Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 4 Đo lường điện cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm về đo lường điện; Đo các đại lượng điện; Đo công suất tác dụng trong mạch điện xoay chiều 3 pha;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Chương 4: Đo lường điện 4.1 Khái niệm chung Đo lường điện đo đại lượng điện dòng điện, điện áp, công suất đo đại lượng không điện nhiệt độ, quang thông, áp suất 4.1.1 Sai số cấp xác Nguyên nhân gây sai số: - Sai số bản: sai số vốn có dụng cụ đo trình chế tạo dụng cụ Ví dụ ma sát trục trụ, vạch chia độ mặt dụng cụ không xác - Sai số phụ: sai số phương pháp đo không xác + Điều kiện môi trường đo khác với điều kiện chuẩn + Cá nhân người đo có số tật nhìn lệch + Một số trường hợp ngẫu nhiên thay đổi bất thường trình đo 8/2/2012 BMNL 96 Có loại sai số: sai số tuyệt đối sai số tương đối Nếu gọi A trị số đại lượng cần đo Gọi A trị số đo độ lệch gọi sai số tuyệt đối DA% = Cấp xác DA = A - A' DA gọi sai số tương đối A Để đánh giá dụng cụ đo xác cao hay thấp người ta quy định cấp xác Cấp xác dụng cụ đo trị số lớn cho phép tính theo phần trăm sai số với trí số lớn thang đo Theo tiêu chuẩn Việt Nam dụng cụ đo chế tạo theo tám cấp xác, lµ: cÊp 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 vµ 8/2/2012 BMNL 97 VÝ dô: Mét Voltmet cã sè đo lớn 450V, cấp xác sai số tuyệt đối lớn vốn có dụng cụ là: 450.1 A= = 4,5V 100 - Những dụng cụ đo có cấp xác từ 0,05 đến 0,5 loại cấp xác dùng phòng thí nghiệm nghiên cứu khoa học - Loại dụng cụ có cấp xác từ 2,5 đến dụng cụ có cấp xác thấp dùng nhà máy, phòng thực tập nhà trường - Loại dụng cụ có cấp xác từ đến 1,5 loại dụng cụ có cấp xác vừa, thường dùng sản xuất, nhà máy, xí nghiệp 8/2/2012 BMNL 98 4.1.2 C¸c bé phËn chđ u cđa dïng đo phân loại Mỗi dụng cụ đo thường có hai phận mạch đo cấu đo: - Mạch đo dùng để biến đổi đại lượng cần đo thành đại lượng dòng điện, điện áp tác dụng trực tiếp lên cấu đo - Cơ cấu đo gồm phần động phần tĩnh Phần tĩnh làm nhiệm vụ biến đổi điện đưa vào thành tác dụng lên phần động Phần động gắn liền với trục, kim góc quay kim xác định trị số đại lượng cần đo 8/2/2012 BMNL 99 4.1.3 Cách kí hiệu dụng cụ đo Kí hiệu theo đại lượng đo: - Ampemet: A - Voltmet: V - Oatmet: W - Ômmet: W - Công tơ met kWh - Tần số: Hz 8/2/2012 BMNL 100 4.2 Đo đại lượng điện 4.2.1 Đo dòng điện Để đo dòng điện người ta dùng Ampemet Trong mạch điện Ampemet mắc nối tiếp với phụ tải Để cho phép đo xác điện trở RA cấu đo nhỏ để tổn hao công st Ampemet hiƯu øng Jun – Lenx¬ DPA = RA.I2 không đáng kể Hình 4.1 Sơ đồ nối dây Ampemet mạch điện 8/2/2012 BMNL 101 Đo dòng điện chiều Có thể dùng Ampemet chiều xoay chiều Trong bốn loại cấu trình bày trên, cấu kiểu từ điện