TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM MẠCH ĐIỆN
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.5 MB, 104 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM
MẠCH ĐIỆN
Lưu hành nội bộ
2008
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 1
THÍ NGHIỆM SỐ 1
MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 2
A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
I. CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN:
1.1 Định luật ohm:
- Đối với đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R:
.
R
UIR=
(1-1)
1.2 Định luật Kirchhoff 1 (K1, định luật Kirchhoff về dòng điện)
“Tổng đại số các dòng điện tại một nút
bất kỳ bằng không”.
∑
=
=
n
k
k
i
1
0
Trong đó, có thể qui ước: các dòng điện có
chiều đi vào nút mang dấu “+”, dòng đi ra
khỏi nút mang dấu “-”.
Ta cũng có thể qui ước ngược lại
: đi vào nút mang dấu “-”, dòng đi ra khỏi nút mang
dấu “+”.
Ví dụ: cho một nút mạch như hình 1-1. Ta có:
i
1
+ i
2
+ i
3
– i
4
– i
5
= 0
i
1
+ i
2
+ i
3
= i
4
+ i
5
Nghĩa là tổng các dòng điện đi vào nút (đỉnh) bằng tổng các dòng điện ra khỏi nút.
Định luật K1 nói lên tính chất liên tục của dòng điện.
Mở rộng định luật K1 cho mặt mạch
:
Tổng đại số các dòng điện đi qua mặt cắt bất kỳ trong một mạch điện bằng
không. (Dòng điện đi vào mặt cắt lấy dầu “+” và dòng điện đi ra lấy dấu “-” )
i
1
i
2
i
3
i
4
i
5
Hình 1-1
R
I
.
R
UIR=
Đ
oạn mạch chỉ có điện trở thuần R
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 3
1.3 Định luật Kirchoff 2: (Gọi là định luật Kirchhoff về điện áp)
“Tổng đại số các điện áp trên các phần tử dọc theo tất cả các nhánh trong một vòng
bằng không”.
1
0
n
k
k
u
=
=
∑
(1-4)
Dấu của điện áp được xác định dựa trên chiều dương của điện áp đã chọn so với
chiều của vòng. Chiều của vòng được chọn tuỳ ý (cùng chiều hoặc ngược chiều kim
đồng hồ). Trong mỗi vòng nếu chiều vòng đi từ cực “+” sang cực “-” của điện áp, thì
điện áp mang dấu “+”, còn ngược lại mang dấu “-”.
Ví dụ: cho mạch như hình 1-2. Viết phương trình K2 cho mạch.
Theo vòng C1:
-E
1
+ u
R1
+ u
R2
+ u
R3
+ u
R4
= 0 (1-5)
Theo vòng C2:
-E
2
+ u
R5
+ u
R3
= 0 (1-6)
(1-5) Æ u
R1
+ u
R2
+ u
R3
+ u
R4
= E
1
(1-6) Æ u
R5
+ u
R3
= E
2
Từ (1-5) và (1-6) người ta có thể phát biểu K2:
“Đi theo vòng khép kín, theo chiều tuỳ ý, tổng đại số các điện áp rơi trên các phần tử
bằng tổng đại số các sức điện động trong vòng”; trong đó những sức điện động và điện
áp có chiều trùng với chiều vòng sẽ lấy dấu dương “+”, ngược lại mang dấu âm “-”.
pi
Vong Vong
ue=
∑∑
(1-7)
R
1
R
2
R
5
R
3
R
4
E
1
i
1
i
3
+ u
R1
- + u
R2
-
- u
R4
+
- u
R5
+
+
u
R3
-
+
-
+
-
C1 C2
E
2
Hình 1-2
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 4
1.4 Định luật cân bằng công suất:
Tổng công suất trên các phần tử trong mạch bằng không :
∑
=
=±
n
k
k
tp
0
0)( (1-8)
1.5 Nguyên lý xếp chồng:
* Đáp ứng của mạch với nhiều nguồn kích
thích độc lập bằng tổng các đáp ứng với từng
nguồn kích thích độc lập riêng rẽ.
* Khi tìm đáp ứng của mạch với một nguồn
kích thích độc lập nào đó phải triệt tiêu các
nguồn độc lập khác.
