Tài liệu giảng dạy học phần Đo lường điện Công nghệ kỹ thuật điện tử

Về nội dung tài liệu cung cấp khối kiến thức cơ sở về đo lường điện và các phương pháp đo, như: - Trình bày được các cơ cấu đo lường điện, nguyên lý đo lường tổng quát, các nguyên nhân g

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách tài liệu giảng dạy 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

LỜI GIỚI THIỆU

Tài liệu giảng dạy Đo lường điện có mã học phần là CSC111070, gồm 2 tín chỉ (Lý thuyết: 1; Thực hành: 1), số giờ: 45 (Lý thuyết: 15; Thực hành: 30), loại học phần: bắt buộc Tài liệu này thuộc nhóm các học phần chuyên môn ngành, nghề và học phần cơ sở trong khung chương trình đào tạo ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện, Điện tử

Về nội dung tài liệu cung cấp khối kiến thức cơ sở về đo lường điện và các phương pháp đo, như:

- Trình bày được các cơ cấu đo lường điện, nguyên lý đo lường tổng quát, các nguyên nhân gây ra sai số và cách hạn chế sai số đo

- Giải thích được nguyên lý các phương pháp đo điện trở

- Phân tích được nguyên lý của các cơ cấu đo dòng điện và điện áp, các phương pháp đo và mở rộng thang đo

Tài liệu cũng còn tồn tại không ít những thiếu sót chưa hoàn thiện, rất mong tiếp tục nhận được nhiều ý kiến đóng góp từ giảng viên, sinh viên và các cơ quan doanh nghiệp Chân thành cảm ơn

TP HCM, ngày 14 tháng 06 năm 2018

Tham gia biên soạn Chủ biên

Trần Quốc Trung

A DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

OSC: oscilloscope

VOM: Volt-Ohm-Milliammeter

DMM: Digital Multimeter

B DANH MỤC BIỂU BẢNG SỐ LIỆU

-

Hình 1: Cơ cấu từ điện 13

Hình 2: Cơ cấu điện từ 14

Hình 3: Cấu tạo Súng điện tử 15

Hình 4: Mạch ohm-kế 19

Hình 5: Thang đo 19

Hình 6: Mở rộng thang đo 20

Hình 7: Mạch đo điện trở đất bằng phương pháp trực tiếp 21

Hình 8: Vòng “Varley” 23

Hình 9: Cầu đo điện trở một chiều OM16 27

Hình 10: Sơ đồ nguyên lý mạch cầu đo điện trở một chiều 29

Hình 11: Cơ cấu từ điện 31

Hình 12: Cơ cấu điện từ 32

Hình 13: Chỉnh lưu bán kỳ 32

Hình 14: Phương pháp biến đổi nhiệt điện 33

Hình 15: Nguyên lý mạch điện trở shunt mắc song song 34

Hình 16: Nguyên lý mạch biến dịng và Ampe kẹp 35

Hình 17: Cơ cấu từ điện 36

Hình 18: Cơ cấu điện động 36

Hình 19: Phương pháp chỉnh lưu 37

Hình 20: Mạch đo diện áp AC dùng bộ nhiệt điện 38

Hình 21: Mạch đo diện áp AC dùng cơ cấu chỉ thị điện từ 38

Hình 22: Mạch đo diện áp AC dùng cơ cấu chỉ thị điện động 39

Hình 23: Mạch đo áp DC nhiều tầm đo 39

Hình 24: Mạch đo áp AC nhiều tầm đo 40

Hình 25: Sơ đồ vơnmét điện động cĩ hai thang đo 41

Hình 26: Phương Pháp Gián Tiếp Dùng Vôn-Kế Và Ampe- kế 49

Hình 27: Phương Pháp Trực Tiếp Dùng Watt-Kế 50

Hình 28: Mạch đo công suất tải xoay chiều 51

Hình 29: Giản đồ vectơ điện áp và dòng điện 52

Hình 30: Ký hiệu Watt kế phản kháng 52

Hình 31: Mạch nguyên lý đo cơng suất tải 3 pha 53

Hình 32: Mạch đo cơng suất tải 3 pha cĩ dùng biến dịng và biến áp 55

Hình 33: Cosφ kế điện động 1 pha 57

Hình 34: Cơ cấu tần số cộng hưởng cơ học 57

Hình 35: Cấu tạo cơng tơ điện 59

Hình 36: Cách mắc cơng tơ điện ba pha 63

Hình 37: Cách mắc cơng tơ điện ba pha 64

Hình 38: Mạch đo cơng suất một chiều dung vơn kế và ampe kế 68

Hình 39: Mạch đo cơng suất một chiều dung vơn kế và ampe kế 69

Hình 40: Đo công suất bằng watt-kế 69 Hình 41: Mạch đo công suất tải xoay chiều và Giản đồ vectơ điện áp và dòng

