Nghiên cứu xây dựng và mô phỏng một số bài thí nghiệm về cơ sở lý thuyết mạch điện phục vụ công tác đào tạo của trường đại học công nghiệp hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT ĐỖ TRUNG HIỆP NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ MÔ PHỎNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN PHỤC VỤ CÔNG TÁC ĐÀO TẠO CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS KIM NGỌC LINH HÀ NỘI – 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Đỗ Trung Hiệp MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined Chương Tổng quan trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 1.1 Giới thiệu chung Error! Bookmark not defined 1.2 Giới thiệu hệ thống phịng thí nghiệm Error! Bookmark not defined 1.3 Đánh giá thực trạng hệ thống phịng thí nghiệm xu phát triển Nhà trường Error! Bookmark not defined Chương Nghiên cứu xây dựng số thí nghiệm Cơ sở Lý thuyết mạch 2.1 Thí nghiệm mạch điện ba pha tải đấu Error! Bookmark not defined 2.2 Thí nghiệm mạch điện ba pha tải đấu tam giác Error! Bookmark not defined 2.3 Thí nghiệm mạng cửa (2 cực) Error! Bookmark not defined 2.4 Thí nghiệm mạng hai cửa Error! Bookmark not defined 2.5 Thí nghiệm hỗ cảm M Error! Bookmark not defined 2.6 Thí nghiệm khảo sát q trình q độ mạch tuyến tính Error! Bookmark not defined Chương Mô số thí nghiệm máy tính phần mềm Electronics Workbench 5.12 3.1 Giới thiệu phần mềm mô Electronics Workbench 5.12 Error! Bookmark not defined 3.2 Hướng dẫn sử dụng chương trình Electronics Workbench 5.12 Error! Bookmark not defined 3.3 Thực hành EWB Error! Bookmark not defined 3.4 Các kí hiệu linh kiện EWB Error! Bookmark not defined 3.5 Thí nghiệm mơ mạch ba pha 68 3.6 Thí nghiệm mơ mạng cửa, hai cửa 69 3.7 Thí nghiệm mơ q trình q độ mạch tuyến tính Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Kim Ngọc Linh (2000), Hướng dẫn thí nghiệm Lí thuyết mạch, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Kim Ngọc Linh - Hướng dẫn thí nghiệm mơn Cơ sở Kĩ thuật điện; Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Kim Ngọc Linh, Đào Đắc Tuyên, Uông Văn Quang, Nguyễn Thạc Khánh (2003), Cơ sở Kỹ thuật điện (Giáo trình dùng cho ngành Điện hệ Cao đẳng) Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Đặng Văn Hoàng (2000), Tự thiết kế mạch điện tử với Workbench for Doc & Windows, Nxb Thống kê, TP Hồ Chí Minh Lê Minh Cường (1996), Hướng dẫn thí nghiệm Mạch điện, Đại học kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Lê Văn Bảng (2005), Lý thuyết mạch điện (Giáo trình dùng cho trường Cao đẳng), Nxb Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Bá Khá (2006), Kỹ thuật điện- điện tử, Đại học công nghiệp Hà Nội Elettronica Veneta & NEL (2003), Basic Electricity, Module MCM1/EV DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1-1 Bộ máy quản lý trường Trang Hình 2-1 Hệ thống ba pha nguồn tải đấu Trang 13 Hình 2-2 Đồ thị véc tơ dịng áp (tải đối xứng hình a, khơng đối Trang 14 xứng hình b) Hình 2-3 Đồ thị véc tơ bị đứt dây pha A Trang 14 Hình 2-4 Sơ đồ thí nghiệm mạch ba pha tải nối Trang 16 Hình 2-5 Hệ thống ba pha nguồn tải đấu tam