Bài tập kỹ thuật đo lường cơ khí năm 2024

Cuốn sách trình bày những vấn đề về phương pháp đo để xác định thông số hình học trong các chi tiết cơ khí. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm-các kiến thức không thể thiếu trong công tác đo lường-kiểm tra sản xuất để đánh giá có tính chất thống kê chất lượng sản phẩm, máy móc..Trong sản xuất, đo lường là phương pháp để nhận biết chất lượng, và như vậy dụng cụ đo lường trở thành một trong những công cụ lao động góp phần tạo ra lao động có chất lượng cao, tạo ra các sản phẩm chất lượng tốt. Trong quy trình công nghệ tạo ra một sản phẩm với các chỉ tiêu kĩ thuật qui định, bắt buộc phải bố trí các nguyên công kiểm tra sau từng nguyên công hay công đoạn đã góp phần hình thành yếu tố có chất lượng được qui định. Cuốn " Kỹ thuật đo lường - kiểm tra trong chế tạo cơ khí " cung cấp các kiến thức cơ sở kỹ thuật đo cho các kỹ sư chế tạo máy để khi giải quyết công nghệ sản xuất có thể đưa ra được quy trình công nghệ hợp lý, có khả năng giải quyết các vấn đề về kỹ thuật đo lường-kiểm tra chất lượng sản phẩm, hơn thế có thể thiết kế các gá lắp kiểm tra cho các trang bị công nghiệp chế tạo sản phẩm, chọn được độ chính xác hợp lý cho phương pháp đo.

TÌNH TRẠNG TÀI LIỆU:

TTIDĐịa ĐiểmKhoVị TríTrạng Thái1100020940Cơ sở: 65 HTKTổng HợpKệ 19 - 27Sẵn sàng2100020970Cơ sở: 65 HTKTổng HợpKệ 19 - 37Sẵn sàng3100020988Cơ sở: 65 HTKTổng HợpKệ 19 - 37Sẵn sàng4100020968Cơ sở: 65 HTKTổng HợpKệ 19 - 37Sẵn sàng5100020984Cơ sở: 65 HTKTổng HợpKệ 19 - 37Sẵn sàng6100020935Cơ sở: 65 HTKTổng HợpKệ 19 - 37Sẵn sàng7100020955Cơ sở: 65 HTKTổng HợpKệ 19 - 37Sẵn sàng8100020930Cơ sở: 65 HTKTổng HợpKệ 19 - 37Sẵn sàng9100020965Cơ sở: 65 HTKTổng HợpKệ 19 - 37Sẵn sàng10100020980Cơ sở: 65 HTKTổng HợpKệ 39 - PhảiĐang mượn

• 1. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.1 ÑAÏI LÖÔÏNG ÑO LÖÔØNG Trong lónh vöïc ño löôøng, döïa treân tính chaát cô baûn cuûa ñaïi löôïng ño, chuùng ta phaân ra hai loaïi cô baûn. • Ñaïi löôïng ñieän • Ñaïi löôïng khoâng ñieän (non electrical) 1.1.1 Ñaïi löôïng ñieän Ñöôïc phaân ra hai daïng: • Ñaïi löôïng ñieän taùc ñoäng (active) • Ñaïi löôïng ñieän thuï ñoäng (passive). 1
• 2. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1- Ñaïi löôïng ñieän taùc ñoäng Ñaïi löôïng ñieän aùp, doøng ñieän, coâng suaát laø nhöõng ñaïi löôïng mang naêng löôïng ñieän. Khi ño caùc ñaïi löôïng naøy, baûn thaân naêng löôïng naøy seõ cung caáp cho caùc maïch ño. 2- Ñaïi löôïng ñieän thuï ñoäng Ñaïi löôïng ñieän trôû, ñieän caûm, ñieän dung, hoã caûm, ... caùc ñaïi löôïng naøy khoâng mang naêng löôïng cho neân phaûi cung caáp ñieän aùp hoaëc doøng ñieän cho caùc ñaïi löôïng naøy khi ñöa vaøo maïch ño. 2
• 3. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.1.2 Ñaïi löôïng khoâng ñieän Ñaây laø nhöõng ñaïi löôïng hieän höõu trong ñôøi soáng cuûa chuùng ta (nhieät ñoä, aùp suaát, troïng löôïng, ñoä aåm, ñoä pH, noàng ñoä, toác ñoä, gia toác ...). Trong heä thoáng töï ñoäng hoùa coâng nghieäp ngaøy nay, ñeå ño löôøng vaø ñieàu khieån töï ñoäng hoùa caùc ñaïi löôïng khoâng ñieän noùi treân, chuùng ta caàn chuyeån ñoåi caùc ñaïi löôïng noùi treân sang ñaïi löôïng ñieän baèng nhöõng boä chuyeån ñoåi hoaëc caûm bieán hoaøn chænh, thuaän lôïi, chính xaùc, tin caäy hôn trong lónh vöïc ño löôøng vaø ñieàu khieån töï ñoäng. 3
• 4. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.2 CHÖÙC NAÊNG VAØ ÑAËC TÍNH CUÛA THIEÁT BÒ ÑO LÖÔØNG 1.2.1 Chöùc naêng cuûa thieát bò ño Haàu heát caùc thieát bò ño coù chöùc naêng cung caáp cho chuùng ta keát quaû ño ñöôïc ñaïi löôïng ñang khaûo saùt. Keát quaû naøy ñöôïc chæ thò hoaëc ñöôïc ghi laïi trong suoát quaù trình ño, hoaëc ñöôïc duøng ñeå töï ñoäng ñieàu khieån ñaïi löôïng ñang ñöôïc ño. 4
• 5. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.2.2 Ñaëc tính cuûa thieát bò ño löôøng Vôùi nhieàu caùch thöùc ño ña daïng khaùc nhau cho nhieàu ñaïi löôïng coù nhöõng ñaëc tính rieâng bieät, chuùng ta coù theå phaân bieät hai daïng thieát bò ño phuï thuoäc vaøo ñaëc tính moät caùch toång quaùt. • Thieát bò ño ñieän • Thieát bò ño ñieän töû. Coù loaïi thieát bò ño, keát quaû ñöôïc chæ thò baèng kim chæ thò (thieát bò ño daïng analog), coù loaïi baèng hieän soá (thieát bò ño daïng digital). 5
• 6. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.3 CHUAÅN HOÙA TRONG ÑO LÖÔØNG 1.3.1 Caáp chuaån hoùa Khi söû duïng thieát bò ño löôøng, chuùng ta mong muoán thieát bò ñöôïc chuaån hoùa (calibzate) khi ñöôïc xuaát xöôûng nghóa laø ñaõ ñöôïc chuaån hoùa vôùi thieát bò ño löôøng chuaån (standard). Vieäc chuaån hoùa thieát bò ño löôøng ñöôïc xaùc ñònh theo boán caáp nhö sau: • Caáp 1: Chuaån quoác teá (International standard) • Caáp 2: Chuaån quoác gia (National standard) • Caáp 3: Chuaån khu vöïc (Zone standard) • Caáp 4: Chuaån phoøng thí nghieäm (Laboratory standard) 6
• 7. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.3.2 Caáp chính xaùc cuûa thieát bò ño Sau khi ñöôïc xuaát xöôûng cheá taïo, thieát bò ño löôøng seõ ñöôïc kieåm nghieäm chaát löôïng, ñöôïc chuaån hoùa theo caáp töông öùng nhö ñaõ ñeà caäp ôû treân vaø seõ ñöôïc phoøng kieåm nghieäm ñònh cho caáp chính xaùc sau khi ñöôïc xaùc ñònh sai soá (nhö ñònh nghóa döôùi ñaây) cho töøng taàm ño cuûa thieát bò. Do ñoù khi söû duïng thieát bò ño löôøng, chuùng ta neân quan taâm ñeán caáp chính xaùc cuûa thieát bò ño ñöôïc ghi treân maùy ño hoaëc trong soå tay kyõ thuaät cuûa thieát bò ño. Ñeå töø caáp chính xaùc naøy chuùng ta seõ ñaùnh giaù ñöôïc sai soá cuûa keát quaû ño. Ví duï: Moät voân-keá coù ghi caáp chính xaùc laø 1, nghóa laø giôùi haïn sai soá cuûa noù cho taàm ño laø 1%. 7
• 8. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.4 CHAÁT LÖÔÏNG CUÛA ÑO LÖÔØNG 1.4.1 Ñaëc tính cuûa caùch thöùc ño Söï hieåu bieát veà ñaëc tính cuûa caùch thöùc ño raát caàn thieát cho phaàn lôùn vieäc choïn löïa thieát bò ño thích hôïp cho coâng vieäc ño löôøng. Noù bao goàm hai ñaëc tính cô baûn. • Ñaëc tính tónh (static) • Ñaëc tính ñoäng (dynamic) 8
• 9. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.4.2 Ñaëc tính tónh (static) Toång quaùt, ñaëc tính tónh cuûa thieát bò ño laø ñaëc tính coù ñöôïc khi thieát bò ño ñöôïc söû duïng ño caùc ñaïi löôïng coù ñieàu kieän khoâng thay ñoåi trong moät quaù trình ño. Taát caû caùc ñaëc tính tónh cuûa caùch thöùc ño coù ñöôïc nhôø moät quaù trình ñònh chuaån. Moät soá ñaëc tính ñöôïc dieãn taû nhö sau: • Möùc ñoä chính xaùc (sai soá) • Ñoä phaân giaûi • Ñoä nhaïy •……… 9
• 10. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.4.3 Ñònh nghóa sai soá trong ño löôøng Ño löôøng laø söï so saùnh ñaïi löôïng chöa bieát (ñaïi löôïng ño) vôùi ñaïi löôïng ñöôïc chuaån hoùa (ñaïi löôïng maãu hoaëc ñaïi löôïng chuaån). Trong thöïc teá khoù xaùc ñònh trò soá thöïc caùc ñaïi löôïng ño. Vì vaäy trò soá ño ñöôïc cho baèng thieát bò ño, ñöôïc goïi laø trò soá tin caäy ñöôïc (expected value). Baát kyø ñaïi löôïng ño naøo cuõng bò aûnh höôûng bôûi nhieàu thoâng soá. Do ñoù keát quaû ño ít khi phaûn aûnh ñuùng trò soá tin caäy ñöôïc. Cho neân coù nhieàu heä soá (factor) aûnh höôûng trong ño löôøng lieân quan ñeán thieát bò ño. Ngoaøi ra coù nhöõng heä soá khaùc lieân quan ñeán con ngöôøi söû duïng thieát bò ño. Nhö vaäy ñoä chính xaùc cuûa thieát bò ño ñöôïc dieãn taû döôùi hình thöùc sai soá. 10
