CHUONG 3 ĐO DÒNG ĐIỆN, ĐO ĐIỆN ÁP

C H Ư Ơ NG 3 Cách mắc ampe kế : Để đo dòng điện chạy qua một tải, ta mắc ampe kế nối tiếp với tải cho dòng điện tải đó đi qua ampe kế... Rm : là điện trở nội của cơ cấuIm : là dòng điệ

ĐO DÒNG ĐIỆN –

ĐIỆN ÁP CHƯƠNG 3

C H Ư Ơ N

G 3

Dụng cụ dùng để đo dòng điện gọi là ampe kế (ammeter)

1 Khái niệm :

Các loại ampe kế :

 Điện kế (Galvanometer)

C H Ư Ơ N

G 3

Ampe kế từ điện (D'Arsonval Ammeter)

C H Ư Ơ N

G 3

Ampe kế điện từ (Moving Iron Ammeter)

Ampe kế điện động (Electrodynamic Ammeter)

C H Ö Ô N

G 3

Ampe keá số (Digital Ammeter)

C H Ö Ô N

G 3

Ampe keá nhieät ñieän (Hot wire Ammeter)

C H Ư Ơ N

G 3

Ampe kế có điểm 0 ở giữa (Zero-Center Ammeter)

C H Ư Ơ N

G 3

Ampe kế kẹp (Clamp-on Ammeter)

Các ampe kế tích hợp (Integrating Ammeters)

C H Ư Ơ N

G 3

Cách mắc ampe kế :

Để đo dòng điện chạy qua một tải, ta mắc ampe kế nối

tiếp với tải (cho dòng điện tải đó đi qua ampe kế )

C H Ư Ơ N

G 3

Sai số khi mắc ampe kế :

* Nhận xét : để sai số nhỏ thì nội trở của Ampe kế phải

nhỏ

Khi chưa có ampe kế :

% 100





t

AR

R



Khi có ampe kế :

I = U/RtI’ = U/(RA + Rt)Sai số tương đối của phép đo dòng là :

Rm : là điện trở nội của cơ cấu

Im : là dòng điện chạy qua cơ cấu

Im lớn nhất sẽ là Ifs(full scale)

Um : là điện áp rơi trên cơ cấu

Um

Im

Rm

•- Nếu dòng điện cần đo nhỏ hơn dòng Ifs của cơ cấu thì

ampe kế có cấu tạo như hình trên

•- Nếu dòng điện cần đo lớn hơn dòng Ifs của cơ cấu thì cần

phải mắc thêm điện trở Shunt (điện trở mở rộng thang đo

dòng) song song với cơ cấu I

S

I I

R

I R

•Với n = I/Im : là hệ số mở rộng thang đo dòng điện

2 Đo dòng một chiều :

H Ư Ơ N

G 3

C H Ö Ô N

G 3

C H Ư Ơ N

G 3

Mở rộng tầm đo cho ampe kế :

* Dùng R Shunt từng cấp :

Điện trở ở các tầm đo :

n

R R

Với : : là hệ số mở rộng thang đo

m

i i

I I

n 

C H Ư Ơ N

G 3

* Dùng mạch Ayrton :

fs

fs m S

R R

I I

I

R R

R R

1 1

2

R R

R

I I

I R

R R

R R

m cc

fs

fs m

3

2 1

3

R R

R

R

I I

I R R

R R

R

m cc

fs

fs m

S S

S I R I R I R R

I1 1  2 2  3 3   

* Công thức giải nhanh :

b Dùng cơ cấu điện từ :

Chia cuộn dây tĩnh thành nhiều phân đoạn bằng nhau, thay đổi

cách nối ghép các phân đoạn này (song song hoặc nối tiếp) để

tạo ra các thang đo khác nhau

- Thay đổi số vòng dây và đường kính dây sao cho lực từ

F = NI là không đổi :

I 1 .(N 1 +N 2 +N 3 ) = I 2 .(N 2 +N 3 ) = I 3 .N 3

Ampe kế điện từ được chế tạo dựa trên cơ cấu điện từ

Nếu I < Ifs : thì ampe kế là cơ cấu điện từ (không mở rộng thang

đo)

Nếu I > Ifs : thì ampe kế là cơ cấu điện từ có mở rộng thang đo

* Các cách mở rộng thang đo dòng :

C H Ư Ơ N

G 3

c Đo dòng DC dùng cơ cấu điện động :

