sử dụng matlab để giải một số bài toán mạch điện một pha

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "sử dụng matlab để giải một số bài toán mạch điện một pha": http://123doc.vn/document/1051662-su-dung-matlab-de-giai-mot-so-bai-toan-mach-dien-mot-pha.htm

2. Mạch gồm hai nhánh R, L, C mắc song song và mắc nối tiếp với
một nhánh R, L, C 47
3. Mạch hai nút-ba vòng 48
4. Mạch bốn nút-bảy vòng. 49
5. Mạch gồm nhiều nhánh mắc song song. 50
6. Mạch cầu. 51
PHẦN KẾT LUẬN 53
1. Kết quả nghiên cứu 54
2. Đóng góp của đề tài 54
3. Hạn chế của đề tài 54
4. Hướng phát triển tương lai 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO

Khóa lun tt nghip
SVTH: Trn Ngc Tin Trang 1































Khóa lun tt nghip
SVTH: Trn Ngc Tin Trang 2

1. Lý do chọn đề tài
Trong nhng nm gn ây khoa hc-k thut phát trin ht sc nhanh chóng, c bit
là trong lnh vc truyn thông và tin hc ng dng. Nhng thit b nghe nhìn, thit b
k thut s, máy tính,… ã tr thành nhng phng tin ht sc ph bin trong xã hi,
nht là máy tính. Có th nói máy tính là mt trong nhng phng tin thit yu i v
i
tt c mi ngi. Ngoài vic mô phng các vn , các hin tng, trình bày các tài
liu,… máy tính còn giúp ngi hc tìm c các kt qu mt cách nhanh chóng và
chính xác i vi nhng phép tính s hc phc tp. Do ó vic s dng máy tính 
phc v cho vic Dy-Hc là ht sc cn thit.
Trong quá trình hc tp  ging ng i hc tôi phi thng xuyên 
i mt vi
nhng phép tính, nhng phng trình, nhng h phng trình phc tp và phi mt rt
nhiu thi gian  gii các bài toán này. Trong các hc phn ã c hc tôi nhn thy
khi gii các bài tp v mch in thì rt mt thi gian, vì phi i mt vi rt nhiu
phng trình, h phng trình khó gii. Ngoài ra, mt trong nhng yêu cu ca ngi
hc i vi vic gii mch in là kim tra li kt qu ã tìm c là úng hay sai. Vì
vy vic s dng máy tính  làm các công vic này là thích hp nht.
Hin nay có rt nhiu phn mm h tr  tính toán vi nhiu tính nng ng dng khác
nhau nh Maple, Mathematical, Matlab,… Trong ó Matlab là mt trong nhng phn
mm có kh nng ng dng rt cao. Matlab là công c h
 tr cho vic tính toán, làm
thay cho ngi hc nhng vn  khó khn, bên cnh ó Matlab còn có th mô phng
nhng biu ,  th rt hu hiu.
Vic mô phng ni dung bài hc bng máy tính s to ra s hng thú hc tp cho hc
sinh, giúp các em có mt cách nhìn khái quát và tng th v bài hc. T ó giúp cho
hc sinh phát trin t duy sáng to và rèn luyn k nng-k x
o.
Vi nhng lý do trên tôi quyt nh nghiên cu  tài “S dng Matlab  gii mt s
bài toán mch in mt pha”.
2. Đối tượng nghiên cứu
 Ngôn ng lp trình Matlab.
 ng dng Matlab  gii mch in mt pha.
3. Mục đích-Nhiệm vụ nghiên cứu
3.1 Mục đích nghiên cứu
Nghiên cu ngôn ng lp trình Matlab  xây dng chng trình gii các bài toán v

mch in mt pha.
3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu
 Trình bày s lc các phng pháp gii mch in mt pha.
 Tìm hiu Matlab, giao din  ha trong Matlab và ng dng ca nó.
 Lp trình phn mm.
 ánh giá kt qu thu c sau khi nghiên cu.
4. Phạm vi nghiên cứu
Khóa lun tt nghip
SVTH: Trn Ngc Tin Trang 3
Do khuôn kh ca  tài, do qu thi gian không ln và nhng hn ch v trình  ca
bn thân.  tài này ch gii thiu ngôn ng lp trình k thut Matlab, thit k giao
din  ha n gin trong Matlab và ng dng Matlab  gii mch in mt pha.
5. Giả thuyết khoa học
Ngôn ng lp trình Matlab là khó hc, phi tn nhiu thi gian  nghiên cu và tìm
hiu. Nhng nu s dng tt phn mm Matlab thì s h tr rt tt cho vic gii các bài
tp v mch in nói chung, các bài tp v mch in mt pha nói riêng. Trên c s ó
s h tr tt cho vic ging dy môn K thut in  i hc.
6. Đóng góp của đề tài
ây là  tài nghiên c
u khoa hc có h thng và tng i y  v ngôn ng lp
trình Matlab trong vic ng dng Matlab  gii các bài tp v mch in mt pha. 
tài s nêu lên c các vn  c bn trong vic xây dng thut toán và s dng giao
din  ha ca Matlab cho vic gii các bài tp v mch in. Trên c s ó có th m

