Giáo trình Đo các đại lượng điện và không điện - Nghề: Điện dân dụng - Trình độ: Cao đẳng nghề (Tổng cục Dạy nghề)

Chia sẻ: Cuahuynhde Cuahuynhde | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

74
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Đo các đại lượng điện và không điện với mục tiêu chính là Mô tả được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cơ cấu đo thông dụng: từ điện, điện từ, điện động, cảm ứng. Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các dụng cụ đo thông dụng: am-pe mét, vôn mét, oát mét, VOM, công tơ, mê-gôm mét, ter-rô mét, cầu đo Wheastone, máy hiện sóng, stroboscope, pan-me, thước cặp

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Đo các đại lượng điện và không điện - Nghề: Điện dân dụng - Trình độ: Cao đẳng nghề (Tổng cục Dạy nghề)

1 BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH & XÃ HỘI TỔNG CỤ DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Tên mô đun: Đo các đại lượng điện và không điện NGHỀ:ĐIỆN DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ (Ban hành kèm theo Quyết định số: 120 /QĐ-TCDN Ngày 25 tháng 02 năm 2013 của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề) Năm 2013
2 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.
3 LỜI GIỚI THIỆU Đo lường điện và không điện là mô đun nghiên cứu và thực hành các phương pháp đo, các dụng cụ đo các đại lượng điện như: Điện áp, dòng điện, công suất, điện năng, … và đại lượng không điện như: Đường kính, độ sâu, vận tốc… Mô đun đo lường điện và không điện được bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học chung, các môn học/ mô đun: An toàn lao động; Mạch điện; Vật liệu điện; Vẽ kỹ thuật; Vẽ điện; Kỹ thuật điện tử cơ bản; Khí cụ điện hạ thế. Giáo trình mô đun đo lường điện và không điện được biên soạn dựa trên các giáo trình và tài liệu tham khảo đã có, và giáo trình này được dùng để giảng dạy và làm tài liệu tham khảo cho sinh viên nghề điện dân dụng. Nội dung của giáo trình được trình bày trong 13 bài cụ thể như sau: Bài 1: Các khái niệm về đo lường điện, Bài 2: Đo dòng điện, Bài 3: Đo điện áp, Bài 4: Đo điện trở cách điện bằng mê gôm mét, Bài 5: Sử dụng VOM, Bài 6: Đo công suất bằng oát mét, Bài 7: Đo điện năng 1 pha bằng công tơ 1 pha, Bài 8: Đo điện năng 3 pha bằng công tơ 3 pha, Bài 9: Sử dụng máy hiện sóng, Bài 10: Đo điện trở tiếp địa bằng ter rô mét, Bài 11: Đo đường kính và độ sâu bằng thước kẹp, Bài 12: Đo đường kính dây điện từ bằng pan me, Bài 13: Đo tốc độ bằng tốc độ kế. Trong quá trình biên soạn, nhóm tác giả đã tham khảo các tài liệu và giáo trình khác như ở phần cuối giáo trình đã thống kê. Chúng tôi rất cảm ơn các cơ quan hữu quan của TCDN, BGH và các thày cô giáo trường CĐN Bách nghệ Hải Phòng và một số giáo viên có kinh nghiệm, cơ quan ban ngành khác đã tạo điều kiện giúp đỡ cho nhóm tác giả hoàn thành giáo trình này. Lần đầu được biên soạn và ban hành, giáo trình chắc chắn sẽ còn khiếm khuyết; rất mong các thày cô giáo và những cá nhân, tập thể của các trường đào tạo nghề và các cơ sở doanh nghiệp quan tâm đóng góp để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn, đáp ứng được mục tiêu đào tạo của Mô đun nói riêng và ngành điện dân dụng cũng như các chuyên ngành kỹ thuật nói chung. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ:
4 Trường Cao đẳng nghề Bách Nghệ Hải Phòng Khoa Điện – Điện tử Số 196/143 Đường Trường Chinh - Quận Kiến An - TP Hải Phòng Email: khoadienbn@gmail.com Hà Nội, ngày…..tháng…. năm 2013 Nhóm biên soạn 1. Chủ biên: KS. Phạm Văn Việt 2. Nguyễn Long Biên 3. Bùi Huy Giác