• 11. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.4.4 Caùc loaïi sai soá a. Sai soá tuyeät ñoái: e - sai soá tuyeät ñoái; Yn - trò soá tin caäy ñöôïc; Xn - trò soá ño ñöôïc b. Sai soá töông ñoái (tính theo %): c. Ñoä chính xaùc töông ñoái: d. Ñoä chính xaùc tính theo %: a = 100% – er = (A×100%) 11
• 12. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG e. Tính chính xaùc (precision): - trò soá trung bình cuûa n laàn ño. f. Sai soá chuû quan: Moät caùch toång quaùt sai soá naøy do loãi laàm cuûa ngöôøi söû duïng thieát bò ño vaø phuï thuoäc vaøo vieäc ñoïc sai keát quaû, hoaëc ghi sai, hoaëc söû duïng sai khoâng ñuùng theo qui trình hoaït ñoäng. g. Sai soá heä thoáng (systematic error) phuï thuoäc vaøo thieát bò ño vaø ñieàu kieän moâi tröôøng. h. Sai soá ngaãu nhieân (random error) 12
• 13. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.4.5 Caùc nguoàn sai soá Thieát bò ño khoâng ño ñöôïc trò soá chính xaùc vì nhöõng lyù do sau: • Khoâng naém vöõng nhöõng thoâng soá ño vaø ñieàu kieän thieát keá • Thieát keá nhieàu khuyeát ñieåm • Thieát bò ño hoaït ñoäng khoâng oån ñònh • Baûo trì thieát bò ño keùm • Do ngöôøi vaän haønh thieát bò ño khoâng ñuùng • Do nhöõng giôùi haïn cuûa thieát keá 13
• 14. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.4.6 Giôùi haïn cuûa sai soá Phaàn lôùn caùc nhaø saûn xuaát thöôøng xaùc ñònh sai soá cuûa thieát bò ño baèng sai soá taàm ño, ñaây cuõng laø giôùi haïn sai soá cuûa thieát bò ño (caáp chính xaùc cuûa thieát bò ño) maëc duø trong thöïc teá sai soá thöïc cuûa thieát bò ño coù theå nhoû hôn giaù trò naøy. Ví duï : voân-keá coù sai soá taàm ño ± 2% ôû taàm ño (thang ño) 300V. Tính giôùi haïn sai soá duøng ñeå ño ñieän aùp 120V. Sai soá taàm ño: 300V × 0,02 = 6V Do ñoù giôùi haïn sai soá ôû 120V: (6/120)x100% = 5% 14
• 15. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.5 NHÖÕNG PHAÀN TÖÛ TRONG THIEÁT BÒ ÑO ÑIEÄN TÖÛ Toång quaùt thieát bò ño ñieän töû thöôøng ñöôïc caáu taïo baèng ba phaàn nhö sau: 15
• 16. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.6 LÔÏI ÍCH THIEÁT THÖÏC CUÛA ÑIEÄN TÖÛ TRONG ÑO LÖÔØNG Nhöõng öu ñieåm cuûa maïch ñieän töû: • Ñoä nhaïy thích hôïp • Tieâu thuï naêng löôïng ít • Toác ñoä ñaùp öùng nhanh • Deã töông thích truyeàn tín hieäu ñi xa • Ñoä tin caäy cao • Ñoä linh hoaït cao phuø hôïp vôùi caùc vaán ñeà ño löôøng. 16
• 17. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.7 SÖÏ CHOÏN LÖÏA, TÍNH CAÅN THAÄN VAØ CAÙCH DUØNG THIEÁT BÒ ÑO Coù nhöõng thieát bò ño raát toát, raát chính xaùc nhöng seõ cho keát quaû sai hoaëc khoâng chính xaùc neáu chuùng ta khoâng bieát söû duïng hoaëc söû duïng khoâng ñuùng qui ñònh cuûa thieát bò ño. Do ñoù chuùng ta phaûi quan taâm ñeán caùch thöùc vaø qui trình söû duïng cuûa töøng thieát bò ño. Ngoaøi ra chuùng ta phaûi choïn thieát bò ño cho phuø hôïp vôùi ñaïi löôïng ño. Phaàn lôùn caùc thieát bò ño coù ñoä nhaïy cao töông ñoái phöùc taïp, ñoøi hoûi chuùng ta caån thaän khi söû duïng neáu khoâng deã gaây ra hö hoûng hoaëc laøm cho thieát bò ño khoâng chính xaùc. Vaäy baét buoäc ngöôøi söû duïng phaûi ñoïc vaø tìm hieåu kyõ ñaëc tính, caùch söû duïng, qui trình hoaït ñoäng cuûa maùy tröôùc khi cho maùy baét ñaàu hoaït ñoäng. Löïa choïn thieát bò ño phaûi phuø hôïp vôùi möùc ñoä chính xaùc theo yeâu 17
• 18. NIEÄM VEÀ ÑO LÖÔØNG 1.7 SÖÏ CHOÏN LÖÏA, TÍNH CAÅN THAÄN VAØ CAÙCH DUØNG THIEÁT BÒ ÑO (tt) caàu cuûa ñaïi löôïng ño. Vì möùc ñoä chính xaùc vaø ñoä nhaïy cuûa thieát bò coù lieân quan tröïc tieáp vôùi giaù tieàn cuûa maùy. Nghóa laø maùy caøng chính xaùc, caøng nhaïy thì giaù caøng cao. Nhieàu khi theo yeâu caàu cuûa ñaïi löôïng ño khoâng caàn duøng ñeán thieát bò quaù nhaïy hoaëc ñoä chính xaùc quaù cao. Khi söû duïng maùy phaûi caån thaän, traùnh nguy hieåm cho maùy ño vì quaù taàm ño hoaëc bò chaán ñoäng cô hoïc (do di chuyeån hoaëc va chaïm cô hoïc ...), thöôøng ñoái vôùi thieát bò chæ kim. Ngoaøi ra phaûi löu yù ñeán ñieàu kieän cuûa taûi phoái hôïp vôùi thieát bò ño (ñoái vôùi thieát bò ño ñieän töû) ví duï nhö: ñaùp öùng taàn soá, phoái hôïp trôû khaùng ... Neáu khoâng thoûa caùc ñieàu kieän naøy cuõng gaây ra sai soá thieát bò ño. Ñeå traùnh hö hoûng cho thieát bò ño, luoân luoân ñoøi hoûi ngöôøi söû duïng maùy phaûi ñoïc qua vaø hieåu roõ Taøi lieäu chæ daãn (Service manual) cho nhöõng thieát bò ño môùi söû duïng laàn ñaàu. 18
• 19. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.1 CÔ CAÁU CHÆ THÒ KIM 2.1.1 Cô caáu töø ñieän Cô caáu naøy ñöôïc kyù hieäu treân maët maùy ño nhö sau: a. Caáu taïo (xem H.2.1). Khung quay: khung baèng nhoâm hình chöõ nhaät, treân khung coù quaán daây ñoàng boïc lôùp caùch ñieän nhoû. Toaøn boä khoái löôïng khung quay phaûi caøng nhoû caøng toát ñeå sao cho moâmen quaùn tính caøng nhoû. Toaøn boä khung quay ñöôïc ñaët treân truïc quay hoaëc treo bôûi daây treo (taut band) (H.2.2). 19
• 20. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Hình 2.1: Cô caáu chæ thò töø ñieän 20
• 21. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Nam chaâm vónh cöûu: khung quay ñöôïc ñaët giöõa hai cöïc töø NS cuûa nam chaâm vónh cöûu. Loõi saét non hình truï naèm trong khung quay töông ñoái ñeàu. Kim chæ thò ñöôïc gaén chaët treân truïc quay hoaëc daây treo. Phía sau kim chæ thò coù mang ñoái troïng ñeå sao cho troïng taâm cuûa kim chæ thò naèm treân truïc quay hoaëc daây treo. Loø xo kieåm soaùt hoaëc daây treo coù nhieäm vuï keùo kim chæ thò veà vò trí ban ñaàu. 21
• 22. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 22
• 23. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN b. Nguyeân lyù hoaït ñoäng (xem H.2.3) Khi coù doøng ñieän ñi vaøo cuoän daây, treân khung daây seõ xuaát hieän löïc ñieän töø F: F = N.B.l.I (2.1) trong ñoù: N - soá voøng daây quaán cuûa cuoän daây B - maät ñoä töø thoâng xuyeân qua cuoän daây l - chieàu cao cuûa khung; I - cöôøng ñoä doøng ñieän. Moâmen quay Tq cuûa löïc ñieän töø F: Tq = F.W = N.B.l.W.I (2.2) trong ñoù W laø beà roäng cuûa khung quay Moâmen quay Tq cuûa löïc ñieän töø F: Tq = F.W = N.B.l.W.I Kq = N.B.l.W - heä soá tæ leä vôùi söï caáu taïo cuûa cô caáu laø haèng soá: Tq = KqI 23
• 24. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Ñoàng thôøi khi ñoù loø xo (hoaëc daây treo) taïo ra moâmen caûn Tc khi kim chæ thò quay do moâmen quay Tq laøm xoaén loø xo kieåm soaùt hoaëc daây treo: Tc = Kc θ (2.3) Kc - haèng soá xoaén cuûa loø xo kieåm soaùt hoaëc daây treo θ - goùc quay cuûa kim chæ thò. Taïi goùc quay θi cuûa kim chæ thò ñöùng yeân: Tq = Tc; KqI = KcθI ; Goùc quay θi tæ leä tuyeán tính vôùi doøng ñieän I 24
• 25. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 25
• 26. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Öu ñieåm: cô caáu chæ thò töø ñieän coù öu ñieåm so vôùi nhöõng cô caáu khaùc nhôø nhöõng ñieåm sau ñaây: - Töø tröôøng cuûa cô caáu do nam chaâm vónh cöûu taïo ra maïnh, ít bò aûnh höôûng cuûa töø tröôøng beân ngoaøi; - Coâng suaát tieâu thuï nhoû tuøy theo doøng Imax cuøng cô caáu coù theå töø 25 μW ÷ 200 μW; - Coù ñoä chính xaùc cao, coù theå ñaït ñöôïc caáp chính xaùc 0,5%; - Vì goùc quay tuyeán tính theo doøng ñieän cho neân thang ño coù khoaûng chia ñeàu ñaën. 26
