Giáo trình Đo lường điện và không điện (Nghề Điện dân dụng - Trình độ Cao đẳng) được biên soạn gồm có 12 bài và được chia thành 2 phần, phần 1 gồm có những nội dung chính sau: Khái niệm về đo lường điện, đo dòng điện, đo điện áp, đo điện trở cách điện bằng Mê Gôm Mét, sử dụng VOM, đo công suất bằng Oát mét. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm nội dung chi tiết.
Trang 11
; BO GIAO THONG VAN TAI “
TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I
GIAO TRINH
DO LUONG DIEN VA KHONG DIEN
NGHE: ĐIỆN DAN DUNG TRÌNH ĐỘ CAO ĐĂNG
Ban hành theo Quyết định số 1955/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày 21/12/2017 của Hiệu
trưởng Trường Cao đắng GTVT Trung ương I
Hà Nội, năm 2017
Trang 3LOI GIGI THIEU
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 học sinh 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 đề giảng dạy
và làm tài liệu tham khảo cho học sinh nghề điện dân dụng Nội dung của giáo
trình được trình bày trong 13 bài cụ thê như sau:
Bài 1: Các khái niệm về đo lường điện, Bài 2: Đo dòng điện,
Bài 3: Đo điện áp,
Bai 4: Do 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,
Bai 10: Do điện trở tiếp dia bang ter rô mét,
Bai 11: Do dudng kinh và độ sâu bằng thước kẹp,
Trang 4BAI |: KHAI NIEM VE DO LƯỜNG ĐIỆN 1 Định nghĩa đo lường 2 Các phương pháp đo 3 Sơ đồ khối dụng cụ đo 4.Các ký hiệu trên mặt dụng cụ đo 5.Dac tinh cơ bản của dụng cụ đo 6.Các thành phần cấu tạo cơ bản dụng cụ đo điện 7.Cau tạo và nguyên lý làm việc của các cơ cấu đo thơng dụng §.Nhận dạng, phân biệt các kiểu cơ cấu đo BÀI 2 ĐO DÒNG ĐIỆN 1 Cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý hoạt động của các am pe mét 2.Mắc ampe đo cường độ dòng điện
3 Phương pháp mở rộng giới hạn đo BÀI 3 ĐO ĐIỆN ÁP 1.1.Vôn mét từ điện 1.2.Vôn mét điện từ 1.3.Vôn mét điện động 1.4.Vôn mét điện tử BÀI 4_ ĐO ĐIỆN TRỞ CÁCH ĐIỆN BẰNG MÊ GÔM MÉT 1.1 Mê gôm mét cơ
Trang 5BÀI 6 ĐO CONG SUAT BANG OAT MET 1.Oát mét một pha kiểu điện động 2.Sơ đồ nói dây mắc oát mét đo công suất tác dụng 3.Những điểm lưu ý khi sử dụng oát mét
BÀI 7 ĐO ĐIỆN NĂNG | PHA
1.Cấu tạo, nguyên lý hoạt động công tơ một pha
2.Sơ đồ nối dây công tơ một pha
3.Lắp đặt, nối dây công tơ một pha
BÀI § ĐO ĐIỆN NĂNG 3 PHA
1.Cấu tạo, nguyên lý hoạt động công tơ 3 pha 3 phần tử 2.Sơ đồ nối đây công tơ 3 pha 3 phần tử
3.Chọn và kiểm tra công tơ
4.Đọc chỉ số và tính điện năng tiêu thụ
BÀI 9 SỬ DỤNG MÁY HIỆN SÓNG 1.Công dụng, phân loại máy hiện sóng 2.Phân loại 3.Hướng dẫn sử dụng máy hiện sóng 4.Sử dụng máy hiện sóng
Trang 7TEN MO DUN: DO LUONG DIEN VA KHONG DIEN
Ma m6 dun: MB19
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô dun:
- Vị trí mô đun: Mô đun được bố trí sau khi học sinh 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 cầu đo thông dụng: từ điện,
điện từ, điện động, cảm ứng
Trinh bày được cau tao, 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
Trang 8TT A x x so thuyêt hành tra* 1 | Khái niệm vé do luong dién |4 3 1 0 2_ | Đo dòng điện 8 4 4 0 3 | Do dién ap 8 4 4 0 4 Đo điện trở cách điện băng MÊ GÔM MÉT 4 2 2 0 5_ | Sử dụng VOM § 2 4 3
6 | Đo công suât băng Oat mét + 1 3 0
Trang 9BAI 1: KHAI NIEM VE DO LUONG DIEN
Ma bai: MD 19.01
Giới thiệu:
Trong các hệ thống điện nói chung hay điện dan 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 cầu 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
Mục tiêu:
- Giải thích được nguyên lý cấu tạo và làm việc của các cơ câu đo thông dụng:
từ điện, điện từ, điện động, điện động, cảm ứng
- Phân biệt được dụng cụ đo kiểu trực tiếp, so sánh, đo đại lượng điện, đại lượng
không điện
Trang 10- Đọc đúng các ký hiệu trên mặt dụng cụ Nội dung chính:
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 dé có
được kết quả bằng số so với đơn vị đo 2 Các phương pháp do
Mục tiêu: Trình bày được các phương pháp do 2.1 Phương pháp đo biến đôi thăng Là phương pháp đo có a cấu trúc kiểu biến đôi thắng không có khâu phản hồi
Hình 1.1: Sơ đồ khối của thiết bị đo biến đổi thẳng Trong dé: BD 1a bộ biến đồi; 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 Don vi 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 X s L*.[Ƒ sp A/D Nee
khâu hồi tiếp và có sơ đồ khói x
như hình bên Trong đó: SS là - D/A
bộ so sánh; BÐ là bộ biến đồi;
A/D là bộ chuyển đổi tương tự — Hình 1.2: Sơ đồ khôi thiết bị đo kiêu so sánh
sang số; D/A là bộ chuyền đổi số sang tương tự; CT là cơ cấu chỉ thị Tín hiệu X
được đem so sánh với một tín hiệu Xự tỉ lệ với đại lượng mẫu Xo Khi đó qua bộ so sánh tac6é AX = X — X,
3 Sơ đô khối dụng cụ đo
Trang 1111
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 tốn thơng 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 đo tính toán Vi du: Vônmet đo điện áp, anpemet 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 dung cu do
Trang 120 Lam viéc 6 4 +1 —R + | Điệntrởphụ “oll trang thai 17 nghiêng ơ độ
5 aS Chinh 0 co khi Thử ở điện áp
C đồng hồ khi đo | 1g cao(2KV) Lầm việc ở làm àm việc ở trạng višpðt trạng thái đứng ° thái nằm 19 Lam viéc với # (@ Nối mát 20 Ft mạng xoay chiều - Lam x 8 —T— Đâu vào dương 21 () am cơ cầu — từ điện ` Lầm từ cơ câu 9 Đâu vào âm điển từ 22 KW Kiéu thanh run: Cấp chính xác 10 | \|/ cộng hưởng yeu am mn 193 | 1.01.52.5 =—¬ CT: 100/5A Hệ sơ của biên > Ñ es Á d x di kè H == LÀVCUEGECNỦ điện động my |iJuNggg | SE với đông hô CT: 200/5A
PE Thy Đơn vị của giá
6KV/100V _ | Hệ số biển áp cửa V.A.HZ trị đo được
12 biến áp đo lường | 25 KW Vv AR
Sieh đi kèm đuờu HH
38KV/110V
13 | PT: 110V Cac gia tri dién ap cua mạng điện
Trang 1313 PT: 220V công tác PT: 380V Bang 1: Các loại ký hiệu thường gặp trên mặt các loại đông hô do 5 Đặc tính cơ bản của dụng cu do
Mục tiêu: Trình bày được các đặc tính cơ bản của dụng cụ ẩo 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 thóng là thành phần sai số của phép đo luôn không đổi hoặc thay đôi có qui luật khi đo nhiều lần một đại lượng đo Sai số tuyệt đối AX là hiệu giữa đại lượng đo X và giá trị thực Xụ: AX = X — Xth Sai số tương đối y, là tỉ số
giữa sai số tuyệt đối và giá trị thực tính bằng phần tram: y, = mg Độ th chính xác của phép đo e là đại lượng nghịch đảo của sai số tương đối: 1 es 1 goa y, |AX|100
Các dụng cụ đo cơ điện có cấp chính xác: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 Š.3 Điện trở của dụng đo và công suất tiêu thụ
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 (R20) Còn đối với các dụng cụ đo điện áp thường mắc song song với mạch cần đo nên nội trở càng lớn càng tốt (Ry ~~)
