TRƯỜNG CAO ĐĂNG NGHÈỀ CƠNG NGHIỆP THANH HỐ | KHOA ĐIỆN
GIÁO TRÌNH
ĐO LƯỜNG ĐIỆN
(Dùng cho hệ Cao đẳng và Trung cap nghé)
THỮPHHPTER MOELIIO8
——————————E>E>e——E>———>—EEE =|
TRUONG CAO DANG NGHE CONG NGHIEP THANH HOA KHOA BIEN
GIAO TRINH
ĐO LƯỜNG ĐIỆN
Trang 3Lời nĩi đầu
Việc tổ chức biên soạn giáo trình phục vụ cho việc đào tao nghề Điện cơng nghiệp, thuộc ba cấp trình độ: (Sơ cấp, Trung cấp và Cao đẳng nghé), la một nhiệm vụ rất quan trong và cấp thiết hiện nay của Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Thanh Hố Chính vì lẽ đĩ, Khoa Điện đã cĩ nhiều cổ găng để biên soạn giáo trình các mơn hoc/modul nghề phục vụ cho việc đào tạo nghề, mhằm đáp ứng được yêu câu về dạy của giáo viên và học của Học sinh - Sinh viên trong trường Sau thời gian nỗ lực hết mình của tập thể giảng viên của khoa đã biên soạn và chỉnh sửa giáo trình của MODULE “ĐO LUI ỜNG
ĐIỆN”
Nội dụng của modul Äã biên soạn, xây dựng trên cơ sở kế thừa những nội dùng được giảng dạy ở trường, kết hợp với những kiến thức, cơng nghệ mới, nhằm đấp ứng yêu cẫu nâng cao chất lượng đào tao, tương xứng với cấp trình
độ và gắn với nhu cầu của người học Giáo trình này biên soạn ngắn gon dé
hiểu bổ xung, cập nhật những kiến thức mới, chú trọng 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 kihung đào tạo nghệ của Tổng cục day nghề quy định
Nội dung của giáo trình được biên soạn với thời lượng 20 tiết lý thuyết
về 35 (iết thực hành, gầm: ‘
Đài 1: Dat cương về đo lường điện Bài 2: Mội số cơ cầu đo chi thi kim Bài 3: Đa các đại lương điện cơ bản Bai 4: Đo các thơng số của mạch điện Bài 5: Sử dụng các loại máy đo thơng dụng
Mặc dù đã cĩ nhiều cổ gắng, xong chắc chắn khơng thể tránh khỏi hết khiêm khuyết lất mong nhận được sự đĩng gĩp ÿ kiến của đồng nghiệp trong trường cũng như thơng tin phản hỗi từ học sinh, sinh viên và bạn đọc, để lần tái bản sau được hồn thiện hơn Xin chân thành cảm ơn!
Nhĩm tác giá Lê Bá Kiện Lương Xuân Hịa
Lời nĩi đầu
Việc tổ chức biên soạn giáo trình phục vụ cho việc đào tao nghề Điện cơng nghiệp, thuộc ba cấp trình độ: (Sơ cấp, Trung cấp và Cao đẳng nghệ), 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 cỗ gắng đã biên soạn giáo trình các mơn họcÁHodHÏ nghề phục vụ cho việc đãa tạo nghề, mhằm đáp ứng được yêu câu về đạy của giáo viên và học của Học sinh - Sinh viên trong trường Sau thời gian nỗ lực hết mình của tập thể giảng viên của khoa đã biên soạn và chỉnh sửa giáo trình của MODULE “ĐO LƯỜNG ĐIỆN”
Nội dung của modul đã biền soạn, xây dựng trên cơ sở kế thừa những nội dung được giảng dạy ở trường, kết hợp với những kiến thức, cơng nghệ mới, nhằm đập ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo, tương xứng với cấp trình độ và gắn với như cầu của người học Giáo trình này biên soạn ngắn gọn dễ hiểu bỗ xung, cập nhật những kiến thức mới, chủ trọng 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 day nghệ quy định
Nội dụng của giáo trình được biên soạn với thời lượng 20 tiết lý thuyết
và 35 tiết thực hành, gồm: "
Bài 1: Đại cương về đo lưỡng điện Bài 2: Một số cơ cấu đo chỉ thị kim Bài 3: Đo các đại lương điện cơ bản Bài 4: Đo các thơng số của mạch điện Bài 5: Sử dụng các loại máy đo thơng dụng
Mặc dù đã cĩ nhiều cỗ gắng, xong chắc chắn khơng thể trảnh khỏi hết
khiêm khuyết Rất mong nhận được sự đồng gĩp J kiến của đồng nghiệp trong trường cũng như thơng tin phân hồi từ học sinh, sinh viên và bạn đọc, để lần tái bản sau được hồn thiện hơn Xin chân thành cắm ơn!
Nhĩm tác giả
Trang 5Modul Bo lưng điện
BALI:
DAI CUONG VE DO LUONG DIEN
1, MỤC TIỂU CUA BÀI
~ Giải thích các khái niệm về đo lường, đo lường điện
~ Tính tốn được sai số của phép đo, vận dụng phù hợp các phương pháp hạn chế sai số
~ Ðo các đại lượng điện bằng phương pháp đo trực tiếp hoặc gián tiếp
II NOI DUNG CUA BAI 1, Khái niệm về đo lường điện
Trong thực tế cuộc sống quá trình cân, đo, đong, đếm điễn ra liên tục với mọi đối tượng, việc cân, đo, đong, đếm này vơ cùng cần thiết và quan trọng Với
một đối 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 đo mã cịn lâm nhiệm vụ kiểm tra, điều khiển và xử lý thơng tin
Đối với ngành điện việc đo 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 đị 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 don vi)
Số đo là kết quả của quá trình đo, kết quả này được thể hiện bằng một con
số cụ thể,
1,1, Đụng cụ đo và mẫu đo 3.1.1 Dụng cụ do
Các dụng cụ thực hiện việc đo được gọi là dụng cụ đo như: đụng cụ đo địng điện (Ampemét), dụng cụ đo điện áp (VơnméÐ, dụng cụ đo cơng suất (Oátmét) v.v
Modul Da lường điện
BÀI:
DAI CUONG VE ĐO LƯỜNG ĐIỆN
1 MỤC TIÊU CỦA BÀI
~ Giải thích các khái niệm về đo lường, đo lường điện
~ Tỉnh tốn được sai số của phép đo, vận dụng phù hợp các phương pháp hạn chế sai số
- Do các đại lượng điện bằng phương pháp đo trực tiếp hoặc gián tiếp IL NOI DUNG CUA BAI
1 Khai niệm về đo lường điện
Trong thực tế cuộc sống quá trình cân, đo, đong, đếm điễn ra liên tục với mọi đối tượng, việc cân, đo, đong, đếm này vơ cùng cần thiết và quan trọng Với
một đối 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 cơn làm nhiệm vụ kiểm tra, điều khiển và xử lý thơng tin
Déi với ngành điện việc đo lường các thơng số của mạch điện là vơ cũng quan trọng Nĩ cần thiết cho quá trình thiết kế lắp đặt, kiểm tra vận hành cũng như đị 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 nảy được thể hiện bằng một con số cụ thể
1.1 Dụng cụ đo và mẫu đo
1.1.1 Dụng cụ đo
Trang 6Trường CBNCN Thanh Hịa Íthoa Điện
1.12, Mẫu đo: Là dụng cụ dụng 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 lâm việc chính
xác 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
© Mau do va dung cy đo đúng trong sản xuất
1.2 Cúc phương pháp do
1.3.1 Phương pháp đo trực tiến: Là phương pháp đo mã 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 đo so sánh là phương pháp mà đại lượng cần đo được so sánh với mẫu đo cùng loại đã biết trị số
Vĩ dụ: Dùng cầu đo điện đề đo điện trở, đồng cầu đo dé đo điện dung v.v
1.2.2 Phương pháp đo gián tiểp: Là phương pháp đo trong đĩ đại lượng cần do sẽ được tính ra tử kết quả đo các đại lượng khác cĩ liên quan
Kí dụ: Muốn đo điện áp nhưng ta khơng cĩ Vơnmét, ta đo điện áp bằng cách: - Ding ơmmét đo điện trở của mạch
~ Dùng Ampemét đo đơng điện di qua mach
Sau đĩ áp dụng các cơng thức hoặc các định luật đã biết để tính ra trị số diện 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 qua tính tốn luơn cĩ sự sai lệch với giá trị thực của đại lượng cần đo Lượng sai lệch nảy gọi là sai sơ
Sai sơ gơm 2 loại:
4
Trường CĐBNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
1.1.2 Mẫu đo: Là dụng cụ dùng đề 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: Dũng để kiểm tra các mẫu đo và dụng cụ do khác, loại này được chế tạo và sử dụng theo tiêu chuẩn kỹ thuật, đảm bảo làm việc chính xác cao
- Loại cơng tác: Được sử dụng đo lường trong thực tế, loại này gồm 2 nhĩm sau:
© Mau do va dung cy do thi nghiệm
ø Mẫu đo và dụng cụ đo dùng trong sản xuất
1.2 Các phương pháp do
1.3.1 Phương pháp đo trực tiếp: Là phương pháp đo mà 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 thăng
- Phương pháp đo so sánh là phương pháp mà đại lượng cần do được so
sánh với mẫn đo cùng loại đã biết trị số
Vĩ dự: Dùng cầu đo điện để đo điện trở, ding cầu đo dé đo điện dung v.v 1.2.2 Phương pháp đo gián tiến: Là phương pháp đo trong đĩ đại lượng cần do sẽ được tính ra từ kết quả đo các đại lượng khác cĩ liên quan
Ví dụ: Muỗn do điện áp nhưng ta khơng cĩ Vơnmét, ta đo điện áp bằng cách: ~ Dùng ơmmét đo điện trở của mạch
- Dung Ampemét do dong dién di qua mach
Sau đĩ áp dung 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:
Trang 7
Modu† Đo lường điện
+ Sai số hệ thẳng: Là sai số cơ bản mã giá trị của nĩ luơn khơng đổi hoặc
thay đổi cĩ quy luật Sai số này về nguyên tắc cĩ thé loại trừ được
Nguyên nhân: Do quá trình chế tạo dụng cụ đo như ma sát, khắc vạch trên thang do vv
+ Sai số ngẫu nhiên: Là sai số mà giá trị của nĩ thay đỗi rất ngẫu nhiên do
sự thay đổi của mơi trường bên ngồi (người sử dụng, nhiệt độ mơi trường thay
đỗi, chịu ảnh hưởng của điện trường, từ trường, độ ẩm, áp suất .)
Nguyên nhân:
-_ Đo người đo nhìn lệch, nhìn nghiêng, đọc sai
- Dùng cơng thức tính tốn khơng thích hợp, dùng cơng thức gin ding trong tính tốn Nhiệt độ mơi trường thay đổi, chịu ảnh hưởng của điện trường,
từ trường, độ Âm, áp suất v.v )
2.2 Phương pháp hạn chế sai số
Đề hạn chế sai số trong từng trường hợp, cĩ các phương pháp sau:
+ Đối với sai số hệ thống: tiến hành đo nhiều lần và lấy giá trị trung bình
của chúng
+ 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 đụng cụ, tính tốn phải chính xác, sử
dụng cơng thức phải thích hợp, điều kiện sử dụng phải phù hợp với điều kiện
tiêu chuẩn
3.3 Cích tính sai số
Goi: A: kết quả đo được
Ai: giá trị thực của đại lượng cin do Tinh sai sé niu sau:
+- Sai số tuyệt đối:
AA=|A,-Al (1.1)
AA gọi là sai số tuyệt đối của phép đo
Từ đĩ, giá trị thực của lượng đo sẽ nằm trong phạm vì: A-AA SÁi< A+ẤA
Modul Bo lường điện
+ Sai số hệ thống: Là sai số cơ bản mà giá trị của nỗ 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 số ngẫu nhiên: LÀ sai số mà giá trị của nĩ thay đổi rất ngẫu nhiên đo
sự thay đổi của mơi trường bên ngồi (người sử dụng, nhiệt độ mơi trường thay
đỗi, chịu ảnh hưởng của điện trường, từ trường, độ ẩm, áp suất .)
