Xây dựng phần mềm giải các bài toán kỹ thuật điện sử dụng Matlab

Bài viết đã xây dựng phần mềm tính toán, giải một số bài toán kỹ thuật điện sử dụng công cụ Matlab. Các kết quả giải của phần mềm đã đáp ứng được yêu cầu. Trên cơ sở này có thể phát triển phần mềm để tính toán và giải các bài toán tổng quát về kỹ thuật điện. Bài viết có ý nghĩa thực tiễn trong công tác đào tạo nhân lực ngành Điện.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng phần mềm giải các bài toán kỹ thuật điện sử dụng Matlab CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018 XÂY DỰNG PHẦN MỀM GIẢI CÁC BÀI TOÁN KỸ THUẬT ĐIỆN SỬ DỤNG MATLAB IMPLEMENTATION SOFTWARE TO CALCULATE ELECTRICAL CIRCUITS USING MATLAB PHẠM TÂM THÀNH1, NGUYỄN KHẮC KHIÊM2 1Phòng Khoa học - Công nghệ, Trường ĐHHH Việt Nam 2Trường ĐHHH Việt Nam Tóm tắt Bài báo đã xây dựng phần mềm tính toán, giải một số bài toán kỹ thuật điện sử dụng công cụ Matlab. Các kết quả giải của phần mềm đã đáp ứng được yêu cầu. Trên cơ sở này có thể phát triển phần mềm để tính toán và giải các bài toán tổng quát về kỹ thuật điện. Bài báo có ý nghĩa thực tiễn trong công tác đào tạo nhân lực ngành Điện. Từ khóa: Mạch điện, tính toán, kỹ thuật điện. Abstract The paper proposed software to calculate electrical circuit using Matlab tool. These calculate results of software are suitable. Based on this software, we can develop this software for general problems. This paper is contributed in training electrical human resources. Keywords: Electrical circuit, calculate, eletrical engineering. 1. Đặt vấn đề Đối với kỹ sư điện, việc giải các bài toán kỹ thuật điện là rất quan trọng, là cơ sở, nền tảng để nghiên cứu đánh giá mạch điện và hệ thống điện. Các bài toán kỹ thuật điện được giới thiệu rất chi tiết trong [1], [2]. Việc giải các bài toán kỹ thuật điện thường rất phức tạp và mất nhiều thời gian nếu chúng ta không sử dụng các công cụ hỗ trợ. Để trợ giúp cho điều này cần phải xây dựng phần mềm tính toán và giải các bài toán kỹ thuật điện. Với sự phát triển của công nghệ thông tin, nhiều phần mềm, ngôn ngữ lập trình đã ra đời, có thể sử dụng để giải quyết yêu cầu này. Matlab là một công cụ mạnh về tính toán và mô phỏng [6] và rất hữu ích đối với kỹ sư điện, tiết kiệm thời gian lập trình, nâng cao năng lực tính toán. Một số tài liệu ứng dụng Matlab để giải các bài toán kỹ thuật, bài toán mô hình hóa [4], [5], [7] sử dụng giao diện đồ họa GUI trong Matlab để hiển thị kết quả tính toán. Tài liệu [3] hướng dẫn khá chi tiết một số ứng dụng Matlab để giải quyết bài toán kỹ thuật. Bài báo này đề xuất ứng dụng công cụ Matlab để xây dựng phần mềm tính toán và giải các bài toán kỹ thuật điện. 2. Phân tích và giải bài toán mạch điện một pha Các định luật cơ bản và phương pháp được đưa ra trong một số tài liệu [1], [2]. Chúng ta sẽ ứng dụng các lý thuyết đó để giải một số mạch điện điển hình. 2.1. Mạch gồm 2 nhánh RLC mắc song song Ta có mạch điện như Hình 1. Các bước để tính dòng điện, công suất trên các điện trở và của cả mạch như dưới đây: - Biết u=U0 2sinωt;R1,L1,C1,L2 ,R2 . Hình 1. Mạch điện một pha gồm 2 nhánh RLC Hình 2. Mạch điện một pha gồm 2 nhánh RLC mắc song song mắc song song và mắc nối tiếp với một nhánh RLC 14 Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 54 - 4/2018  CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018 - Biểu diễn bằng số phức: - Tìm các dòng điện theo các biểu thức: . . . U U0 I1 (A); I1 I 1 (A) Z1 Z1 . . . U U 0 (A); I2 I2 I 2 (A) Z2 Z2 I I1 I2 (A) - Tìm các công suất theo các biểu thức : 2.2. Mạch gồm 2 nhánh RLC mắc song song và mắc nối tiếp với một nhánh RLC Ta có mạch điện như Hình 2. Cách tính các dòng điện, công suất trên điện trở và của cả mạch: - Biết: u=U0 2sinωt ; R1, L1, C1, R2, L2, C2, R3, L3, C3. - Biểu diễn bằng số phức: - Tính dòng điện qua mạch theo biểu thức: - Tính hiệu điện thế Ů12 theo biểu thức: - Tính các dòng điện còn lại: - Áp dụng công thức tính độ lớn số phức để tìm độ lớn của các dòng điện. Áp dụng công thức P=R.I2 để tìm công suất trên các điện trở. Công suất của mạch là bằng tổng các công suất thành phần. 2.3. Mạch hai nút - ba vòng Ta có mạch điện như Hình 3. Cách tính các dòng điện, công suất trên các điện trở và của cả mạch như sau: - Biết: u1=U01 2 sinωt; u2=U02 2 sinωt. - Chọn chiều các vòng như Hình 4. - Biểu diễn bằng số phức: Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 54 - 4/2018 15  CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018 Hình 3. Mạch điện một pha hai nút - ba vòng Hình 4. Quy ước chiều các vòng - Áp dụng phương pháp dòng điện nhánh. - Phương trình Kirchhoff 1 tại nút A: . . . I1 I 2 I3 0 (1) - Phươ ...