giới thiệu chung về kỹ thuật đo lường

Giới thiệu chung đo lường CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐO LƯỜNG Đònh nghóa Đo lường trình đánh giá, đònh lượng đại lượng cần đo để so sánh với đại lượng chọn làm đại lượng chuẩn nhằm thuận tiện cho việc đánh giá điều khiển Mục đích yêu cầu Mục đích: Để xác đònh giá trò đại lượng cần đo Xem giá trò đo có với yêu cầu hay không để có điều chỉnh xác Yêu cầu: Cần đạt đến độ xác cao, tùy thuộc vào đối tượng, ví dụ đo lường cho công nghiệp cần đồng hồ đo loại công nghiệp, cho mục đích nghiên cứu cần đồng hồ đo xác Các đại lượng đo lường Trong lónh vực đo lường, dựa tính chất đại lượng đo, phân hai lọai Đại lượng điện, I,V, R, L, C, P, … Đại lượng không điện (non electrical) đại lượng vật lý, hóa học, sinh học, y học,… không mang đặc trưng đại lượng điện, nhiệt độ, độ ẩm, lực, moment, ứng suất, … Phân loại cách thức thực phép đo Để đo lường phải sử dụng thiết bò đo, dụng cụ thiết bò giúp cho việc đònh tính đònh lượng cho đại lượng cần đo gọi thiết bò đo Tùy theo cách biến đổi tín hiệu thò, dụng cụ đo chia thành dụng cụ đo tương tự (Analog) dụng cụ đo thò số (Digital) - Dụng cụ đo tương tự dụng cụ đo mà kết đo hàm liên tục trình thay đổi đại lượng đo Các dụng cụ loại loại dụng cụ đo thò kim dụng cụ đo có cấu tự ghi - Dụng cụ đo số dụng cụ đo mà kết đo thể số a) b) c) Hình 1.1: a) Dụng cụ đo thò kim, b) Dụng cụ đo có cấu tự ghi, c) Dụng cụ đo thể số Để thực phép đo người ta sử dụng nhiều cách khác nhau, ta phân biệt cách sau đây: Giới thiệu chung đo lường a- Đo trực tiếp: cách đo mà kết nhận trực tiếp từ phép đo Cách đo cho kết Dụng cụ đo sử dụng thường tương ứng với đại lượng đo Ví dụ: đo điện áp dùng voltmeter chẳng hạn mặt voltmeter khắc độ sẵn vôn Thực tế đa số phép đo sử dụng cách đo trực tiếp b- Đo gián tiếp: cách đo mà kết suy từ phối hợp kết nhiều phép đo dùng cách đo trực tiếp Ví dụ: Để đo điện trở ta sử dụng đònh luật ohm R = U/I Ta cần đo điện áp dòng điện cách đo trực tiếp sau tính điện trở Cách đo gián tiếp thường mắc phải sai số lớn, tổng sai số phép đo trực tiếp c- Đo thống kê: Để đảm bảo độ xác phép đo nhiều người ta phải sử dụng cách đo thống kê Tức phải đo nhiều lần sau lấy giá trò trung bình Cách đo đặc biệt hữu hiệu tín hiệu đo ngẫu nhiên kiểm tra độ xác dụng cụ đo Đơn vò đo Đơn vò đo giá trò đơn vò tiêu chuẩn đại lượng đo quốc tế quy đònh mà quốc gia phải tuân thủ Trên giới người ta đặt đơn vò tiêu chuẩn như: (tham khảo thêm phần tài liệu giáo viên gởi kèm) Các đại lượng Điện lượng Dòng điện Điện áp Điện dung Điện cảm Điện trở Công suất tác dụng Công suất phản kháng Công suất biểu kiến Năng lượng Thời gian Tốc độ Gia tốc Năng lượng công Tên đơn vò Culông Ampe Vôn Fara Henry Ôm Watt Vôn Ampe r Vôn Ampe Watt giây Giây Mét giây Mét giây bình phương Jun Kí hiệu C A V F H Ω W VAr VA W.s s m/s m/s2 J 1MW = 1.000KW = 1.000.000W hay ghi caùch khaùc 1MW = 103KW = 106W 1W = 1.000mW = 1.000.000µW hay ghi cách khác 1W = 103mW = 106µW 1µW = 0.001mW = 0.000001W hay ghi cách khác 1µW = 10-3mW = 10-6W 1W = 0.001KW = 0.000001 MW hay ghi caùch khaùc 1W = 10-3KW = 10-6MW Giới thiệu chung đo lường Các sai số Bất loại đồng hồ dù chế tạo xác đến đâu có sai số Sai số giá trò chênh lệch giá