Giáo trình đo lường điện (nghề điện công nghiệp) trường cđ cộng đồng lào cai

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN TÍCH HỢP: ĐO LƯỜNG ĐIỆN (MĐ11) NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Lào Cai, năm 2017 -1- MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU BÀI 1: CƠ SỞ CHUNG VỀ KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐỊNH NGHĨA ĐO LƯỜNG VÀ PHÂN LOẠI THIẾT BỊ ĐO 3 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA DỤNG CỤ ĐO LƯỜNG …………………………………………….6 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA THIẾT BỊ ĐO…………………………………………………………….6 KHÁI NIỆM VỀ CHUYỂN ĐỔI ĐO LƯỜNG… ……………………………………………….6 BÀI 2: CÁC CƠ CẤU CHỈ THỊ CƠ ĐIỆN Cơ sở chung 2.Cơ cấu thị từ điện 3.Cơ cấu thị điện từ Cơ cấu thị điện động Cơ cấu thị cảm ứng BÀI 3: ĐO DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA VIỆC ĐO DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP Đo dòng điện Đo điện áp BÀI 4: ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG Đo công suất điện tác dụng mạch pha Đo công suất điện tác dụng mạch ba pha BÀI 5: ĐO CÁC THÔNG SỐ CỦA MẠCH ĐIỆN ĐO ĐIỆN TRỞ Đo điện cảm Đo điện dung BÀI 6: SỬ DỤNG VOM CÔNG DỤNG VÀ CẤU TẠO Sử dụng cách bảo quản đồng hồ đo BÀI 6: SỬ DỤNG VOM CÔNG DỤNG VÀ CẤU TẠO 14 14 16 16 17 19 21 21 21 27 34 34 41 54 54 54 58 54 54 54 54 54 Sử dụng PHẦN V TÀI LIỆU CẦN THAM KHẢO 66 -2- Lời nói đầu Mơn học kỹ thuật đo lường trình bày kiến thức kỹ thuật đo dùng ngành điện Giới thiệu phép đo để ứng dụng cho nghề Điện Công nghiệp Kỹ thuật Đo lường Điện môn học nghiên cứu cấu đo, phương pháp đo đại lượng vật lý: đại lượng điện: điện áp, dòng điện, công suất… Bài giảng Kỹ thuật Đo lường Điện biên soạn dựa giáo trình tài liệu tham khảo nay, dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành: Vận hành nhà máy thuỷ điện, Điện dân dụng, Cơ điện nông thôn, Cung cấp cho sinh viên kiến thức chuyên sâu kỹ thuật đo lường ngành Vận hành nhà máy thuỷ điện Trình bày dụng cụ đo, nguyên lý đo phương pháp đo thơng số Trên sở đó, người học biết cách sử dụng dụng cụ đo xử lý kết đo công việc sau Trong q trình biên soạn, đồng nghiệp đóng góp nhiều ý kiến, cố gắng sửa chữa, bổ sung cho sách hoàn chỉnh hơn, song chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, hạn chế Mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc -3- CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Đo lường điện Mã mô đun: MĐ 11 Thời gian thực mô đun: 60 giờ; (Lý thuyết: 15giờ; Thực hành, tập, thảo luận, thí nghiệm: 40giờ; Kiểm tra: 5giờ) I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠ ĐUN - Vị trí mơ đun: Mơ đun bố trí sau học sinh học xong môn học chung, môn học/ mô đun: Điện kỹ thuật, Vẽ kỹ thuật - Vẽ điện - Tính chất mơ đun: Là mơ đun sở II MỤC TIÊU MÔ ĐUN: Kiến thức: - Mô tả cấu tạo, nguyên lý hoạt động cấu đo thông dụng: từ điện, điện từ, điện động, cảm ứng - Mô tả cấu tạo, nguyên lý hoạt động dụng cụ đo thơng dụng: am-pe mét, vơn mét, ốt mét, VOM, công tơ, mê-gôm mét, Tê-rô mét, cầu đo Wheastone, máy sóng, stroboscope - Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch đo dịng điện, điện áp, cơng suất tác dụng, điện tiêu thụ Kỹ năng: - Lắp đặt, đấu nối mạch đo dịng