+ Nguồn áp : ngắn mạch.
+ Nguồn dòng : hở mạch.
1.6 Phép biến đổi tương đương
a. Biến đổi điện trở (hình 1-5a,b)
e(t)
R
5
J(t)
C
R
2
L
βi(t)
u(t)
Hình 1-4
k
i
k
U
p(t) >0
k
i
k
U
p(t) < 0
Hình 1-3
R
1
R
2
R
12
= R
1
+ R
2
R
2
21
21
12
.
RR
RR
R
+
=
R
1
(a)Điện trở ghép nối tiếp
(b)Điện trở ghép song song
Hình 1-5
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 5
b. Biến đổi nguồn (hình 1-6a,b)
II. CÁC DỤNG CỤ ĐO
2.1 Đo dòng điện một chiều (DC)
Cả ba cơ cấu từ điện, điện từ, điện động đều đo được dòng điện DC, tuy nhiên
giá trị nhỏ tối đa cỡ mA. Để đo được dòng điện lớn hơn và có nhiều tầm đo thích hợp,
ta phải mở rộng tầm đo cho cơ cấu chỉ thị.
- Mạch điện trở shunt riêng rẽ. Điện trở shunt được xc định:
R
m
: điện trở nội của cơ cấu chỉ thị
I
max
: dòng điện tối đa qua cơ cấu chỉ thị
I
tđ
: tầm đo của ampe kế
Hình 1-7: đồng hồ đo
E
1
E
2
E
3
E
123
=E
1
– E
2
+ E
3
J
1
J
2
J
3
J
123
=J
1
-J
2
+J
3
(a)Các nguồn áp nối tiếp (b)Các nguồn dòng song song
Hình 1-6 a,b
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 6
- Do dòng điện AC lớn bằng ampe kế xoay chiều + biến dòng (ampe kẹp)
Ví dụ: I
1
= 30.000A, I
đm
= I
2
= 30A
1
2
2
1
1000
30
000.30
N
N
I
I
K
I
====
chọn N
1
=2 vòng thì N
2
=2000 vòng
2.2 Đo điện áp bằng vôn kế thường
2.2.1 Đo điện áp DC
Nguyên lý đo: điện áp đo được chuyển thành dòng điện đo qua cơ cấu chỉ thị.
Cơ cấu từ điện + R
P
= Vôn kế DC : vài trăm mV ÷ kV
2.2.1.1 Mạch R
P
riêng rẽ
)(
max pkmkño
RR
I
VV +
=
=
m
R
I
V
maxmax
=
m
pk
k
R
R
V
V
+=⇒ 1
max
⇒
)1(
max
−=
V
V
RR
k
mPk
R
S
+
-
I
max
, R
m
I
S
I
m
I
đo
A
I
tải
I
1
I
2
Tải
+
-
U
Hình 1-9: Đo dòng điện lớn dùng biến dòng
+
+ I
max
, R
m
-
I
m
R
1
R
2
R
k
-
V
đo
1
2
k
Hình 1-10: Mạch đo áp kiểu riêng rẽ
R
S1
+
-
I
max
, R
m
I
m
I
đo
R
S2
R
Sn
I
S1
I
S2
I
Sn
1
2
n
Hình 1-8: Nguyên lý đo.
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 7
2.2.1.2 Mạch R
P
vạn năng
kPk
R
R
R
R
++
+
=
21
)(
max Pkmkño
R
R
I
VV +
=
=
m
R
I
V
maxmax
=
m
R
R
V
V
Pkk
+= 1
max
→
)1(
max
−=
V
V
RR
k
mPk
2.2.2 Đo điện áp AC
Cơ cấu từ điện + chỉnh lưu + R
P
= Vôn kế AC
- Dùng mạch chỉnh lưu toàn kỳ.
