Giáo trình Thực hành đo lường điện lạnh (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ

Chia sẻ: Ca Phe Sua | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST

Báo xấu

62
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Thực hành đo lường điện lạnh gồm 6 bài đề cập đến những thiết bị đo lường như: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, các dụng cụ đo điện như đo vôn, ampe, điện trở giúp sinh viên nắm rõ lý thuyết và thao tác thực hành chuẩn và chính xác.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thực hành đo lường điện lạnh (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ

1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đƣợc 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 GIỚI THIỆU Quyển giáo trình Thực hành đo lƣờng điện – lạnh này đƣợc biên soạn nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản về lý thuyết cũng nhƣ thực hành. Giáo trình gồm 6 bài đề cập đến những thiết bị đo lƣờng nhƣ: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lƣu lƣợng, các dụng cụ đo điện nhƣ đo vôn, ampe, điện trở ….giúp sinh viên nắm rõ lý thuyết và thao tác thực hành chuẩn và chính xác. Xin trân trong cảm ơn Quý thầy cô trong Khoa Điện tử - Điện lạnh Trƣờng Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ đã hổ trợ để hoàn thành đƣợc quyển giáo trình này. Giáo trình lần đầu tiên đƣợc biên soạn nên không tránh khỏi sai sót, rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp của quý bạn đọc. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 BAN CHỦ NHIỆM BIÊN SOẠN GIÁO TRÌNH NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
3 MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU ................................................................................................................ 2 MỤC LỤC ........................................................................................................................... 3 Bài 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƢỜNG ............................................... 11 1. Định nghĩa và phân loại phép đo ................................................................................ 11 1.1 Định nghĩa về đo lƣờng: ........................................................................................... 11 1.2 Phân loại đo lƣờng:................................................................................................... 11 1.2.1 Đo trực tiếp: ....................................................................................................... 11 1.2.2 Đo gián tiếp: ....................................................................................................... 12 1.2.3 Đo tổng hợp:....................................................................................................... 12 2. Những tham số đặc trƣng cho phẩm chất của dụng cụ đo ............................................. 12 2.1. Lý thuyết về những tham số đặc trƣng cho phẩm chất của dụng cụ đo: ................. 12 2.2. Những tham số đặc trƣng cho phẩm chất của dụng cụ đo: ..................................... 13 2.2.1 Sai số và cấp chính xác của dụng cụ đo: ............................................................ 13 2.2.2 Độ nhạy: ............................................................................................................. 14 2.2.3 Biến sai: .............................................................................................................. 14 2.2.4 Hạn nhạy: ........................................................................................................... 15 3. Sơ lƣợc về sai số đo lƣờng ............................................................................................. 15 3.1 Khái niệm về sai số đo lƣờng: .................................................................................. 15 3.2 Sơ lƣợc về các sai số đo lƣờng: ................................................................................ 15 3.2.1 Sai số chủ quan: ................................................................................................. 15 3.2.2 Sai số hệ thống: .................................................................................................. 15 3.2.3 Sai số ngẫu nhiên: .............................................................................................. 16 Bài 2: ĐO LƢỜNG ĐIỆN ................................................................................................. 17
4 1. Khái niệm chung – các cơ cấu đo điện thông dụng ....................................................... 17 1.1 Khái niệm chung: ..................................................................................................... 17 1.2. Các cơ cấu đo điện thông dụng: .............................................................................. 17 1.2.1 Cơ cấu đo từ điện: .............................................................................................. 17 1.2.2 Cơ cấu đo điện từ: .............................................................................................. 19 1.2.3 Cơ cấu đo điện động: ......................................................................................... 20 1.2.4 Cơ cấu đo cảm ứng: ........................................................................................... 21 2. Đo dòng điện .................................................................................................................. 23 2.