đề cương đo lường

đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường đề cương đo lường

BÀI ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN Khái niệm đo lường điện: Trong thực tế sống q trình cân đo đong đếm diễn liên tục với đối tượng, việc cân đo đong đếm vơ cần thiết quan trọng Với đối tượng cụ thể q trình diễn theo đặc trưng chủng loại đó, với đơn vị định trước Trong lĩnh vực kỹ thuật đo lường khơng thơng báo trị số đại lượng cần đo mà làm nhiệm vụ kiểm tra, điều khiển xử lý thơng tin Đối với ngành điện việc đo lường thơng số mạch điện vơ quan trọng Nó cần thiết cho q trình thiết kế lắp đặt, kiểm tra vận hành dò tìm hư hỏng mạch điện 1.1 Khái niệm đo lường: Đo lường q trình so sánh đại lượng chưa biết (đại lượng đo) với đại lượng biết loại chọn làm mẫu (mẫu gọi đơn vị) Như cơng việc đo lường nối thiết bị đo vào hệ thống khảo sát quan sát kết đo đại lượng cần thiết thiết bị đo dụng cụ đo + Số đo: kết q trình đo, kết thể số cụ thể + Dụng cụ đo mẫu đo: • Dụng cụ đo: Các dụng cụ thực việc đo gọi dụng cụ đo như: dụng cụ đo dòng điện (Ampemét), dụng cụ đo điện áp (Vơnmét) dụng cụ đo cơng suất (tmét) v.v • Mẫu đo: dụng cụ dùng để khơi phục đại lượng vật lý định có trị số cho trước, mẫu đo chia làm loại sau: - Loại làm mẫu: dùng để kiểm tra mẫu đo dụng cụ đo khác, loại chế tạo sử dụng theo tiêu chuẩn kỹ thuật, đảm bảo làm việc xác cao - Loại cơng tác: sử dụng đo lường thực tế, loại gồm nhóm sau: • Mẫu đo dụng cụ đo thí nghiệm • Mẫu đo dụng cụ đo dùng sản xuất 1.2 Khái niệm đo lường điện: Đo lường điện q trình đo lường đại lượng điện mạch điện Các đại lượng điện chia làm hai loại: - Đại lượng điện tác động (active) - Đại lượng điện thụ động (passive) + Đại lượng điện tác động: đại lượng điện áp, dòng điện, cơng suất, điện đại lượng mang lượng điện Khi đo đại lượng này, thân lượng cung cấp cho mạch đo Trong trường hợp lượng q lớn giảm bớt cho phù hợp với mạch đo, ví dụ phân áp, phân dòng Nếu trường hợp q nhỏ khuyếch đại đủ lớn cho mạch đo hoạt động + Đại lượng điện thụ động: đại lượng điện trở, điện cảm, điện dung, hỗ cảm v.v đại lượng khơng mang lượng phải cung cấp điện áp dòng điện cho đại lượng đưa vào mạch đo Trong trường hợp đại lượng phần tử mạch điện hoạt động phải quan tâm đến cách thức đo theo u cầu Ví dụ cách thức đo ‘’nóng’’ nghĩa đo phần tử mạch hoạt động cách thức đo ‘’nguội’’ phần tử ngừng hoạt động lấy khỏi mạch hoạt động Ở cách thức đo có phương pháp đo riêng 1.3 Các phương pháp đo: Trong đo lường có hai phương pháp đo: a Phương pháp đo trực tiếp: Là phương pháp đo mà đại lượng cần đo so sánh trực tiếp với mẫu đo Phương pháp chia thành cách đo: - Phương pháp đo đọc số thẳng - Phương pháp đo so sánh phương pháp mà đại lượng cần đo so sánh với mẫu đo loại biết trị số Ví dụ: Dùng cầu đo điện để đo điện trở, dùng cầu đo để đo điện dụng v.v b Phương pháp đo gián tiếp: Là phương pháp đo đại lượng cần đo tính từ kết đo đại lượng khác có liên quan Ví dụ: Muốn đo điện áp khơng có Vơnmét, ta đo điện áp cách: - Dùng Ơmmét đo điện trở mạch - Dùng Ampemét đo dòng điện qua mạch Sau áp dụng cơng thức định luật biết để tính trị số điện áp cần đo 2 Các sai số tính sai số 2.1 Các loại sai số Khi