Ứng dụng guide –- matlab mô phỏng thí nghiệm máy điện :Khóa luận tốt nghiệp khoa Công nghệ Điện

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

----------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG GUIDE – MATLAB

MÔ PHỎNG THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN

TP.HỒ CHÍ MINH – THÁNG _ NĂM 2020

SINH VIÊN : MÔNG CHUẨN HỒNG 16036921

: DƯƠNG ĐỨC MINH 16051101

LỚP : DHDI12B

GVHD : TS. LÊ VĂN ĐẠI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ VĂN ĐẠI

Đơn vị công tác: Khoa Công Nghệ Điện Trường Đại Học Công Nghiệp TpHCM

Hướng dẫn Sinh Viên: Dương Đức Minh

Mông Chuẩn Hồng

Với đề tài: Ứng Dụng GUI-MATLAB Mô Phỏng Thí Nghiệm Máy Điện

Ngành/Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

1. Nhận xét về luận văn (tính cấp thiết, nội dung, kết quả của đề tài)

Dù đề tài với tên gọi “Ứng Dụng GUI-MATLAB Mô Phỏng Thí Nghiệm Máy Điện”.

Trong đó sửa dụng GUI có nhiều người thực hiện. Tuy nhiên, sử dụng thí nghiệm máy điện

thì chưa. Đề tài này kế thừa các đề tài trước thông qua GUI và phát triển thêm trong điều

kiện môn học. Vì vậy, cũng thể hiện tính cấp thiết, tính thời sự, và tính khoa học nhất định

theo cách tiếp cận phân tích chủ đề nghiên cứu của sinh biên.

2. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên

Sinh Viên có tính độc lập trong nghiên cứu, đã cố gắng chỉnh sửa bài theo gợi ý của

Giáo Viên hướng dẫn và tích cực thực hiện hoàn thiện đồ án theo yêu cầu, dù còn một số

diễn giải kết quả chưa sâu.

3. Kết luận

Với tư cách là Giáo Viên hướng dẫn, tôi thấy đồ án có thể đạt yêu cầu đồ án và đồng

ý cho 02 sinh viên bảo vệ.

4. Điểm đánh giá:

Tp. HCM, ngày 02 tháng 9 năm 2020

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

Lê Văn Đại

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Khoá luận tốt nghiệp Sinh viên: Dương Đức Minh & Mông Chuẩn Hồng

i

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH..................................................................................................iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG............................................................................................... vii

LỜI MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU MATLAB-GUI.......................................................................2

1.1. Giới thiệu GUI ( Graphical User Interface )..............................................................2

1.2. Các lưu ý khi làm việc với GUI..................................................................................2

1.3. Các thành phần trong GUI ..........................................................................................3

1.4. Quy trình thiết kế giao diện GUI ................................................................................6

CHƯƠNG 2 MÔ PHỎNG THÍ NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP...........................................11

2.1. Mục tiêu ....................................................................................................................11

2.2. Cơ sở lý thuyết ..........................................................................................................11

2.2.1. Nguyên lí làm việc của máy biến áp ..................................................................11

2.2.2. Mạch điện tương đương của máy biến áp .........................................................11

2.3. Mô phỏng thí nghiệm ảo của máy biến áp ................................................................15

2.3.1. Trình tự thực hiện thí nghiệm ............................................................................15

CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ.............21

3.1. Mục tiêu ....................................................................................................................21

3.2. Cơ sở lý thuyết ..........................................................................................................21

3.2.1. Khái niệm máy điện không đồng bộ...................................................................21

3.2.2. Cấu tạo máy điện không đồng bộ ......................................................................21

Khoá luận tốt nghiệp Sinh viên: Dương Đức Minh & Mông Chuẩn Hồng

ii

3.2.3. Nguyên lí làm việc..............................................................................................22

3.2.4. Các phương trình cơ bản và mạch điện thay thế của máy điện không đồng bộ.

..............................................................................................................................................22

3.3. Các chế độ làm việc và giản đồ năng lượng của của máy điện không đồng bộ. ......25

3.3.1. Máy làm việc ở chế độ động cơ

0 1  s .......................................................25

3.3.2. Máy làm việc ở chế độ máy phát

s  0 .........................................................26

3.3.3. Máy làm việc ở chế độ hãm

s 1 .................................................................27

3.4. Momen của máy điện không đồng bộ.......................................................................27

3.5. Mô phỏng thí nghiệm ảo của máy điện không đồng bộ............................................28

CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ............................34

4.1. Mục tiêu ....................................................................................................................34

4.2. Cơ sở lí thuyết ...........................................................................................................34

4.2.1. Khái niệm máy điện đồng bộ .............................................................................34

4.2.2. Cấu tạo...............................................................................................................34