trò thực giá trò đo Sai số gồm có hai loại: a Sai số bản: sai số vốn có dụng cụ đo trình chế tạo dụng cụ đo đònh, ví dụ ma sát ổ trục, khắc vạch mặt dụng cụ đo không xác,… b Sai số phụ: sai số phương pháp đo không xác, điều kiện môi trường đo khác với điều kiện tiêu chuẩn, sai số cá tính, thói quen người thực công việc đo lường gây nên,… Để biểu thò sai số người ta đưa ra: - Sai số tuyệt đối hiệu số giá trò đo – x’ giá trò thực – x (giá trò x giá trò đại lượng cần đo xác đònh với độ xác cao nhờ dụng cụ đo mẫu chuaån) ∆x = x − x ' (1.1) - Sai số tương đối phép đo đánh giá phần trăm sai số tuyệt đối giá trò thực: ∆x 100 % (1.2) ∆x % = x - Sai số tương đối đònh mức hay gọi cấp xác giá trò sai số cực đại mà dụng cụ đo mắc phải, xác đònh công thức: ∆x ∆x % đm = 100 % = CCX (1.3) xđm Ở đây: - xđm trò số lớn thang đo - CCX cấp xác Trong điều kiện làm việc tiêu chuẩn (nhiệt độ: (20 ± 5)0C, độ ẩm tương đối: (65 ± 15)%, áp suất khí quyển: (750 ± 30)mmHg) với thao tác đo tốt sai số tương đối đònh mức chủ yếu sai số gây nên Vì người ta dùng sai số tương đối đònh mức để biểu thò độ xác đồng hồ Ví dụ: theo tiêu chuẩn việt nam T.C.V.N 1689-T5 có hiệu lực từ 1-1-1977 dụng cụ đo có cấp xác: 0,1; 0.2; 0.5; 1; 1.5; 2.5; Cấp xác ghi mặt dụng cụ đo Ví dụ: Một đồng hồ đo điện áp xoay chiều loại thò kim có giá trò thang đo lớn 500V, cấp xác đồng hồ 2.5 Hãy cho biết kim đồng hồ vạch 480, giá trò khoảng bao nhiêu? Giải: với CCX = 2.5, Xđm = 500V, x’= 480V 2.5× 500 Từ (1.3) ta có ∆x = = 12.5 100 Từ (1.1) ta có ∆x = x − x ' = x − 480 = 12.5 ⇔ x − 480 = ±12.5 ⇔ x = 480 ±12.5 giá trò thực 467.5 (V) ≤ x ≤ 492.5 (V) Giới thiệu chung đo lường Các phận chủ yếu dụng cụ đo Phân loại dụng cụ đo, ký hiệu mặt dụng cụ đo Nói chung tất loại dụng cụ đo thường có hai phận cấu thò mạch đo Mạch đo dùng để biến đổi đại lượng cần đo thành đại lượng điện (điện áp, dòng điện,…) Có trò số phù hợp tác dụng trực tiếp lên cấu thò Cơ cấu thò kiểu kim thò gồm có: phần động phần tónh, làm nhiệm vụ biến đổi điện đưa vào thành tác dụng lên phần động Phần động gắn liền với kim thò, góc quay kim xác đònh trò số đại lượng đưa vào cấu thò Căn vào nguyên lý làm việc người ta phân thành loại cấu thò kiểu kim - Cơ cấu thò kiểu từ điện, ký hiệu: - Cơ cấu thò kiểu điện từ, ký hiệu: - Cơ cấu thò kiểu điện động, ký hiệu: - Cơ cấu thò kiểu cảm ứng, ký hiệu: - Cơ cấu thò kiểu tónh điện, ký hiệu: Trên sở cấu này, số dụng cụ đo cấu thò thêm số chi tiết khác để mở rộng khả sử dụng, lúc ký hiệu phải ghi thêm ký hiệu phụ khác Ví dụ: - Cơ cấu thò kiểu từ điện có chỉnh lưu, ký hiệu: - Cơ cấu thò kiểu sắt điện động, ký hiệu: - Cơ cấu thò kiểu từ nhiệt điện, ký hiệu: - Tỷ số mét (logomét) kiểu từ điện, ký hiệu: - Tỷ số mét (logomét) kiểu điện từ, ký hiệu: - Tỷ số mét điện động, ký hiệu: - Tỷ số mét cảm ứng, ký hiệu: Ngoài mặt dụng cụ đo ghi đại lượng đo: ampe kế (ampe mét) ký hiệu A, vôn kế – V, wát kế – W, ôm kế – Ω, công tơ – Wh, hệ số công suất – cosφ, loại dòng điện mà dụng cụ sử dụng: dòng điện chiều ký hiệu , xoay chiều , chiều xoay chiều , xoay chiều ba pha Giới thiệu chung đo lường Các ký hiệu cách đặt dụng cụ: - Đặt thẳng đứng, ký hiệu: ↑ ┴ - Đặt nằm ngang, ký hiệu:→ - Đặt nghiêng góc φ, ký hiệu: Các ký hiệu