Bài giảng Kỹ thuật đo lường (Trương Thị Bích Thanh) - Chương 7 Đo dòng điện

Trang 1

Chương 7: Đo

Trang 2

N i dung ội dung

 Khái niệm chung

 Các dụng cụ đo dòng điện

 Đo dòng điện nhỏ

 Đo dòng điện lớn

Trang 3

Khái ni m chung ện

 Do dòng là phép đo rất hay gặp trong kĩ thuật điện

 Dòng điện đo có phạm vi rộng 10-9 A đến 107 A

 Dòng điện DC, AC

 Các phép đo dòng điện: đo trực tiếp, đo gián tiếp, so sánh…

 Yêu cầu: công suất tiêu thụ trên ampe kế càng nhỏ cảng tốt, điện trở càng nhỏ càng tốt

 Với dụng cụ đo điện từ: tần số ảnh hưởng đến kết quả đo

 Với dụng cụ đo điện tử: nhiễu và nhiệt độ ảnh hưởng đến kết quả đo

Trang 4

Khái ni m chung ện

 Sai số phụ do quá trình đo lường

Trong đó: I – dòng điện qua tải trước khi mắc ampe kế

IA – số chỉ ampe kế



Trang 5

 Sơ đồ mắc và một số loại ampe mét

Trang 6

Các dụng cụ đo

 Ampe mét một chiều – Điện trở Shunt

 Ampe mét một chiều có dòng qua nhỏ 0,1

÷ 0,2 A

 Để mở rộng thang đo, ta mắc thêm điện

trở Shunt như hình vẽ

n: hệ số mở rộng thang đo

 Với ampe mét có I<30A, điện trở Shunt

đặt trong vỏ ampe mét

 Với ampe mét có I>30A, điện trỏ Shunt

đặt ngoài vỏ ampe mét





n R

Trang 7

 Điện trở Shunt

 Mở rộng nhiều thang đo  mắc nhiều điện trở Shunt nối tiếp/song song với nhau

Trang 8

Bài t p ập

 Bài tập 1: Một cơ cấu từ điện có 3 điện trở Shunt được mắc theo kiểu Shunt ayrton sử dụng làm ampe kế với mạch đo như hình vẽ

 R1=0.05Ω , R2=0.45Ω , R3=4,5ΩΩ , R2=0.45Ω , R2=0.45Ω , R3=4,5ΩΩ , R3=4,5Ω , R2=0.45Ω , R3=4,5ΩΩ

 Rm = 1kΩ , Imax = 5Ω , R2=0.45Ω , R3=4,5Ω0μAA

 Tính các trị số tầm đo của ampe kế

Trang 9

Bài t p ập

 Bài tập 2: Một cơ cấu từ điện có Rm = 1kΩ , Imax = 0.1mA Tính các điện trở Shunt được sử dụng trong 2 cách mắc nối tiếp và song song, để tạo ampe mét có 3 tầm đo tương ứng là 5Ω , R2=0.45Ω , R3=4,5Ω0mA , 100mA , 1A

Trang 10

 Các loại điện trở Shunt trong kĩ thuật

Trang 11

 Sai số do nhiệt độ

 Cuộn dây trong dụng cụ đo được quấn bằng dây đồng mảnh, điện trở của nó có thể thay đổi theo nhiệt độ

 I chạy qua cuộn dây  nung nóng dây  Rd thay đổi  Sai số phép đo

dòng điện

 Khắc phục: mắc Rbù bằng Mn hoặc Constantan với cuộn dây

 Nếu Rbù = 9Rdây  RA = 10.Rdây

 Khi Rdây thay đổi 1%  RA thay đổi 0,1%

Trang 12

 Đo dòng xoay chiều miền tần số công nghiệp  ampemet từ điện chỉnh lưu, ampemet điện từ, và ampemet điện động.

 Dựa trên cơ cấu chỉ thị điện từ, mỗi ampe kế được chế tạo có số ampe vòng nhất định (I.W = const)

 Để mở rộng thang đo  thay đổi cách mắc dây

 dùng bô biến áp dòng điện

• Mở rộng thang đo thỏa mãn :

I.W = const

• Ampe mét nhiều thang đo : thay

đổi cách mắc dây nối tiếp hoặc

song song

Trang 13

 Ampe mét điện từ

 Bộ biến dòng biến dòng điện I cần đo có trị số lớn thành dòng điện trị số nhỏ mà cơ cấu đo điện từ có thể làm việc được

Cuộn dây W1 mắc nối tiếp với dòng điện cần đo

Cuộn dây W2 mắc với ampe mét điện từ

Để có các thang đo khác nhau

 biến dòng có cuộn thứ cấp có nhiều đầu

ra

Trang 14

 Ampe mét điện động

 Đo dòng ở tần số 400Hz hoặc lớn hơn, độ chính xác cao (0,5Ω , R2=0.45Ω , R3=4,5Ω – 0,2)

 Khi dòng điện đo nhỏ hơn 0,5Ω , R2=0.45Ω , R3=4,5ΩA người ta mắc nối tiếp cuộn tĩnh và cuộn động còn khi dòng lớn hơn 0,5Ω , R2=0.45Ω , R3=4,5ΩA thì mắc song song

Các điện trở và cuộn dây (L3, R3) , (L4, R4) là để bù sai số do nhiệt và sai số do tần số

