Giáo trình Đo lường điện (Nghề Thí nghiệm điện Trung cấp)

Untitled TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔN HỌC ĐO LƯỜNG ĐIỆN NGHỀ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số 206/QĐ CĐDK ngày 1 tháng 3 năm[.]

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: ĐO LƯỜNG ĐIỆN NGHỀ: THÍ NGHIỆM ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số:206/QĐ-CĐDK ngày tháng năm 2022 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Đo lường điện môn học thiếu nhiều ngành học Điện công nghiệp, Điện tử, Tự động hóa Mơn học giúp người học biết cách đo đạc xác giá trị đại lượng điện sử dụng kĩ thuật thiết bị đo lường Ngồi quy trình điều khiển tự động bao gồm thiết bị đo lường nhằm đo đạc truyền tín hiệu đến khối để xử lí điều khiển Giáo trình đề cập đến vấn đề đo lường sai số, cấu đo, nguyên lí đo đại lượng điện, mạch đo, thiết bị đo Giáo trình biên soạn với cộng tác giáo viên giảng trường Cao Đẳng Dầu Khí Xin chân thành cám ơn giúp đỡ bạn đồng nghiệp, tác giả tài liệu mà tham khảo điều kiện thuận lợi trường Cao Đẳng Dầu Khí dành cho chúng tơi để giáo trình sớm mắt bạn đọc Chúng tơi biên soạn giáo trình Đo lường điện gồm với nội dung sau: - Bài 1: Đại cương đo lường điện - Bài 2: Sử dụng cấu thị đo lường - Bài 3: Đo dòng điện điện áp - Bài 4: Đo điện trở - Bài 5: Đo điện dung điện cảm - Bài 6: Đo cơng suất điện Giáo trình Đo lường điện biên soạn phục vụ cho công tác giảng dạy giáo viên tài liệu học tập học viên Tuy cố gắng nhiều việc trình bàyvà nội dung giáo trình khó tránh khỏi sai sót nên chúng tơi mong ý kiến đóng góp quý đồng nghiệp, em học viên để lần tái sau hoàn thiện Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 06 năm 2022 Tham gia biên soạn Chủ biên: Lê Thị Thu Hường Ninh Trọng Tuấn Nguyễn Xuân Thịnh MỤC LỤC BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 KHÁI NIỆM VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐO LƯỜNG 12 PHÂN LOẠI CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO LƯỜNG 13 CHỨC NĂNG VÀ ĐẶC TÍNH THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG 14 PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO LƯỜNG 14 SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG: 14 SỰ CHUẨN HÓA TRONG ĐO LƯỜNG 15 TÍNH TỐN SAI SỐ VÀ CẤP CHÍNH XÁCCÁC BIỆN PHÁP AN TOÀN KHI SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐO 16 BÀI 2: SỬ DỤNG CÁC CƠ CẤU CHỈ THỊ TRONG ĐO LƯỜNG 21 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 CƠ CẤU TỪ ĐIỆN 22 CƠ CẤU ĐIỆN TỪ 25 CƠ CẤU ĐIỆN ĐỘNG 28 CƠ CẤU CẢM ỨNG 31 CƠ CẤU ĐO TĨNH ĐIỆN: 32 CƠ CẤU ĐO ĐIỆN TỬ: 32 BÀI 3: ĐO DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP 34 3.1 3.2 ĐO DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU (DC) VÀ XOAY CHIỀU (AC) 35 ĐO ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU (DC) VÀ XOAY CHIỀU (AC) 41 BÀI 4: ĐO ĐIỆN TRỞ 50 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 ĐO ĐIỆN TRỞ DÙNG PHƯƠNG PHÁP ĐO GIÁN TIẾP: 51 MẠCH ĐO ĐIỆN TRỞ BẰNG OHM KẾ: 53 CẦU WHEATSTONE ĐO ĐIỆN TRỞ 57 MEGOHM KẾ VÀ ỨNG DỤNG ĐO ĐIỆN TRỞ CÁCH ĐIỆN 60 ĐO ĐIỆN TRỞ ĐẤT 62 BÀI 5: ĐO ĐIỆN DUNG VÀ ĐIỆN CẢM 67 5.1 5.2 ĐO ĐIỆN DUNG: 68 ĐO ĐIỆN CẢM: 71 BÀI 6: ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG 74 6.1 6.2 6.3 6.4 ĐO CÔNG SUẤT MỘT CHIỀU 75 ĐO CÔNG SUẤT XOAY CHIỀU: 77 ĐO HỆ SỐ CÔNG SUẤT: 88 ĐO ĐIỆN NĂNG: 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT k: Cấp xác dụng cụ đo Xm: Giá trị cực đại thang đo dụng cụ gọi giá trị định mức Xđm Xth: Sai số hệ thống Xht: Sai số hệ thống Xn: Sai số ngẫu nhiên x: Giá trị thực ɛ: Sai số tương đối : Sai số quy dẫn max: Sai số quy dẫn lớn F: Lực điện từ tác dụng lên cạnh khung dây [N] B: Độ cảm ứng từ khe hở khơng khí [T] l: Chiều dài tác dụng khung dây [m] b: Bề rộng khung dây [m] N: Số vòng dây [vòng] I: Cường độ dòng điện chạy qua khung dây [A] Kc: Hệ số cản lị xo : Góc lệch kim thị, hay góc xoắn lị xo KI: hệ số tỉ lệ dòng điện I: Dòng điện cần đo [A] Im: Dòng điện chạy qua cấu [A] IS: Dòng điện chạy qua điện trở shunt [A] n hệ số hiệu chỉnh dòng điện: Rp: Điện trở phụ mắc nối tiếp với cấu [] Rx: Điện trở cần đo [] R: Điện trở cân thang đo [] Cx: Điện dung tụ điện Lx: Điện cảm cuộn dây PL: Công suất tiêu thụ IA: Dòng điện chạy qua cuộn dòng [A] IV: Dòng điện chạy qua cuộn áp [A] Cw: Hằng số Watt kế PA: Công suất đo pha A cho Watt kế W1 [W] PB: Công suất đo pha B cho Watt kế W2 [W] PC: Công suất đo pha C cho Watt kế W3 [W] : Góc lệch pha điện áp U dịng điện I DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống đo lường 14 Hình 1: Cơ cấu đo từ điện 22 Hình 2: Phần động cấu từ điện 23 Hình 3: Cơ cấu điện từ loại dẹt 26 Hình 4: Cơ cấu điện từ loại tròn 26 Hình 5: Cơ cấu điện động 29 Hình 6: Cơ cấu cảm ứng 31 Hình 3.1: Mạch đo dịng điện dung điệntrở Shunt 35 Hình 3.2: Cơ cấu đo dùng điện trở shunt riêng biệt 36 Hình 3: Cơ cấu đo dùng điện trở Shunt vạn 36 Hình 3.4: Sơ đồ chỉnh lưu nửa chu kì 38 Hình 3.5: Sơ đồ chỉnh luu tồn kì 38 Hình 3.6: Sơ đồ chỉnh luu nửa chu kì dung diode điện trở 39 Hình 7: Sơ đồ mắc Volt kế vào mạch 40 Hình 8: Sơ đồ mạch đo volt kế 41 Hình 9: Cơ cấu đo dùng điện trở phụ riêng biệt 41 Hình 10: Cơ cấu đo dùng điện trở phụ vạn 42 Hình 11: Sơ đồ mạch đo điện áp xoay