Bài giảng đo lường điện cđ phương đông

Các ph ng pháp đo... Trình bày các d ng c đo, nguyên lý đo và ph ng pháp đo các thông s... Các ph ng pháp đo... Pin kho ng đo Rx10kΩ.

M C L C

L I NÓI U 2

PH N I: I C NG V O L NG I N 3

1.1 KHÁI NI M V O L NG I N 3

1.1.1 Khái ni m v đo l ng 3

1.1.2 Khái ni m v đo l ng đi n 3

1.1.3 Các ph ng pháp đo 3

1.2 CÁC SAI S VÀ TÍNH SAI S 6

1.2.1 Khái ni m v sai s 6

1.2.2 Các lo i sai s 6

1.2.3 Ph ng pháp tính sai s 8

1.2.4 Các ph ng pháp h n ch sai s 9

PH N II CÁC LO I C C U O THÔNG D NG 11

2.1 KHÁI NI M V C C U O 11

2.2 CÁC LO I C C U O 12

2.2.1 C c u đo t đi n 12

2.2.2 C c u đo đi n t 14

2.2.3 C c u đo đi n đ ng 16

2.2.4 C c u đo c m ng 17

PH N III O CÁC I L NG I N C B N 187

3.1 O I L NG U, I 18

3.1.1 o dòng đi n 18

3.1.2 o đi n áp 25

3.2 O CÁC I L NG R, L, C 32

3.2.1 o đi n tr 32

3.2.2 o đi n c m 39

3.2.3 o đi n dung 41

3.3.1 o t n s 42

3.3.2 o công su t và đi n n ng (n ng l ng) 44

PH N IV S D NG CÁC LO I MÁY O THÔNG D NG 51

4.1 S D NG VOM, M 51

4.1.1 S d ng VOM 51

4.1.2 S d ng M 53

4.2 S D NG AMPE KÌM, OSC 54

4.2.1 S D NG AMPE KÌM 54

4.2.2 S d ng Dao đ ng ký (Oscilloscope) 56

4.3 S D NG MÁY BI N ÁP O L NG 67

4.3.1 Máy bi n đi n áp 67

4.3.2 Máy bi n dòng đi n 69

PH NV TÀI LI U C N THAM KH O 72

L i nói đ u

Môn h c k thu t đo l ng trình bày các ki n th c v k thu t đo dùng trong ngành đi n hi n nay Gi i thi u nh ng phép đo c b n đ ng d ng cho các ngành s n xu t công nghi p

đ i l ng v t lý: đ i l ng đi n: đi n áp, dòng đi n, công su t,… và đ i l ng không đi n: nhi t đ , đ m, v n t c…

Bài gi ng K thu t o l ng i n đ c biên so n d a trên các giáo trình

và tài li u tham kh o m i nh t hi n nay, đ c dùng làm tài li u tham kh o cho sinh viên các ngành: i n công nghi p, i n dân d ng, K thu t Vi n thông, K thu t Thông tin, T đ ng hoá, Trang thi t b đi n, Tín hi u Giao thông

Cung c p cho sinh viên nh ng ki n th c c b n và chuyên sâu v k thu t đo l ng trong ngành đi n Trình bày các d ng c đo, nguyên lý đo và

ph ng pháp đo các thông s Trên c s đó, ng i h c bi t cách s d ng d ng

c đo và x lý k t qu đo trong công vi c sau này

Trong quá trình biên so n, đã đ c các đ ng nghi p đóng góp nhi u ý

ki n, m c dù c g ng s a ch a, b sung cho cu n sách đ c hoàn ch nh h n, song ch c ch n không tránh kh i nh ng thi u sót, h n ch

Mong nh n đ c các ý ki n đóng góp c a b n đ c

Ph n I: I C NG V O L NG I N

Trong quá trình nghiên c u khoa h c nói chung và c th là t vi c nghiên c u, thi t k , ch t o, th nghi m cho đ n khi v n hành, s a ch a các thi t b , các quá trình công ngh … đ u yêu c u ph i bi t rõ các thông s c a đ i

t ng đ có các quy t đ nh phù h p S đánh giá các thông s quan tâm c a các

đ i t ng nghiên c u đ c th c hi n b ng cách đo các đ i l ng v t lý đ c

tr ng cho các thông s đó

1.1 KHÁI NI M V O L NG I N

1.1.1 Khái ni m v đo l ng

o l ng là m t quá trình đánh giá đ nh l ng đ i l ng c n đo đ có k t

qu b ng s so v i đ n v đo K t qu đo l ng (Ax) là giá tr b ng s , đ c

đ nh ngh a b ng t s gi a đ i l ng c n đo (X) và đ n v đo (Xo):

