Giáo trình Đo lường điện (MĐ14) (Trình độ Cao đẳng)

mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 3 LỜI GIỚI THIỆU Đo lường điện là mô đun nghiên cứu các cơ cấu đo, các đại lượng vật lý: đại lượng điện: điện áp, dòng điện, công suất Giáo trình Đo lường Điện được biên soạn dựa trên các giáo trình và tài liệu tham khảo mới nhất hiện nay, được dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập Mô đun Đo lường điện cho sinh viên ngành: Vận hành nhà máy thủy điện; dùng làm tài liệu tham khảo để giảng dạy và học tập cho sinh viên các ngành Điện công nghiệp; Điện dân dụng; Cơ điện nông thôn... Cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản và chuyên sâu về kỹ thuật đo lường trong ngành điện. Mô tả cấu tạo các dụng cụ đo, nguyên lý đo và phương pháp đo các thông số. Trên cơ sở đó, người học biết cách sử dụng dụng cụ đo và xử lý kết quả đo trong công việc sau này. Giáo trình gồm 6 bài: Bài 1: Tính toán đo lường điện Bài 2: Nhận biết các cơ cấu chỉ thị cơ điện Bài 3: Đo dòng điện và điện áp Bài 4: Đo công suất tác dụng và điện năng Bài 5: Đo góc pha và tần số Bài 6: Sử dụng các máy đo thông dụng Trong quá trình biên soạn, tôi được các đồng nghiệp đóng góp nhiều ý kiến, mặc dù cố gắng sửa chữa, bổ sung cho cuốn sách được hoàn chỉnh hơn, song chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế. Mong nhận được các ý kiến đóng góp của bạn đọc. Lào Cai, ngày 11 tháng 3 năm 2020 Biên soạn Chủ biên: Nguyễn Thị Thanh Tú 4 MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU .......................................................................................................... 3 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN ............................................................................................... 6 MỤC LỤC ..................................................................................................................... 4 PHẦN 1: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT ....................................................................... 7 1. Khái niệm đo lường và đo lường điện ................................................................... 7 1.1. Khái niệm đo lường ......................................................................................... 7 1.2 Khái niệm đo lường điện .................................................................................. 7 2. Các sai số và cách tính sai số ................................................................................. 7 2.1 Khái niệm sai số ................................................................................................ 7 2.3. Cách hạn chế sai số .......................................................................................... 9 2.4. Hệ đơn vị đo..................................................................................................... 9 PHẦN 2: HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH .................................................................... 11 BÀI 2: SỬ DỤNG CÁC CƠ CẤU CHỈ THỊ CƠ ĐIỆN ............................................. 12 PHẦN 1: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT ........................................................................ 12 1. Cơ cấu chỉ thị từ điện ........................................................................................ 12 1.1 Cấu tạo ............................................................................................................ 12 1.2 Nguyên lý làm việc ......................................................................................... 13 1.3 Đặc điểm và ứng dụng .................................................................................... 13 2. Cơ cấu chỉ thị điện từ ........................................................................................... 14 2.1 Cấu tạo ............................................................................................................ 