Bài giảng đo lường điện (CĐ)

Bài giảng đo lường điện Hệ cao đẳng Tài liệu gồm 61 trang định dạng Word (doc) về đo lường điện dành cho sinh viên hệ cao đẳng 1 Đại cương về đo lường 2 Đo các đại lượng điện cơ bản 3 Sử dụng các dụng cụ đo thông dụng

BÀI GI NG O L ẢNG ĐO LƯỜNG ĐIỆN ĐO LƯỜNG ĐIỆN ƯỜNG ĐIỆN NG I N ĐO LƯỜNG ĐIỆN ỆN

Mục lục

BÀI GI NG O LẢNG ĐO LƯỜNG ĐIỆN ĐO LƯỜNG ĐIỆN ƯỜNG ĐIỆNNG I NĐO LƯỜNG ĐIỆN ỆN 1

B i 1: ài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆNẠI CƯƠNG VỀI CƯƠNG VỀNG VỀ O LĐO LƯỜNG ĐIỆN ƯỜNG ĐIỆNNG 2

1 Khái niệm về đo lường 2

2 Các phương pháp đo 2

3 Sai s trong o lố trong đo lường đ ường 2

B i 2ài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ : O CÁC ĐO LƯỜNG ĐIỆN ĐO LƯỜNG ĐIỆNẠI CƯƠNG VỀI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢNNG I N CĐO LƯỜNG ĐIỆN ỆN ƠNG VỀ ẢNG ĐO LƯỜNG ĐIỆN 5 B N 1 Khái ni m v o lệ ề đ ường i n.đ ệ 5

2 Phân lo i d ng c o lại dụng cụ đo lường điện ụ ụ đ ường i n.đ ệ 5

3 o các ĐO LƯỜNG ĐIỆN đại dụng cụ đo lường điện ượng điện cơ bản.i l ng i n c b n.đ ệ ơ ản .5

N I DUNG TH C HÀNHỘI DUNG THỰC HÀNH ỰC HÀNH 21

B i 3: S D NG CÁC D NG C O THÔNG D NGài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ Ử DỤNG CÁC DỤNG CỤ ĐO THÔNG DỤNG ỤNG CÁC DỤNG CỤ ĐO THÔNG DỤNG ỤNG CÁC DỤNG CỤ ĐO THÔNG DỤNG ỤNG CÁC DỤNG CỤ ĐO THÔNG DỤNG ĐO LƯỜNG ĐIỆN ỤNG CÁC DỤNG CỤ ĐO THÔNG DỤNG 33

1 S d ng ử dụng đồng hồ đo VOM ụ đồng hồ đo VOMng h o VOMồng hồ đo VOM đ ch th kim.ỉ thị kim ị kim .33

2 S d ng ử dụng đồng hồ đo VOM ụ đồng hồ đo VOMng h VOM ch th s ồng hồ đo VOM ỉ thị kim ị kim ố trong đo lường .41

3 S d ng ử dụng đồng hồ đo VOM ụ đồng hồ đo VOMng h ồng hồ đo VOM Ampe kìm 44

Bài 1: Đ I C ẠI CƯƠNG VỀ ƯƠNG VỀ NG V Ề ĐO LƯỜNG

1 Khái niệm về đo lường.

Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có kếtquả bằng số so với đơn vị đo

Kết quả đo được biểu diễn dưới dạng: X = A.X0

Trong đó: X - Đại lượng đo

X0 - Đơn vị đo

A - Con số kết quả đo

2 Các phương pháp đo

Các phương pháp đo được chia làm 2 loại:

- Phương pháp đo trực tiếp: Kết quả có được chỉ sau một lần đo

Ví dụ: Đo điện áp bằng Volt kế; Đo dòng điện bằng Ampe kế.

