bài tập kĩ thuật đo điện áp và dòng điện

bai tap ve ky thuat do luong dien

ĐO L NG ĐI NƯỜ Ệ BÀI T PẬ CH NG I: ĐO ĐI N ÁP VÀ DÒNG ĐI NƯƠ Ệ Ệ 1.1 M t ampe-k dùng c c u đo t đi n có đi n tr c c u đo Rộ ế ơ ấ ừ ệ ệ ở ơ ấ (m) =99Ω và dòng làm l ch t i đa Iệ ố max = 0,1mA. Đi n tr shunt Rệ ở s = 1Ω. Tính dòng đi n t ng c ngệ ổ ộ đi qua ampe-k trong các tr ng h p:ế ườ ợ a) kim l ch t i đaệ ố b) 0,5D m ; (FSD = I max , full scale deviation) c) 0,25D m Hình B.1.1 Gi i:ả a) kim l ch t i đa Dệ ố m : Đi n áp hai đ u c c u đo:ệ ầ ơ ấ V m =I m .R m =0,1mA.99Ω=99mV I s R s = V m => I s = Rs Vm = Ω1 9,9 mV = 9,9mA Dòng t ng c ng:ổ ộ I = I s + I = 9,9 + 0,1 = 10mA b) 0,5D m : I m = 0,5 . 1mA = 0,05mA V m = I m .R m = 0,05mA.99Ω = 4,95mV Is = mA mV Rs Vm 95.4 1 95.4 = Ω = I = I s + I m = 4.95mA + 0,05mA=5mA c)0,25mA: I m = 0,25.0,1mA = 0,025mA V m = I m R m = 0,025mA.99Ω = 2,475mV Trang 1 ĐO L NG ĐI NƯỜ Ệ BÀI T PẬ I o = = Rs Vm V475,2 1 475,2 = 1.2 M t c c u đo t đi n có I= 100µA, đi n tr n i khung quay R= 1KΩ. Tính đi nộ ơ ấ ừ ệ ệ ở ộ ệ tr shunt m c vào c c u đo đ tr thành m t ampe-k t ng ng v i ở ắ ơ ấ ể ở ộ ế ươ ứ ớ hình 1.1. a) D m = 100mA = t m đo 1ầ b) D m = 1A = t m đo 2ầ Gi i:ả a) t m đo 100mAở ầ V m = I m R m = 100.1 = 100mV I t = I s + I m => I s = I t –I m = 100mA – 100µA = 9,9mA R s = Ω== 001,1 9,99 100 mA mV Is Vm b) t m đo 1A:Ở ầ V m = I m R m = 100mV I s = I t – Im = 1A- 100µA= 999,9mA R s = Ω== 10001,0 9,999 100 mA mV Is Vm 1.3 M t c c u đo t đi n có ba đi n tr shunt đ c m c theo ki u shunt ayrton sộ ơ ấ ừ ệ ệ ở ượ ắ ể ử d ng làm ampe-k . Ba đi n tr có tr s Rụ ế ệ ở ị ố 1 =0,05Ω, R 2 =0,45Ω, R 3 =4,5Ω, R m = 1kΩ, I max = 50µA, có m ch đo nh hình sau, tính các tr s t m đo c a ampe-kạ ư ị ố ầ ủ ế Hình B.1.3 Gi i:ả Trang 2 ĐO L NG ĐI NƯỜ Ệ BÀI T PẬ T i đ l ch 0,5 Dmạ ộ ệ V s = I max. R m = 50µA.1kΩ = 50mV I s = mA RRR V s 10 5 50 321 = Ω = ++ I t =I s +I m =50µA+10mA = 10,05mA; I=10mA. Khóa đi n C:ệ ở V s = I m (R m +R 3 ) = 50µA.