênh CH1 máy sóng 6- Sử dụng núm xoay dịch trục ngang, trục đứng máy sóng để quan sát so sánh điện áp nguồn điện áp tụ Nghiệm lại trình độ xảy mạch RC 7- Thay đổi giá trị R, C để quan sát thay đổi thời gian độ xảy mạch 8- Ghi kết vào bảng 2.1 Lần đo R C - 11 -  9- Thực tương tự với mạch R-L Ghi kết vào bảng 2.2 Lần đo R L  1.3.3 Chuẩn bị sinh viên: - Đọc nghiên cứu nội dung thí nghiệm - Chuẩn bị vật dụng, giấy ghi chép số liệu thí nghiệm - Sự chuẩn bị sinh viên phải thông qua kiểm tra người hướng dẫn thí nghiệm Phần VIẾT BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 2.1 Quy định chung: Báo cáo thí nghiệm viết mặt khổ giấy A4, đóng quyển, bìa mềm (theo mẫu) Mỗi sinh viên có báo cáo riêng 2.2 Nội dung báo cáo: 2.2.1 Cơ sở lý thuyết Phân tích sở lý thuyết mục 1.2 2.2.2 Báo cáo kết thí nghiệm - Từ kết quan sát nhận xét trình độ xảy mạch R-C, mạch R-L So sánh với lý thuyết rút kết luận Phần ĐÁNH GIÁ CHẤM ĐIỂM, BẢO VỆ THÍ NGHIỆM Bộ mơn tổ chức đánh giá điểm thí nghiệm thơng qua hình thức sau: - Đánh giá điểm theo báo cáo thí nghiệm mức đạt không đạt - 12 - ... cáo riêng 2. 2 Nội dung báo cáo: 2. 2.1 Cơ sở lý thuyết Phân tích sở lý thuyết mục 1 .2 2 .2. 2 Báo cáo kết thí nghiệm Từ kết thí nghiệm ta nghiệm lại công thức: P1 = PA + PB + PC = P1 ± P2 Rút nhận... dung báo cáo: 2. 2.1 Cơ sở lý thuyết Phân tích sở lý thuyết mục 1 .2 2 .2. 2 Báo cáo kết thí nghiệm - Từ kết quan sát nhận xét trình độ xảy mạch R-C, mạch R-L So sánh với lý thuyết rút kết luận Phần... nối chúng mạch điện - Nắm vững thêm trình độ mạch R-L-C với kích thích khơng đổi kích thích khác - Quan sát đặc tính độ mạch R-C, mạch R-L máy sóng 1 .2 Cơ sơ lý thuyết thí nghiệm: 1 .2. 1 Quá trình