- Phương pháp đo gián tiếp: Kết quả có được bằng cách tính ra từ kết quả đotrực tiếp các đại lượng khác có liên quan

Ví dụ: Muốn đo điện áp nhưng không có Volt kế, ta đo điện áp bằng cách:

+ Dùng Ohm kế đo điện trở; Dùng Am pe kế đo dòng điện đi qua mạch.+ Sau đó áp dụng công thức U = I.R để tính ra trị số điện áp cần đo

3 Sai s trong đo l ố trong đo lường ườ ng

3.1 Khái niệm về sai số.

Khi đo, số chỉ của dụng cụ đo luôn có sự sai lệch với giá trị thực của đạilượng cần đo Lượng sai lệch này gọi là sai số







3.2.2 Theo nguồn gây ra sai số.

a) Sai số phương pháp: Thao tác của người đo không chuẩn.

b) Sai số thiết bị: Các dụng cụ đo có độ chính xác giới hạn, gây ra sai số

dụng cụ

c) Sai số chủ quan: Do người đo nhìn lệch, nhìn nghiên, đọc sai.

d) Sai số bên ngoài: Nhiệt độ môi trường thay đổi, ảnh hưởng của điện

về “0”, chỉnh đường tâm ngang sai trong dao động ký…)

- Sai số hệ thống thay đổi: Sai số do sự dao động của nguồn cung cấp (pinyếu, ổn áp không tốt…), do ảnh hưởng của trường điện từ…

Sai số hệ thống do khắc vạch là 1 độ (Khi đọc cần hiệu chỉnh thêm 1 độ)

b) Sai số ngẫu nhiên:

L sai s m giá tr c a nó thay ài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ố trong đo lường ài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ị kim ủa nó thay đổi rất ngẫu nhiên do sự thay đổi của đổi rất ngẫu nhiên do sự thay đổi của ất ngẫu nhiên do sự thay đổi của i r t ng u nhiên do s thay ẫu nhiên do sự thay đổi của ự thay đổi của đổi rất ngẫu nhiên do sự thay đổi của ủa nó thay đổi rất ngẫu nhiên do sự thay đổi của i c a môi trường bên ngo i (thao tác ngài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ườ đi o không chu n, môi trẩn, môi trường thay đổi …) ường thay đổi rất ngẫu nhiên do sự thay đổi của …).i )

- Đối với mỗi loại dụng cụ đo đã chọn, có độ chính xác nhất định, ta có thểxác định sai số tuyệt đối gây bởi dụng cụ đo theo cấp chính xác của dụng cụ đo

* Ví dụ: Vôn kế có cấp chính xác là 1 thì khi đo ở thang đo 200 vôn, đọc

được 200 vôn; thì sai số tuyệt đối là: A = 200 x 1/100 = 2 (V)

- Thông thường, sai số dụng cụ đo có thể lấy bằng nửa hoặc một độ chia nhỏnhất trên dụng cụ đo Trong một số dụng cụ đo có cấu tạo phức tạp, sai số dụng cụ

đo được tính theo một công thức do nhà sản xuất quy định

3.4 Cách viết kết quả đo.

Kết quả đo (A) không cho dưới dạng một con số, mà cho dưới dạng mộtkhoảng giá trị, mà chắc chắn giá trị thực (Ath) nằm trong khoảng này:

Ath = A  A3.5 Các phương pháp h n ch sai sại dụng cụ đo lường điện ế sai số ố trong đo lường

h n ch sai s trong t ng tr ng h p,có các ph ng pháp sau:

ĐO LƯỜNG ĐIỆNể hạn chế sai số trong từng trường hợp,có các phương pháp sau: ại dụng cụ đo lường điện ế sai số ố trong đo lường ừng trường hợp,có các phương pháp sau: ườ ợng điện cơ bản ươ

- Chuẩn bị tốt trước khi đo: Kiểm tra dụng cụ đo trước khi sử dụng; chỉnh

"0" trước khi đo…

- Quá trình đo có phương pháp phù hợp: Vị trí để dụng cụ đo phải bằngphẳng; vị trí đặt mắt phải vuông góc với mặt số của dụng cụ đo; tiến hành đo nhiềulần …

- Xử lý kết quả đo sau khi đo: Sau n lần đo sẽ có n kết quả đo, tính toán lấygiá trị trung bình; Sử dụng cách bù sai số ngược dấu (cho một lượng hiệu chỉnh vớidấu ngược lại) trong trường hợp sai số hệ thống không đổi; sử dụng công thức vàtính toán phải chính xác …

CÂU HỎI ÔN TẬP

Câu 1: Em hãy nêu định nghĩa về đo lường ?

Câu 2: Phương pháp đo là gì ? Có mấy phương pháp đo ?

Câu 3: Sai số là gì ? Có mấy loại sai số ? Phương pháp hạn chế sai số ?

Bài 2: ĐO CÁC Đ I L ẠI CƯƠNG VỀ ƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN NG ĐI N C B N ỆN CƠ BẢN ƠNG VỀ ẢN

1 Khái ni m v đo l ệ ề ườ ng đi n ệ

Đo lường điện là xác định các đại lượng vật lí của dòng điện nhờ các dụng

cụ đo lường như Ampe kế, Volt kế, Ohm kế, Watt kế , Công tơ điện (KWh kế)

2 Phân lo i d ng c đo l ại dụng cụ đo lường điện ụng cụ đo lường điện ụng cụ đo lường điện ườ ng đi n ệ

2.1 Phân loại theo đại lượng đo.

Dụng cụ đo điện áp

Dụng cụ đo dòng điện

Dụng cụ đo công suất

Dụng cụ đo điện năng

2.2 Phân loại theo nguyên lý làm việc.

Dụng cụ đo kiểu từ điện

Dụng cụ đo kiểu điện từ

Dụng cụ đo kiểu điện động

Sơ đồ mắc Volt kế

b) Cấu tạo, nguyên lý của Volt kế một chiều:

* Cấu tạo.

Kim chỉ thị

Thang đo

Ký hiệu cơ cấu từ điện

Chỉnh về “0”

Cơ cấu đo từ điện

* Nguyên lý hoạt động.

c) Phương pháp đo. - Chọn thang đo: + Ước lượng đại lượng cần đo: Căn cứ vào thông số mạch điện, Catalog của máy để ước lượng xem giá trị cần đo nằm trong khoảng nào, nếu giá trị ước lượng quá giới hạn của dụng cụ đo thì cần thay dụng cụ khác + Lựa chọn thang đo phù hợp: Căn cứ vào ước lượng giá trị để chọn thang đo (6V hoặc 12V )

- Phương pháp đo:

3.1.2 Đo điện áp xoay chiều.

a) Nguyên lý chung:

Sơ đồ mắc Volt kế

b) Cấu tạo, nguyên lý của Volt kế xoay chiều:

* Cấu tạo.

Cấu tạo Volt kế xoay chiều

Cơ cấu đo điện từ

* Nguyên lý hoạt động.

Kim chỉ thị

Thang đo

Ký hiệu cơ cấu điện từ Chỉnh về “0”

c) Phương pháp đo. - Chọn thang đo: + Ước lượng đại lượng cần đo: Căn cứ vào thông số mạch điện, Catalog của máy để ước lượng xem giá trị cần đo nằm trong khoảng nào, nếu giá trị ước lượng quá giới hạn của dụng cụ đo thì cần thay dụng cụ khác + Lựa chọn thang đo phù hợp: Căn cứ vào ước lượng giá trị để chọn thang đo (250V, 500V )

- Phương pháp đo:

3.2 Đo dòng điện 3.2.1 Đo dòng điện một chiều. a) Nguyên lý chung:

Sơ đồ mắc Ampe kế một chiều

b) Cấu tạo, nguyên lý của Ampe kế một chiều:

* Cấu tạo.

