Giáo trình Điện cơ bản (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Cơ giới (2022)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:156

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Điện cơ bản được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên phát biểu được các khái niệm, định luật, định lý cơ bản trong mạch điện một chiều, xoay chiều, mạch ba pha; Tính toán được các thông số kỹ thuật trong mạch điện một chiều, xoay chiều, mạch ba pha ở trạng thái xác lập và quá độ;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điện cơ bản (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Cơ giới (2022)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 9: ĐIỆN CƠ BẢN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số:……/ QĐ-CĐCG-KT&KĐCL ngày …… tháng …… năm 2022 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng cơ giới. Quảng Ngãi, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của điện năng các thiết bị điện dân dụng cũng như các khí cụ điện được sử dụng ngày càng tăng lên không ngừng. Chất lượng điện cũng không ngừng được cải tiến và nâng cao cùng với sự phát triển của công nghệ mới. Vì vậy đòi hỏi người công nhân làm việc trong các ngành, nghề và đặc biệt trong các ngành nghề điện công nghiệp phải hiểu rõ về bản chất của các vật liệu và ứng dụng của các vật liệu đó đồng thời phải hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý làm việc, hiểu được các hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và cách sữa chữa các thiết bị điện, để không ngừng nâng cao hiệu quả kinh tế và tiết kiệm điện năng trong sử dụng. Giáo trình này được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/ môn học của chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp để giảng dạy ở cấp trình độ Cao đẳng nghề. Ngoài ra, tài liệu cũng có thể được sử dụng cho đào tạo ngắn hạn hoặc cho các công nhân kỹ thuật, các nhà quản lý và người sử dụng nhân lực tham khảo. Mô đun này được triển khai sau môn An toàn điện và trước các môn học, mô đun Vẽ điện-vẽ kỹ thuật,Khí cụ điện, KT điện tử, Đo lường điện và Máy điện. Công việc lắp đặt, vận hành hay sửa chữa mạch điện trong máy công nghiệp là một trong những yêu cầu bắt buộc đối với công nhân nghề Điện công nghiệp. Mô dun này có ý nghĩa quyết định để hình thành kỹ năng cho người học làm tiền đề để người học tiếp thu các kỹ năng cao hơn như: Lắp đặt các bộ điều khiển lập trình hay các mạch điện tử công suất. Nội dung môn học này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản và những kỷ năng cần thiết về điện cơ bản nhằm ứng dụng có hiệu quả trong ngành nghề của mình. Mặc dù đã hết sức cố gắng, song sai sót là khó tránh. Tác giả rất mong nhận được các ý kiến phê bình, nhận xét của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn. Quảng Ngãi, ngày ...... tháng ...... năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Bùi Quang Toản Chủ biên 2. ………….............. 3. ……….............…. 3
MỤC LỤC Lời mở đầu 2 Mục lục 3 Giáo trình mô đun 4 Bài mở đầu: Đại cương về đo lường điện và các cơ cấu 11 đo thông dụng 12 1. Khái niệm về đo lường điện. 14 2. Các sai số và tính sai số. 16 3. Các phương pháp đo. 4. Các loại cơ cấu đo. 17 Chương 1: Các khái niệm cơ bản về mạch điện 26 1.Các khái niệm cơ bản trong mạch điện. 27 2.Các phép biến đổi tương đương. 30 Chương 2 : Mạch điện một chiều 34 1.Các định luật và biểu thức cơ bản trong mạch một chiều. 35 2.Các phương pháp giải mạch một chiều. 42 Chương 3: Dòng điện xoay chiều hình sin 55 1. Khái niệm về dòng điện xoay chiều. 56 2. Biểu diễn đại lượng xoay chiều hình sin bằng số phức. 60 3. Giải mạch xoay chiều R – L – C nối tiếp. 62 4. Giải mạch xoay chiều R – L – C song song. 74 5. Giải mạch xoay chiều R – L – C hỗn hợp. 81 Chương 4 : Mạng ba pha 85 1. Khái niệm chung. 86 2. Sơ đồ đấu dây trong mạng ba pha. 88 3. Công suất mạng ba pha. 94 4. Phương pháp giải mạng ba pha. 96 Chương 5 : Sử dụng các đồng hồ đo thông 103 1. Đồng hồ A, V, VOM, MΩ. 104 2. Đồng hồ Ampe kìm. 113 Chương 6 : Đo các đại lượng điện cơ bản 117 1. Đo các đại lượng U, I. 118 2. Đo các đại lượng R, L,C. 132 3. Đo công suất 1 pha, 3 pha 145 TÀI LIỆU THAM KHẢO 155 4
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: ĐIỆN CƠ BẢN Mã môn học: MĐ09 Thời gian thực hiện môn học: 90 giờ; (Lý thuyết: 45giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 40 giờ; Kiểm tra: 5 giờ) Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Môn học Điện cơ bản được bố trí học sau các môn học chung và học trước các môn học, mô đun chuyên môn . -Tính chất: Là môn học kỹ thuật cơ sở. - Trong mọi lĩnh vực sản xuất, đặc biệt là các ngành công nghiệp, việc sử dụng các máy móc để giải phóng sức lao động của con người ngày càng phổ biến. Để nắm bắt và làm chủ các trang thiết bị ngày càng hiện đại đòi hỏi cán bộ kỹ thuật phải có những kiến thức cơ bản về công nghệ, bên cạnh đó là các kỹ năng vẽ, đọc sơ đồ, phân tích và chẩn đoán sai hỏng để có thể vận hành, bảo trì, bảo dưỡng và sửa chữa hiệu quả các trang thiết bị đó. - Đối tượng: Là giáo trình áp dụng cho HS/SV trình độ Cao đẳng nghề Điện CN Mục tiêu của mô đun : - Về kiến thức: A1. Phát biểu được các khái niệm, định luật, định lý cơ bản trong mạch điện một chiều, xoay chiều, mạch ba pha. A2.Tính toán được các thông số kỹ thuật trong mạch điện một chiều, xoay chiều, mạch ba pha ở trạng thái xác lập và quá độ. A3. Đo được các thông số cơ bản trong mạch điện. - Về kỹ năng: B1. Vận dụng được các phương pháp phân tích, biến đổi mạch để giải các bài toán về mạch điện hợp lý. B2.Vận dụng phù hợp các định lý, các phép biến đổi tương đương để giải các mạch điện phức tạp. B3. Giải thích được một số ứng dụng đặc trưng theo quan điểm của kỹ thuật điện. B4. Sử dụng được các dụng cụ đo thông dụng của nghề điện. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm. C1.Rèn luyện tính cận thận, tỉ mỉ trong tính toán. 5
1. Chương trình khung nghề điện công nghiệp Thời gian đào tạo (giờ) Trong đó Mã Thực Số MH/ hành/thực Tên môn học, mô đun tín Tổng MĐ/ Lý tập/Thí Kiểm chỉ số HP thuyết nghiệm/bài tra tập/thảo luận I Các môn học chung/đại cương 18 435 157 255 23 MH 01 Chính trị 3 75 41 29 5 MH 02 Pháp luật 2 30 18 10 2 MH 03 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 4 MH 04 Giáo dục quốc phòng - An 75 36 35 4 ninh 3 MH 05 Tin học 3 75 15 58 2 MH 06 Ngoại ngữ (Anh văn) 5 120 42 72 6 II Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề II.1 Các mô đun, môn học kỹ 18 360 160 180 20 thuật cơ sở MH 07 Ngoại ngữ chuyên ngành 4 60 30 27 3 MH 08 An toàn điện 2 30 15 14 1 MĐ 09 Điện cơ bản 4 90 45 40 5 MĐ 10 Vẽ kỹ thuật – vẽ điện 2 45 15 27 3 MĐ 11 Khí cụ điện 2 45 20 22 3 MĐ 12 Kỹ thuật Điện tử 4 90 35 50 5 II.2 Các mô đun, môn học 78 2005 543 1389 73 chuyên môn MĐ 13 Điều khiển điện khí nén 4 90 30 55 5 MH 14 Điện tử công suất 3 60 20 37 3 MĐ 15 Máy điện 4 90 48 37 5 MĐ 16 Kỹ thuật quấn dây máy điện 5 120 40 75 5 MH 17 Cung cấp điện 5 90 60 26 4 MĐ 18 Trang bị điện 7 180 30 140 10 MĐ 19 Kỹ thuật số 4 75 37 35 3 MĐ 20 Kỹ thuật cảm biến 3 75 30 42 3 MĐ 21 PLC 5 120 47 67 6 MĐ 22 Truyền động điện 4 90 37 48 5 MĐ 23 Kỹ thuật lắp đặt điện 5 120 20 92 8 MĐ 24 Lập trình vi điều khiển 4 90 32 53 5 6
MĐ 25 Kỹ thuật lạnh giảm 4 85 25 56 4 MĐ 26 ĐKLT cỡ nhỏ - điều khiển 4 90 37 48 5 thông minh MH 27 chức sản xuất 2 30 20 8 2 MĐ 28 Đồ án môn học / Đào tạo tại 7 240 30 210 doanh nghiệp MĐ 29 Thực tập tốt Tổ nghiệp 8 360 0 360 Tổng cộng 11 2800 860 1824 116 4 2. Chương trình chi tiết mô đun Thời gian (giờ) Thực Số hành, thí Tên chương, mục Tổng Lý Kiểm tra TT nghiệm, số thuyết thảo luận, bài tập 1 Bài mở đầu : Đại cương về đo 5 4 1 lường điện và các cơ cấu đo thông dụng. 1. Khái niệm về đo lường. 1 2. Các sai số và tính sai số. 1 3. Các phương pháp đo. 1 0,5 4. Các loại cơ cấu đo. 1 0,5 2 Chương1. Các khái niệm cơ bản 5 3 2 về mạch điện. 1.Các khái niệm cơ bản trong 1 0,5 mạch điện. 2. Các phép biến đổi tương 2 1,5 đương. 3 Chương 2. Mạch điện một 15 10 4 1 chiều. 1.Các định luật và biểu thức cơ 2 1 bản trong mạch một chiều. 2.Các phương pháp giải mạch 8 3 một chiều. 4 Chương 3. Dòng điện xoay 20 10 9 1 chiều hình sin. 1. Khái niệm về dòng điện xoay 1 chiều. 2. Biểu diễn đại lượng xoay 1 1 chiều hình sin bằng số phức. 3. Giải mạch xoay chiều R-L-C 2 2,5 7
nối tiếp. 4. Giải mạch xoay chiều R-L-C 3 2,5 song song. 5. Giải mạch xoay chiều R-L-C 3 3 hỗn hợp. 5 Chương 4. Mạch ba pha. 10 6 3 1 1.Khái niệm chung. 0,5 2.Sơ đồ đấu dây trong mạng ba 0,5 pha. 3.Công suất mạng ba pha. 1 1 4. Phương pháp giải mạng ba 4 2 pha. 6 Chương 5. Sử dụng các loại 10 5 4 2 đồng hồ đo thông dụng 1.Đồng hồ A, V, VOM, MΩ 4 3 2.Đồng hồ Ampe kìm. 1 1 7 Chương 6: Đo các đại lượng 25 3 21 điện cơ bản 1.Đo các đại lượng U, I 1 4 2. Đo các đại lượng R,L,C 1 4 3. Đo công suất 1 pha, 3 pha 1 13 Cộng: 90 45 40 5 3. Điều kiện thực hiện mô đun: 3.1. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ.... 3.3. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình thực hành, bộ dụng cụ nghề điện,… 3.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về các mạch điện trong nhà máy, xí nghiệp công nghiệp. 4. Nội dung và phương pháp đánh giá: 4.1. Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: 8
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp. + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. 4.2. Phương pháp: Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau: 4.2.1. Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. - Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới như sau: Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 4.2.2. Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu ra Số Thời đánh giá tổ chức kiểm tra đánh giá cột điểm kiểm tra Thường Viết/ Tự luận/ A1, C1 1 Sau 5 giờ. xuyên Thuyết trình Trắc nghiệm/ Báo cáo Định kỳ Viết và Tự luận/ A2, 5 Sau 15 giờ thực hành Trắc nghiệm/ B1,B2,B3,B4, C1 thực hành Kết thúc môn Vấn đáp và Vấn đáp và A1, A2, A3, B1, 1 Sau 90 giờ học thực hành thực hành B2,B3,C1 trên mô hình 9
4.2.3. Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân. - Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của mô đun nhân với trọng số tương ứng. Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân. 5. Hướng dẫn thực hiện mô đun 5.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Điện công nghiệp. 5.2. Phương pháp giảng dạy, học tập mô đun 5.2.1. Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm…. * Thực hành: - Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực hành theo nội dung đề ra. - Khi giải bài tập, làm các bài Thực hành, thí nghiệm, bài tập:... Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chỗ cho nguời học. - Sử dụng các mô hình, học cụ mô phỏng để minh họa các bài tập ứng dụng các mạch điện dân dụng và công nghiệp các loại thiết bị điều khiển. * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra. * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm. 5.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau: - Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực hiện bài thực hành và báo cáo kết quả 10
- Tham dự tối thiểu 70% các giờ giảng tích hợp. Nếu người học vắng >30% số giờ tích hợp phải học lại mô đun mới được tham dự kì thi lần sau. - Tự học và thảo luận nhóm: Là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 2-3 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. - Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ. - Tham dự thi kết thúc mô đun. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. 6. Tài liệu tham khảo: [1]. PGS.TS. Đặng Văn Đào, PGS. TS. Lê Văn Doanh, Giáo trình Điện Kỹ thuật, NXB Giáo dục năm 2002. [2]. Giáo trình Khí cụ điện, NXB Đại học Quốc gia TP HCM năm 2003 [3]. Phương Xuân Nhàn, Hồ Anh Túy, Lý thuyết mạch, NXB Khoa học và kỹ thuật năm 2006. 11
Bài mở đầu: Đại cương về đo lường điện và các cơ cấu đo thông dụng Mã bài: MĐ09-00 Giới thiệu: Đo lường là sự so sánh đại lượng chưa biết (đại lượng đo) với đại lượng đã được chuẩn hóa (đại lượng mẫu hoặc đại lượng chuẩn). Như vậy công việc đo lường là nối thiết bị đo vào hệ thống được khảo sát và quan sát kết quả đo được các đại lượng cần thiết trên thiết bị đo. Trong thực tế rất khó xác định ‘’ trị số thực’’ của đại lượng đo. Vì vậy, trị số đo được cho bởi thiết bị đo gọi là trị số tin cây được (expected value). Bất kỳ đại lượng đo nào cũng bị ảnh hưởng bởi nhiều thông số. Do đó, kết quả đo ít khi phản ánh đúng trị số tin cậy được. Cho nên có nhiều hệ số ảnh hưởng trong đo lường liên quan đến thiết bị đo. Ngoài ra, có những hệ số khác liên quan đến con người sử dụng thiết bị đo. Như vậy, độ chính xác của thiết bị đo được diễn tả dưới hinh thức sai số. Mục tiêu: - Giải thích các khái niệm về đo lường điện. - Tính toán được sai số của phép đo, vận dụng phù hợp các phương pháp hạn chế sai số. - Đo các đại lượng điện bằng phưong pháp đo trực tiếp hoặc gián tiếp. - Nêu được cấu tạo, nguyên lý của các loại cơ cấ đo thông dụng như: từ điện, điện từ, điện động, cảm ứng. - Lựa chọn và sử dụng các loại phù hợp với từng trường hợp cụ thể. - Rèn luyện tính chính xác, chủ động, nghiêm túc trong công việc. Phương pháp giảng dạy và học tập bài mở đầu - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ các khái niệm về đo lường điện và sai số đo. - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học - 12
Điều kiện thực hiện bài học - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có Kiểm tra và đánh giá bài học - Nội dung:  Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức  Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.  Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp:  Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)  Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có  Kiểm tra định kỳ thực hành: không có Nội dung chính: 1. Khái niệm về đo lường điện: 1.1. Khái niệm về đo lường: Đo lường là quá trình so sánh đại lượng chưa biết (đại lượng đo) với đại lượng đã biết cùng loại được chọn làm mẫu (mẫu này được gọi là đơn vị). Như vậy cônmg việc đo lường là nối thiết bị đo vào hệ thống được khảo sát và quan sát kết quả đo được các đại lượng cần thiết trên thiết bị đo hoặc dụng cụ đo. 13
+ Số đo: là kết quả của quá trình đo, kết quả này được thể hiện bằng một con số cụ thể. + Dụng cụ đo và mẫu đo: - Dụng cụ đo: Các dụng cụ thực hiện việc đo được gọi là dụng cụ đo như: dụng cụ đo dòng điện (Ampemét), dụng cụ đo điện áp (Vônmét) dụng cụ đo công suất (Oátmét) v.v... - Mẫu đo: là dụng cụ dùng để khôi phục một đại lượng vật lý nhất định có trị số cho trước, mẫu đo được chia làm 2 loại sau: - Loại làm mẫu: dùng để kiểm tra các mẫu đo và dụng cụ đo khác, loại này được chế tạo và sử dụng theo tiêu chuẩn kỹ thuật, đảm bảo làm việc chính xác cao. - Loại công tác: được sử dụng đo lường trong thực tế, loại này gồm 2 nhóm sau: Mẫu đo và dụng cụ đo thí nghiệm. Mẫu đo và dụng cụ đo dùng trong sản xuất. 1.2. Khái niệm về đo lường điện: Đo lường điện là quá trình đo lường các đại lượng điện của mạch điện. Các đại lượng điện được chia ra làm hai loại: - Đại lượng điện tác động (active). - Đại lượng điện thụ động (passive). + Đại lượng điện tác động: các đại lượng như điện áp, dòng điện, công suất, điện năng... là những đại lượng mang năng lượng điện. Khi đo các đại lượng này, bản thân năng lượng này sẽ cung cấp cho mạch đo. Trong trường hợp năng lượng quá lớn thì được giảm bớt cho phù hợp với mạch đo, ví dụ như phân áp, phân dòng. Nếu trong trường hợp quá nhỏ thì sẽ được khuyếch đại đủ lớn cho mạch đo có thể hoạt động được. + Đại lượng điện thụ động: các đại lượng như điện trở, điện cảm, điện dung, hỗ cảm v.v...các đại lượng này không mang năng lượng cho nên phải cung cấp điện áp hoặc dòng điện cho các đại lượng này khi đưa vào mạch đo. Trong trường hợp các đại lượng này đang là các phần tử trong mạch điện đang hoạt động thì phải quan tâm đến cách thức đo theo yêu cầu. Ví dụ cách thức đo ‘’nóng’’ nghĩa là đo các phần tử này trong khi mạch đang hoạt 14
động hoặc cách thức đo ‘’nguội’’ khi các phần tử này đang ngừng hoạt động và có thể được lấy ra khỏi mạch đang hoạt động. ở mỗi cách thức đo sẽ có phương pháp đo riêng. 2. Các sai số và tính sai số. 2.1.Khái niệm về sai số: Khi đo, số chỉ của dụng cụ đo cũng như kết quả tính toán luôn có sự sai lệch với giá trị thực của đại lượng cần đo. Lượng sai lệch này gọi là sai số. 2.2.Các loại sai số: Sai số gồm có 2 loại: a. Sai số ngẫu nhiên (hệ thống): Là sai số cơ bản mà giá trị của nó luôn không đổi hoặc thay đổi có quy luật. Sai số này về nguyên tắc có thể loại trừ được. Nguyên nhân: Do quá trình chế tạo dụng cụ đo như ma sát, khắc vạch trên thang đo v.v... Sai số do ảnh hưởng của điều kiện môi trường cụ thể như nhiệt độ môi trường thay đổi, chịu ảnh hưởng của điện trường, từ trường, độ ẩm, áp suất v.v.. b. Sai số cá nhân: Là sai số do người sử dụng và một số ảnh hưởng khác gây nên. Nguyên nhân: - Do chủ quan trong cách thức đo, trong cách đọc trị số, do thao tác đo không đúng dẫn đến giá trị của đại lượng cần đo thay đổi. - Do người đo nhìn lệch, nhìn nghiêng, đọc sai v.v... - Dùng công thức tính toán không thích hợp, dùng công thức gần đúng trong tính toán.v.v... 2.3.Phương pháp tính sai số: Gọi: A: kết quả đo được. A1: giá trị thực của đại lượng cần đo. a. Tính sai số như sau: - Sai số tuyệt đối: A = A1 - A (1.1) A gọi là sai số tuyệt đối của phép đo 15
- Sai số tương đối: A A A% .100 A% * 100 A hoặc A1 (1.2) Phép đo có A càng nhỏ thì càng chính xác. - Sai số qui đổi qđ A A1 A qd % .100 100 Adm Adm (1.3) Ađm: giới hạn đo của dụng cụ đo (giá trị lớn nhất của thang đo) Quan hệ giữa sai số tương đối và sai số qui đổi: A A A qd % .100 AK d Adm A Adm (1.4) A Kd Adm là hệ số sử dụng thang đo (K 1) d Nếu Kd càng gần bằng 1 thì đại lượng đo gần bằng giới hạn đo, A càng bé thì phép đo càng chính xác. Thông thường phép đo càng chính xác khi K d 1/2. Ví dụ: Một dòng điện có giá trị thực là 5A. Dùng Ampemét có giới hạn đo 10A để đo dòng điện này. Kết quả đo được 4,95 A. Tính sai số tuyệt đối, sai số tương đối, sai số qui đổi. Giải: + Sai số tuyệt đối: A = A1 - A = 5 - 4,95 = 0,05 A + Sai số tương đối: A A 0,05 A% .100 A% .100 .100 1 A hoặc A1 5 + Sai số qui đổi: A 0,05 qd % .100 100 0,5 Adm 10 b. biểu diễn số đo: Kết quả đo được biểu diễn dưới dạng: X A X0 và ta có X = A.X0 (1.5) Trong đó: X là đại lượng đo 16
X0 là đơn vị đo A là con số kết quả đo. Ví dụ: I = 5A thì: Đại lượng đo là: dòng điện (I) Đơn vị đo là: Ampe (A) Con số kết quả đo là: 5 c. Hệ đơn vị đo: + Giới thiệu hệ SI (systerme Internatinal – Sl Unit): hệ thống đơn vị đo lường quốc tế thông dụng nhất, hệ thống này qui định các đơn vị cơ bản cho các đại lượng sau: - Độ dài: tính bằng mét (m). - Khối lượng: tính bằng kilôgam (kg). - Thời gian: tính bằng giây (s). - Dòng điện: tính bằng Ampe (A). + Bội và ước số của đơn vị cơ bản: Bội số: ước số: + Tiga (T): 1012 + Mili (m): 10-3 + Giga (G): 109 + Micro ( ): 10-6 + Mêga (M): 106 + Nano (n): 10-9 + Kilô (K): 103 + Pico (p): 10-12 3. Các phương pháp đo: Trong đo lường chúng ta có hai phương pháp đo: a. Phương pháp đo trực tiếp: Là phương pháp đo mà đại lượng cần đo được so sánh trực tiếp với mẫu đo. Phương pháp này được chia thành 2 cách đo: - Phương pháp đo đọc số thẳng. - Phương pháp đo so sánh là phương pháp mà đại lượng cần đo được so sánh với mẫu đo cùng loại đã biết trị số. Ví dụ: Dùng cầu đo điện để đo điện trở, dùng cầu đo để đo điện dụng v.v... b. Phương pháp đo gián tiếp: Là phương pháp đo trong đó đại lượng cần đo sẽ được tính ra từ kết quả đo các đại lượng khác có liên quan. 17
Ví dụ: Muốn đo điện áp nhưng không có Vônmét, ta đo điện áp bằng cách: - Dùng ômmét đo điện trở của mạch. - Dùng Ampemét đo dòng điện đi qua mạch. Sau đó áp dụng các công thức hoặc các định luật đã biết để tính ra trị số điện áp cần đo. 4. Các loại cơ cấu đo. 4.1.Cơ cấu đo kiểu từ điện: a. Ký hiệu: Hình 2.2a: Ký hiệu cơ cấu từ điện Hình 2.2b: Ký hiệu cơ cấu từ điện có chỉnh lưu b. Sơ đồ cấu tạo: Kim chỉ thị Khe hở cực từ Nam châm N S Cực từ Cuộn dây Lỏi sắt non Lò xo Đối trọng Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo cơ cấu đo kiểu từ điện. + Khung quay: khung quay bằng nhôm hình chữ nhật, trên khung có quấn dây đồng bọc vecni. Toàn bộ khối lượng khung quay phải càng nhỏ càng tốt để sao cho mômen quán tính càng nhỏ càng tốt. Toàn bộ khung quay được đặt trên trục quay hoặc treo bởi dây treo. + Nam châm vĩnh cửu: khung quay được đặt giữa hai cực từ N-S của nam châm vĩnh cửu. 18
+ Lõi sắt non hình trụ nằm trong khung quay tương đối đều. + Kim chỉ thị được gắn chặt trên trục quay hoặc dây treo. Phía sau kim chỉ thị có mang đối trọng để sao cho trọng tâm của kim chỉ thị nằm trên trục quay hoặc dây treo. + Lò xo đối kháng (kiểm soát) hoặc dây treo có nhiệm vụ kéo kim chỉ thị về vị trí ban đầu điểm 0) và kiểm soát sự quay của kim chỉ thị. c. Sơ đồ nguyên lý: N F b F‘ S Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu đo kiểu từ điện d. Nguyên lý hoạt động: Khi có dòng điện cần đo I đi vào cuộn dây trên khung quay sẽ tác dụng với từ trường ở khe hở tạo ra lực điện từ F: F = N.B.l.L (2.1) Trong đó: N: số vòng dây quấn của cuộn dây. B: mật độ từ thông xuyên qua khung dây. L: chiều dài của khung dây. I: cường độ dòng điện. Lực điện từ này sẽ sinh ra một mômen quay Mq: b Mq 2F NBILb 2 (2.2) Trong đó: b là bề rộng của khung dây 19
L.b = S là diện tích của khung dây. Nên: Mq = N.B.S.I (2.3) Mômen quay này làm phần động mang kim đo quay đi một góc nào đó và lò xo đối kháng bị xoắn lại tạo ra mômen đối kháng M đk tỷ lệ với góc quay . Mđk = K. (K là độ cứng của lò xo) Kim của cơ cấu sẽ đứng lại khi hai mômen trên bằng nhau. BSN .I Mq = M đk N.B.S.I = K. K (2.4) BSN C const Đặt K = C.I (2.5) C gọi là độ nhạy của cơ cấu đo từ điện (A/mm). Cho biết dòng điện cần thiết chạy qua cơ cấu đo để kim đo lệch được 1mm hay 1 vạch. Kết luận: qua biểu thức trên ta thấy rằng góc quay của kim đo tỷ lệ với dòng điện cần đo và độ nhạy của cơ cấu đo, dòng điện và độ nhạy càng lớn thì góc quay càng lớn. Từ góc của kim ta suy ra giá trị của đại lượng cần đo. e. Đặc điểm và ứng dụng: + Đặc điểm: - Độ nhạy cao nên có thể đo được các dòng điện một chiều rất nhỏ (từ 10-12 10-14) - Tiêu thụ năng lượng điện ít nên độ chính xác rất cao. - Chỉ đo được dòng và áp một chiều. - Khả năng quá tải kém vì khung dây quay nên chỉ quấn được dây cỡ nhỏ. - Chế tạo khó khăn, giá thành đắt. * Muốn đo được các đại lưọng xoay chiều phải qua cơ cấu nắn dòng. + ứng dụng: Được dùng để sản xuất các dụng cụ đo: - Đo dòng điện: MiliAmpemét, Ampemét. 20