thử cách điện dụng cụ: ví dụ dụng cụ thử cách điện điện áp 2kv ký hiệu: 2kv Ký hiệu cấp xác dụng cụ: 0,1; 0.2; 0.5; 1; 1.5; 2.5; Ví dụ mặt dụng cụ đo ghi: 1,5 ┴ Có nghóa dụng cụ đo có cấp xác 1,5 với cấu thò kiểu từ điện, đặt thẳng đứng điện áp thử cách điện 2kv Độ tác động nhanh Độ tác nhanh hay gọi thời gian thò thời gian ngắn để dụng cụ đo xác lập kết đo bề mặt thò Đối với dụng cụ đo tương tự thời gian khoảng giây, dụng cụ hiển thò số thời gian khoảng giây Độ nhạy Độ nhạy dụng cụ đo tính bằng: Y với Y đại lượng ra, X đại lượng vào S= X Nếu dụng cụ đo có nhiều khâu biến đổi bên độ nhạy chung dụng cụ đo tích số độ nhạy thành phần: S = S1 S2 S3 S4 S5 ….Sn Các loại cấu thò CHƯƠNG GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ ĐO CƠ BẢN Chỉ thò cấu từ điện a Cấu tạo Cấu tạo cấu từ điện Khung quay Nam châm vónh cửu Kim thò Thang chia Lò xo phản kháng Hai dây dẫn, cung cấp điện cho khung dây Lõi sắt Rm Ký hiệu cấu từ điện Hình 2.1: Cấu tạo cấu thò kiểu từ điện, ký hiệu Cơ cấu thò gồm hai thành phần chính: phần tónh nam châm vónh cửu để tạo từ trường, phần quay phần khung nhôm xung quanh quấn dây đồng (Φ = 0.02 ÷ 0.2 mm, bọc lớp cách điện mỏng) gắn với trục, toàn khối lượng khung quay phải nhỏ tốt để cho moment quán tính nhỏ, trục có gắn kim thò (phía sau kim thò đặt đối trọng để cho trọng tâm kim thò nằm trục quay) lò xo phản kháng - lò xo phản kháng có nhiệm vụ kéo kim thò vò trí ban đầu Để giảm khe hở không khí giữ hai cực nam châm làm cho từ trường mạnh hơn, hơn, người ta cho vào khung nhôm lõi thép cố đònh b Nguyên lý làm việc Khi có dòng điện chiều I chạy vào cuộn dây phần động, từ trường nam châm vónh cửu tác dụng lên hai cạnh khung dây trục khung dây nằm thẳng góc với đường sức từ trường lực F (theo quy tắc bàn tay trái), lực từ hai dẫn ngược chiều nhau,và tạo moment quay Mq Hình 2.2: Nguyên tắc hoạt động khung dây đặt từ trường nam châm Các loại cấu thò thức: Dưới tác dụng Mq, khung quay góc α, moment quay tính theo biểu Với B: độ tự cảm nam châm vónh cửu S: tiết diện khung dây W: số vòng dây khung dây I : dòng điện chạy vào khung dây Khi lò xo phản kháng bò xoắn lại sinh monent cản Mc tỷ lệ thuận với góc quay α tính: M C = D.α Trong D số phụ thuộc vào vật liệu kích thước lò xo Kim cấu đứng yên moment cản Mc cân với moment quay Mq Như vậy: góc quay tỷ lệ với dòng điện chiều chạy vào khung Dòng điện lớn góc quay lớn c Đặc điểm phạm vi ứng dụng cấu thò kiểu từ điện Từ trường cấu mạnh nên chòu ảnh hưởng từ trường ngoài, tổn thất điện cấu nên độ xác cao Loại dụng cụ đo kiểu từ điện đo đại lượng chiều, không đo đại lượng xoay chiều, muốn đo dòng điện chạy vào khung quay phải qua cấu chỉnh lưu - Ứng dụng: Cơ cấu từ điện thường dùng dụng cụ đo như: ampe kế, vôn kế, wát kế, đồng hồ vạn (VOM), điện kế Hình ảnh số dụng cụ đo sử dụng cấu từ điện Hình 2.3: Hình ảnh số dụng cụ đo sử dụng cấu từ điện Các loại cấu thò Chỉ thò cấu điện từ a Cấu tạo Hình 2.4: Cơ cấu thò kiểu điện từ với cuộn dây phẳng 1- cuộn dây, 2- lõi thép, 3- lò xo phản kháng, 4- cấu cản dòu, 5- trục quay, 6kim chỉ, 7- đối trọng, 8-thang đo Hình 2.5: Cơ cấu thò kiểu điện từ với cuộn dây tròn 1- cuộn dây, 2- kim loại tónh, 3- kim loại động, 4- trục quay có gắn kim Cơ cấu thò