• 27. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Khuyeát ñieåm: - Cuoän daây cuûa khung quay thöôøng chòu ñöïng quaù taûi moät löôïng nhoû neân thöôøng deã bò hö hoûng neáu doøng ñieän quaù möùc ñi qua; - Chæ söû duïng doøng ñieän moät chieàu, khoâng hoaït ñoäng ôû doøng ñieän xoay chieàu; - Ñoái vôùi khung quay coù daây xoaén deã hö hoûng khi bò chaán ñoäng maïnh hoaëc di chuyeån quaù möùc giôùi haïn, do ñoù caàn ñeäm quaù möùc khi cho cô caáu ngöng hoaït ñoäng. 27
• 28. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.1.2 Cô caáu ñieän töø Coøn goïi laø cô caáu mieáng saét di ñoäng (moving iron). Kyù hieäu 28
• 29. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 29
• 30. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.1.3 Cô caáu ñieän ñoäng Laø cô caáu coù söï phoái hôïp giöõa cô caáu ñieän töø (khung quay mang kim chæ thò) vaø cô caáu ñieän töø (cuoän daây coá ñònh taïo töø tröôøng cho khung quay). Caáu taïo (H.2.9): cô caáu ñieän ñoäng goàm coù cuoän daây coá ñònh vaø cuoän daây di ñoäng (khung quay). Thoâng thöôøng cuoän daây di ñoäng khoâng coù loõi saét non traùnh ñöôïc hieän töôïng töø treã vaø doøng ñieän xoaùy. Cuoän daây di ñoäng naèm trong vuøng aûnh höôûng töø tröôøng taïo ra bôûi cuoän daây coá ñònh, neáu cuoän daây coá ñònh quaán treân loõi saét töø laø cô caáu saét ñieän ñoäng (H.2.10). 30
• 31. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Hình 2.9: Cô caáu ñieän ñoäng 31
• 32. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Hình 2.10: Cô caáu saét ñieän ñoäng 32
• 33. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.2 ÑO DOØNG MOÄT CHIEÀU (DC) VAØ XOAY CHIEÀU (AC) Dụng cụ được sử dụng để đo dòng điện gọi là ampe kế hay ampemet Ký hiệu là: 33
• 34. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.2 ÑO DOØNG MOÄT CHIEÀU (DC) VAØ XOAY CHIEÀU (AC) Yêu cầu đối với dụng cụ đo dòng điện là: . Công suất tiêu thụ càng nhỏ càng tốt, điện trở của ampe kế càng nhỏ càng tốt và lý tưởng là bằng 0. . Làm việc trong một dải tần cho trước để đảm bảo cấp chính xác của dụng cụ đo . Mắc ampe kế để đo dòng phải mắc nối tiếp với dòng cần đo (hình dưới) 34
• 35. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.2 ÑO DOØNG MOÄT CHIEÀU (DC) VAØ XOAY CHIEÀU (AC) 35
• 36. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.2 ÑO DOØNG MOÄT CHIEÀU (DC) VAØ XOAY CHIEÀU (AC) 2.2.1 Ño doøng DC Nguyeân lyù ño: caû ba cô caáu chæ thò ñaõ noùi ôû treân ñeàu hoaït ñoäng vôùi doøng DC cho neân ñöôïc duøng laøm boä chæ thò ampe-keá DC. Nhöng caàn phaûi môû roäng taàm ño (Range) cho thích hôïp. Môû roäng taàm ño: ñeå cho ampe-keá coù nhieàu taàm ño thích hôïp, maïch ño phaûi coù söï môû roäng taàm ño cho töøng loaïi cô caáu chæ thò. 36
• 37. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Môû roäng taàm ño cho cô caáu töø ñieän. Duøng ñieän trôû shunt (H.2.12). 37
• 38. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Doøng ñieän ño: trong ñoù: - doøng ñieän qua cô caáu chæ thò. - doøng ñieän ñi qua ñieän trôû shunt. Ñieän trôû shunt ñöôïc xaùc ñònh: 38
• 39. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Ví dụ: Xaùc ñònh giaù trò ñieän trôû shunt, bieát giaù trò doøng ñieän toái ña qua cô caáu chæ thò Imax = 50µA, ñieän trôû noäi cuûa cô caáu chæ thò Rm=1kΩ, doøng ñieän toái ña cuûa taàm ño It = 1mA Ví duï: Bieát Rm= 1kΩ, Imax = 50µA. Xaùc ñònh giaù trò ñieän trôû cho 3 taàm ño R1, R2, R3: B (1mA); C (10mA); D (100mA) 39
• 40. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.2.2 Ño doøng AC Nguyeân lyù ño: Cô caáu ñieän töø vaø cô caáu ñieän ñoäng ñeàu hoaït ñoäng ñöôïc vôùi doøng AC. Do ñoù coù theå duøng cô caáu naøy tröïc tieáp vaø môû roäng taàm ño doøng nhö ñaõ noùi ôû treân. Rieâng cô caáu ñieän töø khi duøng phaûi bieán ñoåi doøng AC thaønh doøng DC. Ngoaøi ra, do tính chính xaùc cuûa cô caáu ñieän töø neân cô caáu naøy duøng raát nhieàu (thoâng duïng) trong phaàn lôùn ampe-keá (trong maùy ño vaïn naêng Multimeter coøn goïi V.O.M.). Duøng cô caáu töø ñieän ño doøng AC 40
• 41. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Duøng phöông phaùp chænh löu baèng diod (H.2.16). 41
• 42. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Doøng ñieän qua diod noái tieáp vôùi cô caáu töø ñieän laø doøng ñieän xoay chieàu ñaõ chænh löu thaønh doøng DC. Trò trung bình cuûa doøng ñieän chænh löu: Caàu diod (H.2.17). Doøng ñieän xoay chieàu ñöôïc chænh löu ôû hai baùn kyø, khi ñoù trò chænh löu trung bình: Ñoái vôùi tình hieäu sin IAC = Imsinωt Thì 42
• 43. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Môû roäng taàm ño Duøng ñieän trôû shunt cho diod vaø cô caáu töø ñieän (H.2.19a). Diod maéc noái tieáp vôùi cô caáu ñieän töø, do ñoù coù doøng Icltb qua cô caáu, coøn doøng ñieän xoay chieàu laïi qua ñieän trôû shunt. 43
• 44. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Duøng bieán doøng (H.2.19b). Theo nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa bieán doøng laø phaûi coù söï caân baèng cuûa löïc töø ñoäng phaàn sô caáp vaø thöù caáp cuûa bieán doøng: 2.2.3 AÛnh höôûng cuûa ampe-keá treân maïch ño Moãi ampe-keá ñeàu coù noäi trôû rieâng cuûa noù vaø coù theå thay ñoåi theo moãi taàm ño. Taàm ño caøng lôùn noäi trôû R A (noäi trôû ampe-keá) caøng nhoû. Vieäc maéc noái tieáp noù vôùi ñieän trôû taûi caàn ño doøng ñieän seõ aûnh höôûng ñeán maïch ño. Neáu noäi trôû ampe-keá raát nhoû so vôùi ñieän trôû taûi thì sai soá do aûnh höôûng cuûa ampe-keá trôû neân khoâng ñaùng keå. 44
• 45. ÑIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.3 ÑO ÑIEÄN AÙP AC VAØ DC 2.3.1 Ño ñieän aùp DC a. Nguyeân lyù ño (H.2.21): Ñieän aùp ño ñöôïc chuyeån thaønh doøng ñieän ño ñi qua cô caáu chæ thò. Neáu cô caáu chæ thò coù Imax vaø ñieän trôû noái tieáp thì: Ido= Vdo/ (R+Rm) ≤ Imax Rm : nội trở của cơ cấu Toång trôû vaøo cuûa voân-keá Caùc cô caáu töø ñieän, ñieän töø vaø ñieän ñoäng ñeàu ñöôïc duøng laøm voân-keá DC. Baèng caùch noái theâm ñieän trôû R ñeå haïn cheá doøng ñieän qua cô caáu theo bieåu thöùc treân. 45
• 46. ÑIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Hình 2.21: Maïch ño ñieän aùp 46
• 47. ÑIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Hình 2.22: Maïch ño ñieän aùp cuûa cô caáu ñieän ñoäng Rieâng ñoái vôùi cô caáu ñieän ñoäng cuoän daây di ñoäng vaø cuoän daây coá ñònh ñöôïc noái tieáp (H.2.22). 47
• 48. ÑIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN b. Môû roäng taàm ño •+ Duøng cô caáu töø ñieän: Môû roäng taàm ño baèng caùch noái tieáp ñieän trôû (H.2.23). Ñaây laø maïch ño ñieän aùp moät chieàu thöôøng duøng trong maùy ño vaïn naêng. Toång trôû vaøo cuûa voânkeá thay ñoåi theo taàm ño nghóa laø toång trôû vaøo caøng lôùn thì taàm ño ñieän aùp caøng cao. Cho neân ngöôøi ta thöôøng duøng trò soá ñoä nhaïy Ω/VDC cuûa voân-keá ñeå xaùc ñònh toång trôû vaøo cuûa moãi taàm ño. Ví duï: Voân-keá coù ñoä nhaïy 20KΩ /VDC ÔÛ taàm ño 2,5V laø toång trôû vaøo 48
• 49. ÑIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Ví duï: Tính ñieän trôû cho ba taàm ño V1 = 2,5V, V2 = 10V, V3= 50V Cho voân-keá duøng cô caáu töø ñieän I max = 100 μ A ; Rm= 0, 5kΩ 49
