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
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng
trình nào khác.

Tác giả luận văn

Đỗ Trung Hiệp


MỤC LỤC
Trang phụ bìa

Lời cam đoan................................................................................................................
Mục lục........................................................................................................................
Danh mục các bảng................................................................................................
Danh mục các hình vẽ, đồ thị.......................................................................................

MỞ ĐẦU ....................................................... Error! Bookmark not defined.
Chương 1
Tổng quan về 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 hiện tại .. Error! Bookmark not defined.
1.3. Đánh giá thực trạng hệ thống phịng thí nghiệm hiện tại và xu thế phát triển của
Nhà trường. ............................................................. Error! Bookmark not defined.

Chương 2
Nghiên cứu xây dựng một số bài thí nghiệm về Cơ sở Lý thuyết mạch
2.1. Thí nghiệm về mạch điện ba pha tải đấu sao ..... Error! Bookmark not defined.
2.2. Thí nghiệm về mạch điện ba pha tải đấu tam giác ........... Error! Bookmark not
defined.
2.3 Thí nghiệm về mạng một cửa (2 cực)................. Error! Bookmark not defined.
2.4. Thí nghiệm về mạng hai cửa ............................. Error! Bookmark not defined.
2.5 Thí nghiệm về hỗ cảm M ................................... Error! Bookmark not defined.
2.6. Thí nghiệm khảo sát q trình q độ trong mạch tuyến tính Error! Bookmark
not defined.
Chương 3

Mơ phỏng một số bài thí nghiệm trên máy tính bằng phần mềm
Electronics Workbench 5.12
3.1. Giới thiệu về phần mềm mô phỏng 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 trên EWB ........................................ Error! Bookmark not defined.
3.4. Các kí hiệu linh kiện trong EWB ...................... Error! Bookmark not defined.
3.5. Thí nghiệm mơ phỏng mạch ba pha ............................................................... 68
3.6. Thí nghiệm mơ phỏng mạng một cửa, hai cửa............................................. 69
3.7. Thí nghiệm mơ phỏng q trình q độ mạch tuyến tính.
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

Error! Bookmark not defined


TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Kim Ngọc Linh (2000), Hướng dẫn thí nghiệm Lí thuyết mạch, Đại học Mỏ - Địa
chất, Hà Nội.
2. Kim Ngọc Linh - Hướng dẫn thí nghiệm môn Cơ sở Kĩ thuật điện; Trường Đại
học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.
3. Kim Ngọc Linh, Đào Đắc Tuyên, Uông Văn Quang, Nguyễn Thạc Khánh
(2003), Cơ sở Kỹ thuật điện (Giáo trình dùng cho các ngành Điện hệ Cao đẳng)
Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.
4. Đặng Văn Hoàng (2000), Tự thiết kế mạch điện tử với Workbench for Doc &
Windows, Nxb Thống kê, TP. Hồ Chí Minh.
5. Lê Minh Cường (1996), Hướng dẫn thí nghiệm Mạch điện, Đại học kỹ thuật TP.
Hồ Chí Minh.
6. Lê Văn Bảng (2005), Lý thuyết mạch điện (Giáo trình dùng cho các trường Cao
đẳng), Nxb Giáo dục, Hà Nội.

7. Nguyễn Bá Khá (2006), Kỹ thuật điện- điện tử, Đại học công nghiệp Hà Nội.
8. Elettronica Veneta & NEL (2003), Basic Electricity, Module MCM1/EV.

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ


Hình 1-1

Bộ máy quản lý của trường

Trang 7

Hình 2-1

Hệ thống ba pha nguồn và tải đấu sao

Trang 13

Hình 2-2

Đồ thị véc tơ dịng và áp (tải đối xứng hình a, khơng đối

Trang 14

xứng hình b)
Hình 2-3

Đồ thị véc tơ khi bị đứt dây pha A

Trang 14

Hình 2-4

Sơ đồ thí nghiệm mạch ba pha tải nối sao

Trang 16

Hình 2-5

Hệ thống ba pha nguồn và tải đấu tam giác

Trang 18

Hình 2-6

Đồ thị véc tơ dịng và áp khi tải đối xứng

Trang 18

Hình 2-7

Đồ thị véc tơ khi tải không đối xứng và 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 một cửa khơng nguồn

