CHUONG 3 ĐO DÒNG ĐIỆN, ĐO ĐIỆN ÁP

CHƯƠNG ĐO DÒNG ĐIỆN – ĐIỆN ÁP Khái niệm : Dụng cụ dùng để đo dòng điện gọi ampe kế (ammeter) Các loại ampe kế :  Điện kế (Galvanometer) C H Ư Ơ N G Ampe kế từ điện (D'Arsonval Ammeter) C H Ư Ơ N G Ampe kế điện từ (Moving Iron Ammeter) Ampe kế điện động (Electrodynamic Ammeter) C H Ư Ơ N G Ampe kế số (Digital Ammeter) C H Ư Ơ N G Ampe kế nhiệt điện (Hot wire Ammeter) C H Ư Ơ N G Ampe kế có điểm (Zero-Center Ammeter) C H Ư Ơ N G Ampe kế kẹp (Clamp-on Ammeter) C H Ư Ơ N G Các ampe kế tích hợp (Integrating Ammeters) Cách mắc ampe kế : Để đo dòng điện chạy qua tải, ta mắc ampe kế nối tiếp với tải (cho dòng điện tải qua ampe kế ) C H Ư Ơ N G C Sai số mắc ampe kế : Khi chưa có ampe kế : Khi có ampe kế : I = U/Rt I’ = U/(RA + Rt) Sai số tương đối phép đo dòng : RA  100% Rt * Nhận xét : để sai số nhỏ nội trở Ampe kế phải nhỏ H Ư Ơ N G Mở rộng tầm đo cho ampe kế : * Dùng RShunt cấp : C H Ư Ơ N Điện trở tầm đo : Với : Ii ni  Im Rm RSi  ni  : hệ số mở rộng thang đo G * Dùng mạch Ayrton : Im •- Ở tầm đo I1 : RS  R1  R2  R3  Rm I fs I1  I fs I1 Rcc  Rm •- Ở tầm đo I2 : RS  R2  R3  Rm  R1 I fs I  I fs (2) •- Ở tầm đo I3 : Rm  R1  R2 I fs I  I fs Rcc  Rm  R1  R2 R2 I2 H R3 Ư I3 Itđ Rcc  Rm  R1 RS  R3  R1 (1) C Rm, Ifs Giải phương trình (1), (2) (3) ta có giá trò R1, R2 R3 Ơ N G (3) * Công thức giải nhanh : I1RS1  I RS  I RS    I n RSn b Dùng cấu điện từ : Ampe kế điện từ chế tạo dựa cấu điện từ Nếu I < Ifs : ampe kế cấu điện từ (không mở rộng thang đo) Nếu I > Ifs : ampe kế cấu điện từ có mở rộng thang đo * Các cách mở rộng thang đo dòng : - Thay đổi số vòng dây đường kính dây cho lực từ N3 N2 N1 F = NI không đổi : I1 I2 I3 I1.(N1+N2+N3) = I2.(N2+N3) = I3.N3 Chia cuộn dây tónh thành nhiều phân đoạn nhau, thay đổi cách nối ghép phân đoạn (song song nối tiếp) để tạo thang đo khác Đo I Đo 2I C H Ư Ơ N G Đo 4I c Đo dòng DC dùng cấu điện động : * Khi dòng điện cần đo : I 0,5A Ampemét cuộn dây động cuộn dây tónh mắc song song với Cuộn động Cuộn tónh Cuộn tónh I 0,5 A Ngoài ta mở rộng thang đo dòng cách mắc thêm RS song song với cuộn dây di động C H Ư Ơ N G Đo dòng AC : C a Đo dòng AC dùng cấu từ điện + chỉnh lưu diode : Icltb * Chỉnh lưu bán kỳ : IAC ICl Imax H Icltb t I cltb  0,318I max  0,318 2I RMS  0,45I RMS * Chỉnh lưu toàn kỳ : ICl Icltb t I cltb  0,636I max  0,636 2I RMS  0,9I RMS Ư Ơ N G b Đo dòng AC dùng cấu điện từ cấu điện động : Phần tương tự phần đo dòng DC c Đo dòng AC dùng biến đổi nhiệt điện : * Hiện tượng nhiệt điện Khi có chênh lệch nhiệt độ t Et t0 có sức điện động nhiệt t0 hai đầu hai kim loại Kim loại A t Kim loại B Et = f(t – t0) = f(Dt) Ict Khi cho dòng điện Ix chạy qua phần tử đốt nóng Nhiệt độ phần tử làm nóng đầu công tác cặp nhiệt ngẫu đầu tự