Hình 42: Cách mắc biến dòng của watt-kế 71

Hình 43: Cách mắc watt-kế với biến dòng và biến áp 72

Hình 44: Watt-kế ba pha ba phần tư 73

Hình 45: Cơng tơ điện 1 pha 74

Hình 46: Một số dao động ký thơng dụng 75

Hình 47: Kết nối dao động ký 76

Hình 48: Que đo dao động ký 76

Hình 49: Mặt sau dao động ký 77

Hình 50: Mặt trước dao động ký 77

Hình 51: Dao động ký tương tự và dao động ký số 78

Hình 52: Dao động ký tương tự Cursor Readout 2 kênh 78

Hình 53: Dao dộng ký màu 25MHz GDS-1022 79

Hình 54: Các khối chức năng dao động ký 80

Hình 55: Cấu tạo bên trong dao động ký 81

Hình 56: Dạng sĩng vào ra 82

Hình 57: Màn hình dao động ký 83

Hình 58: Màn hình dao động ký hiển thị 1 kênh, 2 kênh 83

Hình 59: Dạng sĩng minh hoạ 85

Hình 60: Dạng sĩng minh hoạ 85

Hình 61: Dạng sĩng minh hoạ 86

Hình 62: Đo góc pha dùng dao động kí 2 tia 87

Hình 63: Dạng sĩng minh hoạ 89

Hình 64: Lissajou cĩ dạng Elip 90

Hình 65: Dạng sĩng minh hoạ 91

Hình 66: Dạng sĩng minh hoạ 91

Hình 67: Mạch vẽ đặc tuyến V-I của diode 92

Hình 68: Đặc tuyến V-I của diod trên màn hình dao dộng kí 92

Hình 69: Mạch vẽ đặc tuyến VCF -IC của transistor BJI theo thông số IB 93

Hình 70: Đặc tuyến VCF -IC trên màn hình dao động kí 93

Hình 71: Mạch chỉnh lưu bán kỳ ngõ ra dương 95

Hình 72: Ứng dụng OSC và máy phát sĩng để khảo sát mạch 96

Hình 73: Mạch dao động hai trạng thái dùng BJT 98

D PHẦN NỘI DUNG:

TÀI LIỆU GIẢNG DẠY

Tên học phần: Đo lường điện

đo các đại lượng điện, đánh giá sai số cho phép; nguyên lý hoạt động của các thiết

bị đo thông dụng; nắm được cách sử dụng các loại máy đo để kiểm tra, phát hiện

hư hỏng của thiết bị và hệ thống điện

Mục tiêu của học phần:

1 Kiến thức:

- Trình bày được các cơ cấu đo lường điện, nguyên lý đo lường tổng quát, các nguyên nhân gây ra sai số và cách hạn chế sai số đo

- Giải thích được nguyên lý các phương pháp đo điện trở

- Phân tích được nguyên lý của các cơ cấu đo dòng điện và điện áp, các phương pháp đo và mở rộng thang đo

2 Kỹ năng:

- Vận dụng được các phương pháp đo công suất và điện năng

- Ứng dụng được các phương pháp đo lường dạng sóng tín hiệu điện

3 Năng lực tự chủ và trách nhiệm:

- Rèn luyện thái độ làm việc nghiêm túc, chủ động, tích cực

Nội dung của học phần: Trang

4.2 Đo công suất của mạch điện xoay chiều một pha 50

4.3 Đo công suất của mạch điện xoay chiều ba pha 53

4.4 Đo điện năng 58

Chương 5: ĐO LƯỜNG DẠNG SÓNG TÍN HIỆU ĐIỆN 75

5.2 Các ứng dụng của dao động ký để quan sát dạng sóng tín hiệu điện.84

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐO LƯỜNG

- o0o - 1.1 Giới thiệu chung:

Đo lường là một quá trình đánh giá, định lượng đại lượng cần đo để

so sánh với đại lượng được chọn làm đại lượng chuẩn nhằm thuận tiện cho việc đánh giá hoặc điều khiển