Trang 22

Hình 2-10

Sơ đồ thay thế mạng một cửa khơng nguồn

Trang 22

Hình 2-11

Sơ đồ mạng một cửa có nguồn

Trang 22

Hình 2-12

Sơ đồ Thevenin mạng một cửa có nguồn

Trang 24

Hình 2-13

Sơ đồ Norton mạng một cửa có nguồn

Trang 24

Hình 2-14

Sơ đồ tương đương mạng một 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 một 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 2

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 một 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 các cực cùng tính của 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 của hai cuộn dây có hỗ cảm

Trang37

Hình 2-30

Sơ đồ thí nghiệm nối bd của 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 quá độ

Trang 40

Hình 2-33

Mạch quá độ r-L

Trang 43

Hình 2-34

Đồ thị mạch quá độ r-L

Trang 43

Hình 2-35

Mạch quá độ r-L khi nối tắt

Trang 44

Hình 2-36

Đồ thị mạch quá độ r-L khi nối tắt

Trang 44

Hình 2-37

Mạch q độ cuộn dây có điện cảm

Trang 45

Hình 2-38

Mạch quá độ r-C (Nguồn cấp một chiều)

Trang 46

Hình 2-39

Đồ thị mạch quá độ r-C (Nguồn cấp một chiều)

Trang47

Hình 2-40

Mạch q độ r-C (Tụ điện phóng điện)

Trang47

Hình 2-41

Đồ thị mạch q độ r-C (Tụ điện phóng điện)

Trang48

Hình 2-42

Mạch q độ khi đóng mạch r-L

Trang48

Hình 2-43

Đồ thị mạch q độ khi đóng mạch r-L

Trang48

Hình 2-44

Đồ thị khi mạch khơng xảy ra q độ

Trang 48

Hình 2-45

Đồ thị biểu thị dịng 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 mô phỏng trên EWB