chiều sử dụng diode 42 Hình 12 Sơ đồ mạch đo điện áp xoay chiều sử dụng diode 43 Hình 13: Sơ đồ mạch đo điện áp xoay chiều sử dụng diode kết hợp điện trở 43 Hình 14: Sơ đồ mắc volt kế vào mạch đo 44 Hình 15: Đo điện áp chiều phương pháp biến trở 45 Hình 16: Sơ đồ định chuẩn cho Volt kế chiều 46 Hình 17: Sơ đồ định chuẩn cho Ampe kế chiều 46 Hình 18: Sơ đồ định chuẩn cho Volt kế xoay chiều 47 Hình 19: Sơ đồ định chuẩn cho Ampe kế xoay chiều 47 Hình 20: Sơ đồ khối 47 Hình 1: Cách mắc Volt kế trước Ampe kế 51 Hình 2: Cách mắc Ampe kế trước Volt kế 52 Hình 3: Đo điện trở dung phương pháp đo điện áp biến trở 53 Hình 4: Sơ đồ mạch đo điện trở 53 Hình 5: Sơ đồ mạch đo điện trở thực tế 54 Hình 6: Sơ đồ mạch mở rộng phạm vi đo xác sử dụng điện trở riêng biệt mắc song song với cấu 56 Hình 7: Sơ đồ đo điện trở cầu Wheatston cân 57 Hình 8: Sơ đồ đo điện trở cầu Wheatston không cân 59 Hình 9: Cấu tạo MegOhm kế 60 Hình 10: Đo điện trở trực tiếp 64 Hình 11: Sơ đồ mạch đo tương đương 64 Hình 12 Đo điện trở đất gián tiếp 65 Hình 1: Sơ đồ mạch đo điện dung 68 Hình 2: Đo tụ điện có điện trở rỉ 69 Hình 3: Sơ đồ mạch đo kiểm tra độ rỉ tụ ampe kế 69 Hình 4: Sơ đồ mạch đo kiểm tra độ rỉ tụ volt kế 70 Hình 5: Sơ đồ mạch đo kiểm tra độ rỉ tụ khơng phân cực tính volt kế 70 Hình 6: Sơ đồ mạch đo điện cảm 71 Hình 7: Mạch đo điện cảm có điện trở tổn hao cuộn dây 71 Hình 1: Volt kế mắc trước Ampe kế 75 Hình 2: Sơ đồ đo mắc volt kế sau Ampe kế 76 Hình 3: Sơ đồ đo công suất cuộn áp mắc trước cuộn dịng 77 Hình 4: Sơ đồ đo công suất cuộn áp mắc sau cuộn dịng 77 Hình 5: Đo gián tiếp công suất tải pha 78 Hình 6: Giản đồ vector 78 Hình 7: Mạch đo trực tiếp công suất tải pha 79 Hình 8: Kí hiệu watt kế pha 80 Hình 9: Watt kế pha phần tử 81 Hình 10: Watt kế pha phần tử 81 Hình 11: Watt kế pha 2,5 phần tử 81 Hình 12: Sơ đồ mạch đo công suất tải pha dây đối xứng 81 Hình 13: Sơ đồ mạch đo công suất tải pha dây bất đối xứng 82 Hình 14: Sơ đồ mạch đo dùng watt kế pha phẩn tử 82 Hình 15: Sơ đồ mạch đo cơng suất tải pha dây 83 Hình 16: Đo cơng suất phản kháng dung Watt kế, Volt kế, Ampe kế 84 Hình 17: Sơ đồ mạch chuyển Watt kế thành Var kế 85 Hình 18: Giản đồ vector 85 Hình 19: Sơ đồ nối mạch đo dùng VAR kế 86 Hình 20: Đo cơng suất phản kháng tải pha dây đối xứng 86 Hình 21: Giản đồ vector 87 Hình 22: Đo công suất phản kháng tải pha dây khơng đối xứng 87 Hình 23: Đo công suất phản kháng tải pha dây tải cân 88 Hình 24: Đo cơng suất phản kháng tải pha dây tải không cân 88 Hình 25: Đo cơng suất phản kháng tải pha Bằng Watt kế pha 88 Hình 26: Đo cosφ dùng Volt kế, Ampe kế Watt kế 89 Hình 27: Mạch