• 50. ÑIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Ví duï : Voân-keá duøng cô caáu ñieän töø coù cuoän daây coá ñònh coù doøng Imax= 50mA taàm ño 0 – 300V. Xaùc ñònh ñieän trôû R noái tieáp vôùi cô caáu. Ñieän trôû noäi Rm = 100Ω vaø coâng suaát cuûa ñieän trôû. 2.3.2 Ño ñieän aùp AC a. Nguyeân lyù ño: Ñoái vôùi cô caáu ñieän ñoäng, ñieän töø voân-keá AC duøng cô caáu naøy phaûi maéc ñieän trôû noái tieáp vôùi cô caáu nhö trong voân-keá DC vì hai cô caáu naøy hoaït ñoäng vôùi trò hieäu duïng cuûa doøng xoay chieàu. Rieâng ñoái vôùi cô caáu ñieän töø thì phaûi duøng phöông phaùp bieán ñoåi nhö ôû phaàn ampe-keá nghóa laø duøng diod chænh löu hoaëc boä bieán ñoåi nhieät ñieän 50
• 51. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN b. Caùch xaùc ñònh ñieän trôû noái tieáp cho cô caáu töø ñieän 51
• 52. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Maïch ño ñöôïc maéc nhö hình 2.24 diod D1 chænh löu doøng ñieän AC ôû baùn kyø döông, diod D2 cho doøng ñieän aâm ñi qua (khoâng qua cô caáu chæ thò) ñeå cho ñieän aùp nghòch cuûa baùn kyø aâm cuûa ñieän aùp AC khoâng rôi treân diod D1 vaø cô caáu chæ thò. Traùnh ñöôïc ñieän aùp nghòch quaù lôùn khi ño ñieän aùp AC coù giaù trò lôùn. Ñieän trôû R1 noái tieáp ôû taàm ño ñieän aùp VAC ñöôïc xaùc ñònh: I hd- doøng ñieän cuûa ñieän aùp ño VAC (tính theo trò hieäu duïng) qua cô caáu chæ thò vaø qua R1 töông ñöông. 52
• 53. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 53
• 54. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.3.3 AÛnh höôûng cuûa voân-keá treân maïch ño ñieän aùp Khi voân-keá ñöôïc maéc vaøo phaàn töû caàn ño ñieän aùp thì coù theå xem nhö toång trôû vaøo cuûa voân-keá maéc song song vôùi phaàn töû ñoù 54
• 55. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 55
• 56. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Ví duï: V = 10V; R2 = R1 = 10KΩ; RV = 200KΩ. Xaùc ñònh sai soá do aûnh höôûng cuûa Voân keá 56
• 57. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.4 ÑO ÑIEÄN AÙP DC BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP BIEÁN TRÔÛ 2.4.1 Nguyeân lyù ño Maïch ño ñöôïc maéc theo hình 2.29. Hình 2.29: Maïch ño ñieän aùp baèng bieán trôû 57
• 58. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Bieán trôû BA laø bieán trôû ño löôøng. Khoùa S coù hai vò trí 1 vaø 2 duøng ñeå chuaån maùy ño vaø ñeå ño ñaïi löôïng Vx. 58
• 59. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 59
• 60. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN * Öu ñieåm: cuûa phöông phaùp ño naøy laø khoâng bò aûnh höôûng cuûa ñieän trôû noäi cuûa nguoàn VX. Vì doøng ñieän qua ñieän keá G baèng “0” neân khoâng coù ñieän aùp rôi treân ñieän trôû noäi cuûa nguoàn ñieän aùp caàn ño. 60
• 61. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.4.2 Maïch ño thöïc teá (H.2.30) 61
• 62. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.4.3 Maïch ño coù trò soá cuï theå (H.2.31) 62
• 63. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.5 VOÂN-KEÁ ÑIEÄN TÖÛ ÑO ÑIEÄN AÙP DC 2.5.1 Voân-keá ñieän töû ño ñieän aùp DC transistor + Được thieát keá ñeå gia taêng toång trôû vaøo cuûa voân keá + Ño ñöôïc ñieän aùp nhoû hôn suït aùp treân khung quay + Cho pheùp ño nhöõng ñieän aùp coù hình daïng baát kyø a. Maïch ño ñieän aùp DC duøng transistor hai moái noái (BJT) 63
• 64. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN b. Maïch ño ñieän aùp DC duøng transistor tröôøng (JFET) Maïch ño duøng BJT coù khuyeát ñieåm laø toång trôû vaøo cuûa baûn thaân transistor BJT nhoû (hie ≈ vaøi kΩ). Do ñoù ngöôøi ta thöôøng duøng maïch ño coù ngoõ vaøo duøng JFET ñeå coù toång trôû vaøo lôùn nhö hình 2.39 sau ñaây keát hôïp vôùi maïch phaân taàm ño ñieän aùp. 64
• 65. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.5.2 Maïch ño ñieän aùp DC duøng IC Op –Amp (maïch khueách ñaïi thuaät toaùn) Ñaëc tính cô baûn Nhöõng tín hieäu ño löôøng thöôøng coù trò soá nhoû (hoaëc raát nhoû), nhaát laø nhöõng tín hieäu töø ngoõ ra cuûa caûm bieán ño löôøng, cho neân caàn phaûi khueách ñaïi nhöõng tín hieäu naøy tröôùc khi cheá bieán tín hieäu. Nhöõng neùt ñaëc tröng quan troïng cuûa maïch khueách ñaïi ño löôøng goàm nhöõng ñieåm sau ñaây: 􀀀 Heä soá khueách ñaïi ñöôïc choïn löïa phuø hôïp vôùi ñoä chính xaùc vaø ñoä tuyeán tính cao 􀀀 Ngoõ vaøo vi sai coù khaû naêng toát nhaát ñeå coù heä soá truaát thaûi tín hieäu chung lôùn nhaát 􀀀 Ñoä oån ñònh cho heä soá khueách ñaïi ñoái vôùi söï thay ñoåi nhieät ñoä hoaït ñoäng 􀀀 Sai soá do söï troâi (drift) vaø ñieän aùp offset DC caøng nhoû caøng toát. 65
• 66. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Trong tröôøng hôïp naøy maïch khueách ñaïi ñieàu hôïp (ngaên caùch) toång trôû lôùn cuûa maïch phaân taàm ño vaø maïch cuûa ñoàng hoà chæ thò (H.2.41). Maïch khueách ñaïi duøng op-amp trong tröôøng hôïp naøy laø maïch khueách ñaïi khoâng ñaûo daáu (noninverting amplifier) vì tín hieäu vaøo ngoõ (+) cuûa op-amp. 66
• 67. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN * Daïng maïch ño coù khueách ñaïi ñieän aùp Tröôøng hôïp tín hieäu ño coù giaù trò nhoû chuùng ta duøng maïch khueách ñaïi khoâng ñaûo daáu coù heä soá khueách ñaïi lôùn hôn 1 (H.2.42). Trong tröôøng hôïp naøy: 67
• 68. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Ví duï: Vi = 0,1 voân; R1 = 90kΩ; R2 = 10kΩ; Rm = 1kΩ; Imax = 50μA. Xaùc ñònh RS ñeå cho Im qua ñoàng hoà chæ thò cöïc ñaïi. Giaûi: ñieän aùp ra: 68
• 69. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.6 VOÂN-KEÁ ÑIEÄN TÖÛ ÑO ÑIEÄN AÙP AC 2.6.1 Toång quaùt Ñeå ño ñieän aùp AC (xoay chieàu) chuùng ta chuyeån ñoåi ñieän aùp AC sang ñieän aùp DC baèng ba phöông phaùp sau: •􀀀 Phöông phaùp chænh löu duøng diod •􀀀 Phöông phaùp trò hieäu duïng thöïc (true RMS) •􀀀 Phöông phaùp trò ñænh. Trong caû ba phöông phaùp, trò soá ño cuûa tín hieäu thöôøng ñöôïc ñoïc theo trò hieäu duïng (RMS–Root Means Square). Do ñoù chuùng ta coù moái quan heä giöõa trò chænh löu trung bình vôùi trò hieäu duïng vaø trò ñænh vôùi trò hieäu duïng. Cho neân coù caùc heä soá sau ñaây: 69
• 70. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Heä soá daïng: Kf = Trò hieäu duïng Trò chænh löu trung bình Heä soá ñænh: Kp = Trò ñænh Trò hieäu duïng Phaàn lôùn caùc voân-keá ñieän töû ño tín hieäu xoay chieàu ñöôïc ñònh chuaån theo trò hieäu duïng cuûa tín hieäu sin. 70
• 71. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Trong tröôøng hôïp tín hieäu khoâng sin trò soá Kf nhoû hoaëc lôùn hôn 1,11 phuï thuoäc vaøo daïng vaø taàn soá tín hieäu. Do ñoù neáu voân-keá AC ño caùc trò soá tín hieäu khoâng sin seõ coù sai soá cho trò soá ño khi thang ño ñöôïc chuaån theo giaù trò hieäu duïng cuûa tín hieäu hình sin (caùch chia vaïch ño theo hình sin). 71
• 72. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.6.2 Phöông phaùp trò chænh löu trung bình a. Hình thöùc chænh löu tröôùc roài khueách ñaïi sau Ñoái vôùi tín hieäu AC coù trò soá lôùn chuùng ta duøng diod tröôùc. Ñieän aùp chænh löu trung bình ñöôïc ñöa vaøo maïch ño ñieän aùp DC. Vi laø trò chænh löu trung bình. icltb ñöôïc tính nhö ôû phaàn ño ñieän duøng phöông phaùp chænh löu. Hình 2.48: Maïch chænh löu tröôùc khueách ñaïi sau 72
