TRƯỜNG CAO ĐĂNG NGHẺ CƠNG NGHIỆP THANH HỐ KHOA ĐIỆN
GIÁO TRÌNH
ĐO LƯỜNG ĐIỆN
(Dùng cho hệ Cao đẳng va Trung cap nghé)
Trang 3
Lời nĩi đầu
Việc tổ chức biên soạn giáo trình phục vụ cho việc đào tao nghệ Điện
cơng nghiệp, thuộc ba cấp trình độ: (Sơ cấp, Trung cấp và Cao đẳng nghờ, là một nhiệm vụ rất quan trọng và cấp thiết hiện nay của Trường Cao đẳng nghề
Cơng nghiệp Thanh Hố Chính vì lẽ đĩ, Khoa Điện đã cĩ nhiều cố gang dé
biên soạn giáo trình các mơn hoc/modul nghề phục vụ cho việc đào tạo nghề, mham dap ứng được yêu cầu về day của giáo viên và học của Học sinh - Sinh viên trong trường Sau thời gian Hỗ lực hễt mình của tap thé giảng viên của khoa đã biên soạn và chỉnh sửa giáo trình của MODULE “ĐO LƯỜNG
ĐIỆN”
Mơi dung của modul đã biên soạn, xây dựng trên cơ sở kế thừa những
nội dung được giảng day ở trường, kết hợp với những kiến thức, cơng nghé mới,
nhằm đáp ứng yêu edu nâng cao chất lượng đào tạo, tương xứng với cấp trình độ và gắn với nhu cầu của người học Giáo trình này biên soạn ngắn gọn dễ hiểu bỖ xung, cập nhật những liến thức mới, chủ tr ong những nội dung cơ bản, những kỹ năng cốt yếu theo tính chất của ngành nghề đào tạo cho phù hợp và
theo chương trình khung đào tạo nghề của Tổng cục dạy nghề qiụ) định,
Nội dụng của giáo trình được biên soạn với thời lượng 20 tiết lũ thuyết
và 35 tiết thực hành, gồm:
Bài 1: Đại cương về đo tường điện
Bài 2: Một số cơ cấu ấo chỉ thị kim
Bài 3: Đo các đại lương điện cơ bản Bai 4 Do cde thơng số của mạch điện
Bai 5: Sit dung cdc loat ï máy đo thơng dụng
Mặc dù đã cĩ nhiều cổ gang, xong chắc chắn khơng thể trảnh khỏi hết
khiêm khuyết Rất mong nhận được sự đĩng gúp ý kiến của đẳng nghiệp trong
trường cũng như thơng tin phản hồi từ học sinh, sinh viên và bạn đọc, để lần tái bản sau được hồn thiện hơn Xin chân thành cảm ơn!
Nhĩm tác giả
Lê Bá Kiện
Trang 5Modul Do tiréng điện
eerste rer eeereetneesnercnnereenanisenmnn veneers ae SE
BALI:
ĐẠI CƯƠNG VẺ ĐO LƯỜNG ĐIỆN
1.MỤC TIỂU CŨA BÀI
- Giải thích các khái niệm về đo lường, đo lường điện
- Tinh tốn được sai số của phép đo, vận dụng phù hợp các phương phán hạn
chế sai số
~ Đo các đại lượng điện bằng phương pháp đo trực tiếp hoặc gián tiếp
Il NOI DUNG CUA BAL
1 Khái niệm về đo lường điện
Trong thực tế cuộc sống quá trình cân, đo, đong, đếm diễn ra liên tục với mọi đối tượng, việc cân, đo, đong, đếm này vơ cùng cần thiết và quan trọng Với
một đơi tượng cụ thể nào đĩ quá trình này diễn ra theo từng đặc trưng của chủng
loại đĩ, và với một đơn vị đã được định trước
Trong lĩnh vực kỹ thuật đo lường khơng chỉ thơng báo trị số của đại lượng
cần do mã cịn làm nhiệm vụ kiểm tra, điều khiển va xử lý thơng tín
Đối với ngành điện việc do lường các thơng số của mạch điện là vơ cùng quan trọng Nĩ cần thiết cho quá trình thiết kế lắp đặt, kiểm tra vận hành cũng như dị tìm hư hỏng trong mạch điện
Đo lường là quá trình so sánh đại lượng chưa biết với đại lượng đã biết
cùng loại được chọn làm mẫu (mẫu này được gọi là đơn vị)
Số đo là kết quả của quá trình đo, kết quả này được thể hiện bằng một con số cụ thể
1.1 Dụng cụ đo và mẫu đo
1.1.1 Dụng cụ đo
Các dụng cụ thực hiện việc đo được gọi là dụng cụ đo như: dụng cụ đo địng điện (Ampemét), dụng cụ đo điện áp (Vơnmét), dụng cụ đo cơng suất (Oátmét) v.v
Trang 6
Trưởng CDNCN Thanh Hĩa Khoa Diéa
1.1.2 Mẫu đo: Là dụng cụ dùng để khơi phục một đại lượng vật lý nhất định cĩ
trị số cho trước, mẫu đo được chia làm 2 loại sau:
~ Loại làm mẫu: Dùng để kiểm tra các mẫu đo và dụng cụ đo khác, loại nảy được chế tạo và sử dụng theo tiêu chuẩn kỹ thuật, đảm bảo làm việc chính
xúc cao
~ Loại cơng tác: Được sử dụng đo lường trong thực tế, loại này gồm 2 nhĩm sau:
e Mẫu đo và dụng cụ đo thí nghiệm
© Mẫu đo và dụng cụ đo dùng trong sản xuất
1.2 Các phương pháp áo
1.3.1 Phương pháp do trực tiép: Là phương pháp do ma đại lượng cần đo được
so sánh trực tiếp với mẫu đo
Phương pháp này được chia thành 2 cách đo:
~ Phương pháp đo đọc số thẳng
- Phương pháp do so sánh là phương pháp mà đại lượng cần đo được so sánh với mẫu đo cùng loại đã biết trị số
Ví dụ: Dùng cầu đo điện để đo điện tra, dùng cầu đo đê đo điện dung v.v 1.2.2 Pluơng pháp đo giản riếp: Là phương pháp đo trong đĩ đại lượng cần đo sẽ được tính ra từ kết quả đo các đại lượng khác cĩ liên quan
Vĩ dụ: Muốỗn đo điện áp nhưng ta khơng cĩ Vơnmét, ta đo điện áp bằng cách: - Dùng ơmmét đo điện trở của mạch
- Dũng Ampemét do dong điện đi qua mạch
Sau đĩ áp dụng các cơng thức hoặc các định luật đã biết để tính ra trị số điện áp cần đo
2 Sai số và tính sai số
2.1 Sai số
Khi đo, số chỉ của dụng cụ đo cũng như kết quả tính tốn luơn cĩ sự sai lệch với giá trị thực của đại lượng, cần đo Lượng sai lệch này gọi là sai số
Sai số gồm 2 loại:
2 NT
Trang 7
I
Modul Bo hrong điện
+ Sai sé hệ thơng: Là sai số cơ bản mà giá trị của nĩ luơn khơng đổi hoặc thay đổi cĩ quy luật Sai số này về nguyên tắc cĩ thể loại trừ được
Nguyên nhân: Do quá trình chế tạo dụng cụ đo như ma sát, khắc vạch trên thang do vv
+ Sai sé ngdu nhién: La sai s6 mà giá trị của nĩ thay đổi rất ngẫu nhiên do
sự thay đổi của mơi trường bên ngồi (người sử đụng, nhiệt độ mơi trường thay
đỗi, chịu ảnh hưởng của điện trường, từ trường, độ Ấm, áp suất .)