Nguyên nhân:
~_ Do người đo nhìn lệch, nhìn nghiêng, đọc sai
- Dùng 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 Âm, áp suất v.v
3.2, Phương pháp hạn chế sai số
Để hạn chế sai số trong từng trường hợp, cĩ các phương pháp sau:
+ Déi với sai số hệ thống: tiến hành đo nhiều lần và lấy giá trị trung bình
của chúng -
+ 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 dụng phải phù hợp với điền kiện tiêu chuẩn
2.3, Cách tính sai số
Goi: A: két qua do được
Ai: giá trị thực của đại lượng cần do Tinh sat sé nine san:
+ Sai số tuyệt đỗi:
AA=|A,-Al (1.1)
AA gọi là sai số tuyệt đối của phép do
Trang 8
CĐNCN Thanh Hịa Khoa Diéa
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 dược giá trị giới hạn của AA, gọi là sai số tuyệt đối lớn nhdt MAmax -
+ Sai số tương đối:
Người ta dùng đại lượng: Bằng tỉ số giữa sai số tuyệt đối và kết quả ấo, gọi
là sai số tương đối của phép ấo, ký hiệu ya thường tính ra phần trăm
ram S*.100% „ |À+= A| 999 2)
A i
Phép đo cĩ ya càng nhỏ thì càng chính xác
+ Sai số qui đơi Tạu
Sai số quy đỗi là ¿¡ số giữa sai số tuyệt đối và giới hạn đo của dụng cu do, ký hiệu yạu thường tính theo phan tram
A, ~Al
Tay wae A oo 100%™ =A) to0% A q3)
dan
Aam: giới hạn đo của đụng cụ đo (giá trị lớn nhất của thang đo)
Quan hệ giữa sai số tương đối và sai số qui đơi:
Yams ST“ Thợ =TA (L4)
Ở đây x, =A là hệ số sử dụng thang đo (K¿< D)
di
Néu Ky càng gần bằng 1 thì đại lượng do cảng gần bằng giới hạn do, AA
cảng bé thì phép đo cảng chính xác Thơng thường phép đo càng chính xác khi
Kạ>1⁄2
Vị dụ: Một địng điện cĩ giá trị thực là 5A Dùng Anapemét 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 đơi, Giải:
+ Sai số tuyệt đối:
AA=ÌAi- Al=5 - 495 = 0,05 A
Trưởng CDƠNCN Thanh Hĩa Khoa 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 hạn của AA, gọi là sai số tuuệt đối lớn nhất AAmx -
+ Sai số tương đối:
Người ta dùng đại lượng: Bằng tỉ số giữa sai số tuyệt đối và kết quả do, gọi là sai số tương đổi của pháp đo, ký hiệu y thường tính ra phần trăm
TA ~ẾA "100% „|: —Á| 00%, _— q2)
Phép đo cĩ yA càng nhỏ thì càng chính xác + Sai số qui đổi Yaa
Sai sé quy déi la ti sd giita sai số tuyệt đối và giới han do cha dung cu do, ký hiệu yạu thường tỉnh theo phân trăm
= AA i90%= Ii Al 00% ` (1.3)
Yas max A
dn 'đm
Aam: giới hạn đo của dung cu do (gia tri lớn nhất của thang đo)
Quan hệ giữa sai số tương đơi và sai số qui đơi:
Tam =TCCT” TT EY Ba (14)
Oday K, = ~*~ 1a hé sé sit dung thang do (Ky <1)
dm
Néu Ky cang gan bang 1 thì đại lượng đo cảng gần bằng giới hạn do, AA
cảng bé thì phép đo cảng chính xác Thơng thường phép do càng chính xác khi Kạ>1⁄2
Ví dụ: Một dịng điện cĩ giá trị thực là 5A Dùng Ampemét cĩ giới hạn do
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 đổi
Giải:
+ Sai số tuyệt đối:
AA=|A,-Al=5-4,95 = 0,05 A
Trang 9- Modul Do tưởng điện
+ Sai số tương đối:
AA x AA 0,05
Ya= 100% hoặc y,= “A, 100% =~ 100% =1%
+ Sai số qui déi:
Vas = AA 100% = 005 100», =0,5%
"Aan 10
+ Cấp chính xác của dụng cụ đo
Khi chế tạo, người ta xét các yếu tố cơ bản gay ra sai s6 và từ đĩ quy định "một sai số tuyệt đối lớn nhất, và coi là sai số cơ bản của dung cụ đo, AAg,
AAUbE ÁÁ may
Từ đĩ sai số quy đổi của tất cả các khắc độ trên thang đo đều coi bằng
nhau, và bằng:
» 10ps¿= ^Âme 100%
ổn dm
Tqdmax”=
Chính sai số này đặc trưng cho độ chính xác của dụng cụ đo, nên được gọi là cấp chính xác của dụng cụ đo, kỷ hiệu là y
AA 1 Yadmac = “8.100%
dm
Nếu biết cấp chính xác của dụng cụ đo, ta dễ đàng tính ra sai số tuyệt đối
lớn nhất của dụng cụ đo:
y%
AA mg = A,
, max 100 dm
Và từ đĩ, xác định được sai số tương đối ứng với mỗi giá trị do (sai số cơ
ản củ 2 AA y% 100% _ y
bản của dụng cụ đo) ung cụ đo) Yaa =m 100% = 555° 100% = m —m K
Aan
Từ đĩ ta thấy nếu hệ số sử đụng thang đo cảng bé thì sai số càng lớn, tức
phép đo cảng kém chính xác Chính vì thế mà người ta quy định là nên chọn cỡ đo sao cho số đo phải trên nửa gid tri của giới hạn đo
i
|
Modul Do hiơng điện
+ Sai số tương đối:
AA
Tn =—~100% hoặc y, =^^ 100%= 22 1009 ~1% = Ai 5
+ Sai sé qui đổi:
AA 100% = 9° 100% =0,5%
Yo = im
+ Cấp chính xác của dụng cụ đo
Khi chế tạo, người fa xét các yếu tổ cơ bản gây ra sai số và từ đĩ quy định một sai số tuyệt đối lớn nhất, và coi là sai số cơ bản của dung cy do, AA
AAg= AA max
Từ đĩ sai số quy đổi của tất cả các khắc độ trên thang đo đều coi bằng nhan, và bằng: AA £2 100%= ——-™ 100% AA, A đm đảm Yoamax™
Chính sai số này đặc trưng cho độ chính xác của dụng cụ đo, nên được gọi là cấp chỉnh xác của dụng cụ đo, ký hiệu là y
AA
Y= Yate = “28.10%
dm
Nếu biết cấp chính xác của dụng cụ đo, ta dễ dàng tính ra sai số tuyệt đối
lớn nhất của dung cu do:
9,
MA nae = Ag,
100
Và từ đĩ, xác định được sai số tương đối ứng với mỗi giá trị đo (sai s c
ơ AA y% 100% Ơ
bn của dụng cu do) ụng cụ đo) Ya = 3.100% = TU “Ak we 1% =-C—, Ee
Từ đĩ ta thấy nếu hệ số sử dụng thang đo càng bé thì sai số càng lớn, tức
Trang 10Trường CDNCN Thanh Hĩa Khoa Dién
HÁN eee ớcntc-TEtEEEESTE012015T-E S.05 -EE EEEE-EU/7222.20777012017CCCDE-00G0.277 -/77.20.-0-20100-0P CCSEEEEDI
3.4, Điện trở và tiêu tụ cũng suất của dụng cụ đo
Dụng cụ đo phải thủ năng lượng từ đối tượng đo dưới những hình thức khác
nhau để biến thành đại lượng đầu ra của thiết bị Tiêu thụ năng lượng thé hiện ở
phản tác dụng của thiết bị đo lên đổi 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 cố gắng phần đấu sao cho sai số này khơng vượt quá sai số của dụng cụ
Trong các dụng cụ do đồng và áp sai số này thể hiện 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: AP= RẠ (1.5)
v2
Khi đo áp được tính là: AP = R (1.6)
Voi Ra, R, 1d dién trở của Amét (điện trở cuộn dong) và Vơn mét (điện trở của cuộn áp)
Sai số phụ do ảnh hưởng của tơn hao được tính
Ra ay
R + R,
(1.7)
n=
Với: R¿ là điện trở tải
Các tiêu chuẩn khác được xét riêng rẽ đối với từng thiết bị khi cần thiết,
Các đặc tính trên liên quan chặt chế với nhau và ia 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 Biễu diễn số đo
Kết quả đo được biểu diễn dưới dạng:
SS EE PBI EE ETT ET TA ATT : v o
Trung CBNCN Thanh Hĩa thoa Điện
2.4 Điện trở và tiêu tltụ cơng suất của dụng cụ do
Dụng cụ đo phải thu năng lượng từ đối tượng đo dưới những hình thức khác
nhau để biển thành đại lượng đầu 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 biệu chỉnh
Trong phép đo người ta cỗ gắng phan dau sao cho sai số này khơng vượt qua sai số của dụng cụ
Trong các dụng cụ đo dịng và áp sai số này thể hiện ở điện trở vào của dụng cụ, trong trường hợp thiết bị đo cơ hợc thì sai số này thể hiện ở phản lắc dụng của dụng cụ
Các dụng cụ đo dịng và áp, cơng suất tiêu hao bởi thiết bị đo khi đo đơng
được tính là: AP=RẠÏ (1.5)
2
Khi đo áp được tính là: AP = (1.6)
Với Rạ, R„ là điện trở của Amét (điện trở cuộn dịng) và Vơn mét (diện trở của cuộn áp)
Sai số phụ do ảnh hưởng của tốn hao được lính
Ry R,
R, WER,
n= q7)
Với: R, là điện trở tai
Các tiêu chuẩn khác được xét riêng rể đối với từng thiết bị khi cần thiết
Các đặc tính trên liên quan chặt chế 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 Biễu diễn số đo
Kết quả đo được biểu diễn dưới dạng:
Trang 11A=-= vàtncĩ X=A*Xu
0
Trong dé: X là đại lượng do Xo 1a don vi do
Modul Do ludng dién
(1.8)
A laconsé két qua do
Ví dụ: I=5A thì: Đại lượng đo la: dong dién (1)
Đơn vị đo là: Ampe (A)
Con số kết quả đo là: 5 4 Hệ đơn vị đo
4.1, Giới thiệu hệ ST: Hệ thống đơn vị đo lường thơng dụng nhất, hệ thống này
qui định các đơn vị cơ bản cho các đại lượng sau:
- Độ dài: 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 trức số của đơn vị cơ bản
Bội số:
+ Tiga (T): + Giga (G): + Méga (M): + KHơ (K):
In CAU HOI VA BAI TAP
A, Câu hồi trắc nghiệm
Đọc kỹ các câu hỏi chọn và tơ đen ý trả lời đúng nhất vào các ơ ở các cột tương ứng 1012 10° 10° 107 + + + Ước số: Mili (m): Micro (tÙ: Nano (n): Pico (p): 10° 106 10? io” ja 16 ac
Modul Da trong dién
Asc vatacé X=AX) (18)
Xo
Trong đĩ: X là đại lượng đo Xo 1a don vi do A lacon sé két qua do Ví dụ:I=5A thì: Đại lượng đo là: dong dién (1)
Đơn vị đo là: Ampe (A)
Con số kết quả đo là: 5
4, Hệ đơn vị đo
4.1 Giới thiệu hệ Sĩ: Hệ thống đơn vị áo lường thơng dụng nhất, hệ thống 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 (1): 19? + Mili (m): 10°
+ Giga (G): 10° + Micro (0Ù; 10°
+ Méga (M): 10 + Nano (n): 10°
+ Kilé (K): 10? + Pico (p): 10?
TH, CÂU HỘI VÀ BÀI TẬP
A Cau hai trắc nghiệm
Trang 12
Trường CĐNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
TT Nội dung câu hồi
Trưởng CĐNCN Thanh tiĩa Khoa Diện
Li Giá trị bằng hiệu số giữa giá trị đúng của đại lượng
cần đo và giá trị đo được trên mặt đồng hồ đo được gọi là:
a Sai số phụ; b, Sai số cơ bản; e Sai số tuyệt đối;
d Sai số tương đối,
TT Nội dung câu hỏi
12 Tỷ lệ giữa sai số tuyệt đối và giá trị thực cần đo (tính
theo %4) được gọi là: a Sai số tương đối; b Sai số phụ; c Sai số cơ bản;
d, Tỷ lệ phần trăm của sai số tuyệt đối
1.1 Giá trị bằng hiệu số giữa giá trị đúng của đại lượng cần đo và giá trị đo được trên mặt đồng hồ do được gọi là:
a Sai số phụ; b Sai số cơ bản; c Sai số tuyệt đối;
d Sai số tương đối
13
Khi đo điện áp xoay chiều 220V với dụng cụ đo cĩ sai
số tương đối 1,5% thì sai số tuyệt đối lớn nhất cĩ thể cơ
với dụng cụ là: a 10V; b 2,2V; c 3,3V; d 1,1V
142 Tỳ lệ giữa sai số tuyệt đối và giá trị thực cần đo (tính
theo %4) được gọi là: a Sai số tương đối; b Sai số phụ; c Sai số cơ bản;
d Tỷ lệ phần trăm của sai số tuyệt đối
13
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 nảo gọi là đơn vị tiêu chuẩn?