• 73. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN b. Hình thöùc khueách ñaïi tröôùc roài chænh löu sau Hình 2.49: Maïch khueách ñaïi chuyeån ñoåi aùp sang doøng coù caàu chænh löu : trò chænh löu trung bình cuûa Vño baèng caàu diod.IM = R2 Vdo VdoVdo 73
• 74. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.6.3 Phöông phaùp trò hieäu duïng thöïc Theo yù nghóa veà trò hieäu duïng cuûa tín hieäu ño laø caên baäc hai trò trung bình cuûa bình phöông trò soá ño ñöôïc dieãn taû baèng bieåu thöùc: 2.6.4 Phöông phaùp trò ñænh Maïch bieán ñoåi trò soá tín hieäu ño coù thaønh phaàn xoay chieàu thaønh tín hieäu DC coù trò soá baèng trò ñænh. Ñænh cuûa tín hieäu ño baèng maïch nhaân ñoâi ñieän aùp hoaëc maïch keïp. 74
• 75. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN a. Maïch nhaân ñoâi ñieän aùp Ñaây laø maïch ño cuï theå duøng phöông phaùp nhaân ñoâi ñieän aùp maïch khueách ñaïi Q1, duøng JFET keânh N laøm nhieäm vuï maïch ñeäm giöõa maïch phaân taàm ño vaø maïch nhaân ñoâi ñieän aùp. Maïch nhaân ñoâi ñieän aùp bao goàm C1, C2 vaø D1, D2. Bieán trôû RC duøng ñeå ñieàu chænh ñieän aùp DC ôû ngoõ ra cuûa maïch nhaân ñoâi ñieän aùp. 75
• 76. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Hình 2.53: Maïch ño ñieän aùp AC duøng maïch nhaân ñoâi ñieän aùp 76
• 77. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN b. Maïch keïp: Maïch keïp (H.2.54) dieãn taû ñieän aùp ra DC döông hay aâm phuï thuoäc chieàu cuûa diod. 77
• 78. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.7 AMPE-KEÁ ÑIEÄN TÖÛ ÑO DOØNG AC VAØ DC 2.7.1 Ño doøng DC Nguyeân lyù ño doøng DC trong ampe-keá ñieän töû laø chuyeån doøng ñieän ño Iño thaønh ñieän aùp ño baèng caùch cho doøng ñieän ño Iño qua ñieän trôû RS theo maïch ño nguyeân lyù sau (H.2.57) Hình 2.57: Maïch ño doøng DC 78
• 79. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN * Phaân taàm ño doøng ñieän baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû (H.2.58). Taàm ño I4 >I3 >I3 >I2 >I1; cho neân taàm ño caøng lôùn thì ñieän trôû RS caøng giaûm. Hình 2.58: Maïch phaân taàm ño doøng ñieän 79
• 80. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN 2.7.2 Ño doøng AC Nguyeân lyù ño: ñeå ño doøng AC thì chuùng ta chuyeån doøng ñieän AC thaønh ñieän aùp AC baèng ñieän trôû RS nhö trong tröôøng hôïp ño doøng DC. Sau ñoù chuyeån ñieän aùp ño AC thaønh ñieän aùp DC baèng nhöõng phöông phaùp ño ñieän aùp AC nhö ñaõ noùi ôû phaàn treân. 80
• 81. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN BAØI TAÄP CHÖÔNG 2 Baøi 2.1. Moät ampe-keá duøng cô caáu ño töø ñieän coù ñieän trôû cô caáu ño R(m) = 99Ω vaø doøng laøm leäch toái ña Imax = 0,1mA. Ñieän trôû shunt RS = 1Ω. Tính doøng ñieän toång coäng ñi qua ampe-keá trong caùc tröôøng hôïp: a) Kim leäch toái ña. b) 0,5Dm; (FSD = Imax, full scale deviation). c) 0,25Dm. 81
• 82. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Baøi 2.2. Moät cô caáu ño töø ñieän coù I = 100μA, ñieän trôû noäi khung quay R = 1kΩ. Tính ñieän trôû shunt maéc vaøo cô caáu ño ñeå trôû thaønh moät ampe-keá töông öùng vôùi caùc tröôøng hôïp a) Dm = 100 mA = taàm ño 1. b) Dm = 1A = taàm ño 2. 82
• 83. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Baøi 2.3. Moät cô caáu ño töø ñieän coù ba ñieän trôû shunt ñöôïc maéc theo kieåu shunt ayrton söû duïng laøm ampe-keá. Ba ñieän trôû coù trò soá: R1 = 0,05Ω, R2 = 0,45Ω; R3 = 4,5Ω; Rm = 1kΩ; Imax = 50μA, coù maïch ño nhö hình B.2.3. Tính caùc trò soá taàm ño cuûa ampe-keá. 83
• 84. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Baøi 2.4. Moät cô caáu ño töø ñieän Imax = 100μA, ñieän trôû noäi (daây quaán) Rm = 1KΩ ñöôïc söû duïng laøm voân-keá DC. Tính ñieän trôû taàm ño ñeå voân-keá coù Vtd = 100V. Tính ñieän aùp V ôû hai ñaàu voân-keá khi kim coù ñoä leäch 0,75Dm; 0,5Dm; vaø 0,25Dm (ñoä leäch toái ña Dm). 84
• 85. ĐIEÄN AÙP VAØ DOØNG ÑIEÄN Baøi 2.5. Moät cô caáu ño töø ñieän coù Imax = 50μA; Rm = 1700Ω ñöôïc söû duïng laøm voânkeá DC coù taàm ño 10V, 50V, 100V. Tính caùc ñieän trôû taàm ño Baøi 2.6 Tính ñieän aùp ôû hai ñaàu cô caáu ño töø ñieän (PMMC) coù Rm = 850Ω vaø Ifs =100μA khi kim leäch toái ña. Baøi 2.7 Tính doøng ñieän ñi qua cô caáu ño töø ñieän khi kim coù ñoä leäch baèng 1/2 ñoä leäch toái ña (FSD) bieát raèng cô caáu ño coù ñoä nhaïy laø 20 kΩ/V. 85
• 86. ÑIEÄN TRÔÛ 3.1 ÑO ÑIEÄN TRÔÛ BAÈNG VOÂN-KEÁ VAØ AMPE-KE Hình 3.1: a) Maïch ño RX; b) Maïch ño RX Ñaây laø phöông phaùp xaùc ñònh phaàn töû ñieän trôû ñang hoaït ñoäng (ño noùng) theo yeâu caàu. 86
• 87. ÑIEÄN TRÔÛ Coù hai caùch maéc ñeå ño ñieän trôû: Hình 3.1a: Voân-keá maéc tröôùc, ampe-keá maéc sau (loái maéc reõ daøi). Khi ñoù ñieän trôû caàn ño RX ñöôïc xaùc ñònh bôûi: trong ñoù: V - cho bôûi voân-keá; I - cho bôûi ampe-keá. Ta thaáy coù sai soá trong vieäc xaùc ñònh RX do aûnh höôûng noäi trôû cuûa ampekeá. Neáu Ra (noäi trôû cuûa ampe-keá) raát nhoû so vôùi RX thì VX > Va. Sai soá do aûnh höôûng cuûa ampe-keá khoâng ñaùng keå. 87
• 88. ÑIEÄN TRÔÛ Hình 3.1b: Ampe-keá maéc tröôùc, voân-keá maéc sau (loái maéc reõ ngaén). Ñieän trôû RX vaãn ñöôïc xaùc ñònh bôûi: Hình 3.1: b) Maïch ño RX 88
• 89. ÑIEÄN TRÔÛ trong ñoù: I = IX + IV - cho bôûi ampe-keá vôùi IV doøng ñieän ñi qua voân-keá. Neáu IV << IX toång trôû vaøo cuûa voân-keá raát lôùn so vôùi RX thì sai soá do aûnh höôûng cuûa voân-keá khoâng ñaùng keå. Ví duï 3.1: Ño ñieän trôû ræ cuûa tuï ñieän (RX) khi hoaït ñoäng ôû ñieän aùp qui ñònh. Maïch ño ñöôïc maéc theo hình 3.2. Voân-keá coù taàm ño 50V vaø ñoä nhaïy 20kΩ/VDC ñöôïc maéc noái tieáp vôùi tuï ñieän C caàn ño. Kim chæ thò ñieän aùp 10voân. Khi ño ñieän aùp rôi treân tuï ñieän. Đieän aùp ñaàu vaøo Vs = 300V VC = VS –V = 300V – 10V = 290V Hình 3.2: Ño ñieän trôû ræ RX 89
• 90. ÑIEÄN TRÔÛ Doøng ñieän toái ña Imax cuûa cô caáu chæ thò baèng 50 μA (kim chæ 10V) Vaäy ñieän trôû ræ cuûa tuï ñieän Ví duï 3.2: Trong maïch hình 3.1a, voân-keá coù ñoä nhaïy 10kΩ/V chæ 500 voân vaø ampe-keá chæ 0,5A coù RA = 10Ω. Voân-keá ñaët ôû taàm ño 1000V. Xaùc ñònh ñieän trôû RX. 90
• 91. ÑIEÄN TRÔÛ Ví duï 3.3: Neáu voân-keá vaø ampe-keá ñöôïc maéc theo hình 3.1b thì voân-keá vaø ampe-keá ñoïc bao nhieâu? Khi R = 990Ω, voân-keá coù ñoä nhaïy 10kΩ/V, ôû taàm ño 1000V. E = 500V, Ra = 10Ω 91
• 92. ÑIEÄN TRÔÛ 3.2 ÑO ÑIEÄN TRÔÛ DUØNG PHÖÔNG PHAÙP ÑO ÑIEÄN AÙP BAÈNG BIEÁN TRÔÛ Hình 3.3: Ño ñieän aùp baèng phöông phaùp bieán trôû suy ra RX theo RS Suy ra: VRX vaø VS ñöôïc ño baèng phöông phaùp bieán trôû. Ño ñieän trôû baèng phöông phaùp so saùnh naøy khoâng phuï thuoäc vaøo doøng ñieän I cung caáp cho maïch ño. 92
• 93. ÑIEÄN TRÔÛ 3.3 MAÏCH ÑO ÑIEÄN TRÔÛ TRONG OHM-KEÁ Trong maùy ño vaïn naêng (multimeter V.O.M) coù phaàn ño ñieän trôû (ohmkeá). Trong tröôøng hôïp duøng ohm-keá ñeå ño ñieän trôû thì traïng thaùi ño laø phaàn tö ûñieän trôû ño (RX) khoâng coù naêng löôïng (ño nguoäi), maïch ño seõ laø nguoàn naêng löôïng rieâng (nguoàn pin). 3.3.1 Maïch nguyeân lyù ño ñieän trôû Hình 3.4: a) Maïch ohm-keá 93
• 94. ÑIEÄN TRÔÛ Ñaây laø maïch ohm-keá kieåu maéc noái tieáp, doøng ñieän qua cô caáu chæ thò R1: vôùi: R1 - ñieän trôû chuaån cuûa taàm ño; Rm - ñieän trôû noäi cuûa cô caáu. Khi RX → 0Ω; Im → Imax (doøng cöïc ñaïi cuûa cô caáu ñieän töø). Khi RX → ∞; Im → 0 (khoâng coù doøng qua cô caáu). b) Thang ño khoâng tuyeán tính cuûa ohm-keá 94
