Giáo trình Đo các đại lượng điện và không điện - Nghề: Điện dân dụng - Trình độ: Cao đẳng nghề (Tổng cục Dạy nghề)

(NB) Giáo trình Đo các đại lượng điện và không điện với mục tiêu chính là Mô tả được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cơ cấu đo thông dụng: từ điện, điện từ, điện động, cảm ứng. Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các dụng cụ đo thông dụng: am-pe mét, vôn mét, oát mét, VOM, công tơ, mê-gôm mét, ter-rô mét, cầu đo Wheastone, máy hiện sóng, stroboscope, pan-me, thước cặp

BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH & XÃ HỘI

TỔNG CỤ DẠY NGHỀ

GIÁO TRÌNH

Tên mô đun:

Đo các đại lượng điện và không điện

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Đo lường điện và không điện là mô đun nghiên cứu và thực hành các phương pháp đo, các dụng cụ đo các đại lượng điện như: Điện áp, dòng điện, công suất, điện năng, … và đại lượng không điện như: Đường kính, độ sâu, vận tốc… Mô đun đo lường điện và không điện được bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học chung, các môn học/ mô đun: An toàn lao động; Mạch điện; Vật liệu điện; Vẽ kỹ thuật; Vẽ điện; Kỹ thuật điện tử cơ bản; Khí cụ điện hạ thế

Giáo trình mô đun đo lường điện và không điện được biên soạn dựa trên các giáo trình và tài liệu tham khảo đã có, và giáo trình này được dùng để giảng dạy và làm tài liệu tham khảo cho sinh viên nghề điện dân dụng Nội dung của giáo trình được trình bày trong 13 bài cụ thể như sau:

Bài 1: Các khái niệm về đo lường điện,

Bài 2: Đo dòng điện,

Bài 3: Đo điện áp,

Bài 4: Đo điện trở cách điện bằng mê gôm mét,

Bài 5: Sử dụng VOM,

Bài 6: Đo công suất bằng oát mét,

Bài 7: Đo điện năng 1 pha bằng công tơ 1 pha,

Bài 8: Đo điện năng 3 pha bằng công tơ 3 pha,

Bài 9: Sử dụng máy hiện sóng,

Bài 10: Đo điện trở tiếp địa bằng ter rô mét,

Bài 11: Đo đường kính và độ sâu bằng thước kẹp,

Bài 12: Đo đường kính dây điện từ bằng pan me,

Bài 13: Đo tốc độ bằng tốc độ kế

Trong quá trình biên soạn, nhóm tác giả đã tham khảo các tài liệu và giáo trình khác như ở phần cuối giáo trình đã thống kê

Chúng tôi rất cảm ơn các cơ quan hữu quan của TCDN, BGH và các thày

cô giáo trường CĐN Bách nghệ Hải Phòng và một số giáo viên có kinh nghiệm,

cơ quan ban ngành khác đã tạo điều kiện giúp đỡ cho nhóm tác giả hoàn thành giáo trình này

Lần đầu được biên soạn và ban hành, giáo trình chắc chắn sẽ còn khiếm khuyết; rất mong các thày cô giáo và những cá nhân, tập thể của các trường đào tạo nghề và các cơ sở doanh nghiệp quan tâm đóng góp để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn, đáp ứng được mục tiêu đào tạo của Mô đun nói riêng và ngành điện dân dụng cũng như các chuyên ngành kỹ thuật nói chung

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ:

Trường Cao đẳng nghề Bách Nghệ Hải Phòng

Khoa Điện – Điện tử

Số 196/143 Đường Trường Chinh - Quận Kiến An - TP Hải Phòng

Email: khoadienbn@gmail.com

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2013 Nhóm biên soạn

1 Chủ biên: KS Phạm Văn Việt

2 Nguyễn Long Biên

3 Bùi Huy Giác

MỤC LỤC

Lời giới thiệu 1

6 Các thành phần cấu tạo cơ bản dụng cụ đo điện 9

7 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cơ cấu đo thông dụng 10

8 Nhận dạng, phân biệt các kiểu cơ cấu đo 13

1 Cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý hoạt động của các am pe mét 20

1 Cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý hoạt động của các vôn mét 34

2 Các phương pháp mở rộng thang đo vôn mét 37

Bài 4: Đo điện trở cách điện bằng Mê gôm mét 41

1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc và công dụng mê gôm mét 41

2 Phương pháp sử dụng mê gôm mét đo điện trở cách điện 43

3 Các bài tập ứng dụng đo điện trở cách điện 44

1 Cấu tạo, kết cấu mặt ngoài và công dụng VOM 45

3 Các chức năng khác của thang đo điện trở 50

2 Sơ đồ nối dây mắc oát mét đo công suất tác dụng 54

3 Những điểm lưu ý khi sử dụng oát mét 55

1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động công tơ một pha 56

5 Đọc chỉ số và tính điện năng tiêu thụ 61

1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động công tơ 3 pha 3 phần tử 63

2 Sơ đồ nối dây công tơ 3 pha 3 phần tử 65

4 Đọc chỉ số và tính điện năng tiêu thụ 67

1 Công dụng, phân loại máy hiện sóng 69

Bài 10: Đo điện trở tiếp đất bằng Ter rô mét 77

1 Cách sử dụng ter-rô mét đo điện trở tiếp đất 77

2 Các bài tập đo điện trở tiếp đất bằng ter rô mét 83

1 Cấu tạo thước cặp và cách đọc kết quả 84

2 Cách sử dụng thước cặp đo đường kính và độ sâu 86

Bài 12: Đo đường kính dây điện từ bằng Pan me 88

2 Cách sử dụng pan me đo đường kính dây điện từ 89

2 Sử dụng máy Stroboscope để đo tốc độ quay 92

TÊN MÔ ĐUN: ĐO LƯỜNG ĐIỆN VÀ KHÔNG ĐIỆN

Mã mô đun: MĐ19

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:

- Vị trí mô đun: Mô đun được bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học chung, các môn học/ mô đun: An toàn lao động; Mạch điện; Vật liệu điện;

Vẽ kỹ thuật; Vẽ điện; Kỹ thuật điện tử cơ bản; Khí cụ điện hạ thế

- Tính chất của mô đun: Là mô đun chuyên môn nghề

Mục tiêu của mô đun:

*Về kiến thức:

- Mô tả được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cơ cấu đo thông dụng:

từ điện, điện từ, điện động, cảm ứng

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các dụng cụ đo thông dụng: am-pe mét, vôn mét, oát mét, VOM, công tơ, mê-gôm mét, ter-rô mét, cầu

đo Wheastone, máy hiện sóng, stroboscope, pan-me, thước cặp

*Về kỹ năng:

- Bảo quản tốt các loại dụng cụ đo theo các qui định kỹ thuật

- Đọc và hiểu được các ký hiệu ghi trên các đồng hồ và dụng cụ đo lường

- Sử dụng được các dụng cụ đo để đo các đại lượng về điện: điện áp, cường độ dòng điện, điện trở, công suất, điện năng, điện trở cách điện, điện trở tiếp đất, biên độ, tần số

- Sử dụng các dụng cụ đo để đo các đại lượng không điện: đường kính dây dẫn, tốc độ, độ sâu

*Về thái độ: Có tính tỉ mỉ, tuân thủ các nguyên tắc an toàn điện khi sử dụng các dụng cụ đo lường

Nội dung của mô đun:

BÀI 1 KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN

Mã bài: MĐ 19.01 Giới thiệu:

Trong các hệ thống điện nói chung hay điện dân dụng nói riêng, thì việc đo

và chỉ báo các thông số của mạch điện là vô cùng quan trong Nó giúp cho người thợ điện có thể biết được tình trạng của các thông số trong hệ thống hiện tại đang ở trạng thái bình thường hay sự cố Việc đo và chỉ báo đó được thực hiện nhờ các loại đồng hồ đo khác nhau Nhưng nếu xét về mặt nguyên lý thì hầu hết các loại đồng hồ đo đó đều được chế tạo từ một số loại cơ cấu đo cơ bản như:

Cơ cấu đo điện từ, cơ cấu đo từ điện, cơ cấu đo điện động, cơ cấu đo cảm ứng Việc hiểu, nắm bắt được các lợi cơ cấu đo cơ bản và một số các khái niệm ban

đầu về đo lường điện là tiền đề tối cần thiết sẽ giúp tiếp thu tốt các bài sau

1 Định nghĩa đo lường

Mục tiêu: Nêu được định nghĩa về đo lường

Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng về đại lượng cần đo để có được kết quả bằng số so với đơn vị đo