14 2.2 Nguyên lý làm việc ......................................................................................... 15 2.3 Đặc điểm và ứng dụng .................................................................................... 15 3. Cơ cấu chỉ thị điện động ...................................................................................... 16 3.1 Cấu tạo ............................................................................................................ 16 3.2 Nguyên lý làm việc ......................................................................................... 17 3.3 Đặc điểm và ứng dụng .................................................................................... 17 4. Cơ cấu chỉ thị cảm ứng ........................................................................................ 17 4.1. Cấu tạo ........................................................................................................... 18 4.2 Nguyên lý làm việc ......................................................................................... 18 4.3 Đặc điểm và ứng dụng .................................................................................... 19 BÀI TẬP ...................................................................................................................... 20 BÀI 3: ĐO DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP ..................................................................... 21 PHẦN 1: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT ........................................................................ 21 1. Đo dòng điện và điện áp một chiều ................................................................... 21 1.1 Đo dòng điện một chiều.............................................................................. 21 1.2 Đo điện áp một chiều ...................................................................................... 24 2. Đo dòng điện và điện áp xoay chiều .................................................................... 27 2.1 Đo dòng điện xoay chiều ................................................................................ 27 2.2 Đo điện áp xoay chiều .................................................................................... 30 PHẦN 2: HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH .................................................................... 35 BÀI 4: ĐO CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ ĐIỆN NĂNG ........................................ 37 5 PHẦN 1: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT ........................................................................ 37 1. Đo công suất tác dụng .......................................................................................... 37 1.1 Đo công suất mạch 1 pha ................................................................................ 37 1.2 Đo công suất tác dụng mạch 3 pha ................................................................. 39 2. Đo điện năng ........................................................................................................ 41 2.1 Đo điện năng mạch 1 pha ................................................................................... 41 2.2 Đo điện năng mạch 3 pha ............................................................................... 47 PHẦN 2: HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH .................................................................... 51 BÀI 5: ĐO GÓC PHA VÀ TẦN SỐ ........................................................................... 58 PHẦN 1: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT ........................................................................ 58 1. Đo góc pha ........................................................................................................... 58 1.1. Phương pháp dùng fazômét điện động (đo trực tiếp) .................................... 