Giáo trình mô đun Đo lường điện - Điện tử (Nghề Điện tử công nghiệp - Trình độ cao đẳng) – CĐ Kỹ thuật Công nghệ BR–VT

Giáo trình Đo lường điện - Điện tử (Nghề Điện tử công nghiệp - Trình độ cao đẳng) là mô đun chuyên ngành quan trọng trong chương trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp. Mô đun này cung cấp cho sinh viên những kiến thức để: Định nghĩa được các khái niệm về đo lường, đo lường điện; phân tích các dạng sai số trong đo lường; phân tích cấu tạo, phân loại đồng hồ VOM; phân tích phương pháp sử dụng VOM để đo điện áp, dòng điện và dòng điện một chiều; phân tích cấu tạo, phân loại và nguyên lí hoạt động của máy hiện song;…

BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Ban hành lần: ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ NGHỀ ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐKTCN… ngày…… tháng…… năm ………… Hiệu trưởng trường Cao đẳng kỹ thuật công nghệ BR-VT Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Cơ điện tử trình độ Cao đẳng, giáo trình Đo lường Điện – Điện tử giáo trình mơ đun mơn học đào tạo chun ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung hiệu trưởng trường cao đẳng KTCN phê duyệt Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ chặt chẽ với nhau, logíc Khi biên soạn, tác giả biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao Trong q trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học cơng nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiên thức cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập để người học cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hồn thiện Các ý kiến đóng góp xin gửi Trường Cao đẳng KTCN - BRVT, KP Thanh Tân – TT Đất Đỏ - BRVT Đất đỏ ngày tháng năm 2020 Tham gia biên soạn Chủ biên: Kỹ sư Nguyễn Hùng MỤC LỤC GIÁO TRÌNH LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC Bài 01: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN Khái niệm đo lường điện 1.1 Khái niệm đo lường 1.2 Khái niệm đo lường điện 1.3 Các phương pháp đo Các sai số phương pháp hạn chế sai số .10 2.1 Khái niệm sai số 10 2.2 Các loại sai số 10 2.3 Các phương pháp hạn chế sai số .12 Bài 02: SỬ DỤNG VOM 13 Phân loại cấu tạo đồng hồ vạn 13 1.1 Phân loại đồng hồ vạn 13 Đo điện áp chiều VOM 17 Đo điện áp xoay chiều (ACV) 18 Đo cường độ dòng điện chiều: (DC.mA) .20 Đo trị số điện trở VOM .21 5.1 Các bước thực 21 5.2 Kiểm tra diode 22 5.3 Kiểm tra tụ điện 22 Bài 03: SỬ DỤNG MÁY HIỆN SÓNG 24 Phân loại cấu tạo 24 1.1 Giới thiệu Máy sóng: (Oscilloscope) 24 1.2 Cơng dụng Máy sóng 24 1.3 Phân loại máy sóng .25 1.3.1 Máy sóng tương tự 25 1.3.2 Máy sóng số 26 1.3.3 Các nút chức mặt trước máy sóng 27 1.3.4 Các nút chức mặt sau máy sóng 28 1.3.5 Thiết lập chế độ hoạt động cách khởi động 28 Nguyên lý hoạt động 29 Đo dạng sóng 29 3.1 Đo điện áp dc 29 3.2 Đo điện áp ac 30 3.3 Đo tần số 30 Bài 4: LẮP ĐẶT ĐỒNG HỒ ĐO ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN 34 Đo điện áp 34 1.1 Nguyên lý đo điện áp 34 1.2 Mở rộng thang đo Vôn mét 35 1.3 Đo điện áp xoay chiều (AC.V) 38 1.4 Đo điện áp chiều (DC.V ) .40 Đo dòng điện 41 2.1 Nguyên lý đo dòng điện 41 2.2 Mở rộng thang đo ampe mét 42 2.3 Đo dòng điện xoay chiều (AC) 45 2.4 Đo dòng điện chiều (DC) 47 Bài 5: LẮP ĐẶT ĐỒNG HỒ ĐO TẦN SỐ VÀ CÔNG SUẤT 49 Đo tần số .49 1.1 Khái quát chung 49 1.2 Các phương pháp đo tần số .49 1.3 Lắp đặt đồng hồ đo tần số kế .53 1.3.1 Vị trí lắp đặt tần số kế 53 1.3.2 Các bước lắp đặt tần số kế .53 Đo công suất 54 2.1 Khái quát chung 54 2.2 Nguyên lý đo công suất 54 2.3 Đo công suất pha 54 2.4 Đo công suất pha 55 Lắp đặt máy biến điện áp .60 1.1 Cấu tạo máy biến điện áp 60 1.2 Nguyên lý làm việc máy biến điện áp 61 1.3 Lựa chọn máy biến điện áp .61 1.4 Lắp đặt máy biến điện áp 61 Lắp đặt máy biến dòng điện 62 2.1 Cấu tạo máy biến dòng điện .62 2.2 Nguyên lý làm việc máy biến dòng điện 63 2.3 Lựa chọn máy biến dòng điện 63 2.4 Lắp đặt máy biến dòng điện 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mô đun: ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Mã mơ đun: MĐ 12 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun: - Vị trí: Mơ đun học sau mơn học: An toàn lao động, Kỹ thuật điện học trước mô đun Kỹ thuật điện tử, Kỹ thuật cảm biến - Tính chất: Là mơ đun chun ngành quan trọng chương trình đào tạo nghề Cơ điện tử - Ý nghĩa: Là mô đun sở để học mô đun chuyên nghành Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: + Định nghĩa khái niệm đo lường, đo lường điện + Phân tích dạng sai số đo lường + Phân tíchcấu tạo, phân loại đồng hồ VOM + Phân tích phương pháp sử dụng VOM để đo điện áp, dòng điện dịng điện chiều + Phân tíchcấu tạo, phân loại nguyên lí hoạt động máy song + Phân tích phương pháp sử dụng máy sóng để đo dạng sóng + Phân tích ngun lí đo điện áp đo dịng điện + Phân tích ngun lí đo cơng suất đo tần số + Phân tích nguyên lí máy biến điện áp máy biến dịng điện + Phân tích cách lựa chọn thiết bị đo + Giải thích sơ đồ nguyên lý mạnh đo điện áp, dòng điện, tần số công suất - Về kỹ năng: + Lựa chọn xác thiết bị đo cho đại lượng điện + Lắp đặt đồng hồ đo đại lượng điện yêu cầu kỹ thuật + Sử dụng đồng hồ đo, kiểm tra thiết bị/ khí cụ điện + Gia cơng kết đo nhanh chóng, xác + Bảo quản đồng hồ đo tiêu chuẩn kỹ thuật + Đảm bảo an toàn cho người thiết bị - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Thực tốt công việc độc lập phối hợp làm việc nhóm cách hiệu có tinh thân trách nhiệm cao với cơng việc + Nhanh nhẹn, cẩn thận, ngăn nắp trình thực Nội dung mơ đun: Bài 01: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN Giới thiệu: Bài 01 trình bày khái niệm đo lường, phương pháp đo dạng sai số, cách hạn chế sai số đo lường Mục tiêu: + Phân tích khái niệm đo lường, đo lường điện + Phân tích loại sai số đo hạn chế loại sai số đo + Rèn luyện tính xác, chủ động, nghiêm túc công việc Nội dung: Khái niệm đo lường điện 1.1 Khái niệm đo lường Trong q trình nghiên cứu khoa học nói chung cụ thể từ việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, thửnghiệm vận hành, sữa chữa thiết bị, q trình cơng nghệ… u cầu phải biết rõ thông số đối tượng để có định phù hợp Sự đánh giá thông số quan tâm đối tượng nghiên cứu thực cách đo đại lượng vật lý đặc trưng cho thơng số Đo lường trình đánh giá, định lượng đại lượng cần đo để có kết số so với đơn vị đo Kết đo lường (Ax) giá trị số, định nghĩa tỉ số đại lượng cần đo (X) đơn vị đo (Xo): Ax = X/Xo (1.1) Từ (1.1) có phương trình phép đo: X = Ax.Xo Chỉ rõ so sánh X so với Xo, muốn đo đại lượng cần đo X phải có tính chất giá trị so