ĐO LƯỜNG ĐIỆN LẠNH TC - Nguồn: BCTECH

Để đo độ ẩm bằng phương pháp này người ta sử dụng 2 nhiệt kế: một nhiệt kế bình thường dùng để đo nhiệt độ không khí gọi là nhiệt kế khô có nhiệt độ t k và một nhiệt k[r]

UBND TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: ĐO LƯỜNG ĐIỆN LẠNH NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP

(Ban hành kèm theo Quyết định số: 297/QĐ-CĐKTCN ngày 24 tháng 08 năm

2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT)

BÀ RỊA-VŨNG TÀU, NĂM 2020

ii

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo nhằm phục vụ cho giáo viên và sinh viên của Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

iii

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình “Đo Lường Điện Lạnh” nhằm cung cấp cho học sinh, sinh viên những kiến thức, kỹ năng cơ bản về phương pháp và kỹ thuật đo lường các đại lượng điện, lạnh Giáo trình này gồm 6 bài

Yêu cầu đối với học sinh sau khi học xong module này học sinh phải, biết sử dụng, lắp đặt thành thạo các dụng cụ, thiết bị đo các đại lượng điện, lạnh cơ bản Giáo trình này là tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên chuyên nghành

Kỹ Thuật Máy Lạnh Và Điều Hòa Không Khí

Trong quá trình biên soạn chắc chắn chúng tôi còn có nhiều thiếu sót, mong quý độc giả góp ý để chúng tôi hoàn thiện tốt hơn cho lần chỉnh sữa sau Mọi góp ý xin gửi về Email: danhnc@bctech.edu.vn

Tôi xin cảm ơn BGH, khoa và toàn thể giáo viên đã tham gia đánh giá và chỉnh sửa cuốn giáo trình này

Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày… tháng… năm……

Tham gia biên soạn

1 Chủ biên: Nguyễn Cao Danh 2………

3………

………

1

Mục Lục

GIÁO TRÌNH i

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ii

LỜI GIỚI THIỆU iii

BÀI 1: ĐO LƯỜNG ĐIỆN 4

1 Khái niệm chung về đo lường điện 4

1.1 Khái niệm về đo lường 4

1.2 Khái niệm về đo lường điện 5

1.3 Các phương pháp đo 5

2 Đo dòng điện 8

2.1 Nguyên lý đo dòng điện 8

2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Ampe mét 10

2.3 Đo dòng điện xoay chiều (AC) 14

2.4 Đo dòng điện một chiều (DC) 18

3 Đo điện áp 19

3.1 Nguyên lý đo điện áp 19

3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Vôn mét 20

3.3 Đo điện áp xoay chiều (AC) 24

3.4 Đo điện áp một chiều (DC) 28

4 Đo điện trở 28

4.1 Phân loại điện trở 28

4.2 Đo điện trở bằng ôm kế 29

4.3 Đo điện trở bằng cầu điện trở 31

4.4 Đo điện trở cách điện bằng Megaom 35

4.5 Đo điện trở nối đất 38

BÀI 2: SỬ DỤNG ĐỒNG HỒ V.O.M VÀ AMPE KÌM 42

1 Khái niệm chung về V.O.M và Ampe kìm 42

1.1 Khái niệm về V.O.M 42

1.2 Khái niệm về Ampe kìm 42

2 Cách sử dụng đồng hồ V.O.M 43

2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của V.O.M 43

2.2 Sử dụng V.O.M 45

3 Cách sử dụng đồng hồ Ampe kìm 54

3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của Ampe kìm 54

3.2 Sử dụng Ampe kìm 56

BÀI 3: ĐO NHIỆT ĐỘ 60

1 Khái niệm cơ bản đo nhiệt độ 60

1.1 Khái niệm về nhiệt độ và thang đo nhiệt độ 60

1.2 Phân loại các dụng cụ đo nhiệt độ 63

2 Các phương pháp đo nhiệt độ 64

2.1 Giới thiệu các phương pháp đo 64

2.2 Cách đo theo từng phương pháp 65

3 Sử dụng đồng hồ đo nhiệt độ 65

2

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo nhiệt độ 65

3.2 Sử dụng đồng hồ đo nhiệt độ 72

BÀI 4: ĐO ÁP SUẤT VÀ CHÂN KHÔNG 75

1 Khái niệm cơ bản đo áp suất và chân không 75

1.1 Khái niệm về áp suất và chân không 75

1.2 Áp suất, chân không và các đơn vị đo 76

1.3 Phân loại áp suất và chân không 76

1.4 Đọc và chuyển đổi các đơn vị áp suất và chân không khác nhau 77

2 Các phương pháp đo áp suất và chân không 78

2.1 Giới thiệu các phương pháp đo 78

2.2 Cách đo theo từng phương pháp 78

3 Sử dụng đồng hồ đo áp suất và chân không 78

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo áp suất 78

3.2 Sử dụng đồng hồ đo áp suất 82

BÀI 5: ĐO LƯU LƯỢNG 84

1 Khái niệm cơ bản - phân loại các dụng cụ đo lưu lượng : 85

1.1 Khái niệm cơ bản 85

1.2 Phân loại các dụng cụ đo lưu lượng 85

2 Các phương pháp đo 86

2.1 Giới thiệu các phương pháp đo 86

2.2 Cách đo theo từng phương pháp 86

3 Sử dụng dụng cụ đo lưu lượng 91

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của dụng cụ đo lưu lượng 91

3.2 Sử dụng dụng cụ đo lưu lượng 94

BÀI 6: ĐO ĐỘ ẨM 96

1 Khái niệm cơ bản - phân loại các dụng cụ đo độ ẩm: 96

1.1 Khái niệm cơ bản 96

1.2 Phân loại các dụng cụ đo độ ẩm 97

2 Các phương pháp đo 100

2.1 Giới thiệu các phương pháp đo 100

2.2 Cách đo theo từng phương pháp 100

3 Sử dụng dụng cụ đo độ ẩm 101

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của dụng cụ đo độ ẩm 101

3.2 Sử dụng dụng cụ đo độ ẩm 104

3

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN

Tên môn học/mô đun: Đo lường điện lạnh

Mã môn học/mô đun: MĐ 09

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun:

- Vị trí: Đo lường điện - lạnh là mô đun chuyên môn trong chương trình nghề máy

lạnh và điều hoà không khí Mô đun được sắp xếp sau khi học xong các mô đun : Kỹ

năng mềm, Anh văn chuyên ngành và làm tiền đề đề học các mô đun : An toàn điện lạnh, Cơ sở kỹ thuật nhiệt – lạnh và điều hòa không khí

- Tính chất: Là mô đun quan trọng và không thể thiếu trong nghề kỹ thuật máy lạnh

và điều hoà không khí vì trong quá trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy lạnh chúng ta thường xuyên phải sử dụng các dụng cụ đo kiểm tra về dòng điện, điện

áp, công suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, độ ẩm

- Ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: Khi hoàn thành mô đun là tiền đề để người học tiếp tục học các mô đun tiếp theo

Mục tiêu của môn học/mô đun:

- Về kiến thức:

+ Trang bị cho học viên những khái niệm cơ bản, các phương pháp và các loại

dụng cụ về đo lường nhiệt, đo lường điện, đo áp suất, lưu lượng

+ Nắm vững nguyên lý cấu tạo, làm việc của các dụng cụ đo lường và biết ứng

dụng trong quá trình làm việc

- Về kỹ năng:

+ Lựa chọn dụng cụ đo cho phù hợp với công việc: Chọn độ chính xác của các

dụng cụ đo, thang đo và sử lý được kết quả đo

+ Đo được chính xác và đánh giá các đại lượng đo được về điện, điện áp, công

suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và độ ẩm

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Cẩn thận, kiên trì

+ Thu xếp nơi làm việc gọn gàng ngăn nắp

+ Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

+ Rèn luyện tinh thần làm việc nhóm có hiệu quả, vận dụng được trong thực tiễn, tác phong, kỹ năng chuyên nghiệp, tư vấn sử dụng và tạo niềm tin khách hàng, đạo đức nghề nghiệp

Nội dung của môn học/mô đun:

Sau khi học xong Bài này người học có khả năng:

- Hiểu được mục đích và phương pháp đo một số đại lượng về điện

- Phân loại các dụng cụ đo lường điện

- Điều chỉnh được các dụng cụ đo

- Đo kiểm các thông số cơ bản về điện

- Cẩn thận, chính xác, khoa học, an toàn

Nội dung chính:

1 Khái niệm chung về đo lường điện

1.1 Khái niệm về đo lường

Trong quá trình nghiên cứu khoa học nói chung và cụ thể là từ việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm cho đến khi vận hành, sữa chữa các thiết bị, các quá trình công nghệ… đều yêu cầu phải biết rõ các thông số của đối tượng

để có các quyết định phù hợp Sự đánh giá các thông số quan tâm của các đối tượng nghiên cứu được thực hiện bằng cách đo các đại lượng vật lý đặc trưng cho các thông số đó

Đo lường là một quá trình đánh giá, định lượng về đại lượng cần đo để

có kết quả bằng số so với đơn vị đo

Kết quả đo lường (Ax) là giá trị bằng số, được định nghĩa bằng tỉ số giữa đại lượng cần đo (X) và đơn vị đo (Xo):

Từ (1.1) có phương trình cơ bản của phép đo:

X = Ax Xo Chỉ rõ sự so sánh X so với Xo, như vậy muốn đo được thì đại lượng cần đo X phải có tính chất là các giá trị của nó có thể so sánh được, khi muốn đo một đại lượng không có tính chất so sánh được thường phải chuyển đổi chúng thành đại lượng có thể so sánh được

Ví dụ: đo được dòng điện I=5A, có nghĩa là: đại lượng cần đo là dòng điện I,

5

đơn vị đo là A(ampe), kết quả bằng số là 5

1.2 Khái niệm về đo lường điện

Đo lường điện là một quá trình đánh giá định lượng về các đại lượng điện

(điện áp, dòng điện, điện trở, điện dung, điện cảm, tần số, công suất, điện năng,

hệ số công suất… ) để có kết quả bằng số so với đơn vị đo

1.3 Các phương pháp đo

Định nghĩa:

Phương pháp đo là việc phối hợp các thao tác cơ bản trong quá trình đo, bao gồm các thao tác: xác định mẫu và thành lập mẫu, so sánh, biến đổi, thể hiện kết quả hay chỉ thị

Phân loại:

Trong thực tế thường phân thành hai loại phương pháp đo:

o Phương pháp đo biến đổi thẳng

6

X

Nx X

Hình 1.1: Lưu đồ phương pháp đo biến đổi thẳng

Quá trình này được gọi là quá trình biến đổi thẳng, thiết bị đo thực hiện quá trình này gọi là thiết bị đo biến đổi thẳng Tín hiệu đo X và tín hiệu đơn vị XOsau khi qua khâu biến đổi (có thể là một hay nhiều khâu nối tiếp) có thể được qua bộ biến đổi tương tự-số A/D để có NX và NO , qua khâu so sánh có NX/NO Dụng cụ đo biến đổi thẳng thường có sai số tương đối lớn vì tín hiệu qua các khâu biến đổi sẽ có sai số bằng tổng sai số của các khâu, vì vậy dụng cụ đo loại này thường được sử dụng khi độ chính xác yêu cầu của phép đo không cao lắm

1.3.2 Phương pháp đo kiểu so sánh

- Định nghĩa: là phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu mạch vòng, nghĩa

+ Đại lượng đo X và đại lượng mẫu XO được biến đổi thành một đại lượng vật

lý nào đó thuận tiện cho việc so sánh

+ Quá trình so sánh X và tín hiệu XK (tỉ lệ với XO) diễn ra trong suốt quá trình

đo, khi hai đại lượng bằng nhau đọc kết quả XK sẽ có được kết quả đo Quá trình

7

đo như vậy gọi là quá trình đo kiểu so sánh Thiết bị đo thực hiện quá trình này gọi là thiết bị đo kiểu so sánh (hay còn gọi là kiểu bù)

- Các phương pháp so sánh: bộ so sánh SS thực hiện việc so sánh đại lượng

đoX và đại lượng tỉ lệ với mẫu XK, qua bộ so sánh có: ∆X = X - XK Tùy thuộc vào cách so sánh mà sẽ có các phương pháp sau:

+ So sánh cân bằng:

o Quá trình thực hiện: đại lượng cần đo X và đại lượng tỉ lệ với mẫu XK =

NK.XO được so sánh với nhau sao cho ∆X = 0, từ đó suy ra X = XK = NK.XO

⇒ suy ra kết quả đo: AX= X/XO = NK (1.3) Trong quá trình đo, XK phải thay đổi khi X thay đổi để được kết quả so sánh

là ∆X = 0 từ đó suy ra kết quả đo

o Độ chính xác: phụ thuộc vào độ chính xác của XK và độ nhạy của thiết bị chỉ thị cân bằng (độ chính xác khi nhận biết ∆X = 0)

Ví dụ: cầu đo, điện thế kế cân bằng …

+ So sánh không đồng thời:

o Quá trình thực hiện: dựa trên việc so sánh các trạng thái đáp ứng của thiết

bị đo khi chịu tác động tương ứng của đại lượng đo X và đại lượng tỉ lệ với mẫu

XK, khi hai trạng thái đáp ứng bằng nhau suy ra X = XK

Đầu tiên dưới tác động của X gây ra một trạng thái nào đo trong thiết bị đo, sau đó thay X bằng đại lượng mẫu XK thích hợp sao cho cũng gây ra đúng trạng

1 inch = 127/5 = 254/10 = 25,4 mm

Trong thực tế thường sử dụng phương pháp này để thử nghiệm các đặc tính của các cảm biến hay của thiết bị đo để đánh giá sai số của chúng Từ các phương pháp đo trên có thể có các cách thực hiện phép đo là:

- Đo trực tiếp: kết quả có chỉ sau một lần đo

- Đo gián tiếp: kết quả có bằng phép suy ra từ một số phép đo trực tiếp

- Đo hợp bộ: như gián tiếp nhưng phải giả một phương trình hay một hệ phương trình mới có kết quả

- Đo thống kê: đo nhiều lần và lấy giá trị trung bình mới có kết quả

2 Đo dòng điện

2.1 Nguyên lý đo dòng điện

Để đo dòng điện người ta thường dùng các ampemet từ điện, điện tư, điện động, từ điện chỉnh lưu…mắc nối tiếp với mạch cần đo như hình vẽ

2.1.1 Hình ảnh ampe mét

+ Ampe mét analog

9

Hình 1.3: Hình ảnh Vôn kế analog a) Ampe mét từ điện b) Ampe mét điện từ c) Ampe mét điện động

+ Ampe kế digital

Hình 1.4: Hình ảnh Ampe mét Digital 2.1.2 Nguyên lý đo dòng điện

Để đo dòng điện ta dùng Ampe kế mắc nối tiếp với mạch cần đo dòng điện

a)

