Giáo trình Đo lường điện lạnh (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (năm 2021)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:98

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Đo lường điện lạnh (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Trung cấp) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trang bị cho học viên những khái niệm cơ bản, các phương pháp và các loại dụng cụ về đo lường nhiệt, đo lường điện, đo áp suất, lưu lượng; Nắm vững nguyên lý cấu tạo, làm việc của các dụng cụ đo lường và biết ứng dụng trong quá trình làm việc. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Đo lường điện lạnh (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (năm 2021)

SỞ LAO ĐỘNG THƢƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỈNH HÀ NAM TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: ĐO LƢỜNG ĐIỆN LẠNH NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: 835/QĐ – CĐN ngày 31 tháng 12 năm 2021 của Trường Cao Đẳng Nghề Hà Nam Hà Nam, năm 2021
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo nhằm phục vụ cho giáo viên và sinh viên của Trường Cao Đẳng Nghề Hà Nam Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Dựa theo giáo trình này, có thể giảng dạy cho các trình độ hoặc ngành/nghề khác của nhà trường 1
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình “Đo Lường Điện Lạnh” nhằm cung cấp cho học sinh, sinh viên những kiến thức, kỹ năng cơ bản về phương pháp và kỹ thuật đo lường các đại lượng điện, lạnh. Giáo trình này gồm 6 bài. Yêu cầu đối với học sinh sau khi học xong module này học sinh phải, biết sử dụng, lắp đặt thành thạo các dụng cụ, thiết bị đo các đại lượng điện, lạnh cơ bản. Giáo trình này là tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên chuyên nghành Kỹ Thuật Máy Lạnh Và Điều Hòa Không Khí. Trong quá trình biên soạn chắc chắn chúng tôi còn có nhiều thiếu sót, mong quý độc giả góp ý để chúng tôi hoàn thiện tốt hơn cho lần chỉnh sữa sau. Mọi góp ý xin gửi về Email: trannhumanh02@gmail.com Xin chân thành cảm ơn! Hà Nam, ngày 26 tháng 11 năm 2021 Tham gia biên soạn Trần Nhữ Mạnh 2
MỤC LỤC Trang Mã mô đun: MĐ 19 ......................................................................................................................................4 Tên mô đun: Đo lƣờng điện lạnh.................................................................................................................4 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun..........................................................................................4 Mục tiêu của mô đun:...................................................................................................................................4 Nội dung của mô đun: ..................................................................................................................................4 BÀI 1: ĐO LƢỜNG ĐIỆN ...........................................................................................................................5 Mã bài: MĐ19-01 .........................................................................................................................................5 1. Khái niệm chung về đo lƣờng điện .........................................................................................................5 2. Đo dòng điện ............................................................................................................................................8 3. Đo điện áp...............................................................................................................................................16 4. Đo điện trở .............................................................................................................................................24 