Trang60


Hình 3-2

Mạch điện lắp ráp trên Workbench

Trang60

Hình 3-3

Lấy linh kiện trên giao diện phần mềm EWB

Trang63

Hình 3-4

Sắp xếp linh kiện trên Workbench

Trang64

Hình 3-5

Thay đổi giá trị linh kiện

Trang64

Hình 3-6

Đồng hồ vạn năng

Trang65

Hình 3-7

Đo điện áp bằng đồng hồ vạn năng trong EWB

Trang65

Hình 3-8

Đo dịng điện bằng đồng hồ vạn năng trong EWB

Trang65

Hình 3-9

Đo điện áp trong mạch khi nối tiếp đồng hồ vạn năng với

Trang66

Bulb
Hình 3-10

Mơ phỏng mạch ba pha nối sao đối xứng

Trang69

Hình 3-11

Mơ phỏng mạch ba pha nối tam giác đối xứng

Trang70

Hình 3-12

Mơ phỏng tương đương

Trang71

Hình 3-13

Kết quả mơ phỏng đo dịng và áp

Trang71

Hình 3-14

: Mơ phỏng mạch tương đương khi hở mạch

Trang71

Hình 3-15

Mơ phỏng mạch tương đương khi hở mạch

Trang72

Hình 3-16

Mơ phỏng mạch r-L khi hắng số thời gian nhỏ và đồ thị

Trang73

dạng sóng áp
Hình 3-17

Mơ phỏng mạch R-C khi hằng số thời gian nhỏ và đồ thị

Trang74

dạng sóng áp
Hình 3-18

Mơ phỏng mạch R-L-C mắc nối tiếp và đồ thị dạng sóng

Trang74

áp q độ
Hình 3-19

Mơ phỏng mạch R-L-C mắc song song và đồ thị thời gian
dạng sóng áp quá độ

Trang 75


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2-1

Thiết bị thí nghiệm

Trang12

Bảng 2-2

Kết quả thí nghiệm

Trang14

Bảng 2-3

Thiết bị thí nghiệm

Trang18

Bảng 2-4

Kết quả thí nghiệm

Trang 19

Bảng 2-5

Thiết bị thí nghiệm

Trang25

Bảng 2-6

Kết quả thí nghiệm và tính tốn

Trang26

Bảng 2-7

Thiết bị thí nghiệm

Trang30

Bảng 2-8

Kết quả thí nghiệm

Trang31

Bảng 2-9

Kết quả thí nghiệm

Trang32

Bảng 2-10

Kết quả thí nghiệm

Trang 33

Bảng 2-11

Thiết bị thí nghiệm

Trang35

Bảng 2-12

Kết quả thí nghiệm

Trang 36

Bảng 2-13

Kết quả thí nghiệm

Trang37

Bảng 2-14

Kết quả 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 trong EWB

Trang62


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Qua q trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Mỏ địa chất Hà Nội, đặc
biệt là quá trình hướng dẫn của PGS.TS Kim Ngọc Linh về đề tài luận văn thạc sỹ
của tác giả, tác giảnhận thấy cần phải nghiên cứu xây dựng và mơ phỏng một số bài
thí nghiệm về môn Cơ sở lý thuyết mạch phục vụ cho công tác giảng dạy của khoa
Điện trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, nơi mà tác giả đang tham gia công tác.
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội là một Trường có quy mơ lớn. Trong
đó hệ thống phịng thí nghiệm Điện của khoa còn chưa đầy đủ, chưa đáp ứng đủ cho
sinh viên, học sinh nghiên cứu và thực nghiệm các phần lý thuyết đã học của môn
học để củng cố kiến thức lí thuyết cho sinh viên chuyên ngành được chuyên sâu

hơn.
Với nhu cầu phát triển của khoa Điện và Nhà trường về chất lượng đào tạo,
quy mô nghiên cứu đòi hỏi khoa Điện và Nhà trường cần phải có một hệ thống các
phịng thực hành thí nghiệm đáp ứng được yêu cầu chung cũng như các tài liệu về
thực hành thí nghiệm mơn học là cần thiết.
Vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng và mô phỏng một số bài thí nghiệm về Lý
thuyết mạch cho Nhà trường sẽ giải quyết được một phần những hạn chế cần khắc
phục của khoa và Nhà trường nhằm đáp ứng một nhu cầu đào tạo bậc Đại học, tiến
tới đào tạo Sau đại học của khoa nói riêng và Nhà trường nói chung về tài liệu học
tập cho sinh viên, học viên của trường.
2. Mục đích của đề tài
Xây dựng và mơ phỏng một số bài thí nghiệm về Cơ sở Lý thuyết mạch phù
hợp với điều kiện thực tế của trường Đại học Công nghiệp Hà Nội.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đối tượng nghiên cứu của đề tài luận văn là nội dung môn học Cơ sở Lý thuyết
mạch điện và các bài thí nghiệm phục vụ môn học này dùng cho trường Đại học
Công nghiệp Hà Nội.


2

Do hạn chế về thời gian và khuôn khổ bản luận văn thạc sỹ, căn cứ vào điều
kiện thực tế hiện nay của trường đề tài chỉ tập trung nghiên cứu xây dựng một số bài
thí nghiệm sau:
- Khảo sát mạch điện tải ba pha đấu sao.
- Khảo sát mạch điện tải ba pha đấu tam giác.
- Khảo sát mạng một cửa và hai cửa tuyến tính.
- Khảo sát mạch điện có hỗ cảm.
- Khảo sát q trình q độ mạch tuyến tính.
Các bài thí nghiệm về kiểm nghiệm các định luật của mạch điện, mạch điện

một pha hiện tại phịng thí nghiệm trường đã có nên trong luận văn không đề cập
đến.
4. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá tổng quan về hệ thống phịng thí nghiệm Điện của khoa Điện
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội.
- Nghiên cứu xây dựng một số bài thí nghiệm phục vụ giảng dạy và học tập
môn học Cơ sở Lý thuyết mạch.
- Nghiên cứu mơ phỏng các bài thí nghiệm bằng phần mềm thích hợp.
5. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng bằng phần mềm kỹ thuật.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đề tài đã xây dựng và mô phỏng được một số bài về Cơ sở Lý thuyết mạch
phù hợp với điều kiện thực tế của trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. Kết quả của
đề tài góp phần nâng cao chất lượng khâu thực hành, thí nghiệm của sinh viên, đồng
thời đóng góp vào việc xây dựng thư viện các bài thí nghiệm ảo về Cơ sở Lý thuyết
mạch.
7. Cấu trúc của luận văn
Luận văn bao gồm Phần mở đầu, Kết luận và ba chương:
Chương I : Tổng quan về trường Đại học Công nghiệp Hà Nội.


