Bài giảng môn Đo lường điện: Bài 5 - Mai Quốc Khánh

Chia sẻ: Trần Văn Thắng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

191
lượt xem 57
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng môn Đo lường điện: Bài 5 giới thiệu đến người học nội dung cơ bản về đo điện áp. Bài giảng gồm có các nội dung khái quát về: khái niệm chung về phép đo điện áp, vôn mét điện tử loại tương tự, vôn mét số. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng môn Đo lường điện: Bài 5 - Mai Quốc Khánh

L Môn học: Đo lường điện -Đ M Bài 5 Đo điện áp LT ôn m Mai Quốc Khánh Khoa Vô tuyến điện tử ộ Học viện KTQS B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 1/31
Nội dung L -Đ  Khái niệm chung về phép đo điện áp M  Vôn mét điện tử loại tương tự LT  Vôn mét số ôn m ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 2/31
Kh¸i niÖm chung vÒ phÐp ®o ®iÖn ¸p L -Đ  Lµ mét trong nh÷ng phÐp ®o th«ng dông vµ quan träng M nhÊt trong ®o lêng.  Có thể dïng để đo gi¸n tiếp nhiÒu ®¹i lîng vËt lý kh¸c LT (vÝ dô nh cêng ®é ®iÖn trêng, c«ng suÊt, dßng ®iÖn...) Ph¹m vi ®o réng: tõ 10-9V ®Õn hµng tr¨m KV  ôn  Dải tần đo rộng (tíi 3.109 Hz) m  §èi víi ®iÖn ¸p xoay chiÒu ngêi ta ®o c¸c gi¸ trÞ biªn ®é, trung b×nh vµ hiÖu dông ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 3/31
Các giá trị đặc trưng cho điện áp xoay chiều L Giá trị biên độ -Đ đỉnh-đỉnh  Gi¸ trÞ biªn ®é (P): gi¸ trÞ lín nhÊt cña M Giá trị ®iÖn ¸p xoay chiÒu trong mét chu kú biên độ  Phân biệt giá trị đỉnh - đỉnh (P-P) với giá trị đỉnh (P) LT  Gi¸ trÞ trung b×nh (AVG): trung b×nh của c¸c gi¸ trị tức thời trong một chu kỳ 1 T U tb = ∫ | U (t ) | dt  Với điện áp hình sin đó là giá trị T 0 ôn “trung bình chỉnh lưu”  Gi¸ trÞ hiÖu dông (RMS): trung b×nh b×nh ph¬ng cña c¸c gi¸ trị tức thời trong một 1 T ∫ m U= U (t ) 2 dt chu kỳ T 0  §èi víi ®iÖn ¸p cã chu kú kh«ng sin n víi n hµi ∑ ộ U= U i2 B i =0 © Mai Quốc Khánh - 04/2010 4/31
Các giá trị đặc trưng cho điện áp xoay chiều L -Đ  Mèi quan hÖ gi÷a c¸c gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu : M  HÖ sè biªn ®é Kb = Um/U LT  HÖ sè d¹ng tÝn hiÖu Kd = U/Utb  §èi víi ®iÖn ¸p d¹ng h×nh sin:  Kb = 1,41, Kd = 1,11 ôn  §èi víi ®iÖn ¸p h×nh ch÷ nhËt  Kb = Kd = 1 m  Đối với điện áp hình tam giác: ộ  Kb = 1,73, Kd = 1,15 B Các giá trị của điện áp hình sin © Mai Quốc Khánh - 04/2010 5/31
Sai sè ph¬ng ph¸p cña phÐp ®o ®iÖn ¸p L -Đ  V«n mÐt ®îc m¾c song song víi phô tải Zt cã ®iÖn ¸p cÇn ®o M  Gi¸ trÞ thùc cña ®iÖn ¸p trªn tải (tríc khi mắc v«n mÐt): Z t Ux = E Z0 Zo + Zt LT  M¾c v«n mÐt vµo m¹ch, v«n mÐt sÏ chØ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p: Zt ZV V Z t Z v /( Z v + Z t ) ~ E U =, .E Z 0 + Z t Z v /( Z v + Z t ) x ôn  Sai sè t¬ng ®èi cña phÐp ®o do ¶nh hëng cña trë kh¸ng vµo cña v«n mÐt m U x, − U x 1 δu = .100 [%] = − .100 [%] x Ux Zv Zv 1+ + Zo Zt ộ  ĐÓ gi¶m sai sè cÇn chän v«n mÐt cã trë kh¸ng vµo lín B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 6/31