4.2.3. Nguyên lí làm việc..............................................................................................35

4.3. Phương trình điện áp và cân bằng năng lượng trong máy điện đồng bộ ..................36

4.3.1. Phương trình điện áp và đồ thị vectorr của máy điện đồng bộ .........................36

4.3.2. Cân bằng năng lượng trong máy điện đồng bộ .................................................37

4.4. Mô phỏng thí nghiệm ảo của máy điện đồng bộ.......................................................38

4.4.1. Khảo sát đặc tính góc công suất tác dụng của của máy phát điện đồng bộ......38

4.4.2. Khảo sát đặc tuyến V (dòng điện kích từ và dòng điện cảm ứng) của động cơ

đồng bộ. ................................................................................................................................43

CHƯƠNG 5 MÔ PHỎNG THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU ........................46

Khoá luận tốt nghiệp Sinh viên: Dương Đức Minh & Mông Chuẩn Hồng

iii

5.1. Mục tiêu ....................................................................................................................46

5.2. Cơ sở lí tuyết .............................................................................................................46

5.2.1. Cấu tạo của máy điện một chiều........................................................................46

5.2.2. Nguyên lí làm việc..............................................................................................47

5.2.3. Quan hệ điện từ trong máy điện một chiều........................................................48

5.2.4. Phương trình mô tả của máy điện một chiều.....................................................49

5.3. Khảo sát đặc tính cơ của động cơ điện một chiều.....................................................54

5.3.1. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập ............................................................54

5.3.2. Động cơ điện một chiều kích từ song song ........................................................59

5.3.3. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp ...........................................................60

5.3.4. Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp ...........................................................61

5.4. Khảo sát đặc tính tải của máy phát điện một chiều...................................................63

5.4.1. Máy phát điện một chiều kích từ độc lập...........................................................63

5.4.2. Máy phát điện một chiều kích từ song song.......................................................65

5.4.3. Máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp...........................................................66

5.4.4. Máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp..........................................................67

KẾT LUẬN .........................................................................................................................70

LỜI CẢM ƠN .....................................................................................................................71

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................72

Khoá luận tốt nghiệp Sinh viên: Dương Đức Minh & Mông Chuẩn Hồng

iv

Hình 1-1: Giao diện matlab khi mở GUI....................................................................3

Hình 1-2: Màn hình làm việc của GUI .......................................................................4

Hình 1-3: Mô hình đơn giản của GUI.........................................................................6

Hình 1-4: Màn hình làm việc của GUI .......................................................................7

Hình 1-5: Thuộc tính Push Botton sau khi điều chỉnh................................................7

Hình 1-6: Thuộc tính Pop-up Menu sau khi điều chỉnh..............................................8

Hình 1-7: Thuộc tính Static Text sau khi điều chỉnh...................................................8

Hình 1-8: Màn hình làm việc của GUI .......................................................................9

Hình 1-9: Viết câu lệnh trong file.m ...........................................................................9

Hình 1-10: Giao diện GUI .......................................................................................10

Hình 1-11: Giao diện GUI ........................................................................................10

Hình 2-1: Mạch tương đương của máy biến áp........................................................12

Hình 2-2: Mạch tương đương máy biến áp quy về phía sơ cấp................................13

Hình 2-3: Mạch tương đương máy biến áp quy về thứ cấp ......................................14

Hình 2-4: Sơ đồ thí nghiệm máy biến áp ..................................................................15

Hình 2-5: Giao diện thí nghiệm trong GUIDE.........................................................16

Hình 2-6: Giao diện thí nghiệm máy điện sau khi nhấn nút RUN............................17

Hình 2-7: Giao diện thí nghiệm máy biến áp............................................................17

Hình 2-8: Giao diện thí nghiệm máy biến áp............................................................18

Hình 2-9: Giao diện thí nghiệm sau khi thực hiện mô phỏng...................................18

Hình 2-10: Đồ thị công suất tác dụng của máy biến áp tại tải thuần trở.................19

Hình 2-11: Đồ thị công suất tác dụng máy biến áp tại tải có tính cảm....................19

Hình 2-12: Đồ thị công suất tác dụng máy biến áp tại tải có tính dung...................20

Hình 3-1: Mạch điện thay thế của máy điên không đồng bộ ....................................24

Hình 3-2: Giản đồ năng lượng cùa động cơ không đồng bộ ....................................26

Hình 3-3: Giao diện thí nghiệm trong GUIDE.........................................................29

Hình 3-4: Giao diện thí nghiệm máy điện sau khi nhấn nút RUN............................29

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Khoá luận tốt nghiệp Sinh viên: Dương Đức Minh & Mông Chuẩn Hồng

v

Hình 3-5: Giao diện thí nghiệm động cơ không đồng bộ .........................................30