sánh được, muốn đo đại lượng khơng có tính chất so sánh thường phải chuyển đổi chúng thành đại lượng so sánh Ví dụ: đo dịng điện I = 5A, có nghĩa là: đại lượng cần đo dòng điện I, đơn vị đo A(ampe), kết số 1.2 Khái niệm đo lường điện Đo lường điện trình đánh giá định lượng đại lượng điện (điện áp, dòng điện, điện trở, điện dung, điện cảm, tần số, công suất, điện năng, hệ số cơng suất…) để có kết số so với đơn vị đo 1.3 Các phương pháp đo Định nghĩa: Phương pháp đo việc phối hợp thao tác trình đo, bao gồm thao tác: xác định mẫu thành lập mẫu, so sánh, biến đổi, thể kết hay thị Phân loại: Trong thực tế thường phân thành hai loại phương pháp đo: o Phương pháp đo biến đổi thẳng o Phương pháp đo so sánh 1.3.1 Phương pháp biến đổi thẳng - Định nghĩa: Là phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu biến đổi thẳng, nghĩa khơng có khâu phản hồi - Q trình thực hiện: + Đại lượng cần đo X qua khâu biến đổi để biến đổi thành số NX, đồng thời đơn vị đại lượng đo XO biến đổi thành số NO + Tiến hành trình so sánh đại lượng đo đơn vị (thực phép chia NX/NO), Thu kết đo: AX = X/XO = NX/NO (1.2) X X BĐ A/D X0 Nx N0 Nx N0 SS X0 Hình 1.1 Lưu đồ phương pháp đo biến đổi thẳng Quá trình gọi trình biến đổi thẳng, thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo biến đổi thẳng Tín hiệu đo X tín hiệu đơn vị XO sau qua khâu biến đổi (có thể hay nhiều khâu nối tiếp) qua biến đổi tương tự-số A/D để có NX NO, qua khâu so sánh có NX/NO Dụng cụ đo biến đổi thẳng thường có sai số tương đối lớn tín hiệu qua khâu biến đổi có sai số tổng sai số khâu, dụng cụ đo loại thường sử dụng độ xác yêu cầu phép đo không cao 1.3.2 Phương pháp đo kiểu so sánh - Định nghĩa: phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu mạch vịng, nghĩa có khâu phản hồi X DX SS Nx BD A/D CT 000 XK D/A Hình 1.2 Lưu đồ phương pháp đo biến đổi kiểm so sánh - Quá trình thực hiện: + Đại lượng đo X đại lượng mẫu X0 biến đổi thành đại lượng vật lý thuận tiện cho việc so sánh + Q trình so sánh X tín hiệu XK (tỉ lệ với X0) diễn suốt trình đo, hai đại lượng đọc kết XK có kết đo Quá trình đo gọi trình đo kiểu so sánh Thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo kiểu so sánh (hay gọi kiểu bù) Các phương pháp so sánh: so sánh SS thực việc so sánh đại lượng đoX đại lượng tỉ lệ với mẫu XK, qua so sánh có: ∆X = X - XK Tùy thuộc vào cách so sánh mà có phương pháp sau: + So sánh cân bằng: Quá trình thực hiện: đại lượng cần đo X đại lượng tỉ lệ với mẫu XK = NK.XO so sánh với cho ∆X = 0, từ suy X = XK = NK.X0 ⇒ suy kết đo: AX= X/X0 = NK (1.3) Trong trình đo, XK phải thay đổi X thay đổi để kết so sánh ∆X = từ suy kết đo Độ xác: phụ thuộc vào độ xác XK độ nhạy thiết bị thị cân (độ xác nhận biết ∆X = 0) Ví dụ: cầu đo, điện kế cân … + So sánh không cân bằng: Quá trình thực hiện: đại lượng tỉ lệ với mẫu XK không đổi biết trước, qua so sánh có ∆X = X - XK, đo ∆X có đại lượng đo X = ∆X + XK từ có kết đo: AX = X/XO = (∆X + XK)/XO Độ xác: độ xác phép đo chủ yếu độ xác XK định, ngồi cịn phụ thuộc vào độ xác phép đo ∆X, giá trị ∆X so với X (độ xác phép đo cao ∆X nhỏ so với X) Phương pháp thường sử dụng để đo đại lượng không điện, đo ứng suất (dùng mạch cầu không cân bằng), đo nhiệt độ… + So sánh không đồng thời: Quá trình thực hiện: dựa việc