Khóa luận Sử dụng matlab để giải bài tập mạch điện ba pha

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA SƯ PHẠM BỘ MƠN VẬT LÝ ***** LÊ QUỐC DŨNG LỚP DH5L KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGÀNH VẬT LÝ SỬ DỤNG MATLAB ĐỂ GIẢI BÀI TẬP MẠCH ĐIỆN BA PHA Cán bộ hướng dẫn: ThS. HUỲNH ANH TUẤN Long xuyên, tháng 05 năm 2008 Lời Cảm Ơn # " Những lời đầu tiên tơi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học An Giang, Ban Chủ Nhiệm khoa Sư Phạm và quý thầy cơ trong các phịng ban đã quan tâm, giúp đỡ và đào tạo tơi trong suốt bốn năm học vừa qua. Xin chân thành cảm ơn quý thầy cơ trong tổ bộ mơn Vật Lý đã nhiệt tình chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích và những kinh nghiệm cần thiết làm nền tảng vững chắc cho tơi trên bước đường sư phạm sau này, đặc biệt là thầy Huỳnh Anh Tuấn – người đã trực tiếp hướng dẫn tơi hồn thành khĩa luận tốt nghiệp. Nhân dịp này tơi cũng xin gởi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và tập thể lớp DH5L đã khơng ngừng động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện cho tơi trong suốt thời gian học tập và thực hiện khĩa luận tốt nghiệp. Một lần nữa xin ghi nhận nơi đây lịng biết ơn sâu sắc nhất. Xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU.............................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài.................................................................................................. 1 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu....................................................................... 1 2.1. Mục đích nghiên cứu..................................................................................... 1 2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 1 3. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 1 4. Phạm vi nghiên cứu.............................................................................................. 1 5. Giả thuyết khoa học ............................................................................................. 2 6. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................... 2 7. Đĩng gĩp của đề tài.............................................................................................. 2 8. Cấu trúc khĩa luận ............................................................................................... 2 PHẦN NỘI DUNG .......................................................................................................... 4 CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN................................................................................ 4 I. Lý thuyết chung ............................................................................................. 4 1. Khái niệm về mạch điện........................................................................... 4 Khái niệm........................................................................................... 4 Cấu trúc mạch điện............................................................................. 4 2. Các đại lượng đặc trưng của mạch điện................................................... 4 Dịng điện........................................................................................... 4 Điện áp ............................................................................................... 4 3. Các phần tử mạch điện............................................................................. 4 Nguồn áp u(t) ..................................................................................... 5 Nguồn dịng i(t) .................................................................................. 5 Điện trở R........................................................................................... 5 Điện cảm L......................................................................................... 5 Điện dung .......................................................................................... 6 4. Biểu diễn dịng điện hình sin bằng số phức ............................................. 6 Các phép tính trên số phức................................................................. 6 Tổng trở phức..................................................................................... 6 Tổng dẫn phức.................................................................................... 7 Định luật Kiếchốp .............................................................................. 7 5. Một số phương pháp giải mạch điện bằng số phức.................................. 7 Phương pháp biến đổi tương đương................................................... 8 Ghép tổng trở nối tiếp – cơng thức chia áp ............................ 9 Ghép tổng trở song song – cơng thức chia dịng.................... 9 Biến đổi tương đương sao – tam giác .................................. 10 Biến đổi tương đương tam giác – sao ................................. 10 Phương pháp dịng điện vịng........................................................... 11 Phương pháp điện áp hai nút............................................................ 12 II. Mạch điện ba pha ......................................................................................... 13 1. Khái niệm chung .................................................................................... 13 2. Cách nối hình sao ................................................................................... 14 Cách nối ........................................................................................... 14 Quan hệ giữa đại lượng dây và pha trong cách nối hình sao đối xứng .......................................................................................................... 14 3. Cách nối hình tam giác........................................................................... 14 Cách nối ........................................................................................... 14 Quan hệ giữa đại lượng dây và pha trong cách nối hình tam giác đối xứng.................................................................................................. 15 4. Cơng suất mạch điện ba pha .................................................................. 15 Cơng suất tác dụng........................................................................... 15 Cơng suất phản kháng ...................................................................... 16 Cơng suất biểu kiến.......................................................................... 16 III. Tìm hiểu về phần mềm Matlab .................................................................... 16 1. Giới thiệu chung về Matlab.................................................................... 16 2. Các phép tính cơ bản trong Matlab ........................................................ 17 3. Giao diện đồ họa người dùng................................................................. 19 4. Các bước giải bài tốn về mạch điện bằng Matlab ................................ 22 CHƯƠNG II. MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP MẠCH ĐIỆN BA PHA VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI .............................................................................................................. 23 I. Mạch ba pha đối xứng.................................................................................. 23 1. Nguồn nối sao – tải nối sao .................................................................... 23 Đường dây khơng cĩ tổng trở .......................................................... 23 Đường dây cĩ tổng trở ..................................................................... 