đo lường điện i đo điện áp và dòng điện

đo lường điện i đo điện áp và dòng điện

CHƯƠNG I: ĐO ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN

1.1 Một ampe-kế dùng cơ cấu đo tỪ điện có điện trở cơ cấu do Rim =99Q va dong làm lệch tối đa I„„ = 0,1mA Điện trở shunt R,= 19 Tính dòng điện tổng cộng

di qua ampe-kế trong các trường hợp:

a) kim lệch tối đa

b)_ 0,5D„; (ESD = I„a.„ full scale deviation)

a) kim lệch tối đa D„:

Điện áp hai đầu cơ cấu đo:

c)0,25mA:

I„= 0,25.0,1mA = 0,025mA

Vin= InRm= 0,025mMA.99Q = 2,475mV

Trang 1

1.3 Một cơ cấu đo từ điện có ba điện trở shunt được mắc theo kiểu shunt ayrton sử

dụng làm ampe-kế Ba điện trở có trị số R;=0,050, R;=0,45O, R;=4,5O, R„= 1kO, Im„= 50A, có mạch đo như hình sau, tính các trị số tầm đo của ampe-kế

1.4 Một cơ cấu đo từ điện Imax =100uA,điện trở dây nội (dây quấn) Rm = 1KO được

sử dụng làm vôn kế DC Tính điện trở tầm đo để vônkế có Vtd= 100V Tính điện

áp V hai đầu vôn kế khi kim có độ lệch 0,75Dm; 0,75Dm và 0,25Dm (độ lệch tối

1.5 Một cơ cấu đo tỪ điện có I„a.=50 HA; R„ =1700 @ được sử dụng làm vôn kế DC

có tầm đo 10V, 50V, 100V tính các điện trở tầm đo theo hình sau:

R, =——~-1700 =1,9983MQ 50uA

Theo hinh b:

Trang 4

a) Tính điện áp Vạ› khi chưa mắc Vônkế

b) Tính Vạ; khi mắc vôn kế, có độ nhạy 20kQ/V

c) Tính Vạa khi mac von kế, có độ nhay 200kQ/V

Trang 5

c)Với vôn kế có độ nhạy 200kQ/V

R,=5V.200kQ/V=1kQ

R//R2=1MQ//50kQ= 47,62kQ

47,62kO V„y=12V——D———=

e2 70kO + 47,62kQ4,86V 86V

1.7 Một cơ cấu đo tỪ điện có I;= 100A và điện tr73 cơ cấu đo R„ =1kQ được sử dụng làm vônkế AC có V tầm đo = 100V Mạch chỉnh lưu có

dạng cầu sử dụng diode silicon như hình vẽ, diode c6 Vrain =0,7V

a) tính điện trở nối tiếp R,

b) Tính độ lệch của vônkế khi điện áp đưa vào vônkế là 75V và 50V (trị hiệu dụng-RMS)

c)_ Tính độ nhạy của vôn kế Tín hiệu đo là tín hiệu xoay chiéu dang sin

Hình B.1.7 Giải:

Tạ, =1, =100,A = 1, = OHA — 157A

a)Tính R, và Re;

Trang 7

đỉnh)

giá trị:

Ở đây sử dụng chỉnh lưu bán kì nên ta có:

Ip=Itb/(0,5.0,673): tri đỉnh trong trường hợp chỉnh lưu bán kì

Cơ cấu đo có Ifs = Itb = 50 pA=> Im= 50 pA/(0,5.0,673) = 157 pA(tri Khi V= 20% Vid, IF(dinh) c6 gid tri 100 pA Vậy khi V= Vid, IE(đỉnh) có 100%

Trong bán kì dương:lI:iu = 500 HA Trong bán kì âm: I = 0

Trong chu kì của tín hiệu:

Thiệu dung =0,51 rainy

Với I là dòng điện mạch chính chạy qua Rs trong bán kì dương

Trang 8

1.9 Một ampe kế sử dụng cơ cấu đo từ điện có cầu chỉnh lưu và biến dòng như

hình vẽ Biết rằng cơ cấu do cé Is = 1mA va Rm = 1700Q Biết dòng có Nuz = 500; N„„= 4 Diode cóVF(đỉnh) = 0,7V; Rs=20kO Ampe kế lệch tối đa khi dòng

sO cap Ip = 250mA Tinh gia tri Rt

Hinh B.1.9 Giai:

Chỉnh lưu toàn kì nên ta có:

— Ith — mA —

Toast = 0 637 0/673 157mA

Điện áp Em ở hai đầu cuộn thứ biến dòng(trị đỉnh):

Em = (Rm+Rs) + 2Vp = 1,57mA(20kQ + 1700Q) + 1,4V= 35,5V

=> Es(trj hiéu dung) = (0,707.35,5V) = 25,1V

Dòng làm lệch tối đa cơ cấu đo có trị hiệu dung I:

1= 11,1Itb = 11,1.1mA=11,1mA

Ta có:

Trang 9

New —2s0mA_^ =2mA

CHUONG II: DO DIEN TRO

2.1 Cho E, = 1,5; Ri= 15kQ; Rm =1kQ; Ro = 1kO; I„„ = 50nA Xác định trị số đọc

cUa Rx khi Ty = Imax; Im = % Imax3 Im =3/4 Imax «

Giải:

Tại In =l„„ = 500A; V„ = I„„ x R„ = 50HA x 1kQ = 50mA

Vin _ 50mV á:I.=m

Do do: I, SN kQ = 504A Nhu vay dong dién: I, = 100pA

Suy ra I, = 50nA Vậy R, + Rị # c———~ 500A ¡R¿ # 15kO

Tương tự như cách tính trén In = 3/4 Imax = 37,51A

I, = In + 12 = 37,5pA + 37,5pA = 75pA

Rx +R = CC —=20k9, Rx= kO 75uA 5Ì

2.2 Một ohm-kế loại nối tiếp có mạch đo (Hinh dưới đây) Nguồn E; = 1,5V,

cơ cấu đo có I„ = 100A Điện trở R¡ + R„ = 15kQ

a)Tính dòng điện chạy qua cơ cấu đo khi R.= 0

b)Tính trị giá Rx để cho kim chỉ thi có độ lệch bằng 1/2 FSD, 1/4 FSD, 3/4 FSD

(ESD: độ lệch tối đa thang đo.)