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo dòng điện: ......................................... 23 2.2 Các phƣơng pháp đo dòng điện: ............................................................................... 23 2.3 Mở rộng thang đo: .................................................................................................... 23 2.4 Điều chỉnh các dụng cụ đo: ...................................................................................... 24 2.5. Đo dòng điện: .......................................................................................................... 26 3. Đo điện áp: ..................................................................................................................... 27 3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của các dụng cụ đo điện áp:........................................ 27 3.2 Các phƣơng pháp đo điện áp: ................................................................................... 29 3.3 Mở rộng thang đo: .................................................................................................... 31 3.4. Đo điện áp: .............................................................................................................. 32 4. Đo công suất .................................................................................................................. 33 4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo công suất: .......................................... 33 4.2 Các phƣơng pháp đo công suất: ............................................................................... 34 4.3 Điều chỉnh các dụng cụ do: ...................................................................................... 34 4.4 Đo công suất mạch xoay chiều một pha: .................................................................. 36 4.5 Đo công suất mạch xoay chiều 3 pha: ...................................................................... 36
5 5. Đo điện trở ..................................................................................................................... 37 5.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo điện trở: ............................................ 37 5.2 Các phƣơng pháp đo điện trở: .................................................................................. 38 5.3. Điều chỉnh các dụng cụ đo: ..................................................................................... 38 Bài 3: ĐO NHIỆT ĐỘ ....................................................................................................... 40 1. Khái niệm và phân loại các dụng cụ đo nhiệt độ ........................................................... 40 1.1 Khái niệm về nhiệt độ và thang đo nhiệt độ: ............................................................ 40 1.2 Phân loại các dụng cụ đo nhiệt độ: ........................................................................... 41 1.2.1. Dụng cụ đo nhiệt độ kiểu trực tiếp tiếp xúc ...................................................... 41 1.2.2. Dụng cụ đo nhiệt độ kiểu gián tiếp ................................................................... 42 2. Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế giãn nở ................................................................................. 43 2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc : ............................................................................... 43 2.2. Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế dãn nở chất rắn : ............................................................ 43 2.3. Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế dãn nở chất lỏng: ........................................................... 44 3. Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế kiểu áp kế............................................................................. 45 3.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc: ................................................................................ 45 3.2 Đo nhiệt độ bằng áp kế loại chất lỏng: ..................................................................... 46 3.3 Đo nhiệt độ bằng áp kế loại chất khí: ....................................................................... 46 3.4 Đo nhiệt độ bằng áp kế loại dùng hơi bão hòa: ........................................................ 46 4. Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt ............................................................................................ 47 4.1 Hiệu ứng nhiệt điện và nguyên lý đo: ...................................................................... 47 4.2 Các phƣơng pháp nối cặp nhiệt: ............................................................................... 48 4.3 Các phƣơng pháp bù nhiệt độ đầu tự do cặp nhiệt: .................................................. 49 4.4. Vật liệu dùng chế tạo cặp nhiệt và các cặp nhiệt thƣờng dùng: .............................. 50