đo, số dụng cụ đo kết tính tốn ln có sai lệch với giá trị thực đại lượng cần đo Lượng sai lệch gọi sai số 2.2 Các loại sai số: Sai số gồm có loại: a Sai số ngẫu nhiên (hệ thống): Là sai số mà giá trị ln khơng đổi thay đổi có quy luật Sai số ngun tắc loại trừ Ngun nhân: Do q trình chế tạo dụng cụ đo ma sát, khắc vạch thang đo v.v Sai số ảnh hưởng điều kiện mơi trường cụ thể nhiệt độ mơi trường thay đổi, chịu ảnh hưởng điện trường, từ trường, độ ẩm, áp suất v.v b Sai số cá nhân: Là sai số người sử dụng số ảnh hưởng khác gây nên Ngun nhân: - Do chủ quan cách thức đo, cách đọc trị số, thao tác đo khơng dẫn đến giá trị đại lượng cần đo thay đổi - Do người đo nhìn lệch, nhìn nghiêng, đọc sai v.v - Dùng cơng thức tính tốn khơng thích hợp, dùng cơng thức gần tính tốn.v.v 2.3 Phương pháp tính sai số: Gọi: A: kết đo A1: giá trị thực đại lượng cần đo a Tính sai số sau: - Sai số tuyệt đối: ∆A =A1 - A (1.1) ∆A gọi sai số tuyệt đối phép đo - Sai số tương đối: ∆A% = ∆A 100 A ∆A% = ∆A * 100 A1 (1.2) Phép đo có ∆A nhỏ xác - Sai số qui đổi γqđ γ qd % = A −A ∆A 100 = 100 Adm Adm (1.3) Ađm: giới hạn đo dụng cụ đo (giá trị lớn thang đo) Quan hệ sai số tương đối sai số qui đổi: γ qd % = Kd = ∆A ∆A A 100 = = ∆AK d Adm A Adm (1.4) A Adm hệ số sử dụng thang đo (K ≤ 1) d Nếu Kd gần đại lượng đo gần giới hạn đo, ∆A bé phép đo xác Thơng thường phép đo xác Kd ≥ 1/2 Ví dụ: Một dòng điện có giá trị thực 5A Dùng Ampemét có giới hạn đo 10A để đo dòng điện Kết đo 4,95 A Tính sai số tuyệt đối, sai số tương đối, sai số qui đổi Giải: + Sai số tuyệt đối: ∆A =A1 - A= - 4,95 = 0,05 A + Sai số tương đối: ∆A% = ∆A 100 A ∆A% = ∆A 0,05 100 = 100 = A1 + Sai số qui đổi: γ qd % = ∆A 0,05 100 = 100 = 0,5 Adm 10 b biểu diễn số đo: Kết đo biểu diễn dạng: A= X X0 ta có X = A.X0 Trong đó: X đại lượng đo X0 đơn vị đo A số kết đo Ví dụ: I = 5A thì: Đại lượng đo là: dòng điện (I) Đơn vị đo là: Ampe (A) Con số kết đo là: (1.5) c Hệ đơn vị đo: • Giới thiệu hệ SI (systerme Internatinal – Sl Unit): hệ thống đơn vị đo lường quốc tế thơng dụng nhất, hệ thống qui định đơn vị cho đại lượng sau: - Độ dài: tính mét (m) - Khối lượng: tính kilơgam (kg) - Thời gian: tính giây (s) - Dòng điện: tính Ampe (A) • Bội ước số đơn vị bản: Bội số: + Tiga (T): 10 Ước số: + Mili (m): 10-3 + Giga (G): 109 + Micro (µ): 10-6 + Mêga (M): + Kilơ (K): 106 + Nano (n): 10-9 + Pico (p): 10-12 12 103 2.4 Phương pháp hạn chế sai số: Để hạn chế sai số trường hợp, có phương pháp sau: 2.4.1 Sai số ngẫu nhiên (hệ thống): Tiến hành đo nhiều lần lấy giá trị trung bình chúng Ví dụ: Đo giá trị điện trở ta tiến hành lần đo sau: - Lần ta đo giá trị điện trở X1 = 50,1 - Lần ta đo giá trị điện trở X2 = 49,7 - Lần ta đo giá trị điện trở X3 = 49,6 - Lần ta đo giá trị điện trở X4 = 50,2 Giá trị trung bình: X = X + X + X + X 50,1 + 49,7 + 49,6 + 50,2 = = 49,9 4 Độ lệch giá trị đo: gọi độ lệch d d1 = 50,1 – 49,9 = 0,2 d2 = 49,7 – 49,9 = - 0,2 d3 = 49,6 – 49,9 = - 0,3 d2 = 50,2 – 49,9 = 0,3 Tổng đại số độ lệch: dtổng= 0,2 - 0,2 - 0,3 + 0,3 = Như tổng đại số độ lệch lần đo so với trị trung bình ‘’khơng’’ phân tán kết đo xung quanh giá trị trung bình 2.4.2 Sai số cá nhân: Người sử dụng cụ đo phải cẩn thận sử dụng