GIÁO TRÌNH THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN Biên soạn: Hoàng Nguyên Phước Tài Liệu Lưu Hành Tại HUTECH www.hutech.edu.vn THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN Ấn 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN Họ tên sinh viên: Mã số sinh viên: Nhóm: Lớp: Giáo viên hướng dẫn: MỤC LỤC > I MỤC LỤC MỤC LỤC HƯỚNG DẪN I III SỬ DỤNG ORCAD PSPICE V BÀI 1: MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT TRONG MẠCH ĐIỆN 1.1 ĐỊNH LUẬT PHÂN CHIA DÒNG ĐIỆN 1.1.1 Phần chuẩn bị nhà 1.1.2 Phần mô 1.2 NGUYÊN LÝ XẾP CHỒNG 1.2.1 Phần chuẩn bị nhà 1.2.2 Phần mô 1.3 ĐỊNH LÝ CHUYỂN VỊ NGUỒN 1.3.1 Phần chuẩn bị nhà 1.3.2 Phần mô 1.4 ĐỊNH LÝ THEVENIN – NORTON 1.4.1 Phần chuẩn bị nhà 1.4.2 Phần mô 15 BÀI 2: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA 17 2.1 NGUỐN ĐỐI XỨNG, TẢI ĐỐI XỨNG NỐI HÌNH SAO 17 17 19 2.1.1 Phần chuẩn bị nhà 2.1.2 Phần mô 2.2 NGUỒN ĐỐI XỨNG, TẢI KHÔNG ĐỐI XỨNG NỐI SAO 21 II | MỤC LỤC 2.2.1 Phần chuẩn bị nhà 2.2.2 Phần mô 21 23 2.3 NGUỒN ĐỐI XỨNG, TẢI ĐỐI XỨNG NỐI TAM GIÁC 25 25 27 2.3.1 Phần chuẩn bị nhà 2.3.2 Phần mô 2.4 NGUỒN ĐỐI XỨNG, TẢI KHÔNG ĐỐI XỨNG NỐI TAM GIÁC 29 2.4.1 Phần chuẩn bị nhà 2.4.2 Phần mô 29 31 BÀI 3: ĐẶC TUYẾN BIÊN TẦN–PHA TẦN CỦA MẠCH CỘNG HƯỞNG, MẠCH LỌC R-L-C 33 3.1 MẠCH CỘNG HƯỞNG 3.1.1 Phần chuẩn bị nhà 33 35 38 3.1.2 Phần mô 3.2 MẠCH LỌC R-L-C 33 3.2.1 Phần chuẩn bị nhà 3.2.2 Phần mô 38 39 BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH 43 4.1 MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP MỘT R-C 43 4.1.1 Phần chuẩn bị nhà 4.1.2 Phần mô 43 45 4.2 MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP HAI R-L-C 48 48 50 4.2.1 Phần chuẩn bị nhà 4.2.2 Phần mô HƯỚNG DẪN > III HƯỚNG DẪN MÔ TẢ MÔN HỌC Thí nghiệm mô mạch điện môn học nhằm kiểm chứng định luật mạch điện chiều, xoay chiều pha, xoay chiều ba pha, mô mạch điện xác định chế độ mạch điện có phần tử R,L,C NỘI DUNG MÔN HỌC  Bài 1: Kiểm chứng định luật mạch điện: giúp sinh viên kiểm chứng định luật phân chia dòng điện, nguyên lý xếp chồng, định lý chuyển vị nguồn, định lý Thevenin–Norton  Bài 2: Các chế độ làm việc mạch điện xoay chiều ba pha: giúp sinh viên phân tích chế độ làm việc mạch xoay chiều ba pha với tải đối xứng không đối xứng nối sao, nối tam giác Khảo sát chế độ độ mạch điện  Bài 3: Đặc tuyến biên-tần, pha-tần mạch cộng hưởng, mạch lọc R-L-C: giúp sinh viên khảo sát tượng cộng hưởng mạch R,L,C mắc nối tiếp song song, xác định tần số cộng hưởng o, hệ số phẩm chất Q, tần số cắt, giản đồ Bode… Khảo sát dạng sóng đặc tuyến biên-tần, pha-tần; đặc tuyến tần số phần tử R,L,C mạch điện  Bài 4: Quá trình độ mạch tuyến tính: giúp sinh viên khảo sát trình độ với mạch độ cấp R-C, độ cấp R-L, độ cấp hai R-L-C KIẾN THỨC TIỀN ĐỀ Sinh viên phải nắm vững lý thuyết giải tích mạch điện sử dụng phần mềm Orcad Pspice YÊU CẦU MÔN HỌC Người học phải dự học đầy đủ buổi lên lớp làm tập đầy đủ nhà IV | HƯỚNG DẪN CÁCH TIẾP NHẬN NỘI DUNG MÔN HỌC Để học tốt môn này, sinh viên cần tính toán, giải tập mạch điện trước thực mô So sánh kết mô tính toán PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC Môn học đánh giá gồm:  Điểm trình: 30% Hình thức nội dung Giáo viên định, phù hợp với quy chế đào tạo tình hình thực tế nơi tổ chức học tập  Điểm thi: 70% Hình thức mô mạch điện máy tính gồm tập thuộc thứ đến thứ tư nộp báo cáo thí nghiệm SỬ DỤNG ORCAD PSPICE > V SỬ DỤNG ORCAD PSPICE A VẼ SƠ ĐỒ MẠCH TRONG ORCAD CAPTURE CIS Khởi động chương trình Capture CIS Từ hình Windows, nhấp vào biểu tượng để khởi động chương trình Orcard Pspice Từ hình Orcard Capture, đưa trỏ vào công cụ, nhấp chuột vào File/New/Project, xuất hộp thoại New Project, nhập tên project cần chạy chương trình mô đường dẫn để lưu file, đánh dấu vào mục Analog or Mixed A/D, sau nhấp OK Khi đó, xuất tiếp hộp thoại Create PSpice Project, đánh dấu vào mục Create a Blank Project, sau nhấp OK VI | SỬ DỤNG ORCAD PSPICE Các bước cần thực để vẽ sơ đồ mạch a) Chọn linh kiện để vẽ mạch - Trên công cụ, nhấp chuột