(1kΩ+4,5Ω) = 50mV I s = mA mV RR Vs 100 5,45,0 50 21 = Ω+Ω = + Khóa đi n D:ệ ở V s = I m (R m +R 2 +R 3 ) = 50µA(1kΩ + 4,5Ω +0,45Ω) =50mV Is = = Ω = 05,0 50 1 mV R Vs 1A.I = 50µA+1A=1,00005A = 1A 1.4 M t c c u đo t đi n Imax =100µA,đi n tr dây n i (dây qu n) Rm = 1KΩ đ cộ ơ ấ ừ ệ ệ ở ộ ấ ượ s d ng làm vôn k DC. Tính đi n tr t m đo đ vônk có Vtd= 100V. Tính đi nử ụ ế ệ ở ầ ể ế ệ áp V hai đ u vôn k khi kim có đ l ch 0,75Dm; 0,75Dm và 0,25Dm (đ l ch t iầ ế ộ ệ ộ ệ ố đa Dm) Hình B.1.4 Gi i:ả V = I M (Rs + R m) => R s = m m R I V − Khi V= Vtd=100V => I M = I max =100µA R s = A V µ 100 100 -1KΩ =999KΩ Trang 3 ĐO L NG ĐI NƯỜ Ệ BÀI T PẬ T i đ l ch 0,75 Dmạ ộ ệ I m = 0,75.100µA = 75µA V= I m (R s + R m ) 75µA(999kΩ +1kΩ)=75V T i đ l ch 0,5 Dmạ ộ ệ I m = 50 µA V= 50 µA(999 kΩ+1kΩ)=50V T i đ l ch 0,25 Dmạ ộ ệ V= 25µA(999 kΩ+1kΩ)=25V 1.5 M t c c u đo t đi n có Iộ ơ ấ ừ ệ max =50 µA; R m =1700 Ω đ c s d ng làm vôn k DCượ ử ụ ế có t m đo 10V, 50V, 100V. tính các đi n tr t m đo theo hình sau:ầ ệ ở ầ Hình B.1.5 Gi iả Theo hình a: Ω=Ω−= Ω=Ω−= Ω=Ω−=−== > =+ M A V R k A V R k A V RmR RR m 9983,11700 50 100 3,9981700 50 50 3,1981700 50 10 I V I V 3 2 max 1 max 1 µ µ µ Theo hình b: Trang 4 ĐO L NG ĐI NƯỜ Ệ BÀI T PẬ Ω=Ω−Ω−Ω−= −−−== >=+++ Ω=Ω−Ω−=−−= =++ Ω=Ω−=−= Mkk A V RRR I V R I V RRRR kk A V RmR ax V R V RRR k A V R I V R mm m m m 117003,198800 50 100 3 80017003,198 50 50 Im Im 3,1981700 50 10 12 3 3 max 321 1 2 2 2 21 max 1 1 µ µ µ 1.6 M t vônk có t m đo 5V, đ c m c vào m ch, đo đi n áp hai đ u đi n trộ ế ầ ượ ắ ạ ệ ầ ệ ở R2 nh hình sau:ư a) Tính đi n áp Vệ R2 khi ch a m c Vônk .ư ắ ế b) Tính V R2 khi m c vôn k , có đ nh y 20kΩ/V.ắ ế ộ ạ c) Tính V R2 khi m c vôn k , có đ nh y 200kΩ/Vắ ế ộ ạ Hình B.1.6 Gi i:ả a) V R2 khi ch a m c Vônk .ư ắ ế V kk k V RR R EV R 5 5070 50 12 21 2 2 = Ω+Ω Ω = + = b)V i vôn k có đ nh y 20kΩ/V.ớ ế ộ ạ R v =5V.20kΩ/V=100kΩ R v //R 2 =100kΩ//50kΩ=33,3kΩ V R2= V kk k V RRR RR E v v 87,3 3,3370 3,33 12 // // 21 2 = Ω+Ω Ω = + = Trang 5 ĐO L NG ĐI NƯỜ Ệ BÀI T PẬ c)V i vôn k có đ nh y 200kΩ/Vớ ế ộ ạ R v =5V.200kΩ/V=1kΩ R v //R 2 =1MΩ//50kΩ= 47,62kΩ Vkk k VV R 86,462,4770 62,47 12 2 Ω+Ω Ω = =4,86V 1.7 M t c c u đo t đi n có Iộ ơ ấ ừ ệ fs = 100µA và đi n tr73 c c u đo Rệ ơ ấ m =1kΩ đ c s d ng làm vônk AC có V t m đo = 100V. M ch ch nh l u cóượ ử ụ ế ầ ạ ỉ ư d ng c u s d ng diode silicon nh hình v , diode có Vạ ầ ử ụ ư ẽ F(đ nh)ỉ =0,7V a) tính đi n tr n i ti p Rệ ở ố ế s b) Tính đ l ch c a vônk khi đi n áp đ a vào vônk là 75V và 50V (tr hi uộ ệ ủ ế ệ ư ế ị ệ d ng-RMS).