10

2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Ampe mét

Ampe mét được cấu tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị từ điện, điện từ, điện động, từ điện chỉnh lưu…

2.2.1 Các yêu cầu cơ bản đối với Ampe mét

 Công suất tiêu thụ: khi đo dòng điện ampemét được mắc nối tiếp với các

mạch cần đo Như vậy ampemét sẽ tiêu thụ một phần năng lượng của mạch đo

từ đó gây sai số phương pháp đo dòng Phần năng lượng này còn được gọi là công suất tiêu thụ của ampemét PA được tính:

P A = I A2.R A với: I A là dòng điện qua ampemét (có thể xem là dòng điện cần đo)

R A là điện trở trong của ampemét

Trong phép đo dòng điện yêu cầu công suất tiêu thụ P A càng nhỏ càng tốt, tức là

yêu cầu R A càng nhỏ càng tốt

- Dải tần hoạt động: khi đo dòng điện xoay chiều, tổng trở của ampemét còn

chịu ảnh hưởng của tần số:

Z = R + X với: X A ≈ ωL A là thành phần trở kháng của cuộn dây ampemét

Để đảm bảo cấp chính xác của dụng cụ đo, dụng cụ đo xoay chiều phải được thiết kế chỉ để đo ở các miền tần số sử dụng nhất định (dải tần nhất định) Nếu dùng dụng cụ đo dòng ở miền tần số khác miền tần số thiết kế sẽ gây ra sai số do tần số

2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Ampe mét

2.2.2.1 Cơ cấu đo từ điện

a Cấu tạo

11

Cơ cấu từ điện gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động:

- Phần tĩnh: gồm: nam châm vĩnh cửu 1 tạo ra từ trường cố định, thang đọc 8

để đọc giá trị đo được và trụ 9 dùng để làm giá đỡ cho trục quay

- Phần động: gồm: khung dây quay 4 được quấn lên lõi thép 2 Khung dây

được gắn vào trục quay 3 (hoặc dây căng, dây treo) Trên trục quay có hai lò xo cản 5 mắc ngược chiều nhau dùng tạo ra momen cản và để đưa dòng điện vào khung dây, đối trọng 7 dùng để thăng bằng kim chỉ 6

b Nguyên lý hoạt động

Khi có dòng điện chạy qua khung dây 5 (phần động), dưới tác động của từ trường nam châm vĩnh cửu 1 (phần tĩnh) sinh ra mômen quay Mq làm khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu một góc α Mômen quay được tính theo biểu thức:

we : là năng lượng điện từ tỷ lệ với độ lớn của từ thông trong khe hở không khi

và dòng điện trong khung dây

B: độ từ cảm của nam châm vĩnh cữu

S: tiết diện của khung dây

W: số vòng dây của khung dây

α: góc lệch của khung dây khỏi vị trí ban đầu

d



12

Tại vị trí cân bằng, mômen quay bằng mômen cản:

(PTĐTCC đo từ điện) Với một cơ cấu chỉ thị cụ thể do B, S, W, D là hằng số nên góc lệch α tỷ lệ

bậc nhất với dòng điện I chạy qua khung dây

2.2.2.2 Cơ cấu đo điện từ

a Cấu tạo

gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động:

- Phần tĩnh: là cuộn dây 1 bên trong có khe hở không khí (khe hở làm việc) và

thang đọc 8

- Phần động: là lõi thép 2 được gắn lên trục quay 5, lõi thép có thể quay tự do

trong khe làm việc của cuộn dây Trên trục quay có gắn: bộ phận cản dịu không

khí 4, kim chỉ 6, đối trọng 7 Ngoài ra còn có lò xo cản 3

Hình 1.7: Cấu tạo chung của cơ cấu chỉ thị điện từ

b Nguyên lý hoạt động

Dòng điện I chạy vào cuộn dây 1 (phần tĩnh) tạo thành một nam châm điện

hút lõi thép 2 (phần động) vào khe hở không khí vớimômen quay:

L: điện cảm của cuộn dây

I: dòng điện chảy trong cuộn dây

d



13

Do đó:

Khi ở vị trí cân bằng : Mc = Mq

Là phương trình thể hiện đặc tính của cơ cấu chỉ thị điện từ

2.2.2.3 Cơ cấu đo điện động

a Cấu tạo

Gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động:

Hình 1.8: Cấu tạo của cơ cấu chỉ thị điện động

- Phần tĩnh: gồm: cuộn dây 1 (được chia thành hai phần nối tiếp nhau) để tạo ra

từ trường khi có dòng điện chạy qua Trục quay chui qua khe hở giữa hai phần cuộn dây tĩnh

- Phần động: gồm một khung dây 2 đặt trong lòng cuộn dây tĩnh Khung dây 2

được gắn với trục quay, trên trục có lò xo cản, bộ phận cản dịu và kim chỉ thị

Cả phần động và phần tĩnh được bọc kín bằng màn chắn để ngăn chặn ảnh hưởng của từ trường ngoài

b Nguyên lý hoạt động

Khi có dòng điện I1 chạy vào cuộn dây 1 (phần tĩnh) làm xuất hiện từ trường trong lòng cuộn dây Từ trường này tác động lên dòng điện I2 chạy trong khung dây 2 (phần động) tạo nên mômen quay làm khung dây 2 quay một góc α