6.Các thành phan cau tao co ban dung cu do dién
Trang 146.1 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 Trục 6.2 Lò xo phản kháng: Là chỉ tiết tạo
mô men cản đưa kim chỉ thị về vị trí 0 /?nÿ; 7.6: Cấu tạo dụng cụ cơ điện khi chưa có đại lượng cân đo, dân dòng
điện vào khung dây.Thường có 2 lò xo
đối xứng ở hai đầu khung dây a a
6.3 Dây căng và dây treo: Đề tăng độ nhạy cho chỉ thị người thay lò xo bằng dây căng hoặc dây treo
, ` Hình 1.7: Dây căng dây treo 6.4.Kim chỉ:Thường được chê tạo băng
hợp kim nhôm, thuỷ tỉnh với nhiều hình dáng khác nhau Hình dáng của kim chỉ phụ thuộc vào cấp chính xác của dụng cụ đo và vị trí đặt dụng cụ để quan sát Kim chỉ được gắn trên trục 6.5 Thang đo: Là bộ phận đề khắc độ
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 Hình 1.9: Bộ phận cản dịu 6.6 Bộ phận cản dịu: Là bộ phan dé giảm quá trình dao động của phần động và xác định vị trí cân bằng Có
hai loại cản dịu là cản dịu không khí và cản dịu cảm ứng từ Cản dịu không khí
Trang 1515
động khi phần động quay Ngoài ra đề 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 cầu tạo và nguyên lý làm việc của các loại cơ cấu do như: Cơ cầu đo từ điện, điện từ, điện động, cảm ứng
7.1.Cơ cầu đo kiểu từ điện
7.1.1 Cấu tạo
Phần tĩnh : Nam châm vĩnh cữu, lõi sắt, cực từ Giữa cực từ và lõi sắt có khe hở
không khí hẹp
Phần động : Khung dây được quấn bằng dây đồng, khung dây gắn trên trục, quay trong khe hở khơng khí Ngồi ra cịn một số bộ phận khác như : trục, trụ, 2 lò xo cản ở hai đầu trục, kim chỉ 7.1.2 Nguyên lý hoạt động
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 : phản kháng Lõi sắt non i Hình 1.10: Cơ cau chỉ thị từ điện a= pow =KT Trong đó :
+ B là độ từ cảm của nam châm + S là diện tích của khung dây
+ W là số vòng dây của khung dây
+ là dòng điện chạy trong khung dây
Trang 167.1.3 Dac diém va img dung
Cơ cấu chỉ thị từ điện có độ nhạy khá cao, thang đo đều do góc lệch ơ 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 do voi dai do
rong
7.2.Cơ câu đo kiểu điện từ 7.2.1 Cầu tạo
Đối với loại cuộn day det: 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 day 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 chuyền 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 cầu chỉ thị điện từ cuộn day dep( kiéu hit)
Hình 1.14: Cơ cấu chỉ thị điện từ cuộn
day tron(kiéu day) 7.2.2 Nguyén ly hoat dong
Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây tĩnh, trong lòng cuộn dây sẽ có một từ
Trang 1717
thép trở thành các nam châm có cùng cực tính nên đây nhau Cả hai trường hợp
trên sẽ làm cho phần động quay đi một góc a
1 pa dL (1.13)
>a=—
2D da
+ D: mô men cản riêng của lò xo phản kháng +1: Dòng điện đưa vào cuộn dây
+L: Gia tri dién cam của cuộn dây
7.2.3 Đặc điểm và ứng dụng
Góc lệch z không phụ thuộc vào chiều của I, thang đo không đều vì tỉ lệ với Ï Cơ cấu chỉ thị điện từ không cần phân biệt cực tính cho dây đo, có thẻ được dùng đề 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.Co cau đo kiểu điện động
7.3.1 Cấu tạo
Cuộn dây tĩnh được chia làm 2 phần nối tiếp nhau (quan cùng chiều) đề 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 thầm cao đề tạo ra từ trường mạnh