10
Khi đo điện áp xoay chiều 220V với dụng cụ đo cĩ sai 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: 10
1.4 Nêu các định nghĩa về đo lường
1.5 Phương pháp đo là gì? Cĩ mấy phương pháp đo?
Trang 13tk
Moadti Đo lưởng diện Mod Đa hưởng điện
1.7 Dụng cụ đo là gì? al 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 — 1.8 Sai số là gì? Cĩ mấy loại sai số? Phương pháp hạn chế sai số? Cách
Trang 14Trường CDNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
BAL 2:
CÁC LOẠI CƠ CÁU DO THONG DUNG
I MỤC TIỂU CUA BAI
© Phan tích được cấu tạo, nguyên lý của các loại cơ cầu đo thơng dụng như: từ điện, điện từ, điện động
e Lựa chọn phù hợp các loại cơ cấu đo trong từng trường hợp sử dụng cụ
thể
© Sit dung và bảo quản các loại cơ cầu đo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật
II NỘI BUNG CỦA BÀI
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 cấu chỉ thị kết quả đo bằng số được đề cập trong phần thiết bị đơ 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 dua vào mạch đo và được biến đổi thành đại lượng điện, đại lượng điện này được dưa vào cơ cầu đo và kết quả đo được đưa ra khối chỉ thị sơ đồ được hình thành
1.1 Sơ đồ khỗi
Chuyên đơi sơ cấp |_———| Mạch đø |————>| Cơ cầu chỉ thị
Hình 2.1 Sơ đồ khối cũa cơ cầu đo
e Chuyển đỗi 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
øMạch đo là khâu gia cơng thơng tin đo sau chuyên đổi sơ cấp, làm nhiệm
vụ tính tốn và thực hiện trên sơ đề mạch Mạch đo thường là mạch điện tử vi
xứ lý để nâng cao đặc tính của dụng cụ đo
2Cơ cấu chỉ thị đo là khâu cuỗi cùng của dụng cụ thể hiện kết quả đo đưới dạng con số với đơn vị
Cĩ 3 cách thể hiện kết quả đo: v Chỉ thị bằng kim
vˆ Chỉ thị bằng thiết bị tự ghỉ Y Chi thi duéi dang con sé
Trường CĐNCN Thanh Hĩa Khoa n Điện
BÀI2:
CÁC LOẠI CƠ CẤU BO THONG DUNG 1.MỤC TIÊU CỦA BÀI
ø Phân tích được cấu tạo, nguyên lý của các loại cơ cấu đo thơng dụng như: từ điện, điện từ, điện động
e Lua chọn phù hợp các loại cơ cấu đo trong từng trưởng hợp sử dụng cụ thê
© Sir dung va bảo quản các loại cơ cấu đo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật
IL NOI DUNG CUA BAI
1 Nguyén 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 cấu chỉ thị kết quả đo bằng, số được đề cập trong phần thiết bị đo lường chỉ thị sé
Đối với các cơ cấu chi thi kim khi thực hiện một phép đo luơn tuân thco 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 đưa ra khối chỉ thị sơ đồ được hình thành
1.1 Sơ đồ khối
Chuyển đổi sơ cấp |.— -| Mach do |—| |
Ỉ Cơ cầu chỉ trị |
Hình 2.1 Sơ đồ khối của cơ cấu đo
eChuyén déi 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
eMạch đo là khâu gia cơng thơng tin do sau chuyển đổi sơ cấp, làm nhiệm
vụ tính tốn và thực hiện trên sơ đỗ mạch Mạch do thường là mạch điện tử vi
xử lý để nâng cao đặc tính của dụng cụ đo
eCo cdu chi thị đo là khâu cuối cùng của dụng cụ thể hiện kết quả đo dưới dang con 36 voi don vi
Cĩ 3 cách thể hiện kết quả đo:
ˆ Chỉ thị bằng kim
ˆ Chỉ thị bằng thiết bị tự ghi
Y Chi thi dudi dang con SỐ,
a TC TTT TT TTT TTT TTT TTT
Trang 15a Modul Do hréng điện
ị Như vậy cơ cầu do bao gồm cĩ phần tĩnh và phần động:
" Phần tĩnh: Cĩ nhiệm vụ biến đổi điện năng đưa vào thành cơ năng tác
i dụng lên phần động
» Phần động: Gắn liên với kim, gĩc quay của kim xác định trị số của đại
lượng được đưa vào cơ cấu đo z Khối chi thi,
1.2 Nguyên lý
Với các loại máy đo chỉ thị kim nêu trên tuy về cấu trúc cĩ khác nhau nhưng chúng 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 cấu từ điện
2.1 Kỹ hiệu í¬ í_]
—E— Hình 2.2b:
Ký hiệu cơ cầu từ điện cĩ
chinh lien Hinh 2.2a:
Ký hiệu cơ cấu từ điện 2.2 Se dé ciiu tao Kimchi thi Khe hờ cực từ Nam châm
Lai sit non
A Ak k Pek an 12,
Hình 2.3: Sơ đồ cầu tạo cơ cầu đo kiểu từ điện,
+ Khung quay: Khung quay bằng nhơm hình chữ nhật, trên khung cĩ quan
day đồng bọc Emay Tồn bộ khối lượng khung quay phải cảng nhỏ càng tốt để
I hư: cụ âu 1¢0 đổi đo ệm vi ưới |
Modul Bo luồng điện
Như vậy cơ cầu do bao gồm cĩ phan tĩnh và phần động:
* Phần tĩnh: Cĩ nhiệm vụ biến đổi điện năng đưa vào thành cơ năng tác dụng lên phần động
" Phần động: Gắn liền với kim, gộc quay của kim xác định trị số của đại lượng được đưa vào cơ cấu đo
" 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 chúng 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 do
2, Cơ cầu từ điện
2.1 Ký hiện í_] í_}
fe
Hình 2.2b: „ Hình 22a Ký hiện cơ cấu từ điện cĩ
Ký hiện cơ cầu từ điện chỉnh lưu —
2.2, Sơ đồ cầu tạo
Kim chỉ th
Khe hi cuc tit
Nam chim
Lai sit non
Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo cơ cấu đo kiểu từ điện,
+ Khung quay: Khung quay bằng nhơm hình chữ nhật, trên khung cĩ quấn
Trang 16
Trưởng CĐNCN Thanh Hĩa Khaa Điện
sao cho mơmicn quán tính cảng nhỏ cảng, tốt Toản bộ khung quay được đặt trên trục quay hoặc treo bởi dây treo
+ Nam châm vĩnh cửu: Khung quay được đặt giữa hai cực tir 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 dây treo Phía sau kim chỉ thị cĩ mang đối trọng dé sao cho trong tâm của kim chỉ thị nằm trên trục quay hoặc dây treo
+ Lị xo đối kháng (kiểm sốt hoặc dây treo cĩ nhiệm vụ kéo kửmn chỉ thị
về vị trí ban đầu điểm 0) và kiểm sốt sự quay của kim chỉ thị,
2.3 Sơ đồ nguyên l7 F PM ¿ fe i | A & A
Hinh 2.4; So dé nguyén ly co cau do kiéu tir dién Nguyên [ý hoại động
Khi cĩ dịng điện cần đo Ï đi 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= BILL
Nếu khung đây cĩ W vịng, thì mỗi cạnh khung dây sẽ cĩ một lực là: E=W.E;¿=B.LL (2.1)
Trong đĩ; VN: số vịng đây quẫn của cuộn dây,
B: mật độ từ thơng xuyên qua khung đây L¿ chiều đải của khung dây
1: cường độ dịng điện
Lực điện từ này sẽ sinh ra một mơmen quay M,: b
M,= ES =B.ILL.Wb (22)
Trong đĩ: b là bề rộng của khung đây
và S = L.b là diện tích của khung day
=}
Trường CBNCN Thanh Hịa wwe Khoa Bién
sao cho mơmen quán tính cảng nhỏ càng tốt Tồn bộ khung quay được đặt trên trục quay boặc treo bởi dây treo,
+ Nam châm vĩnh cửu: Khung quay được đặt giữa hai cực từ N-5 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 đây treo Phía sau kim chỉ thị cĩ mang đối trọng để sao cho trọng (âm của kim chỉ thị nằm trên trục quay hoặc dây treo
+ Lơ xo đối kháng (kiém sốt) hoặc dây treo cĩ nhiệm vụ kéo kim chỉ thi
về vị trí ban đầu điểm 0) và kiểm sốt sự quay của kim chỉ thị
3.3 Sơ dé nguyên [ÿ
Nguyên lý hoạt động
Khi cĩ dịng điện cần đo Ï đi vào cuộn đây trên khung quay sẽ tác dụng với từ trường ở khe hở tạo ra lực điện từ F đặt vào hai cạnh khung dây:
Fa=B.EL
Nếu khung dây cĩ W vịng, thì mỗi cạnh khung dây sẽ cĩ một lực là: E= W.Fa=BIL (2.1)
Trong đá: N: số vịng dây quẫn của cuộn dây
B: mật độ từ thơng xuyên qua khung day
L: chiều đài của khung đây
I: cường độ dịng điện
Lực điện từ này sẽ sinh ra một mơmen quay M,:
M,= 22 =B.L.W.b (2.2) Trong đĩ: b là bề rộng của khung dây
và 8 =Lb_ là diện tích của khung dây
Trang 17
ìn
Modul Đo lưịng điện
Nên: Mạ= W.B.SI coi BWS = kị= hằng số thì:
M=k I (2.3)
Mơmen quay này làm phần động mang kim đo quay đi một gĩc œ nào đồ và lơ xo đối kháng bị xoắn lại tạo ra mơmen đối kháng My tỷ lệ với gĩc quay œ
Mạyc=D.œ — (Œ là độ cửng của lị xo)
Kim của cơ cầu sẽ đứng lại khi hai mơmen trên bằng nhau: M = Mạ Từ đĩ: K,1=D.a
K
Sastl=Sl (94)
Với K, BSW hoặc a@=SI (2.5)
‘BR D
S goi 1A d6 nhạy của cơ cấu đo từ điện (A/mm) Cho biết địng điện cần thiết chạy qua cơ cầu đo dé kim đo lệch được bao nhiêu mm hay bao nhiêu vạch Kết luận: Qua biểu thức trên ta thấy rằng gĩc quay œ của kim đo tỷ lệ với đồng điện cần đo và độ nhạy của cơ cấu đo, dàng điện và độ nhạy càng lớn thì
ĩc quay càng lớn „
Tử gĩc œ của kim ta suy Ta giá trị của đại lượng cần đo 2.4 Đặc điễm và ứng dụng
2.4.1 Đặc đdiễm
Độ nhạy cao nên cĩ thé đo được các đơng điện một chiều rất nhỏ
(từ 10210 8A)
v⁄ Tiêu thụ năng lượng điện ít nên độ chính xác rất cao Chỉ do được địng và áp một chiều,
v⁄ Khả năng quá tải kém vì khung dây quay nên chỉ quấn được đây cỡ nhỏ Chế tạo khĩ khăn, giá thành đất
Tu ý: Muốn đo được các đại lượng xoay chiều phải qua cơ cầu nắn đồng
3.4.2 Ủng dụng
San xuất các dụng cụ do:
- Do dong dién: miliAmpemeét, Ampemét ~ Do dién ap: miliVénmét, Vanmét + Đo điện trở: ơmmét
DEN ng Canh as lennon CSCS RASS iC NESS NAST
a ® a | chi aay thi ung
Modul Do hrong điện
Nên: Mạ=W.B.SI coi BWS =kị= hằng số thì: M=kil (2.3)
Mơmen quay này làm phần động mang kim đo quay đi một gĩc œ nào đĩ và lị xo déi kháng bị xoắn lại tạo ra mơmen đối kháng Mạy tỷ lệ với gĩc quay œ
Mạy=D.œ — (K là độ cửng của lị xo}
Kim của cơ cầu sẽ đứng lại khi hai mơmen trên bằng nhau: M = Mẹ Từ đĩ: K,1 =D
K
=.=.TJ=§T (94)
