THỰC HÀNH MẠCH ĐIỆN TỬ

Giáo trình thí nghiệm mạch điện Bài 2: Mạch điện xoay chiều moat pha THÍ NGHIỆM SỐ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA I.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: Thực tập cách nối Ampemeter, Voltmeter, cosϕ, Oatmeter để đo I, U, cosϕ, P mạch xoay chiều Thực tập cách xác đònh thông số tải: R, XL , XC Xây dựng đồ thò vectơ điện áp dòng điện mạch xoay chiều Nghiên cứu tượng cộng hưởng điện áp mạch xoay chiều Nghiên cứu tượng cộng hưởng dòng điện mạch xoay chiều Nghiên cứu chế độ làm việc mạng cửa không nguồn II CHUẨN BỊ TRƯỚC THÍ NGHIỆM: Cách xác đònh điện trở R , L (RL+ jXL) C(RC+ JxC) thực nghiệm? Hiện tượng cộng hưởng điện áp (nối tiếp) gì? Khi xuất hiện tượng cộng hưởng điện áp? Hiện tượng cộng hưởng dòng điện (song song) gì? Khi xuất hiện tượng cộng hưởng dòng điện? Bộ thông số A Z Cách xác đònh thông số mạng hai cửa A Z? Trang 10 Giáo trình thí nghiệm mạch điện Bài 2: Mạch điện xoay chiều moat pha Phát biểu đònh luật Kirchhoff cho ảnh phức: III NỘI DUNG THÍ NGHIỆM: Tìm hiểu thiết bò bàn thí nghiệm:  Nguồn xoay chiều pha 380/220V qua CB đèn tín hiệu  Máy biến áp từ ngẫu pha qua khoá K1 , nút điều chỉnh điện áp U2  Tải trở R: tải R cố đònh 60 Ω, Imax=4A 1tải R biến đổi từ 0÷40Ω, Imax=3A  Tải cảm XL có khóa điều chỉnh có nấc 0, 1, 2, 3, 4, 5; điện áp vào tối đa 220V, dòng điện tối đa nấc tương ứng 0, 1, 2, 3, 4, 5A  Tải điện dung XC (Umax = 220V) điều chỉnh nấc cách phối hợp khóa đổi nối K2 K3, khóa có vò trí o (hở mạch) : tay đóng vò trí trung gian o (đóng mạch) : tay đóng bật lên o (đóng mạch) : tay đóng bật xuống Các nấc Vò trí khóa K2 o o o o O O o Vò trí khóa K3 o o o o O O o C (µF) 10 15 20 30 35 40 ∗ Đồng hồ đo I Imax = 5A (Ki = 1/100, Ki = 1/120 Ki = 1/160) ∗ Đồng hồ đo U Umax = 500V ∗ Đồng hồ đo cosϕ (-600 hình 3-a - Nếu UL < UC → ϕ < hình 3-b - Nếu UL = UC → ϕ = hình 3-c Đồ thò vectơ công suất tổng trở tương tự b/ Sơ đồ thí nghiệm hình c/ Tiến hành thí nghiệm: Lần lượt nối vào điểm 1, tổng trở Z với trường hợp sau (Chú ý: Điện áp nguồn U < 130V): Z=R : Chỉ có R Z = R + jXL : R nối tiếp với XL Z = R - jXC Z = R + j (XL - XC) : R nối tiếp với XC : R, XL , XC nối tiếp Kết thí nghiệm ghi vào bảng: TT U I Kết thí nghiệm UR UL UC Pđo P cos ϕ R XL Kết tính toán XC P QL QC S Xây dựng đồ thò vectơ điện áp lần thí nghiệm theo tỉ lệ xích 1cm = vôn Xây dựng đồ thò vectơ công suất S = P + j(QL - QC) Z = R + j(XL - XC) * So sánh góc ϕ thí nghiệm với tính toán: * Xây dựng đồ thò vectơ công suất S = P + j(QL - QC) Trang 15 ϕ Giáo trình thí nghiệm mạch điện Bài 2: Mạch điện xoay chiều moat pha * Xây dựng đồ thò vectơ tổng trở Z = R + j(XL - XC) * So sánh góc ϕ thí nghiệm với tính toán: 4.Bằng thí nghiệm xác đònh tượng cộng hưởng điện áp mạch điện xoay