23 2. Nguồn nối sao – tải nối tam giác............................................................ 24 Đường dây khơng cĩ tổng trở .......................................................... 24 Đường dây cĩ tổng trở ..................................................................... 26 3. Nguồn nối tam giác – tải nối tam giác ................................................... 27 Đường dây khơng cĩ tổng trở .......................................................... 27 Đường dây cĩ tổng trở ..................................................................... 28 4. Nguồn nối tam giác – tải nối sao............................................................ 29 5. Thí dụ ..................................................................................................... 29 II. Mạch ba pha khơng đối xứng....................................................................... 32 1. Nguồn nối sao – tải nối sao .................................................................... 32 Đường dây khơng cĩ tổng trở .......................................................... 32 Đường dây cĩ tổng trở ..................................................................... 33 2. Nguồn nối sao – tải nối tam giác............................................................ 34 Đường dây khơng cĩ tổng trở .......................................................... 34 Đường dây cĩ tổng trở ..................................................................... 34 3. Nguồn nối tam giác – tải nối tam giác ................................................... 35 Đường dây khơng cĩ tổng trở .......................................................... 35 Đường dây cĩ tổng trở ..................................................................... 36 4. Nguồn nối tam giác – tải nối sao............................................................ 37 5. Thí dụ ..................................................................................................... 37 CHƯƠNG III. SỬ DỤNG MATLAB ĐỂ GIẢI BÀI TẬP MẠCH ĐIỆN BA PHA42 1. Nguồn nối sao – tải nối sao .......................................................................... 42 1.1. Mở file cĩ tên: MACHDIENBAPHA.................................................... 42 1.2. Chọn mạch điện và nhập các dữ kiện của bài tốn ................................ 42 1.3. Hiển thị kết quả ...................................................................................... 43 1.4. Kết thúc .................................................................................................. 46 2. Nguồn nối sao – tải nối tam giác.................................................................. 46 3. Nguồn nối tam giác – tải nối tam giác ......................................................... 46 4. Nguồn nối tam giác – tải nối sao.................................................................. 47 PHẦN KẾT LUẬN........................................................................................................ 49 Khĩa luận tốt nghiệp Trang 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Mục đích giáo dục đại học là đào tạo chuyên gia giỏi cho các lĩnh vực kinh tế, văn hĩa, khoa học và cơng nghệ của quốc gia. Chuyên gia giỏi sẽ là những người làm phát triển kinh tế – văn hĩa – xã hội, tham gia vào quá trình sáng tạo khoa học và cơng nghệ mới, đưa nước ta từng bước tiếp cận trình độ phát triển của thế giới. Do đĩ, ngồi những tri thức khoa học thuộc lĩnh vực chuyên mơn nghiệp vụ thì việc trang bị cho sinh viên kiến thức cơ bản, kỹ năng vận hành máy vi tính, kỹ năng lập trình và sử dụng một số phần mềm là hết sức cần thiết vì sử dụng máy tính để giải quyết các vấn đề của khoa học và kỹ thuật là một xu hướng tất yếu của thế kỷ 21. Kỹ thuật điện là ngành khoa học kỹ thuật ứng dụng các hiện tượng điện từ để biến đổi năng lượng, gia cơng vật liệu, truyền tải thơng tin…bao gồm các hoạt động tạo ra, biến đổi và sử dụng điện năng trong các hoạt động thực tiễn của con người. Giáo trình kỹ thuật điện khơng đi sâu vào mặt lý luận các hiện tượng vật lý mà chú ý nhiều đến tính tốn và ứng dụng kỹ thuật, phục vụ cho chuyên ngành và các hoạt động khoa học kỹ thuật liên quan đến kỹ thuật điện. Vì vậy, khi giải bài tập về mạch điện cĩ khá nhiều phép tính và phương trình phức tạp khiến cho nhiều người gặp khĩ khăn đặc biệt là trong việc giải các bài tập mạch điện ba pha. Hiện nay cĩ khá nhiều phần mềm tính tốn với khả năng ứng dụng cao như Maple, Mathcard, Mathematica…Trong đĩ, Matlab là phần mềm cĩ khả năng ứng dụng cao và tiện ích. Với ngơn ngữ lập trình khá đơn giản giúp cho sinh viên dễ dàng thực hiện các tính tốn về số và đồ họa một cách rất thuận lợi trong mơi trường Matlab. Do đĩ, việc mơ phỏng các bài tập về mạch điện ba pha trên máy tính sẽ giúp cho sinh viên tiến hành giải các bài tập này một cách nhanh chĩng, chính xác và hiệu quả hơn. Với những lý do trên, tơi thực hiện nghiên cứu đề tài: Sử dụng Matlab để giải bài tập mạch điện ba pha. 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 2.1. Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình Matlab để xây dựng chương trình giải các bài tập mạch điện ba pha. 2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu đề tài này tơi sẽ giải quyết các nhiệm vụ sau: • Trình bày khái quát các dạng bài tập và phương pháp giải mạch điện ba pha. • Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình, giao diện đồ họa và các ứng dụng của Matlab. • Lập trình phần mềm. • Đánh giá kết quả thu được sau khi nghiên cứu. 3. Đối tượng nghiên cứu • Ngơn ngữ lập trình kỹ thuật Matlab. • Bài tập mạch điện ba pha. 4. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu đề tài này tơi chỉ tìm hiểu ngơn ngữ lập trình và giao diện đồ họa của Matlab để ứng dụng giải các bài tập mạch điện ba pha. Khĩa luận tốt nghiệp Trang 2 5. Giả thuyết khoa học Nếu sử dụng thành thạo phần mềm Matlab thì sẽ hỗ trợ tốt cho việc giải các bài tập về mạch điện ba pha nĩi riêng và gĩp phần nâng cao chất lượng dạy – học mơn kỹ thuật điện nĩi chung. 6. Phương pháp nghiên cứu • Phương pháp đọc sách và tài liệu • Phương pháp phân tích và tổng hợp • Phương pháp phân loại và hệ thống lý thuyết • Tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn 7. Đĩng gĩp của đề tài • Nghiên cứu đề tài này giúp tơi cĩ được một hệ thống kiến thức tương đối hồn chỉnh về phần mềm Matlab, đồng thời tích lũy được một số kinh nghiệm trong việc tính tốn và giải các bài tập mạch điện ba pha. • Là tư liệu cho sinh viên các khĩa sau học tập và tham khảo. • Gĩp phần làm phong phú cho thư viện tư liệu của bộ mơn vật lý. 8. Cấu trúc của khĩa luận Gồm ba phần: ™ Phần mở đầu ™ Phần nội dung Chương I. Cơ sở lý luận I. Lý thuyết chung 1. Khái niệm về mạch điện 2. Các đại lượng đặc trưng của mạch điện 3. Các phần tử mạch điện 4. Biểu diễn dịng điện hình sin bằng số phức 5. Một số phương pháp giải mạch điện bằng số phức II. Mạch điện ba pha 1. Khái niệm chung 2. Cách nối hình sao 3. Cách nối hình tam giác 4. Cơng suất mạch điện ba pha III. Tìm hiểu về phần mềm Matlab 1. Giới thiệu chung về Matlab 2. Các phép tính cơ bản trong Matlab 3. Giao diện đồ họa người dùng 4. Các bước giải bài tốn về mạch điện bằng Matlab Chương II. Một số dạng bài tập mạch điện ba pha và phương pháp giải I. Mạch ba pha đối xứng 1. Nguồn nối sao – tải nối sao 2. Nguồn nối sao – tải nối tam giác 3. Nguồn nối tam giác – tải nối tam giác Khĩa luận tốt nghiệp Trang 3 4. Nguồn nối tam giác – tải nối sao II. Mạch ba pha đối khơng đối xứng 1. Nguồn nối sao – tải nối sao 2. Nguồn nối sao – tải nối tam giác 3. Nguồn nối tam giác – tải nối tam giác 4. Nguồn nối tam giác – tải nối sao Chương III. Sử dụng Matlab