X = A X0 Với :

X : đại lượng cần đo

X0 : đơn vị đo

A : con số kết quả đo

VD1 : U = 5V

thì U : hiệu điện thế

5 : con số kết quả đo

V : đơn vị đo

Thời gian Giây s

Thiết bị đo lường trước khi xuất xưởng cần phải chuẩn hố so với thiết bị đo lường chuẩn Cĩ 4 cấp chuẩn hố:

- Cấp 1: Cấp quốc tế (International standard) được thực hiện định chuẩn tại Trung tâm đo lường quốc tế (Paris)

- Cấp 2: Chuẩn quốc gia, các thiết bị đo lường tại các viện định chuẩn quốc gia khác nhau trên thế giới, các thiết bị này cũng được chuẩn hố theo chuẩn quốc tế

- Cấp 3: Chuẩn khu vực Trong một quốc gia cĩ thể cĩ nhiều trung tâm định chuẩn cho từng khu vực (standard zone center) Các thiết bị đo này phải được chuẩn theo quốc gia

- Cấp 4: Chuẩn phịng thí nghiệm

Từ cấp chính xác giúp ta đánh giá được sai số của kết quả đo

1.2 Cơ cấu đo:

* Từ Điện:

Phần tĩnh: Gồm nam châm vĩnh cửu, cực từ, lõi sắt non, hình thành mạch từ kín

Phần động: Gồm khung quay gắn liền với trục, đó là một cuộn dây được quấn trên mộtù lõi nhôm nhẹ bằng dây đồng

Hình 1: Cơ cấu từ điện

* Điện từ:

Phần tĩnh là một cuộn dây phẳng dẹt, bên trong có khe hở không khí

Phần động: lá sắt từ mềm nằm trong lịng cuộn dây phần tĩnh

Hình 2: Cơ cấu điện từ

* Chỉ thị điện tử:

Ống phóng điện tử tạo thành một chùm tia điện tử nhỏ, gọn, đủ năng lượng, bắn tới màng huỳnh quang thì gây phát sáng tại nơi điện tử bắn vào

Cathode được nung nóng gián tiếp nhờ sợi đốt

Cực điều khiển có dạng cái ly bằng nikel, có 1 lỗ để cho chùm điện tử qua, lưới điều khiển này bao quanh Cathode Điện thế phân cực giữa Cathode và lưới sẽ tạo ra điện trường điều khiển số điện tử được phép qua khỏi lưới

Hình 3: Cấu tạo ống phóng điện tử

1.3 Sai số trong đo lường

Trong thực tế khó xác định "trị số thực" của các đại lượng đo Vì vậy trị số được đo cho bởi thiết bị đo được gọi là "trị số tin cậy" được (expected value) Sai số cơ bản: là sai số vốn có của dụng cụ đo do quá trình chế tạo dụng cụ

đo quyết định, ví dụ như ma sát ổ trục, khắc vạch trên mặt dụng cụ đo không chính xác

Sai số phụ: là sai số do phương pháp đo không chính xác, điều kiện môi trường khi đo khác với điều kiện tiêu chuẩn, sai số do cá tính, thói quen của người thực hiện công việc đo lường gây nên

Sai Số Tuyệt Đối : cho biết khỏang sai số giữa giá trị đo và giá trị thực Sai số tương đối : Cho biết khỏang sai số giữa giá trị đo và giá trị thực

tính theo phần trăm

Giới hạn của sai số: Là tỉ số tính theo phần trăm giữa sai số tuyệt đối lớn

nhất cho phép trong điều kiện làm việc bình thường

Nguyên nhân gây ra sai số trong đo lường:

+Không nắm vững những thông số đo và điều kiện thiết kế

+Thiết kế nhiều khuyết điểm

+Bảo trì thiết bị đo kém

+Do người vận hành thiết bị đo không đúng

*CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 1:

1 Trình bày khái niệm đo lường

2 Trình bày sơ đồ khối của dụng cụ đo

3 Trình bày cơ cấu chỉ thị từ điện

4 Trình bày cơ cấu chỉ thị điện từ

5 Trình bày cơ cấu chỉ thị điện động

6 Trình bày cơ cấu đo kiểu cảm ứng

7 Trình bày chỉ thị điện tử

8 Trình bày chỉ thị số

9 Trình bày sai số đo

10 Trình bày sai số tuyệt đối

11 Trình bày sai số tương đối

12 Trình bày độ chính xác

13 Trình bày biểu diễn giá trị đo

14 Trình bày giới hạn của sai số

15 Trình bày nguyên nhân gây ra sai số

16 Một bộ nguồn mẫu 110V Một HS dùng đồng hồ VOM đo được 115 

a.Tính SS tuyệt đối

b Tính SS tương đối

c Tính độ chính xác của kết quả đo trên

17 Một Vônkế có tầm đo là 250V Khi đo nguồn 250V thì Vônkế chỉ 245V Tính cấp chính xác của Vônkế này

18 Một Ampekế có cấp chính xác 3% ,ở thang đo 2,5A Tính giới hạn SS khi

đo dòng điện 2A và 1A

19 Một Vônkế có cấp chính xác 2% ,ở thang đo 250V Một HS dùng Vônkế này để đo hđt điện 220V thì kim chỉ 225V

a.Tính SS tuyệt đối

b Tính SS tương đối

c Tính độ chính xác của kết quả đo trên

d Tính giới hạn SS tầm đo

e.Tính giới hạn SS khi đo hđt 220V

f Hỏi kết quả đo của HS trên có chấp nhận được không ?

20 Để đo công suất tiêu thụ của một bóng đèn , một học sinh dùng phương

pháp đo gián tiếp với ampekế và vônkế Hai thiết bị này có sai số tầm đo lần lượt là ±1% và ±2% Kết quả ampekế chỉ 20mA (ở tầm đo 25mA) vônkế chỉ 220V ( ở tầm đo 250V ) Tính giới hạn Sai số của công suất đo được

*THỰC HÀNH CHƯƠNG 1:

Không

CHƯƠNG 2: ĐO ĐIỆN TRỞ 2.1 Đo điện trở bằng Ơm kế

Tùy theo cách mắc điện trở cần đo Rx` nối tiếp hay song song với cơ cấu

đo, người ta

Hình 4: Mạch ohm-kế

Hình 5: Thang đo

Ohm kế nhiều thang đo được thực hiện theo nguyên tắc chuyển từ giới hạn

đo này sang giới hạn đo khác bằng cách thay đổi các giá trị điện trở nội của ohm kế, sao cho khi Rx = 0 thì vẫn đảm bảo kim chỉ thị lệch hết thang đo Để mở rộng phạm vi đo của ohm kế có thể thực hiện bằng cách dùng nhiều nguồn cung cấp và các điện trở phân dòng (điện trở Shunt) cho các thang đo khác nhau

Hình 6: Mở rộng thang đo

2.2 Đo điện trở bằng phương pháp khác:

*Đo điện trở bằng V-A:

Dựa vào định luật Ohm để tính toán giá trị điện trở theo cách đo gián tiếp bằng cách sử dụng công thức như sau:

Có hai cách đo điện trở bằng đồng hồ Volt và Ampere, với RA là điện trở của đồng hồ Ampere, RV là điện trở của đồng hồ Volt và RX là điện trở cần xác định

*Đo điện trở đất:

Hình 7: Mạch đo điện trở đất bằng phương pháp trực tiếp

Mạch đo được mắc như hình vẽ

Cọc A : cọc đo điện trở đất Rx

Cọc P : cọc phụ đo điện áp

Cọc C : cọc phụ đo dòng điện

Điện cho bởi vôn kế V :

VAP = RX I/ + RPIV

Với I = I/ + IV cho bởi ampe kế

Nếu IV << I/ thì I/  I

Như vậy



 A x

V RVậy được xác định bởi trị số đọc bởi vôn kế và ampe kế

Do đó nếu chúng ta quan tâm đến sai số do vôn kế và điện trở cọc phụ thuộc điện áp thì RX có sai số tương đối

R R

R

V B

RB : Điện trở đất của cọc phụ điện áp B

RV : Tổng trở vào của của vôn kế

Như vậy để sai số càng nhỏ thì RB << RV

*Đo điện trở cách điện:

Theo mạch cụ thể của megohm kế : Nguồn E được cung bởi máy phát điện quay tay (hoặc nguồn phát bằng mạch điện tử dùng pin như các máy mới sau này)

Dòng I1 qua cuộn dây kiểm soát :