+ Nếu R
D
= 0 ( hoặc V
D
= 0V)
kPk
R
R
R
R
+
+
+=
21
))((
max Pkmkño
R
R
hd
I
VV
+
==
mm
R
I
R
hd
I
hdV
maxmaxmax
.22,2)()(
=
=
m
Pkk
R
R
hdV
V
+= 1
)(
max
→ )1
)(
(
max
−=
hdV
V
RR
k
mPk
+ Nếu R
D
≠ 0 ( hoặc V
D
≠ 0V)
kPk
R
R
R
R
+
+
+=
21
))(()())((
maxmax PkmDPkmDkño
R
R
hd
I
hdV
R
R
R
hd
I
VV
+
+
=
+
+
==
))(()(
max PkmDk
R
R
hd
I
hdVV
+
=
−
+
+ I
max
, R
m
-
I
m
R
1
-
V
đo
k
R
2
R
K
. . .
2
1
Hình 1.11: Mạch đo áp kiểu shunt vạn năng
+
+ I
max
, R
m
-
I
m
R
1
-
V
đo
k
R
2
R
K
. . .
2
1
Hình 1.12: Mạch đo áp AC có nhiều tầm đo
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 8
m
R
hd
I
hdV ).()(
maxmax
=
m
PkDk
R
R
hdV
hdVV
+=
−
1
)(
)(
max
→
)1
)(
)(
(
max
−
−
=
hdV
hdVV
RR
Dk
mPk
- Dùng mạch chỉnh lưu toàn kỳ
)1
)(
)(.2
(
max
−
−
=
hdV
h
d
VV
RR
Dk
mPk
2.3 Đo điện áp bằng vôn kế điện tử
2.3.1 Nguyên lý cấu tạo và phân loại
Các vôn kế dùng trong đo lường điện tử được phân loại dựa vào tính năng như
sau:
- Dạng chỉ thị: chỉ thị kim hay chỉ thị số
- Thông số của điện áp đo: đo trị đỉnh, trị trung bình, hay trị hiệu dụng
- Khoảng giá trị điện áp đo: µV, mV, kV
- Mục đích sử dụng: vôn kế mẫu, vôn kế một chiều, vôn kế xoay chiều, vôn kế
xung,…
Về cấu tạo chung của vôn kế điện tử như hình 2.14 gồm hai khối cơ bản: bộ biến
đổi và bộ chỉ thị.
Bộ biến đổi của vôn kế là bộ tách sóng. Bộ tách sóng biến đổi điện áp xoay
chiều cần đo thành áp một chiều. Tùy theo loại mạch tách sóng mà điện áp đo được xác
định bởi các thông số điện áp khác nhau.
Với loại µV, tín hiệu trước khi đưa vào bộ tách sóng thì được đưa qua bộ
khuếch đại. Yêu cầu bộ khuếch đại có hệ số khuếch đại ổn định khi các điều kiện bên
ngoài và điện áp nguồn cung cấp thay đổi, hệ số khuếch đại không phụ thuộc tần số,
tổng trở vào phải lớn, điện dung vào phải nhỏ.
Bộ biến
đổi
Bộ chỉ
thị
Điện áp
cần đo
Hình 1.13: Mạch nguyên lý chung của vôn kế điện tử
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 9
Bộ chỉ thị của vôn kế là mạch đo điện áp một chiều, chỉ thị bằng kim hoặc số,
yêu cầu tổng trở vào lớn (khoảng vài trăm MΩ). Để đảm bảo các yêu cầu này, đối với
các bộ chỉ thị kim dùng trên thực tế thường hay dùng mạch khuếch đại áp một chiều
dạng sơ đồ cầu và cơ cấu từ điện.
0
5
10
A
0
10
20
V
Đồng hồ Ampe kế Đồng hồ Vôn kế
Hình 1.14: Đồng hồ đo dòng và áp một chiều
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 10
B. THÍ NGHIỆM:
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
1. Làm quen cách sử dụng đồng hồ đo dòng điện _Ampe kế và dụng cụ đo điện
áp_ Vôn kế 1 chiều.