kiểu từ điện có hai loại: loại cuộn dây phẳng loại cuộn dây tròn Hai loại khác cấu tạo, nguyên lý làm việc Đối với loại cuộn dây phẳng, phần tónh cuộn dây quấn thành hình hộp, cuộn dây có rãnh hẹp Phần động phiến thép làm sắt từ mềm gắn lệch tâm với trục Trên trục có lò xo phản kháng 3, kim phận cản dòu không khí Khi có dòng điện chạy vào phần tónh, làm phần tónh sinh từ trường, thép bò hút vào rãnh làm kim quay góc Đối với loại cuộn dây tròn, phần tónh cuộn dây quấn thành hình trụ tròn, phía đặt hai phiến sắt từ mềm Phiến cố đònh, phiến gắn liền với trục, trục có gắn kim lò xo phản kháng phận cản dòu không khí Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây phần tónh, hai phiến thép từ hóa giống nhau, cực tên gần đẩy nhau, làm cho phiến kim quay góc Loại cuộn dây tròn so với cuộn dây phẳng dễ chế tạo hơn, thang đo chia hơn, từ trường yếu hơn, nên phải chế tạo cuộn dây to nhiều vòng Hiện loại cuộn dây phẳng dùng nhiều b Đặc điểm phạm vi ứng dụng cấu thò kiểu điện từ - Ưu điểm: Có thể đo dòng điện chiều dòng điện xoay chiều Cuộn dây phần tónh chế tạo với tiết điện lớn nên có khả tải tốt - Nhược điểm: Mạch từ khép mạch qua không khí nên từ trường yếu chòu ảnh hưởng từ trường Để trừ bỏ ảnh hưởng từ trường ngoài, người ta bọc cấu đo chắn từ kim loại Tổn hao sắt từ cấu lớn nên cấp xác thấp - Ứng dụng: Cơ cấu đo kiểu điện từ chế tạo đơn giản, rẻ, nên sử dụng rộng rãi công nghiệp để làm ampe kế, vôn kế, cosφ kế Các loại cấu thò Chỉ thò cấu điện động a Cấu tạo Cơ cấu điện động bao gồm hai thành phần: phần tónh phần động - Phần tónh bao gồm cuộn dây (được chia thành hai phần nối tiếp nhau) để tạo từ trường có dòng điện chạy qua Trục quay chui qua khe hở hai phần cuộn dây tónh - Phần động gồm khung dây đặt lòng cuộn dây tónh Khung dây gắn với trục quay, trục có lò xo cản, phận cản dòu kim thò Cả phần động phần tónh bọc kín chắn để ngăn ngừa ảnh hưởng từ trường Hình 2.6: Cơ cấu thò kiểu điện động Khi có dòng điện I1 chạy vào cuộn dây (phần tónh) làm xuất từ trường lòng cuộn dây Từ trường tác động lên dòng điện I2 chạy cuộn dây (phần động) tao nên moment quay làm khung dây quay góc α moment quay tính: b Đặc điểm phạm vi ứng dụng cấu thò kiểu điện động - Ưu điểm: có độ xác cao đo mạch điện xoay chiều - Nhược điểm: tiêu thụ công suất lớn nên không thích hợp mạch công suất nhỏ Chòu ảnh hưởng từ trường ngoài, muốn làm việc tốt phải có phận chắn từ - Ứng dụng: chế tạo Ampe kế, vôn kế, wát kế chiều xoay chiều tần số công nghiệp, pha kế để đo góc lệch pha hay hệ số công suất cos ϕ Chỉ thò cấu cảm ứng a Cấu tạo Cơ cấu cảm ứng bao gồm phần tónh phần động -Phần tónh: cuộn dây điện 2,3 có cấu tạo để có dòng điện chạy cuộn dây sinh từ trường móc vòng qua mạch từ qua phần động -Phần động: đóa kim loại (thường nhôm) gắn vào trục quay trụ Hình 2.7: Cơ cấu thò cảm ứng Các loại cấu thò Nguyên lý làm việc cấu cảm ứng dựa tác động tương hỗ từ trường xoay chiều (được tạo dòng điện phần tónh) dòng điện xoáy tạo đóa phần động, cấu làm việc với mạch điện xoay chiều: Khi dòng điện I1, I2 vào cuộn dây phần tónh làm sinh từ thông Ф1, Ф2 (các từ thông lệch pha góc ψ góc lệch pha dòng điện tương ứng), từ thông Ф1, Ф2 cắt đóa nhôm (phần động) làm xuất đóa nhôm sức điện động