intTypePromotion=3
Array
(
    [0] => Array
        (
            [banner_id] => 140
            [banner_name] => KM1 - nhân đôi thời gian
            [banner_picture] => 964_1568020473.jpg
            [banner_picture2] => 839_1568020473.jpg
            [banner_picture3] => 620_1568020473.jpg
            [banner_picture4] => 994_1568779877.jpg
            [banner_picture5] => 
            [banner_type] => 8
            [banner_link] => https://tailieu.vn/nang-cap-tai-khoan-vip.html
            [banner_status] => 1
            [banner_priority] => 0
            [banner_lastmodify] => 2019-09-18 11:11:47
            [banner_startdate] => 2019-09-11 00:00:00
            [banner_enddate] => 2019-09-11 23:59:59
            [banner_isauto_active] => 0
            [banner_timeautoactive] => 
            [user_username] => sonpham
        )

)

Giáo trình Thí nghiệm mô phỏng mạch điện - Hoàng Nguyên Phước

Chia sẻ: Tieppham Tieppham | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

0
97
lượt xem
25
download

Giáo trình Thí nghiệm mô phỏng mạch điện - Hoàng Nguyên Phước

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Thí nghiệm mô phỏng mạch điện do Hoàng Nguyên Phước trình bài giới thiệu đến các bạn 4 bài học cơ bản với các nội dung được đề cập như sau: Một số định luật trong mạch điện, các chế độ làm việc của mạch điện xoay chiều 3 pha, đặc tuyến biên tần - pha tần của mạch cộng hưởng, mạch lọc R-L-C, quá trình quá độ trong mạch tuyến tính. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm bắt kiến thức, đáp ứng hiệu quả các nhu cầu học tập.

 

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thí nghiệm mô phỏng mạch điện - Hoàng Nguyên Phước

