Tính toán máy biến áp một pha công suất nhỏ dùng phần mềm matlab

Đề tài “Tính toán máy biến áp một pha công suất nhỏ bằng phần mềm Matlab” gồm các nội dung chính sau :Chương 1: Tổng quanĐánh giá, phân tích các đề tài, đồ án trong trường , trong nước cũng như trên thế giới. Phân tích những mặc hạn chế, thiếu sót của các đề tài khác để từ đó hoàn thiện và phát triển đề tài của mình.Chương 2: Cơ sở lý thuyếtGiới thiệu tổng quát về máy biến áp, sau đó đi sâu vào việc phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các thông số và ứng dụng của máy biến áp.Giới thiệu về Matlab, cách sử dụng Matlab và các nhóm lệnh trong Matlab cũng như cách sử dụng Guide để thiết kế giao diện.Chương 3: Tính toán MBA một pha công suất nhỏCách tính bài toán máy biến áp một pha công suất nhỏ. Phần này hướng dẫn các bước tính toán và lựa chọn thông số cho hai loại máy biến áp thông dụng là máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu.Chương 4: Ứng dụng Matlab trong tính toán máy biến áp một pha công suất nhỏSử dụng Matlab để tính toán bài toán về máy biến áp một pha công suất nhỏ và thiết kế giao diện chương trình tính toán máy biến áp một pha công suất nhỏ.Giới thiệu về giao diện chương trình, cách sử dụng chương trình và đoạn lệnh trong chương trình tính toán.

Nha Trang, tháng 6 năm 2012

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Nha Trang, tháng 6 năm 2012

Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử Hệ: Chính quy Khóa: 50

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Chất lượng hình thức

2 Chất lượng nội dung

Khánh Hòa, ngày tháng năm 2012

Khánh Hòa, ngày tháng 7 năm 2012

Thư ký Hội đồng Chủ tịch hội đồng

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

Bằng số Bằng chữ

LỜI CẢM ƠN

Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, Thạc sỹ Bùi Thúc Minh, trong thời gian qua chúng tôi đã có dịp tìm hiểu đề tài tính toán máy biến áp một pha công suất nhỏ bằng phần mềm Matlab

Lời đầu tiên, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Bùi Thúc Minh, là giáo viên trực tiếp hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo, cung cấp nguồn tài liệu và tạo điều kiện để chúng tôi hoàn thành đề tài

Chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô giáo trong bộ môn Điện công nghiệp, Điện tử-Tự động, đã giảng dạy, hướng dẫn, trang bị cho chúng tôi những kiến thức cần thiết về lý thuyết cũng như các kỹ năng về thực hành giúp chúng tôi hoàn thành tốt đề tài này Cảm ơn gia đình và bạn bè đã ủng hộ, động viên và giúp đỡ chúng tôi hoàn thành tốt đề tài này

Trong quá trình thực hiện, tuy chúng tôi đã có cố gắng nhiều nhưng do trình độ kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế vẫn còn hạn hẹp nên chúng tôi vẫn còn nhiều thiếu xót trong bài Chúng tôi mong các thầy cô có nhiều góp ý, chỉ bảo để bài báo cáo hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện:

Trịnh Trần Long

Chương 1: Tổng quan

Đánh giá, phân tích các đề tài, đồ án trong trường , trong nước cũng như trên thế giới Phân tích những mặc hạn chế, thiếu sót của các đề tài khác để từ đó hoàn thiện và phát triển đề tài của mình

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Giới thiệu tổng quát về máy biến áp, sau đó đi sâu vào việc phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các thông số và ứng dụng của máy biến áp

Giới thiệu về Matlab, cách sử dụng Matlab và các nhóm lệnh trong Matlab cũng như cách sử dụng Guide để thiết kế giao diện

Chương 3: Tính toán MBA một pha công suất nhỏ

Cách tính bài toán máy biến áp một pha công suất nhỏ Phần này hướng dẫn các bước tính toán và lựa chọn thông số cho hai loại máy biến áp thông dụng là máy biến

áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu

Chương 4: Ứng dụng Matlab trong tính toán máy biến áp một pha công suất nhỏ

Sử dụng Matlab để tính toán bài toán về máy biến áp một pha công suất nhỏ và thiết kế giao diện chương trình tính toán máy biến áp một pha công suất nhỏ

Giới thiệu về giao diện chương trình, cách sử dụng chương trình và đoạn lệnh trong chương trình tính toán

Chương 5: Kết quả nghiên cứu

Các công việc tiến hành và quá trình nghiên cứu cũng như hoàn thành đề tài Sau

đó so sánh đối chiếu với các số liệu thu được

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 Tổng quát về máy biến áp một pha công suất nhỏ 4