điện, điện áp, cơng suất tác dụng, điện tiêu thụ - Đọc giải thích ký hiệu ghi đồng hồ dụng cụ đo lường - Sử dụng dụng cụ đo, đo đại lượng điện: điện áp, cường độ dịng điện, điện trở, cơng suất, điện năng, điện trở cách điện, điện trở tiếp đất, biên độ, tần số - Bảo quản tốt loại dụng cụ đo theo qui định kỹ thuật Năng lực tự chủ trách nhiệm - Chủ động lập kế hoạch, dự trù vật tư, thiết bị - Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo tư khoa học công việc III NỘI DUNG MÔ ĐUN: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) STT Tên mô đun Bài 1: Cơ sở chung kỹ thuật đo lường Tổng số Lý TH, TL, Kiểm thuyết BT, TN tra -4- Định nghĩa đo lường phân loại thiết bị đo 1.5 0.5 Sơ đồ cấu trúc chuyển đổi đo lường dụng cụ đo lường 2.5 0.5 Cơ cấu thị từ điện 1.5 0.5 Cơ cấu thị điện từ 2.5 0.5 Cơ cấu thị điện động 1.5 0.5 Cơ cấu thị cảm ứng 2.5 0.5 Bài 3: Đo dòng điện điện áp Đo dòng điện Đo điện áp 16 9 Bài 2: Các cấu thị điện Bài 4: Đo công suất điện Đo công suất điện mạch pha Đo công suất điện mạch ba pha 3 Kiểm tra Bài 5: Đo thông số mạch điện Đo điện trở 0.5 1.5 Đo điện cảm, điện dung 0.5 1.5 0.5 0.5 Sử dụng VOM đo đại lượng Cách bảo quản đồng hồ đo 0.5 2.5 Bài 7: Sử dụng M Công dụng, cấu tạo Các cực M 0.5 1.5 Kiểm tra M Cách đo bảo quản đồng hồ đo 0.5 1.5 Công dụng, cấu tạo Các cực Têra 0.5 1.5 Kiểm tra Têra Cách đo Cách bảo quản đồng hồ đo 0.5 1.5 Bài 6: Sử dụng VOM Công dụng, cấu tạo Bài 8: Sử dụng Tera Bài 9: Sử dụng máy sóng (OSC) -5- 10 Sơ đồ khối OSC 0.5 1.5 Cách đo Cách bảo quản 0.5 1.5 Bài 10: Sử dụng Am pe kìm 1 Cơng dụng, cấu tạo 0.5 0.5 0.5 0.5 2.Sử dụng Ampe kìm đo đại lượng Cách bảo quản đồng hồ đo Kiểm tra Tổng cộng: 60 15 40 Nội dung chi tiết: Bài 1: Cơ sở chung kỹ thuật đo lường Thời gian: Mục tiêu bài: Học xong này, người học có khả năng: - Trình bày kiến thức chung kỹ thuật đo lường; - Định nghĩa, phân loại cách thực phép đo; - Nhận biết sơ đồ cấu trúc dụng cụ đo, đặc tính tĩnh đặc tính động thiết bị đo; - Trình bày khái niệm, phân loại chuyển đổi đo lường - Rèn luyện tính xác, tư khoa học, sáng tạo Nội dung: Định nghĩa đo lường phân loại thiết bị đo: 1.1 Định nghĩa; 1.2 Phân loại cách thực phép đo; 1.3 Các đặc trưng kỹ thuật đo lường; 1.4 Phân loại thiết bị đo Sơ đồ cấu trúc chuyển đổi đo lường dụng cụ đo lường: 2.1 Sơ đồ cấu trúc dụng cụ đo lường 2.1.1 Phân loại dụng cụ đo; 2.1.2 Sơ đồ khối dụng cụ đo 2.2 Khái niệm chuyển đổi đo lường: 2.2.1 Định nghĩa chuyển đổi đo lường; 2.2.2 Phân loại chuyển đổi đo lường; 2.2.3 Một số chuyển đổi thường gặp -6- Bài 2: Các cấu thị điện Thời gian: Mục tiêu bài: Học xong này, người học có khả năng: - Mơ tả ngun lý làm việc, chi tiết khí chung thị điện; - Mô tả cấu tạo nguyên lý làm việc loại cấu thị - Nhận biết cấu thị điện thơng qua ký hiệu; giải thích ký hiệu đồng hồ đo - Rèn luyện tính xác, tư khoa học sáng tạo Nội dung: Cơ cấu thị từ điện: 1.1 Cấu tạo; 1.2 Nguyên lý làm việc; 1.3 Đặc tính ứng dụng Cơ cấu thị điện từ: 2.1 Cấu tạo; 2.2 Nguyên lý làm việc; 2.3 Đặc tính ứng dụng Cơ cấu thị điện động: 3.1 Cấu tạo; 3.2 Nguyên lý làm việc; 3.3 Đặc tính ứng dụng Cơ cấu thị cảm ứng : 4.1 Cấu tạo; 4.2 Nguyên lý làm việc; 4.3 Đặc tính ứng dụng Bài 3: Đo dòng điện điện áp