Thông thường chúng sẽ được bọc kín bằng màn chắn từ đề tránh ảnh hưởng
của từ trường bên ngoài Kim chỉ thị Hình 1.15: Cơ cầu chỉ thị điện động được gắn trên trục quay của phần
động Lò xo phản kháng tạo mô men
cản và các chỉ tiết phụ trợ khác
7.3.2 Nguyên lý hoạt động
Khi cho dòng điện vào các cuộn dây thì từ trường của 2 cuộn dây tương tác với
Trang 18dM ,, #eL 1, ¬
D-~ da (1.15)
+1), lL: Hai dong dién dua vao cac cudn dây + Mị;: Hỗ cảm giữa hai cuộn dây tinh 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 thẻ được sit dung dé do dong 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 đề 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 tinh theo biêu thức: "-: | , 6 M, =Cf®,®,siny % i, $2, Truc quay Với: Clà hằng số Hình 1.16: Cơ cấu do kiểu cảm f là tần số của dòng điện I, I; 6 y là góc lệch pha giữa l¡, I;
@1, ®2 la các từ thông sinh ra khi cho các dòng điện vào các khung dây
Trang 1919
Cơ cấu này chi 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 đề chế tạo công tơ đo năng lượng
&.Nhận dạng, phân biệt các kiểu cơ cấu đo
Mục tiêu: Nhận dạng, phân biệt được các kiểu co cau do
§.1 Cách nhận đạng, phân biệt các kiểu cơ cấu do
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 hỗ 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 đề phân biệt các loại cơ cấu đo theo như bảng sau: STT | Tên cơ câu chỉ thị Ký hiệu | Ứng dụng 1 |Cocduchithitrdign ( ) |A,VO 2 | Cơ cấu chỉ thị điện từ 3 A.V 3 | Cơcấu chỉthị điện động | == | A,V.,W.cos, tin số kế 4 Cơ cấu chỉ thị cảm ứng CG) Công tơ
Bảng 2: Ký hiệu bản chất các loại cơ câu 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 cầu 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 nao phan tĩnh là cuộn đây, phần động là lá thép thì đó là cơ cầu
Trang 20phan tinh có dạng đẹp thì đó là cơ cầu chỉ thị điện từ kiểu hút Nếu cuộn dây
phần tĩnh có dạng tròn thì đó là cơ cầu chỉ thị điện từ kiểu đây
- 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 nao phan 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: Học sinh quan sát, nhận biết các cơ cầu 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:
STT |Ảnh dụng cụ Giới thiệu vê dụng cụ
——— Đông hồ đo điện áp xoay chiêu
V oy ele x i Hang EMIC
Dai do tir 0+500V
Kích thước 96x96
Làm từ cơ cầu điện từ
~ £2 Las
Điện áp thir cach dién 2KV
Trang 2121
Cap chinh xac 2.0
Trang 22Cap chinh xac 1.5 a4 152750 Dong ho đo hệ sô công suât Hãng RISESUN Dai do tir 0.5+1+0.5 Làm từ cơ cấu từ điện, bên trong có mạch điện tử Điện áp thử cách điện 2KV Kích thước 96x96 Trang thái làm việc vuông góc 90° Cấp chính xác 1.5
LAG: Phía chậm pha
Trang 24Dòng 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 đề chỉ bóa bằng các đồng hồ dòng
Nhưng cũng có những trường hợp dòng điện được đo dé 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, kiêu 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 đề 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 Đề 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 nồi tiếp trong mạch của ampemet, vì Tot Ret R, vậy sẽ làm cho điện trở của ampemet gần
như không thay đổi theo nhiệt độ Rr là I Rs
nhiệt điện trở âm, thường là nhiệt điện trở
