Đề tài: Sử dụng Matlab để giải bài tập mạch điện ba pha

MỤC LỤC

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. Đóng góp của đề tài 2

8. Cấu trúc khóa 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

Dòng điện 4

Điện áp 4

3. Các phần tử mạch điện 4

Nguồn áp u(t) 5

Nguồn dòng i(t) 5

Điện trở R 5

Điện cảm L 5

Điện dung 6

4. Biểu diễn dòng 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 – công thức chia áp 9

Ghép tổng trở song song – công thức chia dòng 9

Biến đổi tương đương sao – tam giác 10

Biến đổi tương đương tam giác – sao 10

Phương pháp dòng điện vòng 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. Công suất mạch điện ba pha 15

Công suất tác dụng 15

Công suất phản kháng 16

Công 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 toán 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 không có tổng trở 23

Đường dây có tổng trở 23

2. Nguồn nối sao – tải nối tam giác 24

Đường dây không có tổng trở 24

Đường dây có tổng trở 26

3. Nguồn nối tam giác – tải nối tam giác 27

Đường dây không có tổng trở 27

Đường dây có tổng trở 28

4. Nguồn nối tam giác – tải nối sao 29

5. Thí dụ 29

II. Mạch ba pha không đối xứng 32

1. Nguồn nối sao – tải nối sao 32

Đường dây không có tổng trở 32

Đường dây có tổng trở 33

2. Nguồn nối sao – tải nối tam giác 34

Đường dây không có tổng trở 34

Đường dây có tổng trở 34

3. Nguồn nối tam giác – tải nối tam giác 35

Đường dây không có tổng trở 35

Đường dây có 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 PHA 42

1. Nguồn nối sao – tải nối sao 42

1.1. Mở file có tên: MACHDIENBAPHA 42

1.2. Chọn mạch điện và nhập các dữ kiện của bài toán 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

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 hóa, khoa học và công nghệ của quốc gia. Chuyên gia giỏi sẽ là những người làm phát triển kinh tế – văn hóa – x- hội, tham gia vào quá trình sáng tạo khoa học và công nghệ mới, đưa nước ta từng bước tiếp cận trình độ phát triển của thế giới. Do đó, ngoài những tri thức khoa học thuộc lĩnh vực chuyên môn 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 công vật liệu, truyền tải thông 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 không đi sâu vào mặt lý luận các hiện tượng vật lý mà chú ý nhiều đến tính toán 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 có khá nhiều phép tính và phương trình phức tạp khiến cho nhiều người gặp khó khăn đặc biệt là trong việc giải các bài tập mạch điện ba pha.

Hiện nay có khá nhiều phần mềm tính toán với khả năng ứng dụng cao như Maple, Mathcard, Mathematica Trong đó, Matlab là phần mềm có khả năng ứng dụng cao và tiện ích. Với ngôn ngữ lập trình khá đơn giản giúp cho sinh viên dễ dàng thực hiện các tính toán về số và đồ họa một cách rất thuận lợi trong môi trường Matlab. Do đó, việc mô 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 chóng, chính xác và hiệu quả hơn. Với những lý do trên, tôi 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 ngôn 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 tôi 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 ngôn 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

- Ngôn ngữ lập trình kỹ thuật Matlab.

- Bài tập mạch điện ba pha.

4. Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu đề tài này tôi chỉ tìm hiểu ngôn ngữ lập trình và giao diện đồ họa của Matlab để ứng dụng giải các bài tập mạch điện ba pha.

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 nói riêng và góp phần nâng cao chất lượng dạy – học môn kỹ thuật điện nói 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. Đóng góp của đề tài

- Nghiên cứu đề tài này giúp tôi có được một hệ thống kiến thức tương đối hoàn chỉnh về phần mềm Matlab, đồng thời tích lũy được một số kinh nghiệm trong việc tính toán và giải các bài tập mạch điện ba pha.

- Là tư liệu cho sinh viên các khóa sau học tập và tham khảo.

- Góp phần làm phong phú cho thư viện tư liệu của bộ môn vật lý.

8. Cấu trúc của khóa 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 dòng 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. Công 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 toán 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

4. Nguồn nối tam giác – tải nối sao

II. Mạch ba pha đối không 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