Nguyên nhân:
~_ Đo người đo nhìn lệch, nhìn nghiêng, đọc sai
- Dũng cơng thức tính tốn khơng thích hợp, dùng cơng thức gần đúng trong tính tốn Nhiệt độ mơi trường thay đổi, chịu ảnh hưởng của điện trường,
từ trường, độ Ẩm, áp suất v.v )
2.2 Phương pháp bạn chế sai số
Để hạn chế sai số trong từng trường hợp, cĩ các phương pháp sau:
+ Đối với sai số hệ thống: tiễn hành đo nhiều lần và lấy giá trị trung bình
của chủng
+ Đối với sai số ngẫu nhiên: người sử dụng dụng cụ đo phải cần thận, vị trí
đặt mắt phải vuơng gĩc với mặt độ số của dụng cụ, tính tốn phải chính xác, sử
dụng cơng thức phải thích hợp, điều kiện sử đụng phải phù hợp với điều kiện
tiêu chuẩn
2.3 Cách tính sai số
Gọi: - A: kết quả đo được
Ai: giá trị thực của đại lượng cần đo Tinh sai sé nine sau:
+ Sai số tuyệt đối:
AA=|A,-Al (1) AA gọi là sai số tuyệt đối của phép đo
Từ đỏ, giá trị thực của lượng đo sẽ nằm trong phạm vì: A-AASA)< A+AA
Trang 8
Trung CDNCN Thanh Hĩa thoa Điện
'Thực tế, AA rất khĩ xác định được chính xác, vì giá trị A¡ nĩi chung, cũng chỉ xác định qua các dụng cụ đo Vì thế, người ta chỉ xác định được giá trị giới han cia AA, gọi là sai số tuyệt đối lớn nhất AAmx -
+ Sai số tương đối:
Người ta dùng đại lượng: Bằng tì số giữa sai số tuyệt đối và kết quả Ão, gọi là sai số tương đối của pháp đa, ký hiệu ya thường tính ra phần trăm
Ta = T^-100% „ êu ~ ^Í tạps 2)
'
Phép đo cĩ ya câng nhỏ thì càng chính xác
+ Sai số qui đổi Yaa
Sai số quy déi a 4 số giữa sai SỐ tuyệt đối và giới han do cia dung cu do, ký hiệu yaa thường tính theo phần trăm
Yea 44 ax, “A, ^À ippg¿= lÊt Al -100% | in (1.3)
Aam: giới hạn do của dụng cụ đo (giá trị lớn nhất của thang đo) Quan hệ giữa sai số tương đối và sai số qui đổi:
AA AA A Wy K, (14
Y qdmax An A Ay
Ở đây K, = là hệ số sử dụng thang do (Ky <1)
dit
Nếu Kạ càng gần bằng 1 thì đại lượng đo càng gần bằng giới han do, AA
cảng bé thì phép đo càng chính xác Thơng thường phép do càng chính xác khi
Ka> 2
Ví dụ: Một dịng điện cĩ giá trị thực là 5A Dũng Ampemét cĩ giới hạn đo
10A để đo dịng điện này Kết quả đo được 4,95 A
Tính sai số tuyệt đối, sai số tương đối, sai số qui đối
Giải
+ Sai số tuyệt đối:
AA=|A,-Al=5- 4,95 =0,05 A
i RR RR TT TTC TA
Trang 9R 4
Modul Do tudng điện
+ Sai số tương đối:
AA x AA 0,05
Ya =-100% hoặc Ya =~ 100% =e 100% = 1%
1
+ Sai số qui đổi:
AA 0,05
You =~ 100% ==> 100% = 0,5%
‘dm
+ Cấp chính xác của dụng cụ đo
Khi chế tạo, người ta xét các yếu tố cơ bản BÂy ra sai số và từ đĩ quy định một sai số tuyệt đối lớn nhất, và coi lã sai số cơ bản của dụng cụ đo, AAuy
AAg= AA max
Từ đố sai số quy đổi của tất cả các khắc độ trên thang đo đều coi bằng
nhau, và bằng:
Yodmnax= AAs 100% = es 100%
dm dn
Chính sai số nảy đặc trưng cho độ chính xác của dụng cụ đo, nên được gọi
là cấp chính xác của dung cu đo, ký hiệu là y
Y“Tgme,= ÊƠm.,100%
‘dm
Nếu biết cấp chính xác của dụng cụ do, ta đễ dàng tính ra sai số tuyệt đối
lớn nhất của dụng cụ đo:
%
A mox = 2
100° “*
Va từ đĩ, xác định được sai số tương đối ứng với mỗi gid tri do (sai số cơ
ee aA
bản của dụng cụ đo) ung cụ đo), Ÿ, =— 2 100% = Ta TA TK a BH, Yo me a
Từ đĩ ta thấy nếu hệ số sử dụng thang đo càng bé thì sai số cảng lớn, tức
Trang 10
Trường CĐNCN Thanh Hĩa ` Khoa Điện
2.4, Điện trỡ và tiêu thự cơng suất của dụng cụ đo
Dụng cụ đo phải thu nang lượng từ đối tượng đo dưới những, hình thức khác
nhau dé biến thành đại lượng dầu ra của thiết bị Tiêu thụ năng lượng thể hiện ở phản tác dụng của thiết bị đo lên đối tượng và gây nên những sai số mà ta biết
được nguyên nhân gọi là sai số phụ về phương pháp Sai số này cĩ thể loại trừ bằng những biện pháp nội suy hay cơng thức hiệu chỉnh
Trong phép do người ta cĩ gắng phần đấu sao cho sai số này khơng vượt
quá sai số của dụng cụ
Trong các dung cy do dong va ap sai số này thể biện ở điện trở vào của
dụng cụ, trong trường hợp thiết bị đo cơ hợc thì sai số này thể hiện ở phản tác
dụng của dụng cụ
Các dụng cụ đo dịng và áp, cơng suất tiêu hao bởi thiết bị đo khi đo dịng
được tính là: ÁP = RẠŸ (1.5)
; Y
Khi đo áp được tính là: AP = R (1.6)
Với Rạ, R¿ là điện trở của Amét (điện trở cuộn dịng) và Vơn mét (điện trở của cuộn áp)
Sai số phụ do ảnh hướng của tổn hao được tính
Ry R
= A =— 17
WR TU R, q2
1
Với: R, là điện trở tải
Các tiêu chuẩn khác được xét riêng rễ đổi với từng thiết bị khi cần thiết
Các đặc tính trên liên quan chat chẽ với nhau và ta cĩ nhiều biện pháp để nâng
cao một đặc tính nào đĩ của thiết bị đo bằng cách sử dụng sự dư thừa của các đặc tính khác
3, Bidu diễn số đo
Trang 11FÌ Ic £ et 1a 3 ác
Modul Bo tang điện
A=-= vatacé K=AX) (18)
@
Trong đĩ: X Tà đại lượng đo 3o là đơn vị đo
A là con số kết quả đo
Ví dụ: I= 5A thì: Đại lượng đo là: dong điện Œ) Don vi do Ja: Ampe (A) Con số kết quả đo là: 5 4 Hệ đơn vị đo
4.1 Giới thiệu hệ Sĩ: Hệ thơng đơn vị đo lường thơng đụng nhất, hệ thơng này
qui định các đơn vị cơ bản cho các đại lượng sau: ~ Độ đài: tính bằng mét (m)
- Khối lượng: tính bằng kilơgam (kg),
- Thời gian: tính bằng giây (s) ~ Dịng điện: tính bằng Ampe (A) 4.2 Bội và ước số của đơn vị cơ bản
Bội số: Ước số:
+ Tiga (T)ỳ: 10? + Mi (mỳ 102
+ Giga (G): 10° + Micro (w): 105 + Mêga (M): 10° + Nano (n): 10°
+ Kilé (K: 10 + Pico (p: - 10? HH CÂU HỘI VÀ BÀI TẬP
A Câu hỗi trắc nghiệm
Trang 12Trường CĐNCN Thanh Hĩa Khoa Dién _—
TT Nội dung câu hồi aibicld
Li, | Giá trị bằng hiệu số giữa giá trị đúng của đại lượng| o|o|ol© cần do và giá trị đo được trên mật đồng hồ đo được gọi
là:
a Sai số phụ; b Sai số cơ bản;
c Sai số tuyệt đối;
d Sai số tương đối
1⁄2.| Tỳ lệ giữa sai số tuyệt đối và giá trị thực cin do (tinh|o |o |o jo
theo %) được gọi là:
a Sai số tương đối;
b Sai số phụ; e Sai số cơ bản;
d Tỷ lệ phần trăm của sai số tuyệt đỗi
1.3 | Khi do điện áp xoay chiều 220V với dụng cụ đo cĩ sai |o |ò |o |9 số tương đối 1,5% thì sai số tuyệt đối lớn nhất cĩ thể cĩ
với dụng cụ là: a 10V; b 2/2V; c, 3,3V; d 1,1V B Bai tip:
1.4 Nêu các định nghĩa về đo lường
1.5 Phương pháp đo là gì? Cĩ mấy phương pháp đo?
1.6 Đơn vị đo là gì? Thế nào gọi là đơn vị tiêu chuẩn?
Trang 1350
=|]
o
Modul Bo hrony điện
1.7 Dụng cụ đo là gì?
1.8 Sai số là gì? Cĩ mấy loại sai số? Phương pháp hạn chế sai số? Cách
Trang 14
Trường CDNCN Thanh Hĩa Khoa Dién
BAL2:
CÁC LOẠI CƠ CÁU ĐO THONG DỤNG
I MỤC TIỂU CỦA BÀI
ø Phân tích được cầu tạo, nguyên lý của các loại cơ cấu đo thơng dụng như: từ điện, điện từ, điện động
ø Lựa chọn phù hợp các loại cơ cau đo trong từng trường hợp sứ dụng cụ
thé
2 Sử dụng và bảo quản các loại cơ cấu đo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật IL NOL DUNG CUA BAI
1 Nguyên tắc chung của các loại cơ cấu đo chỉ thị kim
Hiện nay ta chỉ học các cơ cấu chỉ thị kết quả đo bằng kim, cịn các cơ cầu
chỉ thị kết quả đo bằng số được đề cập trong phần thiết bị đo lường chỉ thị số,
Đối với các cơ cấu chỉ thị kim khi thực hiện một phép đo luơn tuân theo trình tự sau:
Tín hiệu của đại lượng cần đo được đưa vào mạch đo và được biến đổi thành đại lượng điện, đại lượng điện này được đưa vào Cơ cấu do và kết quả đo được dựa ra khối chủ thị sơ đồ được hình thành
1.1 Sơ đồ khốt
Chuyên đồi sơ củp |——> Mach do | Cao chu chi thi
Hình 2.1 Sơ đồ khối của cơ cấu đo
«Chuyển đối sơ cấp làm nhiệm vụ biến đổi các đại lượng đo thành tín hiệu điện Đĩ là khâu quan trọng nhất của thiết bị đo
aMạch đo là khâu gia cơng thơng tin đo sau chuyển đổi sơ cấp, làm nhiệm
vụ tính tốn và thực hiện trên sơ đồ mạch Mạch đo thường là mạch điện tử vi
xử lý để nâng cao đặc tính của dụng cụ đo
eCơ cấu chỉ thị đo là khâu cuối cùng của dụng cụ thể hiện kết quả đo dưới dang con số với don vị
Cĩ 3 cách thể hiện kết quả đo: Chỉ thị bằng kim
Chỉ thị bằng thiết bị tự ghi
¥ Chi thi dui dang con sé
———=
Trang 15I hư: cụ 1C€O đỗi đo ệm tvi |
Modul Do lường điện
Như vậy cơ cầu đo bao gồm cĩ phần tĩnh và phần động:
" Phần tĩnh: Cĩ nhiệm vụ biến đổi điện năng dưa vào thành cơ năng tác dụng lên phần động
" Phần động: Gắn liền với kim, gĩc quay của kim xác định trị số của đại lượng được đưa vào cơ cấu do
“ Khối chỉ thị 1.2 Nguyên lý
Với các loại máy đo chỉ thị kim nêu trên tuy về cấu trúc cĩ khác nhau nhưng chủng cĩ chung một nguyên tắc sau:
Khi dịng điện chạy trong từ trường sẽ sinh ra một lực điện từ, lực này sẽ sinh ra một mơmen quay làm quay kim chỉ thị một gĩc œ, gĩc quay œ của kim luơn tỷ lệ với đại lượng cần đo ban đầu nên người ta sẽ đo gĩc lệch này để biết giá trị của đại lượng cần đo
2 Cơ cầu từ điện
2.1 Đý hiệu m mm
— —E—
Hình 2.2b:
Ký hiệu cơ cấu từ điện cĩ
chỉnh lưu Hình 2.2a:
Ký hiệu cơ cấu từ điện 2.2 Sơ đồ cấu tạo
a Kim chỉ th che hỗ h
Nam châm Khe hd exe tie
Cực từ
Cuộn dây
Lai sắt non
Lo xo
Hình 2.3: Sơ đồ cầu tạo cơ cấu đo kiểu từ điện
Trang 16
Trường CĐNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
ome
gao cho mơmen quán tính cảng nhỏ càng tốt, Tồn bộ khung quay được đặt trên trục quay hoặc treo bởi dây treo
+ Nam châm vĩnh cửu: Khung quay được đặt giữa hai cực tử N-S của nam
châm vĩnh cửu
+ Lõi sắt non hình trụ nằm trong khung quay tương đối đều
+ Kim chỉ thị được gắn chặt trên trục quay hoặc day treo Phía sau kim chỉ
thị cĩ mang đối trọng để sao cho trọng tâm của kim chỉ thị năm trên trục quay
hoặc dây treo
+ Lị xo đối kháng (kiểm sốt) hoặc đây treo cĩ nhiệm vụ kéo kim chỉ thị
về vị trí ban đầu điểm 0) và kiểm sốt sự quay của kim chỉ thị 2.3 Sơ đỗ nguyên lý
i
Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu đo kiểu từ điện Nguyên lý hoạt động
Khi cĩ dịng điện can do I di vào cuộn dây trên khung quay sẽ tác dụng với từ trường ở khe hở tạo ra lực điện từ F đặt vào hai cạnh khung dây:
Fy= BLL :
Nếu khung dây cĩ W vịng, thì mỗi cạnh khung đây sẽ cĩ một lực là: :
tE= W.F¿=B.LL (2.1)
Trong dé W: sé vịng đây quấn của cuộn đây B: mật độ từ thơng xuyên qua khung dây
L: chiều đài của khung dây
1: cường độ dịng điện
Lực điện tử này sẽ sinh ra một mơmen quay Mạ:
M, = 2Re =BLL.Wb 22
Trong đĩ: b là bề rộng của khung dây
Trang 17chỉ
aay
thi
ung
|
Modul Do tưởng điện
GỌI SA To tàn TA) DA DI)
Nên: Mụạ=W.BSI coi BWS = ki= hằng số thì:
M=kil (2.3)
Mémen quay nay lam phan động mang kim đo quay đi một gĩc œ nào đĩ