3

Chương II : Nghiên cứu xây dựng một số bài thí nghiệm về Cơ sở Lý thuyết
mạch.
Chương III : Mơ phỏng một số bài thí nghiệm trên máy tính bằng phần mềm
Electronics Workbench.
Trong quá trình làm luận văn tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
PGS.TS Kim Ngọc Linh. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy, các Cô
trong bộ môn, cũng như các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ tác giả trong q trình

hồn thành luận văn tốt nghiệp của mình.
Mặc dù đã nỗ lực hết sức nhưng chắc chắn bản luận văn không tránh khỏi
những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp chân thành của các
thầy, cơ giáo cùng các bạn đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn chỉnh hơn.


4

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
1.1. Giới thiệu chung
1.1.1. Vị trí địa lí
Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội có trụ sở chính thuộc xã Minh khai-Từ
Liêm-Hà Nội nằm trênQuốc lộ 32, là đơn vị trực thuộc Bộ Công Thương.
Cơ sở 2 thuộc xã Tây tựu – Từ liêm – Hà Nộinằm trên đường 70.
Cơ sở 3 thuộc Phủ lý –Hà Nam nằm trên đường Phủ lý.
Trường được xây dựng với tổng diện tích khoảng 50 hécta.
1.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển
Trường được Pháp thành lập từ 10-8-1898 với tên Trường chuyên nghiệp Hà Nội
Năm 1956 Trường đổi tên thành Trường Công nhân kỹ thuật I đặt tại Hải
Phòng đến năm 1986 chuyển về xã Minh Khai-Từ Liêm- Hà Nội.
Năm 1991 Trường Kỹ nghệ thực hành Hà Nội chuyển về xã Tây Tựu- Minh
-Khai -Từ Liêm - Hà Nội.
Năm 1997 Hợp nhất hai trường đổi tên thành Trường Trung học công nghiệp
I trực thuộc Bộ công nghiệp.
Tháng 5 năm 1999 Trường được nâng cấp và đổi tên thành Trường Cao đẳng
Công nghiệp Hà Nội.
Tháng 12 năm 2005 Trường được nâng cấp và đổi tên thành Trường Đại học

Công nghiệp Hà Nội trực thuộc Bộ Công thương.
1.1.3. Chức năng, nhiệm vụ, tổ chức quản lý
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội là đơn vị hành chính sự nghiệp trực
thuộc Bộ Cơng Thương.
Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội cung cấp dịch vụ giáo dục đào tạo,
khoa học - cơng nghệ, nhiều ngành, nhiều loại hình và một môi trường học tập
thuận lợi tạo cơ hội tiếp cận cho mọi đối tượng, đáp ứng yêu cầu cơng nghiệp hố hiện đại hố đất nước và hội nhập quốc tế.


5

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đào tạo nguồn, bồi dưỡng nhân lực ở
trình độ Cao học;Đại học;Cao đẳng; Trung cấp chuyên nghiệp; Cao đẳng nghề gồm
các chuyên ngành : Cơng nghệ kỹ thuật cơ khí; Cơng nghệ kỹ thuật điện-điện tử; Tự
động hố; Cơng nghệ thơng tin;Cơng nghệ kĩ thuật điện tử; Điện tử viễn
thông;Công nghệ ô tô;Cơ điện; Cơ điện tử;Quản trị kinh doanh;Hạch tốn kế
tốn;Tài chính ngân hàng… phục vụ nhu cầu nhân lực cho phát triển cơng nghiệp
hóa, hiện đại hóa, kinh tế xã hội, an ninh quốc phịng.
Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội đem lại cho xã hội và cộng đồng các
lợi ích với chất lượng tốt nhất từ các hoạt động đào tạo, nghiên cứu khoa học,
chuyển giao công nghệ và dịch vụ, góp phần đắc lực vào cơng cuộc cơng nghiệp
hố, hiện đại hố đất nước, giữ gìn an ninh quốc phòng và phát triển Hệ thống Giáo
dục bậc Đại học ở Việt Nam.
Bộ máy lãnh đạo của Nhà trường tổ chức theo mơ hình trực tuyến chức năng
một cách gọn gàng,hoạt động tốt, việc điều hành hoạt động thông qua các khoa và
các phịng chức năng, đồng chí Hiệu trưởng nhà trường chịu trách nhiệm điều hành
trực tiếp.
Nhà trường gồm hai bộ phận chính:
Các khoa,trung tâm gồm: Khoa Điện; khoa Kinh tế; khoa Công nghệ thông tin
khoa Điện tử; khoa Khoa học cơ bản; khoa Mác - Lênin; khoa Cơ khí; khoa Cơng