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN Biên soạn: Hoàng Nguyên Phước Tài Liệu Lưu Hành Tại HUTECH www.hutech.edu.vn
  2. THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN Ấn bản 2014
  3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN Họ và tên sinh viên: ........................................................................................................ Mã số sinh viên: ........................................................................................................ Nhóm: ........................................................................................................ Lớp: ........................................................................................................ Giáo viên hướng dẫn: ........................................................................................................
  4. MỤC LỤC > I MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................................................................................................................................................................................................................ I HƯỚNG DẪN .............................................................................................................................................................................................................................................................................. III SỬ DỤNG ORCAD PSPICE ....................................................................................................................................................................................................................................... V BÀI 1: MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT TRONG MẠCH ĐIỆN..................................................................................................................................................... 1 1.1 ĐỊNH LUẬT PHÂN CHIA DÒNG ĐIỆN ....................................................................................................................................................................................... 1 1.1.1 Phần chuẩn bị ở nhà. ....................................................................................................................................................................................................................... 1 1.1.2 Phần mô phỏng. ........................................................................................................................................................................................................................................ 2 1.2 NGUYÊN LÝ XẾP CHỒNG ............................................................................................................................................................................................................................... 3 1.2.1 Phần chuẩn bị ở nhà. ....................................................................................................................................................................................................................... 3 1.2.2 Phần mô phỏng. ........................................................................................................................................................................................................................................ 4 1.3 ĐỊNH LÝ CHUYỂN VỊ NGUỒN ................................................................................................................................................................................................................ 5 1.3.1 Phần chuẩn bị ở nhà. ....................................................................................................................................................................................................................... 5 1.3.2 Phần mô phỏng. ........................................................................................................................................................................................................................................ 8 1.4 ĐỊNH LÝ THEVENIN – NORTON ........................................................................................................................................................................................................ 9 1.4.1 Phần chuẩn bị ở nhà. ....................................................................................................................................................................................................................... 9 1.4.2 Phần mô phỏng. .................................................................................................................................................................................................................................... 15 BÀI 2: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA ............................................................. 17 2.1 NGUỐN ĐỐI XỨNG, TẢI ĐỐI XỨNG NỐI HÌNH SAO. .............................................................................................................................. 17 2.1.1 Phần chuẩn bị ở nhà. ................................................................................................................................................................................................................... 17 2.1.2 Phần mô phỏng. .................................................................................................................................................................................................................................... 19 2.2 NGUỒN ĐỐI XỨNG, TẢI KHÔNG ĐỐI XỨNG NỐI SAO. ...................................................................................................................... 21
