Giáo trình Đo lường điện và không điện (Nghề Điện dân dụng - Trình độ Cao đẳng): Phần 1 - CĐ GTVT Trung ương I

Giáo trình Đo lường điện và không điện (Nghề Điện dân dụng - Trình độ Cao đẳng) được biên soạn gồm có 12 bài và được chia thành 2 phần, phần 1 gồm có những nội dung chính sau: Khái niệm về đo lường điện, đo dòng điện, đo điện áp, đo điện trở cách điện bằng Mê Gôm Mét, sử dụng VOM, đo công suất bằng Oát mét. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm nội dung chi tiết.

1

TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I

GIAO TRINH

DO LUONG DIEN VA KHONG DIEN

NGHE: ĐIỆN DAN DUNG TRÌNH ĐỘ CAO ĐĂNG

Ban hành theo Quyết định số 1955/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày 21/12/2017 của Hiệu

trưởng Trường Cao đắng GTVT Trung ương I

Hà Nội, năm 2017

LOI GIGI THIEU

Đo lường điện và không điện là mô đun nghiên cứu và thực hành các phương pháp đo, các dụng cụ đo các đại lượng điện như: Điện áp, dòng điện, công suất, điện năng, và đại lượng không điện như: Đường kính, độ sâu, vận tốc Mô đun đo lường điện và không điện được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học chung, các môn học/ mô đun: An toàn lao động; Mạch điện; Vật liệu điện;

Vẽ kỹ thuật; Vẽ điện: Kỹ thuật điện tử cơ bản; Khí cụ điện hạ thế

Giáo trình mô đun đo lường điện và không điện được biên soạn dựa trên các

giáo trình và tài liệu tham khảo đã có, và giáo trình này được dùng đề giảng dạy

và làm tài liệu tham khảo cho học sinh nghề điện dân dụng Nội dung của giáo

trình được trình bày trong 13 bài cụ thê như sau:

Bài 1: Các khái niệm về đo lường điện,

Bài 2: Đo dòng điện,

Bài 3: Đo điện áp,

Bai 4: Do điện trở cách điện bằng mê gôm mét,

Bài 5: Sử dụng VOM,

Bài 6: Đo công suất bằng oát mét,

Bài 7: Đo điện năng 1 pha bằng công tơ 1 pha,

Bài 8: Đo điện năng 3 pha bằng công tơ 3 pha,

Bài 9: Sử dụng máy hiện sóng,

Bai 10: Do điện trở tiếp dia bang ter rô mét,

Bai 11: Do dudng kinh và độ sâu bằng thước kẹp,

Bài 12: Do đường kính dây điện từ bằng pan me,

Bài 13: Do tốc độ bằng tốc độ kế.

3 Phương pháp mở rộng giới hạn đo

BÀI 3 ĐO ĐIỆN ÁP

1.1 Mê gôm mét cơ

1.2 Mê gôm mét điện tử

BÀI 6 ĐO CONG SUAT BANG OAT MET

3.Những điểm lưu ý khi sử dụng oát mét

BÀI 7 ĐO ĐIỆN NĂNG | PHA

1.Cấu tạo, nguyên lý hoạt động công tơ một pha

2.Sơ đồ nối dây công tơ một pha

3.Lắp đặt, nối dây công tơ một pha

BÀI § ĐO ĐIỆN NĂNG 3 PHA

1.Cấu tạo, nguyên lý hoạt động công tơ 3 pha 3 phần tử

2.Sơ đồ nối đây công tơ 3 pha 3 phần tử

3.Chọn và kiểm tra công tơ

4.Đọc chỉ số và tính điện năng tiêu thụ

BÀI 9 SỬ DỤNG MÁY HIỆN SÓNG

BÀI 10 ĐO ĐIỆN TRỞ TIẾP ĐÁT BẰNG TER-RÔ-MÉT

1.Cách sử dụng ter-rô mét đo điện trở tiếp đất

BÀI 13 ĐO TÓC ĐỘ BANG TÓC ĐỘ KE

I Cấu tạo, hoạt động tốc độ kế

2 Tốc độ kế xung

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TEN MO DUN: DO LUONG DIEN VA KHONG DIEN

Ma m6 dun: MB19

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô dun:

- Vị trí mô đun: Mô đun được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học chung, các môn học/ mô đun: An toàn lao động; Mạch điện; Vật liệu điện; Vẽ

kỹ thuật; Vẽ điện; Kỹ thuật điện tử cơ bản; Khí cụ điện hạ thế

- Tính chất của mô đun: Là mô đun chuyên môn nghề

Mục tiêu của mô đun:

*Về kiến thức:

Mô tả được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cơ cầu đo thông dụng: từ điện,

điện từ, điện động, cảm ứng

Trinh bày được cau tao, nguyên lý hoạt động của các dụng cụ đo thông dụng:

am-pe mét, vôn mét, oát mét, VOM, công tơ, mê-gôm mét, ter-rô mét, cầu đo 'Wheastone, máy hiện sóng, stroboscope, pan-me, thước cặp

*Về kỹ năng:

Bảo quản tốt các loại dụng cụ đo theo các qui định kỹ thuật

Đọc và hiểu được các ký hiệu ghi trên các đồng hồ và dụng cụ đo lường

Sử dụng được các dụng cụ đo để đo các đại lượng về điện: điện áp, cường độ dòng điện, điện trở, công suât, điện năng, điện trở cách điện, điện trở tiêp đât,

6 | Đo công suât băng Oat mét + 1 3 0

7 | Do dién nang | pha 8 2 6 0

8 | Do dién nang 3 pha 8 2, 6 0

BAI 1: KHAI NIEM VE DO LUONG DIEN

Ma bai: MD 19.01

Giới thiệu:

Trong các hệ thống điện nói chung hay điện dan dụng nói riêng, thì việc đo và

chỉ báo các thông số của mạch điện là vô cùng quan trong Nó giúp cho người thợ điện có thể biết được tình trạng của các thông số trong hệ thống hiện tại đang ở trạng thái bình thường hay sự cố Việc đo và chỉ báo đó được thực hiện

nhờ các loại đồng hồ đo khác nhau Nhưng nếu xét về mặt nguyên lý thì hầu hết

các loại đồng hồ đo đó đều được chế tạo từ một số loại cơ cấu đo cơ bản như:

Cơ cấu đo điện từ, cơ cầu đo từ điện, cơ cấu đo điện động, cơ cấu đo cảm ứng Việc hiểu, nắm bắt được các lợi cơ cấu đo cơ bản và một số các khái niệm ban

đầu về đo lường điện là tiền đề tối cần thiết sẽ giúp tiếp thu tốt các bài sau

Mục tiêu:

- Giải thích được nguyên lý cấu tạo và làm việc của các cơ câu đo thông dụng:

từ điện, điện từ, điện động, điện động, cảm ứng

- Phân biệt được dụng cụ đo kiểu trực tiếp, so sánh, đo đại lượng điện, đại lượng

không điện

~ Trình bày được các dạng sai số, các thành phần cấu tạo cơ bản của dung cu do

- Đọc đúng các ký hiệu trên mặt dụng cụ

Nội dung chính:

1 Định nghĩa đo lường

Mục tiêu: Nêu được định nghĩa về đo lường

Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng về đại lượng cần đo dé có

được kết quả bằng số so với đơn vị đo

2 Các phương pháp do

Mục tiêu: Trình bày được các phương pháp do

2.1 Phương pháp đo biến đôi thăng

Hình 1.1: Sơ đồ khối của thiết bị đo biến đổi thẳng

Trong dé: BD 1a bộ biến đồi; A/D là bộ chuyển đổi tương tự sang số; SS là bộ so

sánh; CT là cơ cấu chỉ thị Đại lượng cần đo X được đưa qua các khâu biến đổi thành con số Nx Don vi đo Xo cũng được biến đổi thành No sau đó so sánh

giữa đại lượng cần đo với đơn vị đo qua bộ so sánh Kết quả đo được thể hiện

bởi phép chia Nx/No

2.2 Phương pháp đo kiểu so sánh

khâu hồi tiếp và có sơ đồ khói x

như hình bên Trong đó: SS là - D/A

bộ so sánh; BÐ là bộ biến đồi;

A/D là bộ chuyển đổi tương tự — Hình 1.2: Sơ đồ khôi thiết bị đo kiêu so sánh

sang số; D/A là bộ chuyền đổi số sang tương tự; CT là cơ cấu chỉ thị Tín hiệu X

được đem so sánh với một tín hiệu Xự tỉ lệ với đại lượng mẫu Xo Khi đó qua bộ

so sánh tac6é AX = X — X,

3 Sơ đô khối dụng cụ đo

Mục tiêu: Trình bày được sơ đồ khối của dung cu do

11

3.1 Kiểu trực tiếp

Là cách đo mà kết quả nhận được trực tiếp từ một phép đo duy nhất Nghĩa là kết quả đo được chính là trị số của đại lượng cần đo mà không phải tính toán thông qua bất kỳ một biểu thức nào Nếu không tính đến sai số thì trị số đúng của đại lượng cần đo X sẽ bằng kết quả đo được A Phương pháp đo trực tiếp có