X0 - đ n v đo

A - con s k t qu đo

T (1.1) có ph ng trình c b n c a phép đo: X = Ax Xo , ch rõ s so

ch t là các giá tr c a nó có th so sánh đ c, khi mu n đo m t đ i l ng không

có tính ch t so sánh đ c th ng ph i chuy n đ i chúng thành đ i l ng có th

so sánh đ c

1.1.2 Khái ni m v đo l ng đi n

i l ng nào so sánh đ c v i m u hay chu n thì m i đo đ c N u các

đ i l ng không so sánh đ c thì ph i chuy n đ i v đ i l ng so sánh đ c v i

m u hay chu n r i đo o l ng đi n là m t quá trình đánh giá đ nh l ng đ i

l ng đi n c n đo đ có k t qu b ng s so v i đ n v đo

1.1.3 Các ph ng pháp đo

Ph ng pháp đo là vi c ph i h p các thao tác c b n trong quá trình đo, bao g m các thao tác: xác đ nh m u và thành l p m u, so sánh, bi n đ i, th hi n

pháp nh n thông tin đo và nhi u y u t khác nh đ i l ng đo l n hay nh , đi u

ki n đo, sai s , yêu c u…

Tùy thu c vào đ i t ng đo, đi u ki n đo và đ chính xác yêu c u c a phép đo mà ng i quan sát ph i bi t ch n các ph ng pháp đo khác nhau đ

th c hi n t t quá trình đo l ng Có th có nhi u ph ng pháp đo khác nhau

nh ng trong th c t th ng phân thành 2 lo i ph ng pháp đo chính là ph ng pháp đo bi n đ i th ng và ph ng pháp đo ki u so sánh

l ng v t lý nào đó thu n ti n cho vi c so sánh

+ Quá trình so sánh X và tín hi u XK (t l v i XO) di n ra trong su t quá trìnhđo, khi hai đ i l ng b ng nhau đ c k t qu XK s có đ c k t qu đo

Quá trình đo nh v y g i là quá trình đo ki u so sánh Thi t b đo th c

hi n quá trình này g i là thi t b đo ki u so sánh (hay còn g i là ki u bù)

X thay đ i đ đ c k t qu so sánh là X = 0 t đó suy ra k t qu đo

* chính xác: ph thu c vào đ chính xác c a XK và đ nh y c a thi t b ch

đ nh, ngoài ra còn ph thu c vào đ chính xác c a phép đo X, giá tr c a X

so v i X (đ chính xác c a phép đo càng cao khi X càng nh so v i X)

Ph ng pháp này th ng đ c s d ng đ đo các đ i l ng không đi n,

nh đo ng su t (dùng m ch c u không cân b ng), đo nhi t đ …

- So sánh không đ ng th i:

* Quá trình th c hi n: d a trên vi c so sánh các tr ng thái đáp ng c a thi t b

đo khi ch u tác đ ng t ng ng c a đ i l ng đo X và đ i l ng t l v i m u

XK, khi hai tr ng thái đáp ng b ng nhau suy ra X = XK

u tiên d i tác đ ng c a X gây ra m t tr ng thái nào đo trong thi t b

đo, sau đó thay X b ng đ i l ng m u X K thích h p sao cho c ng gây ra đúng

tr ng thái nh khi X tác đ ng, t đó suy ra X = X K Nh v y rõ ràng là X K ph i thay đ i khi X thay đ i

* chính xác: ph thu c vào đ chính xác c a XK Ph ng pháp này chính xác

vì khi thay XK b ng X thì m i tr ng thái c a thi t b đo v n gi nguyên Th ng thì giá tr m u đ c đ a vào kh c đ tr c, sau đó qua các v ch kh c m u đ xác đ nh giá tr c a đ i l ng đo X Thi t b đo theo ph ng pháp này là các thi t b đánh giá tr c ti p nh vônmét, ampemét ch th kim

- So sánh đ ng th i:

* Quá trình th c hi n: so sánh cùng lúc nhi u giá tr c a đ i l ng đo X và đ i

l ng m u XK, c n c vào các giá tr b ng nhau suy ra giá tr c a đ i l ng đo

Ví d : xác đ nh 1 inch b ng bao nhiêu mm: l y th c có chia đ mm (m u), th c kia theo inch (đ i l ng c n đo), đ t đi m 0 trùng nhau, đ c đ c các đi m trùng nhau là: 127mm và 5 inch, 254mm và 10 inch, t đó có đ c:1 inch = 127/5 = 254/10 = 25,4 mm

tính c a các c m bi n hay c a thi t b đo đ đánh giá sai s c a chúng

T các ph ng pháp đo trên có th có các cách th c hi n phép đo là:

sai s , g i là sai s c a phép đo Nh v y mu n có k t qu chính xác c a phép

đo thì tr c khi đo ph i xem xét các đi u ki n đo đ ch n ph ng pháp đo phù

h p, sau khi đo c n ph i gia công các k t qu thu đ c nh m tìm đ c k t qu chính xác

- Sai s c a phép đo: là sai s gi a k t qu đo l ng so v i giá tr chính xác c a

đ i l ng đo

- Giá tr th c Xth c a đ i l ng đo: là giá tr c a đ i l ng đo xác đ nh đ c

v i m t đ chính xác nào đó (th ng nh các d ng c m u có cáp chính xác cao

h n d ng c đo đ c s d ng trong phép đo đang xét)