để giải bài tập mạch điện ba pha 1. Nguồn nối sao – tải nối sao 2. Nguồn nối sao – tải nối tam giác 3. Nguồn nối tam giác – tải nối tam giác 4. Nguồn nối tam giác – tải nối sao ™ Phần kết luận Khĩa luận tốt nghiệp Trang 4 PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN I. Lý thuyết chung 1. Khái niệm về mạch điện Khái niệm Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn tạo thành những vịng kín trong đĩ dịng điện cĩ thể chạy qua. Mạch điện thường gồm các loại phần tử sau: nguồn điện, phụ tải (tải), dây dẫn. • Nguồn điện: là thiết bị phát ra điện năng. Về nguyên lý, nguồn điện là thiết bị biến đổi các dạng năng lượng như: cơ năng, hĩa năng, nhiệt năng,… thành điện năng. • Tải: là các thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng,… • Dây dẫn: được làm bằng kim loại (đồng, nhơm,…) dùng để truyền tải điện năng từ nguồn đến tải. Cấu trúc của mạch điện • Nhánh: là một đoạn mạch gồm các phần tử ghép nối tiếp nhau, trong đĩ cĩ cùng một dịng điện chạy từ đầu này đến đầu kia. • Nút: là điểm gặp nhau của từ ba nhánh trở lên. • Vịng: là lối đi khép kín qua các nhánh. • Mắt lưới: là vịng mà bên trong khơng cĩ vịng khác. 2. Các đại lượng đặc trưng của mạch điện Dịng điện Dịng điện i cĩ giá trị bằng tốc độ biến thiên của lượng điện tích q qua tiết diện ngang của một vật dẫn trong một đơn vị thời gian. Biểu thức: dt dqi = Chiều dịng điện qui ước là chiểu chuyển động của điện tích dương trong điện trường. Điện áp Tại mỗi điểm trong mạch cĩ một điện thế. Hiệu điện thế giữa hai điểm gọi là điện áp. Như vậy điện áp giữa hai điểm A và B là: BAAB uuu −= Chiều điện áp qui ước là chiều từ điểm cĩ điện thế cao đến điểm cĩ điện thế thấp. −+ R i B A ABu −+ R i B A Khĩa luận tốt nghiệp Trang 5 3. Các phần tử mạch điện Nguồn áp u(t) Nguồn áp đặc trưng cho khả năng tạo nên và duy trì một điện áp trên hai cực của nguồn. Nguồn điện áp cịn được biểu diễn bằng một sức điện động e(t). Kí hiệu: Nguồn dịng j(t) Nguồn dịng đặc trưng cho khả năng của nguồn điện tạo nên và duy trì một dịng điện cung cấp cho mạch ngồi. Kí hiệu: Điện trở R Điện trở R đặc trưng cho quá trình tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng sang dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, cơ năng… Đơn vị của điện trở là Ω (Ohm). Kí hiệu: Quan hệ giữa dịng điện và điện áp trên điện trở là: Ru R i= × Ru gọi là điện áp trên điện trở. Điện cảm L Điện cảm L đặc trưng cho quá trình trao đổi và tích lũy năng lượng từ trường. Đơn vị của điện cảm là H (Henry). Kí hiệu: Quan hệ giữa dịng điện và điện áp trên điện cảm ± u(t) hoặc e(t) J(t) −+ R i B A Ru L Lu i − + Khĩa luận tốt nghiệp Trang 6 L diu L dt = × Lu gọi là điện áp trên điện cảm Điện dung C Điện dung C của tụ điện được định nghĩa là: C qC u = Điện dung C đặc trưng cho quá trình trao đổi và tích lũy năng lượng điện trường. Đơn vị của điện dung là F (Fara). Kí hiệu: Quan hệ giữa dịng điện và điện áp trên điện dung C 1Cu i dtC = × ×∫ Cu gọi là điện áp trên điện dung C 4. Biểu diễn dịng điện hình sin bằng số phức Qui ước: Số phức biểu diễn các đại lượng hình sin kí hiệu bằng chữ in hoa cĩ dấu chấm ở trên đầu. Ví dụ: ( )( ) 2 sini t I tω ϕ= + ( )( ) 2 sinu t U tω ϕ= + Được biểu diễn thành hai số dưới dạng: • Dạng mũ: ij iI I e Iϕ ϕ= × = ×∠& uj uU U e U ϕ ϕ= × = ×∠& • Dạng đại số: ii jIII ϕϕ sincos +=& uu jUUU ϕϕ sincos +=& Các phép tính trên số phức Giả sử cĩ hai số phức: 1 x iX a jb r e ϕ= + = × 2 y iY c jd r e ϕ= + = × Ta cĩ: ( ) ( )X Y a c j b d± = ± + ± ( ) ( )1 2 x yjX Y a c b d j a d b c r r e ϕ ϕ+× = × − × + × + × = × × ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( )1 2 2 2 x yja jb c jd a c b d j b c a d rX e Y c jd c jd c d r ϕ ϕ−+ × − × + × + × − ×= = = ×+ × − + Tổng trở phức Tổng trở phức được định nghĩa là: C Cu i + − Khĩa luận tốt nghiệp Trang 7 ( ) u u i i i j j j U U e UZ e Z e I I e I ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ −×= = = × = ×× & & cos sinZ jZ R jX ϕ ϕ= + = + Trong đĩ phần thực là điện trở R, phần ảo là điện kháng X. Tổng trở phức được ký hiệu bằng chữ in hoa cĩ gạch ngang ở trên Z . Mơđun của tổng trở phức ZZ = Tổng dẫn phức Tổng dẫn phức được định nghĩa là: 1 1 j jY e Y e Z Z ϕ ϕ− −= = × = × Hoặc 2 2 2 2 1 R XY j G jB R jX R X R X = = − = −+ + + Trong đĩ 2 2 RG R X = + ; 2 2 XB R X = + ; 1Y Z = Tổng dẫn phức ký hiệu bằng chữ in hoa cĩ gạch ngang ở trên Y . Mơđun của tổng dẫn phức YY = . Định luật kiếchốp Định luật Kiếchốp 1 dưới dạng phức 0=∑ I& • Quy ước dấu: Các dịng điện đi tới nút mang dấu dương, thì các dịng điện rời khỏi nút mang dấu âm, hoặc ngược lại. Định luật Kiếchốp 2 dưới dạng phức I Z E× =∑ ∑& & • Quy ước dấu: Đi theo chiều vịng đã chọn, những sức điện động và dịng điện cĩ chiều trùng với chiều đi của vịng sẽ lấy dấu dương, ngược lại sẽ lấy dấu âm. 5. Một số phương pháp giải mạch điện bằng số phức Để giải mạch bằng số phức ta tiến hành các bước sau: • Chuyển mạch thực sang mạch phức theo qui tắc sau: ¾ Nguồn ( )( ) 2 sin uu t U tω ϕ= × + và dịng ( )( ) 2 sin ii t I tω ϕ= × + chuyển thành: ƒ Dạng mũ: uj uU U e Uϕ ϕ= × = ×∠& ij iI I e I ϕ ϕ= × = ×∠& ƒ Dạng đại số: uu jUUU ϕϕ sincos +=& ii jIII ϕϕ sincos +=& ¾ Điện trở R, điện cảm L, điện dung C chuyển thành ƒ RZ R = ƒ LjZ L ω= ƒ C j Cj Z C ωω −== 1 , Với j2 = – 1 Khĩa luận tốt nghiệp Trang 8 • Giải mạch bằng các phương pháp: biến đổi tương đương, dịng điện nhánh, dịng điện vịng,… ta tìm được các giá trị. ¾ Quan hệ giữa dịng điện và điên áp trên điện trở R: R R Ru i R U I Z I R= × ⇒ = × = ×& & & ¾ Quan hệ giữa dịng điện và điện áp trên điện cảm L ( )2 sin i L d I tdiu L L dt dt ω ϕ× += × = × 2 sin 2 2 sin 2 i L i L I t X I t πω ω ϕ πω ϕ ⎛ ⎞= × × × + +⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎛ ⎞= × × + +⎜ ⎟⎝ ⎠ Với: LX Lω= × 290 j L L L L LU X I X I e jX I Z I π ⇒ = × ×∠ ° = × × = × = ×& & & & & L LU I Z⇒ = ×& & Với: , L L iZ jX I I ϕ= = ×∠& ¾ Quan hệ giữa dịng điện và điện áp trên điện dung C ( )1 1 2 sinC iu i dt I t dtC C ω ϕ= × × = × × + ×∫ ∫ ( )1 2 cos 1 2 sin 2 2 sin 2 i i C i I t C I t C X I t ω ϕω πω ϕω πω ϕ = − × × +× ⎛ ⎞= × × + −⎜ ⎟× ⎝ ⎠ ⎛ ⎞= × × + −⎜ ⎟⎝ ⎠ Với: 1CX Cω= × 290 j C C C C C C C U X I X I e jX I Z I U I Z π−⇒ = × ×∠− ° = × × = − × = × ⇒ = × & & & & & & & Với: , C C iZ jX I I ϕ= − = ×∠& • Đổi sang dạng thực để suy ra dịng điện và điện áp thực xjX a jb r e ϕ= + = × Với: a barctg bar x = += ϕ 22 ⇒ X = r Phương pháp biến đổi tương đương Khi gặp mạch điện phức tạp nếu ta tiến hành giải theo phương pháp cổ điển thì việc giải nĩ sẽ gặp nhiều khĩ khăn vì vậy để cho đơn giản ta nên tìm cách biến đổi đưa mạch điện về đơn giản. Sau đây là một số phương pháp biến đổi thường gặp: Khĩa luận tốt nghiệp Trang 9 Ghép tổng trở nối tiếp – cơng thức chia áp Khi mạch điện gồm nhiều phần tử mắc nối tiếp nhau thì ta nên dùng phép biến đổi này để việc giải bài tốn dễ dàng hơn, ta áp dụng cơng thức sau: • Với mạch chỉ gồm 2 tổng trở mắc nối tiếp: ¾ Tổng trở tương đương của mạch: 21 ZZZ += ¾ Các điện áp qua Z1, Z2 lần lượt là: 1 21 2, td td Z ZU U U U Z Z = × = ×& & & & Cơng thức trên gọi là cơng thức chia áp. • Tổng quát: mạch gồm n tổng trở mắc nối tiếp: 1 2 ... , 1, td n i i td Z Z Z Z ZU U i n Z = + + + = × =& Ghép tổng trở song song – cơng thức chia dịng Nếu mạch điện gồm nhiều phần tử mắc song song ta nên sử dụng phương pháp biến đổi này thì việc giải bài tốn sẽ đơn giản hơn. • Với mạch chỉ gồm 2 tổng trở mắc song song ¾ Tổng trở tương đương của mạch 1 2 1 1 1 tdZ Z Z = + hay 1 2 1 2 td Z ZZ Z Z ×= + ¾ Các dịng điện Z1, Z2 lần lượt là: 2 1 1 2 1 2 1 2 , Z ZI I I I Z Z Z Z = × = ×+ + & & & & Cơng thức trên gọi là cơng thức chia dịng 1Z U + − I& 2Z 1I& I& U − + 2I& 2Z1Z Khĩa luận tốt nghiệp Trang 