và lị xo đơi kháng bị xoắn lại tạo ra mơmen đối kháng Mẹ tỷ lệ với gĩc quay a
Mœ~=D.œ (K là độ cứng của lị xo)
Kim của cơ cấu sẽ đứng lại khi hai mơmen trên bằng nhau: M = Mẹ
Từ đĩ: Kul=Dœ
aX =
=z=TJ=8 09 4)
Với K psw hoặc œ=§1 (25)
‘PD
§ gọi là độ nhạy của cơ cầu đo từ điện (A/mm) Cho biết dịng điện cần thiết chạy qua cơ cấu do để kim đo lệch được bao nhiêu mm hay bao nhiêu vạch Kết luận: Qua biểu thức trên ta thấu rằng gĩc quay œ của kim đo tỷ lệ với
đồng điện cần đo và độ nhạy của cơ cấu đo, dịng điện và độ nhạy càng lớn thì
gĩc quay càng lớn „
Tử gĩc œ của kim ta suy ra giá trị của đại lượng cần do 2.4 Đặc điễm và ting dung
2.4.1 Đặc điểm
v Độ nhạy cao nên cĩ thể đo được các đồng điện một chiều rất nhỏ (từ 103210 8A),
v⁄ Tiêu thụ năng lượng điện ít nên độ chính xác rẤt cao
v Chỉ đo được địng và áp một chiều
v Khả năng quá tải kém vì khung dây quay nên chỉ quấn được đây cỡ nhỏ
v Chế tạo khỏ khăn, giá thành đất
Tưu ý: Muốn đo được các đại lượng xoay chiều phải qua cơ cầu néin đồng
2.4.2, Ung dung
Sản xuất các đụng cụ đo:
- Do dong dién: miliAmpemét, Ampemét
Trang 18
Truởng CBNCN Thanh Hĩa Khaa Điện
3 Cơ cấu đo kiểu điện từ
3,1 lỹ hiệu
Hình 2.5: Ký hiệu cơ cầu đo điện từ 3.2 Sơ đồ cầu tạo
Phần tĩnh: Gồm cuộn day phần tĩnh (trịn hoặc phẳng), khơng cĩ lõi thép
Phan dong: Gồm lá thép non hình bán nguyệt gin lệch tâm trên trục Trên trục cơn cĩ lị xo đối kháng, kim và bộ phận cản dịu kiểu khơng khí
3.3 Nguyên lý hoạt động
Khi cĩ dịng điện cần đo I đi vào cuộn đây phần tĩnh thì nĩ sẽ trở thành một nam châm điện và phiến thép (3) sẽ bị hút vào rãnh (2) Lực hút này tạo ra một mơmen quay trục M,= KP
Hình 2.6: Cơ cấu đo điện từ
1 Cuộn dây phân tĩnh 4, True quay
2 Ranh hep 3, Bộ cản dịu kiểu khơng khí
3 Phiển thép 6 Lị xo đối kháng
Dưới tác dụng của Mạ kim sẽ quay một gĩc œ Lị xo so (6) sẽ bị xoắn đo đĩ sinh ra mơmen đổi kháng tỷ lệ với gĩc quay a
Ma =K¿.œ
Kim sẽ ngừng quay khi 2 mơmen trên cân bằng, nghĩa là:
2 K 2
Trang 19I
Trên
ido
Modul Bo fining điện
Thực ra ở vị trí cân bằng kim chưa đừng lại ngay mà dao động qua lại xung quanh vị trí đĩ nhưng nhờ cơ bộ cân dịu bằng khơng khí sẽ đập tất quá trình đao động này
3.4, Đặc điễm và ứng dụng
3.4.1 Đặc điễm
- Cấu tạo đơn giản, đễ chế tạo, giá thành rẻ, ~ Đo được điện một chiều và xoay chiều
~ Khả năng quá tai tốt vì cĩ thể chế tạo cuộn dây phần tĩnh với tiết điện dây
lớn
Do cuộn đây cĩ lõi là khơng khí nên từ trường yếu, vì vậy độ nhạy kém và chịu ảnh hưởng của từ trường ngồi
- Cấp chính xác thấp
- Thang chia khơng đều 3.4.2 Ung dung
~ Chế tạo các dụng cụ đo thơng dụng Vơnmét, Ampemét đo AC
- Dùng trong sản xuất và phịng thí nghiệm
4 Cơ cầu đo điện động
4.1 Kj hiéu
=¬
ta ft,
4.2 Sơ đỗ câu E2 - trình „7; Ký hiệu cơ cấu đo điện động
Cơ cầu đo điện động (Hình 2.8) gồm cĩ cuộn đây phần tĩnh 1, được chia
thành 2 phần nối tiếp nhau để tạo ra từ trường đều khi cĩ địng điện chạy qua Phần động là khung đây 2 đặt trong cuộn đây tĩnh và gắn trên trục quay Hình
đáng cuộn dây cĩ thể trịn hoặc vuơng, Cả phần động và phần tĩnh được bọc kín
bằng màn chắn từ để tránh ảnh hưởng của từ trường ngồi đến sự làm việc của
cơ cấu đo
——ỶŸ nh ————=—ễễ-
Trang 20
Trưởng CĐNCN Thanh Hĩa Khoa Diện
Hình 2.8: Cấu tạo cơ cấu đo điện động
1- Cuẩn đây tĩnh 3- Cuộn đây động
1ạ- Dịng điện chạy trong cuộn đây 1
1;- Dịng điện chạy trong cuộn dây 2 4.3 Nguyên lý hoại động
Khi cĩ dịng điện I¡, l; (DC hoặc AC) đi vào cuộn đây di động và cố định
st tao ra mémen quay: Mạ= klik (dong dién DC)
Hoặc M, =k, G {igdy ong dign AC)
Dưới tác dụng của Mẹ kim sẽ quay di 1 géc a, 16 xo xoắn sinh ra mơmen đối kháng Mue= Kc œ (K, 14 bing số xoắn của lị xo) kim ngừng quay khi My cân bằng Mạc
k
Vậy gĩc quay: a= ph 22
°
hoặc a a= (— fil k, ky ẻ ‘i i,dt) Tổ 12
Nếu a =const thi thang do tuyén tinh theo lh, b
©
4.4 Đặc điễm và ứng dụng
Cơ cấu do điện động cĩ thể dùng trong mạch một chiều và xoay chiều,
thang do khơng đều, cĩ thể dùng để chế tạo Vơnmĩt, Ampemét và Oátmét cĩ độ chính xác cao, với cấp chính xác 0,1 + 0,2 Nhược điểm là tiêu thụ cơng suất
Trang 21định )men uM, 1iêu, ĩ độ suất Hình 2.9: Lơgơmét sắt điện động
5 Cơ cầu đo sắt điện động 3.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Cơ cấu sắt điện động gồm khung dây tĩnh (1), mach tir (2) nhằm tạo ra từ