58 1.2. Phương pháp dùng fa zô mét chỉ thị số. ........................................................ 60 2. Đo tần số .............................................................................................................. 62 2.1. Tần số kế điện động ....................................................................................... 62 2.2. Tần số kế chỉ thị số ........................................................................................ 66 PHẦN 2: HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH .................................................................... 69 BÀI 6: SỬ DỤNG CÁC MÁY ĐO THÔNG DỤNG ................................................. 71 PHẦN 1: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT ........................................................................ 71 1. Sử dụng vom ...................................................................................................... 71 1.1 Cấu tạo chung ................................................................................................. 71 1.2. Sử dụng và bảo quản vom ............................................................................. 72 2. Sử dụng mê gôm mét (mΩ) ................................................................................. 76 2.1 Cấu tạo chung ................................................................................................. 76 2.2. Sử dụng và bảo quản mΩ .............................................................................. 77 3. Sử dụng tê ra Ω .................................................................................................... 78 3.1 Cấu tạo chung ................................................................................................. 79 3.2 Sử dụng và bảo quản ....................................................................................... 79 4. Sử dụng ampe kìm, pan me số ............................................................................. 80 4.1 Am pe kìm ...................................................................................................... 80 4.2 Pan me số ........................................................................................................ 82 PHẦN 2: HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH .................................................................... 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 89 6 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: ĐO LƯỜNG ĐIỆN Mã mô đun: MĐ14 VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN: - Vị trí: Mô đun Đo lường điện được bố trí giảng dạy sau môn học Kỹ thuật điện; Vẽ điện; Khí cụ điện. - Tính chất: Là mô đun kỹ thuật chuyên môn nghề. MỤC TIÊU MÔ ĐUN: * Kiến thức: - Mô tả được khái niệm về đo lường, đo lường điện, hệ đơn vị đo, các sai số, nguyên nhân và cách khắc phục. - Mô tả được cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của một số dụng cụ đo điện thông dụng. - Vẽ được sơ đồ nguyên lý một số mạch đo: đo dòng điện, điện áp, công suất, điện năng * Kỹ năng: - Lắp được mạch đo dòng điện, điện áp, công suấtvà đọc được kết quả đo. - Sử dụng được các loại máy đo để kiểm tra, phát hiện hư hỏng của thiết bị/hệ thống điện. - Sử dụng được một số loại máy đo chuyên dụng như: VOM, MΩ, TêraΩ (máy đo điện trở đất), máy biến áp đo lường * Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Có đạo đức, lương tâm nghề nghiệp, có ý thức kỹ luật và tác phong công nghiệp; - Đảm bảo an toàn và tiết kiệm trong học tập; - Yêu nghề, có ý thức học tập để nâng cao trình độ, đáp ứng yêu cầu công việc. - Làm việc độc lập hoặc làm việc theo nhóm, giải quyết công việc, vấn đề phức tạp trong điều kiện làm việc thay đổi; - Hướng dẫn, giám sát những người khác thực hiện nhiệm vụ xác định; chịu trách nhiệm cá nhân và trách nhiệm đối với nhóm; 7 BÀI 1: CƠ SỞ CHUNG VỀ KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG MỤC TIÊU - Trình bày được khái niệm đo lường, đo lường điện, đơn vị đo, sai số, cách hạn chế