Giá tr chính xác (giá tr đúng) c a đ i l ng đo th ng không bi t tr c, vì v y khi đánh giá sai s c a phép đo th ng s d ng giá tr th c Xth c a đ i l ng

đo

Nh v y ta ch có s đánh giá g n đúng v k t qu c a phép đo Vi c xác đ nh sai s c a phép đo - t c là xác đ nh đ tin t ng c a k t qu đo là m t trong

nh ng nhi m v c b n c a đo l ng h c Sai s c a phép đo có th phân lo i theo cách th hi n b ng s , theo ngu n gây ra sai s ho c theo qui lu t xu t hi n

- Sai s bên ngoài

B ng 2.1 Phân lo i sai s c a phép đo

* Sai s tuy t đ i X: là hi u gi a đ i l ng đo X và giá tr th c Xth :



Sai s t ng đ i đ c tr ng cho ch t l ng c a phép đo

chính xác c a phép đo : đ i l ng ngh ch đ o c a sai s t ng đ i:

X X

* Sai s h th ng (systematic error): thành ph n sai s c a phép đo luôn

không đ i ho c thay đ i có qui lu t khi đo nhi u l n m t đ i l ng đo

Qui lu t thay đ i có th là m t phía (d ng hay âm), có chu k ho c theo

m t qui lu t ph c t p nào đó

Ví d : sai s h th ng không đ i có th là: sai s do kh c đ thang đo (v ch

kh c đ b l ch…), sai s do hi u ch nh d ng c đo không chính xác (ch nh

đ ng tâm

ngang sai trong dao đ ng ký…)…

Sai s h th ng thay đ i có th là sai s do s dao đ ng c a ngu n cung

c p (pin y u, n áp không t t…), do nh h ng c a tr ng đi n t …

Hình 2.1 Sai s h th ng do kh c v ch là 1 đ - khi đ c c n hi u ch nh thêm 1

xác su t Nhi m v c a vi c tính toán sai s ng u nhiên là ch rõ gi i h n thay

đ i c a sai s c a k t qu đo khi th c hi n phép đo nhi u l n, nh v y phép đo nào có k t qu v i sai s ng u nhiên v t quá gi i h n s b lo i b

- C s toán h c: vi c tính toán sai s ng u nhiên d a trên gi thi t là sai s

ng u nhiên c a các phép đo các đ i l ng v t lý th ng tuân theo lu t phân

b chu n (lu t phân b Gaux -Gauss) N u sai s ng u nhiên v t quá m t giá

tr nào đó thì xác su t xu t hi n s h u nh b ng không và vì th k t qu đo nào

X

n

x n

X X

X X m

1

2

chính là giá tr trung bình đ i s c a n k t qu đo

* Tính đ l ch c a k t qu m i l n đo so v i giá tr trung bình vi :

1 2

v n

i i

,

v i xác su t xu t hi n sai s ng u nhiên ngoài kho ng này là 34%

* X lý k t qu đo: nh ng k t qu đo nào có sai s d vi n m ngoài kho ng

- Chu n b t t tr c khi đo: phân tích lý thuy t; ki m tra d ng c đo tr c khi

s d ng; chu n b tr c khi đo; ch nh "0" tr c khi đo…

- Quá trình đo có ph ng pháp phù h p: ti n hành nhi u phép đo b ng các

ph ng pháp khác nhau; s d ng ph ng pháp th …

- X lý k t qu đo sau khi đo: s d ng cách bù sai s ng c d u (cho m t l ng

hi u ch nh v i d u ng c l i); trong tr ng h p sai s h th ng không

Trong th c t không th lo i tr hoàn toàn sai s h th ng Vi c gi m nh

h ng sai s h th ng có th th c hi n b ng cách chuy n thành sai s ng u nhiên

* X lý k t qu đo

Nh v y sai s c a phép đo g m 2 thành ph n: sai s h th ng - không

đ i ho c thay đ i có qui lu t và sai s ng u nhiên - thay đ i m t cách ng u nhiên không có qui lu t Trong quá trình đo hai lo i sai s này xu t hi n đ ng

th i và sai s phép đo X đ c bi u di n d i d ng t ng c a hai thành ph n sai

s đó: X = + nh n đ c các k t qu sai l ch ít nh t so v i giá tr th c

c a đ i l ng đo c n ph i ti n hành đo nhi u l n và th c hi n gia công (x lý)

k t qu đo (các s li u nh n đ c sau khi đo)

Sau n l n đo s có n k t qu đo x1, x2, , xn là s li u ch y u đ ti n hành gia công k t qu đo

Hình 2.2 L u đ thu t toán quá trình gia công k t qu đo

Ph n II CÁC LO I C C U O THÔNG D NG 2.1 KHÁI NI M V C C U O

C c u đo là thành ph n c b n đ t o nên các d ng c và thi t b đo

l ng d ng t ng t (analog) và hi n s Digitans

- d ng t ng t (analog) là d ng c đo bi n đ i th ng: đ i l ng c n đo X nh

đi n áp, dòng đi n, t n s , góc pha… đ c bi n đ i thành góc quay c a ph n

Các c c u ch th này th ng dùng trong các d ng c đo các đ i l ng: dòng đi n, đi n áp, công su t, t n s , góc pha, đi n tr …c a m ch đi n m t chi u và xoay chi u t n s công nghi p