5 MỤC LỤC TRANG Lời giới thiệu 1 Mục lục 2 Bài 1: Khái niệm về đo lường điện 6 1. Định nghĩa đo lường 6 2. Các phương pháp đo 6 3. Sơ đồ khối dụng cụ đo 7 4. Các ký hiệu trên mặt dụng cụ đo 7 5. Đặc tính cơ bản của dụng cụ đo 9 6. Các thành phần cấu tạo cơ bản dụng cụ đo điện 9 7. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cơ cấu đo thông dụng 10 8. Nhận dạng, phân biệt các kiểu cơ cấu đo 13 Bài 2: Đo dòng điện 20 1. Cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý hoạt động của các am pe mét 20 2. Mắc ampe đo cường độ dòng điện 22 3. Phương pháp mở rộng giới hạn đo 23 Bài 3: Đo điện áp 34 1. Cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý hoạt động của các vôn mét 34 2. Các phương pháp mở rộng thang đo vôn mét 37 3. Mắc vôn mét đo điện áp 39 Bài 4: Đo điện trở cách điện bằng Mê gôm mét 41 1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc và công dụng mê gôm mét 41 2. Phương pháp sử dụng mê gôm mét đo điện trở cách điện 43 3. Các bài tập ứng dụng đo điện trở cách điện 44 Bài 5: Sử dụng VOM 45 1. Cấu tạo, kết cấu mặt ngoài và công dụng VOM 45 2. Sử dụng VOM 48 3. Các chức năng khác của thang đo điện trở 50 Bài 6: Đo công suất 52 1. Oát mét một pha kiểu điện động 52 2. Sơ đồ nối dây mắc oát mét đo công suất tác dụng 54 3. Những điểm lưu ý khi sử dụng oát mét 55 4. Sử dụng oát mét đo công suất 55 Bài 7: Đo điện năng 1 pha 56 1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động công tơ một pha 56 2. Sơ đồ nối dây công tơ một pha 58 3. Lắp đặt, nối dây công tơ một pha 59 4. Chọn và kiểm tra công tơ 59 5. Đọc chỉ số và tính điện năng tiêu thụ 61 Bài 8: Đo điện năng 3 pha 63 1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động công tơ 3 pha 3 phần tử 63
6 2. Sơ đồ nối dây công tơ 3 pha 3 phần tử 65 3. Chọn và kiểm tra công tơ 67 4. Đọc chỉ số và tính điện năng tiêu thụ 67 Bài 9: Sử dụng máy hiện sóng 69 1. Công dụng, phân loại máy hiện sóng 69 2. Sơ đồ khối máy hiện sóng 70 3. Hướng dẫn sử dụng máy hiện sóng 71 4. Sử dụng máy hiện sóng 75 Bài 10: Đo điện trở tiếp đất bằng Ter rô mét 77 1. Cách sử dụng ter-rô mét đo điện trở tiếp đất 77 2. Các bài tập đo điện trở tiếp đất bằng ter rô mét 83 3. Bảo quản dụng cụ đo 83 Bài 11: Đo đường kính và độ sâu 84 1. Cấu tạo thước cặp và cách đọc kết quả 84 2. Cách sử dụng thước cặp đo đường kính và độ sâu 86 3. Cách bảo quản dụng cụ đo 87 4. Các bài tâp ứng dụng 87 Bài 12: Đo đường kính dây điện từ bằng Pan me 88 1. Cấu tạo pan me 88 2. Cách sử dụng pan me đo đường kính dây điện từ 89 3. Cách bảo quản dụng cụ đo 90 4. Bài tập ứng dụng 90 Bài 13: Đo tốc độ bằng tốc độ kế 92 1. Cấu tạo, hoạt động tốc độ kế 92 2. Sử dụng máy Stroboscope để đo tốc độ quay 92 3. Đo tốc độ quay của động cơ 93
7 TÊN MÔ ĐUN: ĐO LƯỜNG ĐIỆN VÀ KHÔNG ĐIỆN Mã mô đun: MĐ19 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí mô đun: Mô đun được bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học chung, các môn học/ mô đun: An toàn lao động; Mạch điện; Vật liệu điện; Vẽ kỹ thuật; Vẽ điện; Kỹ thuật điện tử cơ bản; Khí cụ điện hạ thế. - Tính chất của mô đun: Là mô đun chuyên môn nghề. Mục tiêu của mô đun: *Về kiến thức: - Mô tả được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cơ cấu đo thông dụng: từ điện, điện từ, điện động, cảm ứng - Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các dụng cụ đo thông dụng: am-pe mét, vôn mét, oát mét, VOM, công tơ, mê-gôm mét, ter-rô mét, cầu đo Wheastone, máy hiện sóng, stroboscope, pan-me, thước cặp *Về kỹ năng: - Bảo quản tốt các loại dụng cụ đo theo các qui định kỹ thuật - Đọc và hiểu được các ký hiệu ghi trên các đồng hồ và dụng cụ đo lường - Sử dụng được các dụng cụ đo để đo các đại lượng về điện: điện áp, cường độ dòng điện, điện trở, công suất, điện năng, điện trở cách điện, điện trở tiếp đất, biên độ, tần số - Sử dụng các dụng cụ đo để đo các đại lượng không điện: đường kính dây dẫn, tốc độ, độ sâu. *Về thái độ: Có tính tỉ mỉ, tuân thủ các nguyên tắc an toàn điện khi sử dụng các dụng cụ đo lường. Nội dung của mô đun:
8 BÀI 1 KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN Mã bài: MĐ 19.01 Giới thiệu: Trong các hệ thống điện nói chung hay điện dân dụng nói riêng, thì việc đo và chỉ báo các thông số của mạch điện là vô cùng quan trong. Nó giúp cho người thợ điện có thể biết được tình trạng của các thông số trong hệ thống hiện tại đang ở trạng thái bình thường hay sự cố. Việc đo và chỉ báo đó được thực hiện nhờ các loại đồng hồ đo khác nhau. Nhưng nếu xét về mặt nguyên lý thì hầu hết các loại đồng hồ đo đó đều được chế tạo từ một số loại cơ cấu đo cơ bản như: Cơ cấu đo điện từ, cơ cấu đo từ điện, cơ cấu đo điện động, cơ cấu đo cảm ứng. Việc hiểu, nắm bắt được các lợi cơ cấu đo cơ bản và một số các khái niệm ban đầu về đo lường điện là tiền đề tối cần thiết sẽ giúp tiếp thu tốt các bài sau. Mục tiêu: - Giải thích được nguyên lý cấu tạo và làm việc của các cơ cấu đo thông dụng: từ điện, điện từ, điện động, điện động, cảm ứng. - Phân biệt được dụng cụ đo kiểu trực tiếp, so sánh, đo đại lượng điện, đại lượng không điện - Trình bày được các dạng sai số, các thành phần cấu tạo cơ bản của dụng cụ đo. - Đọc đúng các ký hiệu trên mặt dụng cụ. Nội dung chính: 1. Định nghĩa đo lường Mục tiêu: Nêu được định nghĩa về đo lường. Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng về đại lượng cần đo để có được kết quả bằng số so với đơn vị đo. 2. Các phương pháp đo Mục tiêu: Trình bày được các phương pháp đo. 2.1. Phương pháp đo biến đổi thẳng Là phương pháp đo có cấu trúc kiểu biến đổi thẳng không có khâu Hình 1.1: Sơ đồ khối của thiết bị đo biến đổi thẳng phản hồi. Trong đó: BĐ là bộ biến đổi; A/D là bộ chuyển đổi tương tự sang số; SS là bộ so sánh; CT là cơ cấu chỉ thị. Đại lượng cần đo X được đưa qua các khâu biến đổi thành con số Nx. Đơn vị đo Xo cũng được biến đổi thành No sau đó so sánh giữa đại lượng cần đo với đơn vị đo qua bộ so sánh. Kết quả đo được thể hiện bởi phép chia Nx/No. 2.2. Phương pháp đo kiểu so sánh
9 Phương pháp này có sử dụng khâu hồi tiếp và có sơ đồ khối như hình bên. Trong đó: SS là bộ so sánh; BĐ là bộ biến đổi; A/D là bộ chuyển đổi tương tự Hình 1.2: Sơ đồ khối thiết bị đo kiểu so sánh sang số; D/A là bộ chuyển đổi số sang tương tự; CT là cơ cấu chỉ thị. Tín hiệu X được đem so sánh với một tín hiệu Xk tỉ lệ với đại lượng mẫu Xo. Khi đó qua bộ so sánh ta có  X = X – Xk. 3. Sơ đồ khối dụng cụ đo Mục tiêu: Trình bày được sơ đồ khối của dụng cụ đo. 3.1. Kiểu trực tiếp Là cách đo mà kết quả nhận được trực tiếp từ một phép đo duy nhất. Nghĩa là kết quả đo được chính là trị số của đại lượng cần đo mà không phải tính toán thông qua bất kỳ một biểu thức nào. Nếu không tính đến sai số thì trị số đúng của đại lượng cần đo X sẽ bằng kết quả đo được A. Phương pháp đo trực tiếp có ưu điểm là đơn giản, nhanh chóng và loại bỏ được sai số do tính toán. Ví dụ: Vônmet đo điện áp, ampemet đo cường độ dòng điện, oatmet đo công suất… 3.2.Kiểu gián tiếp Là cách đo mà kết quả đo suy ra từ sự phối hợp kết quả của nhiều phép đo dùng cách đo trực tiếp. Kết quả đo không phải là trị số của đại lượng cần đo, các số liệu cơ sở có được từ các phép đo trực tiếp sẽ được sử dụng để tính ra trị số của đại lượng cần đo thông qua một phương trình vật lý liên quan giữa các đại lượng này. Cách đo gián tiếp mắc phải nhiều sai số do sai số của các phép đo trực tiếp được tích luỹ lại. Vì vậy cách đo này chỉ nên áp dụng trong các trường hợp không thể dùng dụng cụ đo trực tiếp. 4.Các ký hiệu trên mặt dụng cụ đo Mục tiêu: Nhận biết và giải thích được các ký hiệu trên mặt dụng cụ đo. Trên mặt dụng cụ đo thường có các ký hiệu cho như bảng sau: STT Ký hiệu Ý nghĩa STT Ký hiệu Ý nghĩa Làm việc với Có mạch điện tử mạng điện một 1 trong thiết bị đo 14 chiều Chỉnh lưu (Làm Làm từ cơ cấu 2 việc với đầu vào cảm ứng 15 xoay chiều) Làm việc với mạng một 3 Điện trở Shunt 16 chiều và xoay chiều Làm việc ở 0 4 R Điện trở phụ trạng thái 17 nghiêng α độ