2 Các phương pháp đo

Mục tiêu: Trình bày được các phương pháp đo

2.1 Phương pháp đo biến đổi thẳng

Là phương pháp đo

có cấu trúc kiểu biến đổi

thẳng không có khâu

phản hồi

Hình 1.1: Sơ đồ khối của thiết bị đo biến đổi thẳng

Trong đó: BĐ là bộ biến đổi; A/D là bộ chuyển đổi tương tự sang số; SS là bộ so sánh; CT là cơ cấu chỉ thị Đại lượng cần đo X được đưa qua các khâu biến đổi thành con số Nx Đơn vị đo Xo cũng được biến đổi thành No sau đó so sánh giữa đại lượng cần đo với đơn vị đo qua bộ so sánh Kết quả đo được thể hiện bởi phép chia Nx/No

2.2 Phương pháp đo kiểu so sánh

Phương pháp này có sử

dụng khâu hồi tiếp và có sơ đồ

khối như hình bên Trong đó: SS

là bộ so sánh; BĐ là bộ biến đổi;

A/D là bộ chuyển đổi tương tự Hình 1.2: Sơ đồ khối thiết bị đo kiểu so sánh sang số; D/A là bộ chuyển đổi số sang tương tự; CT là cơ cấu chỉ thị Tín hiệu X được đem so sánh với một tín hiệu Xk tỉ lệ với đại lượng mẫu Xo Khi đó qua bộ

so sánh ta có X = X – Xk

3 Sơ đồ khối dụng cụ đo

Mục tiêu: Trình bày được sơ đồ khối của dụng cụ đo

3.1 Kiểu trực tiếp

Là cách đo mà kết quả nhận được trực tiếp từ một phép đo duy nhất Nghĩa

là kết quả đo được chính là trị số của đại lượng cần đo mà không phải tính toán thông qua bất kỳ một biểu thức nào Nếu không tính đến sai số thì trị số đúng của đại lượng cần đo X sẽ bằng kết quả đo được A Phương pháp đo trực tiếp có

ưu điểm là đơn giản, nhanh chóng và loại bỏ được sai số do tính toán Ví dụ: Vônmet đo điện áp, ampemet đo cường độ dòng điện, oatmet đo công suất… 3.2.Kiểu gián tiếp

Là cách đo mà kết quả đo suy ra từ sự phối hợp kết quả của nhiều phép đo dùng cách đo trực tiếp Kết quả đo không phải là trị số của đại lượng cần đo, các

số liệu cơ sở có được từ các phép đo trực tiếp sẽ được sử dụng để tính ra trị số của đại lượng cần đo thông qua một phương trình vật lý liên quan giữa các đại lượng này Cách đo gián tiếp mắc phải nhiều sai số do sai số của các phép đo trực tiếp được tích luỹ lại Vì vậy cách đo này chỉ nên áp dụng trong các trường hợp không thể dùng dụng cụ đo trực tiếp

4.Các ký hiệu trên mặt dụng cụ đo

Mục tiêu: Nhận biết và giải thích được các ký hiệu trên mặt dụng cụ đo

Trên mặt dụng cụ đo thường có các ký hiệu cho như bảng sau:

STT Ký hiệu Ý nghĩa STT Ký hiệu Ý nghĩa

1

Có mạch điện tử trong thiết bị đo 14

Làm việc với mạng điện một chiều

2

Chỉnh lưu (Làm việc với đầu vào xoay chiều) 15

Làm từ cơ cấu cảm ứng

16

Làm việc với mạng một chiều và xoay chiều

17

0 Làm việc ở

trạng thái nghiêng α độ

Làm việc với mạng xoay chiều

từ điện

22

Làm từ cơ cấu điện từ

Hệ số của biến dòng đi kèm với đồng hồ

12 PT: 6KV/100V PT: 38KV/110V

Hệ số biến áp cửa biến áp đo lường

Bảng 1: Các loại ký hiệu thường gặp trên mặt các loại đồng hồ đo

5.Đặc tính cơ bản của dụng cụ đo

Mục tiêu: Trình bày được các đặc tính cơ bản của dụng cụ đo như: Sai số, độ

chính xác, điện trở trong, công suất tiêu thụ

5.1 Độ chính xác và các sai số của thiết bị đo

Sai số hệ thống là thành phần sai số của phép đo luôn không đổi hoặc thay đổi có qui luật khi đo nhiều lần một đại lượng đo Sai số tuyệt đối ΔX là hiệu

giữa đại lượng đo X và giá trị thực Xth: ΔX = X – Xth Sai số tương đối γ x là tỉ

số giữa sai số tuyệt đối và giá trị thực tính bằng phần trăm: 100 ( 0)

th x

Yêu cầu đối với các dụng cụ đo là không tiêu hao năng lượng của mạch điện Do đó đối với các dụng cụ đo dòng điện thường mắc nối tiếp với mạch cần

đo nên nội trởi càng nhỏ càng tốt (RA≈0) Còn đối với các dụng cụ đo điện áp thường mắc song song với mạch cần đo nên nội trở càng lớn càng tốt (RV ≈∞)

6.Các thành phần cấu tạo cơ bản dụng cụ đo điện

Mục tiêu: Trình bày được các thành phần cấu tạo cơ bản của dụng cụ đo cơ điện.

6.1 Trục và trụ: Là bộ phận đảm bảo

cho phần động quay trên trục như

khung dây, kim chỉ, lò xo cản Trục

thường được làm bằng loại thép cứng,

còn trụ đỡ làm bằng đá cứng để không

bị mòn khi làm việc

6.2 Lò xo phản kháng: Là chi tiết tạo

mô men cản đưa kim chỉ thị về vị trí 0

khi chưa có đại lượng cần đo, dẫn dòng

điện vào khung dây.Thường có 2 lò xo

đối xứng ở hai đầu khung dây

6.3 Dây căng và dây treo: Để tăng độ

nhạy cho chỉ thị người thay lò xo bằng

dây căng hoặc dây treo

6.4.Kim chỉ:Thường được chế tạo bằng

hợp kim nhôm, thuỷ tinh với nhiều

các giá trị của đại lượng cần đo Có

nhiều loại thang đo tuỳ vào độ chính

xác của chỉ thị cũng như bản chất của

cơ cấu chỉ thị Thang đo thường được

chế tạo từ nhôm lá, đôi khi còn có cả

gương phản chiếu phía dưới thang đo

6.6 Bộ phận cản dịu: Là bộ phận để

giảm quá trình dao động của phần

động và xác định vị trí cân bằng Có

Hình 1.6: Cấu tạo dụng cụ cơ điện

Hình 1.7: Dây căng dây treo

Hình 1.8: Thang đo

Hình 1.9: Bộ phận cản dịu

hai loại cản dịu là cản dịu không khí và cản dịu cảm ứng từ Cản dịu không khí đơn giản nhất là làm hộp kín có nắp đậy bên trong có cánh cản dịu Cản dịu cảm ứng từ có thể thực hiện nhờ lợi dụng chính dòng xoáy xuất hiện trong phần động khi phần động quay Ngoài ra để tránh ảnh hưởng của các tác động từ bên ngoài, toàn bộ cơ cấu có thể được đặt trong một màn chắn từ

7.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cơ cấu đo thông dụng

Mục tiêu: Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại cơ cấu đo như: Cơ cấu đo từ điện, điện từ, điện động, cảm ứng

7.1.Cơ cấu đo kiểu từ điện

Khi có dòng điện chạy trong khung

dây dưới tác động của từ trường nam

châm vĩnh cửu khung dây sẽ bị lệch

khỏi vị trí cân bằng ban đầu một góc là :

I K I W S B

+ B là độ từ cảm của nam châm

+ S là diện tích của khung dây

+ W là số vòng dây của khung dây

Hình 1.10: Cơ cấu chỉ thị từ điện

+ I là dòng điện chạy trong khung dây

+ D là mô men cản riêng của lò xo phản kháng

+ K là hệ số không đổi

7.1.3 Đặc điểm và ứng dụng

Cơ cấu chỉ thị từ điện có độ nhạy khá cao, thang đo đều do góc lệch α tỉ lệ với dòng điện đưa vào theo một hằng số K Chỉ đo được dòng một chiều và phân biệt cực tính, muốn đo dòng xoay chiều thì phải kết hợp với bộ chỉnh lưu Được ứng dụng để chế tạo Vônmet, Ampemet, Ohmmet nhiều thang đo với dải đo rộng