tương ứng E1, E2 (lệch pha với Ф1, Ф2 góc π /2) dẫn đến xuất dòng điện xoáy Ix1, Ix2 (lệch pha với E1, E2 góc α1, α2) Các từ thông Ф1, Ф2 tác động tương hỗ với dòng điện Ix1, Ix2 làm sinh lực F1, F2 mômen quay tương ứng làm quay đóa nhôm (phần động) Mômen quay tính: với: C số f tần số dòng điện I1, I2 ψ góc lệch pha I1, I2 b Đặc điểm phạm vi ứng dụng cấu thò kiểu cảm ứng - Điều kiện để có mômen quay phải có hai từ trường - Nhược điểm: mômen quay phụ thuộc tần số nên cần phải ổn đònh tần số - Ứng dụng: chủ yếu để chế tạo côngtơ đo lượng điện tiêu thụ; đo tần số… Chỉ thò số Các số, chữ số dấu hiệu tạo thành nhiều đèn ghép lại với nhau, cách sử dụng đèn diode phát quang (LED), đèn tinh thể lỏng (LCD) 5.1 DIODE PHÁT QUANG: a Cấu Tạo: Diode phát quang gọi tắt Led (Light Emitting Diode) làm từ chất Ga-As, Ga-P GaAs-P Loại Led phát sáng dùng làm tín hiệu báo nguồn, báo trạng thái hoạt động mạch, loại Led hồng ngoại dùng để truyền tín hiệu ghép quang Led có ký hiệu hình dáng sau: Hình 2.8: Ký hiệu hình dạng Led 10 Đo lường trung VI KẾT NỐI THỰC TẾ Các biến áp trung kết nối vào lưới trung từ 15 đến 22KV hình bên để đo áp trung A 15/22KV B C TU1 V1 TU2 V2 TU3 V3 N Hình 7.4: Kết nối biến áp trung đo áp pha 30 Đo lường trung BIẾN DÒNG HẠ THẾ I TÁC DỤNG Máy biến dòng hạ áp máy biến dòng dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều có giá trò lớn thành giá trò nhỏ thích hợp cho dụng cụ đo: ampe mét, công tơ điện lưới điện hạ (tới 1000V) II CẤU TẠO CHUNG Máy biến dòng (Current Transformer - CT) hay gọi TI Máy biến dòng hạ bao gồm lõi sắt dùng làm mạch từ, dây dây thứ cấp dùng để đưa dòng điện đến thiết bò đo lường ampe, công tơ điện… - Lõi tôn tôn silic - Dây quấn dây êmay - Lõi tôn cuộn dây bao bọc êpôxy đảm bảo cách điện cao, chòu ẩm Trên thực tế hình dạng biến dòng thường có hai loại, dạng hình tròn dạng hình vuông Tùy theo loại biến dòng mà có cuộn sơ cấp cuộn sơ cấp III TỶ SỐ BIẾN DÒNG Tỷ số biến dòng tỷ số dòng điện sơ cấp dòng điện thứ cấp, công thức sau: KI = I1 W2 = I2 W1 I1: dòng điện dây sơ cấp (giá trò dòng điện cuộn dây sơ cấp – đặt lòng lõi sắt) I2: dòng điện dây thứ cấp W1: số vòng dây cuộn sơ cấp W2: số vòng dây cuộn thứ cấp IV BIẾN DÒNG KHÔNG CÓ CUỘN SƠ CẤP Cấu tạo: Đối với biến dòng cuộn sơ cấp, dây dẫn mang dòng điện đặt lòng biến dòng dùng cuộn sơ cấp Tức cuộn sơ cấp có vòng, biểu diễn hình 7.5 Hình 7.5: Biến dòng cuộn sơ cấp 31 Đo lường trung Ký hiệu Hình 7.6: Kí hiệu kiểu biến dòng cuộn sơ cấp P – Primary: sơ cấp S – Secondary: thứ cấp Hình a: loại biến dòng có1 tỷ số biến dòng Hình b: loại biến dòng có cuộn dây thứ cấp nhiều đầu, có tỷ số biến dòng Hình c: loại biến dòng có cuộn dây thứ cấp rời nhau, có tỷ số biến dòng Hình d: loại biến dòng hỗn hợp Hình dạng thực tế Hình 7.7:Hình dạng biến dòng cuộn sơ cấp dùng cho hạ Ví dụ: 32 Đo lường trung V BIẾN DÒNG CÓ CUỘN SƠ CẤP Cấu tạo Đối với biến dòng có cuộn sơ cấp, cuộn sơ cấp quấn cố đònh lõi sắt vài vòng dây (đường kính dây lớn) cuộn thứ cấp lõi sắt cuộn thứ cấp dây dây lõi sắt cuộn sơ cấp cuộn sơ cấp Hình 7.8: Biến dòng có cuộn sơ cấp Kí hiệu Hình 7.9: Kí hiệu kiểu biến dòng có cuộn sơ cấp P – Primary: sơ cấp S – Secondary: thứ cấp Hình a: loại biến dòng có1 tỷ số biến dòng