Thời gian: Mục tiêu bài: Học xong này, người học có khả năng: - Trình bày yêu cầu việc đo dịng điện, điện áp - Tóm tắt nội dung phương pháp đo dòng điện điện áp - Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch đo dòng điện, điện áp điện chiều xoay chiều - Lắp đặt, đấu nối mạch đo dòng điện, điện áp điện chiều xoay chiều tủ điện; bàn thực hành Đọc kết đo - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, xác, tư khoa học sáng tạo -7- Nội dung: Đo dòng điện: 1.1 Đo dòng điện chiều; 1.2 Đo dòng điện xoay chiều Đo điện áp: 2.1 Đo điện áp chiều 2.2 Đo điện áp xoay chiều Bài 4: Đo công suất điện Thời gian: 16 Mục tiêu bài: Học xong này, người học có khả năng: - Trình bày yêu cầu việc đo công suất, điện năng; - Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch đo công suất, đo điện mạch pha; ba pha - Lắp đặt, đấu nối mạch đo công suất, đo điện mạch pha; ba pha tủ điện; bàn thực hành Đọc kết đo - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, xác, tư khoa học sáng tạo Nội dung: Đo công suất điện mạch pha: 1.1 Đo công suất tác dụng oát mét điện động; 1.2 Đo công suất phản kháng pha; 1.3 Đo điện tiêu thụ công tơ cảm ứng pha Đo công suất điện tác dụng mạch ba pha: 2.1 Đo công suất tác dụng mạch ba pha 2.2 Đo công suất phản kháng mạch ba pha; 2.3 Đo điện tiêu thụ mạch ba pha Kiểm tra Bài 5: Đo thông số mạch điện Thời gian: Mục tiêu: - Đo, đọc xác trị số đại lượng R, L, C - Lựa chọn phù hợp phương pháp đo cho đại lượng cụ thể - Sử dụng bảo quản loại thiết bị đo tiêu chuẩn kỹ thuật - Rèn luyện tính xác, chủ động, nghiêm túc công việc Nội dung: Đo điện trở Đo điện cảm, điện dung -8- Bài 6: Sử dụng VOM Thời gian: Mục tiêu bài: Học xong này, người học có khả năng: - Mơ tả Cấu tạo chung VOM - Sử dụng thành thạo VOM để đo đại lượng - Thực bảo quản dụng cụ đo quy trình kỹ thuật - Rèn luyện tính xác, chủ động, nghiêm túc công việc Nội dung: Công dụng, cấu tạo Sử dụng VOM đo đại lượng Cách bảo quản đồng hồ đo Bài 7: Sử dụng Mê ga Ôm Thời gian: Mục tiêu bài: Học xong này, người học có khả năng: - Mơ tả cấu tạo chung, cực, cách kiểm tra, cách đấu dây Mê ga Ôm - Sử dụng thành thạo Mê ga Ôm để đo điện trở cách điện thiết bị điện hạ áp - Thực bảo quản dụng cụ đo quy trình kỹ thuật - Rèn luyện tính xác, chủ động, nghiêm túc công việc Nội dung: Công dụng, cấu tạo Các cực M Kiểm tra M Cách đo Cách bảo quản đồng hồ đo Bài 8: Sử dụng Tê Ôm Thời gian: Mục tiêu bài: Học xong này, người học có khả năng: - Mô tả cấu tạo chung, cực, cách kiểm tra, cách đấu dây Tê Ôm - Sử dụng thành thạo Tê Ôm để đo điện trở tiếp đất hệ thống chống sét - Thực bảo quản dụng cụ đo quy trình kỹ thuật - Rèn luyện tính xác, chủ động, nghiêm túc công việc Nội dung: Công dụng, cấu tạo Các cực Têra Kiểm tra Têra Cách đo Cách bảo quản đồng hồ đo Bài 9: Sử dụng máy sóng (OSC) Thời gian: Mục tiêu bài: Học xong OSC này, người học có khả năng: - Mơ tả cấu tạo, sơ đồ khối OSC - Sử dụng OSC để đo đại lượng điện áp, dòng điên, tần số, góc pha -9- - Thực bảo quản dụng cụ đo quy trình kỹ thuật - Rèn luyện tính xác, chủ động, nghiêm túc cơng việc Nội dung: Sơ đồ khối OSC Cách đo.Cách bảo quản Bài 10: Sử dụng Ampe kìm Thời gian: Mục tiêu bài: Học xong này, người học có