nghệ may và thời trang; khoa Cơng nghệ ôtô;khoa Công nghệ hóa; khoa Ngoại ngữ;
khoa Sư phạm kỹ thuật; khoa Đào tạo hợp tác quốc tế; khoa Giáo dục thể chất quốc
phòng; khoa Tại chức; Trung tâm Việt-Nhật; Trung tâm Việt-Hàn;Trung tâm sửa
chữa và bảo trì thiết bị công nghiệp; Trung tâm đào tạo sau đại học .
Các phòng chức ban năng gồm: Ban giám hiệu; phòng Đào tạo; phịng Tổ chức
hành chính;phịng Quản lý chất lượng; phịng Thanh tra giáo dục; phịng Tài chính
kế tốn; phịng Khoa học cơng nghệ; phịng Hợp tác quốc tế; phịng Cơng tác học
sinh; phòng Quản trị đời sống….
Tổng số khoảng g khi kéo vẫn ấn phím trái) sao cho tới vị trí này cũng xuất
hiện một hình chữ nhật nhỏ, thì thả phím trái chuột. Dây nối sẽ tự động xuất hiện
giữa hai điểm cần nối.
Bước 5: Lấy các dụng cụ đo cần thiết và nối vào những điểm cần đo
- Dùng chuột kéo dụng cụ đo vào trong vùng làm việc.
- Tiến hành nối các ngõ vào của dụng cụ đo với những điểm cần đo như đã
làm trong phần nối chân hai linh kiện.
- Phóng lớn dụng cụ đo: để phóng lớn một dụng cụ đo, ta tiến hành chọn
dụng cụ rồi bấm Ctrl + Z hay chọn Zoom trong Circuit, cách nhanh nhất là
Double – Click vào dụng cụ cần phóng.
- Di chuyển đến vị trí của dụng cụ nếu cần thiết bằng cách kéo title bar.
- Tiến hành điều chỉnh dụng cụ đo tuỳ theo từng loại.
Bước 6: Bật công tắc để mạch hoạt động
- Bật công tắc dùng chuột để bật cơng tắc nguồn, khi đó mạch sẽ bắt đầu hoạt
động. Ta cũng có thể cho mạch hoạt động bằng cách nhấn Ctrl + G hay chọn Active
trong phần Circuit. Khi phần mô phỏng kết thúc, cơng tắc tự bật về vị trí Off, các
kết quả được giữ lại trên các dụng cụ đo.


63

- Để ngừng mô phỏng, dùng chuột bật công tắc nguồn về vị trí Off hay chọn

Stop hay Pause từu phần Circuit.
3.3. Thực hànhtrên EWB
Trong phần thực hành ta sẽ lắp ráp và đo thử mạch đơn giản sau:

Hình 3-2: Mạch điện lắp ráp trên Workbench

Tiến hành lắp ráp và thử mạch theo các bước sau:
Bước 1: Khởi động phần mềm
Bước 2: Chọn và lấy các linh kiện vào màn hình làm việc:
Lấy điện trở: nhấp chọn hộp cơng cụ Basic chứa linh kiện thông thường như
điện trở, tụ điện, cuộn dây...

Hình 3-3: Lấy linh kiện trên giao diện phần mềm EWB

Nhấp chọn linh kiện điện trở và kéo nó vào màn hình thiết kế. Sau khi lấy hết
các linh kiện ta có sơ đồ như hình vẽ:


64

Hình 3-4: Sắp xếp linh kiện trên Workbench

Bước 3: Thay đổi giá trị linh kiện:
Thay đổi giá trị linh kiện bằng cách nhấp đúp vào nó. Nhấp đúp vào điện
trở, hộp thoại Resistor Properties xuất hiện, nhấp chuột thẻ Value nếu nó chưa được
chọn. Nhập vào giá trị mới cho điện trở trong khung Resistor (R) và chọn đơn vị
trong hộp danh sách kế bên. Nhấn OK để hoàn tất.
Chọn thẻ Label để nhập kí hiệu cho linh kiện. Ví dụ R1, R2

Hình 3-5: Thay đổi giá trị linh kiện

Bước 4: Tiến hành nối dây cho các linh kiện
Bước 5: Gắn các thiết bị đo vào mạch tương tự như phần gắn linh kiện. Ở
bài tập này chúng ta cần đo dịng, áp do đó dùng thiết bị Multimeter trong hộp
Instruments.