chiều: a/ Trong mạch điện xoay chiều cảm kháng XL nối tiếp với dung kháng XC Nếu XL = XC → X = XL - XC = (mạch R) ta có tượng cộng hưởng điện áp dòng điện mạch có trò số lớn Từ sơ đồ hình 2: U I = U/Z = R + ( X L − X C )2 Khi XL = XC → Z = R I = U/R có giá trò lớn cosϕ =1 (ϕ =0) b/ Sơ đồ thí nghiệm hình 4: XL XC điều chỉnh K A1 * W cosϕ A∑ VC R C L V∑ U = 220V VR X1 Trang 16 (hình 4) VL Giáo trình thí nghiệm mạch điện Bài 2: Mạch điện xoay chiều moat pha c/ Tiến hành thí nghiệm:  Nối tắt XL XC (mạch có R) xác đònh dòng điện lớn I=U/R  Điều chỉnh từ ngẫu tăng U để I < 4A, giữ nguyên trò số U (U UC  Điều chỉnh XL XC cho UL < UC  Điều chỉnh XL XC để có I lớn xác đònh (UL = UC) Kết thí nghiệm ghi vào bảng dựng đồ thò vectơ: TT UΣ Kết thí nghiệm UL UC cosϕ I Ghi Pđo P Khi có R Khi có R, XL , XC : Chỉnh UL > UC Khi có R, XL , XC : Chỉnh UL < UC Khi cộng hưởng : Chỉnh UL = UC Nhận xét: Về trò số I, cosϕ, P lúc cộng hưởng so với chưa cộng hưởng điện áp có R Vẽ đồ thò vectơ chưa cộng hưởng cộng hưởng điện áp U, UL , UC , UR , I 5.Bằng thí nghiệm xác đònh tượng cộng hưởng dòng điện: a/ Trong mạch điện cảm L, điện dung C điện trở R nối song song dòng điện mạch I = I L + IC + IR dòng điện IL IC ngược chiều Khi IL=IC dòng điện I có trò số bé xảy tượng cộng hưởng dòng điện (hình 5) IC IC IC ϕ IR I∑ IL IL>IC ϕ>0 (5 – a) I∑ U ϕ IL – IC IL IR IL< IC Trangϕ17 5-b: Khi IC l > IL → ϕ < 5-c: Khi IC = IL → cộng hưởng dòng điện ϕ = trạng thái I = IR = U/R b/ Sơ đồ thí nghiệm (hình 6): A1 K * W cosϕ A∑ IR AC AL AR KL V U = 220V IC IL R1 KC L C X1 Hình c/Tiến hành thí nghiệm: Lắp sơ đồ theo hình 6, điều chỉnh U = 0V  Sau CBHD kiểm tra cho phép mơí đóng CB Chú ý: có R ; XL XC chưa đóng khóa KL KC  Tăng dần điện áp để có IR < 3A  Thay đổi vò trí khóa KL , KC cho IC > IL  Thay đổi vò trí khóa KL , KC cho IC < IL  Thay đổi vò trí khóa KL , KC để có IC = IL Chú ý:  Điều chỉnh XL khóa KL  Điều chỉnh XC phối hợp K2C K3C Kết thí nghiệm ghi vào bảng vẽ đồ thò vectơ trường hợp TT U I IR Kết thí nghiệm IL IC Pđo Ghi P cosϕ IC > IL IC < IL IC = IL Nhận xét kết thí nghiệm vẽ đồ thò vectơ trường hợp trên: Trang 18 Giáo trình thí nghiệm mạch điện Bài 2: Mạch điện xoay chiều moat pha 6.Xác đònh thành phần ma trận đặc trưng cho mạng cửa kiểm chứng lại phương trình dạng A: a/ Tóm tắt lý thuyết: U Mạng cửa mạng điện có dạng: Trong U , I : điện áp dòng điện cửa vào I2 I1 1’ 2’ U , I : điện áp dòng điện cửa Hệ phương trình dạng A mạch điện cửa tuyến tính không nguồn có dạng: U = A11 U + A12 I I = A21 U + A22 I (Ở chiều dòng điện I2 chọn chiều với điện áp U2) Trong A11 = ∂ U1 ∂ U2 = A21= ∂ U2 A12= I2 =0 U2 ∂ I1 U1 ∂ I2 = A22 = I2 = U2 ∂ I1 ∂ I2 U1 I2 I1 = ∂ U1 U2 =0 = I1 I2 U2 =0 Tính chất thông số Aik: A = A11 A22 - A21 A12 = b/ Sơ đồ thí