1 1

R1 : Điện trở chuẩn

r1 : Điện trở nội của khung quay kiểm soát dòng I2 qua cuộn dây lệch

2 2 X

2

r R







RX : Điện trở đo

R2 : Điện trở chuẩn

r2 : Điện trở nội của khung quay lệch

 Khi RX   , I2  0

Dòng điện I1 kéo kim chỉ thị lệch tối đa về phía trái thang đo có trị số 

 Khi RX  0 , I2  I2max (cực đại)

* Đo điện trở đoạn dây điện bị chạm “mass”

Vấn đề quan trọng là xác định được ví trí của “cáp” dẫn điện bị chạm

“mass” để “đở” mất thời gian và chi phí cho việc “bóc dở” cả đoạn dây (nếu loại cáp ngầm chôn dưới đất)

Những hư hỏng thường xảy ra như sau

– Lớp cách điện của cáp bị bể

– Lớp cách điện bị giảm độ cách điện có sự phóng điện làm hỏng lớp cách điện

Phương pháp thường dùng để xác định vị trí chạm “mass” là “vòng thử nghiệm” (test loop) Những pháp này đủ xác định chổ hỏng

Mạch thường dùng là vòng Murray (Murray loop) và vòng Varley (Varley loop)

Hình 8: Vòng “Varley”

*CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG 2:

1 Trình bày nguyên lý đo điện trở dùng Ohm kế

2 Trình bày nguyên lý đo điện trở dùng cầu đo

3 Trình bày nguyên lý đo điện trở đất dùng cầu Kohlrausch

4 Trình bày nguyên lý đo điện trở lớn dùng megohm kế chuyên dùng

5 Trình bày nguyên lý mở rộng thang đo cho Ohm kế

6 Trình bày nguyên lý đo điện trở cách điện và chổ dây bị chạm “đất” của dây điện lưới

7 Cho một cầu Wheatstone có thông số như hình vẽ:

Hãy tính R3 để cầu Wheatstone có thể đo được RX trong khoảng từ 1W, đến

100 KW

8 Một ôm kế có sơ đồ như hình vẽ Biết E = 1,5 V,R1 = 15 KW, Rm = 50 W, R2

= 50 W, IFS(Im) = 50 mA Tính Rx khi kim chỉ tối đa và khi ½ , ¾ IFS

9.Cho mạch đo điện trở nối tiếp có E = 3V, Ictmax = 100A, Rp = 14k , Rct = 1k

a Xác định chỉ thị của kim khi Rx = 0, Rx

b Xác định RX khi kim chỉ ½ thang đo, ¾ thang đo, ¼ thang đo

10 Cho Ohm kế song song có E = 1.5V, Rp = 14k, Rct = 1k

a Xác định chỉ thị của kim khi Rx = 0, Rx Nhận xét

b Xác định RX khi kim chỉ ½ thang đo, ¼ thang đo, ¾ thang đo Nhận xét

c Xác định chỉ thị của kim khi Rx =  và E = 1,2V Nhận xét

*THỰC HÀNH CHƯƠNG 2:

1 Đo điện trở dùng VOM

+ Bước 1: Tháo rời điện trở ra khỏi mạch (đảm bảo điện trở khơng mang điện

và khơng nối kết với các linh kiện khác )

+ Bước 2: Đọc hoặc ước lượng giá trị điện trở cần đo Chỉnh Gallet VOM với thang đo thích hợp sao cho kim lên khoảng 2/3 vạch chỉ thị

+ Bước 3: Chỉnh 0 bằng cách chập 2 đầu que đo và xoay núm chỉnh 0 để kim chỉ 0

+ Bước 4: Đo song song

+ Bước 5 : Chạm 2 que đo vào 2 đầu điện trở, sau đó tráo 2 que đo và đo lại lần 2 Nếu kết quả 2 lần đo không chênh lệch nhau nhiều (hoặc không trên lean nhiều so với giá trị đọc) thì điện trở tốt

2 Đo điện trở dùng cầu đo

Hình 9: Cầu đo điện trở một chiều OM16

*Chức năng cầu đo điện trở OM16:

 Đo điện trở một chiều dây quấn của Motor, máy phát điện, máy biến áp

 Đo điện trở tiếp xúc của các khí cụ điện như: Máy cắt, dao cách ly,

 Đo điện trở tiếp xúc của các bộ phận ổ cắm, phích cắm điện công suất lớn

 Kiểm tra các lớp mạ kim loại

 Đo điện trở dây dẫn của cáp điện

 Kiểm tra các mối hàn, nối

* Lựa chọn thang đo

Các thang đo dưới đây:

Hình 10: Sơ đồ nguyên lý mạch cầu đo điện trở một chiều

Ri = Điện trở của máy đo

Rf = Điện trở dây đo

Bước 3: Nhấn để chọn chế độ đo: Cảm kháng, cảm kháng thấp, cảm kháng thấp và tự động kích hoạt

Bước 4: Nhấn để thực hiện bù nhiệt

B6: Kết nối dây đo và vật cần đo

Bước 6: Nhấn để bắt đầu quá trình đo

Bước 7: Kết quả đo hoặc thông báo sẽ xuất hiện trên màn hình của máy

CHƯƠNG 3: ĐO DỊNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP 3.1.Đo dịng điện:

*Phương pháp đo dịng điện DC:

*Cơ cấu chỉ thị từ điện:

Ampe kế DC chỉ thị từ điện có dòng cho phép qua cơ cấu đo từ 10-5-10-2

A, điện trở của cơ cấu từ 20 -2000

Vì vậy ,khi sử dụng cơ cấu này để đo dòng điện lớn hơn dòng cho phép qua cơ cấu chỉ thị, người ta phải mắc thêm một điện trở shunt nối song song với

cơ cấu chỉ thị

Hình 11: Cơ cấu từ điện +Hệ số mở rộng thang đo : n =

ct I I

+Điện trở shunt : RS =

*Cơ cấu chỉ thị điện từ:

Đối với ampe kiểu điện từ được chế tạo dựa trên cơ cấu đo chỉ thị điện từ Mỗi

cơ cấu đo được chế tạo với số ampe vịng IW nhất định

Đối với cơ cấu đo cĩ cuộn dây hình xuyến thường cĩ ampe vịng là :

Hình 12: Cơ cấu điện từ

*Phương pháp đo dịng điện AC:

Cơ cấu từ điện khi dùng phải biến đổi dòng AC thành dòng DC nên còn gọi là Ampe mét chỉnh lưu: là Ampe mét kết hợp cơ cấu từ điện và mạch chỉnh

lưu bằng diode hoặc chỉnh lưu bằng cặp nhiệt ngẫu

Hình 13: Chỉnh lưu bán kỳ Dùng phương pháp chỉnh lưu bằng phương pháp biến đổi nhiệt điện:

I 1

I 2 = 2I 1

I 2

Hình 14: Phương pháp biến đổi nhiệt điện

Hiệu ứng nhiệt điện: là sự chuyển nhiệt năng trực tiếp thành điện năng và ngược lại, trên một số kết nối giữa hai vật dẫn điện khác nhau

Kết nối này thường gọi là cặp nhiệt điện Cụ thể, chênh lệch nhiệt độ giữa hai bên kết nối sinh ra một hiệu điện thế giữa hai bên kết nối và ngược lại

Bộ biến đổi nhiệt điện gồm có dây điện trở được đốt nóng bởi tín hiệu dụng của dòng điện xoay chiều cần đo

Cặp nhiệt điện (thermocouple) được cung cấp nhiệt lượng do dòng điện này sẽ tạo ra điện áp một chiều (dòng điện DC) cho cơ cấu từ điện:

3.2.Mở rộng thang đo dịng điện:

*Mở rộng thang đo dùng điện trở Shunt:

Để cĩ nhiều cấp đo khác nhau (nhiều thang đo), người ta cĩ thể mắc nhiều điện trở shunt theo kiểu song song hoặc nối tiếp

Điện trở shunt mắc song song:

Hình 15: Nguyên lý mạch điện trở shunt mắc song song

Đặt n là hệ số nhân hay hệ số mở rộng thang đo, n được tính theo các cơng thức sau:

Khi đĩ các điện trở shunt sẽ cĩ giá trị là:

*Dùng biến dòng CT ( current transformer):

Bộ biến dòng hoạt động như nguyên lý của bộ biến áp, dòng điện ở sơ và thứ cấp tỉ lệ ngược với số dòng dây

A S

A S

A

S

I

I n I

I n I

I

3 , 2 ,

1 3

, 1 2

, 1

R R

n

R

S CT S

CT S

Do cuộn dây sơ cấp có ít vòng, cuộn dây thứ cấp có nhiều vòng dây nên dòng điện thứ cấp I2 sẽ có trị số nhỏ hơn dòng I1 nhiều lần theo công thức :