2.1.1 Các đại lượng trong MBA 4

2.1.2 Cấu tạo 4

2.1.2.1 Mạch từ 5

2.1.2.2 Cuộn dây quấn 6

2.1.3 Nguyên lý hoạt động 8

2.1.4 Ứng dụng 10

2.2 Tổng quan về Matlab 10

2.2.1 Matlab là gì 10

2.2.2 Thao tác cơ bản trên Matlab 11

2.2.2.1 Khởi động 11

2.2.2.2 Thoát khỏi Matlab 13

2.2.2.3 Các cửa sổ chương trình thường giao tiếp 13

2.2.3 Sử dụng trình thiết kế giao diện Guide 17

2.2.3.4 Các hàm của điều khiển 20

2.2.4 Một số lệnh trong lập trình Matlab 22

2.2.4.1 Nhóm các lệnh cơ bản 22

2.2.4.2 Các toán tử và các ký tự đặc biệt 24

2.2.4.3 Nhóm lệnh lập trình 26

2.2.4.4 Các hàm toán học và phép tính đại số 29

2.2.4.5 Các lệnh đồ họa 31

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA CÔNG SUẤT NHỎ 35

3.1 Trình tự tính toán máy biến áp hai dây quấn 35

3.2 Tính toán cho máy biến thế tự ngẫu 50

3.2.1 Giới thiệu chung về máy biến áp tự ngẫu 50

3.2.2 Trình tự tính toán biến thế tự ngẫu thông dụng 52

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG MATLAB TRONG TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA CÔNG SUẤT NHỎ 55

4.1 Lưu đồ chương trình tính toán 55

4.2 Các giao diện chính của chương trình 56

4.2.1 Giao diện giới thiệu chương trình 56

4.2.2 Giao diện nhập thông số 57

4.2.3 Giao diện xuất kết quả 58

4.2.4 Giao diện trợ giúp 59

4.3 Chương trình tính toán 61

4.3.1 Chương trình tính toán cho MBA 2 dây quấn 61

4.3.2 Chương trình tính toán cho MBA tự ngẫu 69

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 75

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

Kết luận 76

Kiến nghị 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

PHỤ LỤC

Hình 2.3 Dây quấn hình trụ 6

Hình 2.3a Dây quấn bẹt hai lớp 6

Hình 2.3b Dây quấn tròn nhiều lớp 6

Hình 2.4 Dây quấn hình xoắn 7

Hình 2.5 Dây quấn hình xoáy ốc liên tục 7

Hình 2.6 Dây quấn xen kẽ 8

Hình 2.7 Nguyên lý làm việc MBA 8

Hình 2.8 Biểu tượng Matlab 11

Hình 2.9 Cửa sổ run để gọi lệnh Matlab 11

Hình 2.10 Cửa sổ chờ khởi động của Matlab 12

Hình 2.11 Cửa sổ lệnh của Matlab 7.11 13

Hình 2.12 Cửa sổ làm việc của Matlab 7.11 14

Hình 2.13 Cửa sổ Command History 14

Hình 2.14 Cửa sổ Workspace 15

Hình 2.15 Cửa sổ Matlab Editor/Debugger 15

Hình 2.16 Cửa sổ Guide 16

Hình 2.17 Cửa sổ Matlab Demo Windown 16

Hình 2.18 Hộp thoại GUIDE Quick Start 17

Hình 2.19 Các tính năng trên cửa sổ Guide 18

Hình 2.20 Hộp thoại thuộc tính của điều khiển – Inspector 20

Hình 3.1 Sơ đồ máy biến áp 2 dây quấn 35

Hình 3.2 Hình dạng lõi thép E,I 36

Hình 3.3 Hình dạng lõi thép U,I 36

Hình 3.4 Tiết diện dây dẫn 43

Hình 3.5 Kích thước lõi thép E,I đúng tiêu 44

Hình 3.6 Kích thước lõi thép EI đúng tiêu chuẩn 45

Hình 3.7 Bề dày khuôn cách điện 48

Hình 3.8 Bề dày cách điện các lớp 49

Hình 3.9 MBA tự ngẫu giảm áp 51

Hình 3.10 MBA tự ngẫu tăng áp 51

Hình 3.11 Nhược điểm của MBA tự ngẫu 52

Hình 4.1 Lưu đồ thuật toán truy xuất các giao diện 55

Hình 4.2 Lưu đồ thuật toán tính toán của chương trình 56

Hình 4.3 Giao diện giới thiệu của chương trình 57

Hình 4.4 Giao diện nhập thông số cho chương trình 57

Hình 4.5 Giao diện xuất kết quả tính toán MBA 2 dây quấn – trang 1 58

Hình 4.6 Giao diện xuất kết quả tính toán MBA 2 dây quấn – trang 2 58

Hình 4.7 Giao diện xuất kết quả tính toán MBA 2 dây quấn – trang 3 59

Hình 4.8 Giao diện xuất kết quả tính toán máy biến áp tự ngẫu 59

Hình 4.9 Giao diện trợ giúp của chương trình 60

Hình 4.10 Giao diện tra dữ liệu các thông số chương trình 60

Hình 4.11 Giao diện Demo 61

Bảng 2.3 Các toán tử quan hệ 25

Bảng 2.4 Các toán tử logic 25

Bảng 2.5 Các ký tự đặc biệt 25

Bảng 3.1 Quan hệ giữa hệ số ∆U% theo công suất biểu kiến S2 (theo beyaert) 39

Bảng 3.2 Theo Tranformatoren Fabrik Magnus ta có ∆U% theo S2 khi phụ tải thuần trở cos = 1 39

