Các thiết bị cần có

5. Phƣơng pháp nghiên cứu

2.1.1 Các thiết bị cần có

STT Tên vật tư, thiết bị Số

lượng

1 Ampere kế mẫu (cấp chính xác 1) 01

2 Ampere kế cần kiểm tra 02

3 Volt kế mẫu (cấp chính xác 1) 01

4 Volt kế cần kiểm tra 02

5 Biến trở 1 Ω 01

6 Công tơ một pha mẫu (cấp chính xác 1) 01

7 Công tơ một pha cần kiểm tra 02

8 Tải thuần 500W 01 9 Dây dẫn 10 Cầu dao 11 Cầu chì 12 Nút ấn thường mở 01 13 Nút ấn thường đóng 01 14 Công tắc tơ 01 2.1.2 Nút ấn

Đinh Thị Oanh 26 K32D – Sư phạm kỹ thuật

Nút ấn là thiết bị điện để điều khiển từ xa (có khoảng cách) đóng ngắt tự động mạch điện (mạch điện động cơ điện…). Có hai loại nút ấn:

- Nút ấn thường mở. - Nút ấn thường đóng.

 Nút ấn thường mở

Cấu tạo và kí hiệu:

3 2 1 4 1. Tiếp điểm động. 2. Tiếp điểm tĩnh. 3. Lò xo. 4. Kí hiệu nút ấn thường mở. Nguyên lí hoạt động:

Khi ta ấn nút ấn thường mở theo chiều mũi tên thì tiếp điểm đóng lại, nối mạch điện.

Khi ta bỏ tay ra, nhờ lò xo phản hồi, tiếp điểm lại trở về vị trí ban đầu là hở mạch.

Nút ấn thường đóng Cấu tạo và kí hiệu:

Đinh Thị Oanh 27 K32D – Sư phạm kỹ thuật 3 1 2 4 1. Tiếp điểm động. 2. Tiếp điểm tĩnh. 3. Lò xo. 4. Kí hiệu nút ấn thường đóng. Nguyên lí hoạt động:

Khi ấn nút thường đóng theo chiều mũi tên thì tiếp điểm mở ra, cắt mạch điện.

Khi ta bỏ tay ra, nhờ lò xo phản hồi, tiếp điểm lại trở về vị trí ban đầu là đóng mạch.

2.1.3 Công tắc tơ

Công tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng, ngắt thường xuyên các mạch điện động lực từ xa bằng tay hay tự động.

Đinh Thị Oanh 28 K32D – Sư phạm kỹ thuật

 Cấu tạo:

- Cuộn dây

- Nút ấn thường đóng - Nút ấn thường mở - Tiếp điểm thường đóng - Tiếp điểm thường mở - Lõi thép

Nguyên lí làm việc

Khi không có dòng điện đi qua cuộn dây, công tắc tơ không hoạt động tiếp điểm thường mở vẫn mở, tiếp điểm thường đóng vẫn đóng.

Khi ấn nút Nđ sẽ có dòng điện đi vào cuộn dây của công tắc tơ, công tắc tơ hoạt động do đó tiếp điểm thường mở đóng lại, tiếp điểm thường đóng mở ra.

Khi thả tay khỏi nút ấn Nđ sẽ không có dòng điện đi qua cuộn dây. Do đó, để duy trì hoạt động của công tắc tơ người ta thường thiết kế một tiếp điểm thường mở mắc song song với nút ấn và tiếp điểm thường mở do cuộn dây của công tắc tơ điều khiển.

 Công dụng của công tắc tơ

- Dùng để điều khiển từ xa, thay thế cầu dao đóng, ngắt các mạch điện. - Đảm bảo được an toàn cho người sử dụng.

- Công tắc tơ có dòng điện nhỏ nên có thể điều khiển được tải có dòng điện lớn.