rng ng dng ca Matlab cho nhng vn  khác trong quá trình hc tp và nghiên
cu cng nh trong quá trình dy hc ca bn thân tôi sau này. Do ó các kt qu
nghiên cu ca  tài s góp phn  ra nhng bin pháp nhm ci tin phng pháp và
nâng cao cht lng trong Dy-Hc  i hc cng nh  Ph thông.
Vic tìm hiu, nghiên cu ngôn ng lp trình Matlab giúp cho b
n thân tôi có mt cách
nhìn khái quát v ng dng ca máy tính trong vic hc tp và dy hc. T ó tôi có
th vn dng mt cách linh hot và ch ng các ng dng này vào công vic ca
mình, góp phn nâng cao hiu qu và cht lng ca công vic.
7. Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cu  tài, tôi s dng mt s phng pháp sau
 Phng pháp c sách và tài liu.
 Phng pháp phân tích và tng h
p.
 Tham kho ý kin ca ging viên hng dn.
 Phng pháp thc hành và thí nghim.
8. Cấu trúc của khóa luận
Gm có ba phn
 Phần mở đầu
 Phần nội dung
Chương 1: Cơ sở lý thuyết
I. Lý thuyt chung
II. Gii thiu s lc các phng pháp gii mch in
 Phng pháp véct
 Phng pháp s phc
•
Phng pháp bin i tng ng
• Phng pháp dòng in nhánh
• Phng pháp dòng in vòng
Khóa lun tt nghip
SVTH: Trn Ngc Tin Trang 4
• Phng pháp in áp hai nút
III. Tìm hiu v phn mm Matlab
 Gii thiu v Matlab
 Mt s vn  c bn trong vic tính toán ca Matlab
 Giao din  ha n gin trong Matlab
 Các bc gii bài tp v mch in trong Matlab
Chương 2: Một số mạch điện một pha thông dụng
 Mch gm hai nhánh R, L, C m
c song song
 Mch gm hai nhánh
R,L,C mc song song và mc ni tip vi mt nhánh R,L,C
 Mch hai nút-ba vòng
 Mch bn nút-by vòng
 Mch gm nhiu nhánh mc song song
 Mch cu
Chương 3: Sử dụng Matlab để hỗ trợ giải mạch điện một pha
 Chn dng bài tp v mch in mt pha.
 Nhp các d kin ã cho i vi bài tp ã chn nh: R, L, C, ω, U,

Ra lnh cho Matlab gii mch in  tìm các d kin cn tìm ca bài tp nh:
các dòng in trên các nhánh, công sut,…
 Phần kết luận
















Khóa lun tt nghip
SVTH: Trn Ngc Tin Trang 5































Khóa lun tt nghip
SVTH: Trn Ngc Tin Trang 6
Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I. Lý thuyết chung
1. Mạch điện, cấu trúc của mạch điện
1.1. Mạch điện
Mch in là tp hp các thit b in ni vi nhau bng các dây dn to thành nhng
vòng kín, trong ó dòng in có th chy qua. Mch in thng gm các loi phn t
nh: ngun i
n, ph ti (ti), dây dn.
 Nguồn điện: là thit b phát ra in nng. V nguyên lý, ngun in là thit b
bin i các dng nng lng nh: c nng, hóa nng, nhit nng,… thành in
nng.
 Tải: là các thit b tiêu th in nng và bin i in nng thành các d
ng nng
lng khác nh c nng, nhit nng, quang nng,…
 Dây dẫn: làm bng kim loi (ng, nhôm,…) dùng  truyn ti in nng t
ngun in n ti tiêu th.
1.2. Cấu trúc của mạch điện
 Nhánh: là mt on mch gm các phn t ghép ni tip nhau, trong ó có cùng
mt dòng in chy t
 u này n u kia.
 Nút: là im ni ca t ba nhánh tr lên.
 Vòng: là tp hp nhiu nhánh to thành vòng kín.
 Mắt lưới: là vòng mà bên trong không có vòng khác.
2. Các đại lượng đặc trưng của mạch điện
2.1. Dòng điện
Dòng in i có giá tr bng tc  bin thiên ca lng in tích q qua tit din ngang
ca mt vt d
n trong mt n v thi gian.
Biu thc:
dt
dq
i =

Chiu dòng in qui c là chiu chuyn ng ca in tích dng trong in trng.