10 • Tổng quát: mạch gồm n tổng trở mắc song song 1 2 1 1 1 1... td n Z Z Z Z = + + + 1 2 1 , 1,1 1 1... i i i ZI I i n Z Z Z = × = + + + & & Biến đổi tương đương sao – tam giác 1 2 3, Z , Z Z tổng trở các nhánh hình sao 12 23 31, , Z Z Z tổng trở các nhánh hình tam giác tương ứng Với phép biến đổi này ta áp dụng các cơng thức sau đây: 1 2 12 1 2 3 2 3 23 2 3 1 Z ZZ Z Z Z Z ZZ Z Z Z ×= + + ×= + + 3 131 3 1 2 Z ZZ Z Z Z ×= + + Trường hợp: 1 2 3 YZ Z Z Z= = = thì 12 23 31 3 YZ Z Z Z= = = × Biến đổi tương đương tam giác - sao Z3 3 Z1 Z2 1 2 1 23 Z12 Z23 Z31 Khĩa luận tốt nghiệp Trang 11 12 23 31, , Z Z Z tổng trở các hình tam giác 1 2 3, , Z Z Z tổng trở các nhánh hình sao tương ứng Với phép biến đổi này để tính tổng trở các nhánh sao ta áp dụng các cơng thức sau: 12 31 23 12 31 23 1 2 3 12 23 31 12 23 31 12 23 31 , , Z Z Z Z Z ZZ Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z × × ×= = =+ + + + + + Trường hợp: 12 23 31Z Z Z Z∆= = = thì 1 2 3 3 ZZ Z Z ∆= = = Phương pháp dịng diện vịng Bằng phương pháp này ta áp dụng các định luật Kiếchốp để tìm ra dịng điện trên một vịng bất kỳ, sau đĩ sẽ tính được các đại lượng khác. Để giải mạch điện theo phương pháp dịng điện vịng ta thực hiện các bước sau: • Gọi m là số nhánh, n là số nút, vậy số vịng độc lập phải chọn là N = m – n+1. Vịng độc lập thường chọn là các mắt lưới. Ta coi rằng mỗi vịng cĩ một dịng điện vịng chạy khép kín trong vịng ấy. • Vẽ chiều các dịng điện vịng, viết hệ phương trình Kirchhoff 2 theo dịng điện vịng cho (m – n +1) vịng. • Khi viết hệ phương trình ta vận dụng định luật Kirchhoff 2 viết cho 1 vịng như sau: ¾ Tổng đại số điện áp rơi trên các tổng trở của vịng do các dịng điện vịng gây ra bằng tổng đại số các sức điện động của vịng. Z23 Z31 1 2 3 Z12 Z3 Z2 Z1 1 2 3 ± ± Khĩa luận tốt nghiệp Trang 12 ¾ Qui ước: chọn chiều của tất cả các dịng điện vịng (dịng mắt lưới) là chiều kim đồng hồ. ¾ Nếu mạch cĩ n mắt lưới thì hệ phương trình để tính n dịng mắt lưới 1 2 nI , I , ..., I& & & cĩ dạng: 11 1 12 2 1 1 21 1 22 2 2 2 1 1 2 2 ... ... ................................................ ... n n n n n n nn n n Z I Z I Z I Z I Z I Z I Z I Z I Z I ⎧+ − − − = Ε⎪− + − − = Ε⎪⎨⎪⎪− − − + = Ε⎩ & & & & & & & & & & & & o Trong đĩ: ƒ kkZ : là tổng trở trong mắt lưới k ( 1, )k n= ƒ ( )jkZ j k≠ là tổng trở nhánh chung của mắt lưới j và k ƒ kΕ& là tổng đại số các nguồn áp trong mắt lưới k, lấy dấu dương nếu theo chiều dương đã chọn gặp cực âm của nguồn điện, ngược lại lấy dấu âm. • Giải hệ phương trình ta sẽ tìm được dịng điện trên các vịng. • Sau đĩ tính dịng điện nhánh như sau: Dịng điện trên một nhánh bằng tổng đại số các dịng điện vịng qua nhánh ấy, trong đĩ dịng điện vịng nào cĩ chiều dịng điện nhánh lấy dấu dương, ngược lại lấy dấu âm. Phương pháp điện áp hai nút Khi gặp mạch điện gồm nhiều nhánh mắc song song nhưng chỉ cĩ 2 nút thì ta nên sử dụng phương pháp này. Với phương pháp này ta chỉ cần biết tổng trở trên các phần tử và các giá trị của nguồn áp là ta cĩ thể tìm được các đại lượng một cách dể dàng hơn so với phương pháp ghép tổng trở song song. Phương pháp điện áp 2 nút gồm các bước giải như sau: • Trước hết ta chọn chiều điện áp giữa 2 nút và tính điện áp giữa 2 nút A, B theo cơng thức: 1I& B ± ± ± A + - 2I& 3I& 4I& 1Z 2Z 3Z 4Z 1E& 1E& 1E& ABU& Khĩa luận tốt nghiệp Trang 13 k k k k k k AB k k k k E E Y ZU 1 Y Z ± ± × = = ∑ ∑ ∑∑ & & & ¾ Với k k 1Y Z = gọi là tổng dẫn phức của nhánh k ¾ Qui ước: nguồn Ek nào cĩ đầu dương cùng phía với đầu dương của UAB sẽ mang dấu dương, ngược lại mang dấu âm. • Chọn chiều dịng điện nhánh, áp dụng định luật Ohm, tính dịng điện qua các nhánh theo cơng thức sau: AB kk k U EI , k=1,n Z ±= & && II. Mạch điện ba pha 1. Khái niệm chung Mạch điện ba pha bao gồm các nguồn điện ba pha, đường dây truyền tải và các phụ tải ba pha. • Nguồn điện ba pha gồm ba điện áp hình sin, cùng biên độ, cùng tần số, lệch nhau về pha 2 3 π gọi là nguồn ba pha đối xứng. Chúng được tạo ra trong ba dây quấn ax, by, cz của máy phát điện ba pha và cĩ biểu thức: ax pu = U 2 sin tω× by pu = U 2 sin( 120 ) otω× − cz pu = U 2 sin( 120 ) otω× + • Nếu các tổng trở phức của các pha tải bằng nhau A B CZ Z Z= = thì ta cĩ tải đối xứng. Mạch điện ba pha gồm nguồn, tải, và đường dây đối xứng gọi là mạch điện ba pha đối xứng. • Nếu khơng thoả mãn điều kiện đã nêu gọi là mạch ba pha khơng đối xứng. • Thơng thường ba pha của nguồn được nối với nhau, ba pha của tải cũng được nối với nhau và cĩ đường dây ba pha nối liền giữa tải với nguồn, dẫn điện năng từ nguồn đến tải. Cĩ hai cách nối đĩ là nối hình sao (Y) và nối hình tam giác ( )∆ . • Một số ký hiệu: pU : Điện áp pha pI : Dịng điện pha dU : Điện áp giữa các đường dây pha Khĩa luận tốt nghiệp Trang 14 dI : Dịng điện chạy trên đường dây pha từ nguồn đến tải. 2. Cách nối hình sao Cách nối Muốn nối hình sao ta nối ba điểm cuối của pha với nhau tạo thành điểm trung tính. Đối với nguồn, ba điểm cuối x, y,z nối với nhau tạo thành điểm trung tính n. Đối với tải, ba điểm cuối X, Y, Z nối với nhau tạo thành điểm trung tính N Quan hệ giữa đại lượng dây và pha trong cách nối hình sao đối xứng Quan hệ giữa dịng điện dây và dịng điện pha d pI I= Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha 0 00 120ab an bn p pU U U U U= − = ×∠ − ×∠−& & & & & 1 3 3 31 2 2 2 2an an U j U j ⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞= × − − − = × +⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎣ ⎦ & & 03 30anU= × ×∠& Tương tự: bc bn cnU U U= −& & & 03 30bnU= × ×∠& ca cn anU U U= −& & & 03 30cnU= × ×∠& 3. Cách nối hình tam giác Cách nối ± ±± Z3 Z1 Z2 n N a c b A B C n Khĩa luận tốt nghiệp Trang 15 Muốn nối hình tam giác ta lấy điểm cuối của pha này nối với điểm đầu của pha kia. Ví dụ: a nối với x, b nối với y, c nối với z. Quan hệ giữa đại lượng dây và pha trong cách nối hình tam giác đối xứng Quan hệ giữa điện áp dây và điện áp pha d pU U= Quan hệ giữa dịng điện dây và dịng điện pha Áp dụng định luật kiếchốp1 tại nút A ta cĩ: ax cz axaA 1 31 Z Z Z 2 2AB CA U U UI I I j ∆ ∆ ∆ ⎡ ⎤⎛ ⎞= − = − = × − − +⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦ & & && & & 03 30ABI= × ×∠−& Tương tự: bB BC ABI I I= −& & & 03 30BCI= × ×∠−& cC CA BCI I I= −& & & 03 30CAI= × ×∠−& 4. Cơng suất mạch điện ba pha Cơng suất tác dụng Cơng suất tác dụng P của mạch ba pha bằng tổng các cơng suất tác dụng của các pha. Gọi PA, PB, PC lần lượt là cơng suất tác dụng của pha A, B, C ta cĩ: A B CP P P P= + + A B Cos os osA A B B C CU I c U I c U I cϕ ϕ ϕ= × + × + × 2 2 2A A B B C CR I R I R I= × + × + × Trong đĩ: RA là điện trở trên pha thứ nhất RB là điện trở trên pha thứ hai RC là điện trở trên pha thứ ba Cb a c A B Khĩa luận tốt nghiệp Trang 16 Khi mạch đối xứng: A B C PU U U U= = = A B C PI I I I= = = os os os osA B Cc c c cϕ ϕ ϕ ϕ= = = Ta cĩ: 3 osP PP U I c ϕ= × × 3 osd dU I c ϕ= × × Hoặc: 23 P PP R I= × × Trong đĩ: ϕ là gĩc lệch pha giữa điện áp pha và dịng điện pha tương ứng RP là diện trở pha Cơng suất phản kháng Cơng suất phản kháng Q của mạch điện ba pha là: Q = QA + QB +QC A B Csin sin sinA A B B C CU I U I U Iϕ ϕ ϕ= × + × + × Khi mạch đối xứng ta cĩ: Q 3 sinp pU I ϕ= × × 3 sind dU I ϕ= × × 23 p pX I= × × trong đĩ Xp là điện kháng pha Cơng suất biểu kiến Khi mạch đối xứng, cơng suất biểu kiến ba pha: 2 2S P Q= + 3 P PU I= × × 3 d dU I= × × III. Tìm hiểu về phần mềm Matlab 1. Gới thiệu chung về Matlab Matlab cĩ khả năng làm tất cả các phép tính tốn học cơ bản như: cộng, trừ, nhân, chia, số phức, căn thức, số mũ, logarithm, các phép tốn lượng giác như: sine, cosine, tange; hơn thế nữa Matlab cũng cĩ khả năng lập trình, cĩ thể lưu trữ, tìm kiếm lại dữ liệu, cũng cĩ thể tạo, bảo