so sánh trạng thái đáp ứng thiết bị đo chịu tác động tương ứng đại lượng đo X đại lượng tỉ lệ với mẫu X K, hai trạng thái đáp ứng suy X = XK Đầu tiên tác động X gây trạng thái đo thiết bị đo, sau thay X đại lượng mẫu XK thích hợp cho gây trạng thái X tác động, từ suy X = XK Như rõ ràng XK phải thay đổi X thay đổi Độ xác: phụ thuộc vào độ xác XK Phương pháp xác thay XK X trạng thái thiết bị đo giữ nguyên Thường giá trị mẫu đưa vào khắc độ trước, sau qua vạch khắc mẫu để xác định giá trị đại lượng đo X Thiết bị đo theo phương pháp thiết bị đánh giá trực tiếp vônmét, ampemét thị kim + So sánh đồng thời: Quá trình thực hiện: so sánh lúc nhiều giá trị đại lượng đo X đại lượng mẫu XK, vào giá trị suy giá trị đại lượng đo Ví dụ: xác định inch mm: lấy thước có chia độ mm (mẫu), thước theo inch (đại lượng cần đo), đặt điểm trùng nhau, đọc điểm trùng là: 127mm inch, 254mm 10 inch, từ có được: inch = 127/5 = 254/10 = 25,4 mm Trong thực tế thường sử dụng phương pháp để thử nghiệm đặc tính cảm biến hay thiết bị đo để đánh giá sai số chúng Từ phương pháp đo có cách thực phép đo là: - Đo trực tiếp: kết có sau lần đo - Đo gián tiếp: kết có phép suy từ số phép đo trực tiếp - Đo hợp bộ: gián tiếp phải giả phương trình hay hệ phương trình có kết - Đo thống kê: đo nhiều lần lấy giá trị trung bình có kết Các sai số phương pháp hạn chế sai số 2.1 Khái niệm sai số Trong kỹ thuật đo lương người ta ln tìm cách chế tạo dụng cụ đo ngày xác hơn, hồn hảo hơn, khơng tránh khỏi sai số Nguyên nhân gây nên sai số thường do: - Dụng cụ đo - Phương pháp đo chọn - Mức độ cẩn thận đo Do kết đo lường khơng với giá trị xác đại lượng đo mà có sai số, gọi sai số phép đo Như muốn có kết xác phép đo trước đo phải xem xét điều kiện đo để chọn phương pháp đo phù hợp, sau đo cần phải gia cơng kết thu nhằm tìm kết xác 2.2 Các loại sai số Sai số phép đo người ta thường chia thành loại sau: 2.2.1 Sai số hệ thống (systematic error) Là sai số phụ thuộc cách có quy luật vào người đo, dụng cụ đo hoàn cảnh đo Khi lặp lại lần đo trị số gần giống Sai số hệ thống chia thành loại sau Sai số dụng cụ đo: sai số vốn có dụng cụ đo định trình chế tạo, sai số quy cấp độ xác dụng cụ đo điều kiện tiêu chuẩn Ví dụ: Sai số hệ thống khơng đổi là: sai số khắc độ thang đo (vạch khắc độ bị lệch…) Sai số phụ dụng cụ đo: gây nên điều kiện làm việc khác điều kiện tiêu chuẩn dụng cụ đo Ví dụ: Sai số hệ thống thay đổi sai số dao động nguồn cung cấp (pin yếu, ổn áp không tốt…), ảnh hưởng trường điện từ, hiệu chỉnh dụng cụ đo khơng xác … 10 Hình 5.2 Sơ đồ ngun lý tần số kế điện dung dùng chỉnh lưu Cầu đo tần số Để đo tần số, dùng cầu đo mà điều kiện cân cầu phụ thuộc vào tần số nguồn dòng điện cung cấp Hình 5.3 Mạch cầu đơn giản đo tần số Tần số kế thị số: Nguyên lý tần số kế thị số đếm số xung N tương ứng với số chu kỳ cảu tần số cần đo fx khoảng thời gian gọi thời gian đo Tđo Hình 5.4 Tần số kế thị số: a) Sơ đồ khối b) Giản đồ xung 52 Hình 5.5 Hình ảnh tần số kế thị số Máy hiển thị sóng oscillocope Dựa vào việc tính thời gian chu kỳ sóng suy tần số xung f [Hz] = / T (s) Hình 5.6 Máy hiển thị sóng 1.3 Lắp đặt đồng hồ đo tần số kế 1.3.1 Vị trí lắp đặt tần số kế Tần số kế thường lắp cố định tủ điện, máy phát điện… 1.3.2 Các bước lắp đặt tần số kế Bước 1: Chọn tần