6 4.5. Cấu tạo cặp nhiệt: .................................................................................................... 50 5. Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế điện trở................................................................................. 51 5.1. Vật liệu dùng chế tạo nhiệt kế điện trở: .................................................................. 52 5.2. Các nhiệt kế điện trở thƣờng dùng và cấu tạo: ........................................................ 53 5.3. Nhiệt kế điện trở đồng: ............................................................................................ 54 5.4. Nhiệt kế điện trở bạch kim: ..................................................................................... 54 5.5. Nhiệt kế điện trở sắt và nikel: .................................................................................. 55 5.6. Nhiệt kế điện trở bán dẫn: ....................................................................................... 55 Bài 4. ĐO ÁP SUẤT VÀ CHÂN KHÔNG ....................................................................... 56 1. Khái niệm cơ bản - phân loại các dụng cụ đo áp suất: .................................................. 56 1.1 Khái niệm: ............................................................................................................... 56 1.1.1 Các đơn vị của áp suất: ...................................................................................... 56 1.1.2. Phân loại áp suất: .............................................................................................. 57 1.1.3. Đọc và chuyển đổi các đơn vị áp suất khác nhau : ........................................... 57 1.2 Phân loại các dụng cụ đo áp suất:............................................................................. 57 2. Đo áp suất bằng áp kế chất lỏng .................................................................................... 58 2.1 Đo áp suất bằng áp kế cột chất lỏng - ống thủy tinh: ............................................... 58 2.2 Khí áp kế thủy ngân:................................................................................................. 58 2.3 Chân không kế: ......................................................................................................... 58 3. Đo áp suất bằng áp kế đàn hồi ....................................................................................... 59 3.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo áp suất bằng áp kế đàn hồi: .............. 59 3.2. Đo áp suất bằng áp kế màng phẳng: ........................................................................ 61 3.3. Đo áp suất bằng áp kế kiểu hộp đèn xếp: ................................................................ 61 Bài 5. ĐO LƢU LƢỢNG................................................................................................... 63
7 1. Khái niệm và phân loại các dụng cụ đo lƣu lƣợng ........................................................ 63 1.1 Khái niệm cơ bản:..................................................................................................... 63 1.2 Phân loại các dụng cụ đo lƣu lƣợng: ........................................................................ 63 2. Đo lƣu lƣợng bằng công tơ đo lƣợng chất lỏng ............................................................. 64 2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo lƣu lƣợng bằng công tơ đo lƣợng chất lỏng: ................................................................................................................................ 64 2.2. Điều chỉnh đƣợc các dụng cụ đo: ............................................................................ 65 2.3 Đo lƣu lƣợng bằng công tơ đo tốc độ: ...................................................................... 65 2.4. Đo lƣu lƣợng bằng công tơ thể tích: ........................................................................ 66 3. Đo lƣu lƣợng theo áp suất động của dòng chảy............................................................. 67 3.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo lƣu lƣợng theo áp suất động của dòng chảy:................................................................................................................................ 67 3.2. Điều chỉnh các dụng cụ đo: ..................................................................................... 68 3.3 Đo lƣu lƣợng bằng ống pitô: .................................................................................... 68 4. Đo lƣu lƣợng bằng phƣơng pháp tiết lƣu ....................................................................... 69 4.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo lƣu lƣợng bằng phƣơng pháp tiết lƣu: ........................................................................................................................................ 69 4.2. Đo lƣu lƣợng bằng phƣơng pháp tiết lƣu: ............................................................... 70 Bài 6. ĐO ĐỘ ẨM ............................................................................................................. 71 1. Khái niệm cơ bản - phân loại các dụng cụ đo độ ẩm ..................................................... 71 1.1 Các khái niệm cơ bản: .............................................................................................. 71 1.2. Phân loại các dụng cụ đo ẩm: .................................................................................. 72 1.2.1 Ẩm kế dây tóc: ................................................................................................... 72 1.2.2 Ẩm kế ngƣng tụ:................................................................................................. 72 1.2.3 Ẩm kế điện ly: .................................................................................................... 73 1.2.4 Ẩm kế tụ điện polyme: ....................................................................................... 74