2. Thực tập cách lắp mạch điện một chiều có nguồn và tải R.
3. Xác định thông số: R = U/I
4. Kiểm nghiệm nguyên tắc phân dòng: I
1
R
1
= I
2
R
2
; I = I
1
+ I
2
5. Kiểm nghiệm lại định luật Kirchhoff 1: Tại bất kì nút nào ΣI=0
6. Kiểm nghiệm lại định luật Kirchhoff 2: Trong 1 vòng bất kì ΣE = ΣU=Σ IR
7. Kiểm nghiệm lại nguyên lý xếp chồng: I
i
= ΣI
ij
II. CHUẨN BỊ TRƯỚC THÍ NGHIỆM:
1. Phát biểu Định Luật Kirchhoff 1:
2. Phát biểu Định Luật Kirchhoff 2:
3. Phát biểu Nguyên Lý Phân Dòng:
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 11
4. Phát biểu Nguyên Lý Xếp Chồng:
5. Giải thích, nội trở của nguồn là gì?
III. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM:
1.Tìm hiểu thiết bị dụng cụ của bàn thí nghiệm:
Trên bàn thí nghiệm có
:
* Nguồn xoay chiều 1 pha 220V qua CB và đèn tín hiệu.
* Hai nguồn 1 chiều có thể điều chỉnh liên tục từ 0 →220V bằng cách biến đổi điện
áp xoay chiều qua từ ngẫu đưa điện vào bộ chỉnh lưu để có điện áp 1 chiều qua K
1
và
K
2.
* Hai biến trở R
1
, R
2
có thể điều chỉnh liên tục từ 0 → 40 Ω, I
max
= 3A
* Một điện trở cố định R
3
= 40 Ω ; I
max
= 5A
* Đồng hồ đo I, U một chiều I
max
= 5A, U
max
= 150V
K
U= 220V
U = 0 ÷ 220V
Cầu chỉnh lưu
Hình 1.15: Nguyên lý mạch
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 12
Sơ đồ bàn thí nghiệm ( xem hình 1). Trong đó:
CB : Công tắc đóng điện xoay chiều vào bàn thí nghiệm.
K
1
: Công tắc đóng điện vào từ ngẫu 1 cung cấp cho nguồn 1 chiều thứ nhất.
K
2
: Công tắc đóng điện vào từ ngẫu 2 cung cấp cho nguồn 1 chiều thứ hai
K
3
: Công tắc đổi nối cho đồng hồ Vônmét đo điện áp nguồn 1 hoặc 2.
K
U1
: Nút điều chỉnh điện áp cho nguồn 1 chiều thứ nhất.
K
U2
: Nút điều chỉnh điện áp cho nguồn 1 chiều thứ hai.
K
R1
, K
R2
: Nút điều chỉnh biến trở 1, 2.
: Các nút trung gian
2.Xác định trị số điện trở R bằng thí nghiệm:
Min
Max
Điều chỉnh R
1
R
1
Tải R
1
R
3
Tải R
3
V
1
A
4
A
3
A
2
A
1
+ -
+ -
+ - + -
+ -
CB
1
0
2
3
4
5
6
Điều chỉnh
nguồn E
1
K
1
+ -
N
guồn E
1
V
3
K
2
+ -
N
guồn E
2
1
0
2
3
4
5
6
Điều chỉnh
nguồn E
2
K
3
Hình 1.16: Sơ đồ panel thí nghiệm
R
2
Tải R
2
Min
Max
Điều chỉnh R
2
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 13
a/ Điện trở R trong mạch điện được xác định theo biểu thức:
R = U/I
b/ Mạch điện thí nghiệm theo sơ đồ hình 2:
c/ Tiến hành thí nghiệm:
Lần lượt thí nghiệm với R
1
, R
2
, R
3
. Xác định R
1max
, R
2max
, R
3
.
Sau khi CBHD kiểm tra cho phép mới được đóng khóa K.
Để R ở vị trí R
max
, lần lượt tăng E (E<100V), ghi kết quả vào bảng và vẽ
quan hệ U
1
=f(I
1
).