ưu điểm là đơn giản, nhanh chóng và loại bỏ được sai số đo tính toán Vi du: Vônmet đo điện áp, anpemet đo cường độ dòng điện, oatmet đo công suất

3.2.Kiểu gián tiếp

Là cách đo mà kết quả đo suy ra từ sự phối hợp kết quả của nhiều phép đo dùng cách đo trực tiếp Kết quả đo không phải là trị số của đại lượng cần đo, các số

liệu cơ sở có được từ các phép đo trực tiếp sẽ được sử dụng để tính ra trị số của

đại lượng cần đo thông qua một phương trình vật lý liên quan giữa các đại lượng này Cách đo gián tiếp mắc phải nhiều sai số do sai số của các phép đo trực tiếp được tích luỹ lại Vì vậy cách đo này chỉ nên áp dụng trong các trường hợp không thể dùng dụng cụ đo trực tiếp

4.Các ký hiệu trên mặt dụng cụ đo

Mục tiêu: Nhận biết và giải thích được các ký hiệu trên mặt dung cu do

Trên mặt dụng cụ đo thường có các ký hiệu cho như bảng sau:

STT | Ký hiệu Y nghĩa STT | Ký hiệu Y nghĩa

Làm việc với mạng điện một

Lầm việc ở làm àm việc ở trạng višpðt trạng thái đứng

6KV/100V _ | Hệ số biển áp cửa V.A.HZ trị đo được

12 biến áp đo lường | 25 KW Vv AR

38KV/110V

13 | PT: 110V Cac gia tri dién ap cua mạng điện

Mục tiêu: Trình bày được các đặc tính cơ bản của dụng cụ ẩo như: Sai sỐ, độ

chính xác, điện trở trong, công suất tiêu thụ

5.1 Độ chính xác và các sai số của thiết bị đo

Sai số hệ thóng là thành phần sai số của phép đo luôn không đổi hoặc thay đôi

có qui luật khi đo nhiều lần một đại lượng đo Sai số tuyệt đối AX là hiệu giữa đại lượng đo X và giá trị thực Xụ: AX = X — Xth Sai số tương đối y, là tỉ số

giữa sai số tuyệt đối và giá trị thực tính bằng phần tram: y, =

6.Các thành phan cau tao co ban dung cu do dién

Mục tiêu: Trình bày được các thành phan cầu tạo cơ bản của dụng cu do cơ điện

6.1 Trục và trụ: Là bộ phận đảm bảo

cho phần động quay trên trục như

khung dây, kim chỉ, lò xo cản Trục

thường được làm bằng loại thép cứng,

điện vào khung dây.Thường có 2 lò xo

6.3 Dây căng và dây treo: Đề tăng độ

nhạy cho chỉ thị người thay lò xo bằng

dây căng hoặc dây treo

, ` Hình 1.7: Dây căng dây treo 6.4.Kim chỉ:Thường được chê tạo băng

hợp kim nhôm, thuỷ tỉnh với nhiều

các giá trị của đại lượng cần đo Có

nhiều loại thang đo tuỳ vào độ chính

xác của chỉ thị cũng như bản chất của

cơ cấu chỉ thị Thang đo thường được

chế tạo từ nhôm lá, đôi khi còn có cả

gương phản chiếu phía dưới thang đo

hai loại cản dịu là cản dịu không khí và cản dịu cảm ứng từ Cản dịu không khí

đơn giản nhất là làm hộp kín có nắp đậy bên trong có cánh cản địu Cản dịu cảm ứng từ có thể thực hiện nhờ lợi dụng chính dòng xoáy xuất hiện trong phần

15

động khi phần động quay Ngoài ra đề tránh ảnh hưởng của các tác động từ bên

ngoài, toàn bộ cơ cấu có thể được đặt trong một màn chắn từ

7.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cơ cấu đo thông dụng

Mục tiêu: Trình bày được cầu tạo và nguyên lý làm việc của các loại cơ cấu do như: Cơ cầu đo từ điện, điện từ, điện động, cảm ứng