vệ và ghi trình tự các lệnh để tự động phép tốn khi giải quyết vấn đề, bạn cĩ thể so sánh logic, điều khiển thực hiện lệnh để đảm bảo tính đúng đắn của phép tốn. Giống như các máy tính hiện đại nhất, Matlab cho phép bạn biểu diễn các phép tính dưới nhiều dạng như: biểu diễn thơng thường, ma trận đại số, các hàm tổ hợp và cĩ thể thao tác với các dữ liệu thường cũng như đối với ma trận. Khĩa luận tốt nghiệp Trang 17 Trong thực tế Matlab cịn ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và nĩ sử dụng rất nhiều các phép tính tốn học. Với những đặc điểm đĩ và khả năng thân thiện với người sử dụng nên nĩ dễ dàng sử dụng hơn các ngơn ngữ lập trình khác như: Basic, Pascal, C... Matlab cung cấp một mơi trường phong phú cho biểu diễn dữ liệu và cĩ khả năng mạnh mẽ về đồ họa, bạn cĩ thể tạo các giao diện riêng cho người sử dụng (Guis) để giải quyết những vấn đề cho riêng mình. Thêm vào đĩ Matlab đưa ra những cơng cụ để giải quyết những vấn đề đặc biệt, gọi là Toolbox (hộp cơng cụ). Ví dụ Student Edition của Matlab bao gồm cả Toolbox điều khiển tự động, Toolbox xử lí số liệu, Toolbox biểu tượng tốn học. Ngồi ra bạn cũng cĩ thể tạo Toolbox cho riêng mình. 2. Các phép tính cơ bản trong Matlab Với những khả năng mạnh mẽ, rộng lớn của Matlab nên nĩ rất cần thiết cho bạn bắt đầu từ phần cơ bản. Sau đây chúng tơi xin trình bày một số phép tính cơ bản trong Matlab. • Một số phép tính cơ bản Phép cộng + Phép trừ – Phép nhân * Phép chia, chia trái /,\ Lũy thừa ^ Căn bậc hai sqrt Lũy thừa cơ số e exp Hàm sin sin Hàm cos cos Hàm tang tan Lấy giá trị tuyệt đối hoặc độ lớn của số phức abs Gĩc pha của số phức angle Lấy phần thực của số phức real Lấy phần ảo của số phức imag • Các hàm tốn học ¾ Hàm solve (Solution of algebraic equations - giải các phương trình, hệ phương trình đại số) ƒ Giải phương trình: Khĩa luận tốt nghiệp Trang 18 Cú pháp: o g = solve(eq): giải phương trình eq = 0 theo biến x. o g = solve(eq, y): giải phương trình eq = 0 theo biến y. ƒ Giải hệ phương trình Cú pháp: o g = solve(eq1, eq2, ..., eqn): giải hệ phương trình eq1= 0, eq2 = 0, ..., eqn = 0 theo biến x. o g = solve(eq1, eq2, ..., eqn, var1, var2, ..., varn): giải hệ phương trình eq1 = 0, eq2 = 0, ..., eqn = 0 theo các biến var1, var2, ..., varn. ¾ Hàm plot Hàm plot cho phép vẽ đồ thị trong mặt phẳng tọa độ x, y Ví dụ: vẽ đồ thị xy sin= Cho các giá trị của x từ π− đến π , các giá trị cách nhau π05.0 >> x=[-pi:0.05*pi:pi]; >> y=sin(x); >> plot(x,y); Muốn vẽ thêm đồ thị xy cos1 = ta dùng lệnh hold on. Lệnh hold on cho phép giữ lại tất cả những hình vẽ đã được vẽ trước đĩ. Lệnh plot kế tiếp sẽ vẽ thêm vào đĩ. Nếu ta khơng sử dụng lệnh hold on thì cụ thể trong trường hợp này, ta sẽ mất đồ thị xy sin= . Khi đã hồn thành hình vẽ, ta sử dụng lệnh hold off để bỏ hình cũ khi ta vẽ tiếp hình khác. ¾ Cấu trúc if-else-end Cú pháp của cấu trúc: if biểu thức điều kiện khối các lệnh… end Khối các lệnh giữa hai trạng thái if và end được thực hiện khi tất cả biểu thức điều kiện là đúng. Trong trường hợp cĩ hai điều kiện thay đổi, cấu trúc if- else- end là: if biểu thức điều kiện khối các lệnh được thực hiện nếu điều kiện là đúng else khối các lệnh được thực hiện nếu điều kiện là sai end Khi cĩ ba hoặc nhiều điều kiện thay đổi cấu trúc của nĩ sẽ là: if biểu thức điều kiện 1 khối các lệnh được thực hiện nếu điều kiện 1 là đúng Khĩa luận tốt nghiệp Trang 19 elseif biểu thức điều kiện 2 khối các lệnh được thực hiện nếu điều kiện 2 là đúng elseif biểu thức điều kiện 3 khối các lệnh được thực hiện nếu điều kiện 3 là đúng ………… else khối các lệnh được thực hiện nếu khơng cĩ điều kiện nào đúng end 3. Giao diện đồ họa người dùng Giao diện đồ họa GUI là giao diện cho người sử dụng xây dựng bằng các đối tượng đồ họa như các nút bấm, cửa sổ văn bản, thanh trượt và thực đơn. Các ứng dụng hỗ trợ GUI nĩi chung rất dễ học tập và sử dụng do người sử dụng khơng cần biết các đối tượng này họat động như thế nào. • CÁC THÀNH PHẦN ĐIỀU KHIỂN CỦA GUI (uicontrol objects) • Tạo ra GUI với MATLAB Từ menu File, chọn New, Gui… và vào màn hình soạn thảo Gui. Đặt các đối tượng vào khung soạn thảo bằng cách chọn loại đối tượng từ danh sách và click vào khung, drag và drop để vẽ ra đối tượng. Đặt thuộc tính cho đối tượng, tùy loại, mỗi đối tượng cĩ các thuộc tính giống và khác nhau. Lập trình các đối tượng theo thao tác của người dùng. Mỗi đối tượng khi được kích họat sẽ gọi một đoạn mã tương ứng trong chương trình gọi là trình con Callback. Ghi file, một file cĩ phần mở rộng là .fig và một là .m. Hai file này phải được đặt trong cùng một thư mục. Cĩ thể ghi thành chỉ một file.m duy nhất dùng lệnh Export, tuy nhiên kiểu này dành cho người dùng chuyên nghiệp chúng ta chưa cần quan tâm. Cĩ thể chạy thử giao diện trong màn hình soạn thảo gui bằng cách ấn phím Run cĩ dạng giống như nút Play. ActiveX Control Axes Button Group List Boxes Static Text Check Box Slider Panel Toggle Button Po-up Menu Edit Text Radio Button Push Button select Khĩa luận tốt nghiệp Trang 20 • Push Buttons Push buttons tạo ra một hành động khi nĩ được ấn, khi ta ấn một push button, nĩ sụp xuống; khi được nhả ra, sự kiện được đáp bằng cách gọi một chương trình con trong đoạn lệnh callback tương ứng với sự kiện nút được ấn. • Toggle Buttons Toggle buttons tạo ra một tác động theo kiểu cơng tắc (on hoặc off). Thủ tục callback cho biết trạng thái sau khi được ấn của đối tượng này. Cĩ thể đọc trạng thái này trong đối tượng đồ họa hiện hành (gcbo) bằng câu lệnh get(gcbo,'Value') Để lập trạng thái cho một đối tượng Holdoff dạng toggle ta dùng lệnh: set(handles.Holdoff,'Value',1); MATLAB đảo giá trị thuộc tính Value sau mỗi lần ấn. • Check Boxes Dùng để xác định xem một mục văn bản đã được đánh dấu chọn hay chưa. Thuộc tính Value cho biết trạng thái của đề mục bằng cách gán trị 1 hoặc 0 Value = 1, mục được chọn Value = 0, khơng được chọn. Để tham chiếu đến giá trị của đối tượng ta dùng lệnh get tương tự như trên. • Radio Boxes Tương tự như check boxes, nhưng trong một nhĩm radio boxes một mục được chọn sẽ loại trừ lẫn nhau và chỉ cĩ một radio box được chọn và được đặt giá trị lên 1. Để thiết lập loại trừ, trong trình con của mỗi radio box phải set các thuộc tính Value của các radio box khác trong nhĩm về 0. • Edit Text Đối tượng này tạo ra một phạm vi để người dùng thêm dữ liệu dạng văn bản vào hoặc sửa đổi một nội dung đang cĩ. Nội dung của đối tượng được ghi ở thuộc tính String và cĩ loại là chuỗi ký tự. Dùng Edit Text để đưa vào một dữ liệu dạng ký tự, nếu là số thì phải dùng kèm hàm chuyển dạng ký tự số: SputterYield=str2num(get(handles.SputterYield_edit,'String')); Dịng lệnh trên đọc nội dung ở khung SputterYield_edit chuyển thành số và gán vào biến SputterYield. Nếu ký tự số là thập phân thì phải dùng hàm str2double(). • Sliders Dùng để nhập dữ liệu dạng số trong một miền giá trị xác định bằng cách để người dùng trượt một thanh con. Vị trí của thanh thể hiện giá trị cần nhập vào. Cần thiết phải thiết lập giá trị hiện hành, các cận và kích cỡ bước cho thanh (Current Value, Range, and Step size) Khĩa luận tốt nghiệp Trang 21 Các thuộc tính cần thiết lập: ¾ Value – giá trị hiện hành (tiền lập) của thanh. ¾ Max – maximum slider value. ¾ Min – minimum slider value. ¾ SliderStep – bước trượt trong thanh. • Sliders – Value Property Cĩ thể điều chỉnh thuộc tính này trong khung soạn thảo GUI hoặc trong chương trình bằng lệnh set. Để đọc giá trị của Slider, trong Callback tương ứng cĩ thể viết: slider_value=get(handles.slider1,'Value');chú ý giá trị số dạng double Các thuộc tính Max và Min xác định các cận (Max – Min) • Sliders – SliderStep Property Điều chỉnh phạm vi mà thuộc tính Value