khả năng: - Mơ tả Cấu tạo chung VOM - Sử dụng thành thạo VOM để đo đại lượng - Thực bảo quản dụng cụ đo quy trình kỹ thuật - Rèn luyện tính xác, chủ động, nghiêm túc công việc Nội dung: Công dụng, cấu tạo Sử dụng Ampe kìm đo đại lượng Cách bảo quản đồng hồ đo Kiểm tra IV ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN MƠ ĐUN: Phịng học chun mơn: Đo lường điện Trang thiết bị máy móc: + Bàn thực hành đo lường; Bàn thí nghiệm mạch điện xoay chiều pha, pha + Tủ điện + Bộ đồ nghề điện, khí cầm tay + Các loại dụng cụ đo: VOM/DVOM, M, am pa kìm, OSC, Tê-ra-ơm + Động điện xoay chiều pha, ba pha + Mơ hình bổ cắt loại cấu đo, Cầu đo Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu + Dây dẫn điện: Dây đơn có đầu cốt trịn + Dây điện mềm có đầu cốt dẹt Các điều kiện khác - Yêu cầu giáo viên giảng dạy theo Thông tư 08/2017/TT-BLĐTBXH ban hành ngày 10 tháng 03 năm 2017 Bộ Trưởng Bộ Lao động Thương binh Xã hội quy định chuẩn chuyên môn, nghiệp vụ nhà giáo giáo dục nghề nghiệp - 10 - - Đề cương, giáo án, giảng môn học - Hệ thống câu hỏi, tập - Máy vi tính, máy chiếu đa V NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ: Nội dung: - Kiến thức: thơng qua kiểm tra hình thức trắc nghiệm tự luận nội dung khái niệm, giải thích ký hiệu, đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc cấu đo - Kỹ năng: Đánh giá thông qua tập thực hành lắp đặt đấu nối, sử dụng thiết bị đo để đo đại lượng điện không điện - Năng lực tự chủ tự chịu trách nhiệm: Có ý thức chấp hành nội quy học tập; Tác phong trách nhiệm công việc Phương pháp đánh giá: - Kiểm tra lý thuyết với nội dung học có liên hệ với thực tiễn - Thực hành: Kiểm tra đánh giá kĩ lắp ráp sửa chữa mạch điện - Đánh giá trình học: + Câu hỏi truy vấn + Kiểm tra: Viết + Thực hành lắp mạch - Đánh giá cuối môn học: Kiểm tra (thi): tích hợp (viết phần lý thuyết kỹ lắp mạch sửa chữa mạch phần thực hành) - Thang điểm 10 VI HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN MƠ ĐUN: Phạm vi áp dụng chương trình: Chương trình mơ đun sử dụng để giảng dạy cho trình độ Cao đẳng Điện cơng nghiệp Hướng dẫn phương pháp giảng dạy, học tập mô đun: * Đối với giảng viên - Trước giảng dạy, giáo viên cần vào nội dung học để chuẩn bị đầy đủ điều kiện cần thiết nhằm đảm bảo chất lượng dạy học - Bố trí thời gian làm thực hành lắp đặt, đấu nối, sử dụng thiết bị đo để đo đại lượng điện không điện - Sử dụng mơ hình cắt bổ, để mơ tả cấu tạo, nguyên lý làm việc cấu đo - Cần tập trung lớp để hướng dẫn ban đầu: Phần giáo viên cần thao tác mẫu cho sinh viên quan sát - 11 - - Tùy vào thiết bị có phịng chun mơn nhóm nên tối đa sinh viên Phần giáo viên nên quan sát nhóm sửa sai chỗ - Tập trung lớp để rút kinh nghiệm sau ca thực tập: Phần giáo viên cho sinh viên nêu lên vướng mắc ca thực tập đưa phương pháp khắc phục * Đối với người học: + Với lý thuyết: Nên nhẩm – nhớ - ghi chép Khi học cần hiểu chất vấn đề + Với phần thực hành: Phải luyện tập để hình thành kỹ hình thành kỹ từ thao tác mẫu giảng viên, hình thành từ việc vận dụng cách sáng tạo, linh hoạt thân Những trọng tậm cần ý: - Các cấu thị điện; - Đo dịng điện điện áp; - Đo cơng suất điện Tài liệu tham khảo: - Đo lường điều khiển máy tính- Ngơ Diên Tập - NXB