bán dẫn Ampemet từ điện chỉ có thê đo
dòng điện một chiều nhỏ từ 20mA + mở rộng thang đo
100mA Do đó khi đo dòng điện lớn hơn
Trang 2525
thì phải mở rộng thang đo bằng điện trở sun
1.2 Am pe mét điện từ
Được chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị điện từ Loại này có độ chính xác thấp hơn nhưng nó bền chắc, dễ sử dụng và rẻ tiền nên được sử dụng rộng rãi hơn trong công nghiệp Ampemet điện từ có thể đo được cả dòng một chiều và dòng xoay chiều nhưng chủ yếu là đo dòng xoay chiều Có nhiều loại ampemet điện 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 I 1,
nhiéu doan bang nhau va Si HAni `
thay đôi cách nỗi ghép các 1
đoạn đó đê đo dòng điện I =) 7 nhỏ, điện trung bình, dòng #—=* = điện lớn b Đo dòng điện trung bình c Ðo dòng điện lớn 1.3 Am pe mét điện động Hình 2.1: Mở rộng thang đo của ampe mét điện từ Có cấu tạo phức tạp
và đắt tiền nên chỉ dùng trong những trường hợp cần độ chính xác cao, hoặc tín
Trang 261.4 Am pe mét nhiệt điện
Đây là ampemet chỉnh lưu vì qua cặp nhiệt ngẫu đã biến dòng điện
xoay chiều thành đòng điện một chiều Khi có dong điện xoay chiều I, chạy qua
sợi dây dẫn làm dây dẫn này bị đốt nóng Nhiệt độ này làm nóng đầu công tác của cặp nhiệt ngẫu, ơ đầu tự do của nó sẽ xuất hiện sức điện động nhiệt điện Hai đầu tự do của cặp nhiệu ngẫu được nối với cơ cấu chỉ thị từ điện, nên sức điện động nhiệt điện được đặt lên cơ cấu nảy sinh ra dòng điện qua cơ cấu làm
kim
chiny Dna
độ lệch
: Điện trở Ủ v Khuếch đại
toả nhiệt lớn i Cap mhiét điện áp Hình 2.4a: Ampemet nhiệt điện Hình 2:4b: Tăng độ nhay ampemet
nhiệt điện
chỉ thị lệch đi một góc ơ Đề 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
ampermet 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
Trang 2727
Hình2.4c: Ampe mét điện tử 48x96
Đây đều là hai đồng hồ ampe mét _ ;jny 2.44: Ampe mét điện tử 96x96
điện tử với kích thước khác nhau, hiên
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 ẩo cường độ dòng điện
Mục tiêu: Trình bày được cach mac am pe mét một chiêu, am pe mét xoay chiều
Khi mắc ampemet đề đo Ammeter
dòng điện thì phải mắc nối tiếp
với mạch điện cần đo Nếu là
đồng hồ ampe 1 chiều thì phải đầu ding chan “+” sau déng hé vào dương nguồn, va chan “- ” vào âm nguồn Còn đồng hồ ampe đo dòng xoay chiều thì không có
cực tính nên mắc chiều nào cũng được Hình 2.18: Mắc ampe đo dòng điện mạch một chiêu 3 Phương pháp mở rộng giới hạn đo Mục tiêu:
- Trình bày được phương pháp mở rộng giới hạn đo của am pe mét 1 chiều
bằng điện trở shunt, tính toán được điện trở shunt phù hợp
Trang 28- Sử dụng được am pe kìm đề 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 đây đồng có kích thước nhỏ từ 0,02 + 0,04 mm Vì vậy
dòng điện chạy qua khung dây thông thường chỉ nằm trong khoang 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: 2 cực dòng điện 2 cực điện áp MAXIMUM 2 cực đòng điện Hình 2.5a: Shunt 100mV-10A Hinh 2.5b: Shunt 75mV-20A 2 cực điện áp 2 cực điện áp 2 cực dòng điện 2 cực dòng điện
Hinh 2.5c: Shunt 100mV-20A Hinh 2.5d: Shunt 75mV-200A Trên điện trở Shunt thường có các thông số sau:
Trang 2929
+ Cấp chính xác của điện trở Shunt, ví dụ: 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.0;