trường trong khe hở khơng khí, Khung dây động (3) được gắn với trục quay cùng kim chỉ thị, lị xo phân kháng và bộ phận cần dịu hình 2.9
Gĩc quay: œ = K.II;cos(i,l;) (2.8) 5.2, Logémet sit dién dong
Logémet sit dién động cấu tạo tương tự như cơ cấu sắt điện động, nhưng phần động gồm hai khung đây đặt chéo nhau 60° và gắn trên trục quay cùng với kim chỉ thị
la cos(,I„)
1¡ cosQ,I) e2 Gĩc quay: a =
5.3 Dic diém ting dung
- Cơ câu sắt điện động và lơgơmét sắt điện động cĩ thể đo dịng một chiều
hoặc xoay chiều Từ trường qua khung đây lớn nên ít chịu ảnh hưởng của từ
trường ngồi
- Tơn hao sắt từ lớn, độ chính xác khơng cao
- Thường đủng chế tao các dụng cụ đo dịng, áp, cơng suất và gĩc lệch pha
Trang 22
Trường CBNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
Từ những năm ở thập kỹ 80 đến nay đã xuất hiện và sử dụng rộng rãi cơ
cầu do chỉ thị số Ưu điểm của chỉ thị số là thuận lợi cho việc đọc ra kết quả, phủ hợp và thuận lợi cho những đổi thoại giữa máy và người Sơ dé khối của cơ cầu đo hiện số ở hình (2-10)
6.1 Nguyên lý của chỉ thị số
Hình 2-10 là sơ đồ khối của bộ chỉ thị số trong đĩ đại lượng đo x() qua bộ biến đổi thành xung (BPX), số xung N tỷ lệ với độ lớn x(Ð) được đưa vào bộ mã
hố (MH), bộ giải mã (GM) và đến hiện sé
Các khâu mã hố, giải mã và đèn hiện số tạo thành bộ chỉ thị số Bộ chỉ thị số
5} BEX MH GM | FRA 4
Hình 2.10: So đồ khối của cơ cầu đo biện số 6,2 Bộ giải mã
Là thiết bị dùng để biến đổi từ mũ cơ số 2 hoặc mã 2-10 thành mã cơ số 10,
nghĩa là thể hiện ra đưới dang số thập phân Ngây nay các bộ giải mã được chế tạo dưới dạng vi mạch (hình 2-1 1) U 5V Ri | 2 Bộ giải a a Ơ Bia 22 mit b f b 21_.>j thanh 6 6 jy dle i ' 2———> § a : 1 Hình 2-11: Bộ giải mã 7 thanh ị '
Vi mạch SN 74247 cĩ các đầu ra hở cực gĩp dùng điều khiển LED cĩ {
chung Anơt +5V Các điện tre R, , Ry dé han ché dong Andt (5 ~ 20 mA)
Trang 23ua bd 3ơ mã 6 10, t chế 2 cĩ f
Mod! Đo lường điện
TEnn0nAHE-SEELEOnstcECEECrrcttrrtrerrntretsÐ.tE-C.CrtetiTrTrretoetrtrrsterrtrtrrrttrerrsrtremmrrerciCree cu CƠ HƠI enero cet
Bang 2-1: Nguyên lý làm việc của bộ gidi mai bảy thanh
Chit sé | Dau vio mã nhị phân Dau ra LED bay thanh
zZ |? YP 2 Pla bc ad ef g 9 0 0 9 0 1 1 1 1 1 1 0 6.3 Bộ hiện số (chỉ thị số)
6.3.1 Hiện số bằng điơt phát quang
"Khi cĩ sự tải hợp các phần từ mang điện xuất hiện tại lớp tiếp xúc p-n định
thiên thuận (như các điện tử từ n sang tái hợp với lỗ trỗng ở p) chúng sẽ phat ra
năng lượng dưới đạng nhiệt và ánh sáng Nếu vật liệu bán dẫn trong suốt thì áng ang được phát ra và lớp tiếp xúc là nguồn sáng (gọi là điệt phat quang, LED)
Hình 2-12a là mặt cất của LED thơng thường và hình 2-12b là cách bề trí
bộ hiện số LED 7 thanh Các đèn LED này cĩ Anơt chung (hình 2-12c) hoặc tất
cả các catơt chung Độ sụt áp trên LED định thiên thuận là 1,2V và đồng điện
thuận khoảng 20mA
Trang 24
Trường CBNCN Thanh Hịa thoa Điện
Mang kim loại nỗi catét
Anh sdng phdt ra
Tải hop cdc tos -
phan tr 1g Khuéch tan logi p
mang điện Loui n épitaxt
Mang vang nỗi catối
: e f g Cham thập e phân ®ry Q +9 ee le a boc | uf « Hình 2-12 Bộ hiện số 7 thanh 6.3.2 Bộ hiện số tĩnh thé ling (LCD)
Hình 2-13 là cấu tạo của đèn biện số tỉnh thể lỏng, Tỉnh thể lơng là một
trong các hợp chất hữu cơ cĩ tính chất quang học, chúng được đặt thành lớp
giữa các tắm kính với các điện cực trong suốt kết tuả ở mặt trong Dịng tồn
phần ding dé kích hoạt tỉnh thể Tơng khoảng 300HA, nguồn cung cấp là nguồn
xoay chiều (hình sin hoặc vuơng)
Thuỷ Tình thể Mặt gương trong Các điện cực trong
tink lên phan xe suất và bộ lọc quang * học phân cực
Đ
——
Khoảng
trắng
Hình 2-13: Cấu tạo ơ tỉnh thể lơng
Trang 25
biện % à một ih lớp š tồn nguồn
Điodul Do lường điện
7 Cơ cầu đo cầm ứng 7.1, Câu tạo
Cơ cấu cảm ứng cĩ nguyên lý
cầu tạo như hình 2.14, trong đĩ phần
tĩnh cĩ hai khung đây 1 và 2, cơ cầu cản địu 3, phần động là đĩa nhơm 4 gắn trên trục qiiay, ngồi ra cịn gỗi
đỡ, bộ đếm vịng quay
7.2 Nguyên lý làm việc
oh
Khí cho dịng điện ¡¡ vào khung day 1 thì khung dây 1 tạo ra từ thơng h $1 xuyén qua dia nhém, dong điện ip
vao trong khung day 2 tao ra tir thơng )› cũng xuyên qua đĩa nhơm 2 Cung Xuy!