Cấu tạo Ampe kế một chiều

Cơ cấu đo từ điện

Ký hiệu cơ cấu từ điện

Chỉnh về “0”

* Nguyên lý hoạt động.

c) Phương pháp đo. - Chọn thang đo: + Ước lượng đại lượng cần đo: Căn cứ vào thông số mạch điện, Catalog của máy để ước lượng xem giá trị cần đo nằm trong khoảng nào, nếu giá trị ước lượng quá giới hạn của dụng cụ đo thì cần thay dụng cụ khác + Lựa chọn thang đo phù hợp: Căn cứ vào ước lượng giá trị để chọn thang đo (6V hoặc 12V) - Phương pháp đo:

3.2.2 Đo dòng điện xoay chiều. a) Nguyên lý chung:

Sơ đồ mắc Ampe kế xoay chiều

b) Cấu tạo, nguyên lý của Volt kế xoay chiều:

* Cấu tạo.

Cấu tạo Volt kế xoay chiều

Cơ cấu đo điện từ

* Nguyên lý hoạt động.

Kim chỉ thị

Thang đo

Ký hiệu cơ cấu điện từ Chỉnh về “0”

c) Phương pháp đo. - Chọn thang đo: + Ước lượng đại lượng cần đo: Căn cứ vào thông số mạch điện, Catalog của máy để ước lượng xem giá trị cần đo nằm trong khoảng nào, nếu giá trị ước lượng quá giới hạn của dụng cụ đo thì cần thay dụng cụ khác + Lựa chọn thang đo phù hợp: Căn cứ vào ước lượng giá trị để chọn thang đo (10A, 20A )

- Phương pháp đo:

3.3 Đo công suất 3.3.1 Đo công suất bằng Volt kế và Ampe kế. a) Nguyên lý chung:

Sơ đồ mắc Ampe kế và Volt kế

b) Nhược điểm của phương pháp:

- Chậm có kết quả vì phải qua quá trình tính toán trung gian

- Cần phải có 2 dụng cụ đo

- Sai số tương đối lớn (Sai số của Ampe kế + Sai số của Volt kế)

3.2.2 Đo công suất bằng Watt kế điện động.

a) Cấu tạo, nguyên lý của Watt kế điện động.

Chỉnh về “0”

Nối dây

cấp nguồn vào

Cơ cấu đo điện động Trong đó:

- Current coil : Cuộn dòng - Potential : Cuộn áp

* Nguyên lý hoạt động.

* Đặc điểm và công dụng. - Watt kế điện động có cực tính nên khi đảo pha của 1 trong 2 cuộn dây Watt kế sẽ quay ngược Vì vậy, các cuộn dây được đánh dấu (*), khi nối các đầu dây cần nối các đầu dây có dấu (*) với nhau - Watt kế điện động thường có nhiều thang đo theo dòng và áp Giới hạn đo theo dòng là 5A và 10A; theo áp là 150A và 300A - Độ chính xác đạt 0,1 tới 0,2% với tần số dưới 200Hz b) Đo công suất trong mạch 1 chiều và mạch xoay chiều 1 pha. Sử dụng Watt kế để Đo công suất trong mạch 1 chiều và mạch xoay chiều 1 pha có 2 cách đấu + Đấu theo hình (a) dùng khi đo mạch điện có công suất nhỏ

Hình (a): Cuộn điện áp mắc trước + Đấu theo hình (b) dùng khi đo mạch điện có công suất lớn

Hình (b): Cuộn điện áp mắc sau

c) Đo công suất trong mạch xoay chiều 3 pha.

- Đo công suất ở mạch 3 pha 4 dây dùng 3 Watt kế 1 pha

Kết quả: P3P = P1 + P2 + P3

Mỗi Watt kế mắc vào một pha

- Đo công suất ở mạch 3 pha 4 dây dùng Watt kế 3 pha 3 phần tử (3 cuộn dòng và 3 cuộn áp) có cùng trục quay Chỉ số của Watt kế tỉ lệ với công suất 3 pha

Sử dụng Watt kế 3 pha

- Đo công suất của mạch 3 pha 4 dây cân bằng chỉ cần dùng một Watt kế mộtpha đo công suất ở một pha Kết quả: P3P = 3.P

3.4 Đo điện năng.