Ngoài ra ta còn có thể mở rộng thang đo dòng bằng cách

mắc thêm RS song song với cuộn dây di động

G 3

* Khi dòng điện cần đo : I <= 0,5A thì Ampemét có cuộn

dây động và cuộn dây tĩnh mắc nối tiếp

* Khi dòng điện cần đo : I > 0,5A thì Ampemét cuộn dây

động và cuộn dây tĩnh mắc song song với nhau

a Đo dòng AC dùng cơ cấu từ điện + bộ chỉnh lưu bằng

* Chỉnh lưu bán kỳ :

* Chỉnh lưu toàn kỳ :

C H Ư Ơ N

G 3

2 Đo dòng AC :

RMS RMS

I  0 , 318 max  0 , 318 2  0 , 45

RMS RMS

I  0 , 636 max  0 , 636 2  0 , 9

b Đo dòng AC dùng cơ cấu điện từ và cơ cấu điện động :

Phần này tương tự phần đo dòng DC

c Đo dòng AC dùng bộ biến đổi nhiệt điện :

Khi cho dòng điện Ix chạy qua phần tử đốtnóng Nhiệt độ của phần tử này làm nóngđầu công tác của cặp nhiệt ngẫu và ở đầu tự

do của nó sẽ xuất hiện suất điện động nhiệt

Et

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa t và t0 thì có sức điện động nhiệt giữa hai đầu của hai thanh kim loại

Hai đầu tự do cặp nhiệt ngẫu được nối với nhau thông qua cơ

cấu chỉ thị từ điện Trong cơ cấu này có dòng chảy và kim

chỉ thị sẽ lệch một góc

Ưu điểm: là cho phép đo dòng điện ở tần số cao; dải tần

làm việc rộng (từ một chiều đến hàng trăm MHZ).

G 3

* Hiện tượng nhiệt điện

I 1

I 2

3 Đo dòng điện trung bình và lớn :

a Đo dòng điện trung bình :

b Đo dòng điện lớn :

Biến dòng điện là một máy biến áp đặc biệt làm

việc ở chế độ thứ cấp ngắn mạch

I m R m I

R Sn

K iđm = Tỉ số biến dòng

C H Ư Ơ N

G 3

Dòng điện trung bình là 1mA < I < 200 A

Sử dụng trực tiếp các ampe kế một chiều và xoay chiều

với các giới hạn đo thích hợp để đo

* Dòng điện một chiều sử dụng các ampe

kế một chiều kết hợp với điện trở shunt

ngoài

* Dòng xoay chiều sử dụng các ampe kế

xoay chiều kết hợp với biến dòng điện

C H Ư Ơ N

G 3

Dụng cụ dùng để đo điện áp gọi là vôn kế (voltmeter)

1 Khái niệm :

Một số hình ảnh của vôn kế :

C H Ö Ô N

G 3

Cách mắc vôn kế :

Để đo điệp áp giữa 2 điểm trong một mạch điện, ta mắc

vôn kế song song với 2 điểm đó như hình sau :

C H Ư Ơ N

G 3

C H Ư Ơ N

G 3

Sai số khi mắc vôn kế :

* Nhận xét : để sai số nhỏ thì nội trở của Vôn kế phải lớn

(lớn hơn rất nhiều so với Rt)

Khi chưa có vôn kế :

% 100





V

tR

R



Khi có vôn kế :

V = IRtV’ = I(RV  Rt)Sai số tương đối của phép đo điện áp là :

C H Ư Ơ N

G 3

Khi U < Um vôn kế là một chỉ thị từ điện và RV = Rm

Khi U > Um mở rộng tầm đo áp bằng cách mắc điện trở RP

nối tiếp với cơ cấu

Giá trị điện trở RP được xác định :

- Độ nhạy và nội trở của vôn kế :

2 Đo điện áp một chiều :

a Dùng cơ cấu từ điện :

Mở rộng tầm đo cho vôn kế :

+ Dùng Rp từng cấp song song :

+ Dùng Rp từng cấp nối tiếp :

G 3

b Dùng cơ cấu điện từ và điện động (tương tụ như phần

đo dòng dùng cơ cấu điện từ và cơ cấu điện động :

2 Đo điện áp xoay chiều :

a Dùng vôn kế từ điện + chỉnh

lưu bằng điốt :

* Chỉnh lưu bán kỳ :

* Chỉnh lưu toàn kỳ :

U  0 , 318 2  0 45

RMS RMS

G 3

b Dùng cơ cấu điện từ và điện động (tương tự như phần

đo dòng dùng cơ cấu điện từ và cơ cấu điện động :