  5. II | MỤC LỤC 2.2.1 Phần chuẩn bị ở nhà. ................................................................................................................................................................................................................... 21 2.2.2 Phần mô phỏng. ................................................................................................................................................................................................................................... 23 2.3 NGUỒN ĐỐI XỨNG, TẢI ĐỐI XỨNG NỐI TAM GIÁC ................................................................................................................................. 25 2.3.1 Phần chuẩn bị ở nhà. ................................................................................................................................................................................................................... 25 2.3.2 Phần mô phỏng. ................................................................................................................................................................................................................................... 27 2.4 NGUỒN ĐỐI XỨNG, TẢI KHÔNG ĐỐI XỨNG NỐI TAM GIÁC. ................................................................................................... 29 2.4.1 Phần chuẩn bị ở nhà. ................................................................................................................................................................................................................... 29 2.4.2 Phần mô phỏng. .......................................................................................................................................................................... 31 BÀI 3: ĐẶC TUYẾN BIÊN TẦN–PHA TẦN CỦA MẠCH CỘNG HƯỞNG, MẠCH LỌC R-L-C. 33 3.1 MẠCH CỘNG HƯỞNG .................................................................................................................................................................................................................................... 33 3.1.1 Phần chuẩn bị ở nhà. ................................................................................................................................................................................................................... 33 3.1.2 Phần mô phỏng. ................................................................................................................................................................................................................................... 35 3.2 MẠCH LỌC R-L-C. ............................................................................................................................................................................................................................................... 38 3.2.1 Phần chuẩn bị ở nhà. ................................................................................................................................................................................................................... 38 3.2.2 Phần mô phỏng. ................................................................................................................................................................................................................................... 39 BÀI 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH TUYẾN TÍNH ................................................................................................................. 43 4.1 MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP MỘT R-C .......................................................................................................................................................................................................... 43 4.1.1 Phần chuẩn bị ở nhà. ................................................................................................................................................................................................................... 43 4.1.2 Phần mô phỏng. ................................................................................................................................................................................................................................... 45 4.2 MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP HAI R-L-C ..................................................................................................................................................................................................... 48 4.2.1 Phần chuẩn bị ở nhà. ................................................................................................................................................................................................................... 48 4.2.2 Phần mô phỏng. ................................................................................................................................................................................................................................... 50