dụng cụ đo theo quy định nhà chế tạo, thao tác đo phải xác, vị trí đặt mắt phải vng góc với mặt độ số dụng cụ đo, tính tốn phải xác, sử dụng cơng thức phải thích hợp, điều kiện sử dụng phải phù hợp với điều kiện tiêu chuẩn nhà chế tạo quy định BÀI CÁC LOẠI CƠ CẤU ĐO THƠNG DỤNG Khái niệm cấu đo: Hiện ta học cấu thị kết đo kim, cấu thị kết đo số đề cập phần thiết bị đo lường thị số Đối với cấu thị kim thực phép đo ln tn theo trình tự sau: Tín hiệu đại lượng cần đo đưa vào mạch đo biến đổi thành đại lượng điện, đại lượng điện đưa vào cấu đo kết đo đưa khối thị, sơ đồ hình thành: a Sơ đồ khối: Chun ®ỉi s¬ cÊp M¹ch ®o C¬ cÊu chØ thÞ Hình 2.1 Sơ đồ khối cấu đo • Chuyển đổi sơ cấp làm nhiệm vụ biến đổi đại lượng đo thành tín hiệu điện Đó khâu quan trọng thiết bị đo • Mạch đo khâu gia cơng thơng tin đo sau chuyển đổi sơ cấp, làm nhiệm vụ tính tốn thực sơ đồ mạch Mạch đo thường mạch điện tử vi xử lý để nâng cao đặc tính dụng cụ đo • Cơ cấu thị đo khâu cuối dụng cụ thể kết đo dạng số với đơn vị Có cách thể kết đo: + Chỉ thị kim + Chỉ thị thiết bị tự ghi + Chỉ thị dạng số Như cấu đo bao gồm có phần tĩnh phần động: Phần tĩnh: có nhiệm vụ biến đổi điện đưa vào thành tác dụng lên phần động Phần động: gắn liền với kim, góc quay kim xác định trị số đại lượng đưa vào cấu đo Khối thị b Ngun lý: Với loại máy đo thị kim nêu cấu trúc có khác chúng có chung ngun tắc sau: Khi dòng điện chạy từ trường sinh lực điện từ, lực sinh mơmen quay làm quay kim thị góc α, góc quay α kim ln tỷ lệ với đại lượng cần đo ban đầu nên người ta đo góc lệch để biết giá trị đại lượng cần đo Các loại cấu đo 2.1 Cơ cấu đo kiểu từ điện: a Ký hiệu: H×nh 2.2b: Ký hiƯu c¬ cÊu tõ ®iƯn cã chØnh lu H×nh 2.2a: Ký hiƯu c¬ cÊu tõ ®iƯn b Sơ đồ cấu tạo: Kim chØ thÞ Khe hë cùc tõ Nam ch©m N Cùc tõ • S Cn d©y Lái s¾t non Lß xo §èi träng H×nh 2.3: S¬ ®å cÊu t¹o c¬ cÊu ®o kiĨu tõ ®iƯn + Khung quay: khung quay nhơm hình chữ nhật, khung có quấn dây đồng bọc vecni Tồn khối lượng khung quay phải nhỏ tốt để cho mơmen qn tính nhỏ tốt Tồn khung quay đặt trục quay treo dây treo + Nam châm vĩnh cửu: khung quay đặt hai cực từ N-S nam châm vĩnh cửu + Lõi sắt non hình trụ nằm khung quay tương đối + Kim thị gắn chặt trục quay dây treo Phía sau kim thị có mang đối trọng để cho trọng tâm kim thị nằm trục quay dây treo + Lò xo đối kháng (kiểm sốt) dây treo có nhiệm vụ kéo kim thị vị trí ban đầu điểm 0) kiểm sốt quay kim thị c Sơ đồ ngun lý: N F b F‘ S H×nh 2.4: S¬ ®å nguyªn lý c¬ cÊu ®o kiĨu tõ ®iƯn d Ngun lý hoạt động: Khi có dòng điện cần đo I vào cuộn dây khung quay tác dụng với từ trường khe hở tạo lực điện từ F: F = N.B.l.L (2.1) Trong đó: N: số vòng dây quấn cuộn dây B: mật độ từ thơng xun qua khung dây L: chiều dài khung dây I: cường độ dòng điện Lực điện từ sinh mơmen quay Mq: M q = 2F b = NBILb (2.2) Trong đó: b bề rộng khung dây L.b = S diện tích khung dây Nên: Mq = N.B.S.I (2.3) Mơmen quay làm phần động mang kim đo quay góc α lò xo đối kháng bị xoắn lại tạo mơmen đối kháng Mđk tỷ lệ với góc quay α Mđk = K.α (K độ cứng lò xo) Kim cấu đứng lại hai mơmen Mq = M đk ⇔ Đặt BSN ⇒α = I N.B.S.I = K.