Chương 2 CÁC CƠ CẤU ĐO 2.1 CẤU TẠO CƠ CẤU CHỈ THỊ KIM 2.1.1 Khái niệm chung Để biết trị số đo lường của đại lượng đo , ta cần có một cơ cấu chỉ thị kết quả đo lường . Đối với các thiết bị đo cổ điển , để chỉ thị kết quả , cơ cấu chỉ thị sẽ mang kim chỉ thị kim chỉ thị sẽ di chuyển trên mặt có vạch độ chia và số tùy thuộc vào vị trí của kim chỉ thị mà chúng ta sẽ được kết quả đo . ụDng cụ đo tương tự ( analog ) là loại dụng cụ đo mà số chỉ của dụng cụ tỷ lệ với đại lượng đo ( là đại lượng liên tục ) . Trong các dụng cụ đo tương tự , người ta thường dùng các chỉ thị cơ điện , vì thế tín hiệu vào là dòng điện hay điện áp còn tín hiệu ra là góc quay của phần động ( kim chỉ thị) hoặc sự di chuyển của bút ghi trên máy ( dụng cụ tự ghi ) . Những dụng cụ này chính là những dụng cụ đo biến đổi thẳng các đại lượng cần đo là những đại lượng điện như dòng điện , điện áp , tần số . . . được biến đổi thành góc quay của phần động nghĩa là biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học ( = f(x) trong đó x là đại lượng điện , ( là góc quay . Còn đối với cơ cấu chỉ thị của các thiết bị hiện đại ngày nay người ta dùng led để chỉ thị kết quả . Do đó trong chương này chúng ta sẽ trình bày các loại cơ cấu chỉ thị cổ điển . 2.1.2 Nguyên lý làm việc của các chỉ thị cơ điện Khi cho dòng điện vào một cơ cấu chỉ thị cơ điện , do tác động của từ trường lên phần động của cơ cấu đo sẽ tạo ra một moment quay mq . Độ lớn của moment này tỷ lệ với độ lớn của dòng điện đưa vào cơ cấu đo
Trang 1Ch ươ ng 2 CÁC C C U ĐO Ơ Ấ
2.1 C U T O C C U CH TH KIM Ấ Ạ Ơ Ấ Ỉ Ị
Đ bi t tr s đo lể ế ị ố ường c a đ i lủ ạ ượng đo , ta c n có m t c c u ch th k t qu đoầ ộ ơ ấ ỉ ị ế ả
lường Đ i v i các thi t b đo c đi n , đ ch th k t qu , c c u ch th s mang kim ch thố ớ ế ị ổ ể ể ỉ ị ế ả ơ ấ ỉ ị ẽ ỉ ị kim ch th s di chuy n trên m t có v ch đ chia và s tùy thu c vào v trí c a kim ch th màỉ ị ẽ ể ặ ạ ộ ố ộ ị ủ ỉ ị chúng ta s đẽ ược k t qu đo D ng c đo tế ả ụ ụ ương t ( analog ) là lo i d ng c đo mà s chự ạ ụ ụ ố ỉ
c a d ng c t l v i đ i lủ ụ ụ ỷ ệ ớ ạ ượng đo ( là đ i lạ ượng liên t c ) Trong các d ng c đo tụ ụ ụ ương tự , người ta thường dùng các ch th c đi n , vì th tín hi u vào là dòng đi n hay đi n áp cònỉ ị ơ ệ ế ệ ệ ệ tín hi u ra là góc quay c a ph n đ ng ( kim ch th ) ho c s di chuy n c a bút ghi trên máyệ ủ ầ ộ ỉ ị ặ ự ể ủ ( d ng c t ghi ) Nh ng d ng c này chính là nh ng d ng c đo bi n đ i th ng các đ iụ ụ ự ữ ụ ụ ữ ụ ụ ế ổ ẳ ạ