Với K, BSW hoặc œ=S§1I (2.5)
S gọi là độ nhạy của cơ cấu đo từ điện (A/mm) Cho biết dịng điện cần thiết chạy qua cơ cầu đo để kim đo lệch được bao nhiêu mm hay bao nhiêu vạch
Kết luận: Qua biểu thức trên ta thấy rằng gúc quay a của kim đo tỷ lệ với địng điện cân đo và độ nhạy của cơ cấu đo, đồng điện và độ nhạy càng lớn thì gĩc quay càng lớn Ộ
Từ gĩc œ của kim ta suy ra giá trị của đại lượng cần đo 2.4 Đặc điểm và ứng dụng
2.4.1 Đặc điểm
vˆ Độ nhạy cao nên cĩ thể đo được các đồng điện một chiều rất nhỏ
(từ 1013210 2A),
v/ Tiêu thụ năng lượng điện ít nên độ chính xác rất cao # Chỉ đo được đồng và áp một chiều
¥ Kha năng quá tải kém vì khung đây quay nên chỉ quấn được đây cỡ nhỏ
v Chế tạo khĩ khăn, giá thành đắt
Tu ý: Muốn đo được các đại lượng xoay chiều phải qua cơ cầu nắn đơng 2.4.2 Ứng dung
Sân xuất các dụng cụ đo:
Trang 18
Trường CDNCN Thanh Hịa Khoa Điện
3 Cơ cấu đo kiểu điện từ 3.1 Ký hiệu
Hình 2.5: Ký hiệu cơ cấu đo điện từ 3.2 Sơ đồ cầu tạo
Phần tĩnh: Gồm cuộn dây phần tĩnh (trịn hoặc phẳng), khơng cĩ lõi thép
Phần động: Gồm lá thép non hình bán nguyệt gắn lệch tâm trên trục Trên
trục cịn cĩ lị xo đối kháng, kim và bộ phận căn dịu kiểu khơng khí,
43.3 Nguyên lý hoạt động
Khi cĩ địng điện can do I di vào cuộn day phan 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,=K
Hình 2.6: Cơ cần đo điện từ
1 Cuộn dây phần nh: 4, Trục quay
2 Rãnh hẹp 3 Bộ cần dịu kiểu khơng khí
3 Phiển tháp 6 kẻ xo đối kháng
Dưới tác dụng của Mẹ kim sẽ quay một gĩc œ Lị xo s0 (6) sẽ bị xoắn do đĩ sinh ra mơmen đối kháng tỷ lệ với gĩc quay a
Mạy =Ka.œ
Kim sẽ ngừng quay khi 2 mơmen trên cân bằng, nghĩa là: Ka
KP V=K,a>o K =K,a>a=—f (2.6) 2.6
16
Truéng CDNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
3 Cơ cấu đo kiểu điện từ
3.1 Kỹ hiệu
Hình 2.5: Ký biệu cơ cấu đo điện từ 3.2 Sơ đồ câu tạo
Phần tĩnh: Gồm cuộn dây phần tĩnh (trịn hoặc phẳng), khơng cĩ lõi thép Phẩn động: Gồm lá thép non hình bán nguyệt gắn lệch tâm trên trục Trên trục cịn cĩ lị xo đối kháng, kim và bộ phận cản địu kiểu khơng khí
3.3 Nguyên lý hoạt động
Khi cĩ dịng điện cần đo I đi vào cuộn dây 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,=K,P
Hình 2.6: Cơ cấu đo điện từ 1 Cuộn dây phần tnh 4, Truc quay
2 Rénh hep 5 B6 can diu kiéu khong khí 3 Phién thép 6 Lị xo đối kháng
Đưới tác dụng của Mạ kim sẽ quay một gĩc œ Lị xo so (6) sẽ bị xoắn do đĩ sinh ra mơmen đổi kháng tỷ lệ với gĩc quay a
Ma =Kạ.ơ
Kim sẽ ngừng quay khi 2 mơmen trên cân bằng, nghĩa là:
K
KP =Kasa= (2.6)
Trang 19tột
do
Modul Bo tudng điện
Thực ra ở vị trí cân bằng kim chưa đừng lại ngay mà đao động qua lại xung quanh vị trí đĩ nhưng nhờ cĩ bộ cản địu bằng khơng khí sẽ dập tất qua trinh dao động này
3.4 Đặc điềm và ứng dụng 3.4.1 Đặc điễm
- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ - Do duoc điện một chiều và Xoay chiều,
~ Khả năng quá tải tốt vì cĩ thể chế tạo cuộn đây phần tĩnh với tiết điện đây
lớn
- Do cuộn đây cĩ lõi là khơng khí nên từ trường yếu, vì vậy độ nhạy kém và chịu ảnh hưởng của tử 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 cần đo điện động `
41, Kỹ hiện 4 ak
4.2, So do citu tao Yin 2.7: KY higu co cfu do dign dong
Cơ cấu 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 ding cuộn dây cĩ thể trịn hoặc vuơng, Cả phần động và phần tinh được bọc kín bằng mân chắn từ để tránh ảnh hưởng của từ trường ngồi đến sự làm việc của
cơ cầu đo
1
Trên
ido
|
Modul Do lường 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 cĩ bộ cần địu bằng khơng khí sẽ dập tắt quá trình dao động này
3.4 Đặc điễm và ứng dung
3,4,1 Đặc điễm
- Cầu tạo đơn giản, đễ chế tạo, giá thành rẻ - Ðo được điện một chiều và xoay chiều
~ Khả năng quá tải tốt vì cĩ thể chế tạo cuộn dây phần tĩnh với tiết điện đây
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 Ứng dụng
- Chế tạo các dụng cụ đo thơng dụng Vơnmét, Ampemét đo AC ~ Dùng trong sản xuất và phịng thí nghiệm
4 Cơ cầu do dign ding ˆ`
4.1 Ký hiệu
4.2 Šơ đỗ câu l#Ð - Hình 2.7: Ký hiệu cơ cầu đo điện động
Cơ cấu đo điện động (Hình 2.8) gồm cĩ cuộn day phan tĩnh 1, được chia
thành 2 phần nối tiếp nhau để tạo ra từ trường đều khi cĩ dịng điện chạy qua
Phần động là khung dây 2 đặt trong cuộn dây tĩnh và gắn trên trục quay Hình dang cuộn dây cĩ thể trịn hoặc vuơng Cả phần động và phần tĩnh được bọc kín
Trang 20Trường CBNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
Hình 2.8: Cấu tạo cơ cấu đo điện động
J- Cuộn dây tĩnh 3- Cuộn dây động
1ị- Dịng điện chạy trong cuộn dây 1 1ạ- Dàng điện chạy trong cuộn dây 2 4.3 Nguyên lý hoạt động
Khi cĩ dịng điện 1ị, lạ (DC hoặc AC) đi vào cuộn dây di động và cổ định
Sẽ lạo ra mơmen quay: Mạ= klik (đồng điện DC)
Hoặc wy, =k, G fiat) Gong dign AC)
Dudi tác dung của Mạ kim sẽ quay đi 1 gĩc œ, lỗ xo xoắn sinh ra mơmen
đối kháng Mue= Kc œ (K, là hằng số xoắn của lị xo) kim ngừng quay khi Mẹ
can bang My
Vậy gĩc quay: œ==ẺIj]; (2.7)
hoặc * =¬ i,dt) k, Tỷ 12
Nếu See const thi thang đo tuyến tính theo lì, lạ k,
4.4, Diie diém và ứng dụng
Cơ cấu do điện động cĩ thể dùng trong mạch một chiều và xoay chiều, thang đo khơng đều, cĩ thể dùng đề chế tạo Vơnmét, Ampemét và Oátmét cĩ độ chính xác cao, với cấp chính xác 0,1 + 0,2 Nhược điểm là tiêu thụ cơng suất lớn
18
a TE
Trường CĐNCN Thanh Hịa han Điện
Hình 2.8: Cấu tạo cơ cấu đo điện động
1- Cuộn dây tĩnh 3- Cuộn dây động
?r- Dịng điện chạy trong cuộn đây I 1- Dịng điện chạy trong cuộn dây 2 4.3 Nguyên [ý hoạt động
Khi cĩ dịng điện l, lạ (DC hoặc AC) đi vào cuộn đây di động và cổ định
sẽ tạo ra mơmen quay: Mạ =kạllạ (dịng điện DC)
Hoặc My, = i finan (dịng điện AC)
Dưới tác dụng của Mụ kim sẽ quay đi 1 gĩc œ, lị xo xoắn sinh ra mồmen đối khang Mas Ko a (K, là hằng số xoắn của lị xo) kim ngững quay khi Mụ cân bằng Mạy
aw k, ,
Vậy gĩc quay: a= ibe (2.7)
Tt
hoặc ga địa l,d0
k, Gh
m
Nếu ic = const thì thang đo tuyến tính theo l, lạ 4.4 Dặc điềm và ting dung
Trang 21nh
kì
Modul Do long dién eee Hình 2.9: Lơgơmét sắt điện động
5, Cơ cấu đo sắt điện động
5.1 Cấu tao và nguyên {j làm việc
Cơ cầu sắt điện động gdm khung đây tĩnh (1), mạch từ (2) nhằm tạo ra từ trường trong khe hở khơng khí Khung dây động (3) được gẵn với trục quay cùng kim chỉ thị, lỗ xo phản kháng và bộ phận cản dịu hình 2.9
Gĩc quay: œ = K.Ilạcos(,lạ) (2.8)
%2 Lâgơmát sắt điện động
Lơgơmét sắt điện 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
Gĩc quay: œ= (ng) (2.9) 5.3, Diie diém ting dung
- Cơ cấu sắt điện động và lơgơmét sắt điện động cĩ thể đo đồng một chiều
hoặc xoay chiều Từ trường qua khung dây lớn nên ít chịu ảnh hưởng của từ trường ngồi
~ Tơn hao sắt từ lớn, độ chính xác khơng cao
~ Thường dùng chế tạo các dụng cụ đo dịng, áp, cơng suất và gĩc lệch pha 6 Cơ cấu đo chỉ thị số
19 định )men ú Mẹ hiểu, ĩ độ suất Hình 2.9: Lơgơmét sắt điện động
5, Cơ cấu đo sắt điện động
5.1 Cau tao va nguyên lý làm việc
Cơ cấu sắt điện động gồm khung đây tĩnh (1), mạch từ (2) nhằm tạo ra từ trường trong khe hở khơng khí Khung đây động (3) được gắn với trục quay cùng kim chỉ thị, lị xo phản kháng và bộ phận cân dịu hình 2.9
Gĩc quay: œ = Kljscos(;,1;) (2.8)
5.2 Légémeét sit dién dong
Lơgơmét sắt điện động cấu tạo tương tự như cơ cấu sắt điện động, nhưng phần động gồm hai khung dây đặt chéo nhau 60° và gắn trên trục quay cùng với kim chỉ thị
I, cos(,Iy)
Ty cos(i,1,) ¿2
Gĩc quay: œ= { %3 Đặc điểm ting dung
- Cơ cầu sắt điện động và lơgơmét sắt điện động cĩ thể đo đồng một chiều
hoặc xoay chiều, Từ trường qua khung đây lớn nên it chịu ảnh hưởng của từ trường ngồi
- Tén hao sắt từ lớn, độ chính xác khơng cao
~ Thường dùng chế tạo các dụng cụ đo đơng, áp, cơng suất và gĩc lệch pha
Trang 22
Trưởng CĐNCN Thanh Hĩa thoa Điện
Từ những năm ở thập kỹ 80 đến nay đã xuất hiện và sử dụng rộng rãi cơ
cấu 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 đối thoại giữa máy và người Sơ đồ khối của cơ
cầu đo hiện số ở hình (2-10)
6.1 Nguyễn [ý của chỉ thị số
Hình 2-10 là sơ đồ khối của bộ chỉ thị số ong đĩ đại lượng đo x() qua bộ biến đơi thành xung (BĐ3O, số xung N tỷ lệ với độ lớn x(Ð) được đưa vào bộ mã hố (Mũ), bộ giải mã (GM) và đèn hiện số
Các khâu mã hố, giải mã và đèn hiện số tạo thành bộ chỉ thị số, đ2~—~Tt 3 24 ~ << Ta me 2 TT Ca me H22 mm eae 02 ¬ Bộ chỉ thị số x(t) i BĐX tại MH GM
Hình 2.10: Sơ đồ khối của cơ cầu đo biện số
6.2 Bộ giải mã
Là thiết bị đúng dễ biến đổi từ mã cơ số 2 hoặc mã 2-10 thành mã cơ số 10,
nghĩa là thể hiện ra dưới dạng số thập phân Ngày nay các bộ giải mã được chế tạo dưới dạng vi mạch (hình 2-] 1) Use #5V Ry 2 3 Bộ giả | 5 oy pt f a b #——>]| mã?