7.1.Cơ cầu đo kiểu từ điện

Khi có dòng điện chạy trong khung dây

dưới tác động của từ trường nam châm

vĩnh cửu khung dây sẽ bị lệch khỏi vị trí

cân bằng ban đầu một góc là :

+ B là độ từ cảm của nam châm

+ S là diện tích của khung dây

+ W là số vòng dây của khung dây

+ là dòng điện chạy trong khung dây

+ D là mô men cản riêng của lò xo phản kháng

+ K là hệ số không đổi

7.1.3 Dac diém va img dung

Cơ cấu chỉ thị từ điện có độ nhạy khá cao, thang đo đều do góc lệch ơ tỉ lệ với dòng điện đưa vào theo một hằng số K Chỉ đo được dòng một chiều và phân

biệt cực tính, muốn đo dòng xoay chiều thì phải kết hợp với bộ chỉnh lưu Được

ứng dụng để chế tạo Vônmet, Ampemet, Ohmmet nhiều thang do voi dai do

rong

7.2.Cơ câu đo kiểu điện từ

7.2.1 Cầu tạo

Đối với loại cuộn day det: Phần tĩnh là một cuộn dây phẳng, bên trong có khe hở

không khí Phần động là một lõi thép được gắn trên trục quay, lõi thép có thể quay tự do trong khe hở không khí

Đối với loại cuộn day tròn: Phần tĩnh là cuộn dây có mạch từ khép kín, bên

trong có khe hở không khí và 1 lá thép cố định nằm trong lòng cuộn dây, gọi là

lá tĩnh Phần động là một lá thép có khả năng di chuyền tương đối với lá tĩnh

trong khe hở không khí, gọi là lá động và lá động được gắn với trục quay

Hình 1.14: Cơ cầu chỉ thị điện từ cuộn

day dep( kiéu hit)

Hình 1.14: Cơ cấu chỉ thị điện từ cuộn

day tron(kiéu day) 7.2.2 Nguyén ly hoat dong

Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây tĩnh, trong lòng cuộn dây sẽ có một từ

trường Đối với cuộn dây đẹt từ trường này hút lá thép vào trong lòng cuộn dây tĩnh, còn đối với cuộn dây tròn thì từ trường sẽ từ hoá các lá thép, khi đó các lá

17

thép trở thành các nam châm có cùng cực tính nên đây nhau Cả hai trường hợp

trên sẽ làm cho phần động quay đi một góc a

1 pa dL (1.13)

>a=—

2D da

+ D: mô men cản riêng của lò xo phản kháng

+1: Dòng điện đưa vào cuộn dây

+L: Gia tri dién cam của cuộn dây

7.2.3 Đặc điểm và ứng dụng

Góc lệch z không phụ thuộc vào chiều của I, thang đo không đều vì tỉ lệ với Ï

Cơ cấu chỉ thị điện từ không cần phân biệt cực tính cho dây đo, có thẻ được dùng đề chế tạo dụng cụ đo dòng một chiều và dòng xoay chiều như Vônmet, Ampemet tần số công nghiệp nhưng độ chính xác thấp

7.3.Co cau đo kiểu điện động

7.3.1 Cấu tạo

Cuộn dây tĩnh được chia làm 2 phần

nối tiếp nhau (quan cùng chiều) đề tạo

thành nam châm điện khi có dòng chạy

qua Cuộn dây động quay trong từ

trường được tạo ra bởi cuộn tĩnh Các

cuộn dây có lõi làm bằng vật liệu có độ

từ thầm cao đề tạo ra từ trường mạnh

Thông thường chúng sẽ được bọc kín

Khi cho dòng điện vào các cuộn dây thì từ trường của 2 cuộn dây tương tác với

nhau khiến cho cuộn động di chuyển và kim bị lệch đi khỏi vị trí 0

dM ,,

#eL 1, ¬

+1), lL: Hai dong dién dua vao cac cudn dây

+ Mị;: Hỗ cảm giữa hai cuộn dây tinh và động

7.3.3 Đặc điểm và ứng dụng

Vì góc lệch không tỉ lệ tuyến tính với dòng cần đo nên thang đo của cơ cấu điện

động là thang đo không đều Cơ cấu điện động có thẻ được sit dung dé do dong xoay chiều và một chiều Tuy nhiên nó có độ nhạy kém và tiêu thụ công suất khá lớn