Bảng 3.3 Bảng ∆U% tại phụ tải thuần trở theo Schindler 40

Bảng 3.4 Quan hệ Ch theo S2 40

Bảng 3.5 Quan hệ giữa ηba theo S2 – Theo Robert Kuhn 41

Bảng 3.6 Quan hệ giữa ηba theo S2 – Theo Auton Hopp 41

Bảng 3.7 Quan hệ giữa ηba theo S2 – Theo Walter Kehse 41

Bảng 3.8 Quan hệ giữa ηba theo S2 – Theo AEG (Biến áp nguồn bộ chỉnh lưu) 41

Bảng 3.9 Quan hệ giữa ηba theo S2 – Theo Newnes 42

Bảng 3.10 Quan hệ giữa ηba theo S2 – Theo Elektroteknik und Machinenbau (Vienne 16/8/1931) 42

Bảng 3.11 Quan hệ giữa ηba theo S2 – Theo National Bureau of Standard S408-Westinghouse 42

Bảng 3.12 Quan hệ giữa ηba theo S2 – Theo Schindler 42

Bảng 3.13 Quan hệ giữa ηba theo S2 – Theo Tranformatoren Fabrik Magnus 42

Bảng 3.14 Quan hệ giữa J theo S2 (khi biến áp làm việc liên tục, làm nguội tự nhiên, hoặc dùng cấp cách điện thấp Y hay A) 43

Bảng 3.15 Quan hệ giữa J theo S2 ( khi máy biến áp làm việc ngắn hạn, hoặc dùng cấp cách điện cao E hay B) 43

Bảng 3.16 Bảng quan hệ chọn J theo nhiệt độ phát nóng cho phép của dây quấn – Theo Beyaert 43

Bảng 3.17 Chọn bề dày khuôn ekh theo cấp công suất biến áp S2 46

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Hiện nay trong lĩnh vực điện công nghiệp và điện dân dụng thì máy biến áp đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc phân phối và cung cấp năng lượng vào sản xuất Trong đó các máy biến áp một pha công suất nhỏ là khá phổ biến trong đời sống của chúng ta vì vậy việc nghiên cứu thiết kế tính toán và chế tạo là hết sức cần thiết

Hiện nay, Matlab được sử dụng phổ biến trong các trường và trong các công ty cũng như trong nhiều ứng dụng Matlab là một phần mềm tính toán chính xác và có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và việc sử dụng cũng khá dễ dàng Vì vậy việc nghiên cứu và tìm hiểu Matlab cũng là một phần quan trọng

Vì vậy chúng tôi đã chọn đề tài “Tính toán máy biến áp một pha công suất nhỏ bằng phần mềm Matlab”

Tính cấp thiết của đề tài

Như ta đã biết việc tính toán và thiết kế máy điện nói chung và máy biến áp nói riêng hiện nay phải trải qua rất nhiều bước tính toán, như là tính toán mạch từ, tính toán dây dẫn, tính toán công suất, tính toán các tham số Như vậy thì việc tính toán cho một máy biến áp sẽ rất lâu và độ chính xác không cao do quá trình tính toán ta thường làm tròn hoặc nhầm lẫn Nhất là mỗi lần lựa chọn hoặc thay đổi một thông số nào đó hoặc khi ra kết quả mà không phù hợp cần tính lại thì ta phải tính lại cả bài toán Vì vậy đề tài tính toán máy biến áp một pha công suất nhỏ sử dụng phần mềm Matlab là rất cần thiết Trên giao diện Guide/Matlab, chúng ta chỉ cần nhập thông số vào và phần mềm sẽ tự động tính toán cho ta kết quả nhanh chóng và chính xác Giúp chúng ta tiết kiệm thời gian mà công việc lại hiệu quả

Phạm vi đề tài

Sau thời gian nghiên cứu và tìm hiểu đề tài chúng tôi đã hoàn thành đồ án “thiết

kế máy biến áp 1 pha công suất nhỏ” gồm các nội dung sau:

+ Viết chương trình trên matlab để tính toán máy biến áp một pha công suất nhỏ

Ứng dụng, nhu cầu thực tế của đề tài

Sau khi hoàn thành, đề tài có thể đóng góp một phần vào công cuộc phát triển của nhà trường bằng việc nâng cao tính công nghệ trong các phòng thí nghiệm, các phân xưởng cơ khí quấn dây máy biến áp của trường Ngoài ra với tính chính xác và nhanh chóng của chương trình thì nó có thể được sử dụng cho các nhà máy các phân xưởng sản xuất để tiết kiệm thời gian, tăng tính chính xác, và đưa ra những lựa chọn tối ưu cho quá trình thiết kế, tính toán máy biến áp