có độ nhạy độ xác lớn Mở rộng thang đo cách ghép song song với cấu đo điện trở sơn RS Hình 4.2 Mở rộng thang ®o cđa Ampemet c¬ cÊu ®o tõ ®iƯn 8/2/2012 BMNL 102 Gọi IA dòng điện lớn chạy qua cấu đo, hệ số mở rộng thang ®o b»ng kA = I/Ia Is I I I Is = I - IA ® = - A = k - ® k = + s IA IA IA IA Điện trở cấu đo điện trở sơn RA, RS I A + IS IS KA = =1+ IA IA Theo định luật Ohm ta cã:IS RS = IA RA ® IS R A R R R = ® k = 1+ A ® k -1 = A ® R S = A IA R S RS RS k -1 8/2/2012 BMNL 103 Đo dòng điện xoay chiều Thường dùng loại Ampemet xoay chiều có cấu đo kiểu điện từ hay điện động kiểu từ điện có chỉnh lưu Hình 4.3 Mở rộng thang đo Ampemet điện từ điện động a Cuộn dây phần tĩnh chưa mở rộng thang đo b Cuộn dây phần tĩnh sau mở rộng thang đo Để mở rộng thang đo Ampemet xoay chiều, người ta chia cuộn dây phần tĩnh cấu đo thành hai hay nhiều đoạn chấn hoàn toàn giống đấu song song đoạn với nhau.Nhưng yêu cầu lực từ hoá không thay đổi 8/2/2012 BMNL 104 Đo dòng điện xoay chiều Để mở rộng thang đo nhiều người ta dùng máy biến dòng điện Cuộn dây sơ cấp máy biến dòng mắc nối tiếp với mạch điện cần đo, cuộn dây thứ cấp mắc nối tiếp với Ampemet có dòng điện thích hợp với cuộn dây cấu đo Gọi I1 dòng điện cần đo I2 dòng điện Ampemet hệ số biến dòng điện máy biến dòng Hệ số biến dòng k hệ số mở rộng thang đo kA 8/2/2012 BMNL Hình 4.4 Nối máy biến dòng 105 4.2.2 Đo điện áp Người ta dùng voltmet để đo điện áp mạch điện Voltmet mắc song song với mạch điện cần đo Để cho phép đo xác tổn hao công suất Voltmet phải nhỏ, ta có: PV = R.I V2 = U / R V Do dòng điện trở Voltmet phải lớn Đó khác Voltmet Ampemet 8/2/2012 Hình 4.5 Cách mắc Voltmet BMNL 106 Đo điện áp chiều Có thể dùng Voltmet chiều xoay chiều Voltmet kiểu từ điện có cấp xác độ chạy cao giới hạn thang đo Voltmet Voltmet kiểu từ điện nhỏ nên phải mở rộng thang đo cách nối tiếp điện trở phụ RP vào cuộn dây phần tĩnh cấu đo Hình 4.6 Mở rộng thang ®o v«n mÐt b»ng ®iƯn trë phơ RP 8/2/2012 BMNL 107 Đo điện áp chiều Gọi kv hệ sè më réng thang ®o cđa Voltmet ta cã: kv = U UV U điện áp cần đo UV điện áp đặt vào cấu đo Ta có U = UV + UP Up I v R p Rp U kv = =1+ = 1+ =1+ ® R p = (k v - 1).R v Uv Uv I v R v Rv 8/2/2012 BMNL 108 Đo điện áp xoay chiều Có thể dùng cấu đo kiểu ®iÖn tõ, ®iÖn ®éng hay tõ ®iÖn cã chØnh lu Loại điện từ có độ xác thấp dùng rộng rÃi công nghiệp dễ chế tạo, giá thành không cao + Để mở rộng thang ®o cđa Voltmet ®iƯn tõ díi 600V cã thĨ dïng điện trở phụ RP mắc nối tiếp với cấu + Muốn đo điện áp cao ta dùng máy biến điện áp đo lường có hai cuộn dây Hai đầu cuộn dây sơ cấp nối với điện áp cần đo hai đầu cuộn dây thứ cấp nối với hai đầu Voltmet Hệ số biến áp máy biến áp đo lường Hệ số mở rộng thang đo hệ số biến áp kv = k