Hình b: loại biến dòng có cuộn dây thứ cấp nhiều đầu, có tỷ số biến dòng Hình c: loại biến dòng có cuộn dây thứ cấp rời nhau, có tỷ số biến dòng Hình d: loại biến dòng hỗn hợp Hình dạng thực tế Hình 7.10:Hình dạng biến dòng có cuộn sơ cấp dùng cho hạ 33 Đo lường trung Ví dụ: VI Cách kết nối Khi vận chuyển tránh rung xóc, va đập mạnh Bảo quản lắp đặt nơi khô ráo, tránh bụi, hoá chất ăn mòn kim loại, nơi có chất dễ cháy nổ, nơi sinh nhiệt hay chấn động mạnh Khi lắp đặt máy biến dòng phải đấu cực tính Yêu cầu chọn tiết diện dây dẫn Các đầu dây cáp nhiều sợi cần xoắn chặt mạ thiếc Các đầu dây phải bắt chặt với đầu cốt máy biến dòng để giảm điện trở tiếp xúc Phải quấn số vòng dây sơ cấp W1 (theo nhãn máy biến dòng): - W1=1: Thì xuyên cáp (thanh cái) từ phía K sang phía L - W1=2: Thì xuyên cáp từ phía K quấn thêm vòng phía L Đầu nối thứ cấp: Nối dây từ đầu cốt K với đầu vào dụng cụ đo, đầu dụng cụ đo nối với đầu cốt L Máy biến dòng Khi đấu dây phải theo sơ đồ đấu dây nhãn máy biến dòng Hình 7.11: Cách nối dây cho biến dòng cuộn sơ cấp Để phòng ngừa nguy hiểm, mạch thứ cấp máy biến dòng phải nối với phụ tải tiếp đất đầu thứ cấp, nối ngắn mạch phụ tải Kết nối mạch pha Hình 7.12: Cách kết nối biến dòng kết nối đảm bảo an toàn 34 Đo lường trung Hình 7.13: Cách nối dây cho biến dòng cuộn sơ cấp mạch pha a) Kết nối biến dòng có tải – tải đồng hồ đo dòng điện b) Kết nối biến dòng tải, phải nối ngắn mạch Kết nối mạch ba pha Hình 7.14: Cách nối dây cho biến dòng cuộn sơ cấp mạch ba pha Hình 7.15: Cách nối dây cho biến dòng cuộn sơ cấp mạch ba pha a) Kết nối riêng lẻ biến dòng đồng hồ ampe cho pha b) Kết nối biến dòng đồng hồ ampe có nối đất phía thứ cấp 35 Đo công suất điện CHƯƠNG ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐO ĐIỆN NĂNG I PHÂN LOẠI CÔNG SUẤT Xét điện áp, ta chia công suất làm hai loại: công suất chiều công suất xoay chiều Nói công suất xoay chiều ta lại phân làm ba loại: - Công suất biểu kiến – S, đơn vò VA, KVA, MVA - Công suất tác dụng – P, đơn vò W, KW, MW - Công suất phản kháng – Q, đơn vò VAR, KVAR, MVAR Mối quan hệ ba đại lượng sau: P = U.I.cosφ với U điện áp pha, I dòng điện pha cosφ hệ số công suất Q = U.I.sinφ S= P + Q = U.I II ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG MỘT PHA Đo công suất pha đồng hồ Volt đồng hồ Ampe mạch trở Để đo điện tiêu thụ theo phương pháp gián tiếp ta phối hợp sử dụng đồng hồ Volt đồng hồ Ampe Phần ta đề cập đến đo công suất tải trở Tải trở tải có điện trở (không có tải cuộn dây tải tụ điện) Các tải trở là: bóng đèn 75W; 100W, nồi cơm điện, ấm nước điện, bàn ủi,… Để đo công suất mạch pha ta mắc mạch hình vẽ: Hình 8.1: Bố trí thiết bò để đo công suất cho tải trở Giá trò công suất tải tính theo công thức: P = U.I (W) Với U điện áp đặt tải cần đo công suất, đơn vò V I dòng điện chạy qua tải cần đo công suất, đơn vò A VD: Một dây may-so có điện trở 10Ω nối vào nguồn 220VAC, dùng để đốt nóng lò nung Hãy dùng đồng hồ volt, ampe đo công suất dây may-so Hình 8.2: Đo công suất cho tải trở 36 Đo công suất điện Nếu bỏ qua điện trở đồng hồ volt đồng hồ ampe ta có dòng điện qua dây may-xo sau: I = U/Rmay-xo = 220/10 = 22(A) Vậy công suất dây may-xo là: P = U.I = 220 x 22 = 4840 (W) Đo điện pha đồng hồ Volt đồng hồ Ampe mạch trở Điện tiêu thụ tính công thức: A = P x T = U x I x T (W.h – oát giờ) Với A điện tiêu thụ tải, đơn vò Wh U điện áp đặt tải cần đo công suất, đơn vò V I dòng điện chạy qua tải cần đo công suất, đơn vò A T thời gian tiêu thụ công suất P tải, đơn vò h III CÔNG TƠ ĐIỆN MỘT PHA DẠNG CƠ 3.1 Tác dụng Công tơ điện pha dùng để đo điện tiêu thụ hay gọi lượng hữu công (kWh) lưới điện xoay chiều pha dây 3.