3.4.1 Dụng cụ đo điện năng.

a) Cấu tạo, nguyên lý của công tơ điện.

* Cấu tạo 1 pha.

Trong đó:

14 Nắp che ổ đấu dây

A1 Hiệu chỉnh tải đầy (100%)A2 Hiệu chỉnh tải thấp (5% và 10%)A3 Hiệu chỉnh tải cảm ứng (cosφ)

* Cấu tạo của công tơ điện 3 pha.

Gồm 2 cơ cấu công tơ 1 pha nối trên cùng một trục quay

14 Nắp che ổ đấu dây

15 A1 Hiệu chỉnh tải đầy (100%)

16 A2 Hiệu chỉnh tải thấp (5% và 10%)

17 A3 Hiệu chỉnh tải cảm ứng (cosφ)

* Nguyên lý hoạt động.

- Công tơ điện làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ

Cơ cấu đo kiểm cảm ứng điện từ

N

Đĩa nhôm

Trục của cơ cấu

N I DUNG TH C HÀNH ỘI DUNG THỰC HÀNH ỰC HÀNH 1 Đo dòng điện xoay chiều bằng Ampe kế a) Sơ đồ lắp mạch đo.

L N

CT

220V-100W

220V-1000W 220V-100W

b) Trình tự tiến hành: - B1: Nối dây theo sơ đồ Đóng công tắc K, ghi trị số Ampe kế chỉ điền vào bảng - B2: Tháo 1 bóng đèn, đọc Ampe kế chỉ và ghi vào bảng - B3: Tháo 1 bóng đèn nữa, ghi trị số Ampe kế chỉ vào bảng Trình tự Kết quả tính Kết quả đo Lần 1 Lần 2 Lần 3

2 Đo điện áp xoay chiều bằng Volt kế.

a) Sơ đồ lắp mạch đo.

L N

b) Trình tự tiến hành:

- B1: Nối dây theo sơ đồ Đóng công tắc K, ghi trị số V kế của 2 điểm A-D

- B2: Đo V ở A-C , đọc Vôn kế và ghi vào bảng

- B3: Đo ở 2 điểm A-B (1 đèn), ghi trị số V vào bảng

Lần 1

Lần 2

Lần 3

3 Đo công suất một pha bằng Volt kế và Ampe kế.

a) Sơ đồ lắp mạch đo.

L N

CT

220V-100W

220V-100W

b) Trình tự tiến hành:

- B1: Nối dây theo sơ đồ Đóng công tắc K, ghi trị số của Ampe kế và Volt

kế khi cắm vào ổ cắm một bàn là có P = 1000W, điền vào bảng

- B2: Đọc, ghi trị số của Ampe kế và Volt kế khi cắm vào ổ cắm một bàn là

có P = 1000W, một nồi cơm điện có P = 500W, điền vào bảng

Lần 1

Lần 2

4 Lắp đặt công tơ điện 1 pha.

b) S ơ đồng hồ đo VOM ắp đặt công tơ điện 1 pha: đặt công tơ điện 1 pha: l p t công t i n 1 pha: ơ đ ệ

Trong đó:

1 Dây pha (nóng) vào

2 Dây pha (nóng) ra

3 Dây trung hòa vào

4 Dây trung hòa ra

CD

CT

- Thực tế cấu tạo bên trong công tơ điện thì dây số 3 và dây số 4 đấu chungnhau.

- Chú ý mắc dây đúng như trên để có hiệu quả cao nhất

- Để xác định dây Pha (nóng) thì ta dùng bút thử điện, dây nào làm bút thửđiện đỏ thì là dây Pha (nóng)

b) Ý nghĩa các thông số công tơ 1 pha.

Các thông s công t 1 pha nh 10(40)A, 220V, 450 vòng/kWh, c p 2 có ý ngh a ố trong đo lường ơ ư ất ngẫu nhiên do sự thay đổi của ĩa gì?

c) Cách đọc chỉ số công tơ 1 pha.