7.4.Cơ cấu đo kiểu cảm ứng

7.4.1 Cấu tạo

Phần tĩnh: Gồm các cuộn dây 2 và 3 có cấu tạo đề khi có dòng điện chạy

trong cuộn dây sẽ sinh ra từ trường móc vòng qua mạch từ và qua phần động Phần động: Gồm đĩa nhôm gắn trên trục quay, quay quanh trụ đỡ như hình

trường xoay chiều và dòng điện xoáy tạo ra

trong đĩa nhôm làm cho đĩa nhôm quay =

Mômen quay được tinh theo biêu thức: "-: | , 6

@1, ®2 la các từ thông sinh ra khi cho các

dòng điện vào các khung dây

7.4.3 Đặc điểm và ứng dụng

19

Cơ cấu này chi làm việc trong mạch xoay chiều Nhược điểm là mômen quay phụ thuộc vào tần số nên cần phải ổn định tần số Chủ yếu đề chế tạo công tơ đo năng lượng

&.Nhận dạng, phân biệt các kiểu cơ cấu đo

Mục tiêu: Nhận dạng, phân biệt được các kiểu co cau do

§.1 Cách nhận đạng, phân biệt các kiểu cơ cấu do

Để nhận dạng phân biệt các kiểu cơ cấu đo có rất nhiều cách khác nhau

Trên thực tế các loại cơ cấu này thường được ứng dụng để chế tạo các loại đồng

hồ đo các thông số của mạch điện, mà trên mặt các loại đồng hỗ này đều có các

ký hiệu bản chất cơ cấu cấu tạo nên nó Do đó đối với các loại đồng hồ mới khi

các ký hiệu này chưa bị mờ thì người ta sẽ dựa vào các ký hiệu này đề phân biệt các loại cơ cấu đo theo như bảng sau:

Bảng 2: Ký hiệu bản chất các loại cơ câu chỉ thị thông dụng

Còn đối với các loại đồng hồ đo cũ, các ký hiệu trên mặt đồng hồ đã bị mờ,

để nhận biết phân biệt thì bắt buộc ta phải tháo vỏ đồng hồ để quan sát cầu tạo bên trong của chúng và cách nhận biết như sau:

- Nếu cơ cấu nào phần tĩnh là nam châm vĩnh cửu, phần động là cuộn dây thì

đó là cơ cấu chỉ thị từ điện

- Nếu cơ cấu nao phan tĩnh là cuộn đây, phần động là lá thép thì đó là cơ cầu

chỉ thị điện từ Nhưng chú ý là cơ cấu chỉ thị điện từ lại phân làm hai loại Đề phân biệt hai loại này ta dựa vào hình dáng cuộn dây phan tinh Nếu cuộn dây

phan tinh có dạng đẹp thì đó là cơ cầu chỉ thị điện từ kiểu hút Nếu cuộn dây

phần tĩnh có dạng tròn thì đó là cơ cầu chỉ thị điện từ kiểu đây

- Nếu cơ cấu nào cả phần tĩnh và phần động đều là cuộn dây thì đó là cơ cấu chỉ thị điện động

- Nếu cơ cấu nao phan tĩnh là hai cuộn dây riêng biệt, phần động là đĩa

nhôm thì đó là cơ cấu chỉ thị cảm ứng

8.2 Thực hành nhận dạng, phân biệt các kiểu cơ cấu đo

Yêu cầu: Học sinh quan sát, nhận biết các cơ cầu chỉ thị, đọc các ký hiệu trên

mặt các cơ cấu chỉ thị đó, đồng thời ghi lại kết quả nhận được theo bảng sau:

STT |Ảnh dụng cụ Giới thiệu vê dụng cụ

——— Đông hồ đo điện áp xoay chiêu

V oy ele x i Hang EMIC

Kích thước 96x96

Làm từ cơ cầu điện từ

~ £2 Las

Điện áp thir cach dién 2KV

Trang thái làm việc vuông góc 902 Cấp chính xác 2.5

£ BF | 2.0 100/5A Điện áp thử cách điện 2KV

21

Cap chinh xac 2.0

Hệ số biến dòng đi kèm 100/5A

Đông hô đo dòng điện một chiêu

Hãng RISESUN Dải đo từ 0z50A Kích thước 96x96 Làm từ cơ cấu từ điện Điện áp thử cách điện 2KV