le °
Từ thơng jị cảm ừng trên đĩa nhơm Hình 2.15: Đồ thị veeto sức điện động e;¡ chậm pha hơn ái
một gĩc 1/2,
Từ thơng úz cảm ứng trên đĩa nhơm sức điện động e; chậm pha hơn tha mbt gĩc 1/2
Vi đĩa nhơm được coi như rất nhiều vịng đây đặt sát nhau, cho nên Œ\, 2 8d tạo ra trên đĩa nhơm các dịng điện Xốy là và lạ chậm pha hơn so với e) và e; cde gĩc œ¡ và ơa Sở đï cĩ hiện tượng châm pha vì ngồi điện trở thuần của đĩa nhơm cịn cĩ thành phần cảm kháng,
Do cĩ sự tương hỗ giữa từ thơng 6), dy voi cdc đồng điện la và lạ mã sinh ra các lực F) và Tạ và các mơ men tương ứng lâm quay đĩa nhơm
Ta xét các mơmen thành phần như sau:
SL TTR ==
Trang 26
Trường CĐNCN Thanh Hịa Khoa Điện
MỊ, là mơmen sinh ra do ú¡ tác dong len ig Mù; là mơmen sinh ra đo ộ¡ tác động lên xa Mz, la mémen sinh ra đo È¿ tác động 1én is Mạ; là mơmen sinh ra do ý; tác động lên lụa
Giá trị tức thời của mơmen quay M¡(0 do sự tác động tương hỗ giữa ủị và dong tue thoi i, là:
Mi) = Coin (2.10)
C: là hệ số tỷ lệ
Để đơn giản hố ta coi đĩa nhơm chỉ cĩ điện trở thuần, do đĩ các gĩc œ¡ và
ot = 0, vay yi va y2 © 1/2
Do đĩ ta cĩ:
Mặi = Cu cos (bị lạ) = Cuẳiba cos G2) = Ơ
Mr = Crile eos (ơi, ba) = Ciộila2 cos (n2 +ø) = -Cirpila sing
Mai = Cardalys cos (dz La) = Caibla cos (2-0) = Caibzlsine
Maa = CạaaÈ2ba cos (02, La) = Castalia cos G2) = Ơ
Mémen quay sé Ja tong hợp các mơmen thành phn My, Miz, Mat, Maa Mj) va Mo, c6 déu nguge nhau đo vậy mơmen tơng sẽ kéo đĩa nhơm về một
phía duy nhất:
Mạ=-Mụ + Ma = Crbile sing + Cadlasing (2.11)
Nếu dịng điện tạo ra }) va dy là hình sin và đĩa nhơm là đồng nhất (chỉ cĩ diện trở thuần) thì các địng điện xốy lụ và La sẽ tỷ lệ với tần số và từ thơng
sinh ra nĩ
Tức là: La = Caf, Tee Cafe (2.12)
Do vay
My = Cirbs Caf de sing + Corde C;fÐt sinp
It (Cy2Cq + CaiC3) fib sing
il Cfpidysing (2.13)
TTT TS RT TTT,
Trang 27Hiện a by va ¡ Ơi VÀ 22 vé mot chi cé thơng
Modul Bo tuéng dién
V6i_ C= Cy2Cy + CoiCy 1a hing sé cita co edu chi thi cam ứng
7.3 Đặc điểm và ứng dụng
+ Điều kiện để cĩ mơ men quay là phải cĩ hai từ trường, mơ men quay cực đại khi sine = 1, cĩ nghĩa là gĩc lệch pha giữa hai từ thơng ả và $2 1a x2
+ Cĩ cầu cảm ứng dùng để chế tạo các dụng cụ đo cơng suất và các đồng
hỗ đo đếm điện năng
+ Cơ cấu phụ fhuộc tần số, độ chính xác thấp vì khi làm việc dịng điện xốy trong đĩa nhơm gây tơn hao cơng suất
CÂU HỖI VÀ BÀI TẬP:
1, Nêu nguyên lý làm việc của máy do chi thị kim và các chỉ tiết chung của máy đo chỉ thị kim?
2 Nêu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và đặc điểm, ứng dụng của các chỉ các cơ cầu đo từ điện, điện từ, điện động?
Trang 28
Trường CĐNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
BÀI 3:
ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN
1.MỤC TIÊU CỦA BÀI
~ Đo, đọc chính xác trị số các đại lượng điện U, 1, R, L, C, tin sé, cơng suất và
điện năng
~ Lựa chọn phù hợp phương pháp đo cho từng đại lượng cụ thé,
- Sử dụng và bảo quản các loại thiết bị đo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật I NOI DUNG
1 Do ding điện
LJ Do dong điện một chiéu (DC)
1.1.1 Dụng cụ đo: Dụng cụ để đo đồng điện đọc thắng người ta dùng Ampemét,
Ký hiệu @)
1.12 Phương pháp đo *
Khi đo Ampemét được mắc nối tiếp với phụ tải (tình 3.1)
Hình 3.1: Sơ đồ mắc Ampemét 'Ta cĩ: Ra = Ri + Ra
Trong dé:
Rạ là điện trở trong của Ampemét > gay sai số
Mặt kháo, khi đo Ampemét tiêu thụ một lượng cơng suất: P, =PR, Tir dé dé phép đo được chính xác thì Rạ phải rất nhỏ
1.2 Mở rộng giới han do cho Ampemeét t
1.2.1 Ampemet từ điện Ì
ig
Trang 29Ma
Modul Do twang dign
em a a
Wen
Khi dịng điện cần do vượt quá giới hạn đo của cơ cầu đo người ta mở rộng thang do bằng cách mắc những điện trở song song với cơ cầu đo gọi là Shunt (đây là phương pháp phân mạch) (hình 3.2)
Ic Ra sudtva | ! : 37) | >} Is Rs
Hình 3.2: Sơ đồ mắc shunt đễ mỡ rộng giới hạn do
ị õ: IgRy = I, Ra
pemét, Ta cĩ: IsRs =lc RA bay ck Ra, điện trở trong của cơ cầu đo Rs: dién trở của Shunt
Từ (3.1) ta suy ra:
Ey Ig _Ra+R
I, R
: Vi: I=le+ lạ là dịng điện cần đo nên ta cĩ:
na nh Ty R, * Rs Đặt "` Gut) ‘Ss Ta suy ra T= nly (3.2) (n, =1 Ra là bội số của Shun) => Cách tính điện trở Shunt 5 -
le R,=_Ra (3.3)
nz cho biết khi cĩ mắc Shunt thì thang đo của Ampemét được mở rong on;
Trang 30
Trường CDNCN Thanh Hĩa Khoa Dién
Từ (3.1) ta thấy, nếu Rs cảng nhỏ
so với Rẹ thì thang đo được mở rộng cảng lớn
Hình 3.3: So dé mic dign tré Shunt
để mở rộng giới hạn đo
Ampemét được mắc nhiều điện trở Shunt khác nhau để cĩ nhiều cỡ đo khác
nhau như hình vẽ (Hình 3.3)
* Điện trở shunt cĩ thể tính theo cach sau: Ry = zea Œ®
tai C max
Trong đĩ: 1,14 dong dién qua tai
* Cĩ thể dùng cách chuyển đổi thang đo theo kiéu Shunt Ayrton (Hinh 3.4):
i
I tụ tụ R h }
pee Tường + Lean TƯ { t TA ‡ ị ù i
— K
Hinh 3.4: Mach do kiéu Shunt Ayrton
Mach do kiéu Shunt Ayrton cé 3 thang do 1, 2, 3: Ị " Khi khĩa K ở vị trí 1: cỡ đo nhỏ nhất |
+ Điện trở Shunt ở vị tri 1