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Về nguyên lý, công tơ pha bao gồm hai cuộn dây: cuộn dây dòng điện (ký hiệu I) cuộn dây điện áp (ký hiệu U) Hình 8.3: Sơ đồ nguyên lý công tơ pha Cuộn dây dòng điện đóng vai trò ampe kế mắc nối tiếp với tải, xem dòng điện qua tải dòng điện qua cuộn dây dòng điện Cuộn dây điện áp đóng vai trò volt kế mắc song song với tải, nói điện áp đặt tải điện áp đặt cuộn dây điện áp Khi có dòng điện chạy bên cuộn dây dòng điện cuộn dây điện áp làm sinh từ trường, từ trường cuộn dây dòng điện từ trường cuộn dây điện áp 37 Đo công suất điện tương tác với làm sinh đóa nhôm dòng điện xoáy, dòng điện xoáy làm sinh từ trường đóa nhôm Từ trường đóa nhôm tương tác với từ trường hai cuộn dây dòng điện điện áp làm cho đóa nhôm quay Nếu dòng điện cuộn dây dòng điện lớn làm cho từ trường sinh lớn, lúc từ trường hai cuộn dây lớn từ trường đóa nhôm làm cho đóa nhôm quay nhanh Để làm cho số vòng quay đóa nhôm quay tương đương với dòng điện tiêu thụ tải ta cần có thiết bò để điều chỉnh tốc độ đóa nhôm, lúc người ta dùng từ trường nam châm vónh cửu để chống lại từ trường đóa nhôm điều chỉnh cho tốc độ quay đóa tương đương với điện tiêu thụ tải Để nhận thấy số Kwh điện tiêu thụ, người ta sử dụng chuyển động quay từ đóa nhôm truyền đến số để đo điện tiêu thụ Hình bên cấu tạo công tơ pha loại tròn loại vuông Hình 8.4: Cấu tạo công tơ pha loại tròn 38 Đo công suất điện Hình 8.5: Cấu tạo công tơ pha loại vuông 3.3 Giải thích số liệu mặt công-tơ điện Hình 8.6: Giải thích số liệu mặt công-tơ điện Các thông số cần quan tâm: 220V – cho phép mắc vào lưới 220V 10(40)A – dòng điện cho phép tối đa qua công-tơ 10A 50 Hz – tần số hệ thống điện cho phép tối đa 50hz 450 vòng/kwh – công-tơ đo kwh đóa nhôm quay 450 vòng C = 450vòng/kwh gọi hệ số đònh mức công-tơ 39 Đo công suất điện Ví dụ: Một công-tơ quay 2000 vòng, hỏi công-tơ tiêu thụ Kwh điện 450 vòng kwh 2000 vòng ? kwh 2000×1 Số kwh = = 4.44kwh 450 3.4 Sơ đồ đấu dây Công tơ pha đấu dây bình thường Công tơ pha đấu dây gián tiếp Công tơ pha đấu dây đối xứng Công tơ pha đấu dây vào mạng pha dây Hình 8.7: Sơ đồ đấu dây công-tơ điện 3.5 Hướng dẫn sử dụng - Khi vận chuyển tránh rung xóc, va đập mạnh - Bảo quản, lắp đặt nơi khô ráo, tránh bụi, hoá chất cháy ăn mòn kim loại, nơi có chất dễ cháy nổ, nơi sinh nhiệt hay chấn động mạnh - Khi lắp đặt, công tơ điện phải vò trí thẳng đứng, góc lệch phía không 3o - Yêu cầu chọn tiết diện dây dẫn Các đầu dây cáp nhiều sợi cần xoắn chặt mạ thiếc Các đầu dây phải bắt chặt với đầu cốt công tơ điện để giảm điện trở tiếp xúc - Khi đấu dây phải theo sơ đồ đấu dây bên nắp che ổ đấu dây Ví dụ: Có hai thiết bò đèn nung sáng 100W quạt trần, kết nối đồng hồ công-tơ điện để đo điện năng, kết nối đồng hồ ampe để đo dòng điện tải kết nối đồng