α K BSN = C = const K ⇔ α = C.I (2.4) (2.5) C gọi độ nhạy cấu đo từ điện (A/mm) Cho biết dòng điện cần thiết chạy qua cấu đo để kim đo lệch 1mm hay vạch Kết luận: qua biểu thức ta thấy góc quay α kim đo tỷ lệ với dòng điện cần đo độ nhạy cấu đo, dòng điện độ nhạy lớn góc quay lớn Từ góc α kim ta suy giá trị đại lượng cần đo e Đặc điểm ứng dụng: • Đặc điểm: - Độ nhạy cao nên đo dòng điện chiều nhỏ (từ 10-12÷10-14) - Tiêu thụ lượng điện nên độ xác cao - Chỉ đo dòng áp chiều - Khả q tải khung dây quay nên quấn dây cỡ nhỏ - Chế tạo khó khăn, giá thành đắt * Muốn đo đại lưọng xoay chiều phải qua cấu nắn dòng • Ứng dụng: 10 + Kiểm tra, xác định cực tính điơt ®en §á Û_ Ω x1 ®en Û+ Û §á _Ω x1 Û+ H×nh 4.7: KiĨm tra, x¸c ®Þnh cùc tÝnh ®i«t • Sau lần đo (đảo đầu điơt - thuận nghịch): lần kim quay mạnh, lần kim khơng quay điơt tốt • Ứng với lần kim quay mạnh: que (-); màu đen nối với cực cực Anode (dương cực điơt) Do điơt phân cực thuận que (-) nối với nguồn (+) bên máy đo + Kiểm tra tụ điện: Û- Ω QUAY m¹nh Û+ Û- Ω Û+ Gi¶m dÇn H×nh 4.8: KiĨm tra tơ ®iƯn Thỏa mãn đồng thời điều kiện tụ điện tốt 56 Û- Ω ỉn ®inh Û+ 1.2 Sử dụng MΩ Vá m¸y Quay ®Õn Kim kh«ng cßn dao ®éng MΩ Cn d©y MΩ QUAY NHANH, ®Ịu tay H×nh 4.9: KÕt cÊu ngoµi cđa Mªg«met Cäc nèi que ®o Kim ®o V¹ch sè Tay quay manhªt« Mêgơmet loại máy đo dùng đo điện trở lớn hàng MΩ, thường dùng để kiểm tra điện trở cách điện thiết bị • Cách sử dụng: Một que kẹp vào phần dẫn điện, que lại kẹp vào phần cách điện (võ máy) Quay manhêtơ nhanh, tay đến kim ổn định khơng dao động đọc trị số • Chú ý: - Phải quay manhêtơ thật tay - Khi chưa sử dụng kim Mêgơmet nằm vị trí mặt số - Sử dụng cấp điện áp Mêgơmmet kiểm tra cách điện thiết bị (500V, 1000V, 2000V) 1.3 Sử dụng TeraΩ a Cơng dụng: Terơmet dụng cụ chun dùng để đo điện trở nối đất b Cách sử dụng: Nối cực X với cọc cần đo Rtđ Nối cực áp U với cọc phụ, cách cọc cần đo Rtđ khoảng 20m Nối cực dòng I với cọc phụ cách cọc U khoảng 20m Quay máy phát tay Đọc kết đo 57 Ampe kìm, OSC (oscilloscope: dao động ký) 2.1 Sử dụng Ampe kìm: Ampe kìm biến đổi dòng điện có lõi sắt mà hình dáng bên ngồi giống kìm Nếu người ta kẹp am-pe kìm vào dây dẫn điện, dây dẫn điện có tác dụng cuộn sơ cấp biến dòng Với Ampe kìm người ta đo cường độ dòng điện mà khơng cần ngắt dây dẫn Bấm mở gọng kìm Chọn thang đo Hiển thò H×nh 4.10: H×nh d¸ng Am-pe k×m a Cơng dụng: Chức Am-pe kìm đo dòng điện xoay chiều (đến vài trăm A), thường dùng để đo dòng điện đường dây, dòng điện qua máy móc làm việc Ngồi Am-pe kìm có thang đo ACV, DCV thang đo điện trở OFF ACA Ω ACV DCV A V Ω 58 H×nh 4.11 KÕt cÊu ngoµi cđa Ampe k×m 1.Gäng k×m; Nóm xoay; Nót ®iỊu chØnh 0; C¸c v¹ch ®äc; Chèt më gäng k×m; Nót khãa kim; Kim chØ thÞ ; Lỉ c¾m que ®o b Cách sử dụng: • Đo dòng điện xoay chiều: Bước 1: Chuyển núm xoay sang khu vực ACA Bước 2: Ấn mở gọng kìm, kẹp đường dây cần đo vào (chỉ cần kẹp dây pha dây trung tính) Bước 3: Đọc trị số: tương tự máy đo VOM • Đo đại lượng lại: Hồn tồn giống máy đo VOM • Chú ý: Khi đo cần kẹp dây Khơng sử dụng que đo để đo ACA Phải cẩn thận tránh nhầm lẫn thang đo khác với thang đo ACA 2.2 Sử dụng Dao động ký (oscilloscope): a Giới thiệu: Dao động ký loại dụng cụ có nhiều chức có chứa nhiều khối thay kênh thẳng đứng nằm ngang Nó nhằm để khảo