Hình 3-6: Đồng hồ vạn năng

Gắn thiết bị đo vào mạch cần lưu ý: để đo điện áp mắc Multimeter song song
với mạch cần đo và để đo dòng điện mắc Multimeter nối tiếp với mạch cần đo.
Bước 6: Bật công tắc chạy mô phỏng


65

Ta đọc được giá trị của điện áp trên R2 như hình trên.
Đo dịng điện thì chuyển về thang đo (A) cho kết quả như trên

Hình 3-7: Đo điện áp bằng đồng hồ vạn năng trong EWB

Hình 3-8: Đo dịng điện bằng đồng hồ vạn năng trong EWB

3.4. Các kí hiệu linh kiện trong EWB
3.4.1. Nguồn phụ thuộc
Bảng 3-2.

Nguồn áp phụ thuộc áp
Voltage Controlled - Voltage Source
Nguồn áp phụ thuộc dòng
Current Controlled - Voltage Source

Nguồn dòng phụ thuộc áp
Voltage Controlled - Current Source
Nguồn dòng phụ thuộc dòng
Current Controlled - Current Source
3.4.2. Các thiết bị đo
a. Multimeter - đồng hồ vạn năng:


66

Đo điện áp, cường độ dòng điện,hoặc cường độ suy hao âm thanh trở kháng giữa
các điểm đo thử trong mạch điện.

Hình 3-9: Đo điện áp trong mạch khi nối tiếp đồng hồ vạn năng với Bulb

b. Function Generator – máy phát sóng:
Tạo những tín hiệu theo dạng sóng hình sin, vng và
răng cưa. Bạn có thể điều chỉnh các tần số, chu kì hoặc
biên độ sóng hiệu.
c. Oscilloscope – máy hiện sóng:
Hiện thay đổi về biên độ và tần số của tín hiệu. Máy đo
có hai đầu vào, kênh A và B nên hai tín hiệu khác nhau
có thể hiện ra trên máy hiện sóng cùng một lúc.
Bạn có thể nối máy hiện sóng vào mạch điện để quan
sát tín hiệu nhiều lần, hoặc so sánh hai dạng song.
d. Bode Plotter – máy phân tích tần số cộng hưởng:
Dùng để phân tích tần số cộng hưởng của mạch điện.
Máy có thể dùng để đo tỷ lệ các biên độ hoặc dịch pha .
Máy đo tự kích hoạt tần phổ. Tần số của nguồn AC bất
kì trong mạch điện đều bị bỏ qua, nhưng trong mạch

vẫn phải có nguồn AC cung cấp.
3.4.3. Các linh kiện
Bảng 3-3.
Sources : chứa tất cả những bộ nguồn có sẵn trong chương trình Electronics
WorkBench bao gồm nguồn Pin (Battery), nguồn xoay chiều (AC voltage


67

source), nguồn một chiều (Vcc source), nguồn phát sóng FM (FM source).
Basic : chứa những thành phần cơ bản có trong mạch điện tử được thiết kế
sẵn trong chương trình bao gồm điện trở (Resistor), tụ điện (Capacitor), rơle (Relay), biến áp (Transformer), tiếp điểm...
Diode : chứa những kiểu Diode có sẵn trong Electronics WorkBench bao
gồm Diac, Triac, Diac, Thyristor, diode Shockley, Led, Diode zener, cầu
diode.
Transistors : chứa những linh kiện thuộc họ transistor bán dẫn có sẵn trong
chương trình bao gồm transistor BJT; JFET kênh P, kênh N; MOSFET kênh
N, kênh P; GaAS FET kênh N, kênh P.
Analog ICs : chứa những bộ khuếch đại thuật toán bao gồm bộ khuếch đại
thuật toán 3, chân, 5 chân (5-terminal opamp), 9 chân (9-terminal opamp),
bộ so sánh (Comparator), mạch vịng khố pha (phase-locked loop).
Mixer ICs : chứa các vi mạch lai bao gồm những bộ chuyển đổi Analog
sang Digital và từ Digital sang Analog, mạch đơn ổn (Monostable), vi mạch
555.
Digital ICs: chứa những vi mạch số cho chương trình EWB 5.12. Bao gồm
những vi mạch thuộc họ 74XX, 741XX, 742XX, 4XXX.
Logic Gate : chứa các cổng logic có trong chương trình mô phỏng như cổng
NOT, AND và các IC chứa những cổng logic như IC cổng NAND, cổng
EXOR.
Digital : chứanhững thành phần liên quan đến mạch số như mạch công bán

phần (Half - Adder), các Flip -Flop (Flip-Flops), bộ dồn kênh
(multiplexer),thanh ghi dịch (shift register), bộ mã hoá (encode).
Indicators :chứanhững thành phần hiển thị có trong chương trình bao gồm
đồng hồ đo điện áp (Voltmeter), đo dịng điện (Ammeter), bóng đèn (Bulb),
Led 7 đoạn (7-segment display), bộ hiển thị dải ( bargraph Display).