k= 8/2/2012 U1 U2 BMNL 109 CT 8/2/2012 BMNL 110 VT 8/2/2012 BMNL 111 4.2.3 Đo công suất Đo công suất mạch điện chiều Để đo công suất tiêu thụ phụ tải mạch điện chiều dùng Ampemet Voltmet mắc vào mạch ®iƯn Sau ®ã dïng c«ng thøc ®Ĩ tÝnh P = U I Ưu điểm phương pháp đơn giản, dễ thực Nhược điểm không đọc trực tiếp trị số công suất thang đo Hình 4.7 Đo công suất mạch điện chiều 8/2/2012 BMNL 112 Đo công suất tác dụng mạch điện xoay chiều pha Để đo công suất tác dụng mạch điện xoay chiều pha ta sử dụng oát mét pha Vì P = U.I.cosj nên dùng mạch đo mà phải dùng loại dụng cụ đo gọi Oatmet pha Oatmet thường chế tạo theo cấu kiểu điện động kiểu cảm ứng Có mômen quay tỉ lệ với công suất tác dụng mạch: 8/2/2012 2p M q = k ò p.dt = k.P T Hình 4.8 Sơ đồ nối oát mét động pha BMNL 113 Đo công suất tác dụng mạch điện xoay chiều pha Tuỳ theo mạch điện phụ tải pha có phương pháp đo công suất tác dụng sau: a Mạch điện pha đối xứng dây trung tính (mạch pha dây) cần dùng Otamet pha đo công suất mét pha råi nh©n 3: P3pha = P1pha b Mạch pha không đối xứng có dây trung tính phải dùng Oatmet pha đo công suất cho pha cộng trị số đo lại: P3pha = PA + PB + PC c Mạch ba pha dây trung tính (3 pha dây), phụ tải đối xứng không đối xứng, phải dùng Oatmet pha mắc hình vẽ Ta giải thích tổng công suất tác dụng đo từ Oatmet pha công suất tác dụng mạch pha 8/2/2012 BMNL 114 Đo công suất tác dụng mạch điện xoay chiều pha Công suất tức thời qua Oatmet W1, W2 là: P1 = iA.UAC P2 = iB.UBC Công suất tøc thêi qua hai Oatmet: P = P1 + P2 = iA.UAC + iB.UBC V× UAC = UA – UC UBC = UB UC nên P = iA (UA –UC) + iB(UB – UC) = iA.UA + iBUB (iA + iB).UC Theo định luật kirchoff1 mạch ®iƯn pha d©y: iC = - (iA + iB) VËy P = P1 + P2 = iAUA + iB.UB + iC.UC= PA + PB + PC NghÜa lµ c«ng st tøc thêi qua hai Oatmet chÝnh b»ng tỉng c«ng st tøc thêi cđa pha VËy c«ng st tác dụng qua hai Oatmet phải công suất tác dụng pha 8/2/2012 BMNL 115 Đo công suất tác dụng mạch điện xoay chiều pha Hình 4.9 Đo công suất mạch pha 8/2/2012 BMNL 116 4.2.4 Đo điện Để đo điện mạch điện xoay chiều pha, người ta dùng công tơ c¶m øng mét pha 8/2/2012 BMNL 117 ... BMNL 99 4. 1.3 Cách kí hiệu dụng cụ đo Kí hiệu theo đại lượng đo: - Ampemet: A - Voltmet: V - Oatmet: W - Ômmet: W - Công tơ met kWh - TÇn sè: Hz 8/2/2012 BMNL 100 4. 2 Đo đại lượng điện 4. 2.1 Đo... lớn 45 0V, cấp xác sai sè tut ®èi lín nhÊt vèn cã cđa dơng cụ là: 45 0.1 A= = 4, 5V 100 - Những dụng cụ đo có cấp xác từ 0,05 đến 0,5 loại cấp xác dùng phòng thí nghiệm nghiên cứu khoa học - Loại... sơn RS Hình 4. 2 Mở rộng thang đo Ampemet cấu đo từ điện 8/2/2012 BMNL 102 Gọi IA dòng điện lớn chạy qua cấu đo, hệ số mở rộng thang đo b»ng kA = I/Ia Is I I I Is = I - IA ® = - A = k - ® k = +