thay đổi khi trượt, click mouse vào mũi tên hoặc khoảng trống bên trong thanh. SliderStep là một vector hai thành phần cĩ thể điều chỉnh trong chương trình hoặc lúc thiết kế. Mặc định là [0.01 0.10], thay đổi 1% khi click vào mũi tên và 10% khi click vào khỏang trống. • Static Text Hiển thị các dịng văn bản do người dùng hoặc chương trình tạo ra. Dữ liệu hiển thị là ký tự, nếu cần hiển thị số phải dùng thêm hàm chuyển đổi num2str. Thường dùng làm tiêu đề cho các mục trong Figure. Khơng thay đổi được nội dung trực tiếp trong khi chương trình đang họat động và khơng cĩ chương trình con callback. Dùng đối tượng này để hiển thị giá trị của thanh trượt Slider. Khi thanh trượt được điều chỉnh, giá trị của nĩ sẽ hiển thị trong khung Eidt Text mang tên Voltage_text, (đoạn mã sau dấu % là gợi ý cho việc đọc ngưỡng của thanh trượt). • Frames Hộp chứa các miền đối tượng của một figure window. Tạo thuận lợi cho người sử dụng khi dùng để đánh dấu nhĩm các đối tượng cùng loại hoặc cĩ liên quan với nhau cho dễ nhìn. Khơng cĩ trình con Callback. Trục đồ thị (axes) khơng được đặt trong frame. • List Boxes Hiển thị một danh sách chọn xác định bằng thuộc tính String và cho phép người dùng chọn một trong các mục của danh sách. Khĩa luận tốt nghiệp Trang 22 Mặc định, mục đầu tiên sẽ được highlight khi List Boxes xuất hiện. Nếu khơng muốn highlight mục nào cả, đặt giá trị thuộc tính Value bằng rỗng. Trị trả về của đối tượng này là số thứ tự của mục chọn. • Popup Menus Hiển thị một danh sách chọn dạng mở xuống khi người dùng click vào dấu mũi tên, nội dung hiển thị chứa trong thuộc tính String. Khi khơng mở ra, popup menu hiển thị nội dung hiện hành đã chọn trước đĩ. Thuộc tính Value chứa kết quả chọn là số thứ tự của mục chọn. Cĩ thể dùng thay cho Radio Buttons. Thí dụ câu lệnh sau sẽ gán giá trị trả về từ SelectTarget_popupmenu vào biến SelectTarget là một giá trị nguyên. Xử lý tiếp theo cĩ thể dùng cấu trúc if hoặc switch. SelectTarget=get(handles.SelectTarget_popupmenu,'Value'); 4. Các bước giải bài tốn về mạch điện bằng Matlab Để giải một bài tốn về mạch điện bằng cách sử dụng Matlab cần tiến hành các bước sau: Khởi động chương trình Matlab Kết thúc Mở file cĩ tên: MACHDIENBAPHA Chọn mạch điện và nhập dữ kiện của bài tốn Hiển thị kết quả Khĩa luận tốt nghiệp Trang 23 CHƯƠNG II. MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP MẠCH ĐIỆN BA PHA VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI I. Mạch ba pha đối xứng 1. Nguồn nối sao – tải nối sao Đường dây khơng cĩ tổng trở Sơ đồ mạch điện: Chọn chiều dịng điện như hình vẽ Vì mạch đối xứng nên ta cĩ: A B C YZ Z Z Z= = = , 0NnU =& Dịng điện dây bằng dịng điện pha: AN anaA AN A YZ Z U UI I= = =& && & BN bnbB BN B YZ Z U UI I= = =& && & CN cncC CN C YZ Z U UI I= = =& && & Điện áp trên các pha của tải: AN AN A AN YZ ZU I I= × = ×& & & BN BN B BN YZ ZU I I= × = ×& & & CN CN C CN YZ ZU I I= × = ×& & & Điện áp dây của tải: AB AN NB AN BNU U U U U= + = −& & & & & BC BN NC BN CNU U U U U= + = −& & & & & CA CN NA CN ANU U U U U= + = −& & & & & Đường dây cĩ tổng trở Sơ đồ mạch điện: n ± ± ± E1 E3 E2 AZ BZ CZ N a b c A B C Khĩa luận tốt nghiệp Trang 24 Chọn chiều dịng điện như hình vẽ Vì mạch đối xứng nên ta cĩ: A B C YZ Z Z Z= = = , 0NnU =& Dịng điện dây bằng dịng điện pha: AN anaA AN A d YZ Z Z U UI I= = = + & && & BN bnbB BN B d YZ Z Z U UI I= = = + & && & CN cncC CN C d YZ Z Z U UI I= = = + & && & Điện áp trên các pha của tải: AN AN A AN YZ ZU I I= × = ×& & & BN BN B BN YZ ZU I I= × = ×& & & CN CN C CN YZ ZU I I= × = ×& & & Điện áp dây của tải: AB AN NB AN BNU U U U U= + = −& & & & & BC BN NC BN CNU U U U U= + = −& & & & & CA CN NA CN ANU U U U U= + = −& & & & & 2. Nguồn nối sao – tải nối tam giác Đường dây khơng cĩ tổng trở Sơ đồ mạch điện: n ± ± E1 E3 E2 AZ BZ CZdZ dZ dZ N a b c A B C ± Khĩa luận tốt nghiệp Trang 25 Chọn chiều dịng điện như hình vẽ Ta cĩ: AB BC CAZ Z Z Z∆= = = Dịng điện pha: 0 ab anAB AB AB 3 30 Z Z Z U UUI ∆ ∆ × ×∠= = =& &&& 0 BC bc bn BC BC 3 30 Z Z Z U U UI ∆ ∆ × ×∠= = =& & && 0 CA ca cn CA CA 3 30 Z Z Z U U UI ∆ ∆ × ×∠= = =& & && Dịng điện dây: ab caaA AB CA Z Z U UI I I ∆ ∆ = − = −& && & & ( )0 0ab 1 cos120 sin120ZU j∆ ⎡ ⎤= × − −⎣ ⎦ & AB AB 3 3 3 13 2 2 2 2 I j I j ⎛ ⎞ ⎛ ⎞= × − = × × −⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ & & 0AB3 30I= × ×∠−& Tương tự ta cĩ: 0bc abbB BC AB BC3 30Z Z U UI I I I ∆ ∆ = − = − = × ×∠−& && & & & 0ca bccC CA BC CA3 30Z Z U UI I I I ∆ ∆ = − = − = × ×∠−& && & & & Điện áp pha bằng điện áp dây: AB AB AB ABZ ZU I I ∆= × = ×& & & ± ± ± E3 E2 E1 ABZ BCZ CAZ a b c A B C n Khĩa luận tốt nghiệp Trang 26 BC BC BC BCZ ZU I I ∆= × = ×& & & CA CA CA CAZ ZU I I ∆= × = ×& & & Đường dây cĩ tổng trở Sơ đồ mạch điện: Chọn chiều dịng điện như hình vẽ Ta cĩ: AB BC CAZ Z Z Z∆= = = Chuyển tải Y∆→ với 3Y ZZ ∆= , khi đĩ sơ đồ mạch điện được vẽ lai như sau: Dịng điện dây: AN anaA Y d YZ Z Z U UI = = + & && BN bnbB Y d YZ Z Z U UI = = + & && CN cncC Y d YZ Z Z U UI = = + & && Dịng điện pha: 0AB aA 1 30 3 I I= ×∠ ×& & n ± ± E1 E3 YZ YZ YZdZ dZ N a b c A B C ± ± ± ± E3 E2 E1 ABZ BCZ CAZ dZ dZ dZ a b c A B C n Khĩa luận tốt nghiệp Trang 27 0BC bB 1 30 3 I I= ×∠ ×& & 0CA cC 1 30 3 I I= ×∠ ×& & Điện áp dây bằng điện áp pha: AB AB AB ABZ ZU I I ∆= × = ×& & & BC BC BC BCZ ZU I I ∆= × = ×& & & CA CA CA CAZ ZU I I ∆= × = ×& & & 3. Nguồn nối tam giác – tải nối tam giác Đường dây khơng cĩ tổng trở Sơ đồ mạch điện: Chọn chiều dịng điện như hình vẽ Ta cĩ: AB BC CAZ Z Z Z∆= = = Dịng điện pha: axAB abAB AB AB U UUI Z Z Z∆ = = =& &&& byBC BC bc BC BC UU UI Z Z Z∆ = = = && && czCA CA ca CA CA U U UI Z Z Z∆ = = =& & && Dịng điện dây: ax czaA AB CA U UI I I Z Z∆ ∆ = − = −& && & & ( )0 0ax ax 1 31 cos120 sin120 1 2 2U Uj jZ Z∆ ∆ ⎡ ⎤⎛ ⎞⎡ ⎤= × − − = × − − +⎢ ⎥⎜ ⎟⎣ ⎦ ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦ & & E3 E2 E1 ABZ BCZ CAZ a b c A B C ± ± Khĩa luận tốt nghiệp Trang 28 03 13 3 30 2 2AB AB I j I ⎛ ⎞= − = × ×∠−⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ & & Tương tự ta cĩ: by 0czbB BC AB 3 30BC U UI I I I Z Z∆ ∆ = − = − = × ×∠− & && & & & by 0czcC CA BC 3 30CA UUI I I I Z Z∆ ∆ = − = − = × ×∠− &&& & & & Điện áp dây bằng điện áp pha: AB AB AB ABZ ZU I I ∆= × = ×& & & BC BC BC BCZ ZU I I ∆= × = ×& & & CA CA CA CAZ ZU I I ∆= × = ×& & & Đường dây cĩ tổng trở Sơ đồ mạch điện: Chọn chiều dịng điện như hình vẽ • Cách 1: chuyển tải Y∆→ , Y →∆ Khi đĩ 3 3d ZZ Z ∆∆ ⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠ giải mạch điện giống như giải mạch điện nguồn nối tam giác – tải nối tam giác khơng cĩ tổng trở trên đường dây. • Cách 2: Áp dụng phương pháp dịng điện vịng Chọn chiều dịng điện cho vịng như hình vẽ, khi đĩ ta cĩ hệ phương trình: ( ) ( ) ( ) AB BC BC BC 0 0 0 I d d II d III AB ab I d II d d III BC bc I AB II III AB CA I Z Z Z I Z I Z U I Z I Z Z Z I Z U I Z I Z I Z Z Z ⎧ × + + − × − × − =⎪⎪− × + × + + − × − =⎨⎪− × − × + × + + =⎪⎩ & & & & & & & & & & & Giải hệ phương trình ta tìm được , ,I II IIII I I& & & IIII& E3 E2 E1 ABZ BCZ CAZ dZ dZ dZ a b c A B C ± ± II& III& Khĩa luận tốt nghiệp Trang 29 Dịng điện dây: aA bB cC I BC AB II I I I I I I I = = − = − & & & & & & & Dịng điện pha: AB BC CA I III II III III I I I I I I I I = − = − = − & & & & & & & & Điện áp dây bằng điện áp pha: AB AB AB ABZ ZU I I ∆= × = ×& & & BC BC BC BCZ ZU I I ∆= × = ×& & & CA CA CA CAZ ZU I I ∆= × = ×& & & 4. Nguồn nối tam giác – tải nối sao Sơ đồ mạch điện: Chuyển tải Y →∆ sau đĩ giải mạch điện giống như giải mạch điện nguồn nối tam giác – tải nối tam giác. 5. Thí dụ Cho mạch điện ba pha E3 E2 E1 CZ AZa b c A B C ± ± dZ BZdZ dZ Khĩa luận tốt nghiệp Trang 30 Điện áp pha của nguồn là 100V , ( )9 9AB BC CAZ Z Z j= = = + Ω , 1dZ = Ω 1/ Tính giá trị của dịng điện dây và dịng điện pha. 2/ Tìm trị hiệu dụng điện áp dây của nguồn và điện áp pha của tải. 3/ Tính cơng suất tiêu thụ trên tải và tổn hao trên đường dây. Giải Vì đây là mạch đối xứng nên ta chuyển tải Y∆→ Với ( )9 9 3 3 3 3Y Z jZ j∆ += = = + Ω , khi đĩ sơ đồ mạch điện được vẽ lai như sau: 1/ Trị hiệu dụng của dịng điện dây: • Dịng điện dây: AN anaA Y d YZ Z Z U UI = = + & && ( )0 100 4 3100 0 100 1 3 3 4 3 25 j j j × −×∠= = =+ + + 016 12 20 36,7j= − = ×∠− (A) Vì mạch cân bằng nên: 0 0 0bB aA 120 20 36,7 120I I= ×∠− = ×∠− ×∠−& & 020 156,7= ×∠− (A) n ± ± ± E1 E3 E2 YZ YZ YZdZ dZ dZ N a b c A B C ± ± ± E3 E2 E1 ABZ BCZ CAZ dZ dZ dZ a b c A B C n Khĩa luận tốt nghiệp Trang 31 0 0 0cC aA 120 20 36,7 120I I= ×∠ = ×∠− ×∠& & 020 87,3= ×∠ (A) • Trị hiệu dụng của dịng điện dây: aA bB cC 20I I I= = = (A) • Dịng điện pha: 0 0 0AB aA 1 2030 36,7 30 3 3 I I= ×∠ × = ×∠− ×∠& & 020 6,7 3 = ×∠− • Tương tự ta cĩ trị hiệu dụng của dịng điện pha: AB BC CA 20 3 I I I= = = (A) 2/ Trị hiệu dụng điện áp dây của nguồn và điện áp pha của tải. • Trị hiệu dụng điện áp dây của nguồn: 0 0ab AN 3 30 100 3 30U U= × ×∠ = × ×∠& & 0100 3 30= × ×∠ (V) ab bc ca 100 3U U U⇒ = = = × (V) • Trị hiệu dụng điện áp pha của tải: AB 20 9 2 60 6 3AB AB U I Z= × = × = × (V) AB BC CA 60 6U U U⇒ = = = × (V) 3/ Cơng suất tiêu thụ trên tải và tổn hao trên đường dây • Cơng suất tiêu thụ trên tải: Ta cĩ: ( )9 9AB BC CAZ Z Z R jX j= = = + = + Ω ( )9R⇒ = Ω 2 2 203 3 9 3600 3AB P R I ⎛ ⎞= × × = × × =⎜ ⎟⎝ ⎠ (W) • Cơng suất tổn hao trên đường dây: Ta cĩ: ( )1dZ r jX= + = Ω ( )1r⇒ = Ω 2 23 3 1 20 1200h aAP r I= × × = × × = (W) Khĩa luận tốt nghiệp Trang 32 II. Mạch ba pha khơng đối xứng 1. Nguồn nối sao – tải nối sao Đường dây khơng cĩ tổng trở Sơ đồ mạch điện: Chọn chiều dịng điện như hình vẽ Vì A B CZ Z Z≠ ≠ nên 0NnU ≠& , áp dụng phương pháp điện áp hai nút ta cĩ: 1 1 1 1 an bn cn A B C Nn A B C n U U U Z Z ZU Z Z Z Z + + = + + + & & & & Dịng điện dây bằng dịng điện pha: AN an NnaA AN A AZ Z U U UI I −= = =& & && & BN bn NnbB BN B BZ Z U U UI I −= = =& & && & CN cn NncC CN C CZ Z U U UI I −= = =& & && & Điện áp trên các pha của tải: AN AN A aA AZ ZU I I= × = ×& & & BN BN B bB BZ ZU I I= × = ×& & & CN CN C cC CZ ZU I I= × = ×& & & Điện áp dây của tải: AB AN NB AN BNU U U U U= + = −& & & & & BC BN NC BN CNU U U U U= + = −& & & & & ± ± ± E1 E3 E2 AZ BZ CZ N n a b c A B C nZ Khĩa luận tốt nghiệp Trang 33 CA CN NA CN ANU U U U U= + = −& & & & & Đường dây cĩ tổng trở Sơ đồ mạch điện: Chọn chiều dịng điện như hình vẽ Vì A B CZ Z Z≠ ≠ nên 0NnU ≠& , áp dụng phương pháp điện áp hai nút ta cĩ: 1 1 1 1 an bn cn d A d B d C Nn d A d B d C n U U U Z Z Z Z Z ZU Z Z Z Z Z Z Z + ++ + += + + ++ + + & & & & Dịng điện dây bằng dịng điện pha: AN an NnaA AN A d AZ Z Z U U UI I −= = = + & & && & BN bn NnbB BN B d BZ Z Z U U UI I −= = = + & & && & CN cn NncC CN C d CZ Z Z U U UI I −= = = + & & && & Điện áp trên các pha của tải: AN AN A aA AZ ZU I I= × = ×& & & BN BN B bB BZ ZU I I= × = ×& & & CN CN C cC CZ ZU I I= × = ×& & & Điện áp dây của tải: AB AN NB AN BNU U U U U= + = −& & & & & BC BN NC BN CNU U U U U= + = −& & & & & CA CN NA CN ANU U U U U= + = −& & & & & ± ± ± E1 E3 E2 AZ BZ CZdZ dZ dZ N n a b c A B C nZ Khĩa luận tốt nghiệp Trang 34 2. Nguồn nối sao – tải nối tam giác Đường dây khơng cĩ tổng trở Sơ đồ mạch điện: Chọn chiều dịng điện như hình vẽ Dịng điện pha: 0 ab anAB AB AB 3 30 Z Z ZAB AB U UUI × ×∠= = =& &&& 0 BC bc bn BC BC 3 30 Z Z ZBC BC U U UI × ×∠= = =& & && 0 CA ca cn CA CA 3 30 Z Z ZCA CA U U UI × ×∠= = =& & && Dịng điện dây: aA AB CAI I I= −& & & bB BC ABI I I= −& & & cC CA BCI I I= −& & & Điện áp pha bằng điện áp dây: AB AB ABZU I= ×& & BC BC BCZU I= ×& & CA CA CAZU I= ×& & Đường dây cĩ tổng trở Sơ đồ mạch điện: ± ± ± E3 E2 E1 ABZ BCZ CAZ a b c A B C n Khĩa luận tốt nghiệp Trang 35 Chọn chiều dịng điện cho vịng như hình vẽ, khi đĩ ta cĩ hệ phương trình: ( ) ( ) ( ) AB BC BC BC 0 0 0 I d d II d III AB bn an I d II d d III BC cn bn I AB II III AB CA I Z Z Z I Z I Z U U I Z I Z Z Z I Z U U I Z I Z I Z Z Z ⎧ × + + − × − × + − =⎪⎪− × + × + + − × + − =⎨⎪− × − × + × + + =⎪⎩ & & & & & & & & & & & & & Giải hệ phương trình ta tìm được , ,I II IIII I I& & & Dịng điện dây: aA bB cC I II I II I I I I I I I = = − = − & & & & & & & Dịng điện pha: AB BC CA I III II III III I I I I I I I I = − = − = − & & & & & & & & Điện áp dây bằng điện áp pha: AB AB ABZU I= ×& & BC BC BCZU I= ×& & CA CA CAZU I= ×& & 3. Nguồn nối tam giác – tải nối tam giác Đường dây khơng cĩ tổng trở Sơ đồ mạch điện: ± ± ± E3 E2 E1 ABZ BCZ CAZ dZ dZ dZ a b c A B C n II& III& IIII& Khĩa luận tốt nghiệp Trang 36 Chọn chiều dịng điện như hình vẽ Dịng điện pha: axAB abAB AB AB AB U UUI Z Z Z = = =& &&& byBC BC bc BC BC BC UU UI Z Z Z = = = && && czCA CA ca CA CA CA U U UI Z Z Z = = =& & && Dịng điện dây: aA AB CAI I I= −& & & bB BC ABI I I= −& & & cC CA BCI I I= −& & & Điện áp pha bằng điện áp dây: AB AB ABZU I= ×& & BC BC BCZU I= ×& & CA CA CAZU I= ×& & Đường dây cĩ tổng trở Sơ đồ mạch điện: E3 E2 E1 ABZ BCZ CAZ a b c A B C ± ± E3 E2 E1 ABZ BCZ CAZ dZ dZ dZ a b c A B C ± ± Khĩa luận tốt nghiệp Trang 37 Áp dụng phương pháp dịng điện vịng để giải tương tự như giải mạch điện nguồn nối tam giác – tải nối tam giác đối xứng cĩ tổng trở trên đường dây. 4. Nguồn nối tam giác – tải nối sao Sơ đồ mạch điện: Chọn chiều dịng điện vịng như hình vẽ, khi đĩ ta cĩ hệ phương trình: ( ) ( ) ( ) ( ) A B 0 0 I d d B II d B ab I d B II d d C bc I Z Z Z Z I Z Z U I Z Z I Z Z Z Z U ⎧ × + + + − × + − =⎪⎨− × + + × + + + − =⎪⎩ & & & & & & Giải hệ phương trình ta tìm được ,I III I& & Dịng điện dây bằng dịng điện pha: aA AN bB BN cC CN I II I II I I I I I I I I I I = = = = − = = − & & & & & & & & & & Điện áp trên các pha của tải: AN AN A aA AZ ZU I I= × = ×& & & BN BN B bB BZ ZU I I= × = ×& & & CN CN C cC CZ ZU I I= × = ×& & & Điện áp dây của tải: AB AN NB AN BNU U U U U= + = −& & & & & BC BN NC BN CNU U U U U= + = −& & & & & CA CN NA CN ANU U U U U= + = −& & & & & 5. Thí dụ Cho mạch điện Y Y− như hình vẽ với điện áp pha của nguồn là 220V, ( )8 4ANZ j= + Ω , ( )8 4BNZ j= − Ω , 5CNZ = Ω , 0,5nZ = Ω . II& III& E3 E2 E1 CZ AZa b c A B C ± ± dZ BZdZ dZ N Khĩa luận tốt nghiệp Trang 38 1/ Tính áp và dịng qua mỗi pha của tải. 2/ Tính dịng điện trên dây trung tính. 3/ Tính cơng suất tiêu thụ trên các tải và cơng suất hao phí trên dây trung tính. Giải Chọn chiều dịng điện như hình vẽ Vì A B CZ Z Z≠ ≠ nên 0NnU ≠& , áp dụng phương pháp điện áp hai nút ta cĩ: 1 1 1 1 an bn cn A B C Nn A B C n U U U Z Z ZU Z Z Z Z + + = + + + & & & & 0 0 0220 0 220 120 220 120 8 4 8 4 5 1 1 1 1 8 4 8 4 5 0,5 j j j j ×∠ ×∠− ×∠+ ++ −= + + ++ − ± ± ± E1 E3 E2 AZ BZ CZ N n a b c A B C nZ ± ± ± E1 E3 E2 AZ BZ CZ N n a b c A B C nZ Khĩa luận tốt nghiệp Trang 39 ( ) ( ) 220 1 3 1 38 4 8 4 16 80 2 2 2 2 1 8 4 8 4 172 180 j j j j j j ⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞× − + − − + + − +⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎣ ⎦= × − + + + ( )220 8 4 4 2 4 3 2 3 8 8 3192 j j j j= × − − − − + − + 00.6 1 1, 2 121,5j= − + = ×∠ (V) 1/ Điện áp và dịng điện trên các pha của tải: • Dịng điện trên các pha của tải AN an NnAN A AZ Z U U UI −= =& & && ( )220 0,6 1 8+j4 j− − += ( ) ( )220,6 1 8 4 8+j4 j j+ × −= 022,1 10,9 22,2 24, 2j= − = ×∠− (A) BN bn NnBN B BZ Z U U UI −= =& & && 0220 120 ( 0,6 1) 8 4 j j ×∠− − − += − 1 3220 ( 0,6 1) 2 2 8 4 j j j ⎛ ⎞× − − − − +⎜ ⎟⎝ ⎠= − 01, 4 24,6 24,7 93,3j= − − = ×∠− (A) CN cn NnCN C CZ Z U U UI −= =& & && 0220 120 ( 0,6 1) 5 j×∠ − − += 1 3220 ( 0,6 1) 2 2 5 j j ⎛ ⎞× − + − − +⎜ ⎟⎝ ⎠= 021,9 37,9 