lượng c n đo là nh ng đ i lầ ữ ạ ượng đi n nh dòng đi n , đi n áp , t n s đệ ư ệ ệ ầ ố ược bi n đ iế ổ thành góc quay c a ph n đ ng nghĩa là bi n đ i năng lủ ầ ộ ế ổ ượng đi n thành năng lệ ượng c h cơ ọ ( = f(x) trong đó x là đ i lạ ượng đi n , ( là góc quay Còn đ i v i c c u ch th c a các thi tệ ố ớ ơ ấ ỉ ị ủ ế
b hi n đ i ngày nay ngị ệ ạ ười ta dùng led đ ch th k t qu Do đó trong chể ỉ ị ế ả ương này chúng ta
s trình bày các lo i c c u ch th c đi n ẽ ạ ơ ấ ỉ ị ổ ể
Khi cho dòng đi n vào m t c c u ch th c đi n , do tác đ ng c a t trệ ộ ơ ấ ỉ ị ơ ệ ộ ủ ừ ường lên ph nầ
đ ng c a c c u đo s t o ra m t moment quay mq Đ l n c a moment này t l v i độ ủ ơ ấ ẽ ạ ộ ộ ớ ủ ỷ ệ ớ ộ
l n c a dòng đi n đ a vào c c u đo ớ ủ ệ ư ơ ấ
Mq = Trong đó We là năng lượng t trừ ường
α góc quay ph n đ ng ầ ộ
N u ta đ t vào tr c c a ph n đ ng m t lò xo c n , khi ph n đ ng quay lò xo b xo n l iế ặ ụ ủ ầ ộ ộ ả ầ ộ ị ắ ạ sinh ra moment c n mc Moment này t l thu n v i góc l ch ( và đả ỷ ệ ậ ớ ệ ược bi u di n b ng bi uể ễ ằ ể
th c ứ
Mc = d α
V i d là h s ph thu c vào kích thớ ệ ố ụ ộ ước và v t li u ch t o lò xo ậ ệ ế ạ
Khi moment c n b ng moment quay , ph n đ ng c a c c u đo d ng l i v trí cânả ằ ầ ộ ủ ơ ấ ừ ạ ở ị
b ng Mq = Mcằ
Phương trình trên là phương trình đ c tính thang đo T phặ ừ ương trình trên , ta bi t đế ượ c
đ c tính c a thang đo và tính ch t c a c c u ch th ặ ủ ấ ủ ơ ấ ỉ ị
V trí cân b ng (C có th xác đ nh b ng đ th nh hình v ùng v i các dòng đi nị ằ ể ị ằ ồ ị ư ẽ Ư ớ ệ khác nhau ta có các góc l ch khác nhau ệ
1
Trang 22.1.3 Các ký hi u ghi trên c c u ch th ệ ơ ấ ỉ ị
Thông thường trên m t c a b ph n ch th thặ ủ ộ ậ ỉ ị ường được ghi ký hi u hai góc dệ ở ưới nhờ
nh ng ký hi u này mà chúng ta s bi t đữ ệ ẽ ế ược c p chính xác c a thi t b đo , đo đi n m tấ ủ ế ị ệ ộ chi u , xoay chi u ho c cho c m t chi u (dc) và xoay chi u (ac ) ngoài ra dề ề ặ ả ộ ề ề ưạ vào ký
hi u này chúng ta bi t đệ ế ược c c u ch th cho thi t b đo này t đó ta suy ra nguyên lý ho tơ ấ ỉ ị ế ị ừ ạ
đ ng c a c c u đo cũng nh bi t độ ủ ơ ấ ư ế ượ ưc u và khuy t đi m c a c c u đo đó ế ể ủ ơ ấ
• C c u đo t đi nơ ấ ừ ệ