Phương pháp nghiên cứu khoa học của đề tài

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

 Nghiên cứu máy biến áp về cấu tạo hoạt động và các thông số trong máy biến

áp Phương pháp tính toán và các bước tính toán máy biến áp

 Nghiên cứu phần mềm Matlab Tìm hiểu các lệnh trong Matlab, cách tạo giao diện và lập trình lệnh trong giao diện Guide

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

 Chạy kiểm tra đối chiếu chương trình và kết quả trên tính toán lý thuyết, kiểm tra lỗi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Trong trường chúng ta hiện nay trong quá trình học cũng như thực hành hầu như việc tính toán máy biến áp chỉ được thực hiện trên lý thuyết Các đề tài nghiên cứu cũng như các đồ án khác cũng mới chỉ nghiên cứu Matlab trên các phương diện tính toán khác như tính toán trên động cơ, mô phỏng vận hành đường dây truyền tải điện, phân bố công suất Nhưng các chương trình chỉ thực hiện viết chương trình trên Mfile hoặc trên Simulink mà chưa tạo giao diện cho chương trình tính toán hoặc thiết kế giao cũng chỉ đơn giản chưa đi sâu khai thác các tính năng của Guide/Matlab

Tại nước ta hiện nay hầu hết việc thiết kế tính toán máy biến áp chỉ thực hiện trên lý thuyết và việc tính toán cũng như các bước tính toán cũng chỉ thực hiện tương đối chưa cụ thể Các chương trình tính toán cho máy biến áp chưa được quan tâm và phát triển

Trên thế giới ngành công nghiệp sản xuất máy biến áp đã trở nên phổ biến nên việc tính toán máy biến áp đi theo các quy trình và công đoạn chặt chẽ, và các phần mềm phục vụ tính toán cũng trở nên phổ biến Nhưng các quá trình tính toán và các thông số tính toán cũng như các thuật ngữ tính toán chưa phù hợp với nước ta nên khó khăn trong việc áp dụng và thực hiện Bên cạnh đó các chương trình tính toán cũng được viết theo tiếng nước ngoài và các thuật ngữ cũng không phù hợp với nước ta

Vì vậy trong đề tài này, các bước tính toán đã được cụ thể hóa đơn giản và dễ thực hiện Chương trình tính toán được viết trên ngôn ngữ tiếng Việt, các thuật ngữ trong chương trình dễ hiểu và có giải thích cụ thể, hình ảnh minh họa rõ ràng để dễ dàng cho người sử dụng Ngoài ra chương trình còn cung cấp nhiều tùy chọn hữu ích cho người sử dụng như lưu kết quả tính toán, tùy chỉnh màu sắc, ngôn ngữ, báo lỗi

dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành hệ thống dòng xoay chiều ở điện áp khác có cùng tần số

Đầu vào MBA được nối với nguồn điện được gọi là sơ cấp, Kí hiệu 1

Đầu ra của MBA được nối với tải được gọi là thứ cấp, Kí hiệu 2

Khi điện áp đầu thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp (U2>U1) ta có MBA tăng áp Khi điện áp đầu thứ cấp nhỏ hơn điện áp sơ cấp (U2<U1) ta có MBA hạ áp

2.1.1 Các đại lượng trong MBA

- Dung lượng hay công suất định mức Sđm là công suất biểu kiến (hay công suất toàn phần) đưa ra ở dây quấn thứ cấp máy biến áp tính bằng VA, kVA

- Điện áp sơ cấp định mức U1đm điện áp dây của dây quấn sơ cấp tính bằng V,

Hình 2.1 Mạch từ kiểu trụ Hình 2.2 Mạch từ kiểu bọc

2.1.2.1 Mạch từ

Mạch từ dùng để dẫn từ thông chính của máy, thường được chế tạo bằng những vật liệu dẫn từ tốt như lá thép kỹ thuật điện Lõi thép gồm 2 bộ phận chính là trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín:

- Trụ là nơi để đặt dây quấn

- Gông là phần khép kín mạch từ giữa các trụ

Lá thép kĩ thuật điện được sử dụng thường có độ dày từ 0,3-0,5mm và có chứa hàm lượng silic từ 1%  4%, nhằm mục đích giảm tổn hao điện năng trong mạch từ do tác dụng của dòng điện Fu-cô và hiện tượng từ để làm phát nhiệt Ngoài ra hai mặt còn được sơn cách điện hoặc có lớp giấy cách điện mỏng

Có hai loại mạch từ phổ biến:

- Mạch từ kiểu trụ (hoặc kiểu cột) có dạng “U”, thường do nhiều lá thép chữ I ghép lại

- Mạch từ kiểu bọc có dạng “E,I”, mạch từ phân nhánh ra hai bên và bọc lấy cuộn dây quấn trên cột từ chính Nhờ thế từ tản giảm nhỏ đi

Ngoài ra còn có mạch từ kiểu trụ-bọc nhưng chỉ thường được sử dụng trong các máy biến áp có công suất lớn Hoặc mạch từ hình chữ “X”, đạt hiệu suất cao nhưng khó gia công, giá thành cao Mạch từ hình xuyến