2.2. Điện áp
Ti mi im trong mch có mt in th. Hiu in th gia hai im gi là in áp.
Nh vy in áp gia hai im A và B là:
BAAB
uuu
−
=

Chiu in áp qui c là chiu t im có in th cao n im có in th thp.


i
B


B
A
u
AB

i
Khóa lun tt nghip
SVTH: Trn Ngc Tin Trang 7
2.3. Công suất
Xét mch in nh hình v sau:

Nu chn chiu dòng in và chiu in áp nh hình v trên thì công sut tiêu th bi
phn t là:
p = u.i
Nu p > 0: nhánh tiêu th nng lng.
p < 0: nhánh phát nng lng.
3. Các loại phần tử mạch
3.1. Nguồn điện áp
Ngun in áp c trng cho kh nng to nên và duy trì mt in áp trên hai c
c ca
ngun. Ngun in áp còn c biu din bng mt sc in ng e(t). Chiu e(t) t
im có in th thp n im có in th cao.
Kí hiu:


3.2. Nguồn dòng điện
Ngun dòng in c trng cho kh nng ca ngun in to nên và duy trì mt dòng
i
n cung cp cho mch ngoài.
Kí hiu:


3.3. Điện trở R
in tr R c trng cho quá trình tiêu th in nng và bin i in nng sang dng
nng lng khác nh nhit nng, quang nng, c nng, …
n v ca in tr là
Ω
(Ohm)
i
B
A
u
AB

u(t) hoc e(t)
J
(
t
)
Khóa lun tt nghip
SVTH: Trn Ngc Tin Trang 8
Kí hiu:

Quan h gia dòng in và in áp trên in tr là:
iRu
R
.
=


R
u
gi là in áp trên in tr.
3.4. Điện cảm L
in cm L c trng cho quá trình trao i và tích ly nng lng t trng.
n v ca in cm là henry (H).
Kí hiu:

Quan h gia dòng in và in áp trên in cm
dt
di
Lu
L
=

L
u gi là in áp trên in cm L
3.5. Điện dung C
in dung C ca t in c nh ngha là:
C
u
q
C =

in dung C c trng cho quá trình trao i và tích ly nng lng in trng.
n v ca in dung là fara (F).
Kí hiu:

Quan h gia dòng in và in áp trên in dung C
∫
= dti
C
u
C
.
1


C
u gi là in áp trên in dung C
4. Hai định luật Kirchhoff
nh lut Kirchhoff 1 và 2 là hai nh lut c bn  nghiên cu, áp dng  gii các
bài toán mch in.

−
+
R
i
B
A
u
R
C
+

u
C

−
i
L
u
L

i
Khóa lun tt nghip
SVTH: Trn Ngc Tin Trang 9
4.1. Định luật Kirchhoff 1
Tng i s các dòng in ti mt nút bng 0.
Biu thc:
0
=
∑
i
Qui c: nu các dòng in i ti nút mang du dng, thì các dòng in ri khi nút
mang du âm, hoc ngc li.
4.2. Định luật Kirchhoff 2
Tng i s các in áp trên các phn t i theo mt vòng kín bng 0.
Biu thc: 0
=
∑
u
Qui c: i theo vòng ã chn, u ly du dng nu gp cc dng ca ngun trc,
ngc li ly du âm.
II. Giới thiệu sơ lược các phương pháp giải mạch điện
Mch in chu tác ng ca mt kích thích là mt i lng hình sin gi là mch in
xoay chiu hình sin hay còn gi tt là mch in xoay chiu.
Tr s ca dòng in và in áp hình sin  mt thi im t gi là giá tr tc thi và c
biu din nh sau:
)sin()(
)sin()(
max
max
u
i
tUtu
tIti
ϕω
ϕ
ω
+=
+
=

Ngi ta ã xây dng nhiu phng pháp khác nhau  phân tích và gii các mch
in. Vic chn phng pháp là tùy thuc vào s  c th. Hai nh lut Kirchhoff là
c s  gii mch in.
Khi nghiên cu mch in  ch  xác lp, ta biu din dòng in, in áp di dng
véct, s phc, vit các nh lu
t Kirchhoff di dng véct hoc s phc. i vi
nhng bài toán cn lp h phng trình  gii mch in phc tp, s dng phng
pháp biu din s phc s thun tin hn. Sau ây là các phng pháp c bn  gii
mch in.
1. Phương pháp véctơ
i vi các mch in n gin, khi bit c in áp trên các nhánh, s dng nh
lut Ohm, tính dòng in trên các nhánh (tính tr s hiu dng và góc lch pha). Biu
din dòng in, in áp lên  th véct. Da vào các nh lut Kirchhoff, nh lut
Ohm tính toán bng  th các i lng cn tìm. Phng pháp này giúp ta biu din rõ
ràng tr s hiu d
ng, góc pha, góc lch pha, rt thun tin khi cn minh ha, so sánh và
gii các mch in n gin.
 biu din c véct lên  th ta tin hành các bc sau:
Gi s xét dao ng
)sin(
ϕ
ω
+
=
tAx
 Chn trc ta 
∆
xO , vi
∆
là trc nm ngang. V véct
A
r
có gc ti 0, có 
dài t l vi biên  A.
 Lúc t = 0, góc to bi véct
Α
r
và trc
∆
là:
ϕ
=∆Α ) ,(
r

 Chn véct
Α
r
quay quanh 0 vi vn tc góc theo chiu dng (ngc chiu
kim ng h).