Bài 4: Mạng hai cửa tuyến tính không nguồn

KHOA ĐIỆN



•



ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HCM



Đối với các dạng ma trận khác, ví dụ như ma trận Z:

.



.



.



U1 = Z11I1+ Z12 I2

.



.



.



U2 = Z21I1+ Z22 I2

Với chiều dòng điện I2 chọn ngược chiều áp U2.

Chúng ta cũng có thể khảo sát các thông số đặc trưng cho mạng hai cửa

nhưng với những công thức khác.

4.5. PHẦN THÍ NGHIỆM

Sinh viên thực hiện thí nghiệm trên mô hình vật lý, để xác đònh các thông số

làm việc của mạng hai cửa và xác đònh các thành phần của ma trận đặc trưng cho

mạng hai cửa.

4.5.1. MẠCH 1

a) Sinh viên mắc mạch mạng hai cữa hình T như hình 4.1.



Hình 4.1

b) Đóng CB bàn thí nghiệm.

c) Cho hở mạch 2 -2’, chọn thang đo DC, đo các giá trò điện áp, ghi vào bảng 4.1a.

Bảng 4.1a.

U1



U2



UR1



UR2



UR3



d) Cho ngắn mạch cữa ra 2- 2’, đo giá trò các dòng điện, ghi vào bảng 4.1b.

Bảng 4.1b.

I1



I2



I3



e) Xác đònh ma trận dạng A. Từ đó tính các ma trận dạng Z, Y, H, G, B, ghi các thông

số vào bảng 4.1c.

Bảng 4.1c

Z



Y



Phòng thí nghiệm mạch điện



H



G



A



B



Trang 34



KHOA ĐIỆN



ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HCM



f) Nhận xét

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4.5.2. MẠCH 2

a) Sinh viên mắc mạch như hình 4.2.



1



R1



R3

2

C



u



2'

1'

Hình 4.2

b) Đóng CB bàn thí nghiệm.

c) Cho hở mạch 2 -2’, chọn thang đo AC, đo các giá trò điện áp, ghi vào bảng 4.2a.

Bảng 4.2a.

U1



U2



UR1



UC



UR3



d) Cho ngắn mạch cữa ra 2- 2’, đo giá trò các dòng điện, ghi vào bảng 4.2b.

Phòng thí nghiệm mạch điện



Trang 35



KHOA ĐIỆN



ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HCM



Bảng 4.2b.

I1



IC



I3



.



.



.



e) Xác đònh góc pha tương đối của các ảnh phức: U 2 , I1 , I 2 của mạng hai cửa.

f) Xác đònh ma trận dạng A. Từ đó tính các ma trận dạng Z, Y, H, G, B, ghi các thông

số vào bảng 4.2c.

Bảng 4.2c

Z



Y



H



G



A



B



g) Vẽ giản đồ vectơ dòng và áp .

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



h) Nhận xét.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Phòng thí nghiệm mạch điện



Trang 36



KHOA ĐIỆN



ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HCM



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4.5.3. MẠCH 3

a) Sinh viên mắc mạch như hình 4.3.



R1



1



R3

2



C



1'



2'

Hình 4.3



b) Đóng CB bàn thí nghiệm.

c) Nối cửa vào 1 – 1’ với nguồn AC 24V, cho hở mạch ngõ ra 2 -2’.

d) Nối cửa ra 2 – 2’ với nguồn AC 24V, cho hở mạch cữa ra 1- 1’

e) Đo các giá trò điện áp và dòng điện, ghi vào bảng 4.3a.

Bảng 4.3a.

U1



U2



Phòng thí nghiệm mạch điện



UR1



UC



UR3



I1



I2



IC



Trang 37



KHOA ĐIỆN



ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HCM

.



.



.



f) Xác đònh góc pha tương đối của các ảnh phức: U 2 , I1 , I 2 của mạng hai cửa nếu

.



cho góc pha U1 là 00.

g) Xác đònh ma trận dạng Z. Từ đó tính các ma trận dạng Y, H, G, A, B, ghi các thông

số vào bảng 4.3b

Bảng 4.3b.