• C c u đo t đi n có b ph n ch nh l u dùng diodeơ ấ ừ ệ ộ ậ ỉ ư
• C c u đo t đi n có ph n bi n đ i đi n xoay chi u sang m t chi u dùng c c uơ ấ ừ ệ ầ ế ổ ệ ề ộ ề ơ ấ nhi t đi n ệ ệ
• C c u t s k t đi n ( logomét )ơ ấ ỉ ố ế ừ ệ
• C c u đo đi n t ( mi ng s t di đ ng ) c c u đi n t có nam châm thơ ấ ệ ừ ế ắ ộ ơ ấ ệ ừ ường tr c ự
• T s k đi n t ỉ ố ế ệ ừ
• C c u đi n đ ng ơ ấ ệ ộ
• C c u s t đi n đ ng ơ ấ ắ ệ ộ
• C c u t s k đi n đ ng ơ ấ ỉ ố ế ệ ộ
• T s k s t đi n đ ng ỉ ố ế ắ ệ ộ
• C c u c m ng ơ ấ ả ứ
• C c u t s k c m ng ơ ấ ỉ ố ế ả ứ
• C c u đo tĩnh đi n ơ ấ ệ
Ngoài ra có nh ng ký hi u khác ghi trên các máy đữ ệ ược nhà s n xu t s quy đ nh choả ấ ẽ ị chúng ta bi t khi s d ng các thi t b đo cho nên khi s d ng thi t b đo chúng ta c n ph iế ử ụ ế ị ử ụ ế ị ầ ả quan tâm đ n các ký hi u ghi trên máy ế ệ
M q2
M q1
1 c1 1 c2
Trang 3B ng ả 1
1 C c u đo ơ ấ
c c u đo ki u t đi n , khung dây ph n đ ng ơ ấ ể ừ ệ ở ầ ộ
c c u đo ki u t đi n , nam châm ph n đ ng ơ ấ ể ừ ệ ở ầ ộ
x c c u đo t đi n có cu n dây t lơ ấ ừ ệ ộ ỷ ệ
c c u đo t đi n có dùng diode ch nh l u ơ ấ ừ ệ ỉ ư
c c u đo ki u đi n t ơ ấ ể ệ ừ
c c u đo ki u đi n đ ng ơ ấ ể ệ ộ ( không có lõi s t )ắ
c c u đo ki u c m ng ơ ấ ể ả ứ
c c u đo ki u tĩnh đi n ơ ấ ể ệ
c c u đo ki u astaticơ ấ ể
Trang 4c c u đo ki u t s k đi n t ơ ấ ể ỉ ố ế ệ ừ
c c u đo ki u t s k đi n đ ng ơ ấ ể ỉ ố ế ệ ộ
c c u đo ki u t s k c m ng ơ ấ ể ỉ ố ế ả ứ
2 Đi n áp ki m tra đ chính xác ệ ể ộ
2
0
đi n áp ki m tra 500v ( c p cách đi n ) ệ ể ấ ệ
đi n áp ki m tra 2000v ệ ể không ki m tra đi n áp ể ệ
2KV đi n áp test 2kv ệ
3 Tr ng thái đ t c c u đo ạ ặ ơ ấ
đ t thi t b đo theo phặ ế ị ương th ng đ ng ẳ ứ ( vuông góc v i m t ph ng n m ngang )ớ ặ ẳ ằ
đ t thi t b đo theo phặ ế ị ương n m ngangằ
600 đ t thi t b đo nghiêng m t góc 600 so v i phặ ế ị ộ ớ ươ ng
n m ngangằ
4 C p chính xác ấ
1,5 c p chính xác phù h p v i sai s ch th tính theo giáấ ợ ớ ố ỉ ị
tr cu i cùng c a thang đo ( ch ng h n 1,5 ) ị ố ủ ẳ ạ
Trang 52,5 c p chính xác phù h p v i sai s ch th tính theo giá trấ ợ ớ ố ỉ ị ị
đúng ( ch ng h n 2,5 ) ẳ ạ
5 Các ký hi u ph khác ệ ụ
0 đi u ch nh đi m “0”ề ỉ ể
! chú ý cách s d ng ử ụ
500 hz tr s t n s danh đ nh ( ví d 500hz ) ị ố ầ ố ị ụ
h p b o v tĩnh đi n ộ ả ệ ệ
h p b o v t ộ ả ệ ừ