BÀI 2: SỬ DỤNG ĐỒNG HỒ V.O.M VÀ AMPE KÌM ..........................................................................34 Mã bài: MĐ19-02 .......................................................................................................................................34 1. Khái niệm chung về V.O.M và Ampe kìm ............................................................................................34 2. Cách sử dụng đồng hồ V.O.M ..............................................................................................................34 3. Cách sử dụng đồng hồ Ampe kìm ............................................................................................................42 BÀI 3: ĐO NHIỆT ĐỘ ...............................................................................................................................47 Mã bài: MĐ19-03 .......................................................................................................................................47 1. Khái niệm cơ bản đo nhiệt độ ................................................................................................................47 2. Các phƣơng pháp đo nhiệt độ ...............................................................................................................51 3. Sử dụng đồng hồ đo nhiệt độ .................................................................................................................53 BÀI 4: ĐO ÁP SUẤT VÀ CHÂN KHÔNG...............................................................................................64 Mã bài: MĐ 19-04 ......................................................................................................................................64 1. Khái niệm cơ bản đo áp suất và chân không .......................................................................................64 2. Các phƣơng pháp đo áp suất và chân không .......................................................................................66 3. Sử dụng đồng hồ đo áp suất và chân không ........................................................................................67 BÀI 5: ĐO LƢU LƢỢNG ..........................................................................................................................74 Mã bài: MĐ19-05 .......................................................................................................................................74 1. Khái niệm cơ bản - phân loại các dụng cụ đo lƣu lƣợng : ..................................................................74 2. Các phƣơng pháp đo .............................................................................................................................75 3. Sử dụng dụng cụ đo lƣu lƣợng .............................................................................................................80 BÀI 6: ĐO ĐỘ ẨM .....................................................................................................................................87 Mã bài: MĐ19-06 .......................................................................................................................................87 1. Khái niệm cơ bản - phân loại các dụng cụ đo độ ẩm: .........................................................................87 2. Các phương pháp đo ..............................................................................................................................90 3. Sử dụng dụng cụ đo độ ẩm .....................................................................................................................92 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................................97 3