giác Trang 18 Hình 2-6 Đồ thị véc tơ dòng áp tải đối xứng Trang 18 Hình 2-7 Đồ thị véc tơ tải khơng đối xứng đứt dây AB Trang 19 Hình 2-8 Sơ đồ thí nghiệm mạch ba pha tải nối tam giác Trang 20 Hình 2-9 Sơ đồ mạng cửa khơng nguồn Trang 22 Hình 2-10 Sơ đồ thay mạng cửa khơng nguồn Trang 22 Hình 2-11 Sơ đồ mạng cửa có nguồn Trang 22 Hình 2-12 Sơ đồ Thevenin mạng cửa có nguồn Trang 24 Hình 2-13 Sơ đồ Norton mạng cửa có nguồn Trang 24 Hình 2-14 Sơ đồ tương đương mạng cửa có nguồn Trang 25 Hình 2-15 Sơ đồ tương đương Thevenin mạng tuyến tính có nguồn Trang 26 Hình 2-16 Sơ đồ thí nghiệm mạng cửa khơng nguồn Trang 27 Hình 2-17 Mạng hai cửa tuyến tính có nguồn Trang 28 Hình 2-18 Mạng hai cửa tuyến tính khơng có nguồn Trang 29 Hình 2-19 Sơ đồ tương đương hình T Trang 30 Hình 2-20 Sơ đồ tương đương hình π Trang 30 Hình 2-21 Sơ đồ thí nghiệm hở mạch cửa Trang 32 Hình 2-22 Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch cửa 22’ Trang 32 Hình 2-23 Sơ đồ thí nghiệm hở mạch cửa 11’ Trang 34 Hình 2-24 Cấu tạo nguyên lý Máy biến áp pha Trang 34 Hình 2-25 Sồ đồ hỗ cảm Trang 35 Hình 2-26 Sồ đồ hỗ cảm phức Trang 36 Hình 2-27 Sơ đồ cực tính hai cuộn dây có hỗ cảm Trang 36 Hình 2-28 Sơ đồ hai cuộn dây có hỗ cảm Trang 37 Hình 2-29 Sơ đồ thí nghiệm nối bc hai cuộn dây có hỗ cảm Trang37 Hình 2-30 Sơ đồ thí nghiệm nối bd hai cuộn dây có hỗ cảm Trang 38 Hình 2-31 Sơ đồ thí nghiệm mắc riêng cuộn ab Trang 39 Hình 2-32 Mạch độ Trang 40 Hình 2-33 Mạch độ r-L Trang 43 Hình 2-34 Đồ thị mạch độ r-L Trang 43 Hình 2-35 Mạch độ r-L nối tắt Trang 44 Hình 2-36 Đồ thị mạch độ r-L nối tắt Trang 44 Hình 2-37 Mạch độ cuộn dây có điện cảm Trang 45 Hình 2-38 Mạch q độ r-C (Nguồn cấp chiều) Trang 46 Hình 2-39 Đồ thị mạch độ r-C (Nguồn cấp chiều) Trang47 Hình 2-40 Mạch q độ r-C (Tụ điện phóng điện) Trang47 Hình 2-41 Đồ thị mạch độ r-C (Tụ điện phóng điện) Trang48 Hình 2-42 Mạch q độ đóng mạch r-L Trang48 Hình 2-43 Đồ thị mạch q độ đóng mạch r-L Trang48 Hình 2-44 Đồ thị mạch khơng xảy q độ Trang 48 Hình 2-45 Đồ thị biểu thị dòng i đạt giá trị max Trang48 Hình 2-46 Mạch R-L-C song song Trang49 Hình 2-47 Mạch R-L-C Trang52 Hình 2-48 Mạch thí nghiệm vẽ dạng UL(t) Trang52 Hình 2-49 Mạch thí nghiệm vẽ dạng i(t) Trang55 Hình 2-50 Mạch thí nghiệm vẽ dạng UC(t) Trang56 Hình 2-51 Mạch thí nghiệm vẽ dạng i(t) Trang56 Hình 2-52 Mạch thí nghiệm vẽ dạng UC(t) Trang57 Hình 2-53 ạch thí nghiệm vẽ dạng i(t) Trang57 Hình 3-1 Mạch điện mơ EWB Trang60 Hình 3-2 Mạch điện lắp ráp Workbench Trang60 Hình 3-3 Lấy linh kiện giao diện phần mềm EWB Trang63 Hình 3-4 Sắp xếp linh kiện Workbench Trang64 Hình 3-5 Thay đổi giá trị linh kiện Trang64 Hình 3-6 Đồng hồ vạn Trang65 Hình 3-7 Đo điện áp đồng hồ vạn EWB Trang65 Hình 3-8 Đo dịng điện đồng hồ vạn EWB Trang65 Hình 3-9 Đo điện áp mạch nối tiếp đồng hồ vạn với Trang66 Bulb Hình 3-10 Mơ mạch ba pha nối đối xứng Trang69 Hình 3-11 Mô mạch ba pha nối tam giác đối xứng Trang70 Hình 3-12 Mơ tương đương Trang71 Hình 3-13 Kết mơ đo dịng áp Trang71 Hình 3-14 : Mô mạch tương đương hở mạch Trang71 Hình 3-15 Mơ mạch tương đương hở mạch Trang72 Hình 3-16 Mơ mạch r-L hắng