5 giá tr cho phép c a tru ng l , ví d là 5 ( 500a / m )ị ủ ờ ạ ụ
đi n tr shunt ( tách r i )ệ ở ờ
đi n tr ph m c n i ti p ( tách r i ) ệ ở ụ ắ ố ế ờ
6 Các d ng c đo l ụ ụ ườ ng
A ampe k đo đi n m t chi u ế ệ ộ ề
mA
hay
A
µ mili ampe k đo đi n m t chi u ế ệ ộ ề
V volt k đo đi n m t chi u ế ệ ộ ề
mmV
hay
V
µ milivolt k đo đi n m t chi u ế ệ ộ ề
≈
A
và ≈V ampe k và volt k dùng đ đo dòng đi n và đi n ápxoay chi u ếề ế ể ệ ệ
Trang 6chính xác cao và đi n tr đi u ch nh RĐc B đi u ch nh pha dùng đ cân b ng v pha đ ngệ ở ề ỉ ộ ề ỉ ể ằ ề ồ
th i cũng dùng đ làm ngu n cung c p cho m ch t o dòng công tác Iờ ể ồ ấ ạ ạ P
Tuy nhiên , nhu c đi m c a đi n k th này là c n ph i có b đi u ch nh pha cung c pợ ể ủ ệ ế ế ầ ả ộ ề ỉ ấ cho m ch , khó xác đ nh chính xác v trí n đ nh c a ph n quay ng v i góc pha khi quay rotorạ ị ị ổ ị ủ ầ ứ ớ
đi u ch nh pha , dòng Ip tthay đ i làm cho vi c đi u ch nh cân b ng khó khăn ề ỉ ổ ệ ề ỉ ằ
Trước khi s d ng thi t b đo , ta c n l u ý nh ng đi m sau ử ụ ế ị ầ ư ữ ể
• Đ c k các ký hi u ghi trên volt k ( thọ ỹ ệ ế ường phía dở ưới góc trái ho c góc ph iặ ả
c a m t ch th ) : C p chính xác , cách đ t c c u đo , n i tr c a c c u đo ủ ặ ỉ ị ấ ặ ơ ấ ộ ở ủ ơ ấ
• Ch n volt k theo m c đích s d ng : Dùng đ đi n áp xoay chi u , đi n áp m tọ ế ụ ử ụ ể ệ ề ệ ộ chi u hay đi n áp d ng xung ề ệ ạ
• Ch n volt k có d i t n s trùng v i d i t n c a đi n áp c n đo ọ ế ả ầ ố ớ ả ầ ủ ệ ầ
• Ch n theo d i lọ ả ượng trình đo c a volt k ủ ế
• Ch n n i tr c a volt k Rọ ộ ở ủ ế V l n h n đi n tr R c a m ch đo t 50 đ n 100 l nớ ơ ệ ở ủ ạ ừ ế ầ ( đ gi m thi u sai s ) và CV nh ( đ i v i volt k xoay chi u )ể ả ể ố ỏ ố ớ ế ề
• Khi đo đi n áp m t chi u c n l u ý đ n c c tính c a ngu n c n đo ệ ộ ề ầ ư ế ự ủ ồ ầ
• Ch n thang đo có tr s l n h n giá tr c n đo ( giá tr đi n áp c n đo kho ng 2/3ọ ị ố ớ ơ ị ầ ị ệ ầ ả thang đo N u ch a ph ng đ nh đế ư ỏ ị ược giá tr đi n áp c n đo , ta đ ch n thang đoị ệ ầ ể ọ cao nh t r i sau đó gi m d n xu ng cho đ n khi có đấ ồ ả ầ ố ế ược thang đo phù h p ợ
• Các ti p xúc ph i ch c ch n và không đế ả ắ ắ ược ch m tay vào ph n t d n đi n khi đoạ ầ ử ẫ ệ
• Không đ volt k n i có nhi t đ cao , hay n i có t trể ế ở ơ ệ ộ ở ơ ừ ường m nh ho c n iạ ặ ơ
m t
ẩ ướ
• Tránh gây ch n đ ng m ch trong quá trình v n chuy n hay trong quá đo ấ ộ ạ ậ ể
U X
G
A
R ñc
I P