số kế - Loại tần số kế: - Thang đo, kiểu lắp đặt Hình 5.9 Sơ đồ đấu dây tần số kế a) Sơ đồ đấu dây b) Hình ảnh tần số kế Bước 2: Cố định tần số kế - Chọn vị trí lắp đặt: Bước 3: Đấu nối: tần số kế đấu song song với nguồn điện, đạm bảo chắn, thẩm mỹ Bước 4: Kiểm tra, cấp nguồn đọc kết - Kiểm tra: + Kiểm tra mắt: Dùng mắt quan sát 53 + Kiểm tra ngắn mạch: Dùng VOM để thang Ω đo đầu cấp nguồn kìm đồng hồ phải giá trị R = Rf Nếu kim bị ngắn mạch - Cấp nguồn đọc kết đo: Giá trị đo = giá trị đọc Đo công suất 2.1 Khái quát chung Công suất đại lượng phần lớn đối tượng, trình tượng vật lý Vì việc xác định công suất phép đo phổ biến Việc nâng cao độ xác phép đo đại lượng có ý nghĩa to lớn kinh tế quốc dân, liên quan đến việc tiêu thụ lượng, đến việc tìm nguồn lượng mới, việc tiết kiệm lượng Công suất gồm loại sau: Công suất tác dụng (công suất thực, công suất hữu công): P (KW) Công suất phản kháng (công suất ảo, công suất vô công): Q (KVAr) Công suất biểu kiến (công suất danh định, cơng suất tồn phần): S (KVA) Trong chương trình ta nghiên cứu đo công suất thực, để đo cơng suất thực ta dùng nhiều phương pháp như: Phương pháp điện, Phương pháp điện, Phương pháp nhiệt điện Phương pháp so sánh, Woat kế thiết bị dùng đo công suất tiêu thụ Woat kế chế tạo dựa cấu từ điện, cấu điện từ cấu điện động Cấu tạo Woat kế gồm: cuộn dây chính: cuộn dịng cuộn áp Cuộn dòng gọi cuộn dây phần tĩnh a có điện trở nhỏ mắc nối tiếp với phụ tải RL Cuộn áp gọi cuộn dây phần động b có điện trở lớn mắc nối tiếp với điện trở phụ RP mắc song song với nguồn Hình 5.10 Woat mét pha 2.2 Nguyên lý đo cơng suất Từ cơng thức tính cơng suất thực: P = U.I.Cos Vậy ta thấy oat kế giống bao gồm vôn kế kết hợp với ampe kế để đo dịng áp góc lệch pha dịng áp mạch điện Từ ta đo công suất tiêu thụ mạch 2.3 Đo công suất pha Để đo công suất mạch điện pha người ta thường dùng woatmet 1pha 54 2.3.1 Vị trí lắp đặt ốt kế t kế thường lắp cố định tủ điện, máy phát điện… 2.3.2 Các bước lắp đặt oát kế Bước 1: Chọn oát kế - Loại oát kế: - Thang đo, kiểu lắp đặt Bước 2: Cố định oát kế - Chọn vị trí lắp đặt - Khoan, khoét lỗ - Cố định oát kế Bước 3: Đấu nối: - Đầu – đầu phát đấu chung với - Đầu 1, đấu vào nguồn - Đầu 3, đấu với phụ tải U W Rt Hình 5.11 Sơ đồ dấu dây oatmet pha Chú ý đo công suất watmet điện động: + Đấu nối đầu cuộn dây: watmet có ký hiệu ngơi (*) đầu cuộn dây gọi đầu phát, mắc watmet phải ý nối đầu có kí hiệu dấu (*) với Bước 4: Kiểm tra, cấp nguồn đọc kết - Kiểm tra: + Kiểm tra mắt: Dùng mắt quan sát + Kiểm tra ngắn mạch: Dùng VOM để thang Ω đo đầu cấp nguồn kìm đồng hồ phải giá trị R gần Rtải Nếu kim bị ngắn mạch, kim khơng lên bị hở mạch - Cấp nguồn đọc kết đo: Giá trị đo = giá trị đọc 2.4 Đo công suất pha 2.4.1 Nguyên lý chung Trong mạch điện pha, phụ tải thường mắc theo hai cách: - Phụ tải mắc hình - Phụ tải mắc hình tam giác 55 Đối với phụ tải hình khơng có dây trung tính (nghĩa mạch có dây) có dây trung tính (tức mạch có dây) Hình 5.12 Các cách mắc phụ tải mạch pha: a) Mắc hình b) Mắc hình tam giác Về ngun tắc biến đổi từ hình hình tam giác (sơ đồ tương đương) ngược lại Phụ tải đối xứng (ở dây nhau) không đối xứng Trong thực tế phụ tải thường không đối xứng vận hành lưới điện người ta cố gắng tạo phụ tải đối xứng (hay gần đối xứng) có