7.2.Cơ cấu đo kiểu điện từ

7.2.1 Cấu tạo

Đối với loại cuộn dây dẹt: Phần tĩnh là một cuộn dây phẳng, bên trong có khe hở không khí Phần động là một lõi thép được gắn trên trục quay, lõi thép có thể quay tự do trong khe hở không khí

Đối với loại cuộn dây tròn: Phần tĩnh là cuộn dây có mạch từ khép kín, bên trong có khe hở không khí và 1 lá thép cố định nằm trong lòng cuộn dây, gọi là

lá tĩnh Phần động là một lá thép có khả năng di chuyển tương đối với lá tĩnh trong khe hở không khí, gọi là lá động và lá động được gắn với trục quay

Hình 1.14: Cơ cấu chỉ thị điện từ cuộn

dây dẹp(kiểu hút)

Hình 1.14: Cơ cấu chỉ thị điện từ cuộn

dây tròn(kiểu đẩy)

7.2.2 Nguyên lý hoạt động

Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây tĩnh, trong lòng cuộn dây sẽ có một từ trường Đối với cuộn dây dẹt từ trường này hút lá thép vào trong lòng cuộn dây tĩnh, còn đối với cuộn dây tròn thì từ trường sẽ từ hoá các lá thép, khi đó các lá thép trở thành các nam châm có cùng cực tính nên đẩy nhau Cả hai trường hợp trên sẽ làm cho phần động quay đi một góc α





d

dL I D

2 2

1



 (1.13) + D: mô men cản riêng của lò xo phản kháng

+ I : Dòng điện đưa vào cuộn dây

+ L: Giá trị điện cảm của cuộn dây

7.2.3 Đặc điểm và ứng dụng

Góc lệch  không phụ thuộc vào chiều của I, thang đo không đều vì tỉ lệ với I2 Cơ cấu chỉ thị điện từ không cần phân biệt cực tính cho dây đo, có thể được dùng để chế tạo dụng cụ đo dòng một chiều và dòng xoay chiều như Vônmet, Ampemet tần số công nghiệp nhưng độ chính xác thấp

7.3.Cơ cấu đo kiểu điện động

7.3.1 Cấu tạo

Cuộn dây tĩnh được chia làm 2 phần

nối tiếp nhau (quấn cùng chiều) để tạo

thành nam châm điện khi có dòng chạy

qua Cuộn dây động quay trong từ

trường được tạo ra bởi cuộn tĩnh Các

cuộn dây có lõi làm bằng vật liệu có độ

từ thẩm cao để tạo ra từ trường mạnh

Thông thường chúng sẽ được bọc kín

bằng màn chắn từ để tránh ảnh hưởng

của từ trường bên ngoài Kim chỉ thị

Hình 1.15: Cơ cấu chỉ thị điện động

được gắn trên trục quay của phần

động Lò xo phản kháng tạo mô men

D

12 2

1

1

 (1.15) + I1, I2: Hai dòng điện đưa vào các cuộn dây

+ M12: Hỗ cảm giữa hai cuộn dây tĩnh và động

7.3.3 Đặc điểm và ứng dụng

Vì góc lệch không tỉ lệ tuyến tính với dòng cần đo nên thang đo của cơ cấu điện động là thang đo không đều Cơ cấu điện động có thể được sử dụng để đo dòng xoay chiều và một chiều Tuy nhiên nó có độ nhạy kém và tiêu thụ công suất khá lớn

7.4.Cơ cấu đo kiểu cảm ứng

7.4.1 Cấu tạo

Phần tĩnh: Gồm các cuộn dây 2 và 3 có cấu tạo để khi có dòng điện chạy

trong cuộn dây sẽ sinh ra từ trường móc vòng qua mạch từ và qua phần động Phần động: Gồm đĩa nhôm gắn trên trục quay, quay quanh trụ đỡ như hình

vẽ

7.4.2 Nguyên lý hoạt động

Dựa trên sự tác động tương hỗ giữa từ

trường xoay chiều và dòng điện xoáy tạo ra

trong đĩa nhôm làm cho đĩa nhôm quay

Mômen quay được tính theo biểu thức:

M q = C f Ф1Ф2sinψ

Với: C là hằng số

f là tần số của dòng điện I1, I2

ψ là góc lệch pha giữa I1, I2

Ф1, Ф2 la các từ thông sinh ra khi cho

các dòng điện vào các khung dây

Hình 1.16: Cơ cấu đo kiểu cảm

ứng

7.4.3 Đặc điểm và ứng dụng

Cơ cấu này chỉ làm việc trong mạch xoay chiều Nhược điểm là mômen quay phụ thuộc vào tần số nên cần phải ổn định tần số Chủ yếu để chế tạo công

tơ đo năng lượng

8.Nhận dạng, phân biệt các kiểu cơ cấu đo

Mục tiêu: Nhận dạng, phân biệt được các kiểu cơ cấu đo

8.1 Cách nhận dạng, phân biệt các kiểu cơ cấu đo

Để nhận dạng phân biệt các kiểu cơ cấu đo có rất nhiều cách khác nhau Trên thực tế các loại cơ cấu này thường được ứng dụng để chế tạo các loại đồng

hồ đo các thông số của mạch điện, mà trên mặt các loại đồng hồ này đều có các

ký hiệu bản chất cơ cấu cấu tạo nên nó Do đó đối với các loại đồng hồ mới khi các ký hiệu này chưa bị mờ thì người ta sẽ dựa vào các ký hiệu này để phân biệt

các loại cơ cấu đo theo như bảng sau:

STT Tên cơ cấu chỉ thị Ký hiệu Ứng dụng

3 Cơ cấu chỉ thị điện động A,V,Ω,W,cosΨ, tần số kế…

Bảng 2: Ký hiệu bản chất các loại cơ cấu chỉ thị thông dụng

Còn đối với các loại đồng hồ đo cũ, các ký hiệu trên mặt đồng hồ đã bị mờ, để nhận biết phân biệt thì bắt buộc ta phải tháo vỏ đồng hồ để quan sát cấu tạo bên trong của chúng và cách nhận biết như sau:

- Nếu cơ cấu nào phần tĩnh là nam châm vĩnh cửu, phần động là cuộn dây thì đó là cơ cấu chỉ thị từ điện

- Nếu cơ cấu nào phần tĩnh là cuộn dây, phần động là lá thép thì đó là cơ cấu chỉ thị điện từ Nhưng chú ý là cơ cấu chỉ thị điện từ lại phân làm hai loại

Để phân biệt hai loại này ta dựa vào hình dáng cuộn dây phần tĩnh Nếu cuộn dây phần tĩnh có dạng dẹp thì đó là cơ cấu chỉ thị điện từ kiểu hút Nếu cuộn dây phần tĩnh có dạng tròn thì đó là cơ cấu chỉ thị điện từ kiểu đẩy

- Nếu cơ cấu nào cả phần tĩnh và phần động đều là cuộn dây thì đó là cơ cấu chỉ thị điện động

- Nếu cơ cấu nào phần tĩnh là hai cuộn dây riêng biệt, phần động là đĩa nhôm thì đó là cơ cấu chỉ thị cảm ứng

8.2 Thực hành nhận dạng, phân biệt các kiểu cơ cấu đo

Yêu cầu: Sinh viên quan sát, nhận biết các cơ cấu chỉ thị, đọc các ký hiệu trên mặt các cơ cấu chỉ thị đó, đồng thời ghi lại kết quả nhận được theo bảng sau:

- LAG: Phía chậm pha

- LEAD: Phía nhanh pha

- Dòng điện định mức là 5A

7

1 5 220V

BÀI 2

ĐO DÒNG ĐIỆN

Mã bài: MĐ 19.02 Giới thiệu:

Dòng điện là một trong các thông số của mạch điện mà thường xuyên được

đo và kiểm tra tùy theo từng mục đích khác nhau trong từng trường hợp cụ thể

Có những trường hợp dòng điện được đo để chỉ bóa bằng các đồng hồ dòng Nhưng cũng có những trường hợp dòng điện được đo để phục vụ cho việc bảo

vệ hệ thống tránh khỏi các sự cố như ngắn mạch, quá tải, …Việc nắm bắt được các dụng cụ đo, cách chọn và cách sử dụng chúng là một điều quan trọng đối với những một người thợ điện

Mục tiêu:

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc điểm của am-pe-mét kiểu

từ điện, kiểu điện từ

- Chọn đúng các loại am pe mét phù hợp yêu cầu công việc đo

- Sử dụng thành thạo các loại am-pe-mét để đo dòng điện một chiều và xoay chiều

Nội dung chính:

1 Cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý hoạt động của các am pe mét

Mục tiêu: Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của am pe mét từ điện,

am pe mét điện từ, am pe mét điện động, am pe mét nhiệt điện, và am pe mét

điện tử

1.1.Am pe mét từ điện

Chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị từ điện, có đặc điểm là rất nhạy, tiêu thụ ít năng lượng nên thường dùng để chế tạo ampemet có cấp chính xác (1,5; 1; 0,5; 0,2; 0,05) Đối với ampemet từ điện, khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho điện trở của cuộn dây thay đổi dẫn tới sai số Để giảm sai số người ta thường dùng phương pháp bù nhiệt, tức là dùng một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm mắc nối tiếp trong mạch của ampemet, vì

vậy sẽ làm cho điện trở của ampemet gần

như không thay đổi theo nhiệt độ RT là

nhiệt điện trở âm, thường là nhiệt điện trở

bán dẫn Ampemet từ điện chỉ có thể đo

dòng điện một chiều nhỏ từ 20mA ÷

100mA Do đó khi đo dòng điện lớn hơn

từ, chúng giống nhau về nguyên lý làm việc song chỉ khác nhau về hình thức, số

vòng dây và kích thước cuộn dây đặt ở phần tĩnh Mỗi cơ cấu điện từ được chế tạo với số Ampe và số vòng nhất định

Ví dụ: Cuộn dây tròn có IW = 200A vòng, cuộn dẹp có IW = 100÷150A vòng Do đó khi mở rộng thang đo chỉ cần thay đổi sao cho IW là hằng số, bằng cách chia đoạn dây thành

nhiều đoạn bằng nhau và

thay đổi cách nối ghép các

đoạn đó để đo dòng điện

nhỏ, điện trung bình, dòng

điện lớn

1.3 Am pe mét điện động

Có cấu tạo phức tạp

Hình 2.1: Mở rộng thang đo của ampe mét điện từ

và đắt tiền nên chỉ dùng trong những trường hợp cần độ chính xác cao, hoặc tín hiệu đo có tần số cao hơn Sai số tần số trong dải từ một chiều tới 3000Hz được xem như không đáng kể Với các ampemet điện động khi dòng định mức I ≤ 0,5A thì cuộn dây động và cuộn dây tĩnh nối tiếp nhau, còn khi dòng định mức lớn hơn thì cuộn dây động và cuộn dây tĩnh mắc song song với nhau

Hình 2.4a: Ampemet nhiệt điện

Hình 2.4b: Tăng độ nhạy ampemet

nhiệt điện

chỉ thị lệch đi một góc α Để tăng sức điện động nhiệt điện nhằm dễ dàng nhận biết kết quả đo bằng chỉ thị từ điện, người ta thường mắc nối tiếp các cặp nhiệt ngẫu với nhau hoặc thông qua một bộ khuếch đại một chiều Ưu điểm của ampemet nhiệt điện là cho phép đo được dòng điện ở tần số cao, dải tần làm việc rộng Nhưng nó có nhược điểm là sai số lớn và khả năng quá tải kém

1.5 Am pe mét điện tử

Ngoài các loại đồng hồ ampe mét nối trên, trên thị trường hiện nay còn có thêm loại ampe mét điện tử cũng rất phổ biến, thuận tiện trong việc sử dụng và đọc kết quả hơn các loại đồng hồ cơ

Hình2.4c: Ampe mét điện tử 48x96

Đây đều là hai đồng hồ ampe mét

điện tử với kích thước khác nhau, hiển Hình 2.4d: Ampe mét điện tử 96x96

thị bằng bốn lét bảy vạch, đo dòng điện một pha xoay chiều, giới hạn đo là nhỏ hơn 5A Muốn đo dòng điện lớn hơn thì phải kết hợp với biến dòng Loại đồng

hồ này còn có thể cài đặt được thông số của biến dòng

2.Mắc ampe đo cường độ dòng điện

Mục tiêu: Trình bày được cách mắc am pe mét một chiều, am pe mét xoay chiều

Khi mắc ampemet để đo

dòng điện thì phải mắc nối tiếp

với mạch điện cần đo Nếu là

đồng hồ ampe 1 chiều thì phải

đấu đúng chân “+” sau đồng hồ

vào dương nguồn, và chân “- ”

vào âm nguồn Còn đồng hồ ampe

đo dòng xoay chiều thì không có

cực tính nên mắc chiều nào cũng

- Trình bày được phương pháp mở rộng giới hạn đo của am pe mét xoay

chiều bằng điện trở biến dòng, chọn và mắc được biến dòng

- Sử dụng được am pe kìm để đo dòng điện

3.1 Dùng điện trở shunt

3.1.1 Giới thiệu về điện trở Shunt và cách tính

a Giới thiệu về điện trở Shunt

Cơ cấu chỉ thị từ điện dùng chế tạo các ampemet cho mạch một chiều Khung dây được quấn bằng dây đồng có kích thước nhỏ từ 0,02 ÷ 0,04 mm Vì vậy dòng điện chạy qua khung dây thông thường chỉ nằm trong khoảng 20mA

÷100mA Khi cần đo dòng điện lớn hơn ta phải dung điện trở Shunt Đó là điện trở được chế tạo bằng hợp kim của maganin có độ ổn định cao so với nhiệt độ Sau đây là một vài hình ảnh về điện trở Shunt trên thực tế:

Hình 2.5a: Shunt 100mV-10A Hình 2.5b: Shunt 75mV-20A

Hình 2.5c: Shunt 100mV-20A Hình 2.5d: Shunt 75mV-200A

Trên điện trở Shunt thường có các thông số sau:

+ Dòng điện định mức trên hai cực dòng, ví dụ: 100A; 200A; 10A; 20A;… + Điện áp định mức trên hai cực áp, vị dụ: 50mV; 75mV; 100mV;…

+ Cấp chính xác của điện trở Shunt, ví dụ: 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.0; …

Trên hình 2.5a là hình ảnh của một điện trở Shunt có dòng điện chạy trên 2

cực dòng thay đổi từ 0÷10A thì điện áp ra trên 2 cực áp sẽ là từ 0÷100mV Trên

hình 2.5b là điện trở Shunt có dòng trên 2 cực dòng từ 0÷20A thì điện áp trên 2 cực áp từ 0÷75mV Tưng tự như trên đối với 2 hình còn lại (2.5c và 2.5d)

I I

R I

 Trong đó: RS là giá trị của điện trở Shunt

Rm là nội trở của cơ cấu đo

I là dòng điện cần đo hay giá trị dòng điện cần mở rộng

IA là dòng điện lớn nhất mà cơ cấu có thể đo được (Imax)

Khi biết Rm, dòng điện định mức lệch toàn thang đo IA, dòng cần đo I, ta có thể tính được n, từ đó tính được RS Một ampemet một chiều có thể có nhiều giới hạn đo, thay đổi giới hạn đo bằng cách thay đổi giá trị RS

3.1.2 Sơ đồ mắc điện trở sun

Điện trở Shunt thường được mắc nối tiếp với tải qua 2 cực dòng và song song với cơ cấu đo qua 2 cực áp như hình vẽ dưới đây:

10 10

1 5

 = 2.10-6(Ω)

Có thể dùng cách chuyển đổi tầm đo theo kiểu Shunt Ayrton như hình 2.7 Mạch đo kiểu Shunt Ayrton có 3 tầm đo 1, 2, 3:

-Khi khóa K ở vị trí 1: tầm đo nhỏ nhất

+ Nội trở của cơ cấu là Rm + R3 + R2

Ví dụ2: Cho cơ cấu đo có nội trở R 0 = 1k Dòng điện lớn nhất qua cơ cấu là 50A Tính các điện trở Shunt ở tầm đo 1 (1mA), tầm đo 2 (10mA), tầm

max *

A tai

m A

S

I I

R I

max 3 2 1 1

*

A tai

m A

S

I I

R I

R R R



6 , 52 10

* 950

1

* 10

* 50

3 max

2 1

2

*

A tai

m A

S

I I

R R I

R R

R

199

1 10

* 9950

)

1 (

* 10

*

6 3 6

R k R

2 3 max

1 3

.