C¸c ph¬ng ph¸p ®o ®iÖn ¸p L  Ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ trùc tiÕp: ®o trùc tiÕp b»ng c¸c v«n mÐt -Đ  v«n mÐt nhiÖt ®iÖn  v«n mÐt tÜnh ®iÖn M  v«n mÐt ®iÖn ®éng  v«n mÐt ®iÖn tõ  v«n mÐt ®iÖn tö LT  Nhãm ph¬ng ph¸p so s¸nh  Ph¬ng ph¸p vi sai  Ph¬ng ph¸p chØnh “0" ôn  Ph¬ng ph¸p bï  Ph©n lo¹i v«n mÐt  Theo d¹ng chØ thÞ (v«n mÐt t¬ng tù, v«n mÐt hiÖn sè) m  Theo gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cÇn ®o (v«n mÐt biªn ®é, v«n mÐt trung b×nh, v«n mÐt hiÖu dông)  Theo ph¹m vi ®o (v«n mÐt, milli v«n mÐt), d¶i tÇn c«ng t¸c ộ (v«n mÐt cao tÇn, v«n mÐt thÊp tÇn), cÊu tróc m¹ch (v«n mÐt biÕn ®æi th¼ng, v«n mÐt biÕn ®æi c©n b»ng)... B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 7/31
V«n mÐt ®iÖn tö lo¹i t¬ng tù L -Đ V«n mÐt ®iÖn tö (VMĐT) lo¹i t¬ng tù M  ®îc x©y dùng trªn c¬ së kÕt hîp c¸c bé t¸ch sãng, bé khuÕch ®¹i vµ c¬ cÊu LT ®o tõ ®iÖn  S¬ ®å khèi cña VMĐT ôn  Cơ cÊu ®o tõ ®iÖn  Bé t¸ch sãng trong VMĐT m ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 8/31
S¬ ®å khèi cña VMĐT lo¹i t¬ng tù L -Đ  VMĐT mét chiÒu M Ux- I- LT KhuÕch ®¹i u ®iÓm: ®¬n gi¶n mét chiÒu Nhîc ®iÓm: hiÖn tîng tr«i ®iÓm “0” ChØ thÞ ôn Ux- Biến đổi ~ KhuÕch ®¹i xoay chiÒu ~ T¸ch sãng I- 1C  XC m ChØ thÞ u ®iÓm: kh¾c phôc ®îc hiÖn tîng tr«i ®iÓm “0” ộ Nhîc ®iÓm: phøc t¹p B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 9/31
S¬ ®å khèi cña VMĐT lo¹i t¬ng tù L -Đ  VMĐT xoay chiÒu M u ®iÓm: D¶i tÇn réng LT Ux~ T¸ch sãng - KhuÕch ®¹i I- Nhîc ®iÓm: ®é nh¹y kÐm mét chiÒu ChØ thÞ u ®iÓm: ®é ôn nh¹y cao Ux~ KhuÕch ®¹i ~ T¸ch sãng I- Nhîc ®iÓm: xoay chiÒu d¶i tÇn hÑp m ChØ thÞ ChØ thÞ cña VMĐT thêng dïng c¬ cÊu ®o tõ ®iÖn ộ  B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 10/31
C¬ cÊu ®o tõ ®iÖn L -Đ  Lµ c¬ cÊu ®o mµ m« mem quay sinh ra do t¬ng M t¸c gi÷a tõ trêng cña nam ch©m vÜnh cöu víi tõ trêng cña khung d©y cã dßng ®iÖn ch¹y qua LT Các bộ phận CCĐTĐ: (1) nam châm vĩnh cửu ôn (2) lò xo phản kháng (3) chốt giữ lò xo. m (4) thang chia độ (5) cuộn dây dẫn điện ộ (6) kim. B CCĐ từ điện Volmet từ điện (điện cơ) © Mai Quốc Khánh - 04/2010 11/31
C¬ cÊu ®o tõ ®iÖn L dwdtt dφc = M q = I. -Đ  M« men quay dα dα M víi dφc - biÕn thiªn tõ th«ng mãc vßng qua khung d©y n vßng - lµ dßng ®iÖn qua cuén c¶m LT I  Trong khe hở của cơ cấu đo có từ trường đồng nhất, do vậy  S - diÖn tÝch cña khung d©y S = 2rl ôn r - b¸n kÝnh quay  dφc = S .B.ndα víi l - chiÒu dµi khung d©y m  B - c¶m øng tõ trong khe hë kh«ng khÝ  n - sè vßng cña khung d©y ộ Do vậy, m« men quay M q = B.S .n.I B  © Mai Quốc Khánh - 04/2010 12/31