lợi cho máy phát cho lưới điện Để thực lưới đo công suất tổng mạch pha, ta sử dụng phương pháp đo công suất sau đây: Đo công suất watmet Đo công suất hai watmet Đo công suất ba watmet 2.4.2 Đo công suất ba pha watmet - Nếu mạch pha có phụ tải hình đối xứng: cần đo công suất pha phụ tải sau nhân ta nhận cơng suất tổng P∑ = 3.P Hình 5.13 Đo cơng suất mạch pha phụ tải hình đối xứng Nếu mạch pha có phụ tải tam giác đối xứng: cần đo công suất nhánh phụ tải sau nhân nhận cơng suất tổng 56 Hình 5.14 Đo cơng suất mạch pha phụ tải hình tam giác đối xứng 2.4.3 Đo cơng suất hai watmet - Sơ đồ nguyên lý: Dựa công thức: P∑ = uACiA + uBCiB; P∑ = uABiA + uCBiC; P∑ = uBAiB + uCAiC Suy đo công suất mạch pha watmet Hình 5.15 Đo cơng suất mạch pha watmét Không phụ thuộc vào phụ tải (đối xứng hay khơng đối xứng, tam giác hay hình khơng có dây trung tính) đo công suất tổng hai watmet theo cách mắc hình 5.6: theo cách thứ ta lấy pha C làm pha chung; cách thứ hai pha B chung; cách thứ pha A chung Cơng suất tổng tính theo cơng thức - Sơ đồ đấu dây: Trong thực tế oatmet người ta tích hợp lại thành oatmet gọi oatmet pha phần tử, tức dụng cụ đo có phần tĩnh, cịn phần động chung Mômen quay tác động lên phần động tổng mơmen thành phần Hình 5.16 t mét pha 57 - Sơ đồ đấu dây oát mét pha phần tử A A IA B B C PHỤ TẢI PHA DÂY IC C Hình 5.17 Sơ đồ đấu dây oatmet pha 2phần tử 2.4.4 Đo công suất ba watmet - Sơ đồ nguyên lý: Trong trường hợp mạch pha có tải hình có dây trung tính: nghĩa mạch pha dây phụ tải không đối xứng Để đo công suất tổng ta phải sử dụng watmet, công suất tổng tổng công suất watmet Cách mắc watmet Cuộn áp watmet mắc vào điện áp pha UAN, UBN, UCN; cuộn dòng dòng điện pha IA, IBB, IC Dây trung tính N – N dây chung cho pha Công suất tổng là: P∑ = PA + PB +PC Hình 5.18 Đo cơng suất mạch pha watmét - Sơ đồ đấu dây: Các phương pháp chủ yếu dùng phịng thí nghiệm Trong thực tế người ta sử dụng loại watmet có phần tử Tức dụng cụ đo có phần tĩnh, cịn phần động chung Mơmen quay tác động lên phần động tổng mômen thành phần Sơ đồ đấu dây nhình vẽ 5.9 A B A IA B C N PHỤ TẢI IB PHA C IC DÂY Hình 5.19 Sơ đồNđấu dây oatmet pha phần tử 58 2.4.5 Các bước lắp đặt Bước 1: Chọn oát kế - Loại tần oát kế: - Thang đo, kiểu lắp đặt Bước 2: Cố định ốt kế - Chọn vị trí lắp đặt - Khoan, khoét lỗ - Cố định oát kế Bước 3: Đấu nối: Theo sơ đồ nguyên lý loại oát kế Bước 4: Kiểm tra, cấp nguồn đọc kết - Kiểm tra: + Kiểm tra mắt: quan sát mắt + Kiểm tra ngắn mạch: Dùng VOM để thang Ω đo đầu cấp nguồn kìm đồng hồ phải giá trị R gần Rtải Nếu kim bị ngắn mạch, kim khơng lên bị hở mạch - Cấp nguồn đọc kết đo: Giá trị đo = giá trị đọc Câu hỏi tập: Câu 1: Các phương pháp đo tần số, tần số kế gì? Câu 2: Cách lắp đặt tần số kế? Câu 3: Oát mét dùng để làm gì? Có loại ốt mét, phương pháp đo công suất pha? Câu 4: Các bước lắp đặt oát mét? 59 Bài 6: LẮP ĐẶT MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP VÀ BIẾN DỊNG Giới thiệu: Trình bày cấu tạo, nguyên lý, lựa chọn phương pháp lắp đặt máy biến điện áp (TU) Trình bày cấu tạo, nguyên lý, lựa chọn lắp đặt máy biến dòng điện (TI) Mục tiêu: Sau học xong học người học có khả năng: +Lựa chọn, lắp đặt máy biến điện áp yêu cầu kỹ thuật + Giải thích ký hiệu máy biên điện áp + Sử dụng bảo quản đồng