Trên hỉnh 2.5a là hình ảnh của một điện trở Shunt có dòng điện chạy trên 2 cực dòng thay đổi từ 010A 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 020A thì điện áp trên 2 cực áp từ 0+75mV Tưng tự như trên đối với 2 hình còn lại (2.5 và 2.54) b Cách tính điện trở Shunt
Giá trị của điện trở Sun mắc vào được tính theo công thức sau:
pa Rn TỰ,
Sn-1 I-1
Trong đó: Rs là giá trị của dién tro Shunt Ra là nội trở của cơ cầu đo
n= z là hệ số mở rộng thang đo đòng
A
I là dòng điện cần đo hay giá trị dòng điện cần mở rộng
I, 1a dong điện lớn nhất mà co cau cé thé do duge (Imax)
Khi biết R„„, dòng điện định mức lệch toàn thang đo IẠ, 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 đồi 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
Trang 30Đồng hỗ km Điện trở Shunt Nguôn cấp Dây dương : i Dây âm Câu chì 1A ¿ Câu chì 1A Điện trở Shunt Hình 2.6: Cách mắc điện trở Shunt 3.1.3 Thực hành tính điện trở sun
Vi dụi: Tĩnh điện trở Sun cho một tải có dòng can do la I = 10kA Biết dong định mức qua cơ cấu là lạ = 20mA, điện trở cơ cấu là Ry = 19 Bài làm: Rn 1 910°) =>Rs= = ~ ST n=l 5.10°-1
Có thề dùng cách chuyền đồi tầm đo theo kiểu Shunt Ayrton nhu hình 2.7
Mạch đo kiểu Shunt Ayrton có 3 tam do 1, 2, 3:
Trang 3131
+ Dién tro Shunt 6 vi tri 1: Rs; = Rj + Ro + R3
+Nội trở của cơ cấu là R„ Ja Rm ý -Khi khóa K ở vị trí 2: +88 I Ry R2 R3 |1 + Điện trở Shunt ở vị trí 2: bh, 1 sx 3 2 Rg = R) + Ro 3 +Nội tro cia co cau 1A Ry, +R; Hinh 2.7: Mach do kiéu Shunt Ayrton -Khi khóa K ở vị trí 3:
+ Điện tro Shunt 6 vi tri 3: Rs; = Ry
+ Nội tro cia co cau 18 Ry + R3 + Ro
Trang 323.2.Dùng máy biến dòng
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:
Với I), Ip 1a dong qua cuộn sơ cấp và thứ cấp W¡, W; là số vòng đây của cuộn
sơ cấp và thứ cấp Biến dòng được sử dụng nhằm lấy được dòng nhỏ ở bên thứ
Trang 3333
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 dang 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
Trang 34- 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 dong do dong 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 đề hạ thấp dong dién 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 dong nhu hinh 2.11
Chú ý: Một đầu cuộn thứ cấp luôn được nói 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 đề 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 đòng điện I phía sơ cấp ụ — CT
Hình 2.10: Sơ đô nguyên lý mắc biến
Trang 3535
Trên 1 số biến dòng còn có ký hiệu số vòng quấn đây sơ cấp, khi đó ta
phải quấn đùng số vòng theo như trên
nhãn của biến dòng Nếu W¡ = 1 thì
xuyên cáp hoặc thanh cái từ phía K W,=l
sang phía L Nêu W¡ =2 thì xuyên cáp
từ K, quấn lại một vòng và ra phía L Hình 2.12: Số vòng quấn CuỘn sơ cấp W¡=2
b Sơ đồ dùng bién dong do dòng 3 pha * Do dong 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 CS: Là tay đo dòng (hình 2.14), thực chất là một công tắc xoay có 4 vị trí 0, R, S, T và có 4 tiếp điểm 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 Ứng với từng vị trí sẽ có trạng thái đóng mở khác nhau của các tiếp điểm
CTI, 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 CTI ngắn mạch qua tiếp
điểm 7-8 Khi bật công tắc sang vị _ Hình 2.14:Tay do dòng trí S là đo dòng pha S Khi đó cả
Trang 36