sát xung tuần hồn hay cung đơn từ 10µV đến 500V dải tần số đến 3.5 GHz, quan sát chụp ảnh Những khối thay đổi là: khuyếch đại vi sai độ nhạy cao hai kênh, lấy mẫu, khối qt đơi hay logarit Đặc tính dao động ký phụ thuộc vào khối sử dụng tín hiệu cần khảo sát đưa tới mạch vào mạch thẳng đứng (Y) Sau đưa vào tiền khuyếch khuyếch đại biến đổi pha Sự phụ thuộc vào khối thay thành phần tiền khuyếch đại khuyếch đại hai kênh (đổi nối), khuyếch đại lấy mẫu (bộ điều chế – trộn), khuyếch đại logarit (bộ lấy logarit) chức khác Chúng làm nhiệm vụ khuyếch đại sơ gia cơng tín hiệu Tiếp theo tín hiệu biến đổi pha để dựa vào ‘’ đường dây trễ’’ để thời gian khởi động (thời gian chậm trễ) kênh nằm ngang (X) Đường dây trễ thực chức làm việc với khối có nhiệm vụ giữ tọa độ thời gian thực 59 Ph©n ¸p vµo Xung mÉu Bé ®ång bé M¹ch ngá vµo M¹ch t¹o khèi M¹ch khëi ®éng TiỊn khuch ®¹i D©y trĨ Khuch ®¹i th¼ng ®øng Khuch ®¹i chiÕu s¸ng M¸y ph¸t qt Khuch ®¹i n»m ngang H×nh 4.12: S¬ ®å khèi cđa dao ®éng ký Từ tín hiệu đưa đến khuyếch đại đầu để đưa đến hai cực thẳng đứng (Y) ống phóng tia điện tử Ở chế độ đồng trong, từ kênh thẳng đứng phần tín hiệu khảo sát lấy để đưa vào đồng Sau mạch khởi động Tín hiệu đưa đến khởi động máy phát qt hình cưa hình bậc thang để đến làm lệch tia ngang (X) ống phóng tia điện tử Máy phát qt điều chỉnh chế độ làm việc độ dài tín hiệu Trong thành phần dao động ký có chuẩn biên độ thời gian để điện áp, chu kỳ tần số Để biên độ thời gian sử dụng phương pháp khác sau: • Đo biên độ phương pháp so sánh: Điện áp cần đo so sánh với điện áp mẫu Việc so sánh tiến hành hình Kết tín hiệu đo lần tín hiệu mẫu Đo biên độ phương pháp bù dựa việc bù tín hiệu đo tín hiệu mẫu Việc bù thực khuyếch đại vi sai Ống phóng điện tử làm nhiệm vụ thị cân bằng, phương pháp có độ xác cao 60 Việc đo thời gian sử dụng chuẩn thời gian tính số vạch tín hiệu đo so với mốc chuẩn thời gian hình b Cơng dụng: Dao động ký thiết bị đo lường thiết kế để tạo tượng điện trơng thấy mắt thường Đó tính chất đặc biệt để sửa chữa điều chỉnh TIVI VIDEO Gần với phát triển cơng nghệ điện tử, chất lượng dao động ký (oscilloscope) trở nên tốt ứng dụng rộng rãi hơn, cụ thể sử dụng để quan sát hình dạng tín hiệu, đồng thời đo số đại lượng dòng điện, điện áp, góc lệch pha hai tín hiệu đo tần số v.v c Cách sử dụng OSC (oscilloscope): Các loại oscilloscope khác sản xuất nhiều hãng khác nhau, cách sử dụng giống Trong phần giải thích phương pháp sử dụng oscilloscope • Điều chỉnh vị trí điểm sáng hình: INTEN (điều chỉnh độ sáng): điều chỉnh nút INTEN theo chiều kim đồng hồ, độ sáng điểm sáng hình sáng LEVEL (Điều chỉnh mức xung kích): vị trí TRIGGER để quan sát dạng sóng mà điều chỉnh nút điều chỉnh mức xụng kích V.POSITION (Điều chỉnh vị trí theo trục Y): V.POSITION nút điều chỉnh điểm sáng lên xuống H.POSITION (Điều chỉnh theo trục X): H.POSITION nút điều chỉnh điểm sáng dịch tráI phải AC-GND-DC (Thay đổi dạng tín hiệu vào): Khi chuyển mạch AC-GND-DC đặt vị trí AC, tín hiệu nối tới khuếch đại Y thơng qua tụ C, chuyển mạch AC-GND-DC đặt vị trí DC, tín hiệu nối trực tiếp tới khuếch đại Y Khi chuyển mạch AC-GND-DC đặt vị trí GND, đầu vào mạch khuếch đại Y nối xuống đất