hồ đo tiêu chuẩn kỹ thuật + Giải thích ký hiệu máy biên dòng điện + Sử dụng bảo quản đồng hồ đo tiêu chuẩn kỹ thuật + Rèn luyện tính xác, chủ động, nghiêm túc công việc Nội dung Lắp đặt máy biến điện áp 1.1 Cấu tạo máy biến điện áp Máy biến điện áp gọi TU (transformer voltage) thực chất máy biến áp cách ly với cuộn sơ cấp có số vịng nhiều cuộn thứ cấp có vịng Hình 6.1 Hình dạng bên ngồi máy biến điện áp Hình 6.2 Cấu tạo máy biến điện áp Cấu tạo máy biến điện áp gồm - Cuộn dây: 60 + Cuộn sơ cấp có số vịng nhiều + Cuộn thứ cấp có vịng - Lõi thép: giống máy biến áp thường - Vỏ máy: giống máy biến áp thường Máy biến điện áp thiết kế cho điện áp dây quấn thứ cấp thay đổi tải thay đổi từ lúc không tải đến đầy tải (tải định mức) 1.2 Nguyên lý làm việc máy biến điện áp Tương tự máy biến áp cách ly Hình Nguyên lý máy biến điện áp - Trạng thái làm việc TU gần khơng tải chúng làm việc với thiết bị có tổng trở lớn (Volt kế, cuộn áp Wat kế, cuộn áp rơle bảo vệ .) - TU đo lường hầu hết máy biến áp giảm áp Chúng thiết kế để giảm điện áp cuộn thứ cấp xuống khoảng 100V` hay 100/√3 V, không kể điện áp sơ cấp định mức - TU thường dùng phục vụ cho đo lường, bảo vệ rơle tự động hóa 1.3 Lựa chọn máy biến điện áp Tuy theo mục đích sử dụng vào việc đo lường, bảo vệ role hay tự động hóa mà ta chọn TU phù hợp - Công suất sử dụng (VA) - Điện áp định mức sơ cấp U1 (KV): UTU ≥ Uđm Mạng - Tỷ số biến áp: kt = U1 / U2 + Điện áp sơ cấp (U1) TU thường 6, 10, 35, 110, 220, 500…KV + Điện áp thứ cấp (U2) TU theo tiêu chuẩn 100 (V) hay 100/√3 (V) - Dãy tần số hoạt động: VN tần số điện công nghiệp 50Hz 1.4 Lắp đặt máy biến điện áp Bước 1: Chọn kiểm tra - Chọn TU: xem mục Kiểm tra: Dùng VOM đo điện trở xác định cuộn sơ cấp thứ cấp Bước 2: Cố định TU - Đặt tư thế, thuận tiện cho việc đấu dây - Chắc chắn, thẳng đứng Bước 3: Đấu dây - Hai đầu cuộn thứ cấp đấu vào vôn kế (cuộn áp rơ le, …); hai đầu dây cuộn sơ cấp đấu vào lưới điện 61 - Vặn chặt vít đấu dây để tiếp xúc tốt - Vỏ TU phải nối đất - Khi sử dụng máy TU cần ý không nối tắt mạch thứ cấp gây cố ngắn mạch lưới điện sơ cấp Bước 4: Kiểm tra mạch điện, cấp nguồn thử - Kiểm tra: + Kiểm tra mắt: quan sát mắt + Kiểm tra ngắn mạch: Dùng VOM để thang Ω đo đầu sơ cấp đầu thứ cấp kìm đồng hồ phải giá trị R điện trở cuộn sơ cấp thứ cấp TU Nếu kim bị ngắn mạch, kim khơng lên bị hở mạch - Cấp nguồn quan sát vôn kế đọc giá trị đo vơn kế tính giá trị điện áp đo Lắp đặt máy biến dòng điện 2.1 Cấu tạo máy biến dòng điện Máy biến dòng điện hay TI (transformer current) thiết bị dùng để chuyển đổi dòng điện từ trị số lớn xuống trị số nhỏ nhằm mục đích đo lường cung cấp cho dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle tự động hóa Hình 6.4 Hình ảnh máy biến dòng Máy biến dòng thiết kế để giảm dòng điện thứ cấp xuống 5A 1A khơng phụ thuộc vào dịng điện sơ cấp Cấu tạo máy biến dòng: Máy biến dòng thực chất máy biến áp cách ly với: Cuộn dây: + Cuộn sơ cấp có số vịng dây tiết diện lớn (thường quấn vòng dây sử dụng dây cần đo làm cuộn sơ cấp ) + Cuộn thứ cấp có số vịng dây nhiều tiết diện nhỏ Lõi thép: ghép từ thép kỹ thuật điện thường có dạng hình trịn, hai cuộn dây quấn sơ cấp thứ cấp đặt lõi thép - Vỏ máy: thường làm nhựa, bọc quanh lõi thép 62 Hình 6.5 Cấu tạo máy biến dòng 2.2 