68

Control : chứa những khối sử dụng trong tự động điều khiển bao gồm bộ vi
phân điện áp (voltage differentiator), khối tăng độ lợi điện áp (voltage gain
block), bộ nhân (multiplier), giới hạn điện áp (voltage limiter), bộ chia
(divider).
Miscellaneous : bao gồm các thiết bị phụ trợ khác như cầu chì (Fuse),
đường truyền tín hiệu (transmission lines), thạch anh (crystal), động cơ DC
(DC motor), ống chân không (vacuum tube), hộp dùng để đưa văn bản vào
mạch điện cần mô phỏng (text box)...

3.5. Mơ phỏng bài thí nghiệm mạch 3 pha
3.5.1. Mạch 3 pha hình sao
3.5.1.1. Mục đích
Khảo sát mạch điện ba pha đấu sao-sao ở chế độ đối xứng bằng cách đưa vào
Workbench sơ đồ thí nghiệm như sau:
Thơng số mạch thí nghiệm: Ra= Rb= Rc= 0.1KΩ ; Ca= Cb= Cc= 10µF ; nguồn sin
Ea: 220V/50Hz/0Deg ; Eb: 220V/50Hz/240Deg ; Ec: 220V/50Hz/120Deg . Máy hiện
sóng chọn Y/T, AC, Time base 5ms/div, kênh A chọn 200mv/Div, kênh B chọn
200mv/Div.
3.5.1.2. Nội dung
Bước 1: Bật công tắc nguồn cho mạch là việc.
Bước 2: Đo các điện áp dây, pha, dòng điện pha và dây trung tính.

Bước 3: Từ kết quả đo đem so sánh với lý thuyết tính tốn các thơng số điện áp dây,
điện áp pha, dòng điện dây,dòng điện pha, dòng dây trung tính.


69

Hình 3-10: Mơ phỏng mạch ba pha nối sao đối xứng
Bước 4: Quan sát trên máy hiện song và đưa ra kết luận về góc lệch pha giữa điện
áp dây và điện áp pha.
3.5.2. Mạch 3 pha hình tam giác
3.5.2.1. Mục đích
Khảo sát mạch điện ba pha đấu sao-tam giác ở chế độ đối xứng bằng cách đưa vào
Workbench sơ đồ thí nghiệm như sau:
Thơng số mạch thí nghiệm: Ra= Rb= Rc= 0.1KΩ ; Ca= Cb= Cc= 10µF ; nguồn sin
Ea: 220V/50Hz/0Deg ; Eb: 220V/50Hz/240Deg ; Ec: 220V/50Hz/120Deg.
3.5.2.2. Nội dung
Bước 1: Bật công tắc nguồn cho mạch là việc.
Bước 2: Đo các điện áp dây, điện áp pha, dòng điện pha, dịng điện dây trung tính.
Bước 3: Từ kết quả đo đem so sánh với lý thuyết tính tốn các thơng số điện áp dây,
điện áp pha, dịng điện dây,dịng điện pha, dịng dây trung tính.
Bước 4: Quan sát trên máy hiện song và đưa ra kết luận về góc lệch pha giữa điện
áp dây và điện áp pha.