FOCUS: Điều chỉnh điểm sáng tới vị trí trung tâm hình nút điều chỉnh V.POSITION nút H.POSITION, sau điều chỉnh độ hội tụ điểm sáng nút FOCUS AUTO: Trong oscilloscope khơng bắt đầu qt có xung kích đồng bộ, oscilloscope hầu hết có khối qt tự động Khối qt tự động khối tự dao động mạch đồng làm việc với tần số 50Hz, mạch tạo xung qt điều khiển tần số Có nghĩa chưa có tín hiệu vào mạch qt làm việc hình có vệt sáng nằm ngang • Quan sát dạng tín hiệu: 61 Cách sử dụng mạch nâng cao trở kháng vào, trở kháng nguồn tín hiệu có giá trị cao tần số tín hiệu cao, tín hiệu đo xác Khi tín hiệu đưa trực tiếp tới đầu vào oscilloscope nguồn tín hiệu bị ảnh hưởng điện áp tín hiệu bị giảm, dạng sóng bị thay đổi, phảI sử dụng mạch nâng cao trở kháng vào Khi quan sát tín hiệu với mạch nâng cao trở kháng vào pha mạch nâng cao trở kháng vào khơng phù hợp, xẩy tượng giản tín hiệu quan sát Đặc biệt quan sát tín hiệu xung vng, phải điều chỉnh pha tín hiệu Oscilloscope có cung cấp đầu kiểm tra chuẩn đầu có dạng mức điện áp chuẩn Thang chia độ theo trục Y so sánh với giá trị điện áp chuẩn pha mạch nâng cao trở kháng so sánh với tín hiệu chuẩn Nếu tụ xoay mạch nâng cao trở kháng có giá trị điện dung nhỏ lớn q hình dạng tín hiệu hình 4.13 a, b Tơ xoay m¹ch n©ng cao trë kh¸ng cã gi¸ trÞ ®iƯn dung lín qu¸ th× h×nh d¹ng cđa tÝn hiƯu trªn mµn h×nh nh h×nh 4.13a H×nh 4.13a: Wave shape by excessive compensation Tơ xoay m¹ch n©ng cao trë kh¸ng cã gi¸ trÞ ®iƯn dung nhá qu¸ th× h×nh d¹ng cđa tÝn hiƯu trªn mµn h×nh nh h×nh 4.13b 62 H×nh 4.13b: Wave shape by insufficient compensation NÕu ®iỊu chØnh tơ xoay cã gi¸ trÞ ®iƯn dung phï hỵp th× h×nh d¹ng cđa tÝn hiƯu trªn mµn h×nh nh h×nh 4.13c H×nh 4.13c: Proper compensation Điện áp tín hiệu vào lớn 600 Vp-p Khi điện áp xoay chiều đưa vào với điện chiều thì: V= V dc + Vac Khi đo điện áp xoay chiều, chuyển mạch đặt vị trí DC phảI ý tới giá trị cực đại điện áp vào Khi điện áp cần đo 600 Vp-p lớn phải dùng thêm chia điện áp Trong trường hợp nối nguồn tín hiệu cần đo với mạch nâng cao trở kháng, phải nối dây mát từ mạch nâng cao trở kháng tới mát nguồn tín hiệu, tránh nhiễu điện áp cảm ứng Khi biên độ vào tín hiệu vào bị giảm việc thực qt dừng lại Trong trường hợp phảI điều chỉnh nút LEVEL Đo lường dao động ký (Synchroscope) ứng dụng: + Đo điện áp chiều + Đo điện áp xoay chiều + Đo dòng điện + Đo tần số • Đo điện áp chiều: Khi Synchroscope sử dụng volt mét chiều, phải thiết lập chế độ tự động qt thời gian qt cho vệt sáng khơng bị nhấp nháy Sau đặt chuyển mạch AC – GND – DC vị trí GND chỉnh vị trí để vệt sáng vị trí 0V hình 4.14a 63 X¸c lËp chun m¹ch ®¶o ngâ vµo cđa ®Êt (GND) vµ x¸c lËp v¹ch s¸ng ®Õn vÞ trÝ nµy 0V H×nh 4.14a: X¸c lËp ®iĨm 0V Sau chuyển mạch AC – GND – DC vị trí DC, nối đầu đo với điểm cần đo, vệt sáng vị trí hình (hình 4.14b) điện áp đo dương, vạch sáng vị trí hình (hình 4.14c) điện áp đo âm Khi đo điện áp chiều có lẫn điện áp xoay chiều, đo điện áp cực colecto transito mạch khuếch đại, điện áp xoay chiều đặt lên điện áp chiều, hình (hình 4.14d) điện áp chiều 80 V, điện áp xoay chiều 40 V Khi ®é nh¹y trơc tung lµ 2v/ cm, 2.6 cm, th× t¹i thang ®o nµy v¹ch s¸ng t¨ng lªn, nÕu ®iƯn ¸p lµ 5.2V