IX xuất suất điện động nhiệt Phần tử đốt nóng Et Hai đầu tự cặp nhiệt ngẫu nối với thông qua cấu thò từ điện Trong cấu có dòng chảy kim thò lệch góc a = Si.Ict = f(Et) = f(Dt) = f(Ix) Ưu điểm: cho phép đo dòng điện tần số cao; dải tần làm việc rộng (từ chiều đến hàng trăm MHZ) C H Ư Ơ N G 3 Đo dòng điện trung bình lớn : a Đo dòng điện trung bình : C Dòng điện trung bình 1mA < I < 200 A Sử dụng trực tiếp ampe kế chiều xoay chiều với giới hạn đo thích hợp để đo b Đo dòng điện lớn : * Dòng điện chiều sử dụng ampe kế chiều kết hợp với điện trở shunt I Rm Im RSn I1 = Kiđm.I2 Kiđm = I1đm./ I2đm Kiđm = Tỉ số biến dòng Ư Ơ N * Dòng xoay chiều sử dụng ampe kế xoay chiều kết hợp với biến dòng điện I1 Biến dòng điện máy biến áp đặc biệt làm việc chế độ thứ cấp ngắn mạch H I2 BI G Khái niệm : Dụng cụ dùng để đo điện áp gọi vôn kế (voltmeter) Một số hình ảnh vôn kế : C H Ư Ơ N G C H Ư Ơ N G Cách mắc vôn kế : Để đo điệp áp điểm mạch điện, ta mắc vôn kế song song với điểm hình sau : C H Ư Ơ N G C Sai số mắc vôn kế : Khi chưa có vôn kế : Khi có vôn kế : V = IRt V’ = I(RV  Rt) Sai số tương đối phép đo điện áp : Rt  100% RV * Nhận xét : để sai số nhỏ nội trở Vôn kế phải lớn (lớn nhiều so với Rt) H Ư Ơ N G Đo điện áp chiều : a Dùng cấu từ điện : Rm Im C UCC Khi U < Um vôn kế thò từ điện RV = Rm Khi U > Um mở rộng tầm đo áp cách mắc điện trở RP nối tiếp với cấu Giá trò điện trở RP xác đònh : U Um RP  I Rm RP U Ư Ơ N - Độ nhạy nội trở vôn kế : k / V  S dc  I fs H RV  S dc U tđ G Mở rộng tầm đo cho vôn kế : + Dùng Rp cấp song song : U U1 U2 RP2 U3 RP3 RP1 Rm U3 U2 RP2 RP1 U1 H Ư Ơ + Dùng Rp cấp nối tiếp : RP3 C N Rm U b Dùng cấu điện từ điện động (tương tụ phần đo dòng dùng cấu điện từ cấu điện động : G Đo điện áp xoay chiều : UAC Umax a Dùng vôn kế từ điện + chỉnh lưu điốt : * Chỉnh lưu bán kỳ : t U Ucltb = Ucltb T U T Ucl dt UCl Umax U Ucltb t U cltb  0,318 2.U RMS  0.45.U RMS * Chỉnh lưu toàn kỳ : Ucltb = U~ UCl T T Ucl dt S ac  I RMS k / V ; RV  S ac U tđ H Ư Ơ U Ucltb U cltb  0,636 2.U RMS  0.9.U RMS - Độ nhạy nội trở vôn kế : C N t G b Dùng cấu điện từ điện động (tương tự phần đo dòng dùng cấu điện từ cấu điện động : ... : điện áp rơi cấu Rm Um •- Nếu dòng điện cần đo nhỏ dòng Ifs cấu ampe kế có cấu tạo hình •- Nếu dòng điện cần đo lớn dòng Ifs cấu cần phải mắc thêm điện trở Shunt (điện trở mở rộ Rmng thang đo. .. U1 U2 RP2 U3 RP3 RP1 Rm U3 U2 RP2 RP1 U1 H Ư Ơ + Dùng Rp cấp nối tiếp : RP3 C N Rm U b Dùng cấu điện từ điện động (tương tụ phần đo dòng dùng cấu điện từ cấu điện động : G Đo điện áp xoay chiều... cltb  0, 636 I max  0, 636 2I RMS  0,9I RMS Ư Ơ N G b Đo dòng AC dùng cấu điện từ cấu điện động : Phần tương tự phần đo dòng DC c Đo dòng AC dùng biến đổi nhiệt điện : * Hiện tượng nhiệt điện Khi