2

2

( )

12

2

q

I L d

dL

d dL I

14

Mômen quay được tính:

với: We là năng điện từ trường

Có hai trường hợp xảy ra:

- I1, I2 là dòng điện một chiều:

Trong đó: L1, L2 : là điện cảm của cuộn dây phần tỉnh và phần động

M12: là hỗ cảm giữa hai cuộn dây tĩnh và động

I1, I2 : là dòng điện 1 chiều chạy trong hai cuộn dây tĩnh và động

Do L1, L2 không thay đổi khi khung dây quay trong cuộn dây tĩnh do đó đạo hàm của chúng theo góc α bằng 0 và ta có

Khi ở vị trí cân bằng: Mq = Mc

ptđt cơ cấu

- I1 và I2 là dòng điện xoay chiều:

Với ψ là góc lệch pha giữa hai dòng điện

ở điều kiện cân bằng: Mq = Mc

dM

d dM

os

dM

d dM

+ Xoay chiều hoặc một chiều

+ Loại kim (analog) hoặc loại số (digital)

16

Hình 1.11: Vị trí Ampe kế trên tủ điện

- Lấy dấu: + Sử dụng miếng giấy bọc kèm theo ép vào vị trí lắp Ampe kế + Lấy bút đánh dấu vị trí cần khoan, khoét lỗ

Hình 1.12: Cách lấy dấu lắp Ampe kế

Yêu cầu: Ampe kế phải lắp thẳng đứng

- Khoan, khoét lỗ theo vị trí lấy dấu: sử dụng khoan cầm tay để khoan, khoét lỗ + Khoan 4 lỗ nhỏ ở 4 góc bằng mũi khoan 4

+ Khoét lỗ ở giữa bằng mũi khoét 63

(Để khoét đúng vị trí lấy dấu trước khi khoét ta kẻ 2 đường kính chéo để lấy tâm, sau đó sử dụng mũi khoan nhỏ khoan lỗ ở tâm rồi mới sử dụng mũi khoét

để khoét)

17

Hình 1.13: Sau khi khoan, khoét vị trí lắp đặt Ampe kế

- Cố định ampe kế: chắc chắn bằng các ốc, vòng đệm kèm theo và đúng chiều

Hình 1.14: Cách cố định Ampe kế Bước 3: Đấu nối: Ampe kế đấu nối tiếp với phần tử cần đo dòng điện, đạm bảo

18

+ Kiểm tra ngắn mạch: Dùng VOM để thang Ω đo 2 đầu cấp nguồn kìm đồng hồ phải chỉ một giá trị điện trở bằng điện trở của tải

Nếu kim về 0 thì bị ngắn mạch Nếu kim không lên thì bị hở mạch

- Cấp nguồn đọc kết quả đo: Giá trị đo = giá trị đọc

Bài tập thực hành:

2.4 Đo dòng điện một chiều (DC)

Để đo dòng điện một chiều người ta dùng ampemet DC mắc nối tiếp với mạch cần đo

Các bước lắp đặt ampe kế một chiều tương tự ampe kế xoay chiều

Chú ý: Cực dương của Ampemet mắc với cực dương nguồn, cực âm của

Ampemet mắc với cực âm nguồn

19

3 Đo điện áp

3.1 Nguyên lý đo điện áp

Để đo điện áp người ta thường dùng các vônmet từ điện, điện từ, điện động,

từ điện chỉnh lưu…mắc song song với mạch cần đo

3.1.1 Hình ảnh vôn kế

+ Vôn kế analog

Hình 1.21: Hình ảnh Vôn kế analog a) Vôn kế từ điện b) Vôn kế điện từ c) Vôn kế điện động

a) Hình 1.20: Lắp đặt ampe kế đo dòng điện một chiều

20

3.1.2 Nguyên lý đo điện áp

Để đo điện áp ta dùng vôn kế mắc song song với phần tử cần đo điện áp như

Rt

Hình 1.23: Nguyên lý đo điện áp

3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Vôn mét

Vôn mét được cấu tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị từ điện, điện từ, điện động, từ điện chỉnh lưu…

3.2.1 Cơ cấu đo từ điện

a Cấu tạo

Cơ cấu từ điện gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động:

- Phần tĩnh: gồm: nam châm vĩnh cửu 1 tạo ra từ trường cố định, thang đọc 8

để đọc giá trị đo được và trụ 9 dùng để làm giá đỡ cho trục quay

- Phần động: gồm: khung dây quay 4 được quấn lên lõi thép 2 Khung dây

được gắn vào trục quay 3 (hoặc dây căng, dây treo) Trên trục quay có hai lò xo cản 5 mắc ngược chiều nhau dùng tạo ra momen cản và để đưa dòng điện vào khung dây, đối trọng 7 dùng để thăng bằng kim chỉ 6