Đinh Thị Oanh 29 K32D – Sư phạm kỹ thuật



2.1.4 Máy biến áp tự ngẫu

Trong trường hợp cần biến đổi điện áp trong phạm vi không lớn lắm, nghĩa là điện áp sơ cấp và thứ cấp khác nhau không nhiều, người ta dùng máy biến áp tự ngẫu.

Máy biến áp tự ngẫu khác máy biến áp hai dây quấn ở chỗ là dây quấn thứ cấp và dây quấn sơ cấp có một phần chung, nên ngoài sự liên hệ qua từ thông chính ф, các dây quấn sơ cấp và thứ cấp còn liên hệ trực tiếp với nhau về điện.

Máy biến áp tự ngẫu ba pha là ba biến áp 1 pha gắn trên một trục quay.

Đinh Thị Oanh 30 K32D – Sư phạm kỹ thuật

2.1.5 Cầu dao

Cầu dao là loại thiết bị điện dùng để đóng, cắt điện bằng tay đơn giản nhất. Được sử dụng trong mạch điện có điện áp 220V điện một chiều và 380V điện xoay chiều.

Cầu dao thường dùng để đóng cắt mạch điện công suất nhỏ và khi làm việc không phải đóng cắt nhiều lần. Nếu điện áp mạch điện cao hơn hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao làm nhiệm vụ cách li hoặc chỉ đóng, cắt khi không tải. Sở dĩ như vậy vì khi cắt mạch, hồ quang sinh ra sẽ rất lớn, tiếp xúc sẽ bị phá huỷ trong một thời gian ngắn dẫn đến phát sinh hồ quang giữa các pha, gây ra nguy hiểm cho người thao tác và hỏng hóc thiết bị.

Để đảm bảo cắt điện tin cậy, chiều dài lưỡi dao phải đủ lớn (lớn hơn 50cm) và an toàn lúc đóng, cắt. Cần có biện pháp dập tắt hồ quang, tốc độ di chuyển lưỡi dao tiếp xúc càng nhanh thời gian dập tắt hồ quang càng ngắn. Vì thế người ta làm thêm lưỡi dao phụ có lò xo bật nhanh ở các cầu dao có dòng điện một chiều lớn hơn 30A.

Đinh Thị Oanh 31 K32D – Sư phạm kỹ thuật

Hai cực Ba cực

kí hiệu cầu dao

Theo kết cấu người ta phân ra loại 1 cực, 2 cực, 3 cực hoặc 4 cực. Theo điện áp phân ra điện áp định mức 250V, 500V.

Theo dòng điện định mức có các loại: 15; 25; 30; 40; 60; 75; 100; 150; 200; 300; 350; 600; 1000A.

Theo điều kiện bảo vệ có loại không có hộp, loại có hộp che chắn.

Theo yêu cầu sử dụng có loại cầu dao có cầu chì bảo vệ và loại không có cầu chì bảo vệ.

Đinh Thị Oanh 32 K32D – Sư phạm kỹ thuật

2.1.6 Cầu chì

Cầu chì là loại thiết bị điện dùng để bảo vệ các thiết bị và mạch điện tránh quá dòng điện (chủ yếu là dòng điện ngắn mạch). Trong mạng điện ta thường thấy cầu chì bảo vệ các dây điện và cáp, bảo vệ đồ dùng điện gia đình , bảo vệ máy biến áp, động cơ điện…

Hai phần tử cơ bản của cầu chì là: Dây chảy và thiết bị dập hồ quang (phần tử dập hồ quang thường gặp ở cầu chì cao áp).

Dây chảy là phần tử quan trọng nhất để cắt mạch điện khi có sự cố một cách tin cậy. Dây chảy cần thoả mãn các yêu cầu sau:

- Không bị oxy hoá. - Dẫn điện tốt.

- Kim loại vật liệu ít. - Quán tính nhiệt phải nhỏ.

Để giảm nhiệt độ tác động, người ta phải dùng 2 biện pháp: - Dùng dây bẹt có lỗ thắt lại để giảm tiết diện.

- Dùng dây tròn, trên một số đoạn hàn thêm một số vảy kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp.

Cấu tạo của cầu chì có các loại sau: Loại hở, loại vặn, loại hộp, loại kín không có cát thạch anh, loại kín có cát thạch anh.

Cầu chì có đặc điểm là đơn giản, kích thước bé, khả năng cắt (bảo vệ) lớn và giá thành thấp, do đó cầu chì vẫn được ứng dụng rộng.

Đinh Thị Oanh 33 K32D – Sư phạm kỹ thuật

Đinh Thị Oanh 34 K32D – Sư phạm kỹ thuật

2.2 Kiểm tra Ampere kế

Để đo dòng điện ta phải mắc ampere kế nối tiếp với tải (như đã trình bày ở 1.5.1). Do đó ampere kế cần kiểm tra chất lượng cũng cần mắc nối tiếp với tải 2.2.1 Sơ đồ lắp ráp: U AM Akt Rbt R0

2.2.2 Điều chỉnh lấy số liệu 2.2.3 Xử lý kết quả 2.2.3 Xử lý kết quả

 Số đo của hai ampere kế giống nhau: ampere kế kiểm tra là tốt

 Ampere kiểm tra có số đo lớn hơn ampere mẫu tức là lực từ tác động lên phần chỉ thị quá lớn, ta phải giảm bớt nó đi bằng cách giảm bớt số vòng dây của cuộn dây trong cơ cấu đo (cuộn dây 2 trong hình 1.3a hoặc cuộn dây 1 trong hình 1.3b), sau đó lắp theo sơ đồ và kiểm tra lại, nếu vẫn lớn hơn ta lại tiếp tục giảm số vòng dây, nếu nhỏ hơn ta phải tăng (quấn trở lại) một số vòng trong số vòng dây đã giảm.

 Ampere kiểm tra có số đo nhỏ hơn ampere mẫu tức là lực từ tác dụng lên phần chỉ thị của Ampere kế kiểm tra quá nhỏ, ta phải tăng nó lên bằng cách tăng số vòng dây của cuộn dây trong cơ cấu đo (cuộn dây 2 trong hình 1.3a hoặc cuộn dây 1 trong hình 1.3b) sau đó lắp theo sơ đồ và kiểm tra lại, nếu vẫn nhỏ hơn ta tiếp tục quấn thêm một số vòng dây, nếu thấy lớn hơn ta phải giảm bớt số vòng trong số vòng dây đã tăng.

Đinh Thị Oanh 35 K32D – Sư phạm kỹ thuật

2.3 Kiểm tra volt kế

Để đo điện áp ta phải mắc volt kế song song với hai đầu của phụ tải (như đã trình bày ở 1.5.2). Do đó volt kế cần kiểm tra chất lượng cũng phải mắc song song với hai đầu phụ tải.

2.3.1 Sơ đồ lắp ráp:

2.3.2 Điều chỉnh lấy số liệu 2.3.3 Xử lý kết quả 2.3.3 Xử lý kết quả

 Số đo của hai volt kế bằng nhau: volt kế kiểm tra là tốt  Volt kế kiểm tra có số đo lớn hơn volt kế mẫu

 Cách sửa:

- Mắc thêm điện trở phụ nối tiếp với cơ cấu đo, sau đó lắp lại theo sơ đồ nếu vẫn thấy lớn hơn ta thay điện trở phụ đó bằng điện trở phụ khác có giá trị lớn hơn. Nếu thấy volt kế kiểm tra có số đo giảm nhỏ hơn volt kế mẫu ta thay điện trở phụ khác có giá trị nhỏ hơn

 Volt kế kiểm tra có số đo nhỏ hơn volt kế mẫu  Cách sửa:

- Giảm bớt điện trở phụ có sẵn trong dụng cụ đo

- Lắp lại sơ đồ nếu vẫn lớn hơn thì ta lại tiếp tục giảm. Nếu giảm điện trở phụ để số chỉ của volt kế kiểm tra nhỏ hơn volt kế mẫu thì lúc này ta phải tăng điện trở phụ lên một ít cho đến khi số chỉ 2 dụng cụ bằng nhau.

V

kt V M

R bt

Đinh Thị Oanh 36 K32D – Sư phạm kỹ thuật

2.4 Kiểm tra công tơ điện

Để đo công suất của tải tiêu thụ ta dùng công tơ điện, công tơ điện thường chế tạo theo kiểu cảm ứng. Trong đó cuộn dây nam châm điện 1 mắc song song với tải để đo điện áp trên tải, cuộn dây nam châm điện hai mắc nối tiếp với tải để đo dòng điện qua tải (như đã trình bày ở 1.5.5). Do đó công tơ điện cần kiểm tra chất lượng cũng cần được mắc như vậy.

2.4.1 Sơ đồ lắp ráp:

U

1 2

Rt

1. Công tơ một pha mẫu 2. Công tơ một pha kiểm tra

2.4.2 Điều chỉnh lấy số liệu 2.4.3 Xử lý kết quả 2.4.3 Xử lý kết quả

 Số đo của hai công tơ giống nhau: công tơ kiểm tra là tốt.

 Số đo của công tơ kiểm tra lớn hơn công tơ mẫu tức là lực từ hoá làm đĩa nhôm quay quá lớn, nên ta phải giảm nó đi bằng cách giảm lực từ hoá của nam châm điện 2 tức là giảm số vòng dây của cuộn dây nam châm điện 2. Sau đó lắp lại theo sơ đồ lắp ráp, nếu thấy vẫn lớn hơn ta lại tiếp tục giảm số vòng dây của cuộn dây nam châm điện 2, nếu thấy nhỏ hơn ta phải quấn lại một số vòng trong số vòng dây đã giảm.

 Số đo của công tơ kiểm tra nhỏ hơn công tơ mẫu tức là lực từ hoá làm đĩa nhôm quay quá nhỏ, nên ta phải tăng nó lên bằng cách tăng lực từ hoá của

Đinh Thị Oanh 37 K32D – Sư phạm kỹ thuật

nam châm điện 2 tức là tăng số vòng dây của cuộn dây nam châm điện 2. Sau đó lắp lại theo sơ đồ lắp ráp, nếu vẫn thấy nhỏ hơn ta lại tiếp tục quấn thêm số vòng dây vào cuộn dây nam châm điện 2, nếu thấy lớn hơn ta phải ta giảm bớt số vòng dây trong số đã tăng.

Đinh Thị Oanh 38 K32D – Sư phạm kỹ thuật

CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN KÍCH THƢỚC BÀN THÍ NGHIỆM VÀ BỐ TRÍ CÁC THIẾT BỊ TRÊN BÀN THÍ

NGHIỆM – THƢ̣C HÀNH

3.1 Tính toán kích thƣớc bàn thí nghiệm 3.1.1 Các yêu cầu chung 3.1.1 Các yêu cầu chung

Khi mua sắm, thiết kế bàn ghế và các thiết bị đồ dùng cần chú ý tới một số yêu cầu sau:

- Bàn ghế cần được thiết kế, mua sắm phải phù hợp với học sinh Việt Nam. - Các bàn thực hành cần phải cách điện tốt, mặt bàn phải chắc khỏe, chịu được va đập, kéo xước.

- Đảm bảo thẩm mỹ và kinh tế.

3.1.2 Tính toán kích thƣớc bàn thí nghiệm trong phòng thí nghiệm 3.1.2.1 Bàn thực hành điện cơ bản 3.1.2.1 Bàn thực hành điện cơ bản

Chất liệu: Làm bằng gỗ tự nhiên hoặc ván ép đảm bảo yêu cầu chung.

