Bài giảng Kỹ thuật đo lường: Phần 3 - Nguyễn Thị Huế

Chia sẻ: Caphesua | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:188

Thêm vào BST

Báo xấu

46
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật đo lường: Phần 3 Đo lường các đại lượng điện gồm có 6 chương, cung cấp cho người học những kiến thức như: Ðo dòng điện; Đo điện áp; Ðo công suất và năng lượng; Ðo góc lệch pha, khoảng thời gian và tần số; Ðo thông số mạch điện; Dao động kí. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật đo lường: Phần 3 - Nguyễn Thị Huế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN KĨ THUẬT ĐO LƯỜNG Nguyễn Thị Huế BM: Kĩ thuật đo và Tin học công nghiệp
Nội dung môn học Phần 1: Cơ sở lý thuyết kĩ thuật đo lường Chương 1: Khái niệm cơ bản về kĩ thuật đo lường Chương 2: Ðơn vị đo, chuẩn và mẫu Chương 3: Đặc tính cơ bản của dụng cụ đo Phần 2: Các phần tử chức năng của thiết bị đo Chương 4: Cấu trúc cơ bản của dụng cụ đo Chương 5: Cơ cấu chỉ thị cơ điện, tự ghi và chỉ thị số Chương 6: Mạch đo lường và gia công thông tin đo Chương 7: Các chuyển đối đo lường sơ cấp Phần 3: Đo lường các đại lượng điện Chương 8: Ðo dòng điện Chương 9: Đo điện áp Chương 10: Ðo công suất và năng lượng Chương 11: Ðo góc lệch pha, khoảng thời gian và tần số Chương 12: Ðo thông số mạch điện Chương 13: Dao động kí Phần 4: Đo lường các đại lượng không điện Chương 14: Đo nhiệt độ Chương 15: Đo lực 10/18/2016 Chương 16: Đo các đại lượng không điện khác 2
Tài liệu tham khảo Sách: Kĩ thuật đo lường các đại lượng điện tập 1,2- Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Trọng Quế…. Ðo lường điện và các bộ cảm biến: Ng.V.Hoà và Hoàng Si Hồng Bài giảng và website: Bài giảng kĩ thuật đo lường và cảm biến-Hoàng Sĩ Hồng. Bài giảng Cảm biến và kỹ thuật đo: P.T.N.Yến, Ng.T.L.Huong, Lê Q. Huy Bài giảng MEMs ITIMS - BKHN Website: sciendirect.com/sensors and actuators A and B 10/18/2016 3
Chương 8: Đo dòng điện Kí hi u Phân lo i Nếu chia theo kết cấu ta có: + Ampe kế từ điện + Ampe kế điện từ + Ampe kế điện động + Ampe kế nhiệt điện + Ampe kế bán dẫn Nếu chia theo tính chất của đại Nếu chia theo loại chỉ thị ta có: lượng đo, ta có: + Ampe kế chỉ thị số (Digital) + Ampe kế một chiều +Ampe kế chỉ thị kim (kiểu tương + Ampe kế xoay chiều tự / Analog) 10/18/2016 4
Chương 8: Đo dòng điện Yêu cầu đối với dụng cụ đo dòng điện là: Công suất tiêu thụ càng nhỏ càng tốt, điện trở của ampe kế càng nhỏ càng tốt và lý tưởng là bằng 0. Điều kiện làm việc Về giá trị đo: Iđo < In Iđo: dòng điện đo bởi Ampemet; In: dòng điện định mức của Ampemet Về sai số: βđo < βyc βđo: sai số tương đối của phép đo, ; βyc: sai số yêu cầu. Dựa trên 2 điều kiện ấy, ta có thể chọn dụng cụ đo thích hợp với Iđomax