Hình 2.3a Dây quấn bẹt hai lớp Hình 2.3b Dây quấn tròn nhiều lớp

dùng dây tròn có đường kính không quá 3mm Đối với MBA công suất lớn chịu dòng lớn dùng dây hẹp, tiết diện vuông hoặc chữ nhật thì sẽ lợi hệ số lấp đầy hơn

Dây quần gồm nhiều vòng dây và được lồng vào trụ mạch từ giữa các vòng dây, dây quấn có cách điện với nhau và các cuộn dây được cách điện với lõi

Dây quấn MBA gồm có 2 cuộn cao áp, cuộn hạ áp, đôi khi còn có thêm cuộn trung áp

Theo cách sắp xếp dây quấn cao áp và hạ áp, người ta chia ra hai loại dây quấn chính đó là : dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ

 Dây quấn đồng tâm : Ở dây quấn đồng tâm tiết diện ngang là nhưng vòng

tròn đồng tâm Dây quấn hạ áp thường quấn phía trong gần trụ thép, còn dây quấn cao

áp quấn phía ngoài bọc lấy dây quấn hạ áp Với cách quấn này có thể giảm bớt được điều kiện cách điện của dây quấn cao áp, bởi vì giữa dây quấn cao áp và trụ đã có cách điện bởi bản thân dây quấn hạ áp

Dây quấn đồng tâm có những kiểu dây quấn chính:

 Dây quấn hình trụ: nếu tiết diện dây dẫn lớn thì dùng dây bẹt và thường

quấn thành 2 lớp, nếu tiết diện dây dẫn nhỏ thì dùng dây tròn quấn thành nhiều lớp Dây quấn hình trụ dây tròn thường làm dây cao áp tới 35kV; dây quấn trụ dây bẹt chủ yếu làm dây quấn hạ áp từ 6kV trở xuống

 Dây quấn hình xoắn: Gồm nhiều dây bẹt chập lại với nhau quấn theo đường xoắn ốc, giữa các vòng dây có các rảnh hở Kiểu này thường dùng cho dây quấn hạ áp của máy biến áp dung lượng trung bình và lớn

 Dây quấn xoáy ốc liên tục: làm bằng dây bẹt và khác với dây quấn hình xoắn ở chổ: dây quấn này được quấn thành những bánh dây phẳng cách nhau bằng những rảnh hở Bằng cách hoán vị đặc biệt trong khi quấn, các bánh dây được nối tiếp một cách liên tục mà không cần mối hàn giữa chúng, cũng vì thế mà dây quấn được gọi là xoáy ốc liên tục Dây quấn này chủ yếu làm cuộn cao áp, điện áp 35kV trở lên

và dung lượng lớn

 Dây quấn xen kẽ: Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc

theo trụ thép Cần chú ý rằng, để cách điện được dễ dàng, các bánh dây sát gông thường thuộc dây quấn hạ áp, kiểu dây quấn này hay dùng trong máy biến áp kiểu bọc

Vì chế tạo và cách điện khó khăn, kém vững chắc về cơ khí nên các máy biến áp kiểu trụ hầu như không dùng kiểu dây quấn xen kẽ

Mạch đơn Mạch kép

Hình 2.4 Dây quấn hình xoắn Hình 2.5 Dây quấn hình xoáy ốc liên

tục

2.1.3 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa trên cơ sở hiện tượng cảm ứng điện từ Các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp trong một MBA không có liện hệ với nhau về điện mà chỉ có liên hệ với nhau về từ

Xét máy biến áp đơn giản gồm 2 cuộn dây được quấn trên lõi sắt mạch từ cột Cuộn dây W1 mắc với nguồn điện vào được gọi là cuộn sơ cấp, còn cuộn W2 lấy điện

2 : Dây quấn cao áp

3 : Mạch từ

Hình 2.7 Nguyên lý làm việc MBA

chạy trong lõi thép,  móc vòng đồng thời cả hai dây quấn sơ cấp W1 và thứ cấp W2gọi là từ thông chính

Theo định luật cảm ứng điện từ, sự biến thiên của  làm cảm ứng vào dây quấn

Khi máy biến áp không tải, cuộn dây thứ cấp hở mạch, dòng điện thứ cấp I2=0, từ thông chính  trong lõi thép chỉ do dòng sơ cấp I0 sinh ra

Khi máy biến áp có tải, dây quấn thứ cấp nối với tải có tổng trở Z , dưới tác động của sức điện động e2, có dòng điện thứ cấp i2 qua tải Khi đó từ thông chính  do đồng thời cả hai dòng sơ cấp i1 và thứ cấp i2 sinh ra

Điện áp u1 hình sin nên từ thông  cũng biến thiên hình sin :

= max.sint

Ta có : e = −W ( .  )= 4,44f W  √2 sin ωt −

= E √2 sin (ωt −π

2) Với E1= 4,44f.W1.max là trị số hiệu dụng của sức điện động sơ cấp

Và : e = −W ( . ) = 4,44f W  √2 sin ωt −π

= E √2 sin (ωt −π

2) Với E2= 4,44f.W2.max là trị số hiệu dụng của sức điện động thứ cấp

Từ đó, ta thấy sức điện động sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số, nhưng có trị số hiệu dụng khác nhau