Nguyên lý làm việc máy biến dòng điện Tương tự máy biến áp cách ly Hình 6.6 Nguyên lý máy biến dòng Trạng thái làm việc TI trạng thái ngắn mạch chúng làm việc với thiết bị có tổng trở nhỏ (Ampre kế, cuộn dịng Wat kế, cuộn dịng cơng tơ điện, rơle ) Trong hầu hết máy biến dịng điện thường có dịng điện ngõ cuộn thứ cấp 5A cho dù dòng điện định mức sơ cấp 2.3 Lựa chọn máy biến dòng điện - Theo điện áp định mức: Uđm.TI ≥ Uđm.Mạng - Theo dòng điện sơ cấp định mức \: I1đm.TI ≥ Ilvmax - Tỷ số biến dòng: Kt = I / I + Thường TI có I1đm 100, 150, 200, 500, 600, 1000 (A) + Thường TI có I2đm 1A 5A - Cơng suất định mức (VA) - Dãy tần số hoạt động: VN tần số điện công nghiệp 50Hz 63 2.4 Lắp đặt máy biến dòng điện Bước 1: Chọn kiểm tra - Chọn TI: xem mục Kiểm tra: Dùng VOM đo điện trở xác định cuộn sơ cấp thứ cấp Bước 2: Cố định TI - Đặt chiều, thuận tiện cho việc đấu dây - Chắc chắn, vng góc với mặt phẳng lắp đặt Bước 3: Đấu dây A Nguồn Phủ tải Hình 6.7 Sơ đồ đấu dây máy biến dòng - Hai đầu cuộn thứ cấp đấu vào Ampe kế (cuộn dịng cơng tơ điện, cuộn dòng oat kế, rơ le, …); dây cần đo luồn vào biến dòng (nếu biến dòng có cuộn sơ cấp đấu nối tiếp với tải) - Vặn chặt vít đấu dây để tiếp xúc tốt - Cuối cuộn thứ cấp TI phải nối với đất Chú ý: - Khi đấu biến dịng trở lên phải đấu cực tính - Khi sử dụng máy biến dòng để cung cấp cho nhiều thiết bị phải mắc nối tiếp thiết bị với - Khi sử dụng TI cần ý không để dây quấn thứ cấp hở mạch dịng điện từ hóa lớn, lõi thép bảo hịa sâu nóng lên làm cháy dây quấn Ngoài ra, suất điện động nhọn đầu gây nên điện áp cao đến hàng nghìn Volt thứ cấp dẫn đến khơng an tồn cho người sử dụng Bước 4: Kiểm tra mạch điện, cấp nguồn thử - Dùng VOM kiểm tra thông mạch, ngắn mạch - Cấp nguồn quan sát thiết bị đo Bước 4: Kiểm tra mạch điện, cấp nguồn thử - Kiểm tra: quan sát mắt - Cấp nguồn thử: quan sát ampe kế đọc giá trị đo ampe kế tính giá trị dịng điện đo Câu hỏi tập: Câu 1: Đặc điểm khác máy biến điện áp với máy biến áp thong thường Công dụng máy biến điện áp? 64 Câu 2: Các bước lắp đặt máy biến điện áp? Câu 3: Đặc điểm khác máy biến dòng điện với máy biến điện áp máy biến áp thông thường Công dụng máy biến dòng điện? Câu 4: Các bước lắp đặt máy biến dòng điện? 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngô Diên Tập, Đo lường điều khiển máy tính, NXB Khoa học Kỹ thuật 1997 [2] Bùi Văn Yên, Sửa chữa điện máy công nghiệp, NXB Đà nẵng, 1998 [3] Đặng Văn Đào, Kỹ Thuật Điện, NXB Giáo Dục 1999 [4] Nguyễn Đình Thắng, Giáo trình An toàn điện, NXB Giáo Dục 2002 [5] Nguyễn Văn Hoà, Giáo trình Đo lường đại lượng điện khơng điện, NXB Giáo Dục 2002 66 ... thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Cơ điện tử trình độ Cao đẳng, giáo trình Đo lường Điện – Điện tử giáo trình mơ đun mơn học đào tạo chuyên ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung... TỬ Mã mô đun: MĐ 12 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun: - Vị trí: Mơ đun học sau mơn học: An tồn lao động, Kỹ thuật điện học trước mô đun Kỹ thuật điện tử, Kỹ thuật cảm biến - Tính... đun chun ngành quan trọng chương trình đào tạo nghề Cơ điện tử - Ý nghĩa: Là mô đun sở để học mô đun chuyên nghành Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: + Định nghĩa khái niệm đo lường, đo lường điện