A tai

m A S

I I

R R R I R R

1999

1 10

99950

)

1 (

10

6 2 3 6

R R k R

3.2.1 Giới thiệu về biến dòng và cách chọn

a Giới thiệu về biến dòng

Biến dòng là một biến áp mà thứ cấp được ngắn mạch, sơ cấp nối tiếp với mạch có dòng điện chạy qua Nếu biến dòng lý tưởng và không có tổn hao thì:

2 1 1

2

W

W I

I

Với I1, I2 là dòng qua cuộn sơ cấp và thứ cấp W1, W2 là số vòng dây của cuộn

sơ cấp và thứ cấp Biến dòng được sử dụng nhằm lấy được dòng nhỏ ở bên thứ cấp tỉ lệ với bên sơ cấp nên số vòng dây W2 lớn hơn rất nhiều so với số vòng dây

W1 Lõi biến dòng thường được làm bằng thép silic hình chữ E, O hay  có tiết

diện dây quấn lớn hơn và số vòng nhỏ hơn biến áp động lực, dây quấn được bọc bằng epoxy đảm bảo cách điện cao, chịu ẩm tốt Biến dòng cần có tổn hao lõi thép nhỏ và điện trở tải (R0) càng nhỏ càng tốt Do đó cuộn sơ cấp có tiết diện to

và ít vòng, đôi khi không có cuộn sơ cấp Còn cuộn thứ cấp có tiết diện nhỏ và

số vòng dây thì nhiều Biến dòng hạ thế được chế tạo với điện áp ≤ 1000V; dòng

sơ cấp định mức từ 50 ÷ 10.000A; dòng thứ cấp định mức là 1A hoặc 5A; cấp chính xác là 0.5 hoặc 1.0 Cuộn thứ cấp thường nối đất để tránh trường hợp cuộn thứ cấp hở mạch gây ra điện áp cực lớn (tới hàng kV) vì thực chất biến dòng là một biến áp tăng áp Sau đây là hình ảnh một số biến dòng trên thực tế:

Hình 2.8: Hình ảnh biến dòng trên thực tế

Các thông số ghi trên biến dòng:

+ Công suất định mức: 15VA; 20VA; 30VA; 40VA; 50VA

+ Hệ số biến dòng: 100/5A; 250/1A; 1000/5A;2000/1A; Trong đó số ghi đằng trước là dòng sơ cấp định mức, còn số ghi đằng sau là dòng thứ cấp định mức + Tần số định mức: 50Hz; 60Hz

+ Điện áp định mức: 660V; 720÷1000V

+ Cấp chính xác của biến dòng: 0.5; 1.0

+ Đối với loại biến dòng không có cuộn sơ cấp thì còn có thêm ký hiệu chiều luồn dây động lực như hình vẽ dưới đây: Hai đầu kl nhỏ là hai đầu cuộn thứ cấp nối với đồng hồ Còn hai đâu KL lớn có chiều mũi tên từ K sang L nghĩa là khi luồn dây động lực thì phải luồn theo chiều vào phía K và ra phía L để đảm bảo đúng cực tính

Hình 2.9a: Ký hiệu chiều luồn

dây biến dòng

Hình 2.9a: Chiều luồn dây biến dòng không có

cuộn sơ cấp

b Cách chọn biến dòng

- Điện áp định mức của biến dòng phải ≥ điện áp của mạng điện

- Công suất của mạch đo lường phải ≤ công suất định mức của biến dòng

- Tần số định mức của biến dòng phải bằng tần số của mạng điện làm việc

- Hệ số biến dòng phải phù hợp với đồng hồ hoặc mạch đo lường

3.2.2 Sơ đồ mắc biến dòng

a Sơ đồ dùng biến dòng đo dòng 1 pha

Khi đo dòng xoay chiều 1 pha lớn vượt quá giới hạn đo của các đồng hồ ampemét thì người ta thường sử dụng thêm một biến dòng để hạ thấp dòng điện

đó xuống rồi mới đưa vào đồng hồ Đối với loại biến dòng có cuộn sơ cấp thì cuộn này được mắc nối tiếp với dòng điện cần đo, còn cuộn thứ cấp thì được nối

với đồng hồ như hình 2.10 Còn với biến dòng không có cuộn sơ cấp thì dây dẫn

dòng cho tải đóng vai trò là cuộn sơ cấp và được luồn vào trong lòng của biến

dòng như hình 2.11

Chú ý: Một đầu cuộn thứ cấp luôn được nối đất, và khi thay tháo hoặc sửa

chữa đồng hồ ampemet thì phải đóng khoá K lại trước khi tháo để ngắn mạch biến dòng Khi lắp thì lắp xong mớ mở K ra, làm như thế để tránh hở mạch thứ cấp biến dòng Trong trường hợp ampemet nối hợp bộ với biến dòng điện thì số chỉ của ampemet được khắc độ theo giá trị dòng điện I1 phía sơ cấp

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý mắc biến

dòng đo dòng 1 pha Hình 2.11: Sơ đồ mắc biến dòng đo

dòng 1 pha

Trên 1 số biến dòng còn có ký hiệu

số vòng quấn dây sơ cấp, khi đó ta phải

quấn đùng số vòng theo như trên nhãn

của biến dòng Nếu W1 = 1 thì xuyên

cáp hoặc thanh cái từ phía K sang phía

L Nếu W1 = 2 thì xuyên cáp từ K,

quấn lại một vòng và ra phía L

W1 = 1 W1 = 2

Hình 2.12: Số vòng quấn cuộn sơ cấp

b Sơ đồ dùng biến dòng đo dòng 3 pha

* Đo dòng 3 đối xứng

Trong mạch 3 pha đối xứng do dòng trong các pha là bằng nhau nên có thể

đo dòng của một pha, và từ đó suy ra dòng của các pha khác Nhưng trên thực tế người ta thường dùng 2 biến dòng kết hợp với 1 tay đo dòng và một đồng hồ

ampe và mắc như sơ đồ hình 2.13

nhau của các tiếp điểm

CT1, CT2: Là hai biến dòng được

mắc với pha T và pha R

Khi bật công tắc sang vị trí 0

thì không đo dòng pha nào, khi đó

các biến dòng ngắn mạch, đồng hồ

ampe chỉ 0A Khi bặt công tắc

sang vị trí R là đo dòng pha R Khi

đó biến dòng CT2 được nối với

đồng hồ ampe qua tiếp điểm 1-2,

biến dòng CT1 ngắn mạch qua tiếp

điểm 7-8 Khi bật công tắc sang vị

trí S là đo dòng pha S Khi đó cả

Hình 2.13: Đo dòng 3 pha đối xứng

Hình 2.14:Tay đo dòng

hai biến dòng đều được đưa vào làm việc và cùng nối với đồng hồ ampe qua tiếp điểm 1-2 và 5-6 Khi công tăc bật sang vị trí T là đo dòng pha T Khi đó biến dòng CT1 được nối với đồng hồ ampe qua tiếp điểm 5-6, còn biến dòng CT2nối ngắn mạch qua tiếp điểm 3-4

* Đo dòng 3 pha không đối xứng

Trong mạch 3 pha không đối xứng, do dòng các pha không bằng nhau nên

để đo ta phải dùng 3 biến dòng kết hợp với 1 tay đo dòng và 1 đồng hồ ampe Tay đo sẽ được đấu theo luật là đo dòng pha nào thì nối biến dòng pha đó với đồng hồ, còn các biến dòng khác phải ngắn mạch Còn khi không đo dòng pha

nào cả thì tất cả các biến dòng đều phải ngắn mạch Sơ đồ nguyên lý như hình 2.15

Hình 2.15: Đo dòng 3 pha không đối xứng

Trong trường hợp này có thể sử dụng 2 loại công tắc xoay khác nhau, một công tắc có vị trí 0 và một công tắc không có vị trí 0 Lợi thế của việc sử dụng loại công tắc có vị trí 0 là khi tháo lắp, thay thế đồng hồ ampe thì bật công tắc về

vị trí 0 để ngắn mạch 3 biến dòng đảm bảo an toàn

3.2.3 Thực hành chọn và mắc biến dòng

Trong bài thực hành này, ta sẽ tiến hành chọn và mắc biến dòng, đồng hồ đo

để dòng 3 pha cho một tòa nhà 3 tầng, mỗi tầng có nhiều phòng và tải của các tầng không giống nhau Mỗi pha của mạng 3 pha sẽ cấp điện cho 1 tầng Tức đây là mạng 3 pha không đối xứng và công suất tổng của các tầng lần lượt là:

a Chọn biến dòng:

b Thực hành mắc biến dòng:

3.3 Dùng Am pe kìm

3.3.1 Giới thiệu về Am pe kìm

Khi đo dòng điện xoay chiều có giá trị lớn trong các mạch điện mà không

có sẵn thiết bị đo thì người ta dùng đồng hồ ampe kìm Nhờ có đồng hồ ampe kìm mà chúng ta có thể nhanh chóng đo được dòng điện trong mạch điện mà không cần phải tháo gỡ bất kỳ một đầu dây nào của mạch điện cần đo Ngoài chức năng đo dòng điện thì ampe kìm còn được tích hợp thêm các chức năng khác như đo điện áp, đo điện trở, giống như một đồng hồ vạn năng Trên thị trường hiện nay có rất loại ampe kìm do nhiều hãng khác nhau chế tạo mà ta có thể kể đến đó là hãng KIORITSU của Nhật Bản Hãng này chế tạo đồng hồ ampe kìm với nhiều model khác nhau như: 2009A; 2007A; 2003A; 2002PA Sau đây là hình ảnh thực tế của một vài model

Hình2.14: Hình ảnh ampe kìm thực tế của hãng KIORITSU Nhật Bản

Hình 2.15 là giới thiệu về

cấu tạo bên ngoài của ampe

kìm model 2007A gồm có các

bộ phận sau:

- Tay mở ngoàm biến áp: Khi

bóp vào tay mở ngoàm biến

áp thì ngoàm biến áp được mở

ra để kẹp dây dẫn dòng cân

đo Khi kẹp dây xong phải

nhả tay mở ngoàm ra để khép

kín mạch từ cho biến áp

- Công tắc chọn giá trị cần đo:

Đây là công tắc xoay trên đó

có thể chọn được nhiều vị trí

ứng với các thông số đo khác

nhau như:

+ Thang ~600A để đo dòng

điện xoay chiều từ 0÷599A

+ Thang ~400A để đo dòng

xoay chiều từ 0÷499A Cả hai

Hình 2.15: Ampe kìm model 2007ª

thang đo dòng xoay chiều này đều có sai số là ±1,5% khi ở tần số 50/60Hz + Thang Ω dùng để đo thông mạch và đo điện trở từ 0÷4KΩ sai số là ±1,5% + Thang ~400V để đo điện áp xoay chiều từ 0÷399,9V

+ Thang ~750V để đo điện áp xoay chiều từ 0÷749V Cả hai thang đo điện áp xoay chiều này đều có sai số là ±1,2% khi ở tần số 50/60Hz

- Chân “V” dùng để cắm que đo màu đỏ khi đo điện áp

- Chân “COM” dùng để cắm que đo màu đen cả khi đo điện áp và điện trở

- Chân “Ω” dùng để cắm que đo màu đỏ khi đo điện trở

- Màn hình LCD để hiển thị kết quả đo được và kèm theo đơn vị

- Nút “DATA HOLD” để giữ nguyên kết quả trên màn hình khi không đo nữa 3.3.2 Thực hành đo dòng điện bằng am pe kìm

Khi đo dòng điện xoay chiều bằng am pe kìm ta làm theo các bước sau:

Bước 1: Bật công tắc về vị trí ~400A hoặc ~600A tuỳ theo mức độ lớn nhỏ của

dòng điện cần đo

Bước 2: Sau đó bóp tay mở ngoàm biến áp cặp lấy dây dẫn dòng cần đo và nhả

tay ra rồi đọc kết quả Nếu khó đọc kết quả thì ấn vào nút “DATA HOLD” giữ nguyên số liệu trên màn hình để nhấc ra đọc cho rõ và chính xác hơn

Chú ý: Nếu đo dòng mạng ba pha, đo pha nào thì kẹp pha đó Còn nếu là mạng

một pha thì chỉ kẹp một dây Nếu là mạng 3 pha 3 dây, có thể kẹp 2 pha cùng một lúc để đo dòng của pha còn lại

Hình 2.16: Đo dòng xoay chiều bằng ampe kìm

BÀI 3

ĐO ĐIỆN ÁP

Mã bài: MĐ 19.03 Giới thiệu:

Điện áp cũng là một thông số quan trọng trong mạch điện Trong các hệ thống điện thì điện áp thường được đo để chỉ báo bằng các loại đồng hồ điện áp hay còn gọi là vôn mét của rất nhiều các hãng khác nhau Hoặc đôi khi thông số điện áp được đo bởi các mạch cảm biến điện áp để thực hiện các chức năng bảo

vệ thấp áp, quá áp cho các thiết bị điện

Mục tiêu:

- Giải thích được cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc điểm của vôn-mét kiểu

từ điện, kiểu điện từ, điện động

- Chọn đúng các loại vôn-mét phù hợp yêu cầu công việc đo

- Sử dụng thành thạo các loại vôn-mét để đo dòng điện một chiều và xoay chiều đúng qui định kỹ thuật

Nội dung chính:

1 Cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý hoạt động của các vôn mét

Mục tiêu: Trình bày được cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý của các vôn mét từ điện,

điện từ, điện động

1.1.Vôn mét từ điện

Vônmét từ điện ứng dụng cơ cấu chỉ thị từ điện để đo điện áp Loại này thường dùng để đo các điện áp một chiều, nó có độ nhạy cao, cho phép dòng

nhỏ đi qua Cơ cấu từ điện chế tạo sẵn có điện áp định mức khoảng 50÷75mV

Muốn tạo ra các vônmét từ điện đo được

điện áp lớn hơn phạm vi này thì cần phải

mắc nối tiếp với cơ cấu từ điện các điện trở

phụ RP

Khi đo điện áp xoay chiều bằng

vônmét từ điện thì thường phải kết hợp vơi

mạch chỉnh lưu

Hình 3.1: Mắc thêm R P để mở

rộng thang đo

a, b,

Hình 3.2: Vôn mét từ điện đo điện áp xoay chiều:

a, Sơ đồ milivônmét chỉnh lưu

b, Sơ đồ vônmét chỉnh lưu

Sơ đồ milivônmét chỉnh lưu: R1, R2 gọi là các điện trở phụ, vừa để mở rộng thang đo, vừa để bù sai số do nhiệt độ, nên R1 được làm bằng đồng; R2 làm bằng manganin Còn tự C để bù sai số do tần số

Sơ đồ vônmét chỉnh lưu: Điện cảm L dùng để bù sai số do tần số, điện trở R1

được làm bằng đồng, còn R2 cũng được làm từ manganin để bù sai số do nhiệt

độ

1.2.Vôn mét điện từ

Volmet điện từ ứng dụng cơ cấu chỉ thị điện từ để đo điện áp Nó thường

được dung để đo điện áp xoay chiều ở tần số công nghiệp Để phù hợp với yêu

cầu điện trở trong lớn, và do có cuộn dây bố trí ở phần tĩnh nên có thể quấn

nhiều vòng dây để tạo nên điện trở lớn khá dễ dàng số lượng vòng dây cuộn dây

phần tĩnh rất lớn, cỡ 1000 đến 6000 vòng Tuy nhiên nếu quấn nhiều vòng dây quá mà khi đo ở mạch xoay chiều thì xuất hiện dòng điện cảm ứng sinh ra bởi tần số của dòng điện, do đó sẽ ảnh hưởng

đến trị số trên thang đo của volmet Khắc

phục điều này bằng cách mắc song song

với cuộn dây một tụ điện bù Để mở rộng

thang đo, thường mắc nối tiếp các cuộn

dây với điện trở phụ giống như vônmét

từ điện

Hình 3.3: Mở rộng thang đo vônmét

điện từ

1.3.Vôn mét điện động

Khi đo điện áp ở tần số cao hơn tần số công nghiệp hoặc khi cần nâng cao

độ chính xác của phép đo ta dùng vônmét điện động Nó được cấu tạo dựa trên

cơ cấu chỉ thị điện động Nhưng so với

ampe mét điện động thì cuộn dây phần tĩnh

của vôn mét điện động nhỏ hơn và nhiều

vòng dây hơn để phù hợp vớ yêu câu nội

trở lớn Trong vônmét điện động bao giờ

cuộn dây tĩnh và cuộn dây động cũng được

mắc nối tiếp nhau

Hình 3.4: Cách nối các cuộn dây trong vônmét điện động

Khi đo điện áp có tần số quá cao, sẽ có những sai số phụ do tần số, vì vậy phải bố trí thêm tụ bù cho các cuộn dây tĩnh và động Có thể mở rộng thang đo của vônmét điện động bằng cách thay đổi cách mắc song song hoặc nối tiếp hai nửa cuộn dây phần tĩnh, và nối tiếp với các điện trở phụ Ví dụ sơ đồ vôn mét

điện động có hai thang đo như sau:

Trong đó: A1, A2 là hai nửa cuộn dây phần tĩnh

B là cuộn dây phần động

K là bộ đổi nối (khoá K) làm nhiệm vụ thay đổi giới hạn đo

Trong vônmét này cuộn dây tĩnh và động luôn được mắc nối tiếp nhau và

nối tiếp với điện trở phụ Khi khoá K ở vị trí 1thì hai nửa cuộn dây phần tĩnh

A1, A2 được mắc song song nhau tương ứng với giới hạn đo là 150V Khi khoá

K ở vị trí 2 thì hai

nửa cuộn dây phần

tĩnh được mắc nối

tiếp nhau ttương

ứng với giới hạn đo

Khi đo điện áp xoay chiều tần số cao thì thiết bị được sử dụng nhiều hơn

cả là vônmét điện tử, vì vônmét điện tử có trở kháng đầu vào lớn, độ nhạy cao, tiêu thụ ít năng lượng của mạch đo và chịu được quá tải Tuy nhiên vôn mét điện

tử cũng có nhược điểm là phải có nguồn cung cấp và nguồn này phải ổn định

Độ chính xác của thang đo phụ thuộc vào các đèn bán dẫn bên trong, nên khi thay thế đèn bán dẫn thì thiết bị đo có thể bị ảnh hưởng

Vôn mét điện tử thường có

hai loại là loại chỉ thị kim

và chỉ thị số Sơ đồ khối

của cả hai loại này như sau:

Nguồn điện áp cần đo được Hình 3.6: Sơ đồ khối vôn mét điện tử

đưa qua khâu biến đổi thành tín hiệu thích hợp với bộ chỉ thị

Đối với vôn mét điện tử chỉ thị bằng kim, nếu nguồn vào là điện áp xoay chiều, thì bộ biến đổi đầu vào thường là các mạch tách sóng dùng điốt để chuyển thành nguồn một chiều còn nếu là nguồn vào là điện áp một chiều thì không có mạch tách song Sau đó đều được đưa qua bộ khuếch đại dòng một chiuề và đưa vào bộ chỉ thị kim là đồng hồ đo micro ampe mét từ điện có gới hạn đo khoảng 10-1000μA

Đối với vôn mét chỉ thị số thì bộ biến đổi thường là các bộ biến đổi A/D (tương tự sang số) hoặc các bộ biến đổi D/A(số sang tương tự) Sau đó đưa qua

bộ chỉ thị là lét bảy vạch hoặc màn hình LCD

Hình3.7a: Vôn mét điện tử 48x96

Hình 3.7a, b là vôn mét điện tử hiển thị

bằng lét bảy đoạn kích thước với hai

dạng kích thước khác nhau, cùng đo Hình3.7b: Vôn mét điện tử 96x96

điện áp xoay chiều một pha dưới 500V

2 Các phương pháp mở rộng thang đo vôn mét

Mục tiêu:

- Trình bày được phương pháp mở rộng giới hạn đo của vôn mét bằng điện

trở phụ, tính toán được điện trở phụ phù hợp

- Trình bày được phương pháp mởi rộng giới hạn đo của vôn mét bằng

biến áp đo lương

2.1 Dùng điện trở phụ

Mỗi cơ cấu đo chỉ giới hạn đo được một giá trị nhất định Vì vậy, để mở rộng giới hạn đo của Vônmét (Khi điện áp cần đo vượt quá giới hạn đo cho phép của Vônmét) người ta mắc thêm một điện trở phụ RP nối tiếp với cơ cấu đo

P

r

U R

U

 

V P V

P

r

R U

U

 

V

V P V

V P

r

r R U

U



 Vì: UP + UV = U

nên:

V P V

V P

R r

r R U

Đặt

U V

n U

r

R

n  1  ( : bội số điện trở phụ)

Hệ số nu cho biết khi mắc điện trở phụ thì thang đo của Vônmét được mở rộng

nu lần

Muốn có nhiều tầm đo khác nhau ta dùng mạch đo như sau: Đây cũng là mạch đo điện áp DC thường dùng trong đo vạn năng Tổng trở vào của Vônmét

thay đổi theo tầm đo nghĩa là tổng trở vào càng lớn thì tầm đo điện áp càng lớn Cho nên người ta dùng trị số độ nhạy  / VDC của Vônmét để xác định tổng trở vào cho mỗi tầm đo.Ví dụ:

2.2 Dùng biến áp đo lường

Khi đo điện áp xoay chiều dùng trực tiếp các đồng hồ đo thì giới hạn đo không vượt quá 600V Do đó để mở rộng phạm vi đo lớn hơn (trên 600V) người

ta dùng máy biến điện áp đo lường

Máy biến áp đo lường có cấu tạo tương tự

như máy biến áp thông thường, thực chất là một

máy biến áp hạ áp Cuộn sơ cấp W1 có nhiều

vòng dây, tiếp diện nhỏ và mắc song song với

điện áp cần đo Cuộn thứ cấp W2 có ít vòng dây

hơn, mắc với vôn mét Ta có tỷ số biến áp:

2 1 2

1

W

W U

U

 U1 = KU.U2

Điên áp định mức thứ cấp U2 luôn luôn được Hình 3.9: Mở rộng thang đo

bằng biến áp đo lường

tính toán là 100V (trừ một số trường hợp đặc biệt) Đối với điện áp 10kV người

ta thường dùng biến áp đo lường có điện áp định mức là 10000/100V Đối với điện áp 35kV người ta thường dùng biến áp đo lường có điện áp định mức là 35000/100V

Ví dụ: Thanh góp điện áp 110 kV có đặt biến điện áp 115000/100V, bên thứ cấp mắc Vônmét và các dụng cụ đo Khi Vônmét chỉ U = 95V thì điện áp trên thanh góp là bao nhiêu?

Vậy điện áp trên thanh góp là: 109,25kV

3 Mắc vôn mét đo điện áp

Mục tiêu: Trình bày được cách mắc vôn mét đo điện áp, mắc được vôn mét đo

điện áp 1 pha, đo điện áp 3 pha thông qua tay đo điện áp

Khi mắc vôn mét đo điện áp thường mắc song song với mạch cần đo

Hình3.10:Mắc vôn mét đo điện áp

Ta có:

V V

r

U

I 

rV = Hằng số, biết IV suy ra điện

áp U Dòng qua cơ cấu làm quay kim

một góc tỷ lệ với dòng điện IV cũng

chính tỷ lệ với điện áp cần đo U Trên

Hình3.11: Đo điện áp bằng đồng hồ vạn năng

thang đo ta ghi thẳng trị số điện áp Ta ra IV gây sai số, muốn giảm sai số thì phải tăng điện trở rV Mặt khác Vônmét cũng tiêu thụ một lượng công suất Pv =

U2/ rV nên rV càng lớn thì PV càng nhỏ điện áp U đo được càng chính xác

Hình3.12: Tay đo vôn

Khi đo điện áp mạch 3 pha,

người ta thường dùng kết hợp

giữa đồng hồ vôn mét và công

tăc chuyển mạch(tay đo vôn)

B Y R

1 3 5 7 9 11 13

2 4 6 8 10 12 14

Hình3.13: Đo điện áp pha và điện áp dây

Khi dung như thế có thể tiết kiệm được chi phí hơn so với việc dùng nhiều đồng

hồ, mà vẫn đo được cả hai loại điện áp là điện áp từng pha và từng điện áp dây của mạng Muốn đo điện áp pha nào hay điện áp dây nào thì ta bật sang vị trí đó, khi đó chỉ có điện áp cần đo mới được đưa vào đồng hồ vôn mét Hình 3.13 là thể hiện sơ đồ đấu và bảng trạng thái của công tắc xoay ở hình 3.12

BÀI 4

ĐO ĐIỆN TRỞ CÁCH ĐIỆN BẰNG MÊ GÔM MÉT

Mã bài: MĐ 19.04 Giới thiệu:

Mục tiêu:

- Giải thích được cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc điểm của mê-gôm mét

- Sử dụng thành thạo mê-gôm mét để đo điện trở cách điện theo đúng yêu cầu kỹ thuật

- Bảo quản được dụng cụ đo theo qui trình kỹ thuật

Nội dung chính:

1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc và công dụng mê gôm mét

Mục tiêu: Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc và công dụng của mê gôm

mét

Mêgômét là dụng cụ đo điện trở lớn mà ômmét không đo được Mêgômét thường dùng đo điện trở cách điện của cuộn dây máy điện, khí cụ điện để đánh giá tình trạng cách điện của các máy điện, thiết bị điện đó