Hình 1.24: Cơ cấu đo từ

điện

C

21

b Nguyên lý hoạt động

Khi có dòng điện chạy qua khung dây 5 (phần động), dưới tác động của từ trường nam châm vĩnh cửu 1 (phần tĩnh) sinh ra mômen quay Mq làm khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu một góc α Mômen quay được tính theo biểu thức:

we : là năng lượng điện từ tỷ lệ với độ lớn của từ thông trong khe hở không khi

và dòng điện trong khung dây

We = Ø.I = BSWIα B: độ từ cảm của nam châm vĩnh cữu

S: tiết diện của khung dây

W: số vòng dây của khung dây

α: góc lệch của khung dây khỏi vị trí ban đầu

từ trên ta có:

Tại vị trí cân bằng, mômen quay bằng mômen cản:

(PTĐTCC đo từ điện) Với một cơ cấu chỉ thị cụ thể do B, S, W, D là hằng số nên góc lệch α tỷ lệ bậc nhất với dòng điện I chạy qua khung dây

3.2.2 Cơ cấu đo điện từ

a Cấu tạo

gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động:

- Phần tĩnh: là cuộn dây 1 bên trong có khe hở không khí (khe hở làm việc) và

thang đọc 8

- Phần động: là lõi thép 2 được gắn lên trục quay 5, lõi thép có thể quay tự do

trong khe làm việc của cuộn dây Trên trục quay có gắn: bộ phận cản dịu không khí 4, kim chỉ 6, đối trọng 7 Ngoài ra còn có lò xo cản 3

w

S

e q

22

Hình 1.25: Cấu tạo chung của cơ cấu chỉ thị điện từ

b Nguyên lý hoạt động

Dòng điện I chạy vào cuộn dây 1 (phần tĩnh) tạo thành một nam châm điện

hút lõi thép 2 (phần động) vào khe hở không khí vớimômen quay:

L: điện cảm của cuộn dây

I: dòng điện chảy trong cuộn dây

Do đó:

Khi ở vị trí cân bằng : Mc = Mq

Là phương trình thể hiện đặc tính của cơ cấu chỉ thị điện từ

3.2.3 Cơ cấu đo điện động

2

q

I L d

dL

d dL I

23

Hình 1.26: Cấu tạo của cơ cấu chỉ thị điện động

- Phần tĩnh: gồm: cuộn dây 1 (được chia thành hai phần nối tiếp nhau) để tạo ra

từ trường khi có dòng điện chạy qua Trục quay chui qua khe hở giữa hai phần cuộn dây tĩnh

- Phần động: gồm một khung dây 2 đặt trong lòng cuộn dây tĩnh Khung dây 2

được gắn với trục quay, trên trục có lò xo cản, bộ phận cản dịu và kim chỉ thị

Cả phần động và phần tĩnh được bọc kín bằng màn chắn để ngăn chặn ảnh hưởng của từ trường ngoài

b Nguyên lý hoạt động

Khi có dòng điện I1 chạy vào cuộn dây 1 (phần tĩnh) làm xuất hiện từ trường trong lòng cuộn dây Từ trường này tác động lên dòng điện I2 chạy trong khung dây 2 (phần động) tạo nên mômen quay làm khung dây 2 quay một góc α Mômen quay được tính:

với: We là năng điện từ trường

Có hai trường hợp xảy ra:

- I1, I2 là dòng điện một chiều:

Trong đó: L1, L2 : là điện cảm của cuộn dây phần tỉnh và phần động

M12: là hỗ cảm giữa hai cuộn dây tĩnh và động

I1, I2 : là dòng điện 1 chiều chạy trong hai cuộn dây tĩnh và động

we

q

d M

- I1 và I2 là dòng điện xoay chiều:

Với ψ là góc lệch pha giữa hai dòng điện

ở điều kiện cân bằng: Mq = Mc

dM

d dM

os

dM

d dM

25

3.3.2 Các bước lắp đặt vôn kế đo điện áp nguồn một pha

Bước 1: Chọn vôn kế

- Loại vồn kế:

+ Xoay chiều hoặc một chiều

+ Loại kim (analog) hoặc loại số (digital)

Hình 1.29: Vị trí vôn kế trên tủ điện

- Lấy dấu: + Sử dụng miếng giấy bọc kèm theo ép vào vị trí lắp vôn kế

+ Lấy bút đánh dấu vị trí cần khoan, khoét lỗ

26

Hình 1.30: Cách lấy dấu lắp vôn kế

Yêu cầu: Vôn kế phải lắp thẳng đứng

- Khoan, khoét lỗ theo vị trí lấy dấu: sử dụng khoan cầm tay để khoan, khoét lỗ + Khoan 4 lỗ nhỏ ở 4 góc bằng mũi khoan 4

+ Khoét lỗ ở giữa bằng mũi khoét 63

(Để khoét đúng vị trí lấy dấu trước khi khoét ta kẻ 2 đường kính chéo để lấy tâm, sau đó sử dụng mũi khoan nhỏ khoan lỗ ở tâm rồi mới sử dụng mũi khoét