Trang 10

Hình B.2.3 Giải:

Khi kim lệch tối đa (FSD):

Iạ= 500A; V„ = I„.R„ = 50nAx506 = 2,5mV

V„ _ 2,5Vm

502

=50//A

2 Dòng điện mạch chính: I, = I; + I„ = 50pA + 50pA = 100pA

E,

RR Eo = 5Ế, IT, 100/A =15kQ,

R,=(R,+ Rị)— Rị = 15kO - 15k© = 0 Kim lệch 1⁄2 FSD:

Trang 12

2.4 Một ohm-kế co mạch đo nhỉu hình bai 3 có nguồn Eb giam xuống chỉ còn 1,3V Tính trị giá mới của R2 ?.?lại các giá trị Rx tương ứng với độ lệch

R, +R, = 12 = _ 30kO — R, = 30kO —15kO = 15kO

In= 0,75 x 50A =37,5HA; Vm = 37,5pA x 50Q = 1,875mV

1875mV

= a =27,5UA; WA; 1,=37,5pA + 27,5pA = 65pA 1y= =

Y, R.+R, =Ýh =- ĐỂ 201Q — R =20kQ—15kO = 5kQ 65//A

b

2.5 Tính dòng điện chạy qua cơ cấu đo và độ lệch của kim chỉ thị của ohm-kế

có mạch dô như hình vẽ khi ta sử dung tầm đo Rx1 trong hai trường hợp:

a)R.=0

b)R,= 240

Trang 13

2.875KQ 8Q 9000 9009 10A

Mạch tương đương của ohm- kế khi ta sử dụng tầm đo Rx1 trong hai

truwowgtngf hợp R, = 0 và R,= 24 nhƯ sau:

In= 37,5pA = Ig: Khi kim lệch tối đa

© R.=24Q:

1, =——— »¥ 31954ma 240 +140(10Q //(16,685kQ))

102 l„ =31254mA——————————18,72uA: kim m = 3h, 100+ 16,6850 WA: kim lệch 1/2 FSD, lệ ;

2,6 Tính dòng điện chạy qua cơ cấu đo và độ lệch của kim chỉ thị của ohm-kế

có mạch như bài 5, khi sử dụng tầm đo Rx100 va Rx10k trong trường hợp

R,=0

Trang 14

702 2.875 ko 2360 2875kQ

Hình B.2.6 Giải:

se - Mạch tương đương của Ohm-kế khi ta sử dụng tầm đo Rx100 và R = 0

ie 15V

> "14700 + [1kQ//(9kQ + 2,875kO + 3,82kQ)]

oI 622,38UA

236kO + (1kQ.//15,695kQ)

I„ =62238MA—— HẾ—_— ~ >7 sUA =1, : kìm chỉ thị lệch tối đ m 1k© + 6,695kO › pt chỉ thị lệch tối đa

© - Mạch tương đương của ohm-kế khi ta sử dungj tầm đo Rx10kO và R„ =

Trang 15

2.7 Ta đo điện trở bằng cách dùng phương pháp V và A được mắc rẻ dài

Ampe-ké chỉ 0,5A,vôn kế chỉ 500V.Ampe kế có R, = 10Q,10kQ/V Tinh giá

E + Ea = 500V; I= 0,5A

R.+R=F TE, _ 500V _ 10nnQ I ` 05A

R= 10002 - R, = 1000Q - 10 =990

2.8 Các ampe-kế, vôn kế và điện trở R ở bài 2.7 được mắc rẻ ngắn Hãy tính

độ chỉ của vôn kế và ampe-kế (nguồn cung cấp vẫn là 500V)

Hình B.2.8 Giải:

Nội trở của vôn kế :

R,= 1000V x 10kQ/V =10MQ

Ry // R= 10MQ // 9902 = 989,92

Trang 16

ĐO ĐIỆN DUNG, ĐIỆN CẢM VÀ HỔ CẢM

3.1.Cho cầu đo như hình vẽ , biết C¡ =0.1HE và tỉ số Rz/R¿ có thể chỉnh được

thay đổi trong khoảng : 100/1 và 1/100 Hãy tính Cx mà cầu có thể đo được

3.2 Cho cầu điện dung như hình sau, thành phần mẫu C; =0,1nF ;Rs =10kQ Biết rằng

cầu cân bằng khi nguồn cung cấp co f = 100Hz; R: =125Q va Ru = 14,7Q Hãy tình giá

tri Rs, Cs va hé s6 t6n hao D của tụ?

Trang 17

3.3 Cho cầu điện dung như hình sau, thành phần mẫu C; =0,1nF ;R; =10kO Biết rằng

cầu cân bằng khi nguồn cung cấp co f = 100Hz; R: =125Q va Ru = 14,7 Hãy tình giá

trị R;, Cs và hệ số tổn hao D của tụ?

Hình B.3.3 Giải:

3.5 Cầu có nguồn cung cấp f= 100Hz cân bang khi C3 =0,1pF, R, =1,26kQ , R; =75Q

va Ra =500Q Tính điện cảm L; ,điện trở R; và hệ số phẩm chất Q của cuộn dây?