21a thanh 6 € ——————I———| Ra el * c
Zon > sỊ a
Hình 2-11: Bộ giải mã 7 thanh
Vi mạch 8N 74247 cĩ các đầu ra hở cực gĩp dùng diều khiển LED cĩ
chung Anét +5V Các điện trở Rụ,, R; để hạn ché dang Anét (5 ~20 mA)
a se
20 i
Truong CBNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
Từ những năm ở thập kỷ 80 đến nay đã xuất hiện và sử dụng rộng rãi cơ
cấu đo chỉ thị số Ưu điểm của chỉ thị số là thuận lợi cho việc đọc ra kết quả, phù hợp và thuận lợi cho những đối thoại giữa máy và người Sơ đề khối của cơ
cầu đo hiện số ở hình (2-10) 6.1 Nguyên lp của chỉ thị số
Hình 2-10 là sơ đề khối của bộ chỉ thị số trong đĩ đại lượng đo x() qua bộ
biển đổi thành xung (BĐX), số xung N tỷ lệ với độ lớn x(f) được đưa vào bộ mã
hố (MH), bộ giải mã (GM) và đèn hiện số
Các khâu mã hố, giải mã và đèn biện số tạo thành bộ chỉ thị số
— ` ` Yorn nee 4 Bộ chỉ thị số ị BDX i x(t h : i $
Hình 2.10: Sơ đồ khối của cơ cầu đo biện số
6,2 Bộ giải mã
Là thiết bị dùng để biến đổi từ mã cơ số 2 hoặc mã 2-10 thành mã cơ số 10,
nghĩa là thể hiện ra dưới dạng số thập phân Ngày nay các bộ giải mã được chế
tạo dưới dạng vĩ mạch (hình 2-11) Use pv 3 Ri 2 Bộ giải ca1 38 + a DP nan mũ? 4 b By f b 2! >| thanh “L] Bs do le z——— X a Hình 2-11: Bộ giải mã 7 thanh
Vi mạch 5N 74247 cĩ các đầu ra hở cực gĩp dùng điều khiển LED cĩ
chung Anơt +5V, Các điện tro R, , Ry dé han ché dang Anét (5 ~20 mA)
Trang 23
thộ mã
10, >hê
Modu! Đo lường điện
Bảng 2-1: Nguyên lý làm việc của bộ giãi mã bảy thanh,
Diu ra LED bay thanh
Chữ số |_ Đầu vào mã nhị phân
z |? 2? 2 2%) a b c d e f g 6.3 Bộ hiện số (chỉ thị số)
6.3,1 Hiện số bằng điệt phát quang
“Khi cĩ sự tái hợp các phần tử mang điện xuất hiện tại lớp tiếp xúc p-n định
thiên thuận (như các điện tử từ n sang tái hợp với lỗ trống ở p) chúng sẽ phát ra năng lượng dưới đạng nhiệt và ánh sáng Nếu vật liệu bán din trong suốt thì ang
dng được phát ra và lớp tiếp xúc là nguồn sáng (gọi là điệt phát quang, L.ED),
Hình 2-12a là mặt cắt của LED thơng thường và hình 2-12b là cách bố trí bộ hiện số LED 7 thanh, Các đèn LED nảy cĩ Anơt chung (hình 2-12e) hoặc tất cả các catơt chung Độ sụt áp trên LED định thiên thuận là 1,2V và dịng điện thuận khoảng 20mA
21 lận rãi cơ t qua, mace | ua bộ 3Ơ mã & 10, c ché
Modu Đo lường điện
Bảng 2-1: Nguyên lý làm việc của bộ giải mã bảy thanh,
Đầu ra LED bảy thanh
Chữ số |_ Đầu vào mã nhị phân
z {2 2 2 Mla b c de fg 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 6.3 Bộ hiện số (chỉ thị số)
6.3.1 Hiện số bằng diét phát quang
"Khi cĩ sự tái hợp các phần tử mang điện xuất hiện tại lớp tiếp xúc p-n định
thiên thuận (như các điện tử từ n sang tái hợp với lỗ trắng ở p) chủng sẽ phát ra năng lượng đưới dạng nhiệt và ánh sáng Nếu vật liệu bán dẫn trong suốt thì ang
ang được phát ra và lớp tiếp xúc là nguồn sáng (gọi 1a didt phat quang, LED)
Hình 2-12a là mặt cắt của LED thơng thường và hình 2-12b là cách bố trí bộ hiện số LED 7 thanh Các đèn LED này cĩ Anơt chung (hình 2-12e) hoặc tắt cả các catơt chung Độ sụt áp trên LED định thiên thuận là 1,2V và đồng điện thuận khoảng 20mA
Trang 24
Tưởng CDNCN Thanh Hịa Khoa Điện
Mang kim logi néi catơt
“Ảnh sáng phát ra
Tái hợp các
phân tứ Tu SHg—— Khuếch tán loạip
mang điện 60 5 3
Logi n épitaxt
Mang vang nối calốt
° + IRNI Cham thập | e Al phân 8G So a bocdefg a/ bf cf Hình 2-12 Bộ hiện số 7 thanh 6.3.2 Bộ hiện số tỉnh thé long (LCD)
Hình 2-13 là cầu tạo của đèn hiện số tinh thé lỏng Tỉnh thể lỏng 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
phan ding dé kích hoạt tính thể lỏng khoảng 300U:A, nguồn cung cấp là nguồn
xoay chiều (hình sỉn hoặc vuơng)
đặt gương trang Các điện cực trong Thuỷ Tinh thé
tink x phan xa suỗt và bộ lọc guang lâm * 2
học phân cực
eer)
Khoảng
trồng
Hình 2-13: Cầu tạo ơ tỉnh thể lơng
22
a
Truoag CONCN Thanh Hoa Kiioa Disa
Mang kim loại nổi catét
Anh sdng phat ra
Tải hợp các HOD cư Tna— Khuếch tân loại éch ta i
phan te he : mm
mang điện 4—— Loại nơpitaxi Mang vang ndi catét
Chấm thập e C phân Ap = ( el yf of Hình 2-12 Bộ hiện số 7 thanh 6.3.2 Bộ hiện sé tinh thé léng (LCD)
Hình 2-13 là cấu tạo của đèn hiện số tỉnh thể lỏng Tỉnh thể lỏng 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 tu ở mặt trong Dịng tồn
phần dùng để kích hoạt tỉnh thể lỏng khoảng 300A, nguồn cung cấp là nguồn
xoay chiều (hình sỉn hoặc vuơng)
Thuỷ Tình thế Mặt gương trong Các điện cực trong tình lồn phần xa suơt và bộ lạc quang
học phân cực
——————
Khoảng trơng
Trang 25bi
một
lớp
toan “tốn
Modul Do liréng điện
7, Cơ cầu đo cảm 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 cấu
cin diu 3, phần động 14 đĩa nhơm 4
2 ^ ae ^ ke
gìn trên frục quay, ngồi ra cịn gội
đỡ, bộ đếm vịng quay
72 Nguyên lý làm tiệc
Khi cho dịng điện ï¡ vào khung đây 1 thì khung dây Ì tạo ra từ thơng Ú¡ xuyên qua đĩa nhơm, dong dién in vào trong khung đây 2 tạo ra từ thơng (h› cũng xuyên qua đĩa nhơm,
Từ thơng $, cảm img trên đĩa nhơm Hình 2.15: Đồ thị vectơ
sức điện động e; chim pha hon 4, một gĩc 1/2
Từ thơng s cảm ứng trên đĩa nhơm sức điện động e; chậm pha hơn $2 một gĩc r2
a th ^ a F z ˆ ~
Vì đĩa nhơm được coi như rất nhiều vịng dây đặt sát nhau, cho nên e¡, e; sẽ tạo ra trên đĩa nhơm các dịng điện xốy i¿¡ và la chậm pha hơn so với e¡ và e2 các gĩc œ¡ và œ¿ Sở đĩ cĩ hiện tượng châm pha vì ngồi điện trở thuân của đĩa nhơm cịn cĩ thành phần cảm khang
Đo cĩ sự tương hỗ giữa từ thơng ủy, ủ; với các dịng dién i,; va ig ma sinh rq các lực F¡ và T; và các mơ men tương ứng làm quay đĩa nhơm
Ta xét các mơmen thành phân như sau:
23 tiện n à một 1h lớp 1 tồn nguồn
Niotiuit Da tuơng điền
7 Cơ cấu đo cầm ứng 7.1 Câu tạo
Cơ cầu cảm ứng cĩ nguyên lý
cầu tạo như hình 2.14, trong đĩ phần tinh cĩ hai khung đây 1 va 2, cơ cấu
can dju 3, phần động là đĩa nhơm 4 gắn trên trục quay, ngồi ra cịn géi
đỡ, bộ đếm vịng quay Z2 Nguyên lý làm việc
Khi cho đồng điện ï¡ vào khung đây 1 thì khung dây 1 tạo ra từ thơng $ị xuyên qua đĩa nhơm, đỏng điện ï; vào trong khung dây 2 tạo ra từ thơng Ú; cũng xuyên qua đĩa nhơm,
Từ thơng ủi cảm ứng trên đĩa nhơm
Hình 2.15: Đỗ thi vecto sức điện động e¡ chậm pha hơn ủi
một gĩc m2
Từ thơng á¿ cảm ứng trên đĩa nhơm sức điện động œ; chậm pha hơn ủ; mơt gĩc 1/2
Vì đĩa nhơm được coi như rất nhiều vịng đây đặt sát nhau, cho nên ey, e; sẽ tạo ra trên đĩa nhơm các dịng điện xốy i¿¡ và ig chim pha hơn so với e; va ey các gĩc œ¡ và G2 Sở dĩ cĩ hiện tượng châm pha vì ngồi điện trở thuần của đĩa
nhơm cơn cĩ thành phần cảm kháng
Đo cĩ sự tương hỗ giữa từ thơng éy, be với các dịng điện la và lạ mà sinh ra các lực F) và F và các mơ men tương ứng làm quay đĩa nhơm
Trang 26
Trường CĐNCN Thanh Hoa Khoa Điện
Mi là mơmen sinh ra đo ú¡ tác động lên i„ My là mơmen sinh ra do ú¡ tác động lên i,g Mại là mémen sinh ra do ¿; tác động lên i„ị Mạ¿ là mơmen sinh ra do ú; tác động lên ig
Giá trị tức thời của mơmnen quay M;(0Q do sự tác động tương hỗ giữa $, va dịng tức thời lại là:
MQ = Cora (2.10)
C: 1a hé sé ty 18
Để đơn giản hố ta coi đĩa nhơm chỉ cĩ điện trở thuần, do đĩ các gĩc œ; và Oy = Ú, vay yi Va ya = 1/2
Do đĩ ta cĩ:
Mir = Cripila cos (thị Ea) = Cubilri cos (7/2) =0
Mia * Cradilg cos (ty Le) = Cradle cos (V2 +) = -Cirbily sing Mar * Cardala cos (2,1) = Cada cos (x/2~p) = Cadalasine Mx = Carpal cos ($2 La) = Cortzlaa cos (1/2) = 0
Mémen quay sẽ là tổng hợp các mơmen thành phan Mi, Miz, May, Mạ; Mù; và Mại cĩ dấu ngược nhau do vậy mơmen tổng sẽ kéo đĩa nhơm về một phía duy nhất:
Mạ =- Mạ; + Mại = Chai la sing + Cay2l„¡sine (2.11)
Nếu dịng điện tạo ra $y va dp 1 hinh sin và đĩa nhơm là déng nhất (chỉ cĩ
điện trở thuần) thì các dịng điện xốy I„¡ và lụa sẽ tỷ lệ với tần số và từ thơng sinh ra nĩ
Tức là: lạị= Cột, lạ =Ca¿Rhy (2.12) Do vay
Mg = Ciod; Caf by sing + Cord, C5, sing
il (Cig + CaiCs) fibre sing
l Cfbi dosing (2.13)
24
Truong CANCN Thanh Hoa Khoa Diện
My, la mơmen sinh ra do $, tác động 1én iy, My là mơmen sinh ra do $, tac dong lén ig Mại là mơmen sinh ra do ¿› tác động lên ix; Mz là mơmen sinh ra do ủ¿ tác động lên i¿;
Giá trị tức thời của mơmen quay M¡() do sự tác động tương hỗ giữa ủị và dịng tức thời lại là:
Mi) = Coa (2.10)
C: là hệ số tý lệ
Để đơn giản hố ta coi đĩa nhơm chỉ cĩ điện trở thuần, do đĩ các goc a, va 2 = 0, vay y va y2 = 1/2
Do đĩ ta cĩ:
Mi = Cris cos (b) La) = Cipla cos (0/2) = 0
Miz = Crapila cos (fi,he) = Crpile cos @/2+@) = -Cradile sing
Mai = Caidalas 605 (2 Iu1) = Cardaler 608 (/2-0) = Cardalasing
Moo = Carbal,a cos (2,12) = Carfal,g cos (n/2) = 0
Mơmen quay sẽ là tơng hop cdc mémen thanh phdn My, Mia, Mai, Moz
My va M2, cĩ dấu ngược nhau do vậy mơmen tơng sẽ kéo đĩa nhơm về một
phía duy nhất:
Mg =~ Mi+ May = Ciabibe sing + Carpal,sing 2.11)
Néu dong dign tao ra; va 14 hinh sin va đĩa nhơm là đồng nhất (chỉ cĩ
điện trở thuần) thì các dịng điện xốy lạ và lạ; sẽ tỷ lệ với tần số và từ thơng
sinh ra nĩ
Tức là: Ia = Col, Lạ =Cafl (2.12)
Do vay
Mg = Cirbr Caf 2 sing + Coyh2 Cafipy sing
= (Cr2Cy + CarCs) fide sing
= Cfbidsing (2.13)
Trang 27
py va
ty va
lỉ cĩ tơng
Mod! Đo tường điện
Với C= CụC¡ + Cạ¡C; là hằng số của cơ cấu chỉ thị cảm ứng 7.3 Đặc diễm 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 tir thong $1 va $› là n/2
+ Cĩ cấu cảm ứng dùng để chế tạo các dụng cụ đo cơng suất và các đồng
hồ đo đếm điện năng
+ Cơ cầu phụ thuộc tần số, độ chính xác thấp vì khi làm việc đồng điện
xốy trong đĩa nhơm gây tơn hao cơng suất
CAU HOI VA BAI TAP:
1, Nêu nguyên lý làm việc của máy đo chỉ 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?