Trang thái làm việc vuông góc 90°

Làm từ cơ cấu từ điện, bên trong có mạch

điện tử

Điện áp thử cách điện 2KV

Kích thước 96x96 Trang thái làm việc vuông góc 90°

Cấp chính xác 1.5

LAG: Phía chậm pha

LEAD: Phía nhanh pha Dòng điện định mức là SA

Trang thái làm việc vuông góc 900

Cấp chính xác 1.5 Điện áp 220V

Là loại đồng hồ điện tử

Kích thước 96x96

Trạng thái làm việc vuông góc 90°

Cấp chính xác 1.5 Điện áp 380V

Hệ số biến dòng đi kèm 600/5A

Cấp chính xác 1.5

Điện áp thử cách điện 2KV Điện áp định mức 380V

Hệ số biến dòng đi kèm 250/5A

BAI 2 ĐO DÒNG ĐIỆN

Mã bai: MD 19.02

Giới thiệu:

Dòng điện là một trong các thông số của mạch điện mà thường xuyên được

đo và kiểm tra tùy theo từng mục đích khác nhau trong từng trường hợp cụ thể

Có những trường hợp dòng điện được đo đề chỉ bóa bằng các đồng hồ dòng

Nhưng cũng có những trường hợp dòng điện được đo dé phục vụ cho việc bảo

vệ hệ thống tránh khỏi các sự cố như ngắn mạch, quá tải, Việc nắm bắt được các dụng cụ đo, cách chọn và cách sử dụng chúng là một điều quan trọng đối với những một người thợ điện

Mục tiêu:

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc điểm của am-pe-mét kiểu

từ điện, kiêu điện từ

- Chọn đúng các loại am pe mét phù hợp yêu cầu công việc đo

- Sử dụng thành thạo các loại am-pe-mét đề đo dòng điện một chiều và xoay chiều

Nội dung chính:

1 Cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý hoạt động của các am pe mét

Mục tiêu: Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của am pe mét từ điện,

am pe mét điện từ, am pe mét điện động, am pe mét nhiệt điện, và am pe mét

điện tử

1.1.Am pe mét từ điện

Chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị từ điện, có đặc điểm là rất nhạy, tiêu thụ ít năng lượng nên thường dùng để chế tạo ampemet có cấp chính xác (1,5; 1; 0,5; 0,2; 0,05) Đối với ampemet từ điện, khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho điện trở của

cuộn dây thay đổi dẫn tới sai số Đề giảm sai số người ta thường dùng phương

pháp bù nhiệt, tức là dùng một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm

mắc nồi tiếp trong mạch của ampemet, vì Tot Ret R,

vậy sẽ làm cho điện trở của ampemet gần

như không thay đổi theo nhiệt độ Rr là I Rs

nhiệt điện trở âm, thường là nhiệt điện trở

bán dẫn Ampemet từ điện chỉ có thê đo

dòng điện một chiều nhỏ từ 20mA + mở rộng thang đo

100mA Do đó khi đo dòng điện lớn hơn

Hình 2.1: Bù sai số do nhiệt độ và

chúng giống nhau về nguyên lý làm việc song chỉ khác nhau về hình thức, số vòng dây và kích thước cuộn dây đặt ở phần tĩnh Mỗi cơ cấu điện từ được chế

tạo với số Ampe và số vòng nhất định

Ví dụ: Cuộn dây tròn có IW = 200A vòng, cuộn dẹp có IW = 100+150A vòng

Do đó khi mở rộng thang đo chỉ cần thay đổi sao cho IW là hằng số, bằng

cách chia đoạn dây thành I 1,

nhiéu doan bang nhau va Si HAni `

thay đôi cách nỗi ghép các 1

đoạn đó đê đo dòng điện I =) 7

và đắt tiền nên chỉ dùng trong những trường hợp cần độ chính xác cao, hoặc tín

hiệu đo có tần số cao hơn Sai số tần số trong dải từ một chiều tới 3000Hz được xem như không đáng kể Với các ampemet điện động khi dòng định mức I < 0,5A thì cuộn dây động và cuộn dây tĩnh nối tiếp nhau, còn khi dòng định mức lớn hơn thì cuộn dây động và cuộn dây tĩnh mắc song song với nhau

