2016 01 bai 5 do dien ap 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 vĐây 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 5

Đo điện áp

Nội dung

Khái niệm chung về phép đo điện áp

Vôn mét điện tử loại tương tự

Vôn mét số

Kh¸i niÖm chung vÒ phÐp ®o ®iÖn ¸p

Một trong những phép đo thông dụng và quan trọng

nhất trong đo lường

Có thể dùng để đo gián tiếp nhiều đại lượng vật lý

khác (ví dụ như cường độ điện trường, công suất,

dòng điện )

Phạm vi đo rộng: từ 10-9V đến hàng trăm KV

Dải tần đo rộng (tới 3.109 Hz)

Đối với điện áp xoay chiều người ta đo các giá trị biên

độ, trung bình và hiệu dụng

Các giá trị đặc trưng

cho điện áp xoay chiều

Giá trị biên độ (P): giá trị lớn nhất

của điện áp xoay chiều trong một

chu kỳ

 Phân biệt giá trị đỉnh - đỉnh (UPP)

với giá trị đỉnh (UP)

Giá trị trung bình (AVG): trung

bình của các giá trị tức thời trong

một chu kỳ

 Với điện áp hình sin đó là giá trị

“trung bình chỉnh lưu”

Giá trị hiệu dụng (RMS): trung bình

bình phương của các giá trị tức

thời trong một chu kỳ

 Đối với điện áp có chu kỳ không

sin với n hài

0

1

| ( ) |

T AVG

T

2 0

1

( )

T RMS

T

2 0

Các giá trị đặc trưng

cho điện áp xoay chiều

Mèi quan hÖ gi÷a c¸c gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p

Sai số phương phỏp của phộp đo điện ỏp

Vôn mét đợc mắc song song với phụ tải Zt có điện áp

cần đo

Giá trị thực của điện áp trên t ải (trớc khi mắc vôn mét):

Mắc vôn mét vào mạch, vôn mét sẽ chỉ giá trị điện áp:

Sai số tơng đối của phép đo do ảnh hởng của trở

kháng vào của vôn mét

Để giảm sai số cần chọn vôn mét có trở kháng vào lớn

t x

Z Z

Z Z

Z Z

Z Z U

t v

v t

t v

v t

) /(

) /(

 Theo phạm vi đo (vôn mét, milli vôn mét), dải tần công tác

(vôn mét cao tần, vôn mét thấp tần), cấu trúc mạch (vôn mét

biến đổi thẳng, vôn mét biến đổi cân bằng)

Sơ đồ khối của VMĐT loại tơng tự

VMĐT một chiều

Khuếch đại một chiều

I

-Biến đổi

1C  XC

Khuếch đại xoay chiều

điểm “0”

u điểm: khắc phục được hiện tượng trôi điểm “0”

Nhợc điểm: phức tạp

Sơ đồ khối của VMĐT loại tơng tự

VMĐT xoay chiều

Chỉ thị của VM ĐT thờng dùng cơ cấu đo từ điện

Khuếch đại một chiều

I

-Khuếch đại xoay chiều

C¬ cÊu ®o tõ ®iÖn

t¸c gi÷a tõ trêng cña nam ch©m vÜnh cöu víi tõ

trêng cña khung d©y cã dßng ®iÖn ch¹y qua

Các bộ phận CCĐTĐ:

(1) nam châm vĩnh cửu (2) lò xo phản kháng (3) chốt giữ lò xo

(4) thang chia độ (5) cuộn dây dẫn điện (6) kim

C¬ cÊu ®o tõ ®iÖn

Trong khe hở của cơ cấu đo có từ trường đồng nhất, do vậy

Do v ậy, m« men quay M q  B S n I

víi - biÕn thiªn tõ th«ng mãc vßng qua khung d©y vßng

- lµ dßng ®iÖn qua cuén c¶m

Cơ cấu đo từ điện

Tại thời điểm cân bằng mô men: Mq  M pk  B S n I  D 

Do đó

với S 0 là độ nhạy của cơ cấu đo từ điện

Đặc điểm của cơ cấu đo từ điện:

 Thang đo tuyến tính

 Độ nhạy cao

 Tiêu thụ dòng điện nhỏ

 Chịu tải kém

 Thường dùng để chế tạo ampe mét, vôn mét, ôm mét, làm

thiết bị chỉ thị cho vôn mét điện tử và các cầu đo

Ph¬ng tr×nh thang ®o cña VM ĐT

Ba loại BTS thường gặp trong VMĐT

BTS biên độ BTS trung bình BTS hiệu dụng

N

Bộ tách sóng biên độ

Bộ tách sóng biên độ (TSB Đ) có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều về

một chiều với giá trị trung bình bằng giá trị biên độ của điện áp xoay chiều.

Bộ TSB Đ với đầu vào mở

Sau một khoảng thời gian nhất định

Bộ TSB Đ với đầu vào đóng

Sau một thời gian, tụ C đợc nạp tới giá trị biên độ của

điện áp hình sin:

U c  U m

Điện áp trên tải:

U Rt = U x - U c = U m sin (t) - U m = U m [sin (t) - 1]

 Khi Ux ở các thời điểm dơng cực đại Um+ thì U Rt = 0

 Khi Ux ở các thời điểm âm cực đại Um- thì U Rt = -2Um

 Nh vậy, giá trị trung bình của điện áp trên tải trong một chu kỳ

tín hiệu bằng giá trị biên độ Um của điện áp vào Ux.

Ứng dụng của bộ TSBĐ

Bộ TSBĐ dùng để chế tạo:

 VMĐT đo các giá trị biên độ,

trung bình và hiệu dụng của

điện áp hình sin

 Các đầu đo trong các VMĐT,

các máy hiện sóng và các

thiết bị khác

Bé t¸ch sãng trung b×nh

Bộ tách sóng trung bình (TSTB) trong vôn mét điện tử

làm nhiệm vụ chỉnh lưu điện áp xoay chiều

Chỉnh lưu có thể thực hiện trong nửa chu kỳ và cả chu

 Chế tạo các đồng hồ vạn năng và các AVO đo giá trị điện

áp hiệu dụng của điện áp xoay chiều hình sin

Bộ tách sóng hiệu dụng

Ba thao tác biến đổi khi đo giá trị hiệu dụng:

Bình phương (bộ tách sóng hiệu dụng)

Lấy giá trị trung bình (chỉnh lưu)

Khai căn bậc hai (khắc độ thang đo)

Các máy đo “True RMS“ sử dụng bộ tách sóng hiệu dụng

Trong thực tế, có nhiều phương pháp chế tạo bộ TSHD

Hiện nay, thường sử dụng bộ biến đổi về giá trị hiệu dụng thực sự (True RMS Converter) trong các máy đo điện áp

2 0

Ví dụ: Phương pháp gấp khúc gần đúng

Vôn mét điện tử loại hiện số được xây dựng theo

một trong các nguyên tắc sau:

Biến đổi thời gian xung

Biến đổi tần số

Biến đổi cân bằng

V«n mÐt sè

Hoạt động của vôn mét số tích phân hai lần

Bớc 1: Bộ điều khiển đa ra tín hiệu ĐK1

 chuyển bộ đếm BĐX về trạng thái ban đầu (reset)

 đóng khóa K

 chuyển CM về vị trí 1

Điện áp Ux nạp cho tụ C

Bớc 2: Bộ điều khiển đa ra tín hiệu ĐK2

Hoạt động của vôn mét số tích phân hai lần

Vỡ U n = U p

Hay là

Như vậy mó thiết lập trờn bộ đếm N x sau thời điểm

ĐK3 tỷ lệ với điện ỏp cần đo, thụng qua hệ số tỷ lệ

Sai sè cña v«n mÐt sè tÝch ph©n hai lÇn

Sai số của vôn mét tích phân hai lần phụ thuộc

 sai số của bộ khuếch đại vào

 sự ổn định của các tham số T1, fo, Uo

 sai số lượng tử hóa

Không phụ thuộc vào tham số bộ tích phân

Hết bài 5

Hỏi và thảo luận