khoa học kỹ thuật, 1997 - Giáo trình đo lường đại lượng điện không điện- Nguyễn Văn Hòa - Vụ trung học chuyên nghiệp - Dạy nghề - Nhà xuất Giáo Dục, 2002 - Kỹ thuật đo- Nguyễn Ngọc Tân - NXB khoa học kỹ thuật - Cảm biến ứng dụng - Dương Minh Trí - NXB khoa học kỹ thuật - 12 - BÀI 1: CƠ SỞ CHUNG VỀ KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG Trong q trình nghiên cứu khoa học nói chung cụ thể từ việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm vận hành, sữa chữa thiết bị, q trình cơng nghệ… u cầu phải biết rõ thông số đối tượng để có định phù hợp Sự đánh giá thông số quan tâm đối tượng nghiên cứu thực cách đo đại lượng vật lý đặc trưng cho thơng số ĐỊNH NGHĨA ĐO LƯỜNG VÀ PHÂN LOẠI THIẾT BỊ ĐO: 1.1 Định nghĩa Đo lường trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có kết số so với đơn vị đo Kết đo lường (Ax) giá trị số, định nghĩa tỉ số đại lượng cần đo (X) đơn vị đo (Xo): Kết đo biểu diễn dạng: A = ta có X = A.X0 Trong đó: X - đại lượng đo X0 - đơn vị đo A - số kết đo Từ (1.1) có phương trình phép đo: X = Ax Xo , rõ so sánh X so với Xo, muốn đo đại lượng cần đo X phải có tính chất giá trị so sánh được, muốn đo đại lượng khơng có tính chất so sánh thường phải chuyển đổi chúng thành đại lượng so sánh 1.2 Phân loại cách thực phép đo Phương pháp đo việc phối hợp thao tác trình đo, bao gồm thao tác: xác định mẫu thành lập mẫu, so sánh, biến đổi, thể kết hay thị Các phương pháp đo khác phụ thuộc vào phương pháp nhận thông tin đo nhiều yếu tố khác đại lượng đo lớn hay nhỏ, điều kiện đo, sai số, yêu cầu… Tùy thuộc vào đối tượng đo, điều kiện đo độ xác yêu cầu phép đo mà người quan sát phải biết chọn phương pháp đo khác để thực tốt q trình đo lường Có thể có nhiều phương pháp đo khác thực tế thường phân thành loại phương pháp đo phương pháp đo biến đổi thẳng phương pháp đo kiểu so sánh 1.2.1 Phương pháp đo biến đổi thẳng - Định nghĩa: phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu biến đổi thẳng, nghĩa khơng có khâu phản hồi - Q trình thực hiện: * Đại lượng cần đo X qua khâu biến đổi để biến đổi thành số NX, đồng thời đơn vị đại lượng đo XO biến đổi thành số NO * Tiến hành trình so sánh đại lượng đo đơn vị (thực phép chia NX/NO), * Thu kết đo: AX = X/XO = NX/NO - 13 - Hình 1.1 Lưu đồ phương pháp đo biến đổi thẳng Quá trình gọi trình biến đổi thẳng, thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo biến đổi thẳng Tín hiệu đo X tín hiệu đơn vị XO sau qua khâu biến đổi (có thể hay nhiều khâu nối tiếp) qua biến đổi tương tự - số A/D để có NX NO , qua khâu so sánh có NX/NO Dụng cụ đo biến đổi thẳng thường có sai số tương đối lớn tín hiệu qua khâu biến đổi có sai số tổng sai số khâu, dụng cụ đo loại thường sử dụng độ xác u cầu phép đo khơng cao 1.2.2.Phương pháp đo kiểu so sánh: - Định nghĩa: phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu mạch vịng, nghĩa có khâu phản hồi - Q trình thực hiện: + Đại lượng đo X đại lượng mẫu XO biến đổi thành đại lượng vật lý thuận tiện cho việc so sánh + Q trình so sánh X tín hiệu XK (tỉ lệ với XO) diễn suốt trìnhđo, hai đại lượng đọc kết XK có kết đo Q trình đo gọi trình đo kiểu so sánh Thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo kiểu so