để khoét)

Hình 1.31: Sau khi khoan, khoét vị trí lắp đặt vôn kế

- Cố định vôn kế: chắc chắn bằng các ốc, vòng đệm kèm theo và đúng chiều

27

Hình 1.32: Cách cố định Vôn kế Bước 3: Đấu nối: Vôn kế đấu song song với phần tử cần đo điện áp, đảm bảo

chắc chắn, thẩm mỹ

Bước 4: Kiểm tra, cấp nguồn đọc kết quả

- Kiểm tra:

+ Kiểm tra bằng mắt: Dùng mắt quan sát

+ Kiểm tra ngắn mạch: Dùng VOM để thang Ω đo 2 đầu cấp nguồn kìm đồng hồ phải chỉ một giá trị điện trở bằng điện trở của tải

Nếu kim về 0 thì bị ngắn mạch Nếu kim không lên thì bị hở mạch

- Cấp nguồn đọc kết quả đo: Giá trị đo = giá trị đọc

28

3.4 Đo điện áp một chiều (DC)

Để đo điện áp một chiều ta dùng Vônmet một chiều mắc song song với mạch cần đo

Các bước lắp đặt vôn kế một chiều tương tự vôn kế xoay chiều

Chú ý: Cực dương của Vônmet mắc với cực dương nguồn, cực âm của Vônmet mắc với cực âm nguồn

Bài tập thực hành:

4 Đo điện trở

4.1 Phân loại điện trở

Có nhiều cách phân loại điện trở Dưới đâu là cách phân loại thông dụng trong kỹ thuật đo

Phân loại dựa vào giá trị điện trở ta phân ra thành ba nhóm:

+ Điện trở giá trị nhỏ: là các điện trở có giá trị R < 1Ω;

+ Điện trở giá trị trung bình: là các điện trở có giá trị là 1Ω ≤ R < 0,1 MΩ

29

+ Điện trở giá trị lớn: là các điện trở có giá trị R ≥ 0,lMΩ

4.2 Đo điện trở bằng ôm kế

Ôm mét là đồng hồ dùng để đo điện trở giá trị trung bình 1Ω ≤ R < 0,1MΩ

R Trên cơ sở đó người ta chế tạo các ôm kế đo điện trở

- Phân loại ôm kế: phụ thuộc vào cách sắp xếp sơ đồ mạch đo của ôm kế có

thể chia ôm kế thành hai loại:

 Ôm kế nối tiếp

 Ôm kế song song

Ôm kế nối tiếp:

Là ôm kế có điện trở cần đo Rx được nối tiếp với cơ cấu chỉ thị từ điện

U R I



30

Hình 1.39: Ôm kế nối tiếp:

a) Sơ đồ nguyên lý b) Đặc tính thang chia độ

Trong sơ đồ cấu tạo có Rp là điện trở dùng để bảo đảm sao cho khi Rx = 0 thì dòng qua cơ cấu chỉ thị là lớn nhất (lệch hết thang chia độ), tác dụng là để bảo

vệ cơ cấu chỉ thị khỏi dòng quá lớn

RM : là biến trở điều chỉnh không

R= rct + R0 = U0 / Ictmax; với R0 = RM + Rp

Từ nhận xét trên ta có thể vẽ đặc tính thang chia độ ôm kế nối tiếp như hình 7.2b Ta nhận thấy rằng thang chia độ của ôm kế ngược với thang chia độ của vônmét (khi cùng sử dụng một cơ cấu chỉ thị: ví dụ như trong đồng hồ vạn năng chỉ thị kim)

Từ biểu thức tính Ict thấy rằng độ chỉ của ôm kế rất phụ thuộc nguồn cung

max

0 max

31

cấp U0 thường bằng pin nếu nguồn thay đổi giá trị sẽ gây sai số để khắc phục điều này người ta mắc thêm biến trở RM để điều chỉnh khi U0 thay đổi Trước khi đo điện trơ ta chập hai đầu que đo (Rx=0) rồi điều chỉnh biến trở RM để kim lên giá trị lớn nhất ( kim chỉ zêro, Ict = Ictmax)

Ôm kế sơ đồ song song:

Là ôm kế có bộ phận chỉ thị của ôm kế nối song song với điện trở cần đo (H

7.3a) Ôm kế loại này dùng để đo điện trở tương đối nhỏ (Rx< kΩ)

Hình 1.40: Ôm kế sơ đồ song song

a) Sơ đồ nguyên lý b) Đặc tính thang chia độ

Vì điện trở cần đo Rx mắc song song với cơ cấu chỉ thị nên khi Rx = ∞ (chưa mắc Rx vào mạch đo) thì dòng qua chỉ thị sẽ lớn nhất (Ict = Ictmax = Ictđ.m)

Nếu Rx≈ 0 thì hầu như không có dòng qua cơ cấu chỉ thị: Ict≈ 0 Như vậy thang đo của ôm kế loại này chung chiều với thang đo của vônmét (H.7.3b) Điều chỉnh thang đo của ôm kế khi nguồn cung cấp thay đổi (thường điều chỉnh ứng với Rx = ∞ tức là hở mạch đo) bằng cách dùng chiết áp RM