dong CT1 duge néi với đồng hồ ampe qua tiếp điểm 5-6, còn biến dòng CT2 nối ngắn mạch qua tiếp điểm 3-4
* Do 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 dong va 1 đồng hồ ampe Tay đo sẽ được đấu theo luật là đo dong pha nào thì nối biến dòng pha đó với đồng hô, 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 ras a el RST: RST: My [124 (A) 4
Hinh 2.15: Do dong 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 tiền hành chọn và mắc biến dòng, đồng hồ đo
dé dòng 3 pha cho một tòa nhà 3 tang, 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: - Tầng 1 có P¡ = 17000W => I, = P/U = 17000/220 = 77A
Trang 3737
Tầng 1 được cấp bởi pha R, tầng 2 được cấp bởi pha S, tầng 3 được cấp bởi pha T Vì dòng các pha có thề lên đến vài chục A (86A) nên ta phải dùng biến dong
để hạ thấp dòng xuống sau đó mới đưa vào đồng hồ 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, giông 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 kề 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
Trang 38
Hình 2.15 là giới thiệu về
cấu tạo bên ngoài của ampe 'Ngoàm biến áp kìm model 2007A gôm có các
bộ phận sau:
- Tay mở ngoàm biến áp: Khi
bóp vào tay mở ngoàm biến Kee Tay mở
áp thì ngoàm biến áp được mở ngoàm biến
ra đề kẹp dây dẫn dòng cân
đo Khi kẹp dây xong phải Nút ấn
nhả tay mở ngoàm ra đê khép giữ kết quả
kín mạch từ cho biên áp
Công tắc chọn
- Công tắc chọn giá trị cần đo:
Đây là công tắc xoay trên đó Chân cắm đo Chân cắm có thể chọn được nhiều vị trí điện trở : đo điện áp
ứng với các thông số đo khác Day de 4) chan cắm chung nhau nhu:
+ Thang ~600A dé do dong
điện xoay chiều từ 0+599A Hình 2.15: Ampe kìm model 2007“
+ Thang ~400A đề đo dòng xoay chiều từ 0+499A Cả hai
thang đo dong xoay chiều này đều có sai số là +1,5% khi ở tần số 50/60Hz + Thang © dùng đề đo thông mạch và đo điện trở từ 0+4K© sai số là +1,5% + Thang ~400V đề đo điện áp xoay chiều từ 0+399,9V
+ Thang ~750V đề 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
- Chan “V” ding dé cắm que đo màu đỏ khi đo điện áp
- Chân “COM” dùng đề cắm que đo màu đen cả khi đo điện áp và điện trở - Chan “Q” ding đề cắm que đo màu đỏ khi đo điện trở
- Màn hình LCD đề hiển thị kết quả đo được và kèm theo đơn vị
Trang 3939
3.3.2 Thực hành đo dòng điện bằng am pe kim
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
đòng điện cần đo
Bước 2: Sau đó bóp tay mở ngoàm biến ấp cặp lay dây dẫn dòng cần đo va nha
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 dé đo dòng của pha còn lại
Trang 40
BÀI 3 ĐO ĐIỆN ÁP
Ma bai: MD 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 hỗ 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 đề đo dòng điện một chiều và xoay
chiều đúng qui định kỹ thuật
Nội dung chính:
Cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý hoạt động của các vôn mét
Mục tiêu: Trình bày được cau 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 dé 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 7 Ree Rp
wa gy , TA ~ -X oe ~
điện áp lớn hơn phạm vi này thì cân phải —
mắc nối tiếp với cơ cấu từ điện các điện trở 4, by
phu Rp ce ‘x
Khi đo điện áp xoay chiều bằng Hình 3.1: Mắc thêm Rp để mở vônmét từ điện thì thường phải kết hợp vơi _ rộng thang do