sánh (hay gọi kiểu bù) Hình 1.2 Lưu đồ phương pháp đo kiểu so sánh * Các phương pháp so sánh: so sánh SS thực việc so sánh đại lượng đo X đại lượng tỉ lệ với mẫu XK, qua so sánh có: ΔX = X - XK Tùy thuộc vào cách so sánh mà có phương pháp sau: - So sánh cân bằng: Quá trình thực hiện: đại lượng cần đo X đại lượng tỉ lệ với mẫu XK = NK.XO so sánh với cho ΔX = 0, từ suy X = XK = NK.XO suy kết đo: AX = X/XO = NK Trong trình đo, XK phải thay đổi X thay đổi để kết so sánh ΔX = từ suy kết đo Độ xác: phụ thuộc vào độ xác XK độ nhạy thiết bị thị cân (độ xác nhận biết ΔX = 0) Ví dụ: cầu đo, điện kế cân - 14 - - So sánh không cân bằng: Quá trình thực hiện: đại lượng tỉ lệ với mẫu XK không đổi biết trước, qua so sánh có ΔX = X - XK, đo ΔX có đại lượng đo X = ΔX + XK từ có kết đo: AX = X/XO = (ΔX + XK)/XO Độ xác: độ xác phép đo chủ yếu độ xác XK định, ngồi cịn phụ thuộc vào độ xác phép đo ΔX, giá trị ΔX so với X (độ xác phép đo cao ΔX nhỏ so với X) Phương pháp thường sử dụng để đo đại lượng không điện, đo ứng suất (dùng mạch cầu không cân bằng), đo nhiệt độ… - So sánh không đồng thời: Quá trình thực hiện: dựa việc so sánh trạng thái đáp ứng thiết bị đo chịu tác động tương ứng đại lượng đo X đại lượng tỉ lệ với mẫu XK, hai trạng thái đáp ứng suy X = XK Đầu tiên tác động X gây trạng thái đo thiết bị đo, sau thay X đại lượng mẫu XK thích hợp cho gây trạng thái X tác động, từ suy X = XK Như rõ ràng XK phải thay đổi X thay đổi Độ xác: phụ thuộc vào độ xác XK Phương pháp xác thay XK X trạng thái thiết bị đo giữ nguyên Thường giá trị mẫu đưa vào khắc độ trước, sau qua vạch khắc mẫu để xác định giá trị đại lượng đo X Thiết bị đo theo phương pháp thiết bị đánh giá trực tiếp vônmét, ampemét thị kim - So sánh đồng thời: Quá trình thực hiện: so sánh lúc nhiều giá trị đại lượng đo X đại lượng mẫu XK, vào giá trị suy giá trị đại lượng đo Ví dụ: xác định inch mm: lấy thước có chia độ mm (mẫu), thước theo inch (đại lượng cần đo), đặt điểm trùng nhau, đọc điểm trùng là: 127mm inch, 254mm 10 inch, từ có được:1 inch = 127/5 = 254/10 = 25,4 mm Trong thực tế thường sử dụng phương pháp để thử nghiệm đặc tính cảm biến hay thiết bị đo để đánh giá sai số chúng Từ phương pháp đo có cách thực phép đo là: - Đo trực tiếp : kết có sau lần đo - Đo gián tiếp: kết có phép suy từ số phép đo trực tiếp - Đo hợp bộ: gián tiếp phải giả phương trình hay hệ phương trình có kết - Đo thống kê: đo nhiều lần lấy giá trị trung bình có kết Sơ đồ cấu trúc dụng cụ đo lường: 2.1 Phân loại dụng cụ đo; * Theo cách biến đổi phân thành: - 15 - + Dụng cụ đo biến đổi thẳng: dụng cụ đo đại lượng cần đo X biến đổi thành lượng Y theo đường thẳng khơng có khâu phản hổi + Dụng cụ đo kiểu biến đổi bù: loại dụng cụ đo có mạch phản hồi với chuyển đổi ngược biến đổi đại lượng Y thành đại lượng bù để bù với tín hiệu đo X * Theo phương pháp so sánh + Dụng cụ đo đánh giá trực tiếp: dụng cụ khắc độ theo đơn vị đại lượng đo từ trước, đo đại lượng đo so sánh với kết đo + Dụng cụ đo kiểu so sánh: Là dụng cụ đo thực việc so sánh qua lần đo * Theo phương pháp đưa thông tin + Dụng cu đo tương tự dụng cụ có số hàm liên tục đại lượng đo: Dụng cụ đo tương tự bao gồm dụng cụ đo có kim chỉ, dụng cụ đo kiểu tự ghi (kết đo ghi lại dạng đường cong phụ thuộc thời gian) + Dụng cụ đo dố: Là dụng cụ đại lượng đo liên tục biến đổi thành rời rạc kết đo thể dạng số * Theo đại lượng đo: Các dụng cụ mang tên đại lượng đo Vônmét, Ampemét, Oátmét * Theo điều kiện đo: Đo trời, nhà, nước * Theo kết cấu: đo chiều, đo xoay chiều * Theo loại dòng điện: Đo chiều, đo xoay chiều * Theo điện áp: hạ áp, cao áp 2.2 Sơ đồ khối dụng cụ đo Mỗi dụng cụ đo thường gồm ba khâu chính: Chuyển đổi sơ cấp, mạch đo, cấu thị - Chuyển đổi sơ cấp làm nhiệm vụ biến đổi đại lượng đo thành tín hiệu điện, khâu quan trọng thiết bị - Mạch đo khâu gia công thông tin đo sau chuyển đổi sơ cấp làm nhiệm vụ tính tốn thực sơ đồ mạch Mạch đo thường mạch điện tử vi xử lý để nâng cao đặc tính dụng cụ đo - 16 - - Cơ cấu thị khâu cuối dụng cụ thể kết đo dạng số so với đơn vị Có cách thể kết đo: thị kim, thị thiết bị tự ghi, thị số Có ba cách thể kết đo + Chỉ thị kim + Chỉ thị thiết bị tự ghi + Chỉ thị dạng số Các đặc tính thiết bị đo: 3.1 Các đặc tính tĩnh thiết bị đo; a Sai số b Điện trở đầu vào, đầu 3.2 Các đặc tính động thiết bị đo Khái niệm chuyển đổi đo lường: 4.1 Khái niệm; Là chuyển đổi từ tín hiệu khơng điện thành tín hiệu điện ứng dụng hệ thống cảm biến: quang nhiệt, lưu lượng, áp suất 4.2 Định nghĩa chuyển đổi đo lường; Là chuyển đổi từ tín hiệu khơng điện thành tín hiệu điện ứng dụng hệ thống cảm biến: quang nhiệt, lưu lượng, áp suất 4.3 Phân loại chuyển đổi đo lường; * Định nghĩa chuyển đổi đo lường: * Phân loại chuyển đổi đo lường: - Theo biến đổi: Biến đổi thẳng, biến đổi bù (là loại dụng cụ có mạch phản hồi với biến đổi ngược biến đổi đại lượng Y thành Xk để bù với tín hiệu đo) - Theo phương pháp so sánh: dụng cụ đánh giá trực tiếp, dụng cụ đo kiểu so sánh - Phương pháp đưa thông tin: Dụng cụ đo tương tự, dụng cụ đo kiểu kim chỉ, dụng cụ đo tự ghi (kết đo đưa kiểu đường cong phụ thuộc thời gian), dụng cụ đo thị số 4.4 Một số chuyển đổi thường gặp Một số chuyển đổi thường gặp: chuyển đổi điện trở, chuyển đổi điện cảm, chuyển đổi hỗ cảm, chuyển đổi áp từ, chuyển đổi điện dung, chuyển đổi nhiệt điện - 17 - BÀI 2: CÁC CƠ CẤU CHỈ THỊ CƠ ĐIỆN Dụng cụ đo tương tự có số đại lượng liên tục tỉ lệ với đại lượng đo liên tục Thường sử dụng thị điện có tín hiệu vào dịng điện, tín hiệu góc quay kim bút ghi giấy (dụng cụ tự ghi) Những dụng cụ đo dụng cụ đo biến đổi thẳng: đại lượng cần đo X điện áp, dòng điện, tần số, góc pha … biến đổi thành góc quay α phần động (so với phần tĩnh), tức biến đổi từ lượng điện từ thành lượng học Từ có biểu thức quan hệ: α = f ( X ) với X đại lượng điện Các cấu thị thường dùng dụng cụ đo đại lượng: dòng điện, điện áp, cơng suất, tần số, góc pha, điện trở…của mạch điện chiều xoay chiều tần số công nghiệp CƠ SỞ CHUNG 1.1 Nguyên lý làm việc cấu thị điện Khi cho dòng điện vào cấu thị điện, tác động từ trường (do nam châm vĩnh cửu dòng điện đưa vào sinh ra) lên phần động cấu đo sinh mômen quay Mq tỷ lệ với độ lớn dòng điện I đưa vào cấu: Trong đó: We: lượng điện từ trường α: góc lệch phần động Nếu đặt vào trục phần động lò xo cản, phần động quay lò xo bị xoắn lại sinh mơmen cản Mc tỷ lệ thuận với góc lệch α tính: Mc = D  Trong D hệ số phụ thuộc vào vật liệu kích