ụ c) Tính đ nh y c a vôn k . Tín hi u đo là tín hi u xoay chi u d ng sin.ộ ạ ủ ế ệ ệ ề ạ Hình B.1.7 Gi i:ả a) Tính Rs: Đây là m ch ch nh l u toàn kì nên ta có quan h :ạ ỉ ư ệ I P (tr đ nh)= Iị ỉ tb /0,637 Vm (tr đ nh)= ị ỉ V2 C c u đo có:ơ ấ Trang 6 ĐO L NG ĐI NƯỜ Ệ BÀI T PẬ .9,900 111 100 111157707,0707,0)(157) 50 17,890 )7,02()50414,1( 673,0 50 75 17,890 )7,02()75414,1( 637,0 2414,1 637,0637,0 75) 7,8901 157 )7,0.2()100.414,1( 2414,12414,1 : 157 637,0 100 100 Ω== =×==⇒= = Ω+Ω ×−× = = = Ω+Ω ×−× = + − == = Ω=Ω− − = − − =⇒ + − = ==⇒== k A V R AAIPRMSIAIc A kk VV I VKhiV AI kk VV RR VV II VKhiVb kk A VV Rm Ip VV Rs RmRs VV tacó A A IAII m tb tb ms F mtb FtdFtd ptbFs µ µµµ µ µ µ µ µ µ Đ nh y=ộ ạ Vk V k /009,9 100 9,900 Ω= Ω 1.8 M t c c u đo t đi n có Iộ ơ ấ ừ ệ fs = 50µA; R m = 1700Ω k t h p v i m ch ch nh l uế ợ ớ ạ ỉ ư bán kì nh hình sau. Diod silicon Dư 1 có giá tr dòng đi n thu n Iị ệ ậ f (đ nh) t i thi uỉ ố ể là 100 µA. Khi đi n áp đo b ng 20% Vệ ằ t m đo ầ , diode có V F = 0,7V, vôn k có Vế t mầ đo = 50V. a) Tính R s và R SH b) Tính đ nh y c a Vônk trong hai tr ng h p: có Dộ ạ ủ ế ườ ợ 2 và không có D 2 Hình B.1.8 Gi i:ả a)Tính R s và R SH Trang 7 ĐO L NG ĐI NƯỜ Ệ BÀI T PẬ đây s d ng ch nh l u bán kì nên ta có:Ở ử ụ ỉ ư Ip=Itb/(0,5.0,673): tr đ nh trong tr ng h p ch nh l u bán kìị ỉ ườ ợ ỉ ư C c u đo có Ifs = Itb = 50 µA=> Im= 50 µA/(0,5.0,673) = 157 µA(trơ ấ ị đ nh)ỉ Khi V= 20% Vtd, IF(đ nh) có giá tr 100 µA. V y khi V= Vtd, IF(đ nh) cóỉ ị ậ ỉ giá tr :ị Ω= −−× = −− = −− = Ω=== =Ω×== =−=−=⇒+= =×= k A VmVV I VVV Rs R VVV I A mV I V R mVARIV AAAIIIIII AAI F Fmtd S Fmtd F SH m SH mmp MFSHSHmF F 5,139 500 7,09,26650414,1 414,1 414,1 778 343 9,266 9,2661700157 343157500 500100 %20 %100 µ µ µ µµµ µµ b)Tính đ nh y: ộ ạ • Có D 2 trong bán kì d ng, dòng qua D1 có giá tr đ nh: Iươ ị ỉ F =500 µA Trong bán kì âm, dòng qua vônk có giá tr đ nh: ế ị ỉ Vk V k Đônhay k RMRA RMRV R cRMRAAI A k V Rs Vtd I tông hiêudung /8,2 50 4,141 4,141 )(5,353 )(50 )(5,353500.707,0 500 5,139 50.414,1414,1 Ω= Ω = Ω== == = Ω == µ µµ µ • Không có D 2: Trong bán kì d ng:Iươ F(đ nh) ỉ = 500 µA. Trong bán kì âm: I = 0 Trong chu kì c a tín hi u:ủ ệ I hi u d ng ệ ụ =0,5I F(đ nh) ỉ V i I là dòng đi n m ch chính ch y qua Rs trong bán kì d ng.