70

Hình 3-11: Mơ phỏng mạch ba pha nối tam giác đối xứng
3.6. Mơ phỏng bài thí nghiệm mạng một cửa, hai cửa(Mạch tương đương
Thevenin và Norton)
3.6.1. Mục đích

Dùng phần mềm EWB kiểm chứng định luật Thevenin và Norton.
3.6.2. Nội dung
Định lí Thevenin: Một mạng một cửa bất kì có thể thay thế tương đương bởi một
mạch gồm có một nguồn áp có giá trị bằng điện áp hở mạch mắc nối tiếp với
một trở kháng ZTĐ.
Định lí Norton: Một mạng một cửa bất kì có thể thay thế tương đương bởi
một mạch gồm có một nguồn dịng có giá trị bằng dòng điện trên cửa khi ngắn
mạch mắc nối tiếp với một trở kháng ZTĐ.
Trở kháng ZTĐ chính là trở kháng nhìn vào hai cực của mạng một cửa khi cho các
nguồn độc lập bằng 0.
Nguồn áp bằng 0: ngắn mạch
Nguồn dịng bằng 0: hở mạch
Để tính trở kháng ZTĐ ta có thể dùng cách sau:
Triệt tiêu tất cả các nguồn độc lập trong nguồn một cửa A. Kích thích ở cửa
A, B một nguồn áp (giá trị Et có thể chọn tuỳ ý, ví dụ Et = 1V).
Xác định dòng It chảy vào mạch từ nguồn Et. Suy ra:


71



Z TD 

Et


Jt

Bước 1: Mắc mạch đo UAB và dòng Ir.

Hình 3.12: Mơ phỏng tương đương
Kết quả:

IL =
UAB =

Hình 3.13: Kết quả mơ phỏng đo dịng và áp
Bước 2: Hở mạch RL đo Uhm.

Hình 3.14: Mơ phỏng mạch tương đương khi hở mạch
Kết quả:

Uhm =


72

Bước 3: Ngắn mạch RL, đo Inm

Hình 3.15: Mơ phỏng mạch tương đương khi hở mạch

Kết quả:

Inm =

3.7. Thí nghiệm mơ phỏng q trình q độ mạch tuyến tính.
3.7.1. Mục đích:
Dùng phần mềm EWB để khảo sát đáp tuyến tần số trên mạch cơ bản r – L, r
– C, r – L – C nối tiếp, r – L – C song song từ đó áp dụng vào việc mô phỏng các

mạch lọc.
3.7.2. Nội dung:
Trong các mạch lọc r – L do tích chất cuộn cảm dịng điện chậm pha hơn
cuộn cảm một góc 90 0 và điện kháng cuộn dây phụ thuộc theo tần số X L  L . Do
đó ở tần số càng cao, trở kháng cuộn dây càng lớn vàvì vậy tuỳ theo cách đảo cuộn
dây trong mạch, ta sẽ có những mạch điện có tính chất chọn lọc tần số thích hợp
gọi là mạch lọc. Như trong mạch lọc thông cao dùng r – L, ta có tần số cắt của mạch
lọc:
fL 

1R
2L

Một cách tương tự, tụ điện có tính chất đối lập với cuộn cảm cũng được dùng
trong mạch lọc r – C. Như trong các mạch lọc thông thấp dùng r – C, có tần số cắt
cuả mạch lọc:
fC 

1 R
2C


73

3.7.3. Khảo sát quá trình quá độ trong mạch r-L.
1.Quá trình q độ khi đóng mạch r – L vào nguồn một chiều
- Trường hợp hằng số thời gian của mạch nhỏ

Hình 3.16: Mơ phỏng mạch r-L khi hắng số thời gian nhỏ và đồ thị
dạng sóng áp

Bước 1: Đưa vào EWB sơ đồ mạch như hình vẽ: R = 2K  , L = 338mH.
Dùng máy hiện sóng nhọn Y/T, AC, cho biên độ 5V, tần số 50Hz, độ xung rộng
50%, time base 5ms/div, kênh A chọn 5V/Div, kênh B chọn 5V/Div. Bật công
tắc nguồn cho làm việc.
Bước 2:Quan sát dạng điện áp nguồn và điện áp trên điện cảm.
Bước 3: Tính Hằng số thời gian cưa mạch.
2. Quá trình quá độ mạch R – C
- Trường hợp hằng số thời gian của mạch   RC nhỏ
Bước 1: Đưa vào EWB sơ đồ mạch như hình vẽ: R = 100  , C = 0.47 F .
Máy phát xung chữ nhật, tần số 50Hz, biên độ 5V, độ rộng xung 50%. Máy hiện
sóng chọn Y/T, AC, Time base 2ms/Div, kênh A chọn 5V/Div, kênh B 5V/Div.
Bước 2: Bật nguồn, quan sát dạng điện áp nguồn và điện áp trên điện trở.
Bước 3: Tính hằng số thời gian, so sánh với mạch vi phân dùng R- L.