TT E(V) U
1
(V) I
1
(A) Kết quả tính R
1 (max)
Nhận xét kết quả
1
2
3
4
5
TT E(V) U
1
(V) I
1
(A) Kết quả tính R
2 (max)
Nhận xét kết quả
1
2
3
4
5
K
1
R
1
A
1
V
1
E
Hình 1.17
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 14
TT E(V) U
1
(V) I
1
(A) Kết quả tính R
3
Nhận xét kết quả
1
2
3
4
5
c/ Nhận xét và vẽ quan hệ U
1
= f(I
1
) với R
1
, R
2
, R
3
I(A)
U(V)
100
80
60
40
20
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
I(A)
U(V)
100
80
60
40
20
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
a)
b)
I(A)
U(V)
100
80
60
40
20
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
c)
Quan hệ giữa U = f(I)
a)
Với R
1
b)
Với R
2
c)
Với R
3
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 15
* Giữ E = const, lần lượt giảm R
1
, kết quả ghi vào bảng và vẽ quan hệ U
1
= f(I
1
)
TT E(V) U
1
(V)
I
1
(A)
R
1
= U
1
/ I
1
Nhận xét
1
0,5
2
1,0
3
1,5
4
2,0
5
3,0
Nhận xét: Quan hệ giữa U
1
và I
1
hay trị số điện trở theo I . Giải thích kết quả thí
nghiệm:
Vẽ quan hệ U
1
= f(I
1
)
3. Kiểm nghiệm nguyên tắc phân dòng bằng thí nghiệm:
a. Dòng điện tổng bằng tổng dòng điện trong các nhánh rẽ:
I
Σ
= ΣI
i
25
20
15
10
5
0
I
1
(A)
U
1
(V)
0.5 1 1.5 2 2.5 3
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 16
b. Mạch thí nghiệm theo hình 1.18:
c/ Tiến hành thí nghiệm:
Sau khi CBHD kiểm tra cho phép mới được đóng CB chính và khóa K.
- Biến trở R
1
và R
2
để ở giới hạn cực đại (R
max
)
- Nguồn E
1
để ở vị trí cực tiểu U = 0V
- Điều chỉnh E
1
để có các trị số thích hợp U = 100 V
- I
Σ,
I
1
, I
2
, I
3
đều bé hơn 5A
Kết quả thí nghiệm ghi vào bảng:
TT Kết quả thí nghiệm Kết quả tính toán
U(V)
I
Σ
I
1
I
2
I
3
I
Σ
= I
1
+ I
2
+ I
3
I
1
/I
2
I
1
/I
3
I
2
/I
3
1
2
3
4
5
d/ Nhận xét kết quả I
Σ
và tỷ lệ phân phối dòng trong thí nghiệm - Giải thích.
R
2max
R
3
K
1
V
1
R
1max
E
A
∑
A
3
A
1
A
2
Hình 1.18
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 17
4.Kiểm nghiệm định luật Kirchhoff 1 và Kirchhoff 2 bằng thí nghiệm:
a/ -Định luật Kirchhoff 1 áp dụng đối với các nút.
- Định luật Kirchhoff 2 áp dụng cho mạch vòng.
b/ Sơ đồ thí nghiệm theo hình 1.19:
Hình 1.19
c/ Tiến hành thí nghiệm:
(Chú ý: đo nguồn E
1
, E
2
bằng cách đổi nối khóa K
3
ở đồng hồ V
3
).
Sau khi CBHD kiểm tra cho phép mới đóng CB.
* Vị trí E
1
và E
2
ban đầu đều bằng không; R
1
, R
2
ở vị trí cực đại
* Điều chỉnh E
1
, E
2
thích hợp với các giá trị khác nhau:
E
1
, E
2
< 80V; I
1
, I
2
, I
3
< 4A
Ghi kết quả thí nghiệm vào bảng:
TT Kết quả thí nghiệm Kết quả tính toán
E
1
E
2
U
R1
U
R2
U
R3
I
1
I
2
I
3
I
1
+I
2
-I
3
E
1
=
U
R1
+U
R3
E
2
=
U
R2
+U
R3
1
2
3
4
5
I
1
I
2
I
3
E
1
K
1
V
3
R
3
R
1
R
2
A
1
A
2
A
3
V
3
E
2
K
2
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 18
d/ Nhận xét chung về kết quả thí nghiệm - Giải thích.