sai số... - Nhận biết một số dụng cụ đo thông qua đơn vị đo. Tính toán được các sai số trong phép đo. - Rèn luyện tính chủ động, tư duy khoa học, nghiêm túc trong công việc, đảm bảo an toàn PHẦN 1: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT 1. KHÁI NIỆM ĐO LƯỜNG VÀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN 1.1. KHÁI NIỆM ĐO LƯỜNG Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có giá trị kết quả bằng số so với đơn vị đo của đại lượng đó. Ví dụ: Nếu đại lượng cần đo là X và đơn vị của đại lượng là 0X thì kết quả đo lường là xA (giá trị bằng số): 0 0 .x x X A X A X X    1.2 KHÁI NIỆM ĐO LƯỜNG ĐIỆN Là quá trình dùng dụng cụ, thiết bị đo để đo các đại lượng điện khác nhau như dòng điện, điện áp, công suất, điện năng 2. CÁC SAI SỐ VÀ CÁCH TÍNH SAI SỐ 2.1 KHÁI NIỆM SAI SỐ Khi đo chỉ số của dụng cụ đo cũng như kết quả tính toán luôn có sự sai lệch với giá trị thực của đại lượng cần đo. Lượng sai lệch này gọi là sai số. 2.2 CÁC LOẠI SAI SỐ VÀ CÁCH TÍNH SAI SỐ 2.2.1 Các loại sai số a, Khái niệm - Sai số đo: độ lệch của kết quả đo khỏi giá trị thực của đại lượng đo. Sai số càng lớn thì độ chính xác của phép đo càng giảm và ngược lại. - Giá trị thực: giá trị thực của đại lượng đo phản ánh đúng đắn nhất thuộc tính của đối tượng đo cả về lượng cũng như về chất. Giá trị thực không phụ thuộc phương tiện đo, phương pháp đo xác định chúng và là chân lý cần đạt tới. Thực tế giá trị thực không biết được nên phải thay bằng giá trị thực tế - Giá trị thực tế: giá trị tìm được bằng thực nghiệm và có xu thế tiệm cận với giá trị thực. b, Phân loại sai số - Theo quy luật thay đổi của sai số đo + Sai số hệ thống: là sai số cơ bản mà giá trị của nó luôn không đổi, hoặc thay đổi có quy luật. Sai số này về nguyên tắc có thể thay đổi được. (1-1) 8 Nguyên nhân: Do quá trình chế tạo dụng cụ đo như ma sát, khắc vạch trên thang đo ... + Sai số ngẫu nhiên: Là sai số mà giá trị của nó thay đổi một cách ngẫu nhiên do sự thay đổi của môi trường bên ngoài (người sử dụng, môi trường nhiệt độ thay đổi, chịu ảnh hưởng của từ trường, điện trường, áp suất ...) Nguyên nhân: + Do người đọc nhìn nghiêng, đặt đồng hồ hoặc dụng cụ đo lệch, đọc sai ... + Dùng công thức tính toán không phù hợp, dùng công thức tính toán gần đúng trong tính toán. Nhiệt độ môi trường thay đổi, chịu ảnh hưởng của từ trường, điện trường, áp suất ... - Theo cách biểu diễn sai số + Sai số tuyệt đối: hiệu giữa kết quả đo với giá trị thực + Sai số tương đối: tỷ số giữa sai số tuyệt đối với giá trị thực. Với phương tiện đo thường dùng sai số tương đối qui đổi. - Theo sự phụ thuộc của sai số đo vào đại lượng đo + Sai số điểm không: sai số mà giá trị của chúng không phụ thuộc đại lượng đo + Sai số độ nhạy: sai số mà giá trị của chúng phụ thuộc đại lượng đo 2.2.2 Cách tính sai số Gọi: A là kết quả đo được A1: Giá trị thực của đại lượng cần đo Tính sai số như sau: - Sai số tuyệt đối: : Gọi là sai số tuyệt đối của phép đo - Sai số tương đối: hoặc Phép đo ΔA càng nhỏ độ chính xác càng cao - Sai số quy đổi Adm: Giới hạn đo của dụng cụ đo (giá trị lớn nhất của thang đo) Quan hệ giữa sai số tương đối và sai số quy đổi là hệ số sử dụng thang đo ( Kd ≤ 1 ) Nếu Kd càng gần bằng 1 thì đại lượng đo gần bằng giới hạn đo. ΔA càng bé thì phép đo càng chính xác. Thông thường phép đo càng chính xác khi Kd ≥ 1/2 (1-2) (1-3) (1-4) (1-5) 9 Ví dụ: Một dòng điện có giá trị thực là 5A, dùng ampemet có giới hạn đo là 10A để đo dòng điện này. Kết quả đo được 4,95A Giải: - Sai số tuyệt đối: = 5 – 4,95 = 0,05 A - Sai số tương đối hoặc = = 1% - Sai số quy đổi = = 0,5% 2.3. CÁCH HẠN CHẾ SAI SỐ - Chuẩn bị tốt trước khi đo: Phân tích lý thuyết, kiểm tra dụng cụ đo trước khi sử dụng; chuẩn bị trước khi đo; chỉnh “0” trước khi đo - Quá trình đo có phương pháp phù hợp: Tiến hành nhiều phép đo bằng nhiều phương pháp khác nhau; sử dụng phương pháp thế - Xử lý kết quả sau phép đo: Sử dụng cách bù sai số ngược dấu (cho một lượng điều chỉnh so với dấu ngược lại); trong trường hợp sai số trong hệ thống không đổi thì có thể loại được bằng cách đưa vào một lượng hiệu chỉnh hay một hệ số điều chỉnh: + Lượng hiệu chỉnh là giá trị cùng loại với đại lượng đo được đưa thêm vào kết quả đo nhằm loại sai số hệ thống. + Hệ số hiệu chỉnh là số dược nhân với kết quả đo nhằm loại trừ sai số hệ thống. Trong thực tế không thể loại trừ hoàn toàn sai số hệ thống. Việc giảm ảnh hưởng sai số hệ thống có thể thực hiện bằng cách chuyển thành sai số ngẫu nhiên. 2.4. HỆ ĐƠN VỊ ĐO 2.4.1. Giới thiệu hệ SI ( Systemer International Uniter): Hệ đo lường thông dụng nhất, hệ thống này quy định các đơn vị cơ bản cho các đại lượng sau: Bảng 1-1: Đại lượng, tên và ký hiệu đơn vị đo Đại lượng đo Tên đơn vị Ký hiệu Độ dài Mét M Khối lượng Kilogram kg Thời gian Giây S Nhiệt độ Kelvin/0C K Cường độ dòng điện Ampe A 10 Số lượng vật chất Mol mol Cường độ sáng Candela Cd 2.4.2. Bội số và ước số của đơn vị cơ bản Bảng 1-2: Bội số và ước số của đơn vị cơ bản Bội số Ước số Tiga (T) 10 12 Mini (m) 10 -3 Giga (G) 10 9 Micro (µ) 10 -6 Mega (M) 10 6 Nano (n) 10 -9 Kilo (K) 10 3 Pico (p) 10 -12 11 PHẦN 2: HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: Tính toán sai số phép đo điện áp 1/B1/MĐ14 TT Nội dung Yêu cầu Dụng cụ Ghi chú 1 Tính sai số tuyệt đối Áp dụng đúng công thức, làm tròn sau dấu phẩy hai chữ số Máy tính, giấy bút 2 Tính sai số tương đối Áp dụng đúng công thức, làm tròn sau dấu phẩy hai chữ số Máy tính 3 Tính sai số quy đổi Áp dụng đúng công thức, làm tròn sau dấu phẩy hai chữ số Máy tính Bài tập Bài 1: Một điện áp có giá trị thực là 220V, dùng vôn mét có giới hạn đo là 250V để đo điện áp này. Kết quả đo được 225V (điện áp cấp chuẩn). Tính các loại sai số Bài 2: Một công suất bóng có giá trị thực là 100W, dùng oát mét có giới hạn đo là 1000W để đo công suất này. Kết quả đo được 98W (điện áp cấp đủ định mức, tần số định mức). Tính các loại sai số. 12 BÀI 2: SỬ DỤNG CÁC CƠ CẤU CHỈ THỊ CƠ ĐIỆN MỤC TIÊU - Mô tả được cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại cơ cấu chỉ thị như: cơ cấu chỉ thị từ điện; điện từ; điện động... - Nhận biết và phân biệt được một số sơ cấu đo thông qua cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ký hiệu cơ cấu đo trên đồng hồ, dụng cụ đo. - Sử dụng được các cơ cấu đo phù hợp với thông số cần đo. - Rèn luyện tính chủ động, tư duy khoa học, nghiêm túc trong công việc, đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp. PHẦN I: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT 1. CƠ CẤU CHỈ THỊ TỪ ĐIỆN Cơ cấu chỉ thị từ điện được dùng để chế tạo ra các dụng cụ đo điện một chiều như am pe kế một chiều, vô kế một chiều Ký hiệu: 1.1 CẤU TẠO - Phần tĩnh: Gồm nam châm vĩnh cửu (1); mạch từ và cực từ (3) và lõi sắt (6) hình thành mạch từ kín. Giữa cực từ (3) và lõi sắt (6) có có khe hở không khí đều gọi là khe hở làm việc, ở giữa đặt khung quay chuyển động. - Phần động: gồm khung dây quay (5) được quấn bằng dây đồng. Khung dây được gắn vào trục quay (hoặc dây căng, dây treo). Trên trục quay có hai lò xo cản (7) mắc ngược nhau, kim chỉ thị (2) và thang đo (8). Hình 2-3: Cấu tạo cơ cấu chỉ thị từ điện 1- Nam châm vĩnh cửu 3- Cực từ 5- Khung dây 7- Lò xo cản 2- Kim chỉ thị 4- Đối trọng 6- Lõi sắt non 8- Thang đo Hình 2-2: Ký hiệu cơ cấu từ điện có chỉnh lưu Hình 2-1: Ký hiệu cơ cấu từ điện 13 1.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Khi có dòng điện chạy qua khung dây (phần động), dưới tác động của từ trường nam châm vĩnh cửu (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: eq dW M d  (2-1) Với We: Năng lượng điện từ tích lũy của cơ cấu We I (2-2) Với I là cường độ dòng điện chạy trong khung dây Ψ là từ thông qua khe hở không khí . .S.B N  (2-3) Với: B: độ từ cảm của nam châm vĩnh cửu S: tiết diện khung dây N: số vòng dây của khung dây.  : góc quay của khung dây so với bị trí ban đầu => ( . ) . . . . .N.eq dW d I I B S Nd M B S I d d d          (2-4) Tại vị trí cân bằng, mômen quay bằng mômen cản: q cM M mà .cM K  K: hệ số đàn hồi của lò xo 1 . .N. . . .N. .q c IM M B S I K B S I S I K        (2-5) Với một cơ cấu chỉ thị cụ thể do B, S, N, D là hằng số nên góc lệch α tỷ lệ bậc nhất với dòng điện I chạy qua khung dây (dòng điện nhỏ góc quay nhỏ, dòng điện lớn góc quay lớn, góc quay tuyến tính với dòng điện). Kết luận: qua biểu thức trên ta thấy rằng góc quay  của kim đo tỷ lệ với dòng điện cần đo và độ nhạy của cơ cấu đo, dòng điện và độ nhạy càng lớn thì góc quay càng lớn. 1.3 ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG 1.3.1. Đặc điểm - Góc quay tỉ lệ tuyến tính với dòng điện chạy trong khung dây nên các vạch khắc trên thang chia độ tương đối đều nhau. - Độ nhạy cao vì từ trường trong khe hở không khí lớn nên có thể đo được các dòng điện một chiều rất nhỏ (từ 10-1210-14). - Độ chính xác cao vì các phần tử của cơ cấu có độ ổn định cao, ảnh hưởng của từ trường ngoài không đáng kể, công suất tiêu thụ nhỏ (tiêu thụ năng lượng điện ít) nên ít ảnh hưởng đến chế độ mạch đo. gọi là hệ số mở rộng thang đo Đặt: 14 - Chỉ đo được dòng và áp một chiều. - Khả năng quá tải kém vì khung dây quay nên chỉ quấn được dây cỡ nhỏ, dễ bị hỏng lò xo. - Chế tạo phức tạp, giá thành đắt. - Muốn đo được các đại lượng xoay chiều phải qua cơ cấu nắn dòng. 1.3.2. Ứng dụng: Dùng để sản xuất các dụng cụ đo: - Đo dòng điện một chiều: miliAmpemét, Ampemét. - Đo điện áp một chiều: miliVônmét, Vônmét. 2. CƠ CẤU CHỈ THỊ ĐIỆN TỪ Ký hiệu: 2.1 CẤU TẠO Cơ cấu đo điện từ gồm ba loại cơ cấu: Cuộn dây tròn, cuộn dây dẹt và mạch từ khép kín. * Cuộn dây dẹt: Phần tĩnh là 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. * Cuộn dây tròn: Phần tĩnh là cuộn dây có mạch từ khép kín (1), bên trong bố trí tấm kinh loại cố định (2), tấm động (3) gắn với trục quay. Hình 2.5: Cấu tạo cơ cấu chỉ thị điện từ loại cuộn dây dẹt. Hình 2.6: Cấu tạo cơ cấu chỉ thị điện từ loại cuộn dây tròn. Hình 2.7: Cấu tạo cơ cấu chỉ thị điện từ loại mạch   Hình 2.4: Ký hiệu cơ cấu đo điện từ 1- Mạch từ khép kín 2- Tấm kim loại cố định 3- Tấm kim loại động 4- Trục quay 1- Cuộn dây 2- Mạch từ 3,4- Nam châm vĩnh cửu 5- Lõi sắt 1- Cuộn dây 2- Lõi thép 3- Lò xo cản 4- Cản dịu 5- Trục quay 6- Kim chỉ thị 7- Đối trọng 15 từ khép kín Cấu tạo chung: gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động: - Phần tĩnh: là cuộn dây bên trong có khe hở không khí (khe hở làm việc). - Phần động: là lõi thép được gắn lên trục quay (5), lõi thép có thể quay tự do trong khe hở làm việc của cuộn dây. Trên trục quay có gắn: bộ phận cản dịu không khí, kim chỉ, đối trọng. Ngoài ra còn có lò xo cản, bảng khắc độ. 2.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Dòng điện I chạy vào cuộn dây phần tĩnh sẽ sinh ra từ trường trong khe hở không khí tạo thành một nam châm điện hút lõi thép (phần động) vào khe hở không khí và làm cho phần động quay đi một góc α so với vị trí ban đầu với mômen quay Mq: dt W d q d M   (2-6) với 2. W 2 dt L I  : năng lượng điện từ chung 2 2 1 . 12 . d 2 q d L I dL M I d          (2-7) Với L là điện cảm của cuộn dây d dL IM q 2 2 1  (2-8) Tại vị trí cân bằng có mô men quay bằng với mô men cản: q cM M mà .cM K  (2-9) Với K là hệ số đàn hồi của lò xo 2 2 1 1 . . 2 2 q c dL dL M M I K I d K          (2-10) là phương trình thể hiện đặc tính của cơ cấu chỉ thị điện từ. 2.3 ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG 2.3.1 Đặc điểm - Góc quay α tỉ lệ với bình phương của dòng điện, tức là không phụ thuộc vào chiều của dòng điện nên có thể đo trong cả mạch xoay chiều hoặc một chiều. - Thang đo không đều, có đặc tính phụ thuộc vào tỉ số dL/dα là một đại lượng phi tuyến. - Cản dịu thường bằng không khí hoặc cảm ứng. - Cấu tạo đơn giản, tin cậy, chịu được quá tải lớn, chế tạo đơn giản giá thành rẻ. 16 - Độ nhạy của cơ cấu đo điện từ thấp vì điện cảm của cuộn dây bé, độ chính xác không cao do có sự tổn hao trong lõi thép độ chính xác không cao nhất là khi đo ở mạch một chiều sẽ bị sai số (do hiện tượng từ trễ, từ dư); độ nhạy thấp; bị ảnