Các cơ cấu đo kiểu điện từ, điện động đều có thể đo trực tiếp điện áp hiệu dụng AC.
Riêng với cơ cấu từđiện khi cần đo điện áp AC thì phải sử dụng thêm bộ chỉnh lưu. Cơ cấu đo từđiện chỉnh lưu bán kỳ:
G Rg D1 Icltb D2 RP U
Hình 3.19: Cơ cấu đo từđiện chỉnh lưu bán kỳ.
Điốt D1cho phép dòng điện dương đi qua cơ cấu. Điốt D2 bảo vệđiốt D1 trong trong
bán kì âm tránh điện áp phân cực ngược gây hư hỏng khi đo điện áp xoay chiều có giá trị
lớn.
Gọi i t( ) 2Ihdsin t Imsin t là dòng điện xoay chiều khi chưa chỉnh lưu.
Trong đó:
Ihdvà Im lần lượt là trị hiệu dụng và biên độ (A).
t
: Góc pha (rad)
2 f
: Tần sốgóc (rad/s)
f : Tần số nguồn cấp (Hz)
Dòng điện chỉnh lưu trung bình qua cơ cấu là: 0,318. 0,318. 2. 0, 45.
cltb m hd hd
I I I I (3. 26)
65 D P g hd U U R R I (3. 27)
với UDlà điện áp tiếp xúc của điốt.
Ví dụ 3.18: Cho mạch đo điện áp xoay chiều như hình 3.19. Biết cơ cấu đo từđiện có giá trị giới hạn đo là 50µA, nội trở của cơ cấu đo là 1kΩ, UD = 0,6V. Xác định điện trở phụRP để cơ cấu có thang đo 10V.
Giải: 50 111 0, 45 0, 45 gm hd I A I A D P g hd U U R R I 3 6 10 0, 6 10 83, 68 111.10 k
Cơ cấu đo từđiện chỉnh lưu toàn kỳ:
G
Rg
Icltb
RP
U
Hình 3.20: Cơ cấu đo từđiện chỉnh lưu toàn kỳ.
Tương tự với mạch đo chỉnh lưu bán kỳ, điện trở phụ nối tiếp với cơ cấu đo được tính
theo biểu thức: 2. D P g hd U U R R I (3. 28)
Chương 3: Đo dòng điện và điện áp
66 Mở rộng thang đo dùng máy biến điện áp
Máy biến điện áp (BU) có tên quốc tế là Voltage Transformer hay Potential Transformer, là thiết bị được sử dụng để chuyển đổi điện áp từ giá trịcao hơn sang giá trị
thấp hơn, an toàn hơn đểcó thể dễdàng đo được bằng dụng cụđiện áp thấp.
Cấu tạo:
Máy biến điện áp có cấu tạo giống với máy biến áp - hạáp, với sốvòng của cuộn thứ
cấp nhỏhơn nhiều sốvòng của cuộn sơ cấp. Nhờđó, một Vôn kếcó thể được kết nối qua cuộn thứ cấp đểđo điện áp trên cuộn sơ cấp, mà không làm hỏng Vôn kế.
Tuy nhiên, vì mục đích sử dụng trong đo lường, nên máy biến điện áp sử dụng kích thước dây dẫn và lõi lớn hơn. Lõi của máy biến điện áp có chất lượng cao hơn, đặc biệt hoạt động với mật độ từthông thấp hơn đểcó dòng từhóa nhỏ, vì vậy máy biến điện áp có
tổn hao rất thấp.
Với các loại biến điện áp sử dụng trong lưới điện cao thế. Giá trịđiện áp định mức đối với cuộn sơ cấp từ380V đến 500kV. Với các điện áp định mức nhỏhơn 3kV áp dụng chất
cách điện khô, còn khi điện áp cao hơn 3kV phải sử dụng chất cách điện dầu.
Giá trịđiện áp thứ cấp U2định mức với các máy biến điện áp là 100V, 100 3V, 110V,
110 3V. Tần sốlàm việc từ5Hz đến 100Hz. Tỉ số biến áp: 1 1 2 2 U U N k U N (3. 29) Trong đó: kUlà tỉ số biến áp. U1, U2 là điện áp hai đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp.
N1, N2 là sốvòng dây quấn của cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Ví dụ 3.19: Một máy biến điện ápcó thông số 1000/110V, có nghĩa là tỉ lệ giữa điện ápsơ cấp và thứ cấp là 1kV-0,11kV, hoặc 9,09:1. Nói cách khác, điện ápsơ cấp lớn hơn điện áp thứ cấp 9,09 lần.
Máy biến điện áp được mắc song song với tải cần đo, cuộn sơ cấp N1 mắc vào lưới điện cần đo, cuộn thứ cấp N2 được mắc với đồng hồ đo Vôn kế. Ngoài việc giảm điện áp và dòng điện, máy biến điện áp này còn cách ly mạch đo hoặc bảo vệ mạch đo nếu mạch chính
67
gặp sự cố. Cuộn dây thứ cấp của máy biến điện ápvà Vôn kếđều có trởkháng cao. Do đó, máy biến điện áp hoạt động như một máy biến áp thông thường ở chế độ không tải. Để đảm bảo an toàn cho mạch đo, một đầu cuộn thứ cấp được nối đất.
UAC Rt
BU
V ~
Hình 3.21: Sơ đồ nối biến điện ápvào mạch đo
15kV/110V 1,15kV/110V
Hình 3.22:Một số loại máy biến điện áp