5/Kiểm nghiệm nguyên lý xếp chồng bằng thí nghiệm:
a/Nguyên lý xếp chồng
: Dòng điện trong nhánh bất kỳ của 1 mạch tuyến tính có
thể tính toán bởi sự xếp chồng các trạng thái riêng rẽ do tác động của từng nguồn với
điều kiện khi nguồn nào đó tác động thì tất cả các nguồn áp khác điện áp bằng không,
còn toàn mạch điện vẫn giữ như trạng thái ban đầu (không thay đổi các thông số của
mạch). Sơ đồ (hình 5-a) có 2 nguồn E
1
và E
2
gồm 2 trạng thái chỉ có nguồn E
1
(hình 5-
b) và E
2
(hình 5-c) xếp chồng nhau. Theo nguyên lý xếp chồng:
I
1a
= I
1b
+ I
1c
I
2a
= I
2b
+ I
2c
I
3a
= I
3b
+ I
3c
b/ Sơ đồ thí nghiệm hình 1.20a, 1.20b, 1.20c:
E
1
(
Hình 1.20a
)
I
1a
I
2a
I
3
a
K
1
V
3
R
3
R
1
R
2
A
1
A
2
A
3
V
3
E
2
E
1
K
2
(Hình 1.20b)
K
1
I
1b
I
2b
I
3b
V
3
R
3
R
1
R
2
A
1
A
2
A
3
I
1c
I
2c
I
3
c
R
3
R
1
R
2
A
1
A
2
A
3
V
3
E
2
(Hình 1.20c)
K
2
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 19
c/Tiến hành thí nghiệm:
Sau khi được CBHD kiểm tra và cho phép mới được đóng điện.
* Trong mỗi lần thí nghiệm lần lượt theo sơ đồ 1.20a, sau đó giữ nguyên E
1,
R
1
, R
2
,
R
3
chỉ bỏ E
2
theo sơ đồ 1.20b, sau đó nối lại nguồn E
2
, bỏ E
1
theo sơ đồ 1.20c và giữ
nguyên các trị số E
2,
R
1
, R
2
, R
3
như trong sơ đồ 1.20a.
* Khi chuyển sang sơ đồ 1.20b hay 1.20c, chiều dòng điện I
1
, I
2
, I
3
có thể ngược
với trạng thái ban đầu (1.20a), phải đổi đầu nối vào Ampemet kết quả ghi dấu
trừ.
* Nối tắt nguồn E
1
, E
2
trong sơ đồ 1.20b, 1.20c bằng cách dùng điểm trung gian.
Kết quả thí nghiệm:
TT
Kết quả theo sơ đồ 5-a Kết quả theo sơ đồ 5-b Kết quả theo sơ đồ 5-c
E
1
E
2
I
1a
I
2a
I
3a
E
1
I
1b
I
2b
I
3b
E
2
I
1c
I
2c
I
3c
1
2
3
4
5
c/ Kiểm lại nguyên lý xếp chồng theo biểu thức, nhận xét kết quả.
Nhận xét Nhận xét
TT I
1a
= I
1b
+I
1c
Thỏa Không
TT I
2a
= I
2b
+ I
2c
Thỏa Không
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 20
Nhận xét
TT I
3a
= I
3b
+ I
3c
Thỏa Không
Chú ý: + Tính toán số liệu vào bảng
+ Đánh dấu “X” vào ô nhận xét
1 + Nhận xét chung các kết quả đạt
2 được từ thí nghiệm
3
4
5
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 21
THÍ NGHIỆM SỐ 2
MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 22
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Đại lượng x(t) gọi là điều hoà nếu nó biến thiên theo thời gian theo quy luật:
)tcos(F)t(x
m
ϕ+ω=
Ở đây x(t) có thể là dòng điện i(t), điện áp u(t), sức điện động e(t) hoặc trị số của
nguồn dòng điện j(t).
m
F >0 : biên độ;
ω >0 : tần số góc, đơn vị đo là rad/s (radian/giây);
ϕ+ωt : góc pha tại thời điểm t, đơn vị đo là radian hoặc độ;
ϕ : góc pha ban đầu, đơn vị đo là radian hoặc độ. )(
00
108180 ≤ϕ≤− hoặc
)(
0
3600 ≤ϕ≤
Quá trình điều hoà là hàm tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ :
ω
π
=
2
T
Đại lượng :
π
ω
==
2
1
T
f
được gọi là tần số, đơn vị là Hertz (Hz) là số chu kỳ trong 1
giây(s).
yxyx
)t()t(
ϕ
−ϕ=ϕ+
ω
−ϕ+ω=ϕ∆
: được gọi là góc lệch pha giữa x(t) và y(t).