vµ sư dơng ®Çu ®o, th× ta nh©n trÞ sè nµy víi gi¸ trÞ tõ 10 ®Õn 52V Thang ®o ®iƯn ¸p d¬ng +52V V¹ch s¸ng dÞch chun lªn 0V H×nh 4.14b: Thang ®o ®iƯn ¸p mét chiỊu DC (Khi ®é nhµy trơc tung lµ 2v/ cm) 64 40Vp-p 14Vrms DC + 80V H×nh 4.14d: §o ®iƯn ¸p chiỊu cã lÉn thµnh phÇn xoay chiỊu • Đo điện áp xoay chiều: Khi đo dạng sóng tín hiệu mà điện áp xoay chiều đặt lên điện áp chiều, hình (hình 4.14d) chuyển mạch AC – GND – DC vị trí DC đặt vị trí DC vị trí đọc điện áp xoay chiều ngồi khoảng hiển thị hình Trong trường hợp nhìn thấy dạng sóng điều chỉnh núm V.POSITION Tuy nhiên khuyếch đại dọc bị bảo hòa gây lỗi đo Điện áp xoay chiều hiển thị cách tăng giá trị chuyển mạch thay đổi hệ số khuyếch đại dọc, lúc biên độ nhỏ điện áp chiều khơng thể đo xác Nếu đặt chuyển mạch AC – GND – DC vị trí AC, tụ điện C chèn vào đầu vào với mạch khuyếch đại dọc, thành phần chiều bị chặn lại có thành phần xoay chiều qua Bằng cách thay đổi chuyển mạch điều chỉnh hệ số khuyếch đại dọc, điều chỉnh điện áp xoay chiều Nhưng đặt tụ C (0.1uF) nối tiếp vào mạch tín hiệu tần số thấp bị tiêu hao dung kháng tụ Dạng sóng điện áp xuất dạng điện áp đỉnh - đỉnh, để thu giá trị hiệu dụng điện áp AC, ta áp dụng cơng thức sau: Điện áp hiệu dụng (VRMS)= Ðien ap dinh - dinh 2 (Điện áp đỉnh - đỉnh / 2 ) 65 Khi ®é nh¹y trơc tung lµ 2v/ cm H×nh 4.15a: §o ®iƯn ¸p xoay chiỊu • Đo dòng điện: Phương pháp đơn giản để đo dòng điện thêm vào mạch cần đo điện trở có giá trị biết trước R, đo điện áp rơi điện trở R để thu giá trị dòng điện I dựa theo quan hệ U = I.R Chú ý chọn giá trị điện trở R cho mắc vào mạch, khơng ảnh hưởng đến điều kiện làm việc mạch cần đo Nếu khơng muốn chèn điện trở R vào mạch cần đo dùng đầu đo dòng điện, nói chung đầu đo dòng điện thường đo dòng điện xoay chiều • Đo tần số: Có số phương pháp đo tần số Synchroscope Như hình 4.15b vẽ dạng sóng đo CRT, dọc thời gian chu kỳ tính tần số theo cơng thức: Tần số f (Hz) = 1/ chu kỳ T (sec) Như hình 4.15b: độ dài chu kỳ cm thời gian qt 1ms/cm T = cm x ms / cm = ms = 6.10-3s Từ ta tính tần số f = 1/ (6.10-3 ) = 166.6 Hz 66 Hinh 4.15b: §o tÇn sè tÝn hiƯu sine (Khi thêi gian qt lµ msec/ cm) Vậy tần số tín hiệu cần đo 166.6 Hz Khi đo tần số tín hiệu xung, xung đồng hồ, ta đếm số xung tạo khoảng 10 cm hình tính tần số theo cơng thức sau: Tần số F = N (Giá trị thời gian qt x 10) Trong N số xung tạo khoảng 10 cm Ta thấy rằng, N lớn sai số đo nhỏ, ngược lại N nhỏ sai số lớn Phương pháp cuối sử dụng để đo tần số 10 kHz Lúc Synchroscope sử dụng để quan sát dạng sóng, cần sử dụng thêm tạo dao động tần số thấp chuẩn hóa Phương pháp đo sóng sin, xung vng, xung tam giác, xung cưa Synchroscope sử dụng máy qt X-Y Phép đo thực thơng qua việc vẽ đồ thị Lissajous hình (Hình:4.16a) H×nh 4.16a: §o tÇn sè b»ng ®å thÞ Lissajous 67 Khi đo tần số đồ thị Lissajous, chuyển mạch thay đổi thơi gian qt chuyển vị trí qt ngồI, lúc Synchroscope máy qt X-Y, điểm sáng xuất tâm hình Đưa tín hiệu cần đo tần số vào đầu vào điều chỉnh chuyển mạch độ nhạy theo trục tung nút tinh chỉnh cho biên độ tín hiệu cm Nối đầu máy tạo dao động tần số thấp vào đầu qt ngồi Synchroscope điều chỉnh đầu máy tạo dao động tần số thấp cho biên độ theo phương