Trang 15

 Ampe mét chỉnh lưu

 Dụng cụ đo dòng xoay chiều kết hợp giữa cơ cấu chỉ thị từ điện và mạch chỉnh lưu diode

 ampe kế chỉnh lưu có độ chính xác không cao (từ 1 tới 1,5Ω , R2=0.45Ω , R3=4,5Ω) do hệ số chỉnh lưu thay đổi theo nhiệt độ và thay đổi theo tần số

 Dòng điện chỉnh lưu

: chỉnh lưu nửa chu kì

: chỉnh lưu 2 nửa chu kì



Trang 16

 Ampe mét chỉnh lưu

 Mở rộng thang đo cho ampe mét

dùng điện trở Shunt

 Mở rộng thang đo dùng biến dòng

• Cuộn sơ cấp biến dòng có W1 nhỏ

Trang 17

 Ampe mét nhiệt điện

 dụng cụ kết hợp giữa chỉ thị từ điện và cặp nhiệt điện

 Khi có dòng xoay chiều đi qua nhiệt điện trở làm điện trở bị đốt nóng  làm nóng đầu công tác của cặp nhiệt ngẫu  đầu tự do sẽ xuất hiện sức điện động

 Sức điện động Et tạo ra trên cơ cấu từ điện góc quay α



Trang 18

 Đầu đo dùng hiệu ứng Hall

 Tạo ra hiệu điện thế tỉ lệ với dòng điện cần đo

 Dòng điện phản hồi iS được chuyển hóa thành hiệu điện thế ra vS nhờ bộ khuếch đại điện

 Tỷ lệ giữa số vòng cuốn trên lõi sắt từ m ( khoảng 1000 - 10000) cho phép liên hệ giữa dòng cần đo và dòng phản hồi: iS = 1/m · iP

Ưu điểm: - Hiệu điện thể trên cuộn dây quấn vào đầu đo nhỏ

- Đo dòng xoay chiều có tần số 0 – 100KHz

- Hệ thống an toàn do cách điện với mạch điện

Trang 19

Đo dòng đi n nhỏ ện

 Dòng điện nhỏ Ix << ICT , thường trong khoảng 10-5Ω , R2=0.45Ω , R3=4,5Ω ÷ 10-10 A

 Dụng cụ đo dòng nhỏ: điện kế cơ điện, điện lượng kế, các dụng cụ điện tử có KĐ xoay chiều, chỉnh lưu… kết hợp với chỉ thị cơ điện

 Điện kế từ điện có khung quay

 Đo dòng rất nhỏ, có độ nhạy cao

 Góc quay kim tỉ lệ với dòng điện:

 Nâng cao độ nhạy:

• Tăng B: dùng nam châm kích thước lớn

• Giảm hệ số xoắn của lò xo: dùng dây treo mảnh

• Dùng hệ thống quang học để tăng khoảng cách từ bộ phận động đến thang chia độ.

I D

W S

B .





Trang 20

Đo dòng đi n nhỏ ện

 Khuếch đại điện kế

 Tăng độ nhạy về dòng và áp

 Tăng độ ổn định

 Nâng cao đặc tính tần số của thiết bị đo

1: chuyển đổi sơ cấp 2: chuyển đổi đo lường 3: khuếch đại điện tử

4: cơ cấu thứ cấp (bộ phận chỉ thị)

Trang 21

Đo dòng đi n lớn ện

 Đo dòng 1 chiều lớn

 Ghép song song các điện trở

Shunt

 Đo từ trường sinh ra quanh dây dẫn

• Khi có dòng điện đi vào dây dẫn  trong khe hở không khí có từ cảm B

• Đo Ix : tạo mạch từ trở hình xuyến lồng vào dây dẫn

• Đo B suy ra được dòng cần đo Ix

1



W I

B x . 0.



Trang 22

 Đo dòng 1 chiều lớn

 Biến dòng một chiều

• W1 mắc vào mạch 1 chiều cần đo dòng điện

• W2 mắc vào mạch xoay chiều

IxW1 ≈ i2W2



Ưu điểm:

• Đảm bảo an toàn cho người sử dụng

• Thang đo thay đổi dễ dàng bằng cách thay đổi số lượng vòng dây

x

I W

W

i .

2 1

2 

Trang 23

 Đo dòng xoay chiều lớn

 Kết hợp biến dòng xoay chiều với các ampe mét

 Biến dòng làm việc ở chế độ biến áp ngắn mạch vì RA nhỏ

 Hệ số biến dòng

 Để đo dòng xoay chiều lớn, kết hợp biến dòng và ampe mét xoay chiều chọn phù hợp thang đo với dòng thứ cấp (I2) của biến dòng

I

k W

W I

1

Trang 24

Bài t p ập

 Bài tập 3:

 Một ampe mét sử dụng cơ cấu đo từ điện có cầu chỉnh lưu và biến dòng như hình vẽ Biết rằng cơ cấu đo có Itb=1mA và Rm=1,7kΩ Biến dòng có Nsơ=4, Nthứ=5Ω , R2=0.45Ω , R3=4,5Ω00 Diode có VF=0,7V; Rs=20kΩ Ampe mét lệch tối đa khi dòng sơ cấp Ip=25Ω , R2=0.45Ω , R3=4,5Ω0mA

 Tính giá trị RL

Tiêu đề	Đo Dòng Điện
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện
Thể loại	Bài Giảng
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	24
Dung lượng	1,29 MB