hồ volt để đo điện áp tải Hình 8.8: Kết nối công-tơ điện đo điện tải 40 Đo công suất điện IV CÔNG TƠ ĐIỆN BA PHA DẠNG CƠ Tác dụng Công tơ điện pha dùng để đo lượng hữu công (kWh) đo điện lưới điện xoay chiều pha dây pha dây Công tơ ba pha gồm có loại công tơ pha phần tử loại công tơ pha phần tử Hình 8.9: Hình dạng thực tế công tơ pha Cấu tạo nguyên tắc hoạt động a Công tơ ba pha ba phần tử Cách mắc công tơ ba pha hai phần tử trình bày hình vẽ Khi có dòng điện qua ba phần tử, làm cho ba phần tử sinh từ trường, từ trường tác động lên đóa nhôm, làm đóa nhôm quay Người ta dùng nam châm hãm để điều chỉnh cho tốc độ quay đóa nhôm tương ứng với điện tiêu thụ Trục quay đóa nhôm truyền động sang số đếm để hiển thò kết đo Hình 8.10: Đo điện công tơ phần tử 41 Đo công suất điện b Công tơ ba pha hai phần tử Cách mắc công tơ ba pha hai phần tử trình bày hình vẽ Khi có dòng điện qua hai phần tử, làm cho hai phần tử sinh từ trường, từ trường tác động lên đóa nhôm, làm đóa nhôm quay Người ta dùng nam châm hãm để điều chỉnh cho tốc độ quay đóa nhôm tương ứng với điện tiêu thụ Trục quay đóa nhôm truyền động sang số đếm để hiển thò kết đo UAC IA UBC IB A A B C tải B C Hình 8.11: Đo điện công tơ phần tử Hình 8.12: Hình dạng bên công tơ pha 42 Đo công suất điện Giải thích số liệu mặt công-tơ điện Hình 8.13: Giải thích số liệu mặt công-tơ điện Các thông số cần quan tâm: - x 220/380 – cho phép mắc vào lưới 220V - 10(40)A – dòng điện cho phép tối đa qua công-tơ 10A - 50 Hz – tần số hệ thống điện cho phép tối đa 50hz - 140 vòng/kwh – công-tơ đo kwh đóa nhôm quay 450 vòng - C = 140 vòng/kwh gọi hệ số đònh mức công-tơ Ví dụ: Một công-tơ quay 2000 vòng, hỏi công-tơ tiêu thụ Kwh điện 140 vòng kwh 2000 vòng ? kwh 2000×1 = 14.28kwh Số kwh = 140 43 Đo công suất điện Sơ đồ đấu dây pha dây hữu công đấu dây trực tiếp pha dây hữu công đấu dây qua biến dòng biến áp pha dây hữu công đấu dây qua biến dòng pha dây hữu công đấu dây qua biến dòng biến áp Hình 8.13: Sơ đồ đấu dây Hướng dẫn sử dụng công tơ điện pha - Khi vận chuyển tránh rung xóc, va đập mạnh - Bảo quản, lắp đặt nơi khô ráo, tránh bụi, hoá chất ăn mòn kim loại, nơi có chất dễ cháy nổ, nơi sinh nhiệt hay chấn động mạnh - Khi lắp đặt, Công tơ điện phải vò trí thẳng đứng, góc lệch phía không o - Yêu cầu chọn tiết diện dây dẫn Các đầu dây cáp nhiều sợi cần xoắn chặt mạ thiếc Các đầu dây phải bắt chặt với đầu cốt Công tơ điện để giảm điện trở tiếp xúc - Khi đấu dây phải theo Sơ đồ đấu dây bên Nắp che ổ đấu dây - Chú ý đấu dây cực tính thứ tự pha Nếu đấu sai, không tải Công tơ điện có tượng tự quay, cần đảo lại thứ tự pha 44 .. .Giới thiệu chung đo lường a- Đo trực tiếp: cách đo mà kết nhận trực tiếp từ phép đo Cách đo cho kết Dụng cụ đo sử dụng thường tương ứng với đại lượng đo Ví dụ: đo điện áp dùng... ≤ 492.5 (V) Giới thiệu chung đo lường Các phận chủ yếu dụng cụ đo Phân loại dụng cụ đo, ký hiệu mặt dụng cụ đo Nói chung tất loại dụng cụ đo thường có hai phận cấu thò mạch đo Mạch đo dùng để... Đọc trò số thang đo Ampe với thang đo chọn trước Ampe kìm Dây dẫn mang dòng điện 27 Đo lường trung CHƯƠNG ĐO LƯỜNG TRUNG THẾ BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG TRUNG THẾ I TÁC DỤNG Máy biến áp đo lường trung máy