25
Nên
ad, va
tới và
Modul Đo hưởng điện
Với C= CụC¿ + C¿¡C; là hằng số của cơ cấu chỉ thị cảm ứng
7.3 Đặc điểm và ứng dựng
+ Điều kiện để cĩ mơ men quay là phải cĩ hai từ trường, mơ men quay cực
đại khí sine = 1, cĩ nghĩa là gĩc lệch pha giữa hai từ thơng $, vA dy 1a 1/2 + Cĩ cầu cảm ứng dùng để chế tạo các dụng cụ đo cơng suất và các đồng hồ đo đếm điện ning
+ Cơ cầu phụ thuộc tần số, độ chính xác thấp vì khi làm việc đồng điện xốy trong đĩa nhơm gây tơn hao cơng suất
CAU HOI VA BAI TAP:
1 Nêu nguyên lý lam việc của máy do chỉ 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
Trang 28Trưởng CBNCN Thanh Hịa 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, I, R, L„ C, tần số, cơng suất và
điện năng
~ Lựa chọn phù hợp phương pháp đo cho từng đại lượng cụ thể - Sử dụng và bảo quản các loại thiết bị đo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật U NOI DUNG
1 Do déng dién
1.1 Đo dịng điện một chiều (DC)
LLL Dung cu do: Dung cu dé do dong điện đọc thing người ta dùng Ampemét,
Ký hiệu @)
1.12 Phương pháp ão %
Khi đo Ampemét được mắc nối tiếp với phụ tải (hình 3 L)
Hình 3.1: Sơ đồ mắc Ampemét
'Ta cĩ: Rua = Ry + Ra
Trong dé:
Rạ là điện tré trong cla Ampemét <> gay sai số
Mặt khác, khi đo Ampemét tiêu thụ một lượng cơng suất: P, =PR, Tu do dé phép đo được chính xác thì Ra phải rất nhỏ
1.2 Mở rộng giới hạn do cha Ampemiĩt 1.3.1, Ampermet từ điện 26 lễ ii Khoa Dién
Trường CĐNCN Thanh Hịa
BÀI3:
ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN IL.MỤC TIÊU CUA BÀI
- Đo, đọc chỉnh xác trị số các đại lượng điện U, I, R, L, C, tần số, cơng suất và điện năng
- Lựa chọn phù hợp phương pháp đo cho từng đại lượng cụ thể,
~ Sử dụng và bảo quản cáo loại thiết bị đo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật
Ui NOI DUNG 1 Do dong dién
1.1 Đo dịng điện một chiéu (DC)
Lid Dung cu do: Dung cu để đo dịng điện đọc thắng người ta dùng Ampemét
Ký hiệu @)
1.1.2 Phương pháp do %
Khi đo Ampemét được mắc nỗi tiếp với phụ tải (hình 3.1) I Ra
U R phụ tải
Hình 3.1: Sơ đồ mắc Ampemét
Ta cĩ: Ria = Ry + Ra
Trong đĩ:
Rạ là điện trở trong cha Ampemét <> gay sai số
Mặt khác, khi đo Ampemét tiêu thụ một lượng cơng suất: Pos PR,
Từ đĩ để phép đo được chính xác thì Rạ phải rất nhỏ
1.2 M6 rong gidi han do cho Ampemét 1.2.1 Ampernet từ điện
Trang 29
|
1í và
met
Modu! Đo lường điện
Khi dịng điện cần do vượt quá giới hạn đo của cơ cầu đo người ta mở rộng
thang đo bằng cách mắc những điện trở song song với cơ cấu đo gọi là Shunt
(đây là phương pháp phân mạch) (hình 3.2)
I Ic Ra D A 5 rn Lt ls Rs
Hình 3.2: Sơ đồ mắc shunt đễ mỡ rộng giới hạn đo
Ta cĩ: IgRg=leRaA hay s4,
Cc R,
Ry; dién tré trong của cơ cầu đo Rs: dién tré cia Shunt
Ti (3.1) ta suy ra:
Ilo Ry +Ry le R
Vì: I=lc+ls là dịng điện cần đo nên ta cĩ:
Đặt nate Ba @.1)
Ta Suy ra T= nl, (3.2)
(n, =1 +a là bội số của Shun) => Cách tính điện trở Shunt
5 -
(3.3)
nị cho biết khi cĩ mắc Shunt thì thang đo của Ampemét được mở rộng n;
ES et het £
lan so với lúc chưa mắc Shun(,
27
Modul Do luởng điện
liện Ï— —
Khi dịng điện cần đo vượt quá giới bạn đo của cơ cầu đo người ta mở rộng
thang đo bằng cách mắc những điện trở song song với cơ cấu đo gọi là Shunt
(đây là phương pháp phân mạch) (hình 3.2) huất và | I Ic Ra ị 9 2 | Ge) TT L—— Is Rs
Hình 3.2: Sơ đồ mắc shunt để mỡ rộng giới hạn do
As Ba
Tacé:IsRs =Ie Ra hay
Cc Rs
semet
Rạ, điện trở trong của cơ cầu đo
Rg: dién tré cia Shunt Từ Q.1) ta suy ra:
lạ +, R„ + Rị
Ip Rs
Vì; I=lc+ ls là dịng điện cần đo nên ta cĩ:
T_LRtRs Ra Ie Rg R, n,=14- Re (3-1) 8 T= nla (3.2) Dat Ta suy ra
i (a, =1+ = là bội số của Shun9 => Cách tính điện trở Shunt
+ §
(3.3)
n¿ cho biết khi cĩ mắc Shuni thì thang đo của Ampemét được mở rộng nụ
x ergy #
Trang 30
Trưởng CDNCN Thanh Hỏa Khoa Điện Trướng CĐNCN Thanh Hĩa toa Diện
Tử (3.1) ta thấy, nếu Rs càng nhỏ Từ (3.1) ta thấy, nêu Rs cảng nhỏ
so với Re thì thang đo được mở rộng càng lớn, so voi Rc thi thang đo được mở rộng cảng lớn,
1 Ip Ra
Hình 3.3: Sơ đồ mắc điện trở Shunt Hình 3.3: Sơ đồ mắc điện trở Shunt
đề mỡ rộng giới hạn đo đề mở rộng giới hạn đo
Ampemét được mắc nhiều điện trở Shunt khác nhau để cĩ nhiều cỡ đo khác Ampemét được mắc nhiều điện trở Shunt khác nhau để cĩ nhiều cỡ đo khác
nhau như hình vẽ (Hình 3.3) i nhau nhu hinh vé (Hinh 3.3)
* Điện trở shunt cĩ thể tính theo cách sau: Rg =- len RA _ Œ®) : * Dién tro shunt cĩ thể tính theo cách sau: R, lem Ry (*)
Tà — le mẹ, : Ta ~ To max
Trong đĩ: lụi lâ đồng điện qua tai : Trong dé: 1414 dong dién qua tai
* Cĩ thể dùng cách chuyên đổi thang đo theo kiểu Shunt Ayrton (Hinh 3.4): : : * Cĩ thể dùng cách chuyển ddi thang do theo kiéu Shunt Ayrton (Hinh 3.4):
aH ¬ 3— | ị = Hg 1 Rị tụ tụ h ị I R Ry RB h + Í| —] ft I Ee ed {a ° bù K ị b K L——————>_— cọ LL—eeeeeeeeem—reeEEEE of h 2 _x 4 2 “ = s ị === 9
Hình 3.4: Mạch đo kiểu Shunt Ayrton Hình 3.4: Mạch đo kiểu Shunt Ayrton
Mach do kiéu Shunt Ayrton cĩ 3 thang do 1, 2, 3: ị Mach do kiểu Shunt Ayrton cĩ 3 thang đo 1, 2, 3:
“ Khí khĩa K ở vị trí 1: cỡ đo nhỏ nhất ro = Khi khĩa K ở vị trí 1: cỡ do nhỏ nhất
+ Điện trở Shunt ở vị trí 1 : ' + Điện trở Shunt ở vi tri 1
ooo:
Trang 31nụ meceeeenee meena
Rg = Ry t+ Rat Rs
+ Nội trở của cơ cấu là Re
".- Ry R,+R,+R,
" Khí khĩa K ở vị trí 2:
+- Điện trở Shunt ở vị trí 2
Rez = Ry + Re
+ Nội trở của cơ cấu là: Ra + Rạ
nạ =1+Eá¿-_ 2R “ R, R,+R; ® Khi khĩa K ở vị trí 3: khác i + Điện trở Shunt ở vị trí 3 | Rga = Ry
+ Nội trở của cơ cấu là Ra + Rạ + Rạ nạ =l+ Ras =k
" Rg Ry
đo 3 (100mA)
Giải:
> Ở thang đo 1 (ImA):
Tema Ry ii 1ẹ max I R Cmax ~ Ap dụng cơng thức: R, = Tacĩ Ra =R,+R,+R, =~-EmB A I tai — 1 Cmax
> G thang đo 2 (10 mA):
i Áp dụng cơng thức R,= J
tal 7 max
_ 50,1071 950.10%
cm a Ta cĩ:
Modul Đo lường điện
G4)
(3.5)
(3.6)
ƒ dụ: Cho cơ cầu đo cĩ nội tro Ra = 1kQ Dong điện lớn nhất qua cơ cấu là
50iLA, Tính các dién tro Shunt 6 thang do 1 (ImA), thang do 2 (10mA), thang
2,62 29 Diện okhác ' | Rey = Ry + Rot Ry
+ N6i tré cha co cấu là Rc
ny =l+ Ra =R " Khi khĩa K ở vị trí 2:
+ Điện trở Shunt 6 vi tri 2
Reo = Rị + R¿
+ Nội trở của cơ cấu là: Ra + Rạ
nạ =l+ Raa OR
- Ry R,+R,
«Khi khéa K ở vị trí 3: +: Điện trở Shunt ở vị trí 3
Rẹ; = Rị + Nội trở của cơ cầu là Rạ + Rạ + Rạ
".