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Mã mô đun: MĐ 19 Tên mô đun: Đo lƣờng điện lạnh Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun - Vị trí: Đo lường điện - lạnh là mô đun chuyên môn trong chương trình nghề máy lạnh và điều hoà không khí. Mô đun được sắp xếp sau khi học xong các mô đun : Kỹ năng mềm, Anh văn chuyên ngành và làm tiền đề đề học các mô đun : An toàn điện lạnh, Cơ sở kỹ thuật nhiệt – lạnh và điều hòa không khí. - Tính chất: Là mô đun quan trọng và không thể thiếu trong nghề kỹ thuật máy lạnh và điều hoà không khí vì trong quá trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy lạnh chúng ta thường xuyên phải sử dụng các dụng cụ đo kiểm tra về dòng điện, điện áp, công suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, độ ẩm. - Ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: Khi hoàn thành mô đun là tiền đề để người học tiếp tục học các mô đun tiếp theo. Mục tiêu của mô đun: - Về kiến thức: + Trang bị cho học viên những khái niệm cơ bản, các phương pháp và các loại dụng cụ về đo lường nhiệt, đo lường điện, đo áp suất, lưu lượng. + Nắm vững nguyên lý cấu tạo, làm việc của các dụng cụ đo lường và biết ứng dụng trong quá trình làm việc. - Về kỹ năng: + Lựa chọn dụng cụ đo cho phù hợp với công việc: Chọn độ chính xác của các dụng cụ đo, thang đo và sử lý được kết quả đo. + Đo được chính xác và đánh giá các đại lượng đo được về điện, điện áp, công suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và độ ẩm. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Cẩn thận, kiên trì. + Thu xếp nơi làm việc gọn gàng ngăn nắp. + Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. + Rèn luyện tinh thần làm việc nhóm có hiệu quả, vận dụng được trong thực tiễn, tác phong, kỹ năng chuyên nghiệp, tư vấn sử dụng và tạo niềm tin khách hàng, đạo đức nghề nghiệp. Nội dung của mô đun: 4
BÀI 1: ĐO LƢỜNG ĐIỆN Mã bài: MĐ19-01 Giới thiệu: Đo lường điện giúp cho học sinh hiểu được nguyên lý, đo được điện áp, dòng điện và điện trở. Mục tiêu: - Hiểu được mục đích và phương pháp đo một số đại lượng về điện - Phân loại các dụng cụ đo lường điện - Điều chỉnh được các dụng cụ đo - Đo kiểm các thông số cơ bản về điện - Cẩn thận, chính xác, khoa học, an toàn. Nội dung chính: 1. Khái niệm chung về đo lƣờng điện 1.1. Khái niệm về đo lường. Trong quá trình nghiên cứu khoa học nói chung và cụ thể là từ việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm cho đến khi vận hành, sữa chữa các thiết bị, các quá trình công nghệ… đều yêu cầu phải biết rõ các thông số của đối tượng để có các quyết định phù hợp. Sự đánh giá các thông số quan tâm của các đối tượng nghiên cứu được thực hiện bằng cách đo các đại lượng vật lý đặc trưng cho các thông số đó. Đo lường là một quá trình đánh giá, định lượng về đại lượng cần đo để có kết quả bằng số so với đơn vị đo. Kết quả đo lường (Ax) là giá trị bằng số, được định nghĩa bằng tỉ số giữa đại lượng cần đo (X) và đơn vị đo (Xo): Ax = X/Xo. 1.1 Từ (1.1) có phương trình cơ bản của phép đo: X = Ax .Xo Chỉ rõ sự so sánh X so với Xo, như vậy muốn đo được thì đại lượng cần đo X phải có tính chất là các giá trị của nó có thể so sánh được, khi muốn đo một đại lượng không có tính chất so sánh được thường phải chuyển đổi chúng thành đại lượng có thể so sánh được. Ví dụ: đo được dòng điện I=5A, có nghĩa là: đại lượng cần đo là dòng điện I, đơn vị đo là A(ampe), kết quả bằng số là 5. 1.2. Khái niệm về đo lường điện. Đo lường điện là một quá trình đánh giá định lượng về các đại lượng điện (điện áp, dòng điện, điện trở, điện dung, điện cảm, tần số, công suất, điện năng, hệ số công suất… ) để có kết quả bằng số so với đơn vị đo. 1.3. Các phương pháp đo. 5
