Trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng Tp.HCM Bài giảng môn Đo lường điện CHƯƠNG 3: ĐO LƯỜNG ĐIỆN I CHỨC NĂNG VÀ CÁCH SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐO: 1.1 Chức : Các thiết bị đo có chức cung cấp cho kết đo đại lượng khảo sát 1.2 Cách sử dụng thiết bị đo :  Giới thiệu đồng hồ vạn (VOM) Đồng hồ vạn ( VOM ) thiết bị đo thiếu với kỹ thuật viên điện-điện tử nào, đồng hồ vạn thơng dụng thường có chức Đo điện trở, đo điện áp DC, đo điện áp AC đo dòng điện Ưu điểm đồng hồ đo nhanh, kiểm tra nhiều loại linh kiện, thấy phóng nạp tụ điện , nhiên đồng hồ có hạn chế độ xác có trở kháng thấp khoảng 20K/Vol vây đo vào mạch cho dòng thấp chúng bị sụt áp * Hướng dẫn đo điện áp xoay chiều  Sử dụng đồng hồ vạn đo áp AC Khi đo điện áp xoay chiều ta chuyển thang đo thang AC, để thang AC cao điện áp cần đo nấc, Ví dụ đo điện áp AC220V ta để thang AC 250V, ta để thang thấp điện áp cần đo đồng hồ báo kịch kim, để cao kim báo thiếu xác Chú ý - ý: Tuyết đối khơng để thang đo điện trở hay thang đo dịng điện đo vào điện áp xoay chiều => Nếu nhầm đồng hồ bị hỏng ! Chuyên đề Trang Trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng Tp.HCM Bài giảng môn Đo lường điện Để nhầm thang đo dòng điện, đo vào nguồn AC => hỏng đồng hồ Để nhầm thang đo điện trở, đo vào nguồn AC => hỏng điện trở đồng hồ * Nếu để thang đo áp DC mà đo vào nguồn AC kim đồng hồ khơng báo, đồng hồ không ảnh hưởng (đôi kim lên) Để thang DC đo áp AC đồng hồ không lên kim nhiên đồng hồ không hỏng * Hướng dẫn sử dụng thang đo điện trở Đo kiểm tra điện trở đồng hồ vạn Để đo tri số điện trở ta thực theo bước sau : Bước : Để thang đồng hồ thang đo trở, điện trở nhỏ để thang x1 ohm x10 ohm, điện trở lớn để thang x1Kohm 10Kohm => sau chập hai que đo chỉnh triết áo để kim đồng hồ báo vị trí ohm Bước : Chuẩn bị đo Bước : Đặt que đo vào hai đầu điện trở, đọc trị số thang đo , Giá trị đo = số thang đo X thang đo VD: để thang x 100 ohm số báo 27 giá trị = 100 x 27 = 2700 ohm = 2,7 K ohm Bước 4: Nếu ta để thang đo cao kim lên chút , đọc trị số khơng xác Bước 5: Nếu ta để thang đo thấp , kim lên nhiều, đọc trị số khơng xác Khi đo điện trở ta chọn thang đo cho kim báo gần vị trí vạch số cho độ xác cao * Dùng thang đo điện trở để đo kiểm tra tụ điện Ta dùng thang điện trở để kiểm tra độ phóng nạp hư hỏng tụ điện , đo tụ điện , tụ gốm ta dùng thang đo x1K ohm 10K ohm, tụ hoá ta dùng thang x ohm x 10 ohm Chuyên đề Trang Trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng Tp.HCM Bài giảng môn Đo lường điện * Dùng thang x 1K ohm để kiểm tra tụ gốm Phép đo tụ gốm cho ta biết : Tụ C1 tốt => kim phóng nạp ta đo Tụ C2 bị dị => lên kim khơng trở vị trí cũ Tụ C3 bị chập => kim đồng hồ lên = ohm không trở * Dùng thang x 10 ohm để kiểm tra tụ hoá Ở phép đo kiểm tra tụ hoá, tụ hoá bị dò chập mà chủ yếu bị khơ ( giảm điện dung) đo tụ hố để biết