1.1 Mê gôm mét cơ

Gồm một lôgô mét từ điện và

máy phát điện một chiều kiểu tay quay

dùng làm nguồn để đo Phần động gồm

có 2 khung dây (1) và (2) đặt lệch nhau

900 quấn ngược chiều nhau, không có

lò xo phản kháng Khe hở giữa nam

châm và lõi thép không đều nhằm tạo

nên một từ trường không đều Nguồn

điện cung cấp cho 2 cuộn dây là một

máy phát điện một chiều quay tay có

điện áp từ (500  1000)V Điện trở cần

đo RX được mắc nối tiếp với cuộn dây

(1) Điện trở phụ RP đượcmắc nối tiếp

với cuộn dây (2)

- Nguyên lý: Khi đo, ta quay máy

phát điện với tốc độ đều (khoảng 70 Hình4.1: Mêgômmét từ điện

80 vòng/phút) Sức điện động của máy phát điện sẽ tạo ra hai dòng điện I1 và I2

trong 2 cuộn dây, nghĩa là xuất hiện 2 mômen quay M1 và M2 ngược chiều nhau Như vậy kim sẽ quay theo hiệu số của 2 mômen và chỉ dừng lại khi M1 = M2.Vì mômen quay tỷ lệ với dòng điện nên ta có: M1 = K1.I1 và M2 = K2.I2

Do đó khi kim cân bằng thì: K1.I1 = K2.I2 hoặc

1 2 2

1

K

K I I



Do từ trường phân bố không đều trong khe hở không khí nên tỷ số

1

2

K

K phụ thuộc vào vị trí các cuộn dây, nghĩa là phụ thuộc vào góc quay  của kim

 x f K

U I

U I



 2

R r

1.2 Mê gôm mét điện tử

Ngoài ra còn có loại mêgôm mét điện tử Loại mày gọn nhẹ, dễ sử dụng hơn loại quay tay Bên trong là một nguồn pin và khi đo điện áp đầu ra cũng có thể lên đến 500VDC÷1000VDC Có thể hiển thị bằng kim hoặc bằng màn hình LCD điện tử

Hình 4.2: Mêgômmét điện tử

2 Phương pháp sử dụng mê gôm mét đo điện trở cách điện

Mục tiêu: Trình bày được qui trình đo và cách đánh giá tình trạng cách điện của các máy điện

Đối với các máy điện thì việc kiểm tra các điện là rất quan trọng Vì nếu cách điện thấp có thể làm chập các cuộn dây với nhau, hoặc các cuộn dây chạm

ra vỏ nguy hiểm cho người vận hành Theo quy định thì nếu cách điện mà > 5MΩ là tốt, nằm trong khoảng 1MΩ÷5MΩ là tốt trung bình Nhưng nếu cách điện ≥ 0,5MΩ thì vẫn còn dung được Còn nếu <0,5MΩ được coi là cách điện quá thấp phải bảo dưỡng lại để nâng cao cách điện Sau đây là các bước đo cách điện của máy điện bằng đồng hồ mêgôm mét Việc kiểm tra phải đảm bảo được thực hiện khi các máy điện không làm việc, và các cuộn dây của máy điện đã được tách rời với nhau, với các thiết bị khác (đặc biệt là các thiết bị điện tử) Trước khi đo phải đảm bảo đồng hồ còn tốt bằng cách kiểm tra đồng hồ

- Kiểm tra đồng hồ

Kẹp đầu kẹp vào đầu que đo, sau

đó tiến hành quay tay quay Nếu thấy

kim đồng hồ chỉ 0MΩ thì đồng hồ còn

tốt Nếu thấy kim không chỉ 0MΩ thì

có thể do đồng hồ hỏng, dây que đo bị

đứt hoặc đầu que đo và kìm kẹp đã bị

rỉ sét Khi đó phải kiểm tra lại đồng hồ,

dây, đầu que đo

Mª g«mmet

Hình4.3: Kiểm tra đồng hồ

mêgômmét

- Đo cách điện giữa các cuộn dây máy điện với nhau

+ Bước 1: Kiểm tra tiếp

không chạm vào đầu kẹp

Quay tay quay với tốc độ

A B C

Z X Y

Mª g«mmet

Hình4.4: Đo cách điện giữa các cuộn dây

đều khoảng 70÷80vòng/phút Nếu thấy kim đồng hồ chỉ 0MΩ thì tức là đã đảm bảo tiếp xúc tốt, có thể tiến hành đo Nếu kim không chỉ 0 có thể do tiếp xúc không tốt, nên kiểm tra lại các đầu tiếp xúc với máy điện

+ Bước 2: Giữ nguyên đầu kẹp, dịch chuyển đầu que đo sang trụ đấu dây A

hoặc X và quay tay quay Lúc này đồng hồ chỉ bao nhiêu MΩ thì đó chính là cách điện giữa hai cuộn CZ và AX

+ Bước 3: Giữ nguyên đầu kẹp, dịch chuyển đầu que đo sang trụ đấu dây B hoặc

Yvà làm tương tự ta sẽ có được điện trở cách điện giữa hai cuộn CZ và BY

+ Bước 4: Chuyển đầu kẹp sang trụ B, lặp lại bước kiểm tra tiếp xúc, sau đo đặt

đầu que đo vào trụ A hoặc X, quay tay quay, kim đồng hồ chỉ bao nhiêu thì đó là điện trở cách điện giữa hai cuộn BY và AX

Chú ý: Không được phép đặt trên cùng một cuộn để đo, vì khi đó điện áp đặt vào cuộn dây có thể vượt quá định mức và làm cháy cuộn dây

- Đo cách điện giữa các cuộn dây với vỏ

+ Bước 1: Kiểm tra

tiếp xúc và kiểm tra

tiếp xúc với vỏ) Đầu

que đo còn lại cũng đặt vào một vị trí bất kỳ trên vỏ máy điện, sau đó quay

tay quay Nếu thấy kim đồng hồ chỉ 0MΩ là tiếp xúc tốt, có thể tiến hành đo Nếu thấy kim đồng hồ chỉ giá trị lớn khác nghĩa là tiếp xúc không tốt, khi đó phải tìm điểm tiếp xúc khác trên vỏ máy và thử lại

+ Bước 2: Giữ nguyên đầu kẹp trên vỏ máy, đưa đầu que đo lần lượt vào từng

trụ đấu dây và mỗi lần như thế lại tiến hành quay và đọc kết quả trên đồng hồ

Ví dụ: Nếu đưa đầu que đo vào đầu A hoặc X và quay thì ta sẽ biết được cánh điện của cuộn AX với vỏ máy Tương tự với hai cuộn còn lại

Nếu thực hiện đo với loại mêgôm mét điện tử thì cách đo cũng tương tự Chỉ khác ở chỗ là thay cho động tác quay là động tác ấn nút TEST trên mặt đồng hồ

mêgôm mét điện tử

3.Các bài tập ứng dụng đo điện trở cách điện

Mục tiêu: Đo và đánh giá được tình trạng điện trở cách điện của các máy điện theo đúng yêu cầu kỹ thuật

BÀI 5

SỬ DỤNG VOM

Mã bài: MĐ 19.05 Giới thiệu:

Đồng hồ VOM hay còn gọi là đồng hồ vạn năng là một loại đồng hồ không thể thiếu đối với một người thợ điện Đây là loại đồng hồ mà trên đó có thể đo được một số các thông số của mạch điện như: Điện áp một chiều, điện áp xoay chiều, dòng điện một chiều, tần số Đôi khi đồng hồ vạn năng còn được sử dụng

để kiểm tra tình trạng trạng tốt xấu của các linh kiện điện tử như: Điện trở, Tụ điện, Diode, tranziztor, Triac, Thyzistor,…Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại đồng hồ VOM khác nhau như loại VOM cơ và loại VOM điện tử

Mục tiêu:

- Trình bày được công dụng, nguyên lý cấu tạo đồng hồ vạn năng (VOM)

- Sử dụng thành thạo VOM để đo các đại lượng U, I, R theo đúng yêu cầu

kỹ thuật

Nội dung chính:

1 Cấu tạo, kết cấu mặt ngoài và công dụng VOM

Mục tiêu: Trình bày được cấu tạo, kết cấu mặt ngoài và công dụng của VOM

1.1 Đồng hồ VOM cơ

Hình 5.1:Mặt ngoài đồng hồ vạn năng

Đồng hồ VOM hay đồng hồ vạn năng được chế tạo dựa trên nguyên lý của

cơ cấu chỉ thị từ điện kết hợp với mạch điện tử bên trong Kết cấu mặt ngoài của đồng hồ được chia thành các phần như sau:

- Mặt chia độ gồm các thang đo sau:

+ Thang đo đầu tiên là thang đo điện trở (Ω) Thang này chia ngược, điểm “0”

nằm ở bên phải còn điểm lớn nhất “∞” nằm ở bên trái