1.4 Am pe mét nhiệt điện

Đây là ampemet chỉnh lưu vì qua cặp nhiệt ngẫu đã biến dòng điện

xoay chiều thành đòng điện một chiều Khi có dong điện xoay chiều I, chạy qua

sợi dây dẫn làm dây dẫn này bị đốt nóng Nhiệt độ này làm nóng đầu công tác của cặp nhiệt ngẫu, ơ đầu tự do của nó sẽ xuất hiện sức điện động nhiệt điện Hai đầu tự do của cặp nhiệu ngẫu được nối với cơ cấu chỉ thị từ điện, nên sức điện động nhiệt điện được đặt lên cơ cấu nảy sinh ra dòng điện qua cơ cấu làm

kim

chiny Dna

độ lệch

toả nhiệt lớn i Cap mhiét điện áp Hình 2.4a: Ampemet nhiệt điện Hình 2:4b: Tăng độ nhay ampemet

nhiệt điện

chỉ thị lệch đi một góc ơ Đề tăng sức điện động nhiệt điện nhằm dễ dàng nhận biết kết quả đo bằng chỉ thị từ điện, người ta thường mắc nối tiếp các cặp nhiệt ngẫu với nhau hoặc thông qua một bộ khuếch đại một chiều Ưu điểm của

ampermet nhiệt điện là cho phép đo được dòng điện ở tần số cao, dải tần làm việc rộng Nhưng nó có nhược điểm là sai số lớn và khả năng quá tải kém

1.5 Am pe mét điện tử

Ngoài các loại đồng hồ ampe mét nối trên, trên thị trường hiện nay

còn có thêm loại ampe mét điện tử cũng rất phỏ biến, thuận tiện trong việc sử dụng và đọc kết quả hơn các loại đồng hồ cơ

27

Hình2.4c: Ampe mét điện tử 48x96

Đây đều là hai đồng hồ ampe mét _ ;jny 2.44: Ampe mét điện tử 96x96

điện tử với kích thước khác nhau, hiên

thị bằng bốn lét bảy vạch, đo dòng điện một pha xoay chiều, giới hạn đo là nhỏ hơn 5A Muốn đo dòng điện lớn hơn thì phải kết hợp với biến dòng Loại đồng

hồ này còn có thể cài đặt được thông số của biến dòng

2.Mắc ampe ẩo cường độ dòng điện

Mục tiêu: Trình bày được cach mac am pe mét một chiêu, am pe mét xoay chiều

dòng điện thì phải mắc nối tiếp

với mạch điện cần đo Nếu là

đồng hồ ampe 1 chiều thì phải

đầu ding chan “+” sau déng hé

vào dương nguồn, va chan “- ”

vào âm nguồn Còn đồng hồ ampe

đo dòng xoay chiều thì không có

cực tính nên mắc chiều nào cũng

- Trình bày được phương pháp mở rộng giới hạn đo của am pe mét 1 chiều

bằng điện trở shunt, tính toán được điện trở shunt phù hợp

- Trình bày được phương pháp mở rộng giới hạn đo của am pe mét xoay chiêu bằng điện trở biến dòng, chọn và mắc được biến dòng

- Sử dụng được am pe kìm đề đo dòng điện

3.1 Dùng điện trở shunt

3.1.1 Giới thiệu về điện trở Shunt và cách tính

a Giới thiệu về điện trở Shunt

Cơ cấu chỉ thị từ điện dùng chế tạo các ampemet cho mạch một chiều Khung

dây được quấn bằng đây đồng có kích thước nhỏ từ 0,02 + 0,04 mm Vì vậy

dòng điện chạy qua khung dây thông thường chỉ nằm trong khoang 20mA +100mA Khi cần đo dòng điện lớn hơn ta phải dung điện trở Shunt Đó là điện trở được chế tạo bằng hợp kim của maganin có độ ổn định cao so với nhiệt độ

Sau đây là một vài hình ảnh về điện trở Shunt trên thực tế:

Hinh 2.5c: Shunt 100mV-20A Hinh 2.5d: Shunt 75mV-200A

Trên điện trở Shunt thường có các thông số sau:

+ Dòng điện định mức trên hai cực dòng, ví dụ: 100A; 200A; 10A; 20A; + Điện áp định mức trên hai cực áp, vị dụ: 50mV; 75mV; I00mV;

29

+ Cấp chính xác của điện trở Shunt, ví dụ: 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.0;

Trên hỉnh 2.5a là hình ảnh của một điện trở Shunt có dòng điện chạy trên 2 cực dòng thay đổi từ 010A thì điện áp ra trên 2 cực áp sẽ là từ 0=100mV Trên hình 2.5b là điện trở Shunt có dòng trên 2 cực dòng từ 020A thì điện áp trên 2 cực áp từ 0+75mV Tưng tự như trên đối với 2 hình còn lại (2.5 và 2.54)

b Cách tính điện trở Shunt

Giá trị của điện trở Sun mắc vào được tính theo công thức sau:

pa Rn TỰ,

Sn-1 I-1

Trong đó: Rs là giá trị của dién tro Shunt

Ra là nội trở của cơ cầu đo

n= z là hệ số mở rộng thang đo đòng

A

I là dòng điện cần đo hay giá trị dòng điện cần mở rộng

I, 1a dong điện lớn nhất mà co cau cé thé do duge (Imax)

Khi biết R„„, dòng điện định mức lệch toàn thang đo IẠ, dòng cần đo I, ta có thể tính được n, từ đó tính được Rs Một ampemet một chiều có thể có nhiều giới

hạn đo, thay đồi giới hạn đo bằng cách thay đổi giá trị Rs

3.1.2 Sơ đồ mắc điện trở sun

Điện trở Shunt thường được mắc nối tiếp với tải qua 2 cực dòng và song song

với cơ cau do qua 2 cực áp như hình vẽ dưới đây:

Có thề dùng cách chuyền đồi tầm đo theo kiểu Shunt Ayrton nhu hình 2.7

Mạch đo kiểu Shunt Ayrton có 3 tam do 1, 2, 3:

-Khi khóa K 6 vj tri 1: tam do nhỏ nhất.

31

+ Dién tro Shunt 6 vi tri 1: Rs; = Rj + Ro + R3

+ Điện tro Shunt 6 vi tri 3: Rs; = Ry

+ Nội tro cia co cau 18 Ry + R3 + Ro

Vi du2: Cho cơ cấu đo có nội trở Rạ = Ik@2 Dòng điện lớn nhất qua cơ cấu là 50A Tính các điện tro Shunt 6 tam do I (ImA), tam do 2 (10mA), tam do 3

3.2.Dùng máy biến dòng

3.2.1 Giới thiệu về biến dòng và cách chọn

a Giới thiệu về biến dòng

Biến dòng là một biến áp mà thứ cấp được ngắn mạch, sơ cấp nối tiếp với mạch

có dòng điện chạy qua Nếu biến dòng lý tưởng và không có tổn hao thì:

Với I), Ip 1a dong qua cuộn sơ cấp và thứ cấp W¡, W; là số vòng đây của cuộn

sơ cấp và thứ cấp Biến dòng được sử dụng nhằm lấy được dòng nhỏ ở bên thứ

cấp tỉ lệ với bên sơ cấp nên số vòng đây W; lớn hơn rất nhiều so với số vòng dây W¡ Lõi biến dòng thường được làm bằng thép silic hình chữ E, O hay II có tiết diện dây quan lớn hơn và số vòng nhỏ hơn biến áp động lực, dây quấn được bọc bang epoxy dam bao cach điện cao, chịu ẩm tốt Biến dòng cần có tổn hao lõi thép nhỏ và điện trở tải (Rạ) càng nhỏ càng tốt Do đó cuộn sơ cấp có tiết diện to

và ít vòng, đôi khi không có cuộn sơ cấp Còn cuộn thứ cấp có tiết điện nhỏ và

số vòng đây thì nhiều Biến dòng hạ thế được chế tạo với điện áp < 1000V; dòng

sơ cấp định mức từ 50 + 10.000A; dòng thứ cấp định mức là 1A hoặc 5A; cấp chính xác là 0.5 hoặc 1.0 Cuộn thứ cấp thường nồi đất đề tránh trường hợp cuộn thứ cấp hở mạch gây ra điện áp cực lớn (tới hàng kV) vì thực chất biến dòng là một biến áp tăng áp Sau đây là hình ảnh một số biến dòng trên thực tế:

33

Hình 2.8: Hình ảnh biến dòng trên thực tế

Các thông số ghi trên biến dòng:

+Công suất định mức: 15VA; 20VA: 30VA; 40VA;: 50VA

+ Hệ số biến dòng: 100/5A; 250/1A; 1000/5A;2000/1A: Trong đó số ghi dang trước là dòng sơ cấp định mức, còn số ghi đằng sau là dòng thứ cấp định mức + Tần số định mức: 50Hz; 60Hz

+ Điện áp định mức: 660V; 720+1000V

+ Cấp chính xác của biến dòng: 0.5; 1.0

+ Đối với loại biến dòng không có cuộn sơ cấp thì còn có thêm ký hiệu chiều luồn dây động lực như hình vẽ dưới đây: Hai đầu kI nhỏ là hai đầu cuộn thứ cấp nối với đồng hồ Còn hai đâu KL lớn có chiều mũi tên từ K sang L nghĩa là khi luồn dây động lực thì phải luồn theo chiều vào phía K và ra phía L đề đảm bảo