8 2. Đo độ ẩm bằng phƣơng pháp điểm ngƣng tụ................................................................. 75 2.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo độ ẩm bằng phƣơng pháp điểm ngƣng tụ: .................................................................................................................................... 75 2.2. Đo độ ẩm bằng phƣơng pháp điểm ngƣng tụ: ......................................................... 76 3. Đo độ ẩm bằng phƣơng pháp điện trở ........................................................................... 76 3.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo độ ẩm bằng phƣơng pháp điện trở: .. 76 3.2. Đo độ ẩm bằng phƣơng pháp điện trở: .................................................................... 77 4. Đo độ ẩm bằng phƣơng pháp điện dung ........................................................................ 77 4.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo độ ẩm bằng phƣơng pháp điện dung: 77 4.2. Đo độ ẩm bằng phƣơng pháp điện dung: ................................................................ 78 5. Đo độ ẩm bằng phƣơng pháp nhiệt kế khô - ƣớt ........................................................... 78 5.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dụng cụ đo độ ẩm bằng phƣơng pháp nhiệt kế khô - ƣớt: ............................................................................................................................... 78 5.2. Đo độ ẩm bằng phƣơng pháp nhiệt kế khô - ƣớt: .................................................... 79 5.3. Ghi chép, đánh giá kết quả đo: ................................................................................ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 81
9 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN Tên môn học/mô đun: THỰC HÀNH ĐO LƢỜNG ĐIỆN - LẠNH Mã số môn học/mô đun: MĐ ĐL 15 Vị trí tính chất của mô đun: - Đo lƣờng điện - lạnh là mô đun chuyên môn trong chƣơng trình nghề máy lạnh và điều hoà không khí - Mô đun đƣợc sắp xếp sau khi học xong các môn học cơ sở - Là mô đun quan trọng và không thể thiếu trong nghề kỹ thuật máy lạnh và điều hoà không khí vì trong quá trình lắp đặt, vận hành, bảo dƣỡng, sửa chữa máy lạnh chúng ta thƣờng xuyên phải sử dụng các dụng cụ đo kiểm tra về dòng điện, điện áp, công suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lƣu lƣợng, độ ẩm.... - Mục tiêu mô đun: Sau khi học xong môn học này học viên có năng lực - Về kiến thức: + Trình bày đƣợc những khái niệm cơ bản, các phƣơng pháp và các loại dụng cụ về đo lƣờng nhiệt, đo lƣờng điện, đo áp suất, lƣu lƣợng; + Phân tích đƣợc nguyên lý cấu tạo, làm việc của các dụng cụ đo lƣờng và biết ứng dụng trong quá trình làm việc; - Về kỹ năng: + Lựa chọn đƣợc dụng cụ đo cho phù hợp với công việc: Chọn độ chính xác của các dụng cụ đo, thang đo và sử lý đƣợc kết quả đo; + Đo đƣợc chính xác và đánh giá các đại lƣợng đo đƣợc về điện, điện áp, công suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lƣu lƣợng và độ ẩm; - Về thái độ: + Cẩn thận, kiên trì; + Chủ động, tƣ duy và sáng tạo trong học tập + Thu xếp nơi làm việc gọn gàng ngăn nắp; + Đảm bảo an toàn cho ngƣời và thiết bị. Nội dung của môn học/mô đun: 1. Nội dung tổng quát và phân bố thời gian:
10 Thời gian Thực hành, thí Thi/ TT Tên các bài trong mô đun Tổng Lý nghiện, thảo Kiểm số thuyết luận, bài tập tra 1 Mở đầu 1 1 2 Bài 1: Những khái niệm cơ bản về đo 4 2 2 lƣờng 3 Bài 2: Đo lƣờng điện 8 2 6 4 Bài 3: Đo nhiệt độ 10 2 7 1 5 Bài 4: Đo áp suất và chân không 8 2 6 6 Bài 5: Đo lƣu lƣợng 5 1 4 7 Bài 6: Đo độ ẩm 8 2 5 1 8 Thi kết thúc mô đun 1 1 Cộng 45 12 30 3 2. Nội dung chi tiết: MỞ ĐẦU Thời gian: 1 giờ Đo lƣờng điện lạnh là môn học dạy cho các em biết về các thiết bị đo lƣờng các thiết bị rất quan trọng đƣợc sử dụng rộng rãi trong một số ngành công nghiệp, đặc biệt trong ngành kỹ thuật lạnh và điều hòa không khí. Môn học gồm có 6 bài đề cập đến những thiết bị đo lƣờng nhƣ: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lƣu lƣợng, các dụng cụ đo điện nhƣ đo vôn, ampe, điện trở ….giúp sinh viên nắm rõ lý thuyết và thao tác thực hành chuẩn và chính xác.
11 Bài 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƢỜNG MĐ ĐL 15 - 01 1. Định nghĩa và phân loại phép đo 1.1 Định nghĩa về đo lƣờng: Đo lƣờng là hành động cụ thể thực hiện bằng công cụ đo lƣờng để tìm trị số của một đại lƣợng chƣa biết biểu thị bằng đơn vị đo lƣờng. Kết quả đo lƣờng là giá trị bằng số của đại lƣợng cần đo AX nó bằng tỷ số của đại lƣợng cần đo X và đơn vị đo Xo. X  AX   X  AX . X o Xo Ví dụ: Ta đo đƣợc U = 50 V thì có thể xem là U = 50 u 50 – là kết quả đo lƣờng của đại lƣợng bị đo u – là lƣợng đơn vị Mục đích của đo lƣờng: là lƣợng chƣa biết mà ta cần xác định Đối tƣợng đo lƣờng: là lƣợng trực tiếp bị đo dùng để tính toán tìm lƣợng chƣa biết. Ví dụ: S = a.b mục đích là m2 còn đối tƣợng là m. 1.2 Phân loại đo lƣờng: 1.2.1 Đo trực tiếp: là đem lƣợng cần đo so sánh với lƣợng đơn vị bằng dụng cụ đo hay đồng hồ chia độ theo đơn vị đo. Các phép đo trực tiếp: - Phép đọc trực tiếp: đo chiều dài bằng mét, đo dòng điện bằng ampe mét, đo điện áp bằng vôn mét, đo nhiệt độ bằng nhiệt kế… - Phép chỉ không: đem lƣợng chƣa biết cân bằng với lƣợng đo đã biết và khi có cân bằng thì đồng hồ chỉ không. Ví dụ: cân, đo điện áp - Phép trùng hợp: theo nguyên tắc của thƣớc cặp để xác định lƣợng chƣa biết. - Phép thay thế: lần lƣợt thay đại lƣợng cần đo bằng đại lƣợng đã biết. Ví dụ: Tìm R chƣa biết nhờ thay điện trở đó bằng một hộp R đã biết mà giữ nguyên I và U.