Z



Y



H



G



A



B



h) Vẽ giản đồ vectơ dòng và áp.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



i) Nhận xét.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Phòng thí nghiệm mạch điện



Trang 38



KHOA ĐIỆN



ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HCM



--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



Phòng thí nghiệm mạch điện



Trang 39



KHOA ĐIỆN



ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HCM



BÀI 5



5.1. MỤC ĐÍCH

Mục đích bài thí nghiệm về mạch cộng hưởng R – L – C là giúp cho sinh viên hiểu

được một số đặc tính ở mạch cộng hưởng R-L-C, cách xác đònh tần số cộng hưởng

của nhánh, băng thông của mạch cộng hưởng và khảo sát các dạng tín hiệutrong

mạch khi hiện tương cộng hưởng xảy ra.

5.2. CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM

Bảng thí nghiệm.

Nguồn xoay chiều 220V.

Máy phát sóng.

Dao động ký.

Dây nối.

VOM (hay Volt AC).

Máy vi tính.

Các linh kiện: R, L, C.

5.3. THỜI GIAN

•

•



Hướng dẫn lý thuyết và mô phỏng trên máy tính: 45 phút.

Làm thí nghiệm: 180 phút.



5.4. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Ở một mạch RLC nối tiếp, trò hiệu dụng các điện áp trên các phần tử kháng ở

gần cộng hưởng sẽ rất lớn so với điện áp vào của mạch.Ở một mạch RLC song song

thì dòng điện qua mắc lưới LC ở gần cộng hưởng sẽ rất lớn so với dòng điện cấp

cho nhánh.

Tại tần số cộng hưởng, biên độ tín hiệu ngõ ra sẽ là cực đại.Và khoảng ần số,

mà ở đó biên độ hàm truyền đạt áp lớn hơn 1/ 2 biên độ cực đại, được gọi là

băng thông của mạch cộng hưởng (kí hiệu là BW). Hệ số phẩm chất Q của mạch

cộng hưởng có thể tính bằng công thức:

Q= fo/BW; với f – tần số cộng hưởng.

Đo lệch pha hai tín hiệu bằng dao động ký

Giả sử hai tín hiệu đưa vào dao động ký ngõ x và y có biểu thức:

X= asin(ωt)

ω

Y= bsin(ωt+ϕ).

ω ϕ

Dao động ký sẽ biểu diễn trên màn hình tín hiệu y được quét theo tín hiệu x như

hình vẽ.

Để xác đònh góc pha ϕ bằng dao động ký, người ta có hai cách đơn giản sau:

Phòng thí nghiệm mạch điện



Trang 40



KHOA ĐIỆN



ĐH CÔNG NGHIỆP TP. HCM



Cách 1:(dùng đồ thò lissajou)

Ta có thể thấy rằng, tại t=0 thì x= 0 và y=Y0

Suy ra: bsin(ϕ)= Y0 ⇒ sin(ϕ)= Y0/b.

ϕ

ϕ

Ở đây b là giá trò cực đại của tín hiệu y, có thể xác đònh trên màn hình và Y0

cũng tương tự. Như vậy góc lệch pha sẽ được tìm từ :

Sin(ϕ) = Y0/b.

ϕ

Phương pháp này rõ ràng đơn giản, nhưng thực ra nó chỉ hữu hiệu cho các giá

trò góc pha ϕ nhỏ. Khi đó sin(ϕ) thay đổi nhanh theo ϕ ( ϕ nhỏ hơn hay bằng 450).Còn

ϕ

0

các giá trò ϕ gần bằng 90 thì trò sin(ϕ) thay đổi rất chậm, và độ chính xác sẽ giảm.

ϕ

Cách 2: (dùng dao động ký so pha)

Rõ ràng chúng ta có thể cho cùng lúc hai tín hiệu vào dao động ký (chọn MODE

của tầng quét dọc là DUAL hay CHOP) và so pha dựa vào các thông số đọc được

trên màn hình. Cách này còn cho ta thấy được sự nhanh hoặc chậm pha của hai tín

hiệu (xem lại phần c) của bài thí nghiệm số 1, công thức và hình 5.1.



y



y0

r

2R



x

2b



2a

Hình 5.1.

5.5. PHẦN THÍ NGHIỆM

5.5..1. MẠCH R-L-C NỐI TIẾP

a) Sinh viên mắc mạch như hình 5.1a.



Hình 5.1a: Mạch R-L-C nối tiếp

b) Đóng CB để cấp điện cho bàn thí nghiệm.

Phòng thí nghiệm mạch điện



Trang 41