- Hi n s (Digitans) là c c u ch th s ng d ng các k thu t đi n t và k thu t máy tính đ bi n đ i và ch th đ i l ng đo

Có nhi u lo i thi t b hi n s khác nhau nh : đèn s i đ t, đèn đi n tích, LED 7 thanh, màn h nh tinh th l ng LCD, màn hình c m ng…

2.2 CÁC LO I C C U O

2.2.1 C c u đo t đi n

* lôgômét t đi n (Permanent Magnet Moving Coil)

a) C u t o chung: g m hai ph n c b n: ph n t nh và ph n đ ng:

- Ph n t nh: g m: nam châm v nh c u 1; m ch t và c c t 3 và lõi s t 6 hình

thành m ch t kín Gi a c c t 3 và lõi s t 6 có có khe h không khí đ u g i là khe h làm vi c, gi a đ t khung quay chuy n đ ng

- Ph n đ ng: g m: khung dây quay 5 đ c qu n b ng dây đ ng Khung dây

đ c g n vào tr c quay (ho c dây c ng, dây treo) Trên tr c quay có hai lò xo

c n 7 m c ng c nhau, kim ch th 2 và thang đo 8

Hình 2.1 C c u ch th t đi n

b) Nguyên lý làm vi c chung: khi có dòng đi n ch y qua khung dây 5 (ph n

đ ng), d i tác đ ng c a t tr ng nam châm v nh c u 1 (ph n t nh) sinh ra mômen quay Mq làm khung dây l ch kh i v trí ban đ u m t góc Mômen quay đ c tính theo bi u th c:



q M

W: s vòng dây c a khung dây

T i v trí cân b ng, mômen quay b ng mômen c n:

I S I W S B D D

I W S B M

M q  c      1  I.

V i m t c c u ch th c th do B, S, W, D là h ng s nên góc l ch t

l b c nh t v i dòng đi n I ch y qua khung dây

c) Các đ c tính chung: t bi u th c (5.1) suy ra c c u ch th t đi n có các

- u đi m: đ chính xác cao; nh h ng c a t tr ng ngoài không đáng k (do

t tr ng là do nam châm v nh c u sinh ra); công su t tiêu th nh nên nh

h ng không đáng k đ n ch đ c a m ch đo; đ c n d u t t; thang đo đ u (do góc quay tuy n tính theo dòng đi n)

- Nh c đi m: ch t o ph c t p; ch u quá t i kém (do cu n dây c a khung quay

nh ); đ chính xác c a phép đo b nh h ng l n b i nhi t đ , ch đo dòng m t chi u

- ng d ng: c c u ch th t đi n dùng đ ch t o ampemét vônmét, ômmét

nhi u thang đo và có d i đo r ng; đ chính xác cao (c p 0,1 ÷ 0,5)

+ Ch t o các lo i ampemét, vônmét, ômmét nhi u thang đo, d i đo r ng + Ch t o các lo i đi n k có đ nh y cao có th đo đ c: dòng đ n 10-12A, áp đ n 10 - 4V, đo đi n l ng, phát hi n s l ch đi m không trong m ch

c n đo hay trong đi n th k

+ S d ng trong các m ch dao đ ng ký ánh sáng đ quan sát và ghi l i các giá tr t c th i c a dòng áp, công su t t n s có th đ n 15kHz; đ c s d ng đ

th đo đ c dòng, áp xoay chi u

d) Lôgômét t đi n: là lo i c c u ch th đ đo t s hai dòng đi n, ho t đ ng

theo nguyên lý gi ng c c u ch th đi n t , ch khác là không có lò xo c n mà thay b ng m t khung dây th hai t o ra mômen có h ng ch ng l i mômen quay

c a khung dây th nh t

Nguyên lý làm vi c: trong khe h c a t tr ng c a nam châm v nh c u đ t

ph n đ ng g m hai khung quay đ t l ch nhau góc (300 ÷ 900) Hai khung dây

g n vào m t tr c chung Dòng đi n I1 và I2 đ a vào các khung dây b ng các

) ( 2 1

1 2

f d d d d I

a) C u t o chung: g m hai ph n c b n: ph n t nh và ph n đ ng:

- Ph n t nh: là cu n dây 1 bên trong có khe h không khí (khe h làm

vi c)

- Ph n đ ng: là lõi thép 2 đ c g n lên tr c quay 5, lõi thép có th quay

t do trong khe làm vi c c a cu n dây Trên tr c quay có g n: b ph n c n d u không khí 4, kim ch 6, đ i tr ng 7 Ngoài ra còn có lò xo c n 3, b ng kh c đ 8

Hình 2.3 C u t o chung c a c c u ch th đi n t

b) Nguyên lý làm vi c: dòng đi n I ch y vào cu n dây 1 (ph n t nh) t o thành

m t nam châm đi n hút lõi thép 2 (ph n đ ng) vào khe h không khí v i mômen quay:

1 2



d

dL I

M q 

T i v trí cân b ng có:

2 2

1

I d

dL D M

- u đi m: c u t o đ n gi n, tin c y, ch u đ c quá t i l n

- Nh c đi m: đ chính xác không cao nh t là khi đo m ch m t chi u s b sai

d) ng d ng: th ng đ c s d ng đ ch t o các lo i ampemét, vônmét trong

m ch xoay chi u t n s công nghi p v i đ chính xác c p 1÷2 Ít dùng trong các

m ch có t n s cao

2.2.3 C c u đo đi n đ ng

* lôgômét đi n đ ng

a) C u t o chung: nh hình 2.4: g m hai ph n c b n: ph n t nh và ph n đ ng:

- Ph n t nh: g m: cu n dây 1 (đ c chia thành hai ph n n i ti p nhau) đ t o ra

t tr ng khi có dòng đi n ch y qua Tr c quay chui qua khe h gi a hai ph n

cu n dây t nh

- Ph n đ ng: g m m t khung dây 2 đ t trong lòng cu n dây t nh Khung dây 2

đ c g n v i tr c quay, trên tr c có lò xo c n, b ph n c n d u và kim ch th

C ph n đ ng và ph n t nh đ c b c kín b ng màn ch n đ ng n ch n nh

h ng c a t tr ng ngoài

b) Nguyên lý làm vi c chung: khi có dòng đi n I1 ch y vào cu n dây 1 (ph n

t nh) làm xu t hi n t tr ng trong lòng cu n dây T tr ng này tác đ ng lên dòng đi n I2 ch y trong khung dây 2 (ph n đ ng) t o nên mômen quay làm khung dây 2 quay m t góc

v i: We là n ng đi n đi n t tr ng Có hai tr ng h p x y ra:

12 1

I I d



v i: là góc l ch pha gi a I1 và I2

Hình 2.4 C u t o c a c c u ch th đi n đ ng

c) Các đ c tính chung:

- Có th dùng trong c m ch đi n m t chi u và xoay chi u

- Góc quay ph thu c tích (I1.I2) nên thang đo không đ u

- Trong m ch đi n xoay chi u ph thu c góc l ch pha gi a hai dòng đi n nên có th ng d ng làm Oátmét đo công su t

- u đi m c b n: có đ chính xác cao khi đo trong m ch đi n xoay chi u

- Nh c đi m: công su t tiêu th l n nên không thích h p trong m ch công su t

ch n t nh y th p vì m ch t y u

d) ng d ng: ch t o các ampemét, vônmét, óatmét m t chi u và xoay chi u

t n s công nghi p; các pha k đ đo góc l ch pha hay h s công su t cos Trong m ch có t n s cao ph i có m ch bù t n s (đo đ c d i t n đ n 20KHz)

2.2.4 C c u đo c m ng

a) C u t o chung: nh hình 2.5: g m ph n t nh và ph n đ ng

- Ph n t nh: các cu n dây đi n 2,3 có c u t o đ khi có dòng đi n ch y trong

cu n dây s sinh ra t tr ng móc vòng qua m ch t và qua ph n đ ng, có ít

nh t là 2 nam châm đi n

- Ph n đ ng: đ a kim lo i 1 (th ng b ng nhôm) g n vào tr c 4 quay trên tr 5

Hình 2.5 C c u ch th c m ng

b) Nguyên lý làm vi c chung: d a trên s tác đ ng t ng h gi a t tr ng

xoay chi u (đ c t o ra b i dòng đi n trong ph n t nh) và dòng đi n xoáy t o ra trong đ a c a ph n đ ng, do đó c c u này ch làm vi c v i m ch đi n xoay chi u:

Khi dòng đi n I1, I2 vào các cu n dây ph n t nh sinh ra các t thông

1, 2 (các t thông này l ch pha nhau góc b ng góc l ch pha gi a các dòng

đi n t ng ng), t thông 1, 2 c t đ a nhôm 1 (ph n đ ng) xu t hi n trong

đ a nhôm các s c đi n đ ng t ng ng E1, E2 (l ch pha v i 1, 2 góc /2)

xu t hi n các dòng đi n xoáy I x1, Ix2 (l ch pha v i E1, E2 góc 1, 2)

Các t thông 1, 2 tác đ ng t ng h v i các dòng đi n Ix1, Ix2 sinh

ra các l c F1, F2 và các mômen quay t ng ng quay đ a nhôm (ph n đ ng) Mômen quay đ c tính: M q C.f.12sin

v i: C là h ng s

f là t n s c a dòng đi n I1, I2

là góc l ch pha gi a I1, I2

c) Các đ c tính chung:

- i u ki n đ có mômen quay là ít nh t ph i có hai t tr ng

- Mômen quay đ t giá tr c c đ i n u góc l ch pha gi a I1, I2 b ng /2

- Mômen quay ph thu c t n s c a dòng đi n t o ra các t tr ng

- Ch làm vi c trong m ch xoay chi u

- Nh c đi m: mômen quay ph thu c t n s nên c n ph i n đ nh t n s

d) ng d ng: ch y u đ ch t o côngt đo n ng l ng; có th đo t n s …

Ampe k có nhi u lo i khác nhau, n u chia theo k t c u ta có:

+ Ampe k ch th kim (ki u t ng t /Analog)

Hình bên là hai lo i đ ng h v n n ng s và kim N u chia theo tính ch t c a đ i

l ng đo, ta có:

+ Ampe k m t chi u

+ Ampe k xoay chi u

* Yêu c u đ i v i d ng c đo dòng đi n là:

- Công su t tiêu th càng nh càng t t, đi n tr c a ampe k càng nh càng t t

Hình 1 2: Dùng đ ng h s đo dòng đi n

A Ampe k m t chi u

Ampe k m t chi u đ c ch t o d a trên c c u ch th t đi n Nh đã

bi t, đ l ch c a kim t l thu n v i dòng ch y qua cu n đ ng nh ng đ l ch kim đ c t o ra b i dòng đi n r t nh và cu n dây qu n b ng dây có ti t di n bé nên kh n ng ch u dòng r t kém Thông th ng, dòng cho phép qua c c u ch trong kho ng 10 - 4 đ n 10-2 A; đi n tr c a cu n dây t 20 đ n 2000 v i

c p chính xác 1,1; 1; 0,5; 0,2; và 0,05

t ng kh n ng ch u dòng cho c c u (cho phép dòng l n h n qua)

ng i ta m c thêm đi n tr sun song song v i c c u ch th có giá tr nh sau:

I

n g i là h s m r ng thang đo c a ampe k

Hình 3.3: M c thêm đi n tr sun song song v i c c u ch th

I là dòng c n đo và ICT là dòng c c đ i mà c c u ch u đ ng đ c (đ l ch c c

đ i c a thang đo)

Chú ý: Khi đo dòng nh h n 30A thì đi n tr sun n m ngay trong v c a ampe

k còn khi đo dòng l n h n thì đi n tr sun nh m t ph ki n kèm theo Khi ampe k có nhi u thang đo ng i ta m c sun nh sau:

Vi c tính đi n tr sun ng v i dòng c n đo đ c xác đ nh theo công th c nh trên nh ng v i n khác nhau hình a)

1 1

3 2 1

R

CT I

I

1  ;

1 2

3 2

CT I

3 3 2

1

3     n 

r R R

đ c qu n b ng dây đ ng m nh, đi n tr c a nó thay đ i đáng k khi nhi t đ

c a môi tr ng thay đ i và sau m t th i gian l m vi c b n thân dòng đi n ch y qua cu n dây c ng t o ra nhi t đ gi m nh h ng c a s thay đ i đi n tr

cu n dây khi nhi t đ thay đ i, ng i ta m c thêm đi n tr bù b ng Manganin

ho c Constantan v i s đ nh sau:

D i đây là ví d th c t c a m t s đ m c đi n tr sun c a m t d ng c

đo c dòng và áp

B Ampemet xoay chi u

đo c ng đ dòng đi n xoay chi u t n s công nghi p ng i ta th ng s

d ng ampemet t đi n ch nh l u, ampemet đi n t , và ampemet đi n đ ng

C Ampemet ch nh l u

Là d ng c đo dòng đi n xoay chi u k t h p gi a c c u ch th t đi n và

Hình b: Ampe k ch nh l u

D Ampemet đi n đ ng

Th ng đ c s d ng đ đo dòng đi n t n s 50Hz và cao h n (400 –2.000Hz) v i đ chính xác khá cao (c p 0,5 – 0,2)

Khi dòng đi n đo nh h n 0,5A ng i ta m c n i ti p cu n t nh và cu n

đ ng còn khi dòng l n h n 0,5A thì m c song song nh (hình sau)

Hình c: Ampemet đi n đ ng

Trong đó các đi n tr và cu n dây (L3, R3), (L4, R4) là đ bù sai s do nhi t (th ng làm b ng manganin ho c constantan) và sai s do t n s (đ dòng qua hai cu n t nh và cu n đ ng trùng pha nhau)

Do đ l ch c a d ng c đo đi n đ ng t l v i I2 nên máy đo ch giá tr rms Giá tr rms c a dòng xoay chi u có tác d ng nh tr s dòng m t chi u

t ng đ ng nên có th đ c thang đo c a d ng c nh dòng m t chi u ho c xoay chi u rms

E Ampemet đi n t

Là d ng c đo dòng đi n d a trên c c u ch th đi n t M i c c u đi n

t đ c ch t o v i s ampe vòng xác đ nh (I.W là m t h ng s )

Khi đo dòng có giá tr nh ng i ta m c các cu n dây n i ti p và khi đo dòng

l n ng i ta m c các cu n dây song song

Hình d: Ampemet đi n t

G Ampemet nhi t đi n

Là d ng c k t h p gi a ch th t đi n và c p nhi t đi n C p nhi t đi n (hay còn g i là c p nhi t ng u) g m 2 thanh kim lo i khác lo i đ c hàn v i nhau t i m t đ u g i là đi m làm vi c (nhi t đ t1), hai đ u kia n i v i milivonk

g i là đ u t do (nhi t đ t0)