12 - Phép cầu sai: dùng một đại lƣợng gần nó để suy ra đại lƣợng cần tìm (thƣờng để hiệu chỉnh các dụng cụ đo độ dài). 1.2.2 Đo gián tiếp: Lƣợng cần đo xác định bằng tính toán theo quan hệ hàm đã biết đối với các lƣợng bị đo trực tiếp có liên quan (trong nhiều trƣờng hợp dùng loại này vì đơn giản hơn so với đo trực tiếp, đo gián tiếp thƣờng mắc sai số và là tổng hợp của sai số trong phép đo trực tiếp). Ví dụ : đo diện tích , đo công suất. 1.2.3 Đo tổng hợp: Tiến hành đo nhiều lần ở các điều kiện khác nhau để xác định đƣợc một hệ phƣơng trình biểu thị quan hệ giữa các đại lƣợng chƣa biết và các đại lƣợng bị đo trực tiếp, từ đó tìm ra các lƣợng chƣa biết Ví dụ :đã biết qui luật giản nở dài do ảnh hƣởng của nhiệt độ là: L = L0(1+αt + βt2) Muốn tìm các hệ số α, β và chiều dài của vật ở 00c là L0 thì ta có thể đo trực tiếp chiều dài ở nhiệt độ t là Lt , tiến hành đo 3 lần ở các nhiệt độ khác nhau ta có hệ 3 phƣơng trình và từ đó xác định các lƣợng chƣa biết bằng tính toán. 2. Những tham số đặc trƣng cho phẩm chất của dụng cụ đo 2.1. Lý thuyết về những tham số đặc trƣng cho phẩm chất của dụng cụ đo: Dụng cụ để tiến hành đo lƣờng bao gồm rất nhiều loại khác nhau về cấu tạo, nguyên lý làm việc , công dụng …. Về mặt phép đo chia dụng cụ thành 2 loại : vật đo và đồng hồ đo + Vật đo : biểu hiện cụ thể của đơn vị đo nhƣ : quả cân , mét , điện trở tiêu chuẩn + Đồng hồ đo :là những dụng cụ đủ để tiến hành đo lƣờng hoặc kèm với vật đo . Có nhiều loại khác nhau về cấu tạo và nguyên lý làm việc . Nhƣng xét về tác dụng của các bộ phận trong đồng hồ thì bất kỳ đồng hồ nào cũng gồm 3 bộ phận chính là bộ phận nhạy cảm , bộ phận chỉ thị và bộ phận trung gian + Bộ phận nhạy cảm : (đồng hồ sơ cấp hay đầu đo) tiếp xúc trực tiếp hay gián tiếp với đối tƣợng cần đo. Trong trƣờng hợp bộ phận nhạy cảm đứng riêng biệt và trực tiếp tiếp xúc với đối tựợng cần đo thì đƣợc gọi là đồng hồ sơ cấp.
13 + Bộ phận chỉ thị đồng hồ : (Đồng hồ thứ cấp) căn cứ vào tín hiệu của bộ phận nhạy cảm chỉ cho ngƣời đo biết kết quả. Phân loại theo cách nhận đƣợc lƣợng bị đo từ đồng hồ thứ cấp + Đồng hồ so sánh: Làm nhiệm vụ so sánh lƣợng bị đo với vật đo. Lƣợng bị đo đƣợc tính theo vật đo. Ví dụ : cái cân, điện thế kế... + Đồng hồ chỉ thị: Cho biết trị số tức thời của lƣợng bị đo nhờ thang chia độ, cái chỉ thị hoặc dòng chữ số. Hình 1.1: Thang đo chỉ thị và số + Đồng hồ tự ghi: là đồng hồ có thể tự ghi lại giá trị tức thời của đại lƣợng đo trên giấy dƣới dạng đƣờng cong f(t) phụ thuộc vào thời gian. Đồng hồ tự ghi có thể ghi liên tục hay gián đoạn, độ chính xác kém hơn đồng hồ chỉ thị. Loại này trên một băng có thể có nhiều chỉ số. + Đồng hồ kiểu tín hiệu: loại này bộ phận chỉ thị phát ra tín hiệu (ánh sáng hay âm thanh) khi đại lƣợng đo đạt đến giá trị nào đó. Phân loại theo các tham số cần đo: + Đồng hồ đo áp suất: áp kế - chân không kế + Đồng hồ đo lƣu lƣợng: lƣu lƣợng kế + Đồng hồ đo nhiệt độ: nhiệt kế, hỏa kế + Đồng hồ đo mức cao: đo mức của nhiên liệu, nƣớc. + Đồng hồ đo thành phần vật chất: bộ phân tích 2.2. Những tham số đặc trƣng cho phẩm chất của dụng cụ đo: 2.2.1 Sai số và cấp chính xác của dụng cụ đo: Trên thực tế không thể có một đồng hồ đo lý tƣởng cho số đo đúng trị số thật của tham số cần đo. Đó là do vì nguyên tắc đo lƣờng và kết cấu của đồng hồ không thể tuyệt đối hoàn thiện.