Nếu
0>ϕ∆ : gọi là x(t) sớm pha hơn y(t) - [y(t) trễ pha so với x(t)]
Nếu
0<ϕ∆
: gọi là x(t) trễ pha so với y(t) - [y(t) sớm pha so với x(t)]
Nếu
0=ϕ∆
: gọi là x(t) và y(t) cùng pha nhau
Nếu
)(hay
0
180±π±=ϕ∆
: x(t) và y(t) ngược pha nhau.
Nếu
2
π
±=ϕ∆
: x(t) và y(t) vuông pha nhau.
Trị hiệu dụng:
Trị hiệu dụng I
hd
của dòng điện i(t) biến thiên tuần hoàn chu kỳ T bằng với dòng
điện không đổi gây ra cùng một công suất tiêu tán trung bình trên một điện trở R.
Theo định nghĩa trên ta có:
∫
=
T
hd
RIdtRi
T
0
22
1
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 23
Quan hệ giữa trị biên độ và trị hiệu dụng của các đại lượng điều hoà:
Đại lượng điều hoà Trị biên độ Trị hiệu dụng
)tcos(I)t(i
im
ϕ
+
ω=
m
I
2
m
hd
I
I
=
)tcos(U)t(u
um
ϕ+ω=
m
U
2
m
hd
U
U
=
)tcos(E)t(e
em
ϕ
+
ω=
m
E
2
m
hd
E
E
=
)tcos(J)t(
j
jm
ϕ
+
ω=
m
J
2
m
hd
J
J
=
Định luật Kirchoff phức:
K1: Tổng đại số các ảnh phức của các dòng điện chảy vào một nút (mặt kín) bằng
không.
0
1
=
∑
=
n
k
k
I
K2: Tổng đại số các ảnh phức của các sụt áp trên các phân tử trên một vòng kín
bằng không.
0
1
=
∑
=
n
k
k
U
Mạch cộng hưởng
1. Mạch cộng hưởng nối tiếp (cộng hưởng điện áp)
Mạch cộng hưởng nối tiếp gồm ba phần tử R, L và C mắc nối tiếp
−+=−+=
C
LjR
C
jLjRZ
ω
ω
ω
ω
11
)(
ω
jXRZ +=
Khi
0)(
0
=
ω
X
Mạch xuất hiện hiện tượng cộng hưởng, và khi đó:
LC
C
L
C
L
11
0
1
0
0
0
0
0
=⇒=⇒=−
ω
ω
ω
ω
ω
R
U
C
L
Hình 2.1
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 24
2. Mạch cộng hưởng song song (cộng hưởng dòng điện)
Mạch cộng hưởng song song gồm ba phần tử R, L và C mắc song song
Dẫn nạp của mạch:
−+=++=
L
Cj
R
C
j
LjR
Y
ω
ω
ω
ω
11
1
111
)(
ω
jBGY +=
Với
L
CB
ω
ωω
1
)(
−= là điện nạp của mạch.
R
G
1
=
: là điện dẫn của mạch
Trở kháng của mạch là:
−+
==
L
CjG
Y
Z
ω
ω
1
11
Khi cho
0
1
)( =−=
L
CB
ω
ωω
ta suy ta tần số cộng hưởng cũng là
LC
1
0
=
ω
Môđun trở kháng :
2
2
1
1
−+
=
L
CG
Z
ω
ω
II. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
1. Thực tập cách nối Ampemeter, Voltmeter, cosϕ, Oatmeter để đo I, U, cosϕ, P
của mạch xoay chiều.
2. Thực tập cách xác định thông số của tải: R, X
L
, X
C.
3. Xây dựng đồ thị vectơ điện áp và dòng điện trong mạch xoay chiều.
4. Nghiên cứu hiện tượng cộng hưởng điện áp trong mạch xoay chiều.
5. Nghiên cứu hiện tượng cộng hưởng dòng điện trong mạch xoay chiều.
6. Nghiên cứu chế độ làm việc của mạng 2 cửa không nguồn.
R
U
C
L
Hình 2.2