Nếu ta chia E1 cho E2 ta được : k = = , gọi là hệ số biến áp

Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí có thể coi gần đúng U1  E1, U2  E2, ta có :

U I  U I ho c U

U 

II

+ Máy biến áp tự ngẫu: biến đổi điện áp trong một phạm vi không lớn lắm, dùng

để mở máy các động cơ điện xoay chiều

2.2 Tổng quan về Matlab

2.2.1 Matlab là gì

Matlab là ngôn ngữ lập trình kỹ thuật cấp cao chuyên dùng trong lĩnh vực thuật toán Ngôn ngữ này được kết hợp giữa sự tính toán, thực tiễn và lập trình trong môi trường thân thiện dễ sử dụng, là nơi mà những vấn đề và các giải pháp được diễn đạt dưới dạng toán học Matlab cho phép người sử dụng thao tác trên ma trận, thực hiện các thuật toán, tạo ra các giao diện người dùng, và cho phép lập trình với các chương trình viết bằng ngôn ngữ khác như C, C++, Fortan

Tính năng Matlab bao gồm:

 Toán học và các phép toán

 Triển khai giải thuật

 Làm mô hình, mô phỏng

 Phân tích, khảo sát và hiển thị dữ liệu

 Đồ họa kỹ thuật và khoa học

 Triển khai ứng dụng bao gồm việc thiết kế giao diện đồ họa

Matlab là thuật ngữ được viết tắt từ Matrix laboratory, vì lúc đầu nó được viết với mục đích làm cho việc truy cập phần mềm ma trận triển khai từ các đề án LINKPACK và EISPACK – các chương trình tạo ảnh nghệ thuật tính toán theo ma trận được dễ dàng và nhanh chóng

2.2.2 Thao tác cơ bản trên Matlab

2.2.2.1 Khởi động

Khi double_click vào biểu tượng Matlab, thì

chương trình sẽ khởi động với giao diện chào với

một vài thông tin như phiên bản của Matlab, hệ

điều hành đang sử dụng, ngày tháng chương trình

cập nhật, cấp số giấy phép của chương trình và

Hình 2.8 Biểu tượng Matlab

Hình 2.9 Cửa sổ run để gọi lệnh Matlab

Hình 2.10 Cửa sổ chờ khởi động của Matlab

Sau Matlab khởi động xong thì cửa sổ lệnh Command Windows sẽ xuất hiện Chờ đến khi chương trình khởi động hoàn thiện và dấu nhắc của chương trình bật lên

- Tại cửa sổ Workspace sẽ hiển thị các biến mà Matlab đang sử dụng

- Tại cửa sổ Current Folder sẽ hiện thị đường dẫn tới thư mục mà Matlab đang làm việc đồng thời hiển thị các tập tin và thư mục trong tập tin này

Đây là giao diện làm việc chính của Matlab

Hình 2.11 Cửa sổ lệnh của Matlab 7.11

2.2.2.2 Thoát khỏi Matlab

Để thoát khỏi Matlab ta có thể thực hiện một trong các phương án sau:

 Vào menu File chọn Exit MATLAB

 Dùng tổ hợp phím Ctrl+Q

 Từ dấu nhắc hệ thống sử dụng lệnh >> Exit hoặc lệnh >> Quit

 Click vào biểu tượng close ( ) trên của sổ lệnh của Matlab

2.2.2.3 Các cửa sổ chương trình thường giao tiếp

 Cửa sổ Command Windown

Là cửa sổ giao tiếp chính của Matlab bởi đây là nơi nhập giá trị các biến, hiển thị giá trị, tính toán giá trị của biểu thức, thực thi các hàm có sẵn trong thư viện (dạng lệnh), hoặc các hàm (dạng function) do người dùng lập trình ra trong M-file

Các lệnh được nhập sau dấu nhắc “>>”, và nếu có sai sót trong quá trình

gõ (nhập) lệnh thì hãy nhấn phím Enter cho đến khi nhận được dấu nhắc “>>” Thực thi lệnh bằng nhấn phím Enter

 Cửa sổ Command History

Các dòng mà bạn nhập vào trong

cửa sổ Command Window (các dòng

này có thể là dòng nhập biến, hoặc có thể

là dòng lệnh thực hiện hàm nào đó) được

giữ lại trong cửa sổ Command History, và

cửa sổ này cho phép ta sử dụng lại

những lệnh đó bằng cách click chuột lên

các lệnh đó hoặc các biến, nếu như bạn

muốn sử dụng lại biến đó

 Cửa sổ Workspace

Là cửa sổ thể hiện tên các biến đã sử dụng cùng với kích thước vùng nhớ (Bytes), kiểu dữ liệu(Class), giá trị lớn nhất (Max), giá trị nhỏ nhất (Min), giá trị của biến (Value), tên biến (Name), Các biến được giải phóng sau mỗi lần tắt