xác mức độ hỏng tụ ta cần đo so sánh với tụ có điện dung Ở phép đo so sánh hai tụ hố điện dung, tụ C1 tụ C2 tụ cũ, ta thấy tụ C2 có độ phóng nạp yếu tụ C1 => chứng tỏ tụ C2 bị khô ( giảm điện dung ) Chú ý đo tụ phóng nạp, ta phải đảo chiều que đo vài lần để xem độ phóng nạp * Hướng dẫn đo điện áp chiều DC Khi đo điện áp chiều DC, ta nhớ chuyển thang đo thang DC, đo ta đặt que đỏ vào cực dương (+) nguồn, que đen vào cực âm (-) nguồn, để thang đo cao điện áp cần đo nấc Ví dụ đo áp DC 110V ta để thang DC 250V, trường hợp để thang đo thấp điện áp cần đo => kim báo kịch kim, trường hợp để thang cao => kim báo thiếu xác Dùng đồng hồ vạn đo điện áp chiều DC 1.3 Cấp xác thiết bị đo : Sau xuất xưởng chế tạo, thiết bị đo lường kiểm nghiệm chất lượng, chuẩn hoá theo cấp tương ứng phịng kiểm nghiệm định cho cấp xác sau xác định sai số cho tầm đo thiết bị Do sử dụng thiết bị đo lường, nên quan tâm đến cấp xác thiết bị đo ghi thiết bị đo 1.4 Sai số đo lường Do nhiều nguyên nhân nên đo lường đo trị số xác cách tuyệt đối mà phải có sai số Có loại sai số sau đây: Sai số bản: sai số vốn có dụng cụ đo, trình chế tạo dụng cụ gây Sai số phụ: sai số gây phương pháp đo khơng xác cá nhân người sử dụng dụng cụ gây Một đại lượng có trị số thật A Trị số đo A’ có sai số: Sai số tuyệt đối: Chuyên đề A = A – A’ Trang Trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng Tp.HCM Sai số tương đối Bài giảng môn Đo lường điện A A 100  % A A Cấp xác: để đánh giá độ xác dụng cụ đo, người ta quy định cấp xác Cấp xác dụng cụ trị số lớn cho phép tính theo phần trăm sai số so với trị số lớn thang đo Theo tiêu chuẩn đo dụng cụ có cấp xác: 0,05 – 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1,5 – 2,5 – II ĐO DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP 2.1 Đo dòng điên : Thiết bị dùng để đo dòng điện gọi ampe kế Ampe kế mắc nối tiếp với phụ tải Khi dòng điện cần đo nằm giới hạn dòng tối đa chịu cấu, cho dịng điện chạy trực tiếp qua đồng hồ Khi dòng cần đo lớn, ta phải mở rộng tầm đo cho ampe kế * Đo dòng điện chiều : Các cấu đo từ điện, điện từ, điện động hoạt động với dòng chiều nên dùng để chế tạo nên ampe kế chiều Mở rộng tầm đo cho cấu đo từ điện : Cơ cấu từ điện thay điện trở nội cấu thị : Rm Hình 2.1 Rm : điện trở nội cấu đo Imax : dòng điện tối đa cho phép qua cấu đo - Dùng cấu để đo dòng điện I (I > Imax), cần mắc thêm điện trở shunt (Hình 3.2) I=Im+Is Rm Im Rs Is Điện trở Shunt Rs xác định : Hình 2.2 Rs  - I max R m I  I max Đối với ampe kế có nhiều tầm đo dùng nhiều điện trở shunt mắc hình 2.3a 2.3b I Rm Im Rs Rs Rs Hình 2.3a Chuyên đề Trang Trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng Tp.HCM Rm I Rs1 Bài giảng môn Đo lường điện Im Is (1) Rs3 Rs2 (2) (3) Hình 2.3b Mở rộng tầm đo cho cấu đo điện từ: thay đổi số vòng dây quấn cho cuộn dây cố định với lực từ động F không đổi : F = n1I1 = n2I2 = n3I3 =…… Ví du: F = 300(Ampe.Vòng) cho tầm đo I1 = 1A; I2 = 5A ; I3 = 10A Khi : n1 = 300 vòng cho tầm đo I1 n2 = 60 vòng cho tầm đo I2 n3 = 30 vòng cho tầm đo I3 Mở rộng tầm đo cho cấu điện động : mắc điện trở shunt song song với cuộn dây di động (tương tự mở rộng tầm đo cho cấu từ điện) * Đo dòng điện xoay chiều : Cơ cấu điện từ điện động hoạt động với dòng xoay chiều Do dùng cấu trực tiếp mở rộng tầm đo dòng đề cập phần Riêng cấu từ điện dùng phải biến đổi dòng AC thành DC Mạch đo dòng điện xoay chiều dùng cấu đo từ điện kết hợp với chỉnh lưu diod : Rm Iclt Hình 2.4 Rm Icltb Dòng điện qua diod nối tiếp với cấu từ điện dòng điện xoay chiều chỉnh lưu thành dịng chiều Trị trung bình dịng điện chỉnh lưu :Hình 2.5 I cltb  1T  i cl dt  I max T0 Nếu dòng điện xoay chiều có dạng : i = Im sint Khi dùng phương pháp chỉnh lưu bán kỳ (hình 2.4) Icltb = 0.318 I hd Và dùng phương pháp chỉnh lưu tồn kỳ (hình 2.5) Icltb = 636 I hd Trường hợp dòng điện AC có dạng Icltb có trị số phụ thuộc vào dạng tần số tín hiệu Mở rộng tầm đo : dùng điện trở shunt Chuyên đề Trang Trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng Tp.HCM Bài giảng môn Đo lường điện Rm Rs Is Hình 2.6 Khi điện trở Shunt xác định dịng điện xoay chiều có dạng sin : VD  R m I max RS  0,318 I S (RMS) Mở rộng tầm đo : dùng biến dòng Theo nguyên lý hoạt động biến dòng, ta có: n1 I n   I  I n2 I n2 n1 Tải n2 Chọn số vòng dây n1 cuộn sơ cấp mắc mạch cần đo nhỏ so với số vòng n2 cuộn thứ cấp mắc với cấu đo Thay đổi số vòng dây thay đổi thang đo theo tỉ số n1/ n2 Khi sử dụng tuyệt đối khơng hở mạch thứ cấp lúc điện áp đầu mạch thứ cấp lớn gây nguy hiểm cho thiết bị người sử dụng Ampe kế kìm dạng kết hợp đặc biệt cấu đo với biến dòng Mạch từ máy biến dịng ampe kế kìm đóng hở kìm Khi cần đo dịng điện chạy qua dây dẫn, ta mở kìm kẹp dây dẫn vào, sau khép kín kìm, dây dẫn có dịng điện cần đo lúc đóng vai trị cuộn sơ cấp máy biến dòng với số vòng n1 = Trên mạch từ ta mắc thêm cuộn thứ cấp n2 vòng hai đầu cuộn thứ cấp nối với cấu đo tỉ số biến dòng 1/ n2 Ampe kìm thiết bị đo tiện lợi cần đo dịng điện chạy qua dây dẫn đó, ta khơng cần ngắt mạch điện để mắc dụng cụ đo vào ampe kế khác Chú ý: đo dòng điện chạy qua động cần lưu ý đến dòng khởi động để chọn thang đo thích hợp Khi sử dụng ampe kìm muốn chuyển tầm đo phải tách kìm khỏi mạch cần đo, ampe kìm đo dịng xoay chiều 2.2 Đo điện áp : Thiết bị dùng để đo điện áp gọi vôn kế Vôn kế mắc song song với phụ tải Khi điện áp cần đo tạo dòng điện nằm giới hạn dòng tối đa chịu cấu, đo trực tiếp Khi điện áp cần đo lớn, ta phải mở rộng tầm đo cho vôn kế Đo điện áp chiều : Các cấu đo từ điện, điện từ, điện động hoạt động với dòng xoay chiều nên dùng để chế tạo nên vôn kế chiều Mở rộng tầm đo cho cấu đo từ điện : Chuyên đề Trang Trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng Tp.HCM Bài giảng môn Đo lường điện Cơ cấu từ điện thay điện trở nội cấu thị (Hình 3.9): Rm V Hình 2.9 Rm : điện trở nội cấu đo Imax : dòng điện tối đa cho phép qua cấu đo Điện áp đo chuyển thành dòng điện đo qua cấu thị : I ño  - Vño Rm Dùng cấu để đo điện áp Vđo (tạo Iđo > Imax), cần mắc thêm điện trở R R Im Rm V Is Hình 2.10 Điện trở R xác định : I ño  I max  Vño max V  R  ño max  R m R  Rm I max Tổng trở vào vôn kế : Z = R + Rm Độ nhạy vôn kế : - Z k / V  Vđo Đối với vơn kế có nhiều tầm đo dùng nhiều điện trở mắc hình 2.11a 2.11b Rm Im R1 (1) R2 (2) R3 (3) V Hình 2.11a Chuyên đề Trang Trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng Tp.HCM Im Rm Bài giảng môn Đo lường điện R1 R2 R3 (2) (3) (1) V Hình 2.11b Đo điện áp xoay chiều : Tương tư phần đo dòng điện xoay chiều, mạch đo điện áp xoay chiều dùng cấu đo từ điện kết hợp với chỉnh lưu diod : R D1 V Rm D2 V Hình 2.12 VAC( RMS )  R  R m I hd  VD( RMS) Rm Hình 2.13 VAC( RMS )  R m I hd  2.VD( RMS ) III ĐO ĐIỆN TRỞ 3.1 Đo điện trở vôn kế ampe kế : Rx A E V Rx A E Hình 3.1a V Hình 3.1b Đây phương pháp xác định phần tử điện trở hoạt động (đo nóng) theo yêu cầu Có hai cách mắc để đo điện trở Chuyên đề Trang Trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng Tp.HCM Bài giảng môn Đo lường điện H3.1a: Vôn kế mắc trước – ampe kế mắc sau (lối mắc rẽ dài) Khi điện trở cần đo Rx xác định : Rx  V I V : số vôn kế I : số ampe kế H3.1b: Ampe kế mắc trước – vôn kế mắc sau (lối mắc rẽ ngắn) Điện trở cần đo Rx xác định : V Rx  I V : số vôn kế I : số ampe kế 3.2 Mạch đo điện trở VOM : Trong máy đo vạn (V.O.M) có phần đo điện trở (Ohm kế).Trong trường hợp dùng Ohm kế để đo điện trở trạng thái đo phần tử điện trở đo RX khơng có lượng (đo nguội) mạch đo nguồn có lượng riêng (nguồn pin) * Mạch đo điện trở thực tế : Trong thực tế nguồn pin Eb thay đổi Khi Rx  0, Im qua cấu khơng Imax mạch đo mắc thêm R2 (H.3.5) biến trở dùng để chỉnh điểm “0” cho mạch đo E b thay đổi Như vậy, trước đo ta phải ngắn mạch AB, điều chỉnh R2 để cho Ohm kế “0“ Rx R1 Rm Ib Im R2 I2 E Hình 3.2 Theo mạch dòng Ib : Ib  Eb R x  R  R // R m R2 // Rm 50A ta chọn TI có tỉ số KI 100/5 150/5 Nếu phụ tải có dịng điện định mức khoảng 150A > Ipt > 100A ta chọn TI có tỉ số KI 150/5 200/5 Chuyên đề Trang 16 ... mắc hình 2 .11 a 2 .11 b Rm Im R1 (1) R2 (2) R3 (3) V Hình 2 .11 a Chuyên đề Trang Trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng Tp.HCM Im Rm Bài giảng môn Đo lường điện R1 R2 R3 (2) (3) (1) V Hình 2 .11 b Đo điện... đổi : F = n1I1 = n2I2 = n3I3 =…… Ví du: F = 30 0(Ampe.Vịng) cho tầm đo I1 = 1A; I2 = 5A ; I3 = 10 A Khi : n1 = 30 0 vịng cho tầm đo I1 n2 = 60 vòng cho tầm đo I2 n3 = 30 vòng cho tầm đo I3 Mở rộng... shunt mắc hình 2.3a 2.3b I Rm Im Rs Rs Rs Hình 2.3a Chuyên đề Trang Trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng Tp.HCM Rm I Rs1 Bài giảng môn Đo lường điện Im Is (1) Rs3 Rs2 (2) (3) Hình 2.3b Mở rộng tầm