• 95. ÑIEÄN TRÔÛ Ví duï 3.4: Eb = 1,5V; Imax = 100μA; R1 + Rm = 15kΩ. Xaùc ñònh chæ thò cuûa kim khi RX = 0 vaø söï chæ thò trò soá ñieän trôû khi Im= 1/2 thang ño; 1/4thang ño; 3/4 thang ño. 3.3.2 Maïch ño ñieän trôû thöïc teá Trong thöïc teá nguoàn pin Eb coù theå thay ñoåi. Khi RX →0Ω, Im qua cô caáu khoâng baèng Imax, do ñoù maïch ño coù theå maéc theâm R2 (H.3.5) bieán trôû naøy duøng ñeå chænh ñieåm “0Ω” cho maïch ño khi Eb thay ñoåi. Nhö vaäy tröôùc khi ño phaûi ngaén maïch hai ñaàu AB, ñieàu chænh R2 ñeå sao cho ohm-keá chæ “0Ω”. 95
• 96. ÑIEÄN TRÔÛ Theo maïch treân ta coù: Neáu R2 // Rm << R1, thì: 96
• 97. ÑIEÄN TRÔÛ Nhö vaäy ñieän aùp: Im qua cô caáu chæ thò: Do ñoù moãi laàn ño cho RX →0 ñieàu chænh R2 ñeå coù: Sao cho khi Eb coù söï thay ñoåi thì söï chæ thò RX seõ khoâng thay ñoåi. 97
• 98. ÑIEÄN TRÔÛ Ví duï 3.5: Eb = 1,5V; R1 = 15kΩ; Rm = 1kΩ; R2 = 1kΩ; Imax = 50μA. Xaùc ñònh trò soá ñoïc cuûa RX khi Im = Imax; Im= ½ Imax ; Im = 3/4Imax 3.2.3 Nguyeân lyù ño cuûa ohm-keá tuyeán tính Thang ño cuûa ohm-keá theo nguyeân lyù doøng ñieän nhö ñaõ ñeà caäp ôû treân khoâng tuyeán tính theo ñieän trôû ño. Do ñoù trong caùc maïch ño ohm-keá tuyeán tính trong maùy ño ñieän töû chæ thò kim hoaëc chæ thò soá, chuùng ta chuyeån trò soá ño ñieän trôû RX sang ñieän aùp ño VX baèng caùch cung caáp nguoàn doøng ñieän I khoâng ñoåi (baát chaáp trò soá RX). VX = RX I .Sau ñoù RX ñöôïc ño bôûi maïch ñieän aùp, VX tuyeán tính theo RX. Nhö vaäy: Khi RX → 0, VX → 0 Voân. Khi RX → ∞, VX tieán ñeán giaù trò lôùn nhaát cuûa maïch ño 98
• 99. ÑIEÄN TRÔÛ 3.2.4 Ñoä chính xaùc cuûa ohm-keá Do maïch ñieän trôû khoâng tuyeán tính theo thang ño, neân sai soá taêng nhieàu ôû khoaûng ño phi tuyeán. Vì vaäy khoaûng thang ño coù sai soá cho pheùp trong khoaûng töø 10 ÷ 90% khoaûng hoaït ñoäng vôùi ñieàu kieän chænh “0Ω” cho moãi taàm ño. Nhö ñaõ noùi phaàn tröôùc khi ohm-keá chæ thò 1/2 thang ño thì ñieän trôû RX baèng noäi trôû cuûa maïch ohm-keá. Neáu ôû 1/2 thang ño cuûa söï chæ thò doøng ñieän coù sai soá ± 1% cuûa thang ño ñieän trôû daãn ñeán sai soá laø ± 2% keát quaû ño ñieän trôû. 99
• 100. ÑIEÄN TRÔÛ 3.4 CAÀU WHEATSTONE ÑO ÑIEÄN TRÔÛ Ñeå cho ñieän trôû ñöôïc chính xaùc hôn, chuùng ta duøng caàu Wheatstone ñeå ño ñieän trôû baèng hai phöông phaùp ▪ Phöông phaùp caân baèng ▪ Phöông phaùp khoâng caân baèng 3.4.1 Ño ñieän trôû duøng caàu Wheatstone caân baèng Ñaây laø phöông phaùp thöôøng duøng trong phoøng thí nghieäm vì nhöõng öu ñieåm cuûa noù. Nguyeân lyù caàu Wheatstone 100
• 101. ÑIEÄN TRÔÛ Hình 3.8: Caàu Wheatstone ño ñieän trôû Khi caàu Wheatstone caân baèng laø doøng ñieän qua ñieän keá G = 0: VP= VQ vaø VR = VS 101
• 102. ÑIEÄN TRÔÛ Neáu doøng I1 qua P vaø R, doøng I2 qua Q vaø S. I1P = I2 Q vaø I1R = I2S. Vôùi trò soá P, Q, S bieát chính xaùc, ñieän trôû R ñöôïc xaùc ñònh. Keát quaû ño R khoâng phuï thuoäc vaøo nguoàn cung caáp E. Ñaây cuõng laø öu ñieåm cuûa pheùp ño. Ñoä chính xaùc cuûa R phuï thuoäc vaøo ñoä nhaïy cuûa ñieän keá G. Ñoä nhaïy cuûa ñieän keá lôùn daãn ñeán söï caân baèng toát hôn. * Sai soá cuûa ñieän trôû P, Q, S cuõng aûnh höôûng cuûa sai soá R. ΔR = ΔS + ΔP + ΔQ 102
• 103. ÑIEÄN TRÔÛ 3.4.2 Ño ñieän trôû duøng caàu Wheatstone khoâng caân baèng 103
• 104. ÑIEÄN TRÔÛ Phöông phaùp naøy caàn nguoàn E cung caáp cho caàu ño ñöôïc oån ñònh, vì ñieän aùp ra coù phuï thuoäc vaøo nguoàn E. Ngoaøi ra cuõng coøn phuï thuoäc vaøo ñoä chính xaùc cuûa caùc phaàn töû caàu Wheatstone. Ñoä nhaïy cuûa caàu phuï thuoäc vaøo nguoàn cung caáp E vaø noäi trôû cuûa boä chæ thò (hoaëc toång trôû vaøo cuûa maïch khueách ñaïi neáu ñieän aùp ôû ngoõ ra cuûa caàu ñöôïc ñöa vaøo maïch khueách ñaïi). Ñieän aùp ôû ngoõ ra cuûa caàu: Toång trôû ngoõ ra cuûa caàu ñöôïc xaùc ñònh: r = [P // R] + [Q // S] Do ñoù doøng ñieän Ig qua ñieän keá khi caàu khoâng caân baèng: rg - noäi trôû cuûa ñieän keá G 104
• 105. ÑIEÄN TRÔÛ 3.4.3 Taàm ño ñieän trôû cuûa caàu Wheatstone Ñeå cho ñieän trôû ño bôûi caàu Wheatstone ñöôïc chính xaùc thì giaù trò ño cuûa noù phaûi lôùn hôn giaù trò ñieän trôû tieáp xuùc vaø ñieän trôû daây noái. Hình 3.10: Ñieän trôû daây noái gaây ra sai soá ôû caàu Wheatstone 105
• 106. ÑIEÄN TRÔÛ 3.5 CAÀU ÑOÂI KELVIN Ñaây laø caàu ño ñaëc bieät ñöôïc duøng ñeå ño ñieän trôû giaù trò nhoû. 3.5.1 Ñieän trôû boán ñaàu Nhöõng ñieän trôû coù giaù trò nhoû nhö ñieän trôû shunt caàn phaûi coù ñaàu ñieän trôû ñöôïc xaùc ñònh chính xaùc, ñeå traùnh sai soá do söï tieáp xuùc cuûa ñaàu ñieän trôû vôùi daây daãn ñieän coù doøng ñieän lôùn ñi qua. Do söï xuaát hieän hieäu öùng nhieät ñieän coù theå coù, cho neân ñieän trôû ñöôïc cheá taïo boán ñaàu (H.3.11), hai ñaàu doøng ñieän thöôøng coù beà maët tieáp xuùc vôùi daây daãn coù dieän tích lôùn; coøn hai ñaàu nhoû goïi laø ñaàu theá (potential terminal) ñöôïc noái vaøo ampekeá (miliampe- keá), giaù trò ñieän trôû ñöôïc tính ôû hai ñaàu naøy vaø khoâng coù ñieän aùp rôi treân ñaàu theá naøy do hieäu öùng nhieät ñieän. 106
• 107. ÑIEÄN TRÔÛ Hình 3.11: Ñieän trôû boán ñaàu 107
• 108. ÑIEÄN TRÔÛ 3.5.2 Caàu ñoâi Kenvin Trong caàu ño naøy coù ñieän aùp ñaùng keå rôi treân ñieän trôû Y cuûa ñoaïn daây noái a, b. Neáu tæ soá cuûa phaàn töû P /r =p/ R (P=p vaø R=r) thì khi ñoù sai soá do ñieän aùp rôi treân daây daãn Y seõ bò loaïi boû. Hình 3.12: Caàu ñoâi Kelvin ño ñieän trôû nhoû I + i1 108
• 109. ÑIEÄN TRÔÛ Khi caàu caân baèng thì Vg = 0: doøng i1 qua ñieän trôû P vaø R; doøng I qua ñieän trôû Q vaø S doøng i2 qua p vaø r; doøng I– i2 qua ñieän trôû Y. Bôûi vì khoâng coù ñieän aùp rôi treân ñieän keá G cho neân: IS = i1R – i2r = R(i1 – i2r/R) i1P = IQ + i2p 109
• 110. ÑIEÄN TRÔÛ Q khoâng phuï thuoäc vaøo ñieän trôû daây daãn, Y, S laø ñieän trôû maãu coù sai soá nhoû, P laø hoäp ñieän trôû thay ñoåi coù ñoä chính xaùc cao vaø ñoä phaân giaûi nhoû (coù theå töøng böôùc thay ñoåi laø 0,1Ω (hoaëc 1Ω)), R laø ñieän trôû thay ñoåi taàm ño cho caàu. Hình 3.13: Caàu Kelvin vôùi ñieän trôû Q, S coù boán ñaàu 110
• 111. ÑIEÄN TRÔÛ Caàu ño Kelvin thöïc teá duøng ñieän maãu S coù boán ñaàu nhö hình 3.13. Vì Q vaø S thöôøng coù ñieän trôû nhoû töø vaøi microohm (μΩ), vaøi mΩ (miliohm) ñeán 1Ω cho neân doøng I+i1 thöôøng coù trò soá haïn cheá (vaøi ampe). Vì vaäy phaûi coù bieán trôû Rb vaø ampe-keá theo doõi. Ñoä chính xaùc cuûa caàu ño Kelvin cuõng gioáng nhö caàu Wheatstone (ñaõ ñöôïc phaân tích). Ñoái vôùi nhöõng ñieän trôû ño Q coù giaù trò nhoû hôn 0,1μΩ (microohm) ñoä chính xaùc seõ keùm ñi nhieàu. 111
• 112. ÑIEÄN TRÔÛ 3.6 ÑO ÑIEÄN TRÔÛ COÙ TRÒ SOÁ LÔÙN Trong phaàn naøy chuùng ta ñeà caäp ñeán phöông phaùp ño ñieän trôû coù giaù trò lôùn (vaøo khoaûng vaøi megohm trôû leân) duøng voân-keá, microampe-keá, caàu Wheatstone vaø megohm-keá chuyeân duïng. Khi ño ñieän trôû coù trò soá raát lôùn nhö ño ñieän trôû caùch ñieän cuûa vaät lieäu thoâng thöôøng seõ coù hai phaàn töû ñieän trôû. ▪ Ñieän trôû khoái (volume resistance). ▪ Ñieän trôû ræ beà maët (surface leakage resistance). Hai phaàn töû ñieän trôû naøy xem nhö song song vôùi nhau, nhö vaäy hai ñieän trôû coù trò soá coù theå so saùnh ñöôïc seõ aûnh höôûng ñaùng keå ñeán ñieän trôû khoái caàn ño cuûa vaät lieäu caùch ñieän. 112