Khi nhi t đ đ u làm vi c t1 khác nhi t đ đ u t do t0 thì c p nhi t s sinh ra s c đi n đ ng

0 1  k

E t 

0 1 0

0 



 E t k.1.k2I2x k2x

Nh v y k t qu hi n th trên milivon k t l v i dòng c n đo

Hình e: Ampemet nhi t đi n

V t li u đ ch t o c p nhi t đi n có th l s t – constantan; đ ng – constantan; crom – alumen và platin – rodi

Ampemet nhi t đi n có sai l n do tiêu hao công su t, kh n ng ch u quá

đo n m ch c n đo nh hình d i đây:

Hình a: M ch đo đi n áp

- Khi ch a m c Vôn k vào đi n áp r i trên t i là:

t ng t

R R

R R

t V t V e

R R

R R R R R

) (

1

1 1

1

ng t V

ng t t

V t

V t u

R R R

R R U

U U

U U

đ làm t ng kho ng đo c a Vôn k S đ m c nh sau:

Trong đó:

CT P X CT

CT CT

R R

U R

U I







X Ct CT CT

X CT CT

CT X CT

U

U R U

U U R

Vôn k nhi u thang đo thì các đi n tr ph đ c m c nh sau:

S đ m c n i ti p:

Trong đó:

Ho c s đ m c song song:

Nh n xét: Thang đo có v ch chia đ u (tính ch t c a c c u t đi n)

b.Vôn k xoay chi u

* Vôn k t đi n đo đi n áp xoay chi u

S d ng c c u t đi n thì d ng c có tính phân c c và ph i m c đúng sao cho đ l ch d ng (trên thang đo) Khi dòng xoay chi u có t n s r t th p ch y

xoay chi u Nh v y, khi giá tr dòng t ng theo chi u + thì kim c ng t ng t i giá

tr c c đ i sau đó gi m t i 0 và xu ng bán k âm thì kim s b l ch ngo i thang

đo Tr ng h p này x y ra khi t n s c a dòng xoay chi u c 0,1Hz ho c th p

h n

Khi dòng xoay chi u có t n s công nghi p (50/60Hz) ho c cao h n thì c

c u làm nh t v quán tính chuy n đ ng c a c c u đ ng (toàn máy đo) không

bi n đ i theo m c dòng t c th i mà thay vào đó kim c a d ng c s d ng v trí trung bình c a dòng ch y qua cu n đ ng V i sóng sin thu n tuý kim l ch s

v trí zero m c dù dòng Irms có th có giá tr khá l n v có kh n ng gây h ng

Là d ng c đ đo đi n áp xoay chi u t n s công nghi p Cu n dây t nh

có s vòng dây r t l n t 1000 – 6000 vòng m r ng thang đo ng i ta m c

th khác đ theo giá tr m t chi u và dùng cho c xoay chi u

Vôn k đi n đ ng có đ nh y th p h n nhi u so v i Vôn k t đi n (ch kho ng

e o đi n áp b ng ph ng pháp so sánh

* C s lý thuy t

Các d ng c đo đi n đã trình bày trên s d ng có c u c đi n đ ch th k t

qu đo nên c p chính xác c a d ng c không v t quá c p chính xác c a ch th

đo đi n áp chính xác h n ng i ta dùng ph ng pháp bù (so sánh v i giá tr

m u)

Nguyên t c c b n nh sau:

+ Uk là đi n áp m u v i đ chính xác r t cao đ c t o b i dòng đi n I n

đ nh đi qua đi n tr m u Rk Khi đó:

Uk = I.Rk+ Ch th là thi t b phát hi n s chênh l ch gi a đi n áp m u Uk và đi n

+ Khi K v trí 1, đi u ch nh Rđc đ ch th ch zero

+ Gi nguyên Rđc v chuy n K sang v trí 2, đi u ch nh con tr t c a

đi n tr m u đ ch th v zero

Chú ý: trên th c t , ng i ta th ng s d ng đi n th k m t chi u t đ ng cân

b ng (đ đo s c đi n đ ng c a các c p nhi t ng u đo nhi t đ )

S đ m ch c a đi n th k m t chi u t đ ng cân b ng

U0 là ngu n đi n áp n đ nh

ng c thu n ngh ch hai chi u đ đi u ch nh con ch y c a Rp và Rđc

B đi u ch làm nhi m v bi n đ i đi n áp m t chi u ( U) thành đi n áp xoay chi u đ đi u khi n đ ng c

b khu ch đ i đ t ng t i giá tr đ l n có th đi u khi n đ ng c thu n ngh ch hai chi u ng c này quay và kéo con ch y c a Rđc đ làm thay đ i I2 t i khi