- Công tơ 1 pha có 6 chữ số, 5 chữ số màu đen và 1 chữ số cuối cùng màu

đỏ Chữ số màu đỏ có giá trị 1/10kWh Còn các chữ số màu đen ghép lại có giá trị

từ 00000 -> 99999kWh

- Giả sử dãy số là 234567 thì giá trị cần đọc là 23456.7kWh Thông thường

ta chỉ đọc là 23456kWh, bỏ qua phần thập phân

d) Ki m tra công t ể hạn chế sai số trong từng trường hợp,có các phương pháp sau: ơ

- Ki m tra s l m vi c chính xác c a công t d a v o h ng s công t :ể hạn chế sai số trong từng trường hợp,có các phương pháp sau: ự thay đổi của ài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ệ ủa nó thay đổi rất ngẫu nhiên do sự thay đổi của ơ ự thay đổi của ài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ằng số công tơ: ố trong đo lường ơ

+ Hằng số công tơ:

Cp = (Vòng/KWh)+ Cp thể hiện số vòng quay của công tơ (N) khi tiêu hao công suất P = 1KWtrong thời gian t = 1 giờ

Ví dụ:

Một công tơ điện 1 pha có các thông số như sau: U = 220 V, I = 5(20)A, Cp

= 900 (Vòng/KWh), có tải là 1 Bóng đèn có công suất P = 1 KW hãy kiểm tra công

tơ làm việc có chính xác hay không ?

Giải thích:

P.t N

5 Lắp đặt công tơ điện 3 pha.

a) S ơ đồng hồ đo VOM ắp đặt công tơ điện 1 pha: đặt công tơ điện 1 pha: l p t công t i n 3 pha ơ đ ệ

* Sơ đồ lắp đặt công tơ điện 3 pha trực tiếp.

Dây N

* Sơ đồ lắp đặt công tơ điện 3 pha gián tiếp sử dụng 3 biến dòng đo lường.

- Công tơ điện 3 pha gián tiếp thường có 11 đầu ra dây, và được ký hiệu từ 1đến 11 theo thứ tự từ trái sang phải

- Trên sơ đồ chia 11 chân làm 4 nhóm tín hiệu:

+ Nhóm pha A: Bao gồm tín hiệu điện áp pha A (đầu số 2) và tín hiệu dòngpha A (đầu số 1 và đầu số 3)

+ Nhóm pha B: Bao gồm tín hiệu điện áp pha B (đầu số 5) và tín hiệu dòngpha A (đầu số 4 và đầu số 6)

+ Nhóm pha C: Bao gồm tín hiệu điện áp pha C (đầu số 8) và tín hiệu dòngpha A (đầu số 7 và đầu số 9)

+ Nhóm Trung tính (N): Bao gồm tín hiệu điện áp trung tính (đầu số 10 và

11 đã được nối với nhau)

- Sơ đồ nối dây công tơ như sau:

- Khi tiến hành nối dây ta cần lưu ý những điều sau đây:

+ Ngõ ra thứ cấp biến dòng đo lường pha A thì nối vào tín hiệu dòng pha A,

có ký hiệu đầu (K) và cuối (L), không được nhầm lẫn

+ Khi luồn dây qua lỗ biến dòng cần phải đúng chiều K qua L

+ Tín hiệu áp của pha nào phải nối đúng vào pha đó

+ Tín hiệu nối phải đảm bảo chắc chắn

- Nếu có sai sót trong 4 lưu ý kể trên sẽ dẫn đến sai số của phép đo rất lớn.b) ĐO LƯỜNG ĐIỆNọc chỉ số công tơ điện 3 pha.c ch s công t i n 3 pha.ỉ thị kim ố trong đo lường ơ đ ệ

* Đọc chỉ số công tơ điện 3 pha trực tiếp.

- Công tơ 3 pha trực tiếp thường gồm các loại 10(20)A, 20(40)A, 30(60)A,50(100)A Nói chung loại trực tiếp có cách đọc khá giống nhau: Không cần nhânthêm hệ số