2016 01 bai 2 cac co cau do luong dien co ban DLD

Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết Đây là tài slide bài giảng chi tiết dùng để giảng dạy tại trường kĩ thuật rất chi tiết

Môn học: Đo lường điện

Bài 2

Các cơ cấu đo lường điện cơ bản

Nội dung

Nguyên lý hoạt động của CCĐ

Cơ cấu đo từ điện

Cơ cấu đo điện từ

Cơ cấu đo điện động

Cơ cấu đo tĩnh điện

Đo dòng điện và điện áp sử dụng cơ cấu đo

2/30

Vị trí của CCĐ trong dụng cụ đo

đánh giá trực tiếp

Cơ cấu đo

Y (I, U)

Mạch đo

ỉ thị

α = f(Y)

Mạch đo: biến đổi đại lượng X thành đại lượng điện Y

(dòng điện hoặc điện áp)

Cơ cấu đo: chuyển đổi đại lượng điện thành chuyển

dịch cơ học (sự thay đổi vị trí của phần động so với

phần tĩnh)

Thiết bị chỉ thị: phản ánh độ lớn của đại lượng đo

Nguyên lý hoạt động của CCĐ

Biến đổi liên tục điện năng thành cơ năng làm quay phần

Phương trình cân bằng mô men Mq  Mpk

Phương trình thang đo 1 dWdtt

C¬ cÊu ®o tõ điện

CCĐ có mô mem quay sinh ra do tương tác giữa

từ trường của nam châm vĩnh cửu với từ trường của khung dây có dòng điện chạy qua

Cơ cấu đo từ điện

Phần tĩnh:

Nam châm vĩnh cửu Hai má cực từ

Lõi sắt từ Trong khe từ có từ trường đồng nhất hướng tâm

Phần động:

Khung dây Kim chỉ thị

Lò so phản kháng Đối trọng

6/30

1 1

2 2

α

C¬ cÊu ®o tõ ®iÖn

T¹i thêi ®iÓm c©n b»ng m« men:

n - số vòng của khung dây

D – hệ số lò so phản kháng

Cơ cấu đo từ điện

Đặc điểm:

 Chỉ đo ở mạch một chiều

 Thang đo tuyến tính

 Công suất tiêu thụ nhỏ

 Chịu quá tải kém

 Cấu tạo phức tạp

Ứng dụng: chế tạo ampemét, vônmét, dùng làm thiết

bị chỉ thị cho các vônmét điện tử và cầu đo

Volmet và ampemet từ điện 8/30

trong CCĐ từ điện được thay bằng một cuộn dây

giống như cuộn dây phần động nhưng lệch so với

nó một góc nào đó

• Lõi sắt thiết diện hình trụ được thay bằng lõi sắt

thiết diện hình elip

Logomet từ điện

Nguyên lý hoạt động:

Từ trường nam châm vĩnh cửu tác động lên một cuộn dây

tạo mô men quay, còn tác động lên cuộn thứ 2 tạo mô men

phản kháng Hai mô men này tỷ lệ với 2 dòng điện I1 và I2 .

Mq1=K1B1(α)I1

Mq2=K2B2(α)I2

Ở đây K1 và K2 là hệ số biến đổi B1(α) B2(α) là hàm từ cảm

theo góc quay trong khe hở hai cuộn dây.

Tại thời điểm cân bằng mô men có:

F là hàm ngược của B Vì không có lò xo phản kháng nên

khi không có dòng điện chạy qua hai cuộn dây thì phần

động lơ lửng ở một vị trí nào đó.

10/30

1

2 1

2 1

2 2

) (

) (

I

I K I

I K

K B



Cơ cấu đo điện từ

C¬ cÊu đo ®iÖn từ

T¹i thêi ®iÓm c©n b»ng m« men: 1 2

.2

 Đo ở cả mạch một chiều và xoay chiều

 Thang đo phi tuyến

 Cấu tạo đơn giản

 Chịu quá tải tốt

Ứng dụng: chế tạo ampe mét, vôn mét

 Phương trình thang đo:

12/30

C¬ cÊu ®o điện động

CCĐ có mô mem quay sinh ra do tương tác giữa từ

trường của các cuộn dây (động và tĩnh) khi có dòng

điện chạy qua

Cơ cấu đo điện động

14/30

Cơ cấu đo điện động

gồm 2 phần đặt song song và cách nhau một khoảng để tạo

ra từ trường đều giữa chúng.Phần động là cuộn dây 2 gắn với

1

2

Cơ cấu đo điện động

Với dòng điện một chiều, tại thời điểm cân bằng mô men

 Phương trình thang đo:

 Phương trình thang đo: φ - góc

lệch pha giữa 2 dòng điện

16/30

C¬ cÊu đo ®iÖn động

Đặc điểm:

 Đo ở cả dòng một chiều và xoay chiều

 Thang đo phi tuyến

 Cấu tạo đơn giản

Ứng dụng: chế tạo ampe mét, vôn mét, pha mét, tần

mét, oát mét

Lôgômét điện động

Cấu tạo phần tĩnh giống CCĐ điện động,phần động

mắc thêm một khung dây 2 gắn chặt với khung dây 1,

chéo nhau một góc 

18/30

Lôgômét điện động

Dòng điện I chạy qua cuộn tĩnh sinh ra từ trường trong

lòng cuộn dây, từ trường này tác dụng với dòng I1

trong cuộn dây động 1 và dòng I2 trong cuộn dây động

2 sinh ra các mô men tương ứng là mô men quay và

C¬ cÊu ®o t ĩnh điện

CCĐ có mô mem quay sinh ra do tương tác giữa hai

hoặc một số vật tích điện

20/30

Cơ cấu đo tĩnh điện

T¹i thêi ®iÓm c©n b»ng m« men: 1 2

2

d C U

U – điện áp

1

2

Cơ cấu đo tĩnh điện

Đặc điểm :

 Đo ở cả mạch một chiều và xoay chiều

 Thang đo phi tuyến

 Trở kháng vào lớn, năng lượng tiêu thụ nhỏ,

dải tần rộng

 Độ nhạy thấp

Ứng dụng : chế tạo vônmét

22/30

Đo dòng điện một chiều

Sử dụng các cơ cấu đo từ điện, điện từ và điện

động để trực tiếp dòng điện một chiều  ampe

mét một chiều

 Để mở rộng thang đo với dòng điện lớn, cần

mắc shunt song song với CCĐ

Mở rộng thang

đo dòng điện

R m – điện trở trong của CCĐ

I max – dòng điện tối đa của CCĐ

I t – dòng điện tối đa của thang đo

24/30

I max (dòng điện tối đa của CCĐ) = 50 μA

I t (dòng điện tối đa của thang đo) = 1 mA

R m (điện trở trong của CCĐ) = 1 kΩ

Hãy tính giá trị điện trở shunt?

Ví dụ về mở rộng thang đo dòng điện

Với ampe mét có nhiều thang đo, cần dùng nhiều shunt

Mở rộng thang đo dòng điện

26/30

Đo dòng điện xoay chiều

Đối với cơ cấu đo từ điện:

 Cần chỉnh lưu dòng điện AC thành dòng điện DC

 Ampe mét xoay chiều thường sử dụng CCĐ từ điện (do

độ chính xác cao)

Đối với cơ cấu đo điện từ và điện động:

 Đo trực tiếp dòng AC, không cần chỉnh lưu

Mở rộng thang đo:

 Sử dụng điện trở shunt

Sử dụng biến dòng đo lường

I i t dt

T

 

Chỉnh lưu cả chu kỳ Chỉnh lưu nửa chu kỳ

28/30

Mở rộng thang đo dòng điện

xoay chiều

Mở rộng thang đo dòng

điện AC bằng shunt

Mở rộng thang đo dòng điện AC bằng biến dòng

Ví dụ về mở rộng thang đo dòng xoay chiều

Imax (dòng tối đa của cơ cấu đo) = 1 mA

VD (điện áp trên điốt) = 0,6 V

Rm (điện trở trong của CCĐ) = 50 Ω

Hãy tính shunt để có thể đo được dòng (hiệu dụng) Iđo = 100 mA?

Đo điện áp một chiều

Nguyên lý đo: biến đổi điện áp thành

dòng điện đi qua cơ cấu chỉ thị

Mở rộng thang đo điện áp: sử dụng

điện trở phụ mắc nối tiếp với CCĐ

R m – điện trở trong của CCĐ

I max – dòng điện tối đa của CCĐ

I đo – dòng điện tối đa của thang đo



CCĐ từ điện có I max = 100μA; R m = 0,5kΩ

Hãy tính điện trở phụ cho 3 thang đo V 1 = 2,5V; V 2 = 10V; V 3 = 50V

Ở thang đo V1 = 2,5V

Để vôn mét có ĐCX cao, nên chọn sai số của điện trở

R1, R2, R3 ≤ 1% độ nhạy Ω/VDC của vôn mét

Ví dụ về mở rộng thang đo điện áp

một chiều

32/30

Ví dụ về mở rộng thang đo điện áp

một chiều (tiếp theo)

Ở thang đo V2 = 10V

Ở thang đo V3 = 50V

Đo điện áp xoay chiều

Đối với cơ cấu đo từ điện: biến đổi AC  DC, theo hai

phương pháp sau

 Sử dụng bộ chỉnh lưu điện áp AC  điện áp DC

 Sử dụng bộ biến đổi nhiệt điện

Đối với cơ cấu đo điện từ, điện động:

 Mở rộng thang đo dùng điện trở phụ như đo điện áp

một chiều

Đối với cơ cấu đo tĩnh điện:

 Thường không mắc điện trở phụ

34/30

Hết bài 2

Hỏi và thảo luận