nằm ngang cm Sau điều chỉnh, đưa tín hiệu vào đầu vào điều chỉnh tần số máy tạo dao động tần số thấp Khi hai tín hiệu sin có tỉ lệ tần số 1:1 dạng sóng hình 4.16b: xuất (a) (b) (c) (d) (e) 00 450 900 1350 1800 3600 3150 2700 2250 00 H×nh 4.16b: §å thÞ Lissajous cđa sãng sine Đặc biệt tần số thấp, thay đổi tần số máy tạo dao động tần số thấp, tần số gần đạt tỉ lệ 1:1 dạng sóng hình 5.15 liên tục lặp lặp lại theo trình tự: a – b – c – d – e – d – c – b – a Khi tần số gần hơn, tốc độ thời gian lặp lặp lại chậm tần số, dừng lại hình Giá trị tần số đọc máy tạo dao động tần số thấp tần số tín hiệu cần đo Sai số phương pháp đo phụ thuộc vào độ xác máy tạo dao động tần số thấp Sử dụng máy biến áp đo lường 3.1 M¸y biÕn ®iƯn ¸p (BU or TU: Tranformer U or Potential Transformer: PT) 68 L1 3∼ 50Hz, 20kV L2 L3 1.1 1.2 2.1 2.2 Nối đất V H×nh 4.17: H×nh d¹ng bªn ngoµi cđa m¸y biÕn ®iƯn ¸p VZF H×nh 4.18: S¬ ®å m¾c M¸y biÕn ®iƯn Máy biến điện áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ trị số cao xuống trị số thấp để phục vụ cho việc đo lường, bảo vệ rơ le tự động hóa Điện áp phía thứ cấp máy biến điện áp khoảng 100V Bất kể điện áp định mức phía sơ cấp Về mặt ngun lý làm việc máy biến điện áp tương tự ngun lý máy biến áp điện lực, khác có cơng suất nhỏ từ 5VA 300VA Do tổng trở mạch ngồi thứ cấp máy biến điện áp (TU) nhỏ nên xem máy biến điện áp thường xun làm việc khơng tải Máy biến điện áp thường chế tạo thành loại pha, ba pha hay ba pha trụ theo cấp điện áp 6,10,15,24,36KV 3.2 Máy biến dòng (BI or TI: Transformer I or Current Transformer: CT) Máy biến dòng (TI) hay (BI) có nhiệm vụ biến đổi dòng điện có trị số lớn xuống trị số nhỏ, nhằm cung cấp cho dụng cụ đo lường, bảo vệ rơ le tự động hóa Thơng thường dòng điện phiá thứ cấp TI 1A 5A Cơng suất định mức khoản 5VA đến 120VA 69 Về ngun lý cấu tạo máy biến dòng (TI) giống máy biến áp điện lực Cuộn dây sơ cấp TI (hai cực K - L) mắc nối tiếp với dây dẫn điện áp cao Ở ngõ (hai cực k - l) nối với đồng hồ đo Dòng điện chảy qua hai cực K - L dòng điện cung cấp cho tải (hình 4.20) Cuộn dây sơ cấp có số vòng dây nhỏ Với dòng điện phía sơ cấp nhỏ 600A cuộn sơ cấp có vòng dây Phụ tải thứ cấp TI nhỏ xem máy biến dòng ln ln làm việc tình trạng ngắn mạch Để đảm bảo an tồn cho người vận hành, cuộn thứ cấp máy biến dòng phải nối đất Máy biến dòng có nhiều loại, thích hợp với nhiều vị trí khác Theo số vòng dây cuộn sơ cấp ta phân máy biến dòng thành loại vòng loại nhiều vòng 3∼ 50Hz, 20kV L1 L2 L3 k I I k Nối đất A Hình 4.19: Hình dạng bên ngồi biến dòng 70 Hình 4.20: Sơ đồ mắc Máy biến dòng ... dũng in trung bỡnh, hỡnh 3.6c o dũng in ln a Đo dòng điện nhỏ I1 I I I I I2 b Đo dòng điện trung bình c Đo dòng điện lớn Hình 3.6: Mở rộng thang đo Ampemét điện từ 19 - Ampemột in ng: thng s... (Wheastone) (Hỡnh 3.18) C RX R3 G A R2 I2 K B I1 A, B, C, D: Là đỉnh cầu đo AD, DB, BC, CA: nhánh cầu đo Rx: Là điện trở cần đo Unguồn R2, R3 , R4: biến trở mẫu R4 G: điện kế từ điện có độ nhạy cao... Unguồn Hình 3.19: Đo điện trở trực tiếp C: Cơ cấu đo kiểu từ điện Rm: Điện trở cấu (Không đổi) Unguồn: Điện áp nguồn chiều (Pin) RP: Điện trở dùng giới hạn dòng điện RX: Điện trở cần đo Khi o, dũng