4.3 Đo điện trở bằng cầu điện trở

Cầu điện trở dùng để đo điện trở với độ chính xác cao, cầu điện trở gồm 2 loại: cầu đơn và cầu kép

32

Hình 1.41: Cầu đo điện trở

a Cầu đơn: cầu đơn là thiết bị đo điện trở vừa và lớn với độ chính xác cao Sơ

đồ nguyên lý như hình.7.5:

 Cấu tạo: R4 là điện trở đề các có thể thay đổi từ 0 đến 9999, bước 1Ω

R1, R3 là các điện trở cố định Các điện trở Rl, R4, R3 là các điện trở mẫu làm bằng hợp kim của mangan có độ chính xác cao, Rx = R2 là điện trở cần đo Chỉ thị cân bằng là cơ cấu từ điện có độ nhạy cao, ngưỡng độ nhạy rất nhỏ

 Nguyên lý hoạt động: Khi đo ta điều chỉnh biến trở cho cầu cân bằng, lúc đó

điện thế tại điểm a và điểm b bằng nhau do đó ta có quan hệ sau:

Hình 1.42:

a

b

33

Thông thường R1/R3 là bội số của 10 và thường bằng (0,001; 0,01; 0,1; 1; 10; 100)

Căn cứ vào vị trí của con trượt trên R4 ta xác định được Rx

Nhận xét: Cầu đơn có một nhược điểm là không loại trừ được điện trở dây

nối nhưng có ưu điểm là dễ cân bằng

Để mở rỗng thang đo cho cầu đo người ta thay đổi giá trị R 3 như hình 7.6

R 5 điện trở dùng để điều chỉnh độ nhảy của cơ cấu chỉ thị Trước khi đo ta đóng khóa K được mở ra để điều chỉnh thô (bảo vệ quá dòng điện cho chỉ thị) khi cầu

đã tương đối cân bằng người ta đóng khóa K lại để chỉnh tinh cho đến khi cầu cân băng hoàn toàn

Hình 1.43: Sơ đồ nguyên lý mở rộng thang đo cầu đơn

b Cầu kép:

Việc dùng cầu đơn để đo điện trở nhỏ (khoảng dưới 1Ω) thường không thuận tiện và sai số lớn vì bị ảnh hưởng của điện trở nối dây và điện trở tiếp xúc Trong trường hợp này phải sử dụng cầu kép để đo điện trở nhỏ và rất nhỏ

o Cấu tạo của cầu kép:

34

Hình 1.44: Cấu tạo của cầu kép

Cầu kép gồm: các điện trở R1; R2; R3; R4 và R là điện trở của các nhánh cầu ;

Rx là điện trở cần đo và R0 là điện trở mẫu chính xác cao Để tránh điện trở tiếp xuc khi nối các điện trở vào mạch bằng cách chế tạo R0 và Rx dưới dạng các điện trở 4 đầu

o Nguyên lý hoạt động của cầu kép: Khi đo ta điều chỉnh cho cầu cân bằng,

tức kim điện kế chỉ 0, dòng qua chỉ thị bằng 0, ta có:

+ Dòng qua Rl, R2 là dòng I1, dòng qua R3, R4 là dòng I2

+ Điện trở cách điện dây cáp điện…

b Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Mê gôm met gồm 2 bộ phận chính: nguồn cao áp và bộ phận chỉ thị

- Nguồn cao áp được cung cấp từ 1 máy phát quay tay hoặc từ pin thông qua

mạch nhân áp nguồn cao áp cấp điện áp từ 500V – 2500V

- Bộ phận chỉ thị là 1 lôgômet từ điện có cấu tạo như hình 7.9

Gồm 2 khung dây, một khung tạo momen quay và một khung tao momen phản kháng Góc quay α tỷ lệ với tỉ số của 2 dòng điện, dòng I1 đi qua khung đây

W1, điện trở R1, dòng điện I2 đi qua khung đây W2, điện trở R2 , Rx và R3

Hình 1.45: Mê ga ôm dung MF Hình 1.46: Mê ga ôm dung PIN

Các giá trị R1, R2, R3, và r1, r2 là các hằng số nên góc quay α tỷ lệ so với Rx

và không phụ thuộc vào điện áp cung cấp

1 1

0 2

2 2 x 3

U I

U I

Các bước đo điện trở bằng Megaom

Bước 1: Kiểm tra PIN

Nhấn nút Battery check kiểm tra PIN Nếu đèn Battery check sáng tốt thì pin tốt, nếu đèn Battery check sáng yếu là phải thay pin

Bước 2: Thực hiện đo

- Cắm dây đỏ vào chân LINE, cắm dây đen vào chân EARTH của đồng hồ

- Kẹp 2 đầu dây đo vào 2 vị trí cần đo điện trở (kẹp chắc chắn, tiếp xúc tốt)

- Nhấn nút TEST, xoay giử