C¬ cÊu ®o tõ ®iÖn L T¹i thêi ®iÓm c©n b»ng m« men: M q = D.α M pk ⇔ B.S .n.I = -Đ   Do ®ã B.S .n M =α = .I S0 .I D víi S0 lµ ®é nh¹y cña c¬ cÊu ®o tõ ®iÖn LT  §Æc ®iÓm cña c¬ cÊu ®o tõ ®iÖn: ôn  Thang ®o tuyÕn tÝnh  §é nh¹y cao m  Tiªu thô dßng ®iÖn nhá  ChÞu t¶i kÐm  Thêng dïng ®Ó chÕ t¹o ampe mÐt, v«n mÐt, «m mÐt, lµm thiÕt ộ bÞ chØ thÞ cho v«n mÐt ®iÖn tö vµ c¸c cÇu ®o B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 13/31
Ph¬ng tr×nh thang ®o cña VMĐT L Theo cÊu tróc m¹ch ®¬n híng, ph¬ng tr×nh thang -Đ  ®o cña VMĐT cã thÓ viÕt nh sau: M KPA F1(U~) KM§ S0 N KK§ Ux~ Ph©n U’x~ T¸ch U- U’- M¹ch I- α LT KhuÕch ¸p sãng ®¹i ®o CC§ N = F2 [ K KD .K MD .S0 .F1 ( K PA .U x ~ )] F2( α ) ôn  P/T thang đo của VMĐT phụ thuộc chủ yếu vào hàm tách m sóng.  Ba loại BTS thường gặp trong VMĐT ộ  BTS biên độ BTS trung bình BTS hiệu dụng B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 14/31
Bé t¸ch sãng biªn ®é L  Bé t¸ch sãng biªn ®é (TSBĐ) cã nhiÖm vô biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu vÒ -Đ mét chiÒu víi gi¸ trÞ trung b×nh b»ng gi¸ trÞ biªn ®é cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu. M C - § + + Ux C Rt Ux § Rt LT - TSB§ ®Çu vµo më TSB§ ®Çu vµo ®ãng ôn U Uc m 0 T t Ux ộ H»ng sè thêi gian n¹p (τ n R= d .C )  H»ng sè thêi gian phãng (τ p B + = Rt .C ) © Mai Quốc Khánh - 04/2010 15/31
Bé TSBĐ víi ®Çu vµo më L -Đ Sau mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh M  URt = Uc = Um LT  §Æc ®iÓm:  “Më” víi thµnh phÇn ®iÖn ¸p mét chiÒu ë ®Çu vµo ôn  §é nh¹y thấp  D¶i tÇn rất rộng m ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 16/31
Bé TSBĐ víi ®Çu vµo ®ãng L -Đ  Sau mét thêi gian, tô C ®îc n¹p tíi gi¸ trÞ biªn ®é cña M ®iÖn ¸p h×nh sin: Uc ≈ Um LT  §iÖn ¸p trªn t¶i: URt = Ux + Uc = Umsin (ωt) + Um = Um [sin (ωt) + 1] ôn  Khi Ux ë c¸c thêi ®iÓm d¬ng cùc ®¹i Um+ th× URt = 2Um  Khi Ux ë c¸c thêi ®iÓm ©m cùc ®¹i Um- th× URt = 0 m  Nh vËy, gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p trªn t¶i trong mét chu kú tÝn hiÖu b»ng gi¸ trÞ biªn ®é Um cña ®iÖn ¸p vµo Ux. ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 17/31
Ứng dụng của bộ TSBĐ L -Đ  Bộ TSBĐ dùng để chế tạo: M  VMĐT đo các giá trị biên độ, trung bình và hiệu dụng của LT điện áp hình sin  Các đầu đo trong các VMĐT, các máy hiện sóng và các ôn thiết bị khác m ộ B RF Millivolmeter © Mai Quốc Khánh - 04/2010 18/31
Bé t¸ch sãng trung b×nh L -Đ  Bộ tách sóng trung bình (TSTB) trong vôn mét điện tử làm nhiệm vụ chỉnh lưu điện áp xoay chiều M  Chỉnh lưu có thể thực hiện trong nửa chu kỳ và cả chu kỳ điện áp LT CC§ ôn Ux~ Ux~ Ux~ m Rt Rt Rt ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 19/31
Bộ TSTB L -Đ Gãc quay phÇn ®éng c¬ cÊu ®o: M T 1 α =S0 .I S= 0K ∫ T 0 U (t ) d t S0 .K .U tb LT ôn m  Ứng dụng của TSTB:  Chế tạo các đồng hồ vạn năng và các AVO đo giá trị điện áp hiệu dụng của điện áp xoay chiều hình sin ộ B Digital Multimeter © Mai Quốc Khánh - 04/2010 20/31