FE SS TT RTT TTT, A ee i
Trang 31Modut 0o huỗng didn Diện — _ —— a sears en Rs, = Rịt Rạ+ Rạ
+ Nội trở của cơ cấu là Re
Rar =R nụ _ R;+R;+TR, 84 * Khi khĩa K ở vị trí 2: + Điện trở Shunt ở vị trí 2 Rgo = Ry + Ro
+ Nội trở của cơ cấu là: Ry + Ry
nạ =1+ RẺ = = G5)
okhée * Khi khĩa K ở vị trí 3:
ị + Điện trở Shunt ở vị trí 3
Rg =R,
+ Nội trở của cơ cấu là Rụ + Rạ + Rạ
ny =14 Bas ZR “Rg R, (3.6)
): ị Wf dụ: Cho cơ cấu đo cĩ nội trở Rụ = 1kO Dịng điện lớn nhất qua cơ cấu là 20A Tính các điện trở Shunt ở thang đo 1 (1mA), thang đo 2 (10mA), thang
đo 3 (100mA) Giải: > Ở thang do 1 (ImA): Áp dụng cơng thức: R, = oa tại Cmax Tome Ry 50.1021 - | Ta cĩ Ry =R, +R, +R, = Sa ~ 950.10 taÏ C max, 52,00
> G thang đo 2 (10 mA):
Ap đụng cơng thức Ry = eee Ta cĩ:
Trang 32Trường CONCN Thanh Hỏa hoa Điện
“4
Re =R, +R, = Jomo Ry +R; _ 50.10 AQ Ry) _1kO+R,
" Tay ~ Lomax 9950.10 199
> G thang do 3 (100 mA): Áp dụng cơng thức: R, = Joma Ra
lai — 1ẹ max
Ya co:
R.=R.=les.R¿+ R;+R; _ 50.1025kO+R,+R,) LkO+R;+R;
gi Toi — Tomo 99950105 1999 'Thay vào ta cĩ: R, +R, = =52,60-Ry => R,= 10467,4-1000 _ 47 3370 200 = 1000 +52,6-R, _ 1052.6 _ 9 so6e 1999 2000 Ry = 52,6 = (47,337 + 0,326) = 4,737
Vậy giá trị các điên trở Shunt & cdc thang đo là:
Rgy = Ry t Rot Ry = 0,526 + 4,737 + 47,337 = §2,6 Q Rso= Ry + Ry= 0,526 +4,737 = 5,263 Q
Rg3 = Ry = 0,526 Q 1.2.2 Ampemet điện từ
Thay déi số vịng dây quấn cho cuộn dây cố định với lực điện từ F khơng,
dỗi: E =nilh=nylạ= nl= @.7)
Vị đụ: E = 300 Ampe/ vịng cho 3 thang do:
y= 1A; b=5A; y= LĨA,
Khi đĩ: nị= 300 vịng cho thang đo 1Á ny= 60 vong cho thang do 5A
ny= 30 vịng cho thang đo 10A
1.2.3 Ampemet điện động
Mắc song song các điện trở Shunt với cuộn dây di động Cách tỉnh điện trở
Shunt giống như với cách tính ở cơ cấu từ điện
1.3 Đo dịng điện xoay chiều (AC)
1.3.1 Nguyên lý ão
a
an
Trang 33liên
|
én tro
Modul Do tưởng điện
Cơ cấu điện từ và điện động đều hoạt động được với đồng điện xoay chiều, do đĩ cĩ thể dùng hai cơ cấu này trực tiếp và mở rộng thang đo như Ampemét
đo đồng điện một chiều,
Riêng cơ cấu từ điện khi dùng phải biến đổi dịng điện xoay chiều (hành
đồng điện một chiều Ngồi ra do tính chính xác của cơ cấu từ điện nên cơ cấu này rất thơng dụng trong phần lớn Ampemét (rong máy đo vạn năng: VOM) 1.3.2 Mở rộng thang đo
~ Dùng điện tré Shunt va đit cho cơ cầu từ điện: (Ampemét chính lưu)
Hình 3.5: Ampemét chỉnh lưu
Điơt mắc nối tiếp với cơ cấu, đo đĩ dịng điện i„„ qua cơ cấu, đồng cịn lại
qua dién tré Shunt
Rot Rage L
xi é be
a Bit tGn sé cia Ampemét chink hu bang b Bù tấn số của Ampemet chỉnh lưu cuộn cảm bằng tự điện Œ
Hình 3.6: Các phương pháp bù tần số của Ampemét chỉnh lưu p 6 Pp
Nĩi chung các Ampemét chỉnh lưu cĩ độ chính xác khơng cao do hệ số
chỉnh lưu thay đổi heo nhiệt độ, thay đối theo tần số Vì vậy cần phải bù nhiệt độ và bù tần số Dưới dây là các sơ đị bù tần số của các Ampemét chỉnh lưu
bằng cuộn cảm và tụ điện C
Trang 34
Trường CĐNCN Thanh Hĩa Khoa Bién
Mặt khác các Ampemét từ điện chỉnh lưu được tính tốn với dịng điện cĩ
dạng hình sỉn, hệ số hình dang Ky = 1,1
BSW
a=
Dkụ
I (3.8)
Khi do với các dịng điện khơng phải hình sin sẽ gây sai số,
Ưu điểm của dụng cụ này là độ nhạy cao, tiêu thụ cơng suất nhỏ, cĩ thé
làm việc ở tần số 500 Hz + LkHz
Nhược điểm: độ chính xác thấp
- Ampemét điện từ là dụng cụ đo dịng điện dựa trên cơ cấu chỉ thị điện từ Mỗi cơ cấu điện từ được chế tạo với số Ampe và số vịng nhất định
Ví dụ:
Cuộn day trịn cĩ FW = 200A vịng, cuộn det c6 1W =100 +150A vịng do đĩ khi mở rộng thang đo chỉ cần thay đổi sao cho IW là hằng số, bảng cách chia đoạn dây thành nhiều đoạn bằng nhau và thay đổi cách nỗi ghép các đoạn đĩ như hình 3.7a để đo đơng điện nhỏ, bình 3.7b để đo dịng điện trung bình, và
hình 3.7c để đo dịng điện lớn
ơng điện nhỏ b Đo dịng điện trung bình
q Đo dịng điện nhỏ o 1g aren Ig © Đo đồng điện lớn
Hình 3.7: Mỡ rộng thang đo của Ampemét điện từ
-_ Ampemét điện động: Thường sử dụng đo dịng điện ở tần số 50Hz hoặc cao hơn (400 + 2000) với độ chính xác cao (cấp 0,5 + 0,2)
Trang 35F In cĩ thể 1 từ z do chia 1d6 > va cao
Modul Do ludng điện
At
a mA-mét b A-mét
Hình 3.8: Sơ đồ Ampemét điện động
Tùy theo dịng điện cần đo mà cuộn đây tĩnh và cuộn dây động được mắc nỗi tiếp hoặc song song (hình 3.8)
- Khi địng điện cần đo nhỏ hơn 0,5A người ta mắc nối tiếp cuộn dây tinh
(Ai Az) va eudn dây động (hình 3.8a),
~ Khi dịng điện cần đo lớn hơn 0,5A cuộn đây tĩnh và cuộn đây động được ghép song song (hình 3.8b)
ÁAmpemét điện động cĩ độ chính xác cao nên được sử dụng lâm dụng cụ mẫu, Các phần tử R, L trong so dé dùng để bù sai số tần số và tạo cho đồng điện ở 2 cuộn dây trùng pha nhau,
* Khi cần đo các địng điện lớn, để mở rộng thang đo người fa cịn đùng
máy biến địng điện (BI) như hình 3.8
* Cầu tạo của biến dịng gồm cĩ 2 cuộn dây:
We pene Hình 3.9: So dé cin tao BI
~ Cuộn sơ cấp W\ được mắc nối tiếp với mạch điện cĩ dịng J; cin do