Hình 17: Cơ cấu từ điện

*Điện trở phụ : Rp = Rc t .(m-1)

( với m là hệ số mở rộng thang đo : m =

ct U

Uct : Hiệu điện thế max mà cơ cấu chịu được

Riêng đối với cơ cấu điện động cuộn dây di động và cuộn dây cố định được nối tiếp:

Hình 18: Cơ cấu điện động

*Điện áp AC:

Diod Dl chỉnh lưu dòng điện AC ở bán kỳ dương,

Diod D2 cho dòng điện âm đi qua (không qua cơ cấu chỉ thị) để cho điện áp nghịch của bán kỳ âm của áp AC không rơi trên diod Dl và cơ cấu chỉ thị

Tránh được điện áp ngịch quá lớn khi đo điện áp AC có giá trị lớn

I

V RMS

V AC  D

Để cho vôn-kế AC không phụ thuộc vào dạng và tần số của tín hiệu AC thì dùng vôn kế có bộ biến đổi nhiệt điện, điện trở thay đổi tầm đo được nối tiếp với điện trở cung cấp nhiệt lượng cho cặp nhiệt điện

Hình 20: Mạch đo diện áp AC dùng bộ nhiệt điện

Là dụng cụ dùng để đo điện áp xoay chiều tần số công nghiệp Cuộn dây phần tĩnh có số vòng lớn từ 1000 - 6000 vòng

Để mở rộng thang đo người ta mắc nối tiếp với cuộn dây các điện trở phụ Tụ C dùng để bù tần số khi đo ở tần số cao hơn tần số công nghiệp

Hình 21: Mạch đo diện áp AC dùng cơ cấu chỉ thị điện từ

Cấu tạo phần động giống Ampemét điện động, còn số lượng vòng dây ở phần tĩnh nhiều hơn so với phần tĩnh Ampemét vì Vônmét yêu cầu điện trở trong lớn, tiết diện dây phần tĩnh nhỏ Trong Vônmét điện động và cuộn dây tĩnh luôn mắc nối tiếp với nhau

Người ta có thể chế tạo Vônmét điện động nhiều thang đo, bằng cách thay đổi mắc song song hoặc mắc nối tiếp hai phân đoạn cuộn dây tĩnh và nối tiếp với các điện trở phụ

Hình 22: Mạch đo diện áp AC dùng cơ cấu chỉ thị điện động

3.4.Mở rộng thang đo điện áp:

*Mở Rộng Thang Đo Vơnmét Từ Điện Đo Điện Áp DC

Mở rộng tầm đo bằng cách nối tiếp điện trở Đây là mạch đo điện áp một chiều thường dùng trong máy đo vạn năng

Tổng trở vào của vôn-kế thay đổi theo tầm đo nghĩa là tổng trở vào càng lớn thì tầm đo điện áp càng cao

Hình 23: Mạch đo áp DC nhiều tầm đo

*Mở Rộng Thang Đo Vơnmét Từ Điện Đo Điện Áp AC:

Vơnmét điện từ ứng dụng cơ cấu chỉ thị điện từ để đo điện áp

Thường được dùng để đo điện áp xoay chiều ở tần số cơng nghiệp

Vì yêu cầu điện trở trong của vơnmét lớn nên dịng điện chạy trong cuộn dây nhỏ, số lượng vịng dây quấn trên cuộn tĩnh rất lớn, cỡ 1000 đến 6000 vịng

Để mở rộng và tạo ra vơnmét nhiều thang đo thường mắc nối tiếp với cuộn dây các điện trở phụ giống như trong vơnmét từ điện

Để khắc phục sai số tần số mắc các tụ điện song song với các điện trở phụ

Hình 24: Mạch đo áp AC nhiều tầm đo

*Mở Rộng Thang Đo Vơnmét Điện Động Đo Điện Áp Ac

Vơnmét điện động cĩ cấu tạo phần động giống như trong ampemét điện động,

Số lượng vịng dây ở phần tĩnh nhiều hơn so với phần tĩnh của ampemét và tiết diện dây phần tĩnh nhỏ vì vơnmét yêu cầu điện trở trong lớn

Tạo vơnmét điện động nhiều thang đo bằng cách thay đổi cách mắc song song hoặc nối tiếp hai đoạn cuộn dây tĩnh và nối tiếp các điện trở phụ