  6. HƯỚNG DẪN > III HƯỚNG DẪN MÔ TẢ MÔN HỌC Thí nghiệm mô phỏng mạch điện là môn học nhằm kiểm chứng các định luật về mạch điện một chiều, xoay chiều một pha, xoay chiều ba pha, mô phỏng các mạch điện xác định các chế độ của mạch điện có các phần tử R,L,C. NỘI DUNG MÔN HỌC  Bài 1: Kiểm chứng các định luật về mạch điện: giúp sinh viên kiểm chứng các định luật phân chia dòng điện, nguyên lý xếp chồng, định lý chuyển vị nguồn, định lý Thevenin–Norton.  Bài 2: Các chế độ làm việc của mạch điện xoay chiều ba pha: giúp sinh viên phân tích các chế độ làm việc của mạch xoay chiều ba pha với tải đối xứng và không đối xứng nối sao, nối tam giác. Khảo sát chế độ quá độ trong mạch điện.  Bài 3: Đặc tuyến biên-tần, pha-tần của mạch cộng hưởng, mạch lọc R-L-C: giúp sinh viên khảo sát hiện tượng cộng hưởng trong mạch R,L,C mắc nối tiếp và song song, xác định tần số cộng hưởng o, hệ số phẩm chất Q, tần số cắt, giản đồ Bode… Khảo sát dạng sóng của các đặc tuyến biên-tần, pha-tần; đặc tuyến tần số của các phần tử R,L,C trong mạch điện.  Bài 4: Quá trình quá độ trong mạch tuyến tính: giúp sinh viên khảo sát quá trình quá độ với mạch quá độ cấp một R-C, quá độ cấp một R-L, quá độ cấp hai R-L-C. KIẾN THỨC TIỀN ĐỀ Sinh viên phải nắm vững lý thuyết giải tích mạch điện và sử dụng được phần mềm Orcad Pspice. YÊU CẦU MÔN HỌC Người học phải dự học đầy đủ các buổi lên lớp và làm bài tập đầy đủ ở nhà.
  7. IV | HƯỚNG DẪN CÁCH TIẾP NHẬN NỘI DUNG MÔN HỌC Để học tốt môn này, sinh viên cần tính toán, giải các bài tập về mạch điện trước khi thực hiện mô phỏng. So sánh kết quả mô phỏng và tính toán. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC Môn học được đánh giá gồm:  Điểm quá trình: 30%. Hình thức và nội dung do Giáo viên quyết định, phù hợp với quy chế đào tạo và tình hình thực tế tại nơi tổ chức học tập.  Điểm thi: 70%. Hình thức mô phỏng mạch điện trên máy tính gồm các bài tập thuộc bài thứ nhất đến bài thứ tư và nộp báo cáo thí nghiệm.
  8. SỬ DỤNG ORCAD PSPICE > V SỬ DỤNG ORCAD PSPICE A. VẼ SƠ ĐỒ MẠCH TRONG ORCAD CAPTURE CIS. 1. Khởi động chương trình Capture CIS. Từ màn hình Windows, nhấp vào biểu tượng để khởi động chương trình Orcard Pspice. 2. Từ màn hình Orcard Capture, đưa con trỏ vào thanh công cụ, nhấp chuột vào File/New/Project, khi đó xuất hiện hộp thoại New Project, nhập tên project cần chạy chương trình mô phỏng và đường dẫn để lưu file, đánh dấu vào mục Analog or Mixed A/D, sau đó nhấp OK. 3. Khi đó, sẽ xuất hiện tiếp hộp thoại Create PSpice Project, đánh dấu vào mục Create a Blank Project, sau đó nhấp OK.
  9. VI | SỬ DỤNG ORCAD PSPICE 4. Các bước cần thực hiện để vẽ một sơ đồ mạch. a) Chọn linh kiện để vẽ mạch. - Trên thanh công cụ, nhấp chuột vào Place/Part (hoặc gõ phím P từ bàn phím). - Trong cửa sổ Place Part gõ tên linh kiện vào ô Part, - Nếu không tìm thấy linh kiện, nhấp vào mục Add Library, chọn thư mục Pspice trong mục Look in, chọn tất cả các linh kiện để bổ sung vào thư viện.
  10. SỬ DỤNG ORCAD PSPICE > VII Lưu ý: khi chọn nguồn và nối mass phải đồng nhất để chạy mô phỏng đúng. CÁC ĐẠI LƯỢNG THƯỜNG DÙNG TRONG MÔ PHỎNG Đại lượng Part name Library Điện trở R Analog.olb Biến trở R _ var Analog.olb Tụ điện C Analog.olb Cuộn dây L Analog.olb Nguồn áp một chiều Vdc Source.olb Nguồn áp xoay chiều Vac Source.olb Nguồn áp sin Vsin Source.olb Nguồn dòng một chiều Idc Source.olb Nguồn dòng xoay chiều Iac Source.olb Nguồn xung vuông Vpulse Source.olb Nguồn phụ thuộc E, F, G, H Analog.olb Đồng hồ đo dòng, áp IPRINT, VPRINT Special.olb Switch SW_tClose Anl_misc.olb SW_tOpen Anl_misc.olb Lưu ý: các đại lượng cần chọn để mô phỏng phải tương ứng với thư viện nêu trên.
  11. VIII | SỬ DỤNG ORCAD PSPICE b) Nối mạch. - Trên thanh công cụ nhấp chuột vào Place/Wire (hoặc gõ phím W từ bàn phím), lúc này biểu tượng chuột thay đổi có dạng hình dấu cộng, cho phép ta nối chân các linh kiện lại với nhau. - Di chuyển chuột để kéo dài dây nối. - Nhấp phím trái chuột để tạo một góc vuông và tiếp tục vẽ. - Nhấp phím phải chuột, chọn End wire để kết thúc nối. - Nếu nối bó dây, nhấn nút Place/Bus trên thanh công cụ. c) Nối mass cho mạch. - Trên thanh công cụ nhấp chuột vào Place/Ground (hoặc gõ phím G từ bàn phím),
  12. SỬ DỤNG ORCAD PSPICE > IX lúc này trên màn hình xuất hiện hộp thoại. d) Xử lý sơ đồ mạch khi vẽ xong. - Sau khi vẽ xong ta tiến hành chỉnh sửa các thông số của linh kiện trên sơ đồ theo như yêu cầu của đề bài. - Chỉnh sửa các thông số của linh kiện trên sơ đồ mạch bằng cách nhấp đôi lên giá trị cần chỉnh sửa của linh kiện. Khi đó xuất hiện hộp thoại Display Properties. - Tại đây nhập giá trị mới vào ô Value, và định dạng chế độ hiển thị (Display Format) rồi chọn OK. - Để đánh dấu những điểm muốn xem trên mạch khi đã chạy Orcad Pspice, vào Pspice của Schematics, chọn Markers sau đó chọn đại lượng cần xem.