U =0

ng th i nó c ng kéo con tr t c a Rp v v trí cân b ng

+ Khi K v trí đo ta có: U = Ex – Uk

v i Uk = I1 (R1 +Rp1) – I2.R2

N u Ex > Uk thì đ ng c s kéo con ch y đ t ng Uk t i khi U =0

N u Ex < Uk thì đ ng c s kéo con ch y đ gi m Uk t i khi U = 0

V trí c a con ch y và kim ch s xác đ nh giá tr c a Ex u đi m c a đi n th k

m t chi u t đ ng cân b ng là t đ ng trong quá trình đo và có kh n ng t ghi

k t qu trong m t th i gian dài

h i n th k xoay chi u

Nguyên t c ho t đ ng chung gi ng nh đi n th k m t chi u, ngh a là,

c ng so sánh đi n áp c n đo v i đi n áp r i trên đi n tr m u khi có dòng công tác ch y qua Tuy nhiên, do không s d ng pin m u ma s d ng dòng xoay chi u nên vi c đi u ch nh cho Ux và Uk b ng nhau là r t ph c t p

Mu n Ux và Uk cân b ng nhau thì ph i tho mãn 3 đi u ki n:

+ Ux và Uk cùng t n s

+ Ux và Uk b ng nhau v tr s

+ Ux và Uk ng c pha nhau (1800)

i.Vôn k s

Vôn k s là d ng c ch th k t qu b ng con s mà không ph thu c vao cách

đ c c a ng i đo Tu thu c vào ph ng pháp bi n đ i ng i ta phân thành:

+ Vôn k s chuy n đ i th i gian

a) o đi n tr b ng vôn mét và am phe mét

S đ đo đi n tr R d a trên đ nh lu t Ôm.M c dù có th s d ng các

d ng c đo chính xác nh ng giá tr đi n tr nh n đ c b ng ph ng pháp này có

th có sai s l n tùy theo cách m c am pe mét và vôn mét mà giá tr Rx đo

đ c s khác nhau

b o đi n tr b ng Ômmét

*Ômmét m c song song

Là lo i d ng c đo trong Rx m c song song v i c c u ch th hình 5-5a u

đi m c a Ômmét lo i này lf có th đo đ c đi n tr t ng đ i nh (c kΩ tr

l i) và đi n tr vào c a ômmét RΩ nh khi dòng đi n t ngu n cung c p không

l n l m Do Rx m c song song v i c cáu ch th nên khi Rx = ∞ (ch a có Rx) dòng đi n qua ch th là l n nh t (ICT=ICTmax) v i Rx=0 dòng đi n qua ch th ICT

 0 Thang đo đ c kh c đ gi ng nh vônmét hình 5-5b

i u ch nh thang đo c a ômmét trong tr ng h p ngu n cung c p thay đ i

v i các đi n tr sun t ng ng có ch t l ng t t

Thi t b có dòng ch th đ nh m c ICT =37.5µA, đi n tr c a ch

RTC=3,82kΩ i u ch nh zêrô là m t bi n tr 5kΩ (v i m cc bình th ng) Pin

kho ng đo Rx10kΩ Rx đ c m c vào các đ u ra c a m ch (+,-)

C u đ n là m t thi t b dùng đ đo đi n tr r t chính xác M ch c u hình 5-7

g m hai đi n tr c đ nh R2 và R3 và đi n tr đi u ch nh đ c R1, di n tr c n

đo Rx và đi n k ch không(CT) C u đ c cung c p b ng ngu n đi n m t chi u

Uo Các đi n tr R1, R2, R3 đ c ch t o b ng đi n tr Mangganin có đ n đ nh

R I

chính xác c a c u cân b ng ph thu c vào đ nh y c a ch th và đi n

áp cung c p, vì v y ch th không c n có đ nh y c m cao, ngu n cung c p đ m

b o dòng qua ch th không v t quá dòng cho phép Ngoài c u h p nh hình 5-8

ng i ta còn s d ng c u bi n tr (hình 5-9)

Trong c u bi n tr , đi n tr R2 và R3 là m t bi n tr có th thay đ i đ c

tr s , R1 là m t dãy các đi n tr có tr s l n h n nhau 10 l n Khi đó, đi n tr

Rx đ c m c vào m ch và đi u ch nh tr s R3/R2 cho đ n khi ch th Zêro (c u

M r ng gi i đo c a c u b ng cách ch t o đi n tr R1 thành nhi u đi n

u đi m c a c u bi n tr là ch t o g n nh nh ng đ chính xác không cao do sai s c a bi n tr và con ch y

C p chính xác c a c u đ n đo đi n tr thu n ph thu c vào gi i h n đo

đo không thu n ti n và có sai đó l n do

đi n tr n i dây và đi n tr ti p xúc

N u t s R3/R4 gi ng nh R1/R2 thì sai s do đ s p áp trên R đ c b qua Gi s khi ch th ch zêrô (không có dòng đi n qua ch th ) và đi n áp đ u

ra c a ch th là UCT = 0 (hình 5-11) V i đi u ki n trên ta có dòng I1 s ch y qua

R và R , dòng I ch y qua R , R , dòng I qua R và R và I – I ch y qua R