CHƯƠNG V: DỤNG CỤ VÀ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN 60 1. KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN
2. MỘT SỐ DỤNG CỤ THÔNG DỤNG
2.1.1. Cấu tạo
Thông thường Ampe kế gồm có cơ cấu chỉ thị từ điện hoặc điện từ mắc song song với một sơn (điện trở )
Hình 5-2 là Ampe kế có cơ cấu kiểu từ điện. Cơ cấu gồm có hai phần cơ bản:
- Phần tĩnh gồm có nam châm vĩnh cửu 1, mạch từ 2, cực từ 3 và lõi sắt 4 hình thành
mạch từ khép kín. Giữa cực từ 3 và lõi sắt 4 có khe hở không khí.
- Phần động gồm có khung dây 5 được cuốn bằng dây đồng có đường kính bằng
0,030.07mm khung dây( dây căng hoặc dây treo ) được đặt vào trục quay và di chuyển trong khe hở không khí giữa cực từ 3 và lõi sắt 4.
- Nam châm được chế tạo bằng hợp kim : Vonfram, Alnicô, Crôm . . .vv có trị số từ cảm từ 0,10,12 Tesla và từ 0,20,3 Tesla.
2.1.2.. Nguyên lý
Khi cho dòng điện chạy qua khung dây dưới tác dụng của từ trường nam châm vĩnh cửu khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu một góc tuỳ theo giá trị của dòng điện từ đó ta xác định được giá trị đại lượng cần đo thông qua sự dịch chuyển của kim trên mặt số của Ampe kế.
Hình 5.2: Cơ cấu đo kiểu từ điện
2.2. Vôn kế 2.2.1. Cấu tạo
Vôn kế thông thường gồm có cơ cấu chỉ thị kiểu điện từ hoặc từ điện mắc nối tiếp với một điện trở phụ
Hình 5.3.Vôn kế kiểu từ điện dây dẹt Hình 5.4.Vôn kế kiểu từ điện dây tròn
1.Cuộn dây dẹt; 2,Lõi thép; 1.Cuộn dây
3.Lò xo cản; 4.Cần dịu; 5.Trục Quay; 2.Tấm kim loại tĩnh 6.Kim chỉ; 7.Đối trọng; 8.Thang đo. 3. Tấm kim loại động
Trên hình 5.3 và hình 5.4 là một vôn kế có cơ cấu chỉ thị kiểu từ điện. Cơ cấu bao gồm hai loại vôn kế cuộn dây dẹt và vôn kế cuộn dây tròn
- Vôn kế cuộn dây dẹt : Có phần tĩnh là một cuộn dây phẳng 1 bên trong có khe hở không khí. Phần động là lõi thép 2 được gắn trên trục 5 . Lõi thép có thể quay tự do trong khe hở không khí.
- Vôn kế cuộn dây tròn : Phần tĩnh là cuộn dây có mạch từ khép kín 1 bên trong có bố trí tấm kim loại cố định 2 . Phần động là tấm động 3 có gắn với trục quay của kim vôn kế.
2.2.2. Nguyên lý
- Đối với vôn kế cuộn dây dẹt khi có dòng điện chạy qua cuộn dây 1 sẽ tạo thành nam châm điện hút lõi thép 2 vào khe hở không khí tạo thành mô men quay làm dịch chuyển kim vôn kế trên mặt số cho ta xác định được giá trị đại lượng cần đo.
- Đối với vôn kế cuộn dây tròn: khi có dòng điện chạy trong cuộn dây1 sẽ suất hiện từ trường và từ hoá các tấm kim loại tĩnh và động để tạo thành nam châm. Giữa các tấm kim loại hình thành lực đẩy lẫn nhau và suất hiện mô men
quay. Mô men quay, quay kim vôn kế đi một góc nào đó trên măt số cho ta xác định được giá trị đại lượng cần đo.
2.3. Công tơ điện 2.3.1. Cấu tạo
Công tơ có cấu tạo gồm: Cuộn dây điện áp, cuộn dây dòng điện, đĩa nhôm, nam châm
- Cuộn dây điện áp được cuốn trên lõi thép kỹ thuật điện gồm nhiều vòng dây tiết diện nhỏ.
- Cuộn dây dòng điện được cuốn trên lõi thép kỹ thuật điện tiết diện dây lớn số vòng ít.
- Đĩa nhôm nằm giữa khe hở từ của cuộn dây điện áp và cuộn dây dòng điện. Trên đĩa nhôm có gắn trục quay. Trục quay gắn với vít vô tận và bộ số để đếm số vòng quay của đĩa nhôm.
- Nam châm vĩnh cửu đặt ở đĩa nhôm làm nhiệm vụ sinh ra mô men cản.
2.3.2. Nguyên lý
Khi đặt điện áp vào cuộn dây điện áp sẽ có dòng điện IU chạy qua cuộn dây điện áp.
Giả thiết cuộn dây điện áp thuần điện cảm nên dòng điện IU chậm pha sau điện áp một góc 900 . Dòng điện IU tạo ra từ thông U .
Giả thiết lõi thép không có tổn hao nên từ thông U trùng pha với dòng điện IU đồng thời cho dòng điện I vào cuộn dây dòng điện.
Hình 5.5: Cấu tạo công tơ điện
Hình 5.6: đồ thị véc tơ
Dòng điện I tạo nên từ thông I. Giả thiết lõi thép có tổn hao nên từ thông
I trùng pha với dòng điện I. Quan hệ giữa điện áp, dòng điện và từ thông được vẽ trên đồ thị véc tơ.
Với phụ tải có tính điện cảm nên dòng điện I lệch pha so với điện áp U một góc .
- Từ thông U và I xuyên qua đĩa nhôm cảm ứng trên đĩa nhôm dòng điện tương ứng. Đồng thời từ thông U , I tác dụng tương hộ với dòng điện cảm ứng trên đĩa nhôm tạo lên lực điện từ, lực điện từ tạo lên mô mem quay làm cho đĩa nhôm quay
Mq= KU I . Sin K là hệ số tỷ lệ
góc lệch pha giữa U và I
Hay Mq = K’UI Cos = KP Với K’ = K . KU KI
KU KI là hệ số tỷ lệ điện áp và dòng điện
Vậy mô men quay tỷ lệ với công suất tác dụng nên công tơ đo được điện năng tiêu thụ.