  13. X | SỬ DỤNG ORCAD PSPICE e) Cách khác. - Muốn thay đổi tên của các linh kiện, ví dụ như R, L, C…, ta nhấp đúp con trỏ vào linh kiện cần thay đổi, khi đó xuất hiện hộp thoại Properties Editor. - Chọn mục Part Reference điền tên của linh kiện vào, sau đó nhấp Apply. - Biến trở R _ var có giá trị R = VALUE + SET + 0.001 , khi đặt giá trị cho biến trở phải đặt giá trị cho VALUE và SET. - Nguồn áp Vsin, đặt giá trị cho các tham số sau:  DC = (để trống).  AC = biên độ của tín hiệu được sử dụng khi phân tích tần số (phân tích AC).  Voff = 0.  VAmpl = biên độ của tín hiệu được sử dụng khi phân tích quá độ.
  14. SỬ DỤNG ORCAD PSPICE > XI  Freq = tần số của tín hiệu.  td = 0.  tf = 0.  phase = 0. - Nguồn áp một chiều VSRC đặt giá trị cho các tham số sau:  DC = giá trị nguồn một chiều.  AC = (để trống).  Tran = (để trống). - Đồng hồ đo IPRINT , VPRINT: để tạo ra bảng giá trị về dòng điện và điện áp ở phần output file. - Nhấp đôi chuột vào linh kiện, khi đó xuất hiện hộp thoại Properties Editor, chọn chế độ phân tích DC, AC hay TRAN bằng cách đánh vào giá trị “1” vào ô cần khảo sát. - Nếu chọn phân tích AC, chọn các đại lượng cần hiển thị ở dữ liệu ngõ ra (output file) như sau: MAG (biên độ) , PHASE (góc pha), REAL (phần thực), IMAG (phần ảo). f) Một số lưu ý khi đặt giá trị: Cách ký hiệu đơn vị (cho điện trở, tụ điện, điện áp, dòng điện, tần số …). f (femto) = 10-15 p (pico) = 10-12 n (nano) = 10-9 u (micro) = 10-6 m (mili) = 10-3. k (kilo) = 103. Meg (mega) = 106. G (giga) = 109. T (tera) = 1012. Lưu ý: cách ký hiệu trên đều như nhau đối với chữ hoa và chữ thường.
  15. XII | SỬ DỤNG ORCAD PSPICE Ví dụ: - R1 có giá trị là 18k tức là 18kΩ. - C3 có giá trị 100u tức là 100F. - Nguồn V1 có giá trị 2 tức là 2V. - Nguồn I2 có giá trị 30m tức là 30mA. - Tần số f có giá trị 1MEG tức là 1MHz. B. CHẠY PSPICE ĐỂ MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN. 1. Chọn chế độ phân tích. a) Từ thanh công cụ, chọn Pspice/New Simulation Profile, khi đó xuất hiện hộp thoại New Simulation. Trong khung Name, đặt tên file cần chạy mô phỏng, sau đó nhấp chuột vào mục Create. b) Chọn chế độ phân tích (Analysis type). - Trước khi chạy Orcad Pspice trong Schematics. Tùy thuộc vào yêu cầu của bài thí nghiệm phải chọn chế độ phân tích thích hợp (phân tích DC, AC, Transient…) có nhiều chế độ phân tích nhưng trong bài thí nghiệm chủ yếu sử dụng phân tích AC (AC Sweep/Noise) và phân tích quá độ (Transient).
  16. SỬ DỤNG ORCAD PSPICE > XIII - Để xác định đáp ứng tần số của mạch, trên thanh công cụ, chọn Pspice/Edit Simulation Settings và sau khi xuất hiện hộp thoại Simulation Settings, nhấp chuột vào Analysis Tab, trong khung Analysis Type chọn mục AC Sweep/Noise để cài đặt như sau:
  17. XIV | SỬ DỤNG ORCAD PSPICE  Trong AC Sweep Type, chọn Logarithmic/ Decade, rồi đặt giá trị cho các thông số:  Start Freq. (tần số khởi đầu thường chọn là 1, chú ý phải khác 0).  End Freq. (tần số kết thúc).  Point/Decade (số lượng điểm tính toán trong một Decade).  Đáp ứng tần số được tính toán khi nguồn có tần số quét từ tần số khởi đầu đến tần số kết thúc.  Nhấp chuột vào Apply để chấp nhận, sau đó nhấp Okđể kết thúc cài đặt hoặc chọn chế độ phân tích khác. - Để xác định đáp ứng quá độ của mạch (xác định dòng điện, điện áp tại tất cả các điểm trong mạch theo thời gian) vào menu Pspice của Schematics, chọn Edit Simulation Settings và xuất hiện hộp thoại Simulation Settings, nhấp chuột chọn Analysis Tab trong khung Analysis Type và nhấp chuột vào Time Domain (Transient) để cài đặt như sau:  Run to Time: định thời gian chạy mô phỏng.  Start saving data after: định thời điểm bắt đầu lưu trữ dữ liệu phân tích.  Maximum step size: định bước phân tích.  Nhấp chuột vào Apply để chấp nhận, sau đó nhấp OK.
  18. SỬ DỤNG ORCAD PSPICE > XV 2. Chạy Orcad Pspice. - Sau khi cài đặt các chế độ phân tích và chạy mô phỏng. tên thanh công cụ, chọn Pspice/Run (hoặc nhấn phím F11 từ bàn phím), - Sau khi mô phỏng xong, Orcad Pspice sẽ được chạy tự động. - Dựa vào Orcad Pspice để xem đáp ứng tần số hoặc quá độ tại tất cả các điểm trong mạch. - Sau khi chạy Orcad Pspice, sẽ xuất hiện đồ thị của những điểm đã được đánh dấu trên mạch (đánh dấu bằng cách vào Menu Pspice của Schematics, chọn markers, chọn tiếp Voltage Level). - Để xem đồ thị của những điểm khác, trên thanh công cụ chọn Trace/Add Trace, khi đó xuất hiện một danh sách các điểm trên mạch.
  19. XVI | SỬ DỤNG ORCAD PSPICE - Nhấn chọn bất kỳ điểm nào mà ta muốn xem trong hộp thoại danh sách. Nhấp OK để chấp nhận. - Để xác định giá trị tại một vị trí trên đồ thị, trên thanh công cụ, chọn Cursor/Display, khi đó xuất hiện cửa sổ Probe Cursor. - Sử dụng con trỏ của chuột xác định các giá trị trên đồ thị. - Muốn xem các kết quả chi tiết khác, trên thanh công cụ chọn View/Output File. - Để xem các nút phân bố các linh kiện trong mạch, trên thanh công cụ chọn Pspice/View Netlist.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

AMBIENT
Đồng bộ tài khoản