ớ ệ ạ ạ ươ Trang 8 ĐO L NG ĐI NƯỜ Ệ BÀI T PẬ Vk V k nhayĐô k A V R AAI I dttI T I đinhF F T hiêudung /4 50 200 :_ 200 250 50 250500.5,0 4 )sin( 2 1 2 )( 2 2 0 2 Ω= Ω = Ω== == == ∫ µ µµ ω 1.9 M t ampe k s d ng c c u đo t đi n có c u ch nh l u và bi n dòng nhộ ế ử ụ ơ ấ ừ ệ ầ ỉ ư ế ư hình v . Bi t r ng c c u đo có Iẽ ế ằ ơ ấ fs = 1mA và Rm = 1700Ω. Bi t dòng có Nế thứ = 500; N s ơ = 4. Diode cóVF(đ nh) = 0,7V; Rs=20kΩ. Ampe k l ch t i đa khi dòngỉ ế ệ ố s c p Ip = 250mA. Tính giá tr Rơ ấ ị L . Hình B.1.9 Gi i:ả Ch nh l u toàn kì nên ta có:ỉ ư I m(tr đ nh)ị ỉ mA mAItb 57,1 673,0 1 637,0 === Đi n áp Em hai đ u cu n th bi n dòng(tr đ nh):ệ ở ầ ộ ứ ế ị ỉ Em = (Rm+Rs) + 2V F = 1,57mA(20kΩ + 1700Ω) + 1,4V= 35,5V  Es(tr hi u d ng)ị ệ ụ = (0,707.35,5V) = 25,1V Dòng làm l ch t i đa c c u đo có tr hi u d ng I:ệ ố ơ ấ ị ệ ụ I = 11,1Itb = 11,1.1mA=11,1mA Ta có: Trang 9 ĐO L NG ĐI NƯỜ Ệ BÀI T PẬ Ω=== =−=⇒+= === k mA V E Es R mAmAmAIIII mAmA N N II L L LLqthu thu so sothu 2,28 89,0 1,25 ;89,01,112 2 500 4 250 (v i Iớ q =I qua c c u đoơ ấ ) CH NG II: ĐO ĐI N TRƯƠ Ệ Ở 2.1 Cho E b = 1,5; R 1 = 15kΩ; R m =1kΩ; R 2 = 1kΩ; I max = 50µA. Xác đ nh tr s đ cị ị ố ọ c a Rủ x khi I b = I max ; Im = ½ I max ; Im =3/4 I max . Gi i:ả T i Iạ m =I max = 50µA; V m = I max × R m = 50µA × 1kΩ = 50mA. Do đó: A k mV R V I m m µ 50 1 50 2 = Ω == . Nh v y dòng đi n: Iư ậ ệ b = 100µA. V y ậ b b x I E RR # 1 + N u ế Ω>>>>+ 500// 21 mx RRRR . # .15 100 5,1 Ω= k A V µ R x +15kΩ = 15kΩ; R x = 0Ω. Khi I m =1/2 I max = 25µA; V m = 25mV ⇒ I 2 = 25µA. Suy ra I b = 50µA. V y Rậ x + R 1 # A V µ 50 5,1 ; R x # 15kΩ. T ng t nh cách tính trên. Iươ ự ư m = 3/4 I max = 37,5µA. I b = I m + I2 = 37,5µA + 37,5µA = 75µA. R x + R 1 = A V µ 75 5,1 = 20kΩ, Rx = 5kΩ. 2.2 M t ohm-k lo i n i ti p có m ch đo (Hinh d i đây). Ngu n Eộ ế ạ ố ế ạ ướ ồ b = 1,5V, c c u đo có Iơ ấ fs = 100µA. Đi n tr Rệ ở 1 + R m = 15kΩ. a)Tính dòng đi n ch y qua c c u đo khi Rệ ạ ơ ấ x = 0. b)Tính tr giá Rx đ cho kim ch thi có đ l ch b ng 1/2 FSD, 1/4 FSD, 3/4 FSDị ể ỉ ộ ệ ằ (FSD: đ l ch t i đa thang đo.)ộ ệ ố Trang 10