~ Cuộn thử cấp W¿ mắc nối tiếp với Amipemét cĩ đồng điện Ï; chạy qua
Trang 36
Trưởng CBNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
* Để đâm bảo an tồn cuộn thứ cấp luơn luơn được nối đất
Cuộn thứ cấp được chế tạo với dịng điện định mức là 5A Chẳng hạn, ta
thường gặp máy biến đồng cĩ dịng điện định mức là: 15/5A; 50/5A; 70/5A; 100/5A (Trừ những trường hợp diic biét)
Ta cĩ tỷ số biến đồng K, =2 L W, (3.9)
Tỷ số K; bao giờ cũng được tính sẵn khi thiết kế BI nên khi trên ampemét cĩ số do Ly ta dé đảng tính ngay được I,
L=Kih (3.10)
Ví dụ: Biến dịng điện cĩ đơng điện định mức là 600/5A; W¡ = 1 vịng
Xác định số vịng của cuộn thứ cấp và tìm xem khi ampemét thứ cấp chỉ la
=2,85A thì dịng điện cuộn Sơ cấp là bao nhiêu
Giải: *
- Tỷ số biến đồng: K, =^ =Ia0 ị
- Số vịng cuộn thứ cấp W¿ = Kị Wì= 120 vịng ~ Dịng điện sơ cấp I, = Kj 1, =120 x 2,85 = 342A 13.3, Ampe kim
Ampe kim là một máy biển dịng cĩ lắp sẵn một ampemét vào cuộn thir cấp Đường dây cĩ địng điện cần đo đĩng vai trị cuộn sơ cấp Mạch từ của
Ampe kìm cĩ thể mở ra như một chiếc kim Khi cần đo dịng điện của một
đường đây nào đĩ chỉ việc mở mạch tử ra và cho đường đây đĩ vào giữa kìm rồi i déng mach tir lai Ampe mét gắn trên kim sẽ chỉ cho biết giá trị dịng điện cần ị do
Chức năng chính của Ampe kim là do dịng điện xoay chiều (đến vai trim ampe) ma khéng cần phải cất mạch điện, thường dùng để đo dịng điện trên
đường đây, dịng điện qua các máy mĩc đang làm việc
RE TT TT 00V UYỢNẠNG
34
Trang 37an, ta MSA; emét thi I, |
Modul Do lưởng điện
Ngồi ra trên Ampe kìm cịn cĩ các thang đo ACV, DCV và thang đo điện trở
nh |
Hình 3.10: Kết cấu ngồi của Ampe kìm
1 Gọng lâm, 2 Chốt mở gong kim; 3 Niim xoay; 4 Nút kháa kim: 2 Nút điều chính 0; 6 Kim đo; 7 Các vạch đọc, 8 rổ cẩm que đo
+ Ưu điểm: Gon nhe, sử đụng thuận tiện, an tồn, Thường dùng để do dong điện trên đường dây, dong điện chạy qua các máy mĩc đang vận hành mà
khơng cần cắt mạch,
+ Nhược điểm: Chịu ảnh hưởng của từ trường ngồi
2 Đo điện áp
2.1 Dụng cụ đo và phương pháp do
2.1.1 Dụng cụ đo: Đề đo điện áp đọc thing trị sé ta dùng Vơnmét Ký hiệu:
3.12 Phương pháp do
Khi do Vơnmét được mắc song song với đoạn mạch cần đo Hình 3.10
Trang 38
Trường CĐNCN Thanh Hĩa Khoa Bién
pe nee or omen rmrereree —
Tacé:1, == Q)
ky
ry = Hang sé, biét ly suy ra dién 4p U
Déng qua co cfu Iy lam quay kim một gĩc tỷ lệ với dịng điện ly cũng chính tỷ lệ với điện áp cần đo U Trên thang đo ta ghí thẳng trị số điện áp ;
Từ (1) suy ra Ïy gây sai số, muốn giảm sai số thì phải tăng điện trở Tự ị
, 2
Mặt khác Vơnmét cũng tiêu thụ một lượng cơn suất py =U => rv cảng “ Tụ
lớn thì Py càng nhỏ điện áp U đo được càng chính xác
2.2 Do điệu áp một chiều DC :
3.2.1 Nguyên lý đo ị
Điện áp được chuyển thành dịng điện đo di qua co câu đo,
Nếu cơ cấu đo cĩ I„„„ và điện trở nối tiếp R thì:
Mees `
R+tty
do 3 faa
Voir, 14 dién tro trong cla co cấu đo
Tỗng trở vào Vơn kế: Zv = R + r
Các cơ cấu từ điện, điện từ, điện động đều được dùng lâm Vơnmét ĐC Bằng cách nối tiếp điện trở để hạn chế dịng điện qua cơ cấu chỉ thị Riêng cơ cấu điện động cuộn dây di động và cuộn đây cĩ định mắc nối tiếp
2.2.2 Mé réng gidi han do
Mỗi cơ cấu đo chỉ giới hạn đo được một giá trị nhất định Vì vậy, để mở rộng giới hạn đo của Vơnmét (Khi điện áp cần đo vượt quá giới hạn đo cho phép :
của Vơnmmét) người ta mắc thêm một điện trở phụ Rp nối tiếp với cơ cấu đo Hình 3.11a
Tacĩ: Uy= Hạ => [U2 |
Uyely => ¡=Ủ* ị
Trang 39lận cũng : càng ig co Ê mở phép 4 do
Modul Do turing dian
“l G)
5 T1 | Phy tit
Hình 3.12a: Dùng điện trã phy (Rp) đề mở rộng giới bạn đo cho Vơnmét
mot > PEP
rp ow Uo oy
Ụ
Alc
= Ủy +Ũy Rp tty Ủy Ty Vir Up + Uy =U nén: U _Ryty 1, Rp Uy Ty Ty Đặt 1+ hen, G11) Tỳ U TH Ry par ck ga
==—=n, = U=Uyn, (nụ =1+—t: bội số điện trở phụ) @.12) Ủy ty
Hệ số nụ cho biết khi mắc điện trở phụ thì thang đo của Vơnmét được mở
rộng nụ lần
Nếu R, rất lớn so với ty thi thang đo cảng được mở rộng Rp cảng lớn so với rụ thì cỡ đo cảng được mở rộng
Muốn cĩ nhiều thang đo khác nhau ta đùng mạch đo như sau:
Ww Ra Ty Rp
tị Ur Us
Hình 3.12b: Mở rộng giới hạn đo cho vơn mét nhiền cỡ
Trang 40
Trưởng CĐNCN Thanh Hĩa _ Khoa Điện
Đây cũng là mạch đo điện áp DC thường ding trong do van nang
Tổng trở vào của Vơnmét thay đổi theo thang đo nghĩa là tổng trở vào cảng lớn thì thang đo điện áp càng lớn Cho nên người ta ding trị số độ nhạy / VDC của Vơnmét để xác định tổng trở vào cho mỗi thang đo,
Vĩ dụ: Vơnmét cĩ độ nhạy 20kO / VDC
+ Ở thang đo 2,5V tơng trở vào là:
Zv¡ =2,5v.20 kQ./ VDC = 50 kQ
+ Ở thang đo 10V tổng trở vào là:
Za =10v.20 kQ/ VDC = 200 kQ
Hình 3.13: Mạch đo điên áp ĐC nhiều cỡ đo 2.3 Do điện áp AC
Đối với cơ cầu đo điện động, điện từ, Vơnmĩt AC dùng những cơ cầu này phải mắc nối tiếp điện trở với cơ cầu đo như Vơnmét DC Vì hai cơ cầu này hoạt động với trị hiệu đụng của dịng xoay chiều Riêng cơ cầu từ điện phải dùng phương pháp biến đổi như ở Ampemét tức là dùng đit chỉnh lưu
38
i Ỹ