` Res R,
Ry R: +R, +R,
Modul Do hrong didn
GA)
G5)
3.6)
Vĩ dụ: Cho cơ cấu đo cĩ nội trở Rạ = 1kOQ Dịng điện lớn nhất qua cơ cấu là
50A Tính các điện trở Shunt ở thang đo 1 (1mA), thang đo 2 (10mA), thang đo 3 (100mA)
Giải:
> GO thang đo 1 (1mA):
Trang 32Trưởng CDNCN Thanh Hoa Khoa Dién
+
Rey =R, +R, = Lem Ra tRy _ 50/102(k9+R,) _ Lk@+R,
tai Le max 9950.102 199 ® O thang do 3 (100 mA): Ap dụng cơng thức: R,= = Ry ni ~ *C max Ta cĩ: " Tome Ra +R, +R, = 50.10% (1 kQ+R,+R,) _1kQ+R,+R, oe Tai — Te ax 99950.10~ 1999 “Thay vào ta cĩ: 1kQ+R R, +R, = += 52,60-R, =R,= 10467,4—1000 =473370 200 = 1000+52,6-R, _ 1052,6 = 0,526 1999 2000 Ry = 52,6 - (47,337 + 0,526) = 4,7370 Vậy giá trị các điên tro Shunt ở các thang đo là:
Rg = Ri + Ry + Ry = 0,526 + 4,737 + 47,337 = 52,62 Rg = Ry + Ry 0,526 +4,737 = 5,263 2
Rg3 = Ry = 0,526 Q 1.2.2 Ampemet dién tir
Thay đổi số vịng dây quấn cho cuộn đây cố định với lực điện từ F khơng
dỗi: Fal =n b=njyh (3.7) Yị dụ; F = 300 Ampe/ vịng cho 3 thang đo:
Lh=1A; Iạ=5A; =10A Khi đĩ: nị= 300 vịng cho thang đo 1A
n¿= 60 vịng cho thang đo 5A ns= 30 vịng cho thang đo 10A 1.2.3 Amupernet điện động
Mắc song song các điện trở Shunt với cuộn dây đi động Cách tính 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 lÿ đo
30
Trưởng CĐNCN Thanh Hĩa
lemme, +R, 50105kQ+R,) TkO+R, R„„=R,+R„=-Cme ly — lệ 9950.10° 199 > O thang do 3 (100 mA): Áp dụng cơng thức: Rs = con Rs Las ~ I, max Ta cĩ:
Ro aR, wlemmeRy +Ry+Ry _ 50.10% kQ4+R,+R,) 1kO+R,+R,
oe Tay ~ Tes mae 99950.10% 1999
Thay vào ta cĩ: 1kQ+R R, +R, “ng =52,6Q-R, =R,= 10467,4~—1000 _ 47337Q 200 ị R.<1000+52/6-R, -10526 _ 0 s2sO ị , 1999 — 2000 ' Ry = 52,6 - (47,337 + 0,526) = 4,7372 : Vay gia tri các điên trở Shunt ở các thang đo là:
Rg, = Ri + Rat Ry = 0,526 + 4,737 + 47,337 = 52,6 Q Rg = Ry + Rạ= 0,526 +4,737 = 5,263 Q
Rgy = Ry = 0,526 Q
1.2.2 Ampemet dién tir i
Thay đổi số vịng dây quấn cho cuộn dây cố định với lực điện từ E khơng ị
đi: E =nil=n;lạ= nạlạ= 3.7) :
Vidu: F = 300 Ampe/ vịng cho 3 thang đo: L=1A; b=5A; = LŨA Khi dé: a; = 300 vong cho thang do LA
nạ= 60 vịng cho thang đo 5A Tạ = 30 vịng cho thang đo 10A 1.2.3 Ampemet dién ding
Mắc song song các điện trở Shunt với cuộn đây di động Cách tính điện trở Shunt giống như với cách tính ở cơ cầu từ điện
1.3 Đo dịng điện xoay chiều (ÁC) 1.3.1 Nguyên lý đo
Trang 33
oe 0
tơng
\ trở
Modul Bo tướng điện
Cơ cầu điện từ và điện động đều hoạt động được với dịng điện xoay chiều,
đo đĩ cĩ thể đùng hai cơ cấu này trực tiếp và mở rộng thang đo như Ampemét đo địng điện một chiều
Riêng cơ cấu từ điện khi dùng phải biến đổi dịng điện xoay chiều thành 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 (trong máy đo vạn năng: VOM) 1.3.2 Mở rộng thang đo
- Đùng điện trở Shunt và điệt cho cơ cấu từ điện: (Ampemét chỉnh lưu)
Tinh 3.5: Ampemét chính lưu
Điơt mắc nối tiếp với cơ cấu, đo dé dang dién igg, qua co cấu, đơng cịn lại
qua dién tré Shunt
-È- Re Rew Run L Bb IM hg
a, Bừ tân số của Ampemét chỉnh lưu bằng
CUỘN cảm b._ Đù tấn số của Ampemét chỉnh lưu bằng tụ điện C
Hình 3.6: Các phương pháp bù tần số của Ampemét chỉnh lưu Nĩi chung các Ampemét chỉnh lưu cĩ độ chính xác khơng cao do hệ số
chỉnh lưu thay đỗi theo nhiệt độ, thay đổi theo tần số Vì vậy cần phải bù nhiệt độ và bù tần số Dưới đây là các sơ đị bù tần số của các Ampemét chỉnh lưu
bằng cuộn cảm và tụ điện C, 31 én tré
Modul Do lướng diện
Cơ cấu điện từ và điện động đều hoạt động duge voi dong điện xoay chiều,
do đĩ cĩ thể dùng hai cơ cầu này trực tiếp và mở rộng thang đo như Ampemét đo dịng điện một chiều
Riêng cơ cấu từ điện khi ding phải biến đổi địng điện xoay chiều thành
đồng điện một chiều Ngồi ra đo tính chính xác của cơ cấu từ điện nên cơ cấu này rất thơng dung trong phần lớn Ampemét (trong máy đo vạn năng: VOM) 1.3.2 Mở rộng thang do
~ Dùng điện trở Shunt và điơt cho cơ cấu từ điện: (Ampemẻt chỉnh lưu)
Hình 3.5: Ampemét chỉnh lưu
Điơt mắc nối tiếp với cơ cầu, do dé dong dién ig qua co cu, dong cịn lại qua điện trở Shunt
a Bù tấn số của Amipemĩt chính hưu bằng
cugn cam b, Bù tận số của Ampemit chính heu bằng tụ điện Œ
Hình 3.6: Các phương pháp bù tần số của Ampemét chỉnh hru Nĩi chung các Ampemét chỉnh lưu cĩ độ chính xác khơng cao đo hệ số
chỉnh lưu thay đổi theo nhiệt độ, thay đổi theo tần số Vì vậy cần phải bù nhiệt
độ và bù tần số Dưới đây là các sơ đị bù tẦn số của các Ampemét chỉnh lưu
bằng cuộn cảm và tụ điện C
Trang 34
Trường CDNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
Mặt khác các Ampemét từ điện chỉnh lưu được tính tốn với đồng điện cĩ
dang hình sin, hệ số hình đáng Kạu = 1,1
BSW
as Dk tid
I G.8)
Khi đo với các dịng điện khơng phải bình sin sẽ gây sai số
Ưu điểm của dụng cụ này là độ nhạy cao, tiêu thụ cơng suất nhỏ, cĩ thể
làm việc ở tần số 500 Hz + 1kHz,
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
Vị dụ:
Cuộn dây trịn cĩ TW = 200A vịng, cuộn đẹt cĩ IW =100+150A vịng do
đĩ khi mở rộng thang do chỉ cần thay đổi sao cho TW là hằng số, bằng cách chia
đoạn đây thành nhiều đoạn bằng nhau và thay đổi cách nổi phép các đoạn đĩ
như hình 37a để đo dịng điện nhỏ, hình 3.7b để đo đơng điện trung bình, và
hình 3.7c để do dịng điện lớn
gO 6g SV tg
a Dodéng điện nhỏ & Do dong dién trung bình
e Đo đơng 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)
32
Trường CĐNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
Mặt khác các Ampemét từ điện chính lưu được tính tốn với dịng điện cĩ
dạng hinh sin, hé sé hinh ding Kya = 1,1
= BSW Dk,
a | (3.8)
Khi đo 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 thể
làm việc ở lần số 500 Hz + 1kHz
Nhược điểm: độ chính xác thấp
- Ampemét dién từ là dụng cụ đo dịng điện đựa trên cơ cấu chỉ thị điện tử Mỗi cơ cấu điện từ được chế tạo với số Ampe và số vịng nhất định
Vị dụ:
Cuộn đây trịn cĩ TW = 200A vịng, cuộn đẹt cĩ TW =100+150A vịng do đĩ khi mở rộng thang do chỉ cần thay đổi sao cho IW là hằng số, bằng cách chia đoạn đây thành nhiều đoạn bằng nhau và thay đổi cách nối ghép các đoạn đĩ như hình 3.7a để đo dịng điện nhỏ, bình 3.7b để đo đồng điện trung bình, và
hình 3.7c để đo đồng điện lớn
XY
1 1
ce Do dong điện lớn
SAIN) 9-9
4 Đa dịng điện nhỏ b Đo dơng điện trung bình
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 35
Modul Do lưởng điện in
In cĩ At AL A Ar bh Rh os A; ; & “ 5 da Tụ a mA-mét b A-mét thể
Hình 3.8: Sơ đồ Ampemét điện động
Tùy theo dịng điện cần đo mà cuộn dây lĩnh và cuộn đây động được mắc
nối tiếp hoặc song song (hình 3.8) trừ
- Khi đồng điện cần đo nhỏ hơn 0,5A người ta mắc nối tiếp cuộn đây tĩnh
(AILA2) và cuộn 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) 3 do
Ampemét dién déng cĩ độ chính xác cao nên được sử dụng làm dụng cụ chia
mẫu Các phần từ R, LL trong sơ đồ dùng để bù sai số tần số và tạo cho dong điện \ đĩ
ở 2 cuộn đây trùng pha nhau, ˆ ; và
* Khi cần đo các đồng điện lớn, để mở rộng thang do người ta con dùng
máy biến dịng diện (BỊ) như hình 3,8
* Cấu tạo của biến dịng gồm cĩ 2 cuộn đây: ụ '
ane °
W: ky m
=L
Hình 3.9: Sơ đồ cấu đạo BỊ
eke at › Cao - Cuộn sơ cấp W, được mắc nỗi tiếp với mạch điện cĩ dong I, céin do
~ Cuộn thứ cấp Wạ mắc nối tiếp với Ampemét cĩ địng diện I„ chạy qua
33 al
Modu! Đo luịng điện
At
a mA-mett b, A-mét Hình 3.8: Sơ db Ampemét dign động
Tùy theo đồng điện cần đo mà cuộn dây tĩnh và cuộn đây động được mắc
nỗi tiếp hoặc song song (hình 3.8),
- Khi đơng điện cần đo nhỏ hơn 0,5A người ta mắc nối tiếp cuộn đây tĩnh
(AA) va cugn day dong (hinh 3.8a)
- Khi đơng điện cần đo lớn hơn 0,5A cuộn đây tĩnh và cuộn dây động được ghép song song (hình 3.8b)
Ampemét điện động cĩ độ chính xác cao nên được sử dung lim dung cu mẫu, Các phần từ R„ L trong sơ đỗ dùng để bù sai số tần số và tạo cho đồng điện ở 2 cuộn đây trùng pha nhau ‘
* Khi cần đo các dịng điện lớn, để mở rộng thang do người ta cịn đùng máy biến dịng diện (B1) như hình 3.8
* Cầu tạo của biển địng gồm cĩ 2 cuộn dây:
TL
Hình 3.9: Sơ đơ cấu tạo BI
- Cuộn sơ cấp W\ được mắc nối tiếp với mạch điện cĩ dịng I cần đo ~ Cuộn thứ cấp W¿ mắc nối tiếp với Ampemét cĩ dịng điện I; chạy qua
Trang 36
Trường CðNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
* Để đâm bảo an tồn cuộn thứ cấp luơn luơn được nỗi đất
Cuộn thứ cấp được chế tạo với dịng điện định mức là 5A Chẳng hạn, ta thường gặp máy biến dịng cĩ dịng điện định mức là: 15/5A; 50/5A; 70/5A; 100/5A (Trừ những trường hợp đặc biệp
Ta cĩ tỷ số biến địng K,= hà wy, L Ww, (3.9)
Ly s6 Kj bao gid ciing duge tink sfin ki thiét ké BI nén khi trên ampemĩt
cĩ số đo lạ ta đễ dang tinh ngay duge 1,
L=Kih (3.10)
Vị dụ: Biến dịng điện cĩ dịng điện định mức là 600/5A; W = 1 vịng