14 Gọi giá trị đo đƣợc là : Ađ Còn giá trị thực là : At Sai số tuyệt đối : là độ sai lệch thực tế δ = Ad - At Các loại sai số định tính: Trong khi sử dụng đồng hồ ngƣời ta thƣờng để ý đến các loại sai số sau +Sai số cho phép: là sai số lớn nhất cho phép đối với bất kỳ vạch chia nào của đồng hồ (với quy định đồng hồ vạch đúng tính chất kỹ thuật) để giữ đúng cấp chính xác của đồng hồ. +Sai số cơ bản: là sai số lớn nhất của bản thân đồng hồ khi đồng hồ làm việc bình thƣờng, loại này do cấu tạo của đồng hồ. +Sai số phụ: do điều kiện khách quan gây nên. Trong các công thức tính sai số ta dựa vào sai số cơ bản còn sai số phụ thì không tính đến trong các phép đo. 2.2.2 Độ nhạy: X S A Với: X: độ chuyển động của kim chỉ thị (m, độ…) A: độ thay đổi của giá trị bị đo 3 Ví dụ: S  1,5mm / o C 2 - Tăng độ nhạy bằng cách tăng hệ số khuếch đại - Giá trị chia độ bằng 1/s = C: gọi là hằng số của dụng cụ đo 2.2.3 Biến sai: Là độ lệch lớn nhất giữa các sai số khi đo nhiều lần 1 tham số cần đo ở cùng điều kiện đo lƣờng Adm  And max Chú ý: biến sai số chỉ của đồng hồ không đƣợc lớn hơn sai số cho phép của đồng hồ.
15 2.2.4 Hạn nhạy: Là mức độ biến đổi nhỏ nhất của tham số cần đo để cái chỉ thị bắt đầu làm việc. Chỉ số của hạn khong nhạy nhỏ hơn ½ sai số cơ bản. 3. Sơ lƣợc về sai số đo lƣờng 3.1 Khái niệm về sai số đo lƣờng: Trong khi tiến hành đo lƣờng, trị số mà ngƣời xem, đo nhận đƣợc không bao giờ hoàn toàn đúng với trị số thật của tham số cần đo, sai lệch giữa hai trị số đó gọi là sai số đo lƣờng. Dù tiến hành đo lƣờng hết sức cẩn thận và dùng các công cụ đo lƣờng cực kỳ tinh vi ... cũng không thể làm mất đƣợc sai số đo lƣờng, vì trên thực tế không thể có công cụ đo lƣờng tuyệt đối hoàn thiện ngƣời xem đo tuyệt đối không mắc thiếu sót và điều kiện đo lƣờng tuyệt đối không thay đổi ... . Do đó ngƣời ta thừa nhận tồn tại sai số đo lƣờng và tìm cách hạn chế số đó trong một phạm vi cần thiết rồi dùng tính toán để đánh giá sai số mắc phải và đánh giá kết quả đo lƣờng. Ngƣời làm công tác đo lƣờng, thí nghiệm, cần phải đi sâu tìm hiểu các đại lƣợng sai số, nguyên nhân gây sai số để tìm cách khắc phục và biết cách làm mất ảnh hƣởng của sai số đối với kết quả đo lƣờng. 3.2 Sơ lƣợc về các sai số đo lƣờng: 3.2.1 Sai số chủ quan: Trong quá trình đo lƣờng, những sai số do ngƣời xem đo đọc sai, ghi chép sai, thao tác sai, tính sai, vô ý làm sai .... đƣợc gọi là sai số nhầm lẫn. Cách tốt nhất là tiến hành đo lƣờng một cách cẩn thận để tránh mắc phải sai số nhầm lẫn. Trong thực tế cũng có khi ngƣời ta xem số đo có mắc sai số nhầm lẫn là số đo có sai số lớn hơn 3 lần sai số trung bình mắc phải khi đo nhiều lần tham số cần đo. 3.2.2 Sai số hệ thống: Sai số hệ thống thƣờng xuất hiện do cách sử dụng đồng hồ đo không hợp lý, do bản thân đồng hồ đo có khuyết điểm, hay điều kiện đo lƣờng biến đổi không thích hợp và đặc biệt là khi không hiểu biết kỹ lƣỡng tính chất của đối tƣợng đo lƣờng... Trị số của sai số hệ thống thƣờng cố định hoặc là biến đổi theo quy luật vì nói chung những nguyên nhân tạo nên nó cũng là những nguyên nhân cố định hoặc biến đổi theo quy luật. Vì vậy mà chúng ta có thể làm mất sai số hệ thống trong số đo bằng cách tìm các trị số bổ chính