43,8 120j= − + = ×∠ (A) • Điện áp trên các pha của tải: Khĩa luận tốt nghiệp Trang 40 AN AN AZU I= ×& & ( ) ( )22,1 10,9 8 4j j= − × + 220, 4 1, 2j= + 0220, 4 0,3= ×∠ (V) BN BN BZU I= ×& & ( ) ( )1, 4 24,6 8 4j j= − − × − 109,6 191, 2j= − + 0220, 4 120= ×∠− (V) CN CN CZU I= ×& & ( )21,9 37,9 5j= − − × 109,5 189,5j= − + 0218,9 120= ×∠ (V) 2/ Dịng điện trên dây trung tính NnNn nZ UI = && 0,6 1 1, 2 2 0,5 j j− += = − + 01, 2 2 2,3 59nN NnI I j⇒ = − = − = ×∠−& & (A) 3/ Cơng suất trên tải tiêu thụ và cơng suất hao phí trên dây trung tính • Cơng suất trên tải tiêu thụ Ta cĩ: ( )AZ 8 4A AR jX j= + = + Ω 8( )AR⇒ = Ω ( )BZ 8 4B BR jX j= + = − Ω 8( )BR⇒ = Ω ( )CZ 5C CR jX= + = Ω 5( )CR⇒ = Ω 2 2AP 8 24, 2A ANR I= × = × 4685,1= (W) Khĩa luận tốt nghiệp Trang 41 2 2BP 8 24,7B BNR I= × = × 4880,7= (W) 2 2CP 5 43,8C CNR I= × = × 9592, 2= (W) • Cơng suất hao phí trên đường dây trung tính Ta cĩ: ( )nZ 0,5n nR jX= + = Ω 0,5( )nR⇒ = Ω 2 2hP 0,5 2,3n nNR I= × = ×& 2,6 (W)= Khĩa luận tốt nghiệp Trang 42 CHƯƠNG III. SỬ DỤNG MATLAB ĐỂ GIẢI BÀI TẬP MẠCH ĐIỆN BA PHA 1. Nguồn nối sao – tải nối sao Sử dụng Matlab để hỗ trợ giải bài tốn mạch điện ba pha nguồn nối sao – tải nối sao ta thực hiện các bước sau: 1.1. Mở file cĩ tên: MACHDIENBAPHA Sau khi khởi động chương trình Matlab, từ của sổ GUIDE Quick Start clik vào nút lệnh ‘Open Existing GUI’, sau đĩ click vào nút lệnh ‘Browse’ để mở file cĩ tên: MACHDIENBAPHA.fig, trên màn hình sẽ xuất hiện giao diện làm việc của chương trình. 1.2. Chọn mạch điện và nhập các dữ kiện của bài tốn Chọn mạch điện ‘sao – sao’ trong vùng ‘chọn mạch điện’ và nhập các dữ kiện của bài tốn bằng cách click vào nút lệnh ‘Mặc nhiên’ để hiển thị số liệu mẫu hoặc cĩ thể nhập trực tiếp trên các dữ kiện trong các bảng nhập số liệu. Dưới đây là giao diện của chương trình sau khi chọn mạch điện và nhập các dữ kiện của bài tốn. Khĩa luận tốt nghiệp Trang 43 1.3. Hiển thị kết quả Click vào nút lệnh ‘Cập nhật’ để xác nhận dữ kiện vừa nhập sau đĩ vào ‘menu file’ để tìm các đại lượng của bài tốn: Vẽ đồ thị dịng điện, đồ thị điện áp, tìm dịng điện (dạng số phức và giá trị hiệu dụng ), tìm điện áp và cơng suất. Dưới đây là giao diện của chương trình minh họa vẽ đồ thị của dịng điện. Khĩa luận tốt nghiệp Trang 44 Vẽ đồ thị điện áp Tìm các dịng điện Khĩa luận tốt nghiệp Trang 45 Tìm điện áp Tìm cơng suất Khĩa luận tốt nghiệp Trang 46 1.4. Kết thúc • Nút lệnh ‘Tiếp tục’ cho phép nhập các dữ kiện mới. • Nút lệnh ‘Thốt’ cho phép thốt khỏi chương trình. 2. Nguồn nối sao – tải nối tam giác Thực hiện các bước tương tự như giải bài tốn mạch điện mạch điện ba pha nguồn nối sao – tải nối sao. Dưới đây là giao diện minh họa tìm giá trị hiệu dụng của dịng điện pha. 3. Nguồn nối tam giác – tải nối tam giác Thực hiện các bước tương tự như giải bài tốn mạch điện mạch điện ba pha nguồn nối sao – tải nối sao. Dưới đây là giao diện minh họa tìm giá trị của điện áp dạng số phức. Khĩa luận tốt nghiệp Trang 47 4. Nguồn nối tam giác – tải nối sao Thực hiện các bước tương tự như giải bài tốn mạch điện mạch điện ba pha nguồn nối sao – tải nối sao. Dưới đây là giao diện minh họa tìm giá trị các giá trị cơng suất (Cơng suất tiêu thụ trên tồn mạch, cơng suất hao phí và cơng suất biểu kiến). Khĩa luận tốt nghiệp Trang 48 Một số vấn đề cần chú ý khi sử dụng chương trình: • Nhập dữ kiện : Sử dụng chuột hoặc sử dụng phím Tab để di chuyển trong các ơ trong bảng nhập số liệu nếu trong quá trình nhập các dữ kiện của bài tốn cĩ sai sĩt thì chương trình sẽ xuất hiện thơng báo. Thí dụ: Nếu nhập vào ơ dữ kiện một kí tự thì chương trình sẽ xuất hiện thơng báo như sau: • Thanh trượt dùng để nhập tần số, khi kéo thanh trượt trên ơ dữ kiện f sẽ nhận các giá trị tương ứng từ 1 – 100. • Một số qui ước của chương trình: ) Khi nhập dữ kiện trên các ơ nhập liệu thì sử dụng dấu chấm (.) để phân cách giữa phần nguyên và phần thập phân. ) XC = 0 khi nhập giá trị C = 0. ) Khi tổng trở trên một nhánh nào đĩ bằng khơng tương ứng với trường hợp ngắn mạch trên nhánh đĩ. ) Đối với mạch điện nguồn nối sao – tải nối sao nếu nhập R1 = 0, L1 = 0, C1 = 0, Zd = 0 và ZnN = 0 thì mạch điện tương ứng khơng cĩ đường dây trung tính và tương tự cho các trường hợp cịn lại. ) Các gĩc pha được cố định và quy ước như sau: ¾ Gĩc pha thứ nhất: Ep1 = 00 ¾ Gĩc pha thứ hai: Ep2 = – 1200 ¾ Gĩc pha thứ ba: Ep3 = 1200 Khĩa luận tốt nghiệp Trang 49 PHẦN KẾT LUẬN 1. Kết quả nghiên cứu Matlab cung cấp một mơi trường phong phú cho biểu diễn dữ liệu với ngơn ngữ lập trình khá đơn giản, khả năng mạnh mẽ về đồ họa và thực hiện các phép tính với độ chính xác cao. Vì vậy, nghiên cứu phần mềm này là rất cần thiết. Trong quá trình nghiên cứu đề tài ở phần nội dung tơi đã nêu được lý thuyết chung về mạch điện, một số phương pháp giải mạch điện bằng số phức và lý thuyết mạch điện ba pha. Đặc biệt tơi đã phân loại và trình bày một số phương pháp giải mạch điện ba pha sau đĩ vận dụng vào một số bài tập cơ bản. Sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu ngơn ngữ lập trình Matlab tơi đã xây dựng được thuật tốn và vận dụng để giải một số bài tập mạch điện ba pha. Qua đĩ tơi thấy được rằng với sự hỗ trợ của phần mềm này thì việc giải các bài tốn về mạch điện ba pha sẽ trở nên đơn giản và dễ dàng hơn rất nhiều. Khi sử dụng phần mềm này khơng những tiết kiệm thời gian mà cịn thu được kết quả với độ chính xác cao. 2. Đĩng gĩp của đề tài Nghiên cứu đề tài này giúp tơi hiểu rõ lý thuyết mạch điện ba pha, hình thành kỹ năng tính tốn và xử lý số liệu đồng thời cung cấp cho tơi một hệ thống kiến thức tương đối hồn chỉnh về phần mềm Matlab. Tơi nghĩ rằng những kiến thức này sẽ giúp ích cho tơi rất nhiều trên bước đường sư phạm sau này. Đối với giáo viên cĩ thể sử dụng đề tài này làm tư liệu trong các bài giảng về mạch điện ba pha. Việc mơ phỏng lại các bài tập trên máy tính sẽ giúp cho học sinh tiếp cận với mơn học một cách sinh động và sáng tạo hơn. Qua đĩ phát huy được tính tích cực của học sinh. Đề tài cĩ thể được sử dụng để làm tài liệu cho các bạn sinh viên khĩa sau học tập và tham khảo. 3. Hạn chế của đề tài Số lượng bài tập nghiên cứu là cĩ giới hạn, đề tài chỉ ứng dụng Matlab để giải một số bài tập mạch điện ba pha thơng dụng và chỉ dừng lại ở các trường hợp ngắn mạch. Kết quả của bài tốn chỉ được hiển thị dưới dạng số phức và dạng số thực. Chưa giải quyết hết được các trường hợp suy biến của bài tốn. Do trình độ và thời gian nghiên cứu là cĩ giới hạn nên đề tài khơng tránh khỏi những hạn chế nhất định, kính mong quý thầy cơ thơng cảm. 4. Hướng phát triển của đề tài Trong thời gian tới tơi sẽ tiếp tục nghiên cứu đề tài để cĩ thể cập nhật các dạng mạch điện tương ứng với số liệu nhập vào chương trình, hiển thị kết quả dưới dạng một hàm điều hịa và ứng dụng chương trình để giải bài tập mạch điện ba pha gồm hai tải đấu song song... TÀI LIỆU THAM KHẢO [ 1 ] Đặng Văn Đào. 1997. Kỹ thuật điện, nhà xuất bản Giáo dục. [ 2 ] Nguyễn Kim Đính. 2003. Bài tập kỹ thuật điện, nhà xuất bản ĐHQG TP. Hồ Chí Minh. [ 3 ] Nguyễn Hồi Sơn. 2000. Ứng dụng Matlab trong tính tốn kỹ thuật (tập 1), nhà xuất bản ĐHQG TP. Hồ Chí Minh. [ 4 ] Nguyễn Chí Ngơn. 2003. Thí nghiệm CAD (Computer-Aided Design), Đại học Cần Thơ đọc từ nguồn: [ 5 ] Nguyễn Lân Tráng. 1999. Kỹ thuật điện 1, nhà xuất bản Giáo dục. [ 6 ] Phạm Thế Bảo, Ebook Sử dụng cơng cụ Guide Layout thiết kế giao diện trong Matlab đọc từ nguồn: [ 7 ] Trương Tri Ngộ. 1997. Bài tập kỹ thuật điện, nhà xuất bản Xây dựng. [ 8 ] Vương Tấn Sĩ. 2000. Giáo trình Matlab, Đại học Cần Thơ. [ 9 ] Phần mềm Matlab Version 7.0.1 Service Pack 2 của MatWork. [10] Bài tập đồ họa Matlab lớp cao học vật lý k16 Đại học Khoa Học Tự Nhiên TP. HCM. 2007.