Kết cấu : Bàn có ngăn kéo đựng dụng cụ và nguyên vật liệu , có gắn nguồn nuôi ~220V, ~24V, ~12V… cùng hệ thống cầu chì, aptomat bảo vệ.

 Kích thước: kích thước của bàn thí nghiệm được thiết kết phù hợp với từng trường hợp đảm bảo người thực hành có thể quan sát bao quát toàn bộ bàn thí nghiệm và lắp ráp các chi tiết một cách tối ưu.

Trường hợp 1: một người làm.

Kích thước phù hợp để học sinh có thể thực hành ở tư thế đứng là 50x40x70 (cm) tương ứng chiều dài, rộng và cao của bàn

Trường hợp 2: hai người làm.

Kích thước phù hợp để hai học sinh có thể thực hành ở tư thế đứng là 100x60x70 (cm) tương ứng chiều dài, rộng và cao của bàn.

Trường hợp 3: ba người làm.

Đinh Thị Oanh 39 K32D – Sư phạm kỹ thuật

150x80x70 (cm) tương ứng chiều dài, rộng và cao của bàn.

3.1.2.2 Bàn thực hành “đánh giá chất lƣợng dụng cụ đo điện”

Chất liệu: đảm bảo yêu cầu chung, có thể chịu đựng được sức nặng của các thiết bị như hệ thống công tắc tơ, đồng hồ đo cosφ, biến áp tự ngẫu, ampere mét, volt mét, watt mét…

Mặt bàn thường làm bằng gỗ tự nhiên, ván ép dày loại tốt hoặc làm bằng vật liệu xây dựng…

Kết cấu: Bàn cần có ngăn kéo đựng một số dụng cụ như: dây nối, đồng hồ vạn năng, bút thử điện…

Chú ý: tránh việc để dụng cụ tràn lan trên bàn.

Kích thước:

+ cho một người thực hành và đảm bảo học sinh thực hành trong tư thế đứng một bên là : 41x40x75 (cm) tương ứng chiều dài, rộng và cao của bàn.

+ Cho hai người thực hành và đảm bảo học sinh thực hành trong tư thế đứng một bên là: 70x46x75 (cm) tương ứng với chiều dài, rộng và cao của bàn.

+ Cho ba người thực hành và đảm bảo học sinh thực hành trong tư thế đứng một bên là: 100x48x75 (cm) tương ứng với chiều dài, rộng và cao của bàn.

3.2 Bố trí thiết bị trên bàn thí nghiệm - thực hành “đánh giá chất lƣợng dụng cụ đo điện” lƣợng dụng cụ đo điện”

3.2.1 Bố trí theo phƣơng án dồn các thiết bị cùng loại vào một khu vực

Sơ đồ: A V 3 K W L V 1 V 2 V 4 C R X Ð

Đinh Thị Oanh 40 K32D – Sư phạm kỹ thuật

Đặc điểm:

- Mạch lắp dựa trên sơ đồ cấu tạo.

- Cuộn dây, tiếp điểm (đóng, mở) dồn vào một vị trí. - Khi lắp mạch các đường dây không bị bắt chéo nhau. - Lắp một mạch duy nhất nên lắp chung được.

3.2.2 Nhận xét chung

- Việc tính toán kích thước bàn thí nghiệm và cách bố trí các thiết bị trên bàn thí nghiệm - thực hành là rất cần thiết trong khi làm thực hành. Tính toán sai hoặc không phù hợp sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình thực hành, làm kết quả thực hành không được chính xác.

- Ở chương này không thuộc phần chúng tôi làm, trên tinh thần thiết kế và xây dựng bài thí nghiệm: “đánh giá chất lượng dụng cụ đo điện” chúng tôi nghiên cứu chương này để khi ghép lại các bài thí nghiệm - thực hành trong phòng thí nghiệm sẽ tạo thành một phòng thí nghiệm được bố trí các bàn thực hành như dự kiến ở trên. Mục đích giúp buổi thực hành được thực hiện một cách dễ dàng và thuận tiện nhất.