nghiệm theo hình 7: Mạng cửa có nhiều dạng ( T, Π ) Ở thí nghiệm thí nghiệm với dạng T U1 1’ I1 Z1 I2 Z2 I0 Z0 U1 U2 V1’R1 2’ A1 K I2 Dạng T1 I1 Zd Z N1 VR2 R1 R2 Trang 19 1’ U2 2’ Rtải Vt V∑ Vc ZN2 Dạng Π A2 A0 U = 220V C Hình 2’ Giáo trình thí nghiệm mạch điện Bài 2: Mạch điện xoay chiều moat pha Ngõ vào 1.1’ cung cấp từ máy biến áp từ ngẫu Sau CBHD kiểm tra cho phép đóng điện Chọn R1 , R2 , Rtải , C thích hợp, tăng dần từ ngẫu cho: U1 < 200 V ; I1 , I2 , Ic < 4A c/ Tiến hành thí nghiệm: Cho 2.2’ hở mạch (không nối vào Rtải) đo U1 , U2 , I1 , Ic., Cho 2.2’ ngắn mạch (nối tắt 2.2’) đo U1 , I2 , I1 , Ic., Nối 2.2’ vào tải Rtải đo U1 , I1 , U2 , I2 , Ic., Kết thí nghiệm ghi vào bảng: TT Trạng thái U1 I1 U2 Khi hở mạch Khi ngắn mạch Khi có tải Tính tóan kết STT Kết thí nghiệm I2 Ic UR1 UR2 UC Kết tính toán R1 = UR1 / I1 = R2 = UR2 / I2 = XC = UC / IC = Rtải = Utải / I2 = Khi hở mạch Khi ngắn mạch Khi có tải Utải 0 Ghi Chú Xây dựng đồ thò vectơ dòng áp để xác đònh góc pha chúng với giả thiết góc pha U1 0o từ suy góc pha tương đối U , I1 , I2 , IC Từ tính Aik mạng cửa A11= U1 = U2 (Khi I = 0); A12 = A21 = I1 U1 = (Khi U = 0) = (Khi U = 0) I2 = U2 (Khi I = 0); A22 = Kiểm nghiệm biểu thức: A = A11 A22 - A12 A21 = Trang 20 I1 I2 Giáo trình thí nghiệm mạch điện Bài 2: Mạch điện xoay chiều moat pha So sánh với lý thuyết A = U = A11 U + A12 I = I = A21 U + A22 I = → U = Z 11 I + Z 12 I = U = Z 21 I + Z 22 I = Trong theo lý thuyết: ZC = -j XC = 1/A21 Z1 = R1 = (A11 - 1) ZC = (A11 - 1)/A21 = Z2 = R2 = (A22 - 1) ZC = (A22 - 1)/A21 = Trang 21 [...]...Giáo trình thí nghiệm mạch điện Bài 2: Mạch điện xoay chiều moat pha Ngõ vào 1.1’ được cung cấp từ máy biến áp từ ngẫu Sau khi được CBHD kiểm tra và cho phép mới đóng điện Chọn R1 , R2 , Rtải , C thích hợp, tăng dần từ ngẫu sao cho: U1 < 200 V ; I1 , I2 , Ic < 4A c/ Tiến hành thí nghiệm: 1 Cho 2.2’ hở mạch (không nối vào Rtải) đo U1 , U2 , I1 , Ic., 2 Cho 2.2’ ngắn mạch (nối tắt 2.2’) đo U1 ,... Rtải đo U1 , I1 , U2 , I2 , Ic., Kết quả thí nghiệm ghi vào bảng: TT Trạng thái U1 I1 U2 1 Khi hở mạch 2 Khi ngắn mạch 3 Khi có tải Tính tóan kết quả STT 1 2 3 4 Kết quả thí nghiệm I2 Ic UR1 0 UR2 0 UC 0 Kết quả tính toán R1 = UR1 / I1 = R2 = UR2 / I2 = XC = UC / IC = Rtải = Utải / I2 = Khi hở mạch Khi ngắn mạch Khi có tải Utải 0 0 Ghi Chú Xây dựng đồ thò vectơ dòng áp để xác đònh góc pha của chúng với... (Khi I 2 = 0); A12 = A21 = I1 U1 = (Khi U 2 = 0) = (Khi U 2 = 0) I2 = U2 (Khi I 2 = 0); A22 = Kiểm nghiệm các biểu thức: A = A11 A22 - A12 A21 = Trang 20 I1 I2 Giáo trình thí nghiệm mạch điện Bài 2: Mạch điện xoay chiều moat pha So sánh với lý thuyết A = 1 U 1 = A11 U 2 + A12 I 2 = I 1 = A21 U 2 + A22 I 2 = → U 1 = Z 11 I 1 + Z 12 I 2 = U 1 = Z 21 I 1 + Z 22 I 2 = Trong đó theo