• 113. ÑIEÄN TRÔÛ 3.6.1 Phöông phaùp ño ñieän trôû lôùn duøng voân-keá vaø microampe-keá Caàu ño ñieän trôû caùch ñieän cuûa voû boïc giöõa daây daãn trong vaø daây daãn beân ngoaøi (voû giaùp baèng kim loaïi) cuûa daây daãn ñieän ñoàng truïc coù voû boïc giaùp 113
• 114. ÑIEÄN TRÔÛ 3.6.2 Megohm-keá chuyeân duøng Boä chæ thò thöôøng duøng cho megohm-keá (loaïi coå ñieån) laø tæ soá keá töø ñieän (H.3.17). Cô caáu chæ thò naøy goàm coù hai cuoän daây. ▪ Cuoän daây leäch (deflecting coil). ▪ Cuoän daây kieåm soaùt (control coil). 114
• 115. ÑIEÄN TRÔÛ Theo maïch cuï theå cuûa megohm-keá: Nguoàn E ñöôïc cung caáp bôûi maùy phaùt ñieän quay tay (hoaëc nguoàn phaùt baèng maïch ñieän töû duøng pin nhö caùc maùy môùi sau naøy). Doøng I1 qua cuoän daây kieåm soaùt: R1 - ñieän trôû chuaån, r1 - ñieän trôû noäi cuûa khung quay kieåm soaùt doøng I2 qua cuoän daây leäch. RX - ñieän trôû ño; R2 - ñieän trôû chuaån; r2 - ñieän trôû noäi cuûa khung quay leäch. 115
• 116. ÑIEÄN TRÔÛ ▪ Khi RX → ∞; I2 → 0: Doøng ñieän I1 keùo kim chæ thò leäch toái ña veà phía traùi thang ño coù trò soá ∞. ▪ Khi RX → 0; I2 → I2max (cöïc ñaïi) Tæ soá Ι2/ I1→ trò soá cöïc ñaïi kim chæ thò leäch veà phía phaûi (trò soá 0Ω) ▪ Khi RX → trò soá baát kyø khi ñoù goùc quay θi. vaø Nhö vaäy goùc quay θi phuï thuoäc vaøo trò soá ño RX. 116
• 117. ÑIEÄN TRÔÛ * Ñaëc bieät khi kim chæ thò giöõa thang ño: Neáu: r2 = r1 RX = R1 – R2. Nhö vaäy thay ñoåi taàm ño cho thang ño baèng caùch thay ñoåi trò soá R2. Trong maïch naøy coù ñaàu Guard ñeå gaén vaøo voøng baûo veä (guard ring) hoaëc daây baûo veä (guard wire) ñeå loaïi boû ñieän trôû ræ beà maët (RS) khi ño ñieän trôû caùch ñieän 117
• 118. ÑIEÄN TRÔÛ 3.7 ÑO ÑIEÄN TRÔÛ ÑAÁT a. Coïc ño ñieän trôû ñaát b. Ñieän trôû ñaát c. Khoaûng caùch giöõa caùc coïc ñaát 118
• 119. ÑIEÄN TRÔÛ d. Nguoàn ñieän aùp cung caáp cho maïch ño Phaûi laø nguoàn xoay chieàu (do ñaát coù nhieàu thaønh phaàn hoùa hoïc neáu ñöa nguoàn moät chieàu seõ ñieän phaân ñaát) Neáu duøng ñieän löôùi cuûa ñieän löïc thì phaûi duøng bieán aùp caùch ly traùnh aûnh höôûng doøng trung tính (neáu coù do ñieän theá löôùi maát ñoái xöùng) vaø coïc ñaát cuûa daây trung tính. 3.7.2 Phöông phaùp ño ñieän trôû ñaát a. Phöông phaùp tröïc tieáp 119
• 120. ÑIEÄN TRÔÛ Sô ñoà töông ñöông 120
• 121. ÑIEÄN TRÔÛ Ñieän aùp cho bôûi voân-keá V: vôùi I = I’ + IV cho bôûi ampe-keá. Neáu: IV << I’ thì I’ ≈ I. Do ñoù: 121
• 122. ÑIEÄN TRÔÛ b. Phöông phaùp giaùn tieáp: Trong tröôøng hôïp naøy ño ñieän trôû ñaát töøng 2 coïc 122
• 123. ÑIEÄN TRÔÛ 3.8 OHM KEÁ ÑIEÄN TÖÛ 3.8.1 Nguyeân lyù: döïa treân cô sôû ño ñieän aùp. Nghóa laø chuyeån ñieän trôû ño thaønh ñieän aùp ño. Vño= 􀀀 Khi RX = 0Ω (noái taéc hai ñaàu AB), Vño = 0V 􀀀 Khi RX → ∞Ω (hai ñaàu AB ñeå hôû), Vño = 123
• 124. ÑIEÄN TRÔÛ Maïch ño ñieän trôû daïng maéc reõ R1 R2 Rx Khi RX = 0Ω, khi ñoù Vño = 0V Khi RX → ∞ thì Vño= Khi RX coù trò soá baát kyø Vño = 124
• 125. ÑIEÄN TRÔÛ BAØI TAÄP CHÖÔNG 3 Baøi 1: Moät ohm-keá loaïi noái tieáp coù maïch ño Nguoàn Eb = 1,5V, cô caáu ño coù Ifs = 100μA. Ñieän trôû R1 + Rm = 15kΩ. a) Tính doøng ñieän chaïy qua cô caáu ño khi Rx = 0 b) Tính trò giaù Rx ñeå cho kim chæ thò coù ñoä leäch baèng 50% FSD, 25% FSD vaø 75% FSD (FSD: ñoä leäch toái ña thang ño). 125
• 126. ÑIEÄN TRÔÛ Baøi 2: Moät ohm-keá coù maïch ño nhö hình veõ. Bieát: Eb = 1,5V; R1 = 15kΩ; Rm = 50Ω; R2 =50Ω, cô caáu ño coù Ifs = 50μA. Tính trò giaù Rx khi kim chæ thò coù ñoä leäch toái ña: (FSD); 1/2 FSD vaø 3/4 FSD. Ib I2 126
• 127. ÑIEÄN TRÔÛ Baøi 3: Moät Ohm-keá coù maïch ño ôû baøi 2. Coù nguoàn Eb giaûm xuoáng chæ coøn 1,3V. Tính trò giaù môùi cuûa R2? Tính laïi caùc trò giaù Rx töông öùng vôùi ñoä leäch cuûa kim: 1/2 FSD, 3/4 FSD. 127
• 128. ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM 4.1 DUØNG VOÂN-KEÁ, AMPE-KEÁ ÑO ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM 4.1.1 Ño ñieän dung Hình 4.1: Maïch ño CX duøng voân- keá vaø ampe-keá 128 Hình 4.2: Maïch ño CX duøng ampe- keá vaø wat keá
• 129. ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM 4.1.2 Ño ñieän caûm Hình 4.3: Maïch ño LX, RX duøng voân- keá vaø ampe-keá Toång trôû cuûa ñieän caûm LX ñöôïc xaùc ñònh: 129
• 130. ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM 4.1.3 Ño heä soá hoã caûm M Maïch ño M duøng voân-keá vaø ampe-keá Heä soá hoã caûm M giöõa hai cuoän daây ñöôïc xaùc ñònh bôûi: R: töø trôû cuûa maïch töø 130
• 131. ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM Ño M cuûa hai cuoän daây maéc noái tieáp (quaán cuøng chieàu) Toång soá ñieän caûm cuûa hai cuoän daây ñöôïc xaùc ñònh: quaán cuøng chieàu quaán ngöôïc chieàu 131
• 132. ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM 4.2 DUØNG CAÀU ÑO ÑO ÑIEÄN DUNG VAØ ÑIEÄN CAÛM 4.2.1 Caàu Wheatstone xoay chieàu Caàu Wheatstone AC Ñieàu kieän caân baèng cho caàu ño AC 132
• 133. ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM 4.2.2 Caàu ño ñôn giaûn ño ñieän dung vaø ñieän caûm a. Caàu ño ñieän dung: Caàu ño CX ñôn giaûn Z1: laø tuï ñieän maãu C1 (coù theå thay ñoåi ñöôïc trò soá) Z2: tuï ñieän caàn ño CX Z3, Z4: laø nhöõng ñieän trôû maãu thay ñoåi ñöôïc hoaëc laø nhöõng hoäp ñieän trôû thay ñoåi. 133
• 134. ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM Khi caàu caân baèng 134
• 135. ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM b. Caàu ño ñieän caûm cuoän daây: Caàu ño LX ñôn giaûn Z1: cuoän daây maãu L1; Z2: cuoän daây do LX R3, R4: laø ñieän trôû maãu (hoäp ñieän trôû) thay ñoåi ñöôïc. Khi caàu ño ñaït ñöôïc ñieàu kieän caân baèng: 135
• 136. ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM 4.2.3 Caàu phoå quaùt (universal bridge) ño ñieän dung vaø ñieän caûm a. Heä soá hao maát cuûa ñieän dung: Trong thöïc teá maïch töông ñöông cuûa ñieän dung coù hai daïng tuøy theo söï hao maát cuûa ñieän dung. Do ñoù chaát löôïng cuûa ñieän dung ñöôïc ñaùnh giaù qua heä soá D cuûa ñieän dung (D factor). a.1 Trò soá D nho û(D<0,1), maïch töông ñöông bao goàm [CX + RX] 136
• 137. ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM Nhö vaäy vôùi a.2. Tröôøng hôïp ñieän dung coù hao maát lôùn, heä soá D lôùn. Maïch töông ñöông cuûa ñieän dung [CX//RX]. 137
• 138. ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM 138
• 139. ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM b. Heä soá Q cuûa cuoän daây: b.1 Neáu cuoän daây coù söï hao maát nhoû (ñieän trôû cuûa cuoän daây nhoû) thì coù maïch töông ñöông RX noái tieáp LX coù heä soá Q cuûa cuoän daây laø: Zx = Rx + jωLx Q= Phaàn aûo cuûa Zx Phaàn thöïc cuûa Zx b.2 Neáu cuoän daây coù söï hao maát lôùn (ñieän trôû cuûa cuoän daây lôùn) thì maïch töông ñöông (RX // LX): 139
• 140. ÑIEÄN DUNG, ÑIEÄN CAÛM VAØ HOÃ CAÛM 140
• 141. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.1 ÑO COÂNG SUAÁT MOÄT CHIEÀU 5.1.1 Phöông phaùp duøng voân-keá vaø ampe-keá Maéc voân-keá vaø ampe-keá ño coâng suaát Nhaän xeùt: Ta thaáy trò soá coâng suaát PL ñöôïc ño bôûi voân-keá vaø ampe-keá coù sai soá do ñieän trôû noäi cuûa ampe-keá. 141
• 142. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG Ño coâng suaát baèng voân-keá vaø ampe-keá Nhö vaäy sai soá caùch maéc naøy phuï thuoäc doøng ñieän IV qua voân-keá. Neáu IV caøng nhoû thì ño caøng chính xaùc 142
• 143. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.1.2 Phöông phaùp ño duøng watt-keá Ño coâng suaát baèng watt-keá Theo caùch maéc maïch naøy neáu ñieän trôû noäi cuûa cuoän daây doøng ñieän caøng nhoû, keát quaû ño caøng chính xaùc. Ñieän trôû RS laø ñieän trôû haïn cheá doøng ñieän qua cuoän daây di ñoäng cuûa watt-keá. Neáu ñieän aùp vaøo taûi caøng lôùn thì RS caøng lôùn. 143
• 144. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.2 ÑO COÂNG SUAÁT XOAY CHIEÀU MOÄT PHA 5.2.1 Duøng voân-keá vaø ampe-keá Maïch ño coâng suaát taûi xoay chieàu 144
• 145. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG Giaûn ñoà vectô ñieän aùp vaø doøng ñieän coâng suaát cuûa taûi: 145
• 146. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.2.3 Duøng bieán doøng vôùi watt-keá Coâng suaát cuûa taûi ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch nhaân trò soá ñoïc ñöôïc cuûa watt-keá vôùi tæ soá bieán doøng. Tuy nhieân sai soá cuûa keát quaû ño, phuï thuoäc sai soá cuûa bieán doøng, goùc leäch pha cuûa doøng sô caáp vaø thöù caáp cuûa bieán doøng. 146
• 147. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.2.4 Duøng bieán doøng vaø bieán aùp phoái hôïp vôùi watt-keá Caùch maéc watt-keá vôùi bieán doøng vaø bieán aùp Coâng suaát cuûa taûi, ôû phaàn sô caáp cuûa bieán aùp vaø bieán doøng ñöôïc ñònh baèng trò soá ñoïc bôûi watt-keá nhaân vôùi tæ soá bieán aùp vaø bieán doøng. Keát quaû ño coù sai soá do tæ soá bieán aùp, bieán doøng vaø goùc leäch pha do cuoän doøng vaø cuoän aùp cuûa watt-keá. 147
• 148. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.3 ÑO COÂNG SUAÁT TAÛI BA PHA 5.3.1 Ño coâng suaát maïch ñieän boán daây Ño coâng suaát cuûa taûi ba pha boán daây P = P1 + P2 + P3 = VAIAcosϕA + VBIBcosϕB + VCICcosϕC 148
• 149. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.3.2 Ño coâng suaát maïch ñieän ba daây Maïch ño coâng suaát taûi ba pha ba daây 149
• 150. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG Trong tröôøng hôïp taûi ba pha caân baèng 150
• 151. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.3.4 Watt-keá ba pha ño taûi ba pha khoâng caân baèng Watt-keá ba pha hai phaàn töû Watt-keá ba pha hai phaàn töû 151
• 152. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG Watt-keá ba pha hai phaàn töû röôõi Watt-keá hai phaàn töû röôõi, caáu taïo vaø maïch ño 152
• 153. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.3.5 Ño coâng suaát ba pha cuûa taûi coù bieán doøng vaø bieán aùp Watt-keá keát hôïp vôùi bieán doøng Coâng suaát ñoïc ñöôïc cuûa watt-keá ñöôïc nhaân vôùi kI - tæ soá bieán doøng, ta seõ coù ñöôïc coâng suaát cuûa taûi: 153
• 154. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.4 ÑO COÂNG SUAÁT PHAÛN KHAÙNG CUÛA TAÛI 5.4.1 Coâng suaát phaûn khaùng cuûa taûi moät pha Q = VIsinϕ Neáu duøng watt-keá ñeå ño coâng suaát phaûn khaùng cuûa taûi thì doøng ñieän qua cuoän ñieän aùp vaø cuoän doøng ñieän leäch pha theâm moät goùc 90o. Do ñoù watt-keá muoán bieán thaønh VAR-keá (ño coâng suaát phaûn khaùng), cuoän ñieän aùp ñöôïc maéc noái tieáp vôùi ñieän caûm L 154
• 155. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.4.2 Ño coâng suaát phaûn khaùng cuûa taûi ba pha Ño coâng suaát phaûn khaùng trong heä thoáng boán daây Maïch ño coâng suaát phaûn khaùng cuûa taûi ba pha duøng watt-keá moät pha 155
• 156. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG Nghóa laø: 156
• 157. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG Ño coâng suaát phaûn khaùng trong heä thoáng ba daây Maïch ño coâng suaát phaûn khaùng cuûa taûi ba pha ba daây 157
• 158. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG a) Tröôøng hôïp taûi caân baèng vaø ñieän aùp ñoái xöùng: Taûi caân baèng vaø ñieän aùp ñoái xöùng cho neân: 158
• 159. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG Töông töï nhö trong ño coâng suaát taùc ñoäng cuûa taûi ba pha. Nhö vaäy muoán bieán watt-keá thaønh VAR-keá thì treân thang ño keát quaû ñoïc phaûi nhaân vôùi heä soá tæ leä vaø ñôn vò laø VAR (hoaëc KVAR). 159
• 160. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.5 ÑO ÑIEÄN NAÊNG 5.5.1 Ñieän naêng keá moät pha a) Ñieän naêng keá moät pha 160
• 161. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.5.2 Ño ñieän naêng cuûa taûi ba pha a. Ñieän naêng keá ba pha ba phaàn töû Ñieän naêng keá ba pha, ba phaàn töû duøng cho heä thoáng boán daây 161
• 162. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG b. Ñieän naêng keá ba pha hai phaàn töû Caùch maéc ñieän naêng keá hai phaàn töû 162
• 163. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.5.3 Ño ñieän naêng phaûn khaùng cuûa taûi ba pha Ñieän naêng keá phaûn khaùng ba phaàn töû 163
• 164. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG a) Ñieän naêng keá phaûn khaùng hai phaàn töû röôõi (giaûn ñoà vectô) b) Ñieän naêng keá phaûn khaùng hai phaàn töû röôõi. 164
• 165. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.6 ÑO HEÄ SOÁ COÂNG SUAÁT 5.6.1 Ño cosϕ duøng voân-keá vaø watt-keá a. Ño cos ϕ duøng voân-keá Ñeå kieåm tra hoaëc laáy chuaån cho cosϕ keá hoaëc ño söï leäch pha ϕ giöõa hai tín hieäu: e1 = E1cosωt vaø e2 = E2cos(ωt + ϕ) Chuùng ta coù theå duøng phöông phaùp sau: Duøng voân-keá ño S, toång soá cuûa hai tín hieäu e1, e2 vaø D hieäu soá cuûa chuùng theo giaûn ñoà vectô 165
• 166. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG Caùch maéc voân keá ño heä soá coâng suaát b. Ño cos ϕ baèng voân-keáá 166
• 167. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG b. Ño cos ϕ baèng voân-keá, ampe-keá vaø watt-keá Ñaây cuõng laø phöông phaùp coå ñieån ñôn giaûn Watt-keá cho bieát coâng suaát hieäu duïng Pe cuûa taûi, voân-keá vaø ampekeá cho bieát coâng suaát bieåu kieán: Pa =VI. Nhö vaäy cosϕ ñöôïc xaùc ñònh: Caùch maéc voân keá, ampe keá vaø watt keá ño heä soá coâng suaát 167
• 168. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.7 THIEÁT BÒ CHÆ THÒ ÑOÀNG BOÄ HOÙA (SYNCHRONOSCOPE) Sinh vieân tham khaûo taøi lieäu 5.8 TAÀN SOÁ KEÁ 5.8.1 Taàn soá keá baûn rung (taàn soá keá coäng höôûng cô hoïc) Caáu taïo vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng: goàm moät nam chaâm ñieän taïo ra qua cuoän daây ñieän quaán treân loõi saét töø hình chöõ U, moät mieáng theùp naèm trong töø tröôøng cuûa nam chaâm ñieän gaén chaët vaøo moät thanh, mang nhöõng thanh rung coù taàn soá dao ñoäng rieâng khaùc nhau. Tín hieäu caàn ño taàn soá ñöôïc ñöa vaøo cuoän daây cuûa nam chaâm ñieän, seõ taïo ra löïc huùt mieáng theùp vôùi taàn soá dao ñoäng f, khieán cho caùc thanh rung naøo coù taàn soá dao ñoäng rieâng baèng taàn soá f thì seõ dao ñoäng cöïc ñaïi do coäng höôûng rieâng, coøn caùc thanh khaùc khoâng coäng höôûng seõ khoâng dao ñoäng cöïc ñaïi. Nhö vaäy chuùng ta seõ ñoïc keát quaû taïi trò soá töông öùng vôùi thanh rung cöïc ñaïi. 168
• 169. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG 5.8.2 Phöông phaùp ño taàn soá duøng caàu WIEN 169
• 170. COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG Khi: Z1Z4 = Z2Z3 (ñieàu kieän caân baèng cuûa caàu) 170