Xác định số vịng của cuộn thứ cấp và tìm xem khi ampemét thứ cp chil =2,85A thì dịng điện cuộn sơ cấp là bao nhiêu
Giải:
- Tỷ số biến dịng: K,= T =120
~ Số vịng cuộn thứ cấp W¿ = K; W; = 120 vịng
~ Dịng điện sơ cấp Iị = Kị lạ =120 x 2,85 = 342A
13.3 Anipe kim
Ampe kim la mét may biến đồng cơ lấp sẵn một ampemét vào cuộn thứ
cấp Đường dây cĩ địng điện cần đo đồng vai trị cuộn so cấp Mạch từ của
Ampe kìm cĩ thể mở ra như một chiếc kìm Khi cần đo địng điện của một
đường đây nào đĩ chỉ việc mở mạch từ ra và cho dường dây đĩ vào giữa kìm rồi đĩng mạch từ lại Ampe mét gắn trên kim sẽ chỉ cho biết giá trị dịng điện cần do
Chức năng chính của Ampe kim là đo dịng điện xoay chiều (đến vài trăm
ampe) mà khơng cần phải cắt mạch điện, thường ding để do dịng điện trên đường day, dong điện qua các máy mĩc đang làm việc
\ i ;
.= san TER TTR
34
Trưởng CĐNCN Thanh Hĩa Khoa Diện
* Để đảm bảo an tồn cuộn thứ cấp lơn luơn được nối đất
Cuộn thứ cấp được chế tạo với đơng điện định mức là 5A Chẳng bạn, ta
thường gặp máy biến đơng cĩ dịng điện định mức là: 15/5A; 50/5A; 70/5A; 100/5A (Trữ những trường hợp đặc biệU)
J ok,
1, G.9)
Ta cĩ tỷ số biến đồng K, =
<|£
Tỷ số K; bao giờ cũng được tính sẵn khi thiết kế BI nên khi trên ampemét cĩ số đo l; ta đễ dàng tính ngay được Ï¡
L=Kik 3.10)
Ví dụ: Biến đồng điện cĩ dịng 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 l; = 2,85A thì dịng điện cuộn sơ cấp là bao nhiêu
Giải:
- Tỷ số biến dịng: K, = =120
- Số vịng cuộn thứ cấp W¿ = KịW¡= 120 vịng
~ Dịng điện sơ cấp lị = Kị lạ =120 x 2,85 = 342A
13.3 Ampe kim
Ampe kim là một máy biến dịng cĩ lắp sẵn một ampemét vào cuộn thứ cấp Đường dây cĩ dịng điện cần đo đĩng vai trị cuộn sơ cấp Mạch từ của
Ampe kừm cĩ thể mở ra như một chiếc kìm Khi cần đo dịng điện của một
đường đây nào đĩ chỉ việc mở mạch từ ra và cho đường dây đỏ vào giữa kìm rồi đĩng mạch từ lại Ampe mét gắn trên kim sé chỉ cho biết giá trị dịng điện cần do
Chức năng chính cha Ampe kim 1a do dong điện xoay chiều (đến vài trim ampe) mà khơng cần phải cắt mạch điện, thường dùng để đo dịng điện trên đường đây, dịng điện qua các máy mĩc đang làm việc
Trang 37nét
b
i
ị
Moduit Đo lường điện
Ngồi ra trên Ampe kim cn c6 cdc thang do ACV, DCV và thang do điện trở A^vọo 1O
Hình 3.10: Kết cầu ngồi của Ampe kìm
1.Gọng kìm, 3 Nứm xoay; 5 Nuit điều chỉnh 0; 7 Các vạch đọc; 2 Chốt mở gọng kìm, 4 Nút kháa kim, 6 Kira do; 8 Tổ cắm que do
+ Ưu điểm: Gọn nhẹ, sử dụng thuận tiện, an tồn Thường dùng để đo dong dién trên đường đây, địng 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 đơ và phương pháp do
2.1.1 Dụng cự đo: Đề do điện áp đọc thăng trị số ta đùng Vơnmét
Ký hiệu: 2.1.3 Phương pháp đo
Khi đo Vơnmét được mắc song song với đoạn mạch cần đo Hình 3.10
#t | I I @) Thự tài w% St Hình 3.11: Sơ đồ mắc vơn mét 35 an, ta 3⁄5A; emeét thi In thứ của một trơi
Modul Do tung dién
Ngoai ra trén Ampe kim cịn cĩ các thang đo ACV, DCV và thang đo điện trở lu iif # H
Hình 3.10: Kết cấu ngồi của Ampe kim 3 Chất mở gọng kim; 4 Nút kháa kim: 6 Kim đo; 8 Tổ cắm que do 1 Gọng kìm; 3 Nứm xoa: 5 Nút điều chỉnh 0, 7 Các vạch đọc,
+ Ưu điểm: Gọn nhẹ, sử dụng thuận tiện, an tồn Thường dũng để do đồng điện trên đường day, dịng 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 tà phương pháp đo
2.1.1 Dụng cụ do: Dé do dién áp đọc thẳng trị số ta dùng Vơnmét,
Ký hiệu: 2.1.2 Phương pháp do
Khi đo Vơnmét được mắc song song với đoạn mạch cần đo Hình 3.10
Trang 38Trường CĐNCN Thanh Hĩa Khoa Diện
tacé1, =U @)
Tụ
ry= Hằng số, biết ly suy ra điện áp U
Dịng qua cơ cấu ly làm quay kim một gĩc tỷ lệ với dịng điện ly cũng
chính tỷ lệ với điện áp cần đo U, Trên thang đo ta phi thẳng trị số điện áp
Từ (1) suy ra ly gây sai số, muốn giảm sai số thì phải tăng điện trở rự „ i
Mặt khác Vơnmét cũng tiêu thụ một lượng cơn suất Py av => ry cang
Ty
lớn thì Py càng nhỏ điện áp U đo được càng chính xác 2.2 Đo diện úp một chiều ĐC
3.2.1 Nguyên lp do
Điện áp được chuyển thành dong điện đo đi qua cơ cấu do Nếu cơ cấu đo cĩ I„u„ và điện trở nĩi tiếp R thì:
V,
Lag = de Ren, S$ MAX uy ị
Với r„ là điện trở trong của cơ cầu đo
Tổng trở vào Vơn kế: Zy = R.+ry
Các cơ cấu từ điện, điện từ, điện động đều được dùng làm Vơnmét DC Bằng cách nối tiếp điện trở để hạn chế đơng điện qua cơ cầu chỉ thị, Riêng cơ cầu điện động cuộn dây di động và cuộn đây cố định mắc nĩi tiếp
2.2.2 Mỡ rộng giới hạn 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 Vơnmét) người ta mắc thêm một điện trở phụ Rp nối tiếp với cơ cấu do Hình 3.11a
Tacé: Up= IRp => [= Ue
R, Uely 2 1=Ðv ty 36
Trường CĐNCN Thanh Hĩa hoa Điện
Tacé:y, =U (1)
ty
rv= Hing sé, biét Iy suy ra dién ap U
Dịng qua cơ cấu Iy lảm quay kim một gĩc tỷ lệ với dong dién ly cũng chính tỷ lệ với điện áp cần đo U Trên thang đo ta ghi thẳng trị số điện áp
Từ (1) suy raly gây sai số, muốn giảm sai số thì phải tăng điện trở rv
2
aw => ry cing ty
Mặt khác Vơnmét cũng tiêu thụ một lượng cơn suất 7
lớn thì Py càng nhỏ dién ap U do duge cang chinh xac
2.2 Đo diện áp một chiều DC
2.2.1 Nguyên lý do
Điện áp được chuyển thành dịng điện đo đi qua cơ cấu đo Nếu cơ cấu đo cĩ I„„ và điện trở nỗi tiếp R thi:
ae
@ R¥y,
S Trucs
Với ry là điện trở trong của cơ cấu đo
Tổng trở vào Vơn kế: Zv = R.+ ry :
Các cơ cấu từ điện, điện tử, điện động đều được dúng làm Vơnméi ĐC
Bằng cách nỗi 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 cố định mắc nối tiếp ‡
3.3.2 Mỡ rộng giới hạn do
Mỗi cơ cầu đo chỉ giới hạn do được một giá trị nhất định Vì vay, dé mo
rộng giới hạn đo của Vơnmét (Khi điện áp cần đo vượt quá giới hạn đo cho phép của Vơnmét) người ta mắc thêm một điện trở phụ Rẹ nối tiếp với cơ cấu do Hình 3.l1a
Tacé: Up= Rp => [ale
Trang 39fing ang cơ mở tép
Modul Do luéng điện lên
Ih
8 3
ty
= ~~] | Phy tal
+ Rp cũng
Hình 3.12a: Dùng điện trở phy (R,) để `
mỡ rộng giới hạn đo cho Vơnmĩt ; cảng
=> Uy =— > Up = Ry
poly Uy Ty = U,+U, - Ry ty
Uy Ty
Vir Up+Uy=U
nên U_ Ret =14ee
Uy iy Ty
Đặt 14Re 29, @.11)
Ty
U J= Ry yar ed dé x
=>—x=nụ, => U=Uyny (nụ =1+—: bội sơ điện trở phụ) (3.12) Uy ly pe
+ “
ˆ XÃ oh a qian ` 4 ` ˆ fy 4 2 18 cơ
Hệ số nụ cho biết khi mắc điện trở phụ thì thang đo của Vơnmét được mở rộng nụ lần
Nếu Rạ rất lớn so với rụ thì thang đo càng được mở rộng
Ê mờ
Rp cang I6n so với rụ thì cỡ đo cảng được mở rộng phép
Muốn cĩ nhiều thang do khác nhau 1a đùng mạch đo như sau: ido
lên Tạ Rye Re
Uy Ur Us
Hình 3.12b: Mỡ rộng giới hạn đo cho vơn mét nhiều cỡ
37
Modul Do ludag dién
Ir , 3 ty Dp ~ I Phụ tái fos Re
Hình 3.12a: Dùng điện tré phy (Rp) để mỡ rộng giới hạn đo cho Vơnmét
= Ur Uy = Un Re poly Uy ow am UptUy Ry ty Uy Ty Vir Up + Uy =U nên j Ryrn =1 t v Ty Ty Đặt L+ẦP =n, G11) ty
oven, = U=Uvying (ny =t+22: bội số điện trở phụ) (3.12)
v Ny
Hệ số nụ cho biết khi mắc điện trở phụ thì thang đo của Vơnmét được mở
rộng nụ lần
Nếu R, rat Ién so véi ry thi thang ảo càng được mở rộng, Rp càng lớn so với ry thì cỡ đo càng được mở rộng
Muơn cĩ nhiều thang đo khác nhau ta đùng mạch đo như sau:
iy Ra Tee Re
UW Ur Us
Hình 3.12b: Mở rộng giới hạn đo cho vơn mét nhiều cỡ
Trang 40
Trường CĐNCN Thanh Hĩa Khoa Điện
Đây cũng là mạch đo điện áp DC thường dùng trong đo vạn năng
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 dùng trị số độ nhạy © / VDC của Vơnmét để xác định tổng trở vào cho mỗi thang đo
Vĩ dụ: Vơnmét cĩ độ nhạy 20kQ / VDC
+ Ở thang đo 2,5V tổng trở vào là: Zvị =2,5v.20 kQ/ VDC = 50 kQ
+ Ở thang đo 10V tổng trở vào là:
Z›; =10v.20 kQ / VDC = 200 kQ
Hình 3.13: Mạch đo điên áp DC nhiều cỡ đo 2.3 Do dién ip AC
Đối với cơ cấu đo điện động, điện từ, Vơnmớt AC dùng những cơ cấu này ¿
phải mắc nối tiếp điện trở với cơ cấu đo như Vơnmét DC Vì hai cơ cấu này hoạt |
động với trị hiệu dụng của dịng xoay chiền Riêng cơ cấu từ điện phải dùng
phương pháp biến đổi như ở Ampemét tức là dùng điơt chỉnh lưu '
38 i
Trường CĐNCN Thanh Hĩa Khoa Điền
Đây cũng là mạch đo điện áp DC thường dùng trong do vạn năng,
Tổng trở vào của Vơnmét thay đổi theo thang đo nghĩa là tổng trở vào cảng
lớn thì thang đo điện áp cảng lớn Cho nên người (a dùng trị số độ nhạy Q / VDC của Vơnmét để xác định tổng trở vào cho mỗi thang đo
Ví dụ: Vơnmét cĩ độ nhạy 20kQ / VDC
+ Ở thang đo 2,5V tổng trở vào là:
Zv\ =2,5v.20 k@ / VDC = 50 kQ
+ Ở thang đo 10V tổng trở vào là:
2v; =10v.20 kQ / VDC = 200 kQ
Hình 3.13: Mạch đo điên áp ĐC nhiều cỡ đo
2.3 Đo điện áp AC
Đối với cơ cấu đo điện động, điện từ, Vơnmét AC dùng những cơ cấu này
phải mắc nỗi tiếp điện trở với cơ cầu đo như Vơnmét DC Vì hai cơ cầu này hoạt
động với trị hiệu dụng của dịng xoay chiều, Riêng cơ cấu từ điện phải dùng
phương pháp biến đổi như ở Ampemét tức là đùng điơt chỉnh lưu