Chương 8: Đo dòng điện Sai số phương pháp: Khi Ampemet được ghép nối tiếp vào phụ tải sẽ gây ra một sự biến đổi về dòng điện và gây ra sai số phương pháp ∆I R A γ pp = ≈ I Rt Mắc ampe kế để đo dòng phải mắc nối tiếp với dòng cần đo (hình dưới) 10/18/2016 6
Chương 8: Đo dòng điện Đo dòng một chiều Đo bằng cơ cấu tương tự Đo bằng cơ cấu số Đo dòng điện rất lớn Đo dòng điện rất nhỏ Đo dòng xoay chiều Đo dòng tức thời Đo dòng hiệu dụng Biến dòng điện 10/18/2016 7
Cơ cấu tương tự - Ampe kế một chiều Ampe kế một chiều được chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị từ điện. BSW Trong cơ cấu từ điện, góc quay: α = I = KI I D BSW KI = là hệ số biến đổi dòng điện của cơ cấu từ điện. D Độ lệch của kim tỉ lệ thuận với dòng chạy qua cuộn động nhưng độ lệch kim được tạo ra bởi dòng điện rất nhỏ và cuộn dây quấn bằng dây có tiết diện bé nên khả năng chịu dòng rất kém. Thông thường, dòng cho phép qua cơ cấu chỉ trong khoảng 10-4 đến 10-2 A; điện trở của cuộn dây từ 20Ω đến 2000Ω với cấp chính xác 0,1; 1; 0,5; 0,2; và 0,05 10/18/2016 8
Cơ cấu tương tự - Ampe kế một chiều Để tăng khả năng chịu dòng cho cơ cấu (cho phép dòng lớn hơn qua) người ta mắc thêm điện trở sun song song với cơ cấu chỉ thị 10/18/2016 9
Ampe kế một chiều  R S2 +R S3 +R C C  R S1 =  n 1 -1  R S3 +R C C  R S1 +R S2 =  n 2 -1  R CC  R S1 +R S2 +R S3 =  n 3 -1 10/18/2016 10
Ampe kế một chiều Sai số do nhiệt độ và bù nhiệt độ trong Ampemet từ điện:  1 1  ∆I C C =R S I do  -   R C C (1+αt)+R S R CC +R S  Để bù sai số đó ta nối tiếp với cơ cấu đo một nhiệt điện trở bán dẫn có hệ số nhiệt độ β ∆ R CC + R Tβ t = 0 Điện trở bán dẫn có giá trị R CC α R T = - β 10/18/2016 11
Ampe kế một chiều Ví d : 1. Một dụng cụ từ điện có dòng cực đại qua chỉ thị là 100µA và điện trở cuộn dây RCT = 1kΩ. Tính điện trở sun cần thiết để biến dụng cụ thành 1 ampekế có độ lệch thang đo 100mA và độ lệch thang đo 1A. 2. Một ampe kế từ điện có dòng điện cực đại chạy qua chỉ thị là 0,1mA; điện trở khung dây chỉ thị RCT = 99Ω. Điện trở sun RS = 1Ω. Xác định dòng đo được khi kim của ampe kế ở vị trí: + Lệch toàn thang đo + Lệch 1/2 thang đo + Lệch 1/4 thang đo 10/18/2016 12
Ampe kế một chiều Bài 1 Độ lệch thang do 100mA VCT = RCT .I CT = 1kΩ.100µA = 100mV I S = I − I CT = 100mA − 100µA = 99,9mA VCT 100 RS = = = 1,001Ω IS 99,9 Độ lệch thang do 10A VCT = RCT .I CT = 1kΩ.100µA = 100mV I S = I − I CT = 1A − 100µA = 999,9mA VCT 100 RS = = = 0,10001Ω IS 999,9 10/18/2016 13
Bài 2 Lệch toàn thang đo I CT = 0,1mA U CT = I CT .RCT = 0,1.10 −3.99 = 9,9.10 −3 V = 9,9mV U CT 9,9.10 −3 IS = = = 9,9.10 −3 A RS 1 I = I CT + I S = 0,1 + 9,9 = 10mA Lệch 1/2 thang đo 0,1 I CT = = 0,05 mA 2 U CT = I CT .R CT = 0,05 .10 − 3.99 = 4,95 .10 − 3 V U CT 4,95 .10 − 3 IS = = = 4,95 .10 − 3 A RS 1 0,1 I = I CT + I S = + 4,95 = 5 mA 10/18/2016 2 14
Ví dụ 3: một ampe có 3 thang đo với các điện trở sun R1=0,05Ω; R2=0,45Ω; R3=4,5Ω mắc nối tiếp. RCT = 1kΩ; ICT = 50µA Tính giá trị dòng cực đại qua chỉ thị trong 3 trường hợp đó. Ví dụ 4: Một miliampe kế từ điện có thang đo 150 vạch với giá trị độ chia là C=0.1mA; Rct = 100Ω. Tính giá trị Rs để đo được các giá trị dòng tối đa là 1A, 2A và 3A 10/18/2016 15
Bài tập 3. RS = R1 + R 2 + R3 = 5Ω Khóa ở vị trí 3 I CT .RCT 50.10 −6.10 3 IS = = = 10mA RS 5 kho¶ ng do cña ampe kÕ lµ 10mA RS = R1 + R 2 = 0,5Ω Khóa ở vị trí 2 I CT .RCT 50.10 −6.(4,5 + 10 3 ) IS = = = 100mA RS 0,5 kho¶ ng do cña ampe kÕ lµ 100mA RS = R1 = 0,05Ω Khóa ở vị trí 1. I CT .RCT 50.10 −6.(0,45 + 4,5).10 3 IS = = = 1A RS 5 kho¶ ng do cña ampe kÕ lµ 1A 10/18/2016 16
Ampemet số chuyển đổi thời gian Nguyên tắc hoạt động: Ix tỷ lệ với Ux, Bộ đếm được dùng để đếm số lượng xung (N) tỉ lệ với Ux để suy ra Ux. Sơ đồ khối: Trong đó: SS: Bộ so sánh MFRC: mạch phát tín hiệu răng cưa MFX: mạch phát xung chuẩn tần số f0 BĐ: bộ đếm Trigo: mạch lật CT: bộ chỉ thị số (bao gồm cả K: Khóa điện tử được điều khiển bởi mạch mã hoá, giải mã và hiển trigo thị) 10/18/2016 17
Ampe kế số Ampe kế số là dụng cụ chỉ thị kết quả bằng con số mà không phụ thuộc vào cách đọc của người đo. 10/18/2016 18
Các phương pháp khác đo dòng điện một chiều Đo dòng điện lớn Khi dòng điện đo quá lớn, hao tổn trên Sun pth= RS.I2 rất lớn. Để cho pth đủ nhỏ thì RS phải vô cùng nhỏ (cỡ nΩ) rất khó chế tạo. Người ta sử dụng phương pháp không tiếp xúc. Dòng điện I gây ra một từ trường quanh nó theo công thức I H: Từ trường trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn H= I: Dòng điện chạy trong dây 2πd d: Khoảng cách từ điểm đo đến dây dẫn Từ cảm ứng: B=µH Để đo B có thể sử dụng các biện pháp sau: Cuộn dây cảm ứng với mạch tích phân Cảm biến Hall Cộng hưởng từ hạt nhân. 10/18/2016 19
Các phương pháp khác đo dòng điện một chiều Đo dòng điện rất nhỏ Từ công thức: US=RSIđo Nếu dòng điện Iđo nhỏ, để cho US đủ để đo được (cỡ 10mV trở lên), điện trở Sun RS phải lớn. Ta dùng biện pháp bù dòng bằng khuếch đại thuật toán ở sơ đồ dưới gọi là mạch electromet. U ra IK = = I do RK Nên: Ura= RK.Iđo 10/18/2016 20