số thời gian nhỏ đồ thị Trang73 dạng sóng áp Hình 3-17 Mơ mạch R-C số thời gian nhỏ đồ thị Trang74 dạng sóng áp Hình 3-18 Mơ mạch R-L-C mắc nối tiếp đồ thị dạng sóng Trang74 áp q độ Hình 3-19 Mô mạch R-L-C mắc song song đồ thị thời gian dạng sóng áp độ Trang 75 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2-1 Thiết bị thí nghiệm Trang12 Bảng 2-2 Kết thí nghiệm Trang14 Bảng 2-3 Thiết bị thí nghiệm Trang18 Bảng 2-4 Kết thí nghiệm Trang 19 Bảng 2-5 Thiết bị thí nghiệm Trang25 Bảng 2-6 Kết thí nghiệm tính tốn Trang26 Bảng 2-7 Thiết bị thí nghiệm Trang30 Bảng 2-8 Kết thí nghiệm Trang31 Bảng 2-9 Kết thí nghiệm Trang32 Bảng 2-10 Kết thí nghiệm Trang 33 Bảng 2-11 Thiết bị thí nghiệm Trang35 Bảng 2-12 Kết thí nghiệm Trang 36 Bảng 2-13 Kết thí nghiệm Trang37 Bảng 2-14 Kết thí nghiệm Trang38 Bảng 2-15 Thiết bị thí nghiệm Trang54 Bảng 2-16 Khởi động chương trình EWB Trang61 Bảng 2-17 Các kí hiệu linh kiện EWB Trang62 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Qua trình học tập nghiên cứu trường Đại học Mỏ địa chất Hà Nội, đặc biệt trình hướng dẫn PGS.TS Kim Ngọc Linh đề tài luận văn thạc sỹ tác giả, tác giảnhận thấy cần phải nghiên cứu xây dựng mơ số thí nghiệm môn Cơ sở lý thuyết mạch phục vụ cho công tác giảng dạy khoa Điện trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, nơi mà tác giả tham gia công tác Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Trường có quy mơ lớn Trong hệ thống phịng thí nghiệm Điện khoa cịn chưa đầy đủ, chưa đáp ứng đủ cho sinh viên, học sinh nghiên cứu thực nghiệm phần lý thuyết học mơn học để củng cố kiến thức lí thuyết cho sinh viên chuyên ngành chuyên sâu Với nhu cầu phát triển khoa Điện Nhà trường chất lượng đào tạo, quy mơ nghiên cứu địi hỏi khoa Điện Nhà trường cần phải có hệ thống phịng thực hành thí nghiệm đáp ứng yêu cầu chung tài liệu thực hành thí nghiệm mơn học cần thiết Vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng mô số thí nghiệm Lý thuyết mạch cho Nhà trường giải phần hạn chế cần khắc phục khoa Nhà trường nhằm đáp ứng nhu cầu đào tạo bậc Đại học, tiến tới đào tạo Sau đại học khoa nói riêng Nhà trường nói chung tài liệu học tập cho sinh viên, học viên trường Mục đích đề tài Xây dựng mô số thí nghiệm Cơ sở Lý thuyết mạch phù hợp với điều kiện thực tế trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu đề tài luận văn nội dung môn học Cơ sở Lý thuyết mạch điện thí nghiệm phục vụ môn học dùng cho trường Đại học Công nghiệp Hà Nội ... nghiên cứu - Đánh giá tổng quan hệ thống phòng thí nghiệm Điện khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội - Nghiên cứu xây dựng số thí nghiệm phục vụ giảng dạy học tập môn học Cơ sở Lý thuyết mạch. .. thí nghiệm mơn Cơ sở lý thuyết mạch phục vụ cho công tác giảng dạy khoa Điện trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, nơi mà tác giả tham gia công tác Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Trường có quy... Hà Nội Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu đề tài luận văn nội dung môn học Cơ sở Lý thuyết mạch điện thí nghiệm phục vụ môn học dùng cho trường Đại học Công nghiệp Hà Nội