Cửa sổ command

Workspace

Cửa sổ command History

Hình 2.12 Cửa sổ làm việc của Matlab 7.11

Hình 2.13 Cửa sổ Command History

chương trình. Có thể chỉnh sửa trực tiếp giá trị, kích thước của biến khi ta double

click vào biến hoặc chọn Open selection hoặc nhấn Ctrl + D Ta cũng có thể lưu

trữ các biến của phiên làm việc vào một file

*.mat, hoặc lấy các biến của phiên làm việc trước

từ file lưu *.mat bằng

cách chọn save hoặc nhấn Ctrl + S

 Cửa sổ Matlab Editor/Debugger

Đây là nơi soạn thảo các chương trình M-file, các Function chính của Matlab

 Cửa sổ Guide

Hình 2.14 Cửa sổ Workspace

Hình 2.15 Cửa sổ Matlab Editor/Debugger

Đây là cửa sổ thiết kế giao diện đồ họa của chương trình

 Cửa sổ Matlab Demo Windown

Hình 2.17 Cửa sổ Matlab Demo Windown Hình 2.16 Cửa sổ Guide

Cửa sổ giúp tìm kiếm các thông tin các thông tin giúp đỡ trong quá trình lập trình Matlab Ta có thể xem các định nghĩa, các thông tin, các ví dụ mẫu và hướng dẫn cụ thể

2.2.3 Sử dụng trình thiết kế giao diện Guide

2.2.3.1 Khởi động Guide

Để khởi động Guide ta có thể thực hiện:

Cách 1: vào menu File -> New -> GUI

Cách 2: tại dấu nhắc đánh lệnh >> guide

Sau đó cửa sổ GUIDE Quick Start xuất hiện Tại đây ta có thể chọn Create New Gui để tạo một Guide mới với các sự lựa chọn:

 Blank GUI (Default): mở hộp thoại GUI trống không có điều khiển unicontrol nào cả

 GUI with Unicontrols: mở hộp thoại GUI với vài unicontrol như pushbutton, text, edit, radiobuttom, panel chương trình có thể chạy ngay

Hình 2.18 Hộp thoại GUIDE Quick Start

Hoặc chọn Open Existing Gui để mở một giao diện đã có sẵn Sau đó ta nhấn Ok

để bắt đầu mở cửa sổ thiết kế của Guide

Để lấy các điều khiển ta thực hiện kéo thả các điều khiển có sẵn tại bên trái thả vào trong giao diện lập trình Ta có thể kéo các điều khiển đến các vị trí mong muốn hoặc dùng công cụ Alignment ( ) để cân chỉnh và xác định vị trí giữa các điều khiển

Sau khi thiết kế xong ta lưu giao diện lại Lúc này Matlab tự động tạo ra file *.fig dùng để lưu giao diện vừa tạo và fiel *.m để chứa mã lệnh cần thực hiện Việc tiếp đó

Sắp xếp điều khiển

Soạn

chương trình

Soạn thảo thuộc tính

Thuộc tính các điều khiển

Chạy thử

Các điều khiển

Vùng thiết kế Soạn

Toolbar

Hình 2.19 Các tính năng trên cửa sổ Guide

là viết các mã lệnh vào file *.m Trong quá trình thiết kế ta có thể chạy thử sau mỗi bước thiết kế bằng cách chọn Run Figure ( ) hoặc nhấn Ctrl + T

2.2.3.2 Một số điều khiển thông dụng

 Push Button : là các bút nhấn như nút OK, Cancel

 Slider : là thanh trượt với con trượt ở trên để thay đổi giá trị của nó

 Radio Button, Check Box : là các ô lựa chọn giá trị có hoặc không

 Edit text, Static text : đều là hộp để chứa văn bản nhưng Edit text thì

có thể thay đổi trực tiếp thuộc tính string khi chạy giao diện còn Static text thì không

 Pop-up Menu, Listbox : là các điều khiển để lựa chọn một giá trị có sẵn trong danh sách cho sẵn

 Axes : điều khiển để hiển thị đồ thị, hình ảnh

 Menu Editor : là trình điều khiển đặt biệt để thiết kế Menu cho giao diện chương trình

 Panel để tạo thành các hộp điều khiển nhóm các nhóm đối tượng điều khiển

 Button Group để tạo thành các hộp điều khiển nhóm các Button thành một nhóm điều khiển

2.2.3.3 Các thuộc tính cơ bản của các điều khiển

Để thay đổi hoặc thuộc tính của điều khiển ta click chuột phải vào điều khiển cần thay đổi thuộc tính chọn Property Inspector, hoặc double click vào điều khiển đó Khi

đó hộp thoại Inspector của điều khiển đó sẽ được mở ra

Một số các thuộc tính cơ bản như:

 Tag: là tên của trình điều khiển

 Position: vị trí, tọa độ của trình điều

khiển trong giao diện chương trình

 FontAngle: kiểu chữ hiển thị có thể

chọn normal (bình thường), italic

(nghiêng), oblique (xiêng)