Định nghĩa: Phương pháp đo là việc phối hợp các thao tác cơ bản trong quá trình đo, bao gồm các thao tác: xác định mẫu và thành lập mẫu, so sánh, biến đổi, thể hiện kết quả hay chỉ thị. Phân loại: Trong thực tế thường phân thành hai loại phương pháp đo: Phương pháp đo biến đổi thẳng. Phương pháp đo so sánh. 1.3.1. Phương pháp biến đổi thẳng. - Định nghĩa: Là phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu biến đổi thẳng, nghĩa là không có khâu phản hồi. - Quá trình thực hiện: + Đại lượng cần đo X qua các khâu biến đổi để biến đổi thành con số NX, đồng thời đơn vị của đại lượng đo XO cũng được biến đổi thành con số NO . + Tiến hành quá trình so sánh giữa đại lượng đo và đơn vị (thực hiện phép chia NX/NO), Thu được kết quả đo: AX = X/XO = NX/NO (1.2) Hình 1.1: Lưu đồ phương pháp đo biến đổi thẳng Quá trình này được gọi là quá trình biến đổi thẳng, thiết bị đo thực hiện quá trình này gọi là thiết bị đo biến đổi thẳng. Tín hiệu đo X và tín hiệu đơn vị XO sau khi qua khâu biến đổi (có thể là một hay nhiều khâu nối tiếp) có thể được qua bộ biến đổi tương tự-số A/D để có NX và NO , qua khâu so sánh có NX/NO. Dụng cụ đo biến đổi thẳng thường có sai số tương đối lớn vì tín hiệu qua các khâu biến đổi sẽ có sai số bằng tổng sai số của các khâu, vì vậy dụng cụ đo loại này thường được sử dụng khi độ chính xác yêu cầu của phép đo không cao lắm. 1.3.2. Phương pháp đo kiểu so sánh - Định nghĩa: là phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu mạch vòng, nghĩa là có khâu phản hồi. Hình 1. 2: Lưu đồ phương pháp đo biến đổi kiểm so sánh - Quá trình thực hiện: 6
+ Đại lượng đo X và đại lượng mẫu XO được biến đổi thành một đại lượng vật lý nào đó thuận tiện cho việc so sánh. + Quá trình so sánh X và tín hiệu XK (tỉ lệ với XO) diễn ra trong suốt quá trình đo, khi hai đại lượng bằng nhau đọc kết quả XK sẽ có được kết quả đo. Quá trình đo như vậy gọi là quá trình đo kiểu so sánh. Thiết bị đo thực hiện quá trình này gọi là thiết bị đo kiểu so sánh (hay còn gọi là kiểu bù). - Các phương pháp so sánh: bộ so sánh SS thực hiện việc so sánh đại lượng đoX và đại lượng tỉ lệ với mẫu XK, qua bộ so sánh có: ∆X = X - XK. Tùy thuộc vào cách so sánh mà sẽ có các phương pháp sau: + So sánh cân bằng: Quá trình thực hiện: đại lượng cần đo X và đại lượng tỉ lệ với mẫu XK = NK.XO được so sánh với nhau sao cho ∆X = 0, từ đó suy ra X = XK = NK.XO ⇒ suy ra kết quả đo: AX= X/XO = NK (1.3) Trong quá trình đo, XK phải thay đổi khi X thay đổi để được kết quả so sánh là ∆X = 0 từ đó suy ra kết quả đo. Độ chính xác: phụ thuộc vào độ chính xác của XK và độ nhạy của thiết bị chỉ thị cân bằng (độ chính xác khi nhận biết ∆X = 0). Ví dụ: cầu đo, điện thế kế cân bằng … + So sánh không cân bằng: Quá trình thực hiện: đại lượng tỉ lệ với mẫu XK là không đổi và biết trước, qua bộ so sánh có được ∆X = X - XK, đo ∆X sẽ có được đại lượng đo X = ∆X + XKtừ đó có kết quả đo: AX = X/XO = (∆X + XK)/XO Độ chính xác: độ chính xác của phép đo chủ yếu do độ chính xác của XK quyết định, ngoài ra còn phụ thuộc vào độ chính xác của phép đo ∆X, giá trị của ∆X so với X (độ chính xác của phép đo càng cao khi ∆X càng nhỏ so với X). Phương pháp này thường được sử dụng để đo các đại lượng không điện, như đo ứng suất (dùng mạch cầu không cân bằng), đo nhiệt độ… + So sánh không đồng thời: Quá trình thực hiện: dựa trên việc so sánh các trạng thái đáp ứng của thiết bị đo khi chịu tác động tương ứng của đại lượng đo X và đại lượng tỉ lệ với mẫu XK, khi hai trạng thái đáp ứng bằng nhau suy ra X = XK . Đầu tiên dưới tác động của X gây ra một trạng thái nào đo trong thiết bị đo, sau đó thay X bằng đại lượng mẫu XK thích hợp sao cho cũng gây ra đúng trạng thái như khi X tác động, từ đó suy ra X = XK. Như vậy rõ ràng là XK phải thay đổi khi X thay đổi. Độ chính xác: phụ thuộc vào độ chính xác của XK. Phương pháp này 7
chính xác vì khi thay XK bằng X thì mọi trạng thái của thiết bị đo vẫn giữ nguyên. Thường thì giá trị mẫu được đưa vào khắc độ trước, sau đó qua các vạch khắc mẫu để xác định giá trị của đại lượng đo X. Thiết bị đo theo phương pháp này là các thiết bị đánh giá trực tiếp như vônmét, ampemét chỉ thị kim. + So sánh đồng thời: Quá trình thực hiện: so sánh cùng lúc nhiều giá trị của đại lượng đo X và đại lượng mẫu XK, căn cứ vào các giá trị bằng nhau suy ra giá trị của đại lượng đo. Ví dụ: xác định 1 inch bằng bao nhiêu mm: lấy thước có chia độ mm (mẫu), thước kia theo inch (đại lượng cần đo), đặt điểm 0 trùng nhau, đọc được các điểm trùng nhau là: 127mm và 5 inch, 254mm và 10 inch, từ đó có được: 1 inch = 127/5 = 254/10 = 25,4 mm Trong thực tế thường sử dụng phương pháp này để thử nghiệm các đặc tính của các cảm biến hay của thiết bị đo để đánh giá sai số của chúng. Từ các phương pháp đo trên có thể có các cách thực hiện phép đo là: - Đo trực tiếp: kết quả có chỉ sau một lần đo. - Đo gián tiếp: kết quả có bằng phép suy ra từ một số phép đo trực tiếp. - Đo hợp bộ: như gián tiếp nhưng phải giả một phương trình hay một hệ phương trình mới có kết quả. - Đo thống kê: đo nhiều lần và lấy giá trị trung bình mới có kết quả. 2. Đo dòng điện 2.1. Nguyên lý đo dòng điện Để đo dòng điện người ta thường dùng các ampemet từ điện, điện tư, điện động, từ điện chỉnh lưu…mắc nối tiếp với mạch cần đo như hình vẽ. 2.1.1. Hình ảnh ampe mét. + Ampe mét analog. a) b) c) Hình 1.3: Hình ảnh Vôn kế analog a) Ampe mét từ điện b) Ampe mét điện từ c) Ampe mét điện động + Ampe kế digital. 8
Hình 1.4: Hình ảnh Ampe mét Digital 2.1.2. Nguyên lý đo dòng điện. Để đo dòng điện ta dùng Ampe kế mắc nối tiếp với mạch cần đo dòng điện như hình vẽ. Hình 1.5: Nguyên lý đo dòng điện 2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Ampe mét Ampe mét được cấu tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị từ điện, điện từ, điện động, từ điện chỉnh lưu….. 2.2.1. Các yêu cầu cơ bản đối với Ampe mét. Công suất tiêu thụ: khi đo dòng điện ampemét được mắc nối tiếp với các mạch cần đo. Như vậy ampemét sẽ tiêu thụ một phần năng lượng của mạch đo từ đó gây sai số phương pháp đo dòng. Phần năng lượng này còn được gọi là công suất tiêu thụ của ampemét PA được tính: PA= IA2.RA với: IA là dòng điện qua ampemét (có thể xem là dòng điện cần đo) RA là điện trở trong của ampemét. Trong phép đo dòng điện yêu cầu công suất tiêu thụ PA càng nhỏ càng tốt, tức là yêu cầu RA càng nhỏ càng tốt. - Dải tần hoạt động: khi đo dòng điện xoay chiều, tổng trở của ampemét còn chịu ảnh hưởng của tần số: Z =R +X 9
với: XA ≈ ωLA là thành phần trở kháng của cuộn dây ampemét. Để đảm bảo cấp chính xác của dụng cụ đo, dụng cụ đo xoay chiều phải được thiết kế chỉ để đo ở các miền tần số sử dụng nhất định (dải tần nhất định). Nếu dùng dụng cụ đo dòng ở miền tần số khác miền tần số thiết kế sẽ gây ra sai số do tần số. 2.2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Ampe mét 2.2.2.1. Cơ cấu đo từ điện a. Cấu tạo Hình 1.6: Cơ cấu đo từ điện Cơ cấu từ điện gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động: - Phần tĩnh: gồm: nam châm vĩnh cửu 1 tạo ra từ trường cố định, thang đọc 8 để đọc giá trị đo được và trụ 9 dùng để làm giá đỡ cho trục quay. - Phần động: gồm: khung dây quay 4 được quấn lên lõi thép 2. Khung dây được gắn vào trục quay 3 (hoặc dây căng, dây treo). Trên trục quay có hai lò xo cản 5 mắc ngược chiều nhau dùng tạo ra momen cản và để đưa dòng điện vào khung dây, đối trọng 7 dùng để thăng bằng kim chỉ 6. b. Nguyên lý hoạt động Khi có dòng điện chạy qua khung dây 5 (phần động), dưới tác động của từ trường nam châm vĩnh cửu 1 (phần tĩnh) sinh ra mômen quay Mq làm khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu một góc α. Mômen quay được tính theo biểu thức: we : là năng lượng điện từ tỷ lệ với độ lớn của từ thông trong khe hở không khi và dòng điện trong khung dây. We = Ø.I = BSWIα B: độ từ cảm của nam châm vĩnh cữu. S: tiết diện của khung dây. W: số vòng dây của khung dây. α: góc lệch của khung dây khỏi vị trí ban đầu. từ trên ta có: 10
Tại vị trí cân bằng, mômen quay bằng mômen cản: (PTĐTCC đo từ điện) Với một cơ cấu chỉ thị cụ thể do B, S, W, D là hằng số nên góc lệch α tỷ lệ bậc nhất với dòng điện I chạy qua khung dây. 2.2.2.2. Cơ cấu đo điện từ a. Cấu tạo Gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động: - Phần tĩnh: là cuộn dây 1 bên trong có khe hở không khí (khe hở làm việc) và thang đọc 8. - Phần động: là lõi thép 2 được gắn lên trục quay 5, lõi thép có thể quay tự do trong khe làm việc của cuộn dây. Trên trục quay có gắn: bộ phận cản dịu không khí 4, kim chỉ 6, đối trọng 7. Ngoài ra còn có lò xo cản 3. Hình 1.7: Cấu tạo chung của cơ cấu chỉ thị điện từ. b. Nguyên lý hoạt động Dòng điện I chạy vào cuộn dây 1 (phần tĩnh) tạo thành một nam châm điện hút lõi thép 2 (phần động) vào khe hở không khí vớimômen quay: với: L: điện cảm của cuộn dây. I: dòng điện chảy trong cuộn dây. Do đó: Khi ở vị trí cân bằng : Mc = Mq 11
Là phương trình thể hiện đặc tính của cơ cấu chỉ thị điện từ. 2.2.2.3. Cơ cấu đo điện động. a. Cấu tạo. Gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động: Hình 1.8: Cấu tạo của cơ cấu chỉ thị điện động. - Phần tĩnh: gồm: cuộn dây 1 (được chia thành hai phần nối tiếp nhau) để tạo ra từ trường khi có dòng điện chạy qua. Trục quay chui qua khe hở giữa hai phần cuộn dây tĩnh. - Phần động: gồm một khung dây 2 đặt trong lòng cuộn dây tĩnh. Khung dây 2 được gắn với trục quay, trên trục có lò xo cản, bộ phận cản dịu và kim chỉ thị. Cả phần động và phần tĩnh được bọc kín bằng màn chắn để ngăn chặn ảnh hưởng của từ trường ngoài. b. Nguyên lý hoạt động Khi có dòng điện I1 chạy vào cuộn dây 1 (phần tĩnh) làm xuất hiện từ trường trong lòng cuộn dây. Từ trường này tác động lên dòng điện I2 chạy trong khung dây 2 (phần động) tạo nên mômen quay làm khung dây 2 quay một góc α. Mômen quay được tính: với: We là năng điện từ trường. Có hai trường hợp xảy ra: - I1, I2 là dòng điện một chiều: Trong đó: L1, L2 : là điện cảm của cuộn dây phần tỉnh và phần động. 12
M12: là hỗ cảm giữa hai cuộn dây tĩnh và động. I1, I2 : là dòng điện 1 chiều chạy trong hai cuộn dây tĩnh và động. Do L1, L2 không thay đổi khi khung dây quay trong cuộn dây tĩnh do đó đạo hàm của chúng theo góc α bằng 0 và ta có. Khi ở vị trí cân bằng: Mq = Mc ptđt cơ cấu - I1 và I2 là dòng điện xoay chiều: Với ψ là góc lệch pha giữa hai dòng điện. ở điều kiện cân bằng: Mq = Mc ptđt cơ cấu 2.3. Đo dòng điện xoay chiều (AC) 2.3.1. Vị trí lắp đặt Ampe kế. a) c) b) Hình 1.9: Vị trí thường lắp Ampe kế a) Tủ điện b) Ổn áp c) Ổ cắm 2.3.2. Các bước lắp đặt vôn kế đo dòng điện. Bước 1: Chọn Ampe kế. - Loại Ampe kế: 13
+ Xoay chiều hoặc một chiều. + Loại kim (analog) hoặc loại số (digital). Hình 1.10: Các loại Ampe kế - Thang đo, kiểu lắp đặt. Bước 2: Cố định Ampe kế. - Chọn vị trí lắp đặt: trên tủ điện Ampe kế thường lắp đặt ở phía dưới đèn báo nguồn và trên các nút điều khiển. Hình 1.11: Vị trí Ampe kế trên tủ điện - Lấy dấu: + Sử dụng miếng giấy bọc kèm theo ép vào vị trí lắp Ampe kế. + Lấy bút đánh dấu vị trí cần khoan, khoét lỗ. a) b) Hình 1.12: Cách lấy dấu lắp Ampe kế Yêu cầu: Ampe kế phải lắp thẳng đứng. - Khoan, khoét lỗ theo vị trí lấy dấu: sử dụng khoan cầm tay để khoan, khoét lỗ + Khoan 4 lỗ nhỏ ở 4 góc bằng mũi khoan 4 + Khoét lỗ ở giữa bằng mũi khoét 63. (Để khoét đúng vị trí lấy dấu trước khi khoét ta kẻ 2 đường kính chéo để 14
lấy tâm, sau đó sử dụng mũi khoan nhỏ khoan lỗ ở tâm rồi mới sử dụng mũi khoét để khoét). Hình 1.13: Sau khi khoan, khoét vị trí lắp đặt Ampe kế - Cố định ampe kế: chắc chắn bằng các ốc, vòng đệm kèm theo và đúng chiều. Hình 1.14: Cách cố định Ampe kế Bước 3: Đấu nối: Ampe kế đấu nối tiếp với phần tử cần đo dòng điện, đạm bảo chắc chắn, thẩm mỹ. A I U R t Hình 1.15: Nguyên lý đo dòng điện AC Hình 1.16: Ampemét AC Bước 4: Kiểm tra, cấp nguồn đọc kết quả. - Kiểm tra: 15
+ Kiểm tra bằng mắt: Dùng mắt quan sát + Kiểm tra ngắn mạch: Dùng VOM để thang Ω đo 2 đầu cấp nguồn kìm đồng hồ phải chỉ một giá trị điện trở bằng điện trở của tải. Nếu kim về 0 thì bị ngắn mạch. Nếu kim không lên thì bị hở mạch. Cấp nguồn đọc kết quả đo: Giá trị đo = giá trị đọc Bài tập thực hành: Hình 1.17: Lắp đặt ampe kế đo dòng điện xoay chiều 2.4. Đo dòng điện một chiều (DC) Để đo dòng điện một chiều người ta dùng ampemet DC mắc nối tiếp với mạch cần đo. Các bước lắp đặt ampe kế một chiều tương tự ampe kế xoay chiều. Chú ý: Cực dương của Ampemet mắc với cực dương nguồn, cực âm của Ampemet mắc với cực âm nguồn. Hình 1.18: Nguyên lý đo dòng điện DC Hình 1.19: Ampemét DC Bài tập thực hành Hình 1.20: Lắp đặt ampe kế đo dòng điện một chiều 3. Đo điện áp 3.1. Nguyên lý đo điện áp. Để đo điện áp người ta thường dùng các vônmet từ điện, điện từ, điện động, từ điện chỉnh lưu…mắc song song với mạch cần đo. 3.1.1.Hình ảnh vôn kế. + Vôn kế analog. 16
a) b) c) Hình 1.21: Hình ảnh Vôn kế analog a)Vôn kế từ điện b) Vôn kế điện từ c) Vôn kế điện động + Vôn kế digital. Hình 1.22: Hình ảnh vôn kế Digital 3.1.2.Nguyên lý đo điện áp. Để đo điện áp ta dùng vôn kế mắc song song với phần tử cần đo điện áp như hình vẽ. Hình 1.23: Nguyên lý đo điện áp 3.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Vôn mét Vôn mét được cấu tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị từ điện, điện từ, điện động, từ điện chỉnh lưu….. 3.2.1.Cơ cấu đo từ điện. a. Cấu tạo. 17
Hình 1.24: Cơ cấu đo từ Cơ cấu từ điện gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động: - Phần tĩnh: gồm: nam châm vĩnh cửu 1 tạo ra từ trường cố định, thang đọc 8 để đọc giá trị đo được và trụ 9 dùng để làm giá đỡ cho trục quay. - Phần động: gồm: khung dây quay 4 được quấn lên lõi thép 2. Khung dây được gắn vào trục quay 3 (hoặc dây căng, dây treo). Trên trục quay có hai lò xo cản 5 mắc ngược chiều nhau dùng tạo ra momen cản và để đưa dòng điện vào khung dây, đối trọng 7 dùng để thăng bằng kim chỉ 6. b. Nguyên lý hoạt động Khi có dòng điện chạy qua khung dây 5 (phần động), dưới tác động của từ trường nam châm vĩnh cửu 1 (phần tĩnh) sinh ra mômen quay Mq làm khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu một góc α. Mômen quay được tính theo biểu thức: we : là năng lượng điện từ tỷ lệ với độ lớn của từ thông trong khe hở không khi và dòng điện trong khung dây. We = Ø.I = BSWIα B: độ từ cảm của nam châm vĩnh cữu. S: tiết diện của khung dây. W: số vòng dây của khung dây. α: góc lệch của khung dây khỏi vị trí ban đầu. từ trên ta có: Tại vị trí cân bằng, mômen quay bằng mômen cản: (PTĐTCC đo từ điện) Với một cơ cấu chỉ thị cụ thể do B, S, W, D là hằng số nên góc lệch α tỷ lệ bậc nhất với dòng điện I chạy qua khung dây. 3.2.2. Cơ cấu đo điện từ a. Cấu tạo 18
gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động: - Phần tĩnh: là cuộn dây 1 bên trong có khe hở không khí (khe hở làm việc) và thang đọc 8. - Phần động: là lõi thép 2 được gắn lên trục quay 5, lõi thép có thể quay tự do trong khe làm việc của cuộn dây. Trên trục quay có gắn: bộ phận cản dịu không khí 4, kim chỉ 6, đối trọng 7. Ngoài ra còn có lò xo cản 3. Hình 1.25: Cấu tạo chung của cơ cấu chỉ thị điện từ. b.Nguyên lý hoạt động Dòng điện I chạy vào cuộn dây 1 (phần tĩnh) tạo thành một nam châm điện hút lõi thép 2 (phần động) vào khe hở không khí vớimômen quay: với: L: điện cảm của cuộn dây. I: dòng điện chảy trong cuộn dây. Do đó: Khi ở vị trí cân bằng : Mc = Mq Là phương trình thể hiện đặc tính của cơ cấu chỉ thị điện từ. 3.2.3 Cơ cấu đo điện động. a. Cấu tạo. Gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động: 19