thước lị xo Khi mơmen cản mơmen quay, phần động cấu dừng lại vị trí cân bằng: (1) Phương trình (1) phương trình đặc tính thang đo, cho biết đặc tính thang đo tính chất cấu thị M M M M c1 c2 - 18 - Hình 2.2 Xác định vị trí cân αc đồ thị Vị trí cân αc xác định đồ thị hình 5.2: ứng với dịng điện I khác có góc lệch α khác tương ứng với giá trị đo Ngồi hai mơmen thực tế phần động cấu thị điện cịn chịu tác dụng nhiều mơmen khác: mômen ổn định, mômen ma sát, mômen cản dịu, mơmen động lượng…với tính chất tác dụng khác 1.2 Các chi tiết khí chung cấu thị điện Hình 2.1 Các phận chi tiết chung cấu thị điện - Trục trụ: đảm bảo cho phần động quay trục như: khung dây, kim chỉ, lò xo cản… - Lò xo phản kháng dây căng dây treo: tạo mơmen cản (có mơmen cản riêng D) dẫn dòng điện vào khung dây Dây căng dây treo sử dụng cần giảm mômen cản để tăng độ nhạy cấu thị - Kim chỉ: gắn vào trục quay, độ di chuyển kim thang chia độ tỉ lệ với góc quay α - Thang đo: mặt khắc độ khắc giá trị đại lượng đo - Bộ phận cản dịu: có tác dụng rút ngắn q trình dao động phần động, xác lập vị trí cân nhanh chóng 1.3 Các ký hiệu quy ước mặt dụng cụ đo + : Cơ cấu đo kiểu điện từ +∩ : Cơ cấu đo kiểu từ điện + : Đặt vng góc + 2,5 or 1,5… Cấp xác dụng cụ đo + 5A (or 10A; 30A; 100A ) giới hạn đo lớn đồng hồ 2.CƠ CẤU CHỈ THỊ TỪ ĐIỆN 2.1 Cấu tạo - 19 - - Phần tĩnh: gồm: nam châm vĩnh cửu 1; mạch từ cực từ lõi sắt hình thành mạch từ kín Giữa cực từ lõi sắt có có khe hở khơng khí gọi khe hở làm việc, đặt khung quay chuyển động - Phần động: gồm: khung dây quay quấn bắng dây đồng Khung dây gắn vào trục quay (hoặc dây căng, dây treo) Trên trục quay có hai lị xo cản mắc ngược nhau, kim thị thang đo Hình 2.3 Cơ cấu thị từ điện 2.2 Nguyên lý làm việc Khi có dịng điện chạy qua khung dây (phần động), tác động từ trường nam châm vĩnh cửu (phần tĩnh) sinh mômen quay Mq làm khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu góc α Mơmen quay tính theo biểu thức: Với: B: độ từ cảm nam châm vĩnh cửu S: tiết diện khung dây W: số vòng dây khung dây Tại vị trí cân bằng, mơmen quay mômen cản: Với cấu thị cụ thể B, S, W, D số nên góc lệch α tỷ lệ bậc với dòng điện I chạy qua khung dây 2.3 Các đặc tính ứng dụng Từ biểu thức (5.1) suy cấu thị từ điện có đặc tính sau: - Chỉ đo dòng điện chiều - Đặc tính thang đo - Độ nhạy số - Ưu điểm: độ xác cao; ảnh hưởng từ trường ngồi khơng đáng kể (do từ trường nam châm vĩnh cửu sinh ra); công suất tiêu thụ nhỏ nên ảnh hưởng không đáng kể đến chế độ mạch đo; độ cản dịu tốt; thang đo (do góc quay - 20 - ... VIỆC ĐO DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP Đo dịng điện Đo điện áp BÀI 4: ĐO CƠNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG Đo công suất điện tác dụng mạch pha Đo công suất điện tác dụng mạch ba pha BÀI 5: ĐO CÁC THÔNG SỐ CỦA MẠCH ĐIỆN... cấu thị điện từ 2.5 0.5 Cơ cấu thị điện động 1.5 0.5 Cơ cấu thị cảm ứng 2.5 0.5 Bài 3: Đo dòng điện điện áp Đo dòng điện Đo điện áp 16 9 Bài 2: Các cấu thị điện Bài 4: Đo công suất điện Đo công. .. sáng tạo -7- Nội dung: Đo dòng điện: 1.1 Đo dòng điện chiều; 1.2 Đo dòng điện xoay chiều Đo điện áp: 2.1 Đo điện áp chiều 2.2 Đo điện áp xoay chiều Bài 4: Đo công suất điện Thời gian: 16 Mục