10 Chỉnh 0 cơ khí Thử ở điện áp 5 đồng hồ khi đo 18 2 cao(2KV) Làm việc ở Làm việc ở trạng trạng thái đứng 6 thái nằm 19 Làm việc với 7 Nối mát 20 mạng xoay chiều Làm từ cơ cấu 8 Đầu vào dương 21 từ điện Làm từ cơ cấu 9 Đầu vào âm điện từ 22 Cấp chính xác Kiểu thanh rung 10 23 1.0 1.5 2.5 cộng hưởng CT: 100/5A Hệ số của biến Làm từ cở cấu 11 24 CT: 150/5A dòng đi kèm điện động CT: 200/5A với đồng hồ Hệ số biến áp cửa Đơn vị của giá PT: 6KV/100V V, A, HZ, 12 PT: 38KV/110V biến áp đo lường 25 trị đo được KW, VAR,… đi kèm PT: 110V Các giá trị điện 13 PT: 220V áp của mạng điện PT: 380V công tác Bảng 1: Các loại ký hiệu thường gặp trên mặt các loại đồng hồ đo 5.Đặc tính cơ bản của dụng cụ đo Mục tiêu: Trình bày được các đặc tính cơ bản của dụng cụ đo như: Sai số, độ chính xác, điện trở trong, công suất tiêu thụ. 5.1 Độ chính xác và các sai số của thiết bị đo Sai số hệ thống là thành phần sai số của phép đo luôn không đổi hoặc thay đổi có qui luật khi đo nhiều lần một đại lượng đo. Sai số tuyệt đối ΔX là hiệu giữa đại lượng đo X và giá trị thực Xth: ΔX = X – Xth. Sai số tương đối γx là tỉ X số giữa sai số tuyệt đối và giá trị thực tính bằng phần trăm:  x  .100( 0 0 ) . X th Độ chính xác của phép đo ε là đại lượng nghịch đảo của sai số tương đối: 1 X th 1   x X 100 Các dụng cụ đo cơ điện có cấp chính xác: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5. 5.3 Điện trở của dụng đo và công suất tiêu thụ
11 Yêu cầu đối với các dụng cụ đo là không tiêu hao năng lượng của mạch điện. Do đó đối với các dụng cụ đo dòng điện thường mắc nối tiếp với mạch cần đo nên nội trởi càng nhỏ càng tốt (RA≈0). Còn đối với các dụng cụ đo điện áp thường mắc song song với mạch cần đo nên nội trở càng lớn càng tốt (RV ≈∞). 6.Các thành phần cấu tạo cơ bản dụng cụ đo điện Mục tiêu: Trình bày được các thành phần cấu tạo cơ bản của dụng cụ đo cơ điện. 6.1. Trục và trụ: Là bộ phận đảm bảo cho phần động quay trên trục như khung dây, kim chỉ, lò xo cản ... Trục thường được làm bằng loại thép cứng, còn trụ đỡ làm bằng đá cứng để không bị mòn khi làm việc. 6.2. Lò xo phản kháng: Là chi tiết tạo mô men cản đưa kim chỉ thị về vị trí 0 khi chưa có đại lượng cần đo, dẫn dòng Hình 1.6: Cấu tạo dụng cụ cơ điện điện vào khung dây.Thường có 2 lò xo đối xứng ở hai đầu khung dây. 6.3. Dây căng và dây treo: Để tăng độ nhạy cho chỉ thị người thay lò xo bằng dây căng hoặc dây treo. 6.4.Kim chỉ:Thường được chế tạo bằng hợp kim nhôm, thuỷ tinh với nhiều Hình 1.7: Dây căng dây treo hình dáng khác nhau. Hình dáng của kim chỉ phụ thuộc vào cấp chính xác của dụng cụ đo và vị trí đặt dụng cụ để quan sát. Kim chỉ được gắn trên trục. 6.5. Thang đo: Là bộ phận để khắc độ các giá trị của đại lượng cần đo. Có Hình 1.8: Thang đo nhiều loại thang đo tuỳ vào độ chính xác của chỉ thị cũng như bản chất của cơ cấu chỉ thị. Thang đo thường được chế tạo từ nhôm lá, đôi khi còn có cả gương phản chiếu phía dưới thang đo. 6.6. Bộ phận cản dịu: Là bộ phận để giảm quá trình dao động của phần Hình 1.9: Bộ phận cản dịu động và xác định vị trí cân bằng. Có hai loại cản dịu là cản dịu không khí và cản dịu cảm ứng từ. Cản dịu không khí đơn giản nhất là làm hộp kín có nắp đậy bên trong có cánh cản dịu. Cản dịu cảm ứng từ có thể thực hiện nhờ lợi dụng chính dòng xoáy xuất hiện trong phần động khi phần động quay. Ngoài ra để tránh ảnh hưởng của các tác động từ bên ngoài, toàn bộ cơ cấu có thể được đặt trong một màn chắn từ.
12 7.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cơ cấu đo thông dụng Mục tiêu: Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại cơ cấu đo như: Cơ cấu đo từ điện, điện từ, điện động, cảm ứng. 7.1.Cơ cấu đo kiểu từ điện 7.1.1. Cấu tạo Phần tĩnh : Nam châm vĩnh cữu, lõi sắt, cực từ. Giữa cực từ và lõi sắt có khe hở không khí hẹp. Phần động : Khung dây được quấn bằng dây đồng, khung dây gắn trên trục, quay trong khe hở không khí. Ngoài ra còn một số bộ phận khác như : trục, trụ, 2 lò xo cản ở hai đầu trục, kim chỉ … 7.1.2. Nguyên lý hoạt động Khi có dòng điện chạy trong khung dây dưới tác động của từ trường nam châm vĩnh cửu khung dây sẽ bị lệch khỏi vị trí cân bằng ban đầu một góc là : 1  B.S .W .I  K .I D Trong đó : Hình 1.10: Cơ cấu chỉ thị từ điện + B là độ từ cảm của nam châm + S là diện tích của khung dây + W là số vòng dây của khung dây + I là dòng điện chạy trong khung dây + D là mô men cản riêng của lò xo phản kháng + K là hệ số không đổi 7.1.3. Đặc điểm và ứng dụng Cơ cấu chỉ thị từ điện có độ nhạy khá cao, thang đo đều do góc lệch α tỉ lệ với dòng điện đưa vào theo một hằng số K. Chỉ đo được dòng một chiều và phân biệt cực tính, muốn đo dòng xoay chiều thì phải kết hợp với bộ chỉnh lưu. Được ứng dụng để chế tạo Vônmet, Ampemet, Ohmmet nhiều thang đo với dải đo rộng. 7.2.Cơ cấu đo kiểu điện từ 7.2.1. Cấu tạo Đối với loại cuộn dây dẹt: Phần tĩnh là một cuộn dây phẳng, bên trong có khe hở không khí. Phần động là một lõi thép được gắn trên trục quay, lõi thép có thể quay tự do trong khe hở không khí. Đối với loại cuộn dây tròn: Phần tĩnh là cuộn dây có mạch từ khép kín, bên trong có khe hở không khí và 1 lá thép cố định nằm trong lòng cuộn dây, gọi là lá tĩnh. Phần động là một lá thép có khả năng di chuyển tương đối với lá tĩnh trong khe hở không khí, gọi là lá động. và lá động được gắn với trục quay.
13 Hình 1.14: Cơ cấu chỉ thị điện từ cuộn dây dẹp(kiểu hút) Hình 1.14: Cơ cấu chỉ thị điện từ cuộn dây tròn(kiểu đẩy) 7.2.2. Nguyên lý hoạt động Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây tĩnh, trong lòng cuộn dây sẽ có một từ trường. Đối với cuộn dây dẹt từ trường này hút lá thép vào trong lòng cuộn dây tĩnh, còn đối với cuộn dây tròn thì từ trường sẽ từ hoá các lá thép, khi đó các lá thép trở thành các nam châm có cùng cực tính nên đẩy nhau. Cả hai trường hợp trên sẽ làm cho phần động quay đi một góc α. 1 2 dL   I (1.13) 2.D d + D: mô men cản riêng của lò xo phản kháng + I : Dòng điện đưa vào cuộn dây + L: Giá trị điện cảm của cuộn dây 7.2.3. Đặc điểm và ứng dụng Góc lệch  không phụ thuộc vào chiều của I, thang đo không đều vì tỉ lệ 2 với I . Cơ cấu chỉ thị điện từ không cần phân biệt cực tính cho dây đo, có thể được dùng để chế tạo dụng cụ đo dòng một chiều và dòng xoay chiều như Vônmet, Ampemet tần số công nghiệp nhưng độ chính xác thấp. 7.3.Cơ cấu đo kiểu điện động 7.3.1. Cấu tạo Cuộn dây tĩnh được chia làm 2 phần nối tiếp nhau (quấn cùng chiều) để tạo thành nam châm điện khi có dòng chạy qua. Cuộn dây động quay trong từ trường được tạo ra bởi cuộn tĩnh. Các cuộn dây có lõi làm bằng vật liệu có độ từ thẩm cao để tạo ra từ trường mạnh. Thông thường chúng sẽ được bọc kín bằng màn chắn từ để tránh ảnh hưởng của từ trường bên ngoài. Kim chỉ thị Hình 1.15: Cơ cấu chỉ thị điện động
14 được gắn trên trục quay của phần động. Lò xo phản kháng tạo mô men cản và các chi tiết phụ trợ khác. 7.3.2. Nguyên lý hoạt động Khi cho dòng điện vào các cuộn dây thì từ trường của 2 cuộn dây tương tác với nhau khiến cho cuộn động di chuyển và kim bị lệch đi khỏi vị trí 0. 1 dM 12  .I 1 .I 2 . (1.15) D d + I1, I2: Hai dòng điện đưa vào các cuộn dây + M12: Hỗ cảm giữa hai cuộn dây tĩnh và động 7.3.3. Đặc điểm và ứng dụng Vì góc lệch không tỉ lệ tuyến tính với dòng cần đo nên thang đo của cơ cấu điện động là thang đo không đều. Cơ cấu điện động có thể được sử dụng để đo dòng xoay chiều và một chiều. Tuy nhiên nó có độ nhạy kém và tiêu thụ công suất khá lớn. 7.4.Cơ cấu đo kiểu cảm ứng 7.4.1. Cấu tạo Phần tĩnh: Gồm các cuộn dây 2 và 3 có cấu tạo để khi có dòng điện chạy trong cuộn dây sẽ sinh ra từ trường móc vòng qua mạch từ và qua phần động. Phần động: Gồm đĩa nhôm gắn trên trục quay, quay quanh trụ đỡ như hình vẽ. 7.4.2. Nguyên lý hoạt động Dựa trên sự tác động tương hỗ giữa từ trường xoay chiều và dòng điện xoáy tạo ra trong đĩa nhôm làm cho đĩa nhôm quay. Mômen quay được tính theo biểu thức: Mq = C f Ф1Ф2sinψ Với: C là hằng số f là tần số của dòng điện I1, I2 ψ là góc lệch pha giữa I1, I2 Hình 1.16: Cơ cấu đo kiểu cảm Ф1, Ф2 la các từ thông sinh ra khi cho ứng các dòng điện vào các khung dây. 7.4.3. Đặc điểm và ứng dụng Cơ cấu này chỉ làm việc trong mạch xoay chiều. Nhược điểm là mômen quay phụ thuộc vào tần số nên cần phải ổn định tần số. Chủ yếu để chế tạo công tơ đo năng lượng. 8.Nhận dạng, phân biệt các kiểu cơ cấu đo Mục tiêu: Nhận dạng, phân biệt được các kiểu cơ cấu đo. 8.1. Cách nhận dạng, phân biệt các kiểu cơ cấu đo Để nhận dạng phân biệt các kiểu cơ cấu đo có rất nhiều cách khác nhau. Trên thực tế các loại cơ cấu này thường được ứng dụng để chế tạo các loại đồng hồ đo các thông số của mạch điện, mà trên mặt các loại đồng hồ này đều có các
15 ký hiệu bản chất cơ cấu cấu tạo nên nó. Do đó đối với các loại đồng hồ mới khi các ký hiệu này chưa bị mờ thì người ta sẽ dựa vào các ký hiệu này để phân biệt các loại cơ cấu đo theo như bảng sau: STT Tên cơ cấu chỉ thị Ký hiệu Ứng dụng 1 Cơ cấu chỉ thị từ điện A,V,Ω 2 Cơ cấu chỉ thị điện từ A,V 3 Cơ cấu chỉ thị điện động A,V,Ω,W,cosΨ, tần số kế… 4 Cơ cấu chỉ thị cảm ứng Công tơ Bảng 2: Ký hiệu bản chất các loại cơ cấu chỉ thị thông dụng Còn đối với các loại đồng hồ đo cũ, các ký hiệu trên mặt đồng hồ đã bị mờ, để nhận biết phân biệt thì bắt buộc ta phải tháo vỏ đồng hồ để quan sát cấu tạo bên trong của chúng và cách nhận biết như sau: - Nếu cơ cấu nào phần tĩnh là nam châm vĩnh cửu, phần động là cuộn dây thì đó là cơ cấu chỉ thị từ điện. - Nếu cơ cấu nào phần tĩnh là cuộn dây, phần động là lá thép thì đó là cơ cấu chỉ thị điện từ. Nhưng chú ý là cơ cấu chỉ thị điện từ lại phân làm hai loại. Để phân biệt hai loại này ta dựa vào hình dáng cuộn dây phần tĩnh. Nếu cuộn dây phần tĩnh có dạng dẹp thì đó là cơ cấu chỉ thị điện từ kiểu hút. Nếu cuộn dây phần tĩnh có dạng tròn thì đó là cơ cấu chỉ thị điện từ kiểu đẩy. - Nếu cơ cấu nào cả phần tĩnh và phần động đều là cuộn dây thì đó là cơ cấu chỉ thị điện động. - Nếu cơ cấu nào phần tĩnh là hai cuộn dây riêng biệt, phần động là đĩa nhôm thì đó là cơ cấu chỉ thị cảm ứng. 8.2. Thực hành nhận dạng, phân biệt các kiểu cơ cấu đo Yêu cầu: Sinh viên quan sát, nhận biết các cơ cấu chỉ thị, đọc các ký hiệu trên mặt các cơ cấu chỉ thị đó, đồng thời ghi lại kết quả nhận được theo bảng sau: STT Ảnh dụng cụ Giới thiệu về dụng cụ - Đồng hồ đo điện áp xoay chiều - Hãng EMIC - Dải đo từ 0÷500V - Kích thước 96x96 1 - Làm từ cơ cấu điện từ - Điện áp thử cách điện 2KV - Trạng thái làm việc vuông góc 900 2 2.5 - Cấp chính xác 2.5
16 - Đồng hồ đo dòng điện xoay chiều - Hãng EMIC - Dải đo từ 0÷100A - Kích thước 96x96 2 - Làm từ cơ cấu điện từ - Điện áp thử cách điện 2KV - Trạng thái làm việc vuông góc 900 - Cấp chính xác 2.0 2 2.0 100/5A - Hệ số biến dòng đi kèm 100/5A - Đồng hồ đo dòng điện một chiều - Hãng RISESUN - Dải đo từ 0÷50A - Kích thước 96x96 3 - Làm từ cơ cấu từ điện - Điện áp thử cách điện 2KV - Trạng thái làm việc vuông góc 900 - Cấp chính xác 1.5 1. 5 2 - Đồng hồ đo điện áp xoay chiều - Hãng RISESUN - Dải đo từ 0÷500V - Làm từ cơ cấu điện từ 4 - Kích thước 96x96 - Trạng thái làm việc vuông góc 900 - Cấp chính xác 1.5 1. 5 - Đồng hồ đo tần số - Hãng RISESUN - Dải đo từ 55÷65Hz - Nguyên lý kiểu thanh rung cộng 5 hưởng - Kích thước 96x96 - Trạng thái làm việc vuông góc 900 1. 5 220V - Cấp chính xác 1.5
17 - Đồng hồ đo hệ số công suất - Hãng RISESUN - Dải đo từ 0.5÷1÷0.5 - Làm từ cơ cấu từ điện, bên trong có mạch điện tử - Điện áp thử cách điện 2KV 6 - Kích thước 96x96 - Trạng thái làm việc vuông góc 900 - Cấp chính xác 1.5 2 5A - LAG: Phía chậm pha - LEAD: Phía nhanh pha - Dòng điện định mức là 5A - Đồng hồ đo tần số - Hãng RISESUN - Dải đo từ 45÷65Hz - Là loại đồng hồ điện tử 7 - Kích thước 96x96 - Trạng thái làm việc vuông góc 900 - Cấp chính xác 1.5 1. 5 - Điện áp 220V 220V - Đồng hồ đo công suất tác dụng - Hãng RISESUN - Dải đo từ 0÷400KW - Là loại đồng hồ điện tử 8 - Kích thước 96x96 - Trạng thái làm việc vuông góc 900 - Cấp chính xác 1.5 1. 5 PT 380V - Điện áp 380V CT 600/5A - Hệ số biến dòng đi kèm 600/5A - Đồng hồ đo công suất tác dụng - Hãng RISESUN - Dải đo từ 0÷100KW - Làm từ cơ cấu từ điện - Kích thước 96x96 9 - Trạng thái làm việc vuông góc 900 - Cấp chính xác 1.5 CT 250/5A 1. 5 2 - Điện áp thử cách điện 2KV - Điện áp định mức 380V 380V - Hệ số biến dòng đi kèm 250/5A
18 BÀI 2 ĐO DÒNG ĐIỆN Mã bài: MĐ 19.02 Giới thiệu: Dòng điện là một trong các thông số của mạch điện mà thường xuyên được đo và kiểm tra tùy theo từng mục đích khác nhau trong từng trường hợp cụ thể. Có những trường hợp dòng điện được đo để chỉ bóa bằng các đồng hồ dòng. Nhưng cũng có những trường hợp dòng điện được đo để phục vụ cho việc bảo vệ hệ thống tránh khỏi các sự cố như ngắn mạch, quá tải, …Việc nắm bắt được các dụng cụ đo, cách chọn và cách sử dụng chúng là một điều quan trọng đối với những một người thợ điện. Mục tiêu: - Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc điểm của am-pe-mét kiểu từ điện, kiểu điện từ. - Chọn đúng các loại am pe mét phù hợp yêu cầu công việc đo. - Sử dụng thành thạo các loại am-pe-mét để đo dòng điện một chiều và xoay chiều. Nội dung chính: 1. Cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý hoạt động của các am pe mét Mục tiêu: Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của am pe mét từ điện, am pe mét điện từ, am pe mét điện động, am pe mét nhiệt điện, và am pe mét điện tử. 1.1.Am pe mét từ điện Chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị từ điện, có đặc điểm là rất nhạy, tiêu thụ ít năng lượng nên thường dùng để chế tạo ampemet có cấp chính xác (1,5; 1; 0,5; 0,2; 0,05). Đối với ampemet từ điện, khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho điện trở của cuộn dây thay đổi dẫn tới sai số. Để giảm sai số người ta thường dùng phương pháp bù nhiệt, tức là dùng một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm mắc nối tiếp trong mạch của ampemet, vì vậy sẽ làm cho điện trở của ampemet gần như không thay đổi theo nhiệt độ. RT là nhiệt điện trở âm, thường là nhiệt điện trở Hình 2.1: Bù sai số do nhiệt độ và bán dẫn. Ampemet từ điện chỉ có thể đo mở rộng thang đo dòng điện một chiều nhỏ từ 20mA ÷ 100mA. Do đó khi đo dòng điện lớn hơn thì phải mở rộng thang đo bằng điện trở sun. 1.2. Am pe mét điện từ Được chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị điện từ. Loại này có độ chính xác thấp hơn nhưng nó bền chắc, dễ sử dụng và rẻ tiền nên được sử dụng rộng rãi hơn trong công nghiệp. Ampemet điện từ có thể đo được cả dòng một chiều và dòng xoay chiều nhưng chủ yếu là đo dòng xoay chiều. Có nhiều loại ampemet điện từ, chúng giống nhau về nguyên lý làm việc song chỉ khác nhau về hình thức, số
19 vòng dây và kích thước cuộn dây đặt ở phần tĩnh. Mỗi cơ cấu điện từ được chế tạo với số Ampe và số vòng nhất định. Ví dụ: Cuộn dây tròn có IW = 200A vòng, cuộn dẹp có IW = 100÷150A vòng. Do đó khi mở rộng thang đo chỉ cần thay đổi sao cho IW là hằng số, bằng cách chia đoạn dây thành nhiều đoạn bằng nhau và thay đổi cách nối ghép các đoạn đó để đo dòng điện nhỏ, điện trung bình, dòng điện lớn. 1.3. Am pe mét điện động Có cấu tạo phức tạp Hình 2.1: Mở rộng thang đo của ampe mét điện từ và đắt tiền nên chỉ dùng trong những trường hợp cần độ chính xác cao, hoặc tín hiệu đo có tần số cao hơn. Sai số tần số trong dải từ một chiều tới 3000Hz được xem như không đáng kể. Với các ampemet điện động khi dòng định mức I ≤ 0,5A thì cuộn dây động và cuộn dây tĩnh nối tiếp nhau, còn khi dòng định mức lớn hơn thì cuộn dây động và cuộn dây tĩnh mắc song song với nhau. a, b, Hình 2.3: Ampemet điện động a, Hai cuộn dây mắc nối tiếp. b, Hai cuộn dây mắc song song 1.4. Am pe mét nhiệt điện Đây là ampemet chỉnh lưu vì qua cặp nhiệt ngẫu đã biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Khi có dòng điện xoay chiều Ix chạy qua sợi dây dẫn làm dây dẫn này bị đốt nóng. Nhiệt độ này làm nóng đầu công tác của cặp nhiệt ngẫu, ơ đầu tự do của nó sẽ xuất hiện sức điện động nhiệt điện. Hai đầu tự do của cặp nhiệu ngẫu được nối với cơ cấu chỉ thị từ điện, nên sức điện động nhiệt điện được đặt lên cơ cấu này sinh ra dòng điện qua cơ cấu làm kim Hình 2.4a: Ampemet nhiệt điện Hình 2.4b: Tăng độ nhạy ampemet nhiệt điện
20 chỉ thị lệch đi một góc α. Để tăng sức điện động nhiệt điện nhằm dễ dàng nhận biết kết quả đo bằng chỉ thị từ điện, người ta thường mắc nối tiếp các cặp nhiệt ngẫu với nhau hoặc thông qua một bộ khuếch đại một chiều. Ưu điểm của ampemet nhiệt điện là cho phép đo được dòng điện ở tần số cao, dải tần làm việc rộng. Nhưng nó có nhược điểm là sai số lớn và khả năng quá tải kém. 1.5. Am pe mét điện tử Ngoài các loại đồng hồ ampe mét nối trên, trên thị trường hiện nay còn có thêm loại ampe mét điện tử cũng rất phổ biến, thuận tiện trong việc sử dụng và đọc kết quả hơn các loại đồng hồ cơ. Hình2.4c: Ampe mét điện tử 48x96 Đây đều là hai đồng hồ ampe mét điện tử với kích thước khác nhau, hiển Hình 2.4d: Ampe mét điện tử 96x96 thị bằng bốn lét bảy vạch, đo dòng điện một pha xoay chiều, giới hạn đo là nhỏ hơn 5A. Muốn đo dòng điện lớn hơn thì phải kết hợp với biến dòng. Loại đồng hồ này còn có thể cài đặt được thông số của biến dòng. 2.Mắc ampe đo cường độ dòng điện Mục tiêu: Trình bày được cách mắc am pe mét một chiều, am pe mét xoay chiều. Khi mắc ampemet để đo dòng điện thì phải mắc nối tiếp với mạch điện cần đo. Nếu là đồng hồ ampe 1 chiều thì phải đấu đúng chân “+” sau đồng hồ vào dương nguồn, và chân “- ” vào âm nguồn. Còn đồng hồ ampe đo dòng xoay chiều thì không có cực tính nên mắc chiều nào cũng được. Hình 2.18: Mắc ampe đo dòng điện mạch một chiều 3. Phương pháp mở rộng giới hạn đo Mục tiêu: - Trình bày được phương pháp mở rộng giới hạn đo của am pe mét 1 chiều bằng điện trở shunt, tính toán được điện trở shunt phù hợp. - Trình bày được phương pháp mở rộng giới hạn đo của am pe mét xoay chiều bằng điện trở biến dòng, chọn và mắc được biến dòng. - Sử dụng được am pe kìm để đo dòng điện.