vào Place/Part (hoặc gõ phím P từ bàn phím) - Trong cửa sổ Place Part gõ tên linh kiện vào ô Part, - Nếu không tìm thấy linh kiện, nhấp vào mục Add Library, chọn thư mục Pspice mục Look in, chọn tất linh kiện để bổ sung vào thư viện BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH > 43 BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH Sau học xong này, học viên có thể: - Nắm dạng sóng trình khảo sát độ cấp 1, cấp mạch gồm phần tử R, L, C với thời tương ứng - Tùy theo tương quan điện trở R mạch điện trở tới hạn R th , ta khảo sát chế độ mạch độ 4.1 MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP MỘT R-C 4.1.1 Phần chuẩn bị nhà Xác định điện áp tụ C1 uc(t) dòng điện mạch ic(t) Vẽ dạng sóng tụ C1 ứng với hai trường hợp tụ C1=200F C1=30F mạch điện hình 4.1a TCLOSE = 0.1 U1 V1 R1 1k 5Vdc C1 (Hình 4.1a) 44 | BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH  Tụ điện C1 = 200F  Tụ điện C1 = 30F BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH > 45 4.1.2 Phần mô a) Vẽ Orcad–Pspice sơ đồ mạch điện hình 4.1a ứng với trường hợp:  C1 = 200F  C1 = 30F b) Chọn chế độ Transient với thời gian khảo sát 2s c) Chạy mô vẽ dạng sóng điện áp tụ C 1; dòng điện mạch ứng với hai trường hợp tụ C  Tụ C1 = 200F Dạng sóng điện áp tụ Dạng sóng dòng điện mạch 46 | BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH  Tụ C1 = 30F Dạng sóng điện áp tụ Dạng sóng dòng điện mạch Thay nguồn chiều Vdc nguồn xung vuông Vpulse với thông số mạch điện hình 4.1b Chọn chế độ Transient, thời gian khảo sát 2s Khảo sát vẽ dạng sóng điện áp tụ, dòng điện mạch ứng với trường hợp tụ C1 V1 = V2 = TD = TR = TF = PW = 100m PER = 200m TCLOSE = 0.1 U1 R1 1k V1 C1 (Hình 4.1b) BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH >  Tụ C1 = 200F Dạng sóng điện áp tụ Dạng sóng dòng điện mạch  Tụ C1 = 30F Dạng sóng điện áp tụ 47 48 | BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH Dạng sóng dòng điện mạch d) Nhận xét đồ thị tính toán số thời gian mạch 4.2 MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP HAI R-L-C 4.2.1 Phần chuẩn bị nhà Xác định điện áp tụ C1 uc(t) dòng điện mạch ic(t) Vẽ dạng sóng tụ C1 ứng với trường hợp điện trở R1=80, R1=Rth R1=0,4 mạch điện hình 4.2a TCLOSE = 50m K1 5Vdc R1 C1 1m V1 L1 10m (Hình 4.2a) BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH >  49 Điện trở R1 = 80  Điện trở R1 = Rth = …………………  50 | BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH  Điện trở R1 = 0,4 4.2.2 Phần mô a) Vẽ Orcad–Pspice sơ đồ mạch điện hình 4.2a ứng với trường hợp:  Chế độ không dao động R1 = 80  Chế độ tới hạn R1 = Rth =  Chế độ dao động R1 = 0.4 …………………  b) Chọn chế độ Transient, thời gian khảo sát 1s c) Chạy mô vẽ dạng sóng điện áp tụ C 1, dòng điện mạch với trường hợp BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH >  Chế độ không dao động R1 = 80 Dạng sóng điện áp tụ Dạng sóng dòng điện mạch  Chế độ tới hạn R1 = Rth = …………………  Dạng sóng điện áp tụ 51 52 | BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH Dạng sóng dòng điện mạch  Chế độ dao động R1 = 0.4 Dạng sóng điện áp tụ Dạng sóng dòng điện mạch BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH > d) 53 Nhận xét đồ thị tính toán số thời gian mạch Thay nguồn chiều Vdc nguồn xung vuông Vpulse với thông số mạch điện hình 4.2b Chọn chế độ Transient, thời gian chạy 100s Khảo sát vẽ dạng sóng điện áp tụ C1, dòng điện mạch ứng với trường hợp:  Chế độ không dao động R1 = 20  Chế độ tới hạn R1 = Rth =  Chế độ dao động R1 = 0.4 TCLOSE = 2 U1 R1 ………………… C1 V1 = V2 = TD = TR = TF = PW = PER =  L1 V1 (Hình 4.2b) 54 | BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH  Chế độ không dao động R1 = 20 Dạng sóng điện áp tụ Dạng sóng dòng điện mạch  Chế độ tới hạn R1 = Rth= …………………  Dạng sóng điện áp tụ BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH > Dạng sóng dòng điện mạch  Chế độ dao động R1 = 0.4 Dạng sóng điện áp tụ Dạng sóng dòng điện mạch 55 56 | BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH e) Nhận xét đồ thị