đo cosφ dùng Volt kế 89 Hình 28: Giản đồ vector điện áp 89 Hình 29: Mạch đo cosφ dùng Ampe kế 90 Hình 30: Mạch đo cosφ dùng cosφ kế điện động 90 Hình 31: Mạch đo điện tải pha 91 Hình 32: Sơ đồ nguyên lý điện kế pha 92 Hình 33: Mạch đo điện dùng Watt kế pha phần tử 94 Hình 34: Mạch đo điện dùng Watt kế pha phần tử 95 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: ĐO LƯỜNG ĐIỆN Tên mô đun: ĐO LƯỜNG ĐIỆN Mã mô đun: ELEI53115 Thời gian thực môn học: 75 giờ; (Lý thuyết: 14 giờ; Thực hành: 58 giờ, kiểm tra: 03 giờ) Số tín chỉ: 03 Vị trí, tính chất mơ đun: Vị trí: Là môn học thuộc môn học sở Bài trình đào tạo Mơn học dạy trước môn học, mô đun chuyên môn nghề sau mơn như: An tồn điện, mạch điện Tính chất: Mơn học trang bị kiến thức, kỹ đo lường thông số mạch điện … Mục tiêu mơ-đun: Về kiến thức: Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc số dụng cụ đo điện thông dụng Hiểu cách đo thông số đại lượng điện mạch điện   Về kỹ năng: - Đo thông số đại lượng mạch điện - Sử dụng loại máy đo thông dụng để đo thông số mạch điện - Về lực tự chủ trách nhiệm: Về lực tự chủ trách nhiệm: + Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận công việc; + Tuân thủ nghiêm túc quy định an toàn Chương trình mơ đun: 5.1 Chương trình khung: TT Mã MH, MĐ I Thời gian đào tạo (giờ) Thực Kiểm tra hành, Tổng Lý thí nghiệm, số thuyết thảo luận, LT TH tập Tên môn học, mô đun Tín Các mơn học chung/đại cương 14 285 117 153 10 COMP52001 Giáo dục trị 30 15 13 2 COMP51003 Pháp luật 15 COMP51007 Giáo dục thể chất 30 24 COMP52009 COMP52005 Giáo dục quốc phòng an ninh Tin học FORL54002 SAEN52001 45 21 21 2 45 15 29 Ngoại ngữ 90 30 56 An toàn vệ sinh lao động 30 23 42 1050 267 732 18 33 11 225 98 113 7 Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Môn học, mơ đun sở II II.1 ELET5201 An tồn điện 30 28 ELET51165 Vẽ điện 30 29 10 ELET5308 Điện kỹ thuật 45 42 11 ELET52116 Khí cụ điện 45 14 28 12 ELEO53149 Thực tập điện 75 14 56 Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 31 825 169 619 11 26 13 ELET5316 Bảo vệ rơ le 75 14 58 14 ELEI53115 Đo lường điện 75 14 58 15 ELET55157 Trang bị điện 120 28 87 16 ELET52137 Phần điện nhà máy điện trạm biến áp 45 14 29 1 17 ELET55141 Thí nghiệm khí cụ điện 120 28 87 18 ELET54143 Thí nghiệm máy cắt điện 90 28 58 2 19 ELET55145 Thí nghiệm thiết bị điện quay 120 28 87 20 ELET54151 Thực tập sản xuất 180 15 155 10 56 1335 384 885 28 38 II.2 Tổng cộng 5.2 Chương trình chi tiết mơ-đun: Số TT Nội dung tổng quát Bài1 : Đại cương đo lường điện Tổng số Thời gian (giờ) Thực hành, Lý thí nghiệm, thuyết thảo luận, tập 3 Kiểm tra LT TH 0