Hình 3-6: Giao diện thí nghiệm động cơ không đồng bộ .........................................30

Hình 3-7: Kết quả thí nghiệm sau khi mô phỏng ......................................................31

Hình 4-1: Mạch điện tương đương và đồ thị vector máy điện đồng bộ....................36

Hình 4-2: Giao diện thí nghiệm trong GUIDE.........................................................39

Hình 4-3: Giao diện thí nghiệm máy điện sau khi nhấn nút RUN............................39

Hình 4-4: Giao diện thí nghiệm máy phát đồng bộ ..................................................40

Hình 4-5: Giao diện thí nghiệm máy phát đồng bộ ..................................................40

Hình 4-6: Kết quả mô phỏng thí nghiệm máy phát đồng bộ ở tải cảm.....................41

Hình 4-7: Kết quả mô phỏng thí nghiệm máy phát đồng bộ ở tải dung ...................41

Hình 4-8: Kết quả mô phỏng thí nghiệm máy phát đồng bộ ở tải thuần trở ............42

Hình 4-9: Giao diện thí nghiệm động cơ đồng bộ ....................................................44

Hình 4-10: Kết quả mô phỏng thí nghiệm động cơ đồng bộ.....................................44

Hình 5-1: Sơ đồ nguyên lí máy phát điện một chiều.................................................47

Hình 5-2: Sơ đồ nguyên lí động cơ điện một chiều...................................................48

Hình 5-3: Sơ đồ máy phát điện kích từ độc lập ........................................................49

Hình 5-4: Sơ đồ máy phát điện kích từ song song ....................................................50

Hình 5-5: Sơ đồ máy phát điện kích từ nối tiếp ........................................................51

Hình 5-6: Sơ đồ máy phát điện kích từ hỗn hợp .......................................................51

Hình 5-7: Sơ đồ động cơ kích từ độc lập ..................................................................52

Hình 5-8: Sơ đồ động cơ kích từ song song..............................................................52

Hình 5-9: Sơ đồ động cơ kích từ nối tiếp..................................................................53

Hình 5-10: Sơ đồ động cơ kích từ hỗn hợp...............................................................53

Hình 5-11: Giao diện thí nghiệm trong GUIDE.......................................................55

Hình 5-12: Giao diện thí nghiệm máy điện sau khi nhấn nut RUN..........................56

Hình 5-13: Giao diện thí nghiệm máy điện một chiều..............................................56

Hình 5-14: Giao diện thí nghiệm động cơ một chiều kích từ độc lập.......................57

Hình 5-15: Đặc tính cơ động cơ điện kích từ độc lập tại điện áp định mức ............57

Khoá luận tốt nghiệp Sinh viên: Dương Đức Minh & Mông Chuẩn Hồng

vi

Hình 5-16: Đặc tính cơ động cơ điện kích từ độc lập tại điện áp nhỏ hơn định mức

...................................................................................................................................58

Hình 5-17: Đặc tính cơ động cơ điện kích từ độc lập tại điện áp lớn hơn định mức

...................................................................................................................................58

Hình 5-18: Giao diện thí nghiệm động cơ một chiều kích từ song song ..................59

Hình 5-19: Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ song song...................60

Hình 5-20: Giao diện thí nghiệm động cơ một chiều kích từ nối tiếp ......................60

Hình 5-21: Đặc tính cơ động cơ một chiều kích từ nối tiếp......................................61

Hình 5-22: Giao diện thí nghiệm động cơ một chiều kích từ hỗn hợp bù ................61

Hình 5-23: Đặc tính cơ động cơ một chiều hỗn hợp bù ...........................................62

Hình 5-24: Giao diện thí nghiệm động cơ một chiều kích từ hỗn hợp ngược ..........62

Hình 5-25: Đặc tính cơ động cơ một chiều hỗn hợp ngược .....................................63

Hình 5-26: Giao diện thí nghiệm máy phát điện một chiều kích từ độc lập.............64

Hình 5-27: Đặc tính tải của máy phát điện một chiều kích từ độc lập.....................64

Hình 5-28 Giao diện thí nghiệm máy phát điện một chiều kích từ song song..........65

Hình 5-29: Đặc tính tải của máy phát điện một chiều kích từ song song.................66

Hình 5-30: Giao diện thí nghiệm máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp.............66

Hình 5-31: Đặc tính tải của máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp.....................67

Hình 5-32: Giao diện thí nghiệm máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp bù.......67

Hình 5-33: Đặc tính tải của máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp bù...............68

Hình 5-34: Giao diện thí nghiệm máy phát DC kích từ hỗn hợp ngược...................68

Hình 5-35: Đặc tính tải của máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp ngược.........69