16 hoặc là sắp xếp đo lƣờng một cách thích đáng .Nếu xếp theo nguyên nhân thì chúng ta có thể chia sai số hệ thống thành các loại sau : Sai số công cụ: Ví dụ : - Chia độ sai - Kim không nằm đúng vị trí ban đầu - tay đòn của cân không bằng nhau... Sai số do sử dụng đồng hồ không đúng quy định : Ví dụ : - Đặt đồng hồ ở nơi có ảnh hƣởng của nhiệt độ, của từ trƣờng, vị trí đồng hồ không đặt đúng quy định... Sai số do chủ quan của người xem đo. Ví dụ : Đọc số sớm hay muộn hơn thực tế, ngắm đọc vạch chia theo đƣờng xiên... Sai số do phương pháp : Do chọn phƣơng pháp đo chƣa hợp lý, không nắm vững phƣơng pháp đo ... 3.2.3 Sai số ngẫu nhiên: Là những sai số mà không thể tránh khỏi gây bởi sự không chính xác tất yếu do các nhân tố hoàn toàn ngẫu nhiên đƣợc gọi là sai số ngẫu nhiên. Nguyên nhân: là do những biến đổi rất nhỏ thuộc rất nhiều mặt không liên quan với nhau xảy ra trong khi đo lƣờng mà không có cách nào tính trƣớc đƣợc. Nhƣ vậy luôn có sai số ngẫu nhiên và tìm cách tính toán trị số của nó chứ không thể tìm kiếm và khử các nguyên nhân gây ra nó.
17 Bài 2: ĐO LƢỜNG ĐIỆN MĐ ĐL 15 - 02 1. Khái niệm chung – các cơ cấu đo điện thông dụng 1.1 Khái niệm chung: Khái niệm: Đo lƣờng điện là xác định các đại lƣợng vật lý của dòng điện nhờ các dụng cụ đo lƣờng nhƣ Ampe kế , Vôn kế, Ohm kế , Tần số kế , công tơ điện ,… Vai trò: Đo lƣờng điện đóng vai trò rất quan trọng đối với nghề điện dân dụng vì những lý do đơn giản sau : Nhờ dụng cụ đo lƣờng có thể xác định trị số các đại lƣợng điện trong mạch Nhờ dụng cụ đo, có thể phát hiện một số hƣ hỏng xảy ra trong thiết bị và mạch điện. Ví dụ : dùng vạn năng kế để đo nguội 2 cực nối của bàn là để biết có hỏng không. Dùng vạn năng kế để đo vỏ tủ lạnh có bị rò điện không. Đối với các thiết bị điện mới chế tạo hoặc sau khi đại tu, bảo dƣởng cần đo các thông số kỹ thuật để đánh giá chất lƣợng của chúng. Nhờ các dụng cụ đo và mạch đo thích hợp, có thể xác định các thong số kỹ thuật của thiết bị điện. Đại lượng, dụng cụ đo và các ký hiệu thường gặp trong đo lường điện: Đại lƣợng Dụng cụ đo Ký hiệu Dụng cụ đo điện áp Vôn kế (V) V Dụng cụ đo dòng điện Ampe kế (Akế) A Dụng cụ đo công suất Oát kế (W) W Dụng cụ đo điện năng Công tơ điện (Kwh) Kwh 1.2. Các cơ cấu đo điện thông dụng: 1.2.1 Cơ cấu đo từ điện: a. Cấu tạo: gồm 2 phần là phần tĩnh và phần động - Phần tĩnh: gồm nam châm vĩnh cửu 1, mạch từ và cự từ 3, lõi sắt 6 hình thành mạch từ kín
18 - Phần động: gồm khung dây 5 đƣợc quấn bằng dây đồng. Khung dây đƣợc gắn vào trục quay. Trên trục quay có 2 lò xo cản 7 mắc ngƣợc nhau, kim chỉ thị 2 và thang đo 8. Hình 2.1 Cơ cấu chỉ thị từ điện b. Nguyên lý làm việc: Khi có dòng điện chạy qua khung dây 5 dƣới tác dụng của từ trƣờng nam châm vĩnh cửu 1 sinh ra mômen quay Mq làm khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu một góc . Mq đƣợc tính: dWe Mq   B.S .W .I d Tại vị trí cân bằng, mômen quay bằng mômen cản: 1 M q  M c  B.S .W .I  D.    .B.S .W .I  S t .I D Trong đó: We – năng lƣợng điện từ trƣờng B – độ từ cảm của nam châm vĩnh cửu S – tiết diện khung dây W – số vòng dây của khung dây I – cƣờng độ dòng điện c. Các đặc tính chung - Chỉ đo đƣợc dòng điện 1 chiều - Đặc tính của thang đo đều 1 - Độ nhạy S t  .B.S .W là hằng số D
19 - Ưu điểm: độ chính xác cao, ảnh hƣởng của từ trƣờng không đáng kể, công suất tiêu thụ nhỏ, độ cản dịu tốt, thang đo đều. - Nhược điểm: chế tạo phức tạp, chịu quá tải kém, độ chính xác chịu ảnh hƣởng lớn bởi nhiệt độ, chỉ đo dòng 1 chiều. - Ứng dụng: + chế tạo các loại ampemét, vônmét, ômmét nhiều thang đo, dải đo rộng + chế tạo các loại điện kế có độ nhạy cao + chế tạo các dụng cụ đo điện tử tƣơng tự: vônmét điện tử, tần số kế điện tử… 1.2.2 Cơ cấu đo điện từ: a. Cấu tạo: gồm 2 phần là phần tĩnh và phần động - Phần tĩnh: là cuộn dây 1 bên trong có khe hở không khí (khe hở làm việc). - Phần động: là lõi thép 2 gắn lên trục quay 5, lõi thép có thể quay tự do trong khe làm việc của cuộn dây. Trên trục quay có gắn: bộ phận cản dịu không khí 4, kim chỉ 6, đối trọng 7. Ngoài ra còn có lò xo cản 3, bảng khắc độ 8. Hình 2.2 Cấu tạo chung của cơ cấu chỉ thị điện từ b. Nguyên lý làm việc: dòng điện I chạy vào cuộn dây 1 tạo thành một nam châm điện hút lõi thép 2 vào khe hở không khí với mômen quay: dWe 1 2 dL LI 2 Mq   .I với We  , L là điện cảm của cuộn dây d 2 d 2 1 dL 2 Tại vị trí cân bằng: M q  M c    . .I là phƣơng trình thể hiện đặc tính 2 D d của cơ cấu chỉ thị điện từ. c. Các đặc tính chung
20 - Thang đo không đều, có đặc tính phụ thuộc vào dL/d là một đại lƣợng phi tuyến. - Cản dịu thƣờng bằng không khí hoặc cảm ứng. - Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, tin cậy, chịu đƣợc quá tải lớn. - Nhược điểm: độ chính xác không cao nhất là khi đo ở mạch một chiều sẽ bị sai số (do hiện tƣợng từ trễ, từ dƣ…), độ nhạy thấp, bị ảnh hƣởng của từ trƣờng ngoài. - Ứng dụng: thƣờng để chế tạo các loại ampemét, vônmét…. 1.2.3 Cơ cấu đo điện động: a. Cấu tạo: gồm 2 phần cơ bản phần động và phần tĩnh - Phần tĩnh: gồm cuộn dây 1 để tạo ra từ trƣờng khi có dòng điện chạy qua. Trục quay chui qua khe hở giữa hai phần cuộn dây tĩnh. - Phần động: khung dây 2 đặt trong lòng cuộn dây tĩnh. Khung dây 2 đƣợc gắn với trục quay, trên trục có lò xo cản, bộ phận cản dịu và kim chỉ thị. Cả phần động và phần tĩnh đƣợc bọc kín bằng màn chắn để ngăn chặn ảnh hƣởng của từ trƣờng ngoài. b. Nguyên lý làm việc: khi có dòng điện I1 chạy vào cuộn dây 1 làm xuất hiện từ trƣờng trong lòng cuộn dây. Từ trƣờng tác động lên dòng điện I2 chạy trong khung dât 2 tạo nên mômem quay làm khung dây 2 quay một góc . dWe Mômen quay đƣợc tính: M q  , có 2 trƣờng hợp xảy ra: d 1 dM 12 - I1, I2 là dòng 1 chiều:   . .I 1 .I 2 D d 1 dM 12 - I1, I2 là dòng xoay chiều:   . .I 1 .I 2 . cos D d Với: M12 là hỗ cảm giữa cuộn dây tĩnh và động;  là góc lệch pha giữa I1 và I2.