 FontName: tên của Font mà điều

 Visible: bật hoặc tắt điều khiển khi

chạy với 2 giá trị tương ứng là on và

off

 Style: loại của trình điều khiển được

chọn

 Max, Min: giá trị lớn nhất và nhỏ nhất mà trình điều khiển có thể đặt

 HorizontalAlignment: vị trí của chữ trong trong điều khiển ta có thể chọn left (trái), right (phải), center (ở giữa)

 ForegroundColor: màu của các chữ bên trong điều khiển

2.2.3.4 Các hàm của điều khiển

Để gọi hàm cho điều khiển ta click chuột phải vào điều khiển đó và chọn View Callbacks, hoặc chọn menu View chọn View Callbacks sau đó chọn các hàm Callback

mà ta muốn gọi

Hình 2.20 Hộp thoại thuộc tính của

điều khiển – Inspector

Bảng 2.1 : Bảng các hàm của các điều khiển

Callback property Sự kiện xảy ra Các Điều khiển có

hàm này

ButtonDownFcn Thực hiện khi ta nhấn chuột lên

hoặc trong 5 pixels của component hoặc figure Nếu là compoment thì thuộc tính Enable phải là on

Axes, figure, button group, panel, user interfacecontrols

Callback Hành động của các component,

ví dụ như thực thi khi người dùng click lên Push Button hoặc chọn một thành phần menu

Contextmenu, menu, userinterface

controls

CloseRequestFcn Thực thi trước khi figure đóng Figure

CreateFcn Tạo các thành phần.Nó được

dùng để khởi tạo các thành phần khi nó được tạo ra Nó thực thi sau khi thành phần hoặc figure được tạo, nhưng trước khi hiển thị lên trên giao diện người dùng

Axes, figure, button group, contextmenu, menu, panel, user interfacecontrols

DeleteFcn Xóa thành phần Nó có thể được

một phím trong keyboard và component hoặc figure của hàm callback đó đang được focus

Figure, userinterface controls

ResizeFcn Thực thi khi người dùng thay đổi

kích thước của panel, button group, hoặc figure với điều kiện

thuộc tính Resize của figure =

on

Buttongroup, figure, panel

SelectiononChangeFcn Thực thi khi người dùng lựa

chọn một nút Radio Button khác hoặc toggle button khác trong thành phần Button Group

tầm focus

2.2.4 Một số lệnh trong lập trình Matlab

2.2.4.1 Nhóm các lệnh cơ bản

Lệnh ANS

a Công dụng: Là biến chứa kết quả mặc định

b Giải thích: Khi thực hiện một lệnh nào đó mà chưa có biến chứa kết quả, thì MATLAB lấy biến Ans làm biến chứa kết quả đó

clear: xóa tất cả các biến khỏi vùng làm việc

clear name: xóa các biến hay hàm được chỉ ra trong name

clear functions: xóa tất cả các hàm trong bộ nhơ

clear variables: xóa tất cả các biến ra khỏi bộ nhớ

clear mex: xóa tất cả các tập tin mex ra khỏi bộ nhớ

clear: xóa tất cả các biến chung

clear all: xóa tất cả các biến, hàm, và các tập tin mex khỏi bộ nhớ Lệnh này

làm cho bộ nhớ trống hoàn toàn

c Giải thích : load: nạp file matlap.mat

load filename: nạp file filename.mat

load filename.extension: nạp file filename.extension

Tập tin này phải là tập tin dạng ma trận có nghĩa là số cột của hàng dưới phải bằng số cột của hàng trên Kết quả ta được một ma trận có số cột và hàng chính là số cột và hàng của tập tin văn bản trên

c Giải thích : path: liệt kê tất cả các dường dẫn đang có

p: biến chứa đường dẫn

path (p): đặt đường dẫn mới

Lệnh CLC

a Công dụng: Thoát khỏi Matlab

& Thực hiện phép toán logic AND

 Thực hiện phép toán logic OR

~ Thực hiện phép toán logic NOT

Giải thích : Kết quả của phép toán là 1 nếu phép logic là đúng và là 0 nếu phép logic là sai

Phép logic có chế độ ưu tiên thấp nhất so với phép toán số học và phép toán so sánh

Bảng 2.5 Các ký tự đặc biệt

c Giải thích: kq: biến chứa kết quả

Nếu ‘string’ là các ký số thì chuyển thành những con số

Nếu ‘string’ là câu lệnh thì chuyển thành các lệnh thi hành được

tên menu: là tiêu đề của menu

tên biến: là nơi cất giá trị nhận được sau khi chọn chức năng của menu

Chức năng 1, 2, ….,n:khi chọn chức năng nào thì tên biến có giá trị là số thứ tự của chức năng đó

Lệnh FOR

a Công dụng: Dùng để thực hiện 1 công việc cần lặp đi lặp lại theo một quy luật, với số bước lặp xác định trước

b Cú pháp:

for biến điều khiển = giá trị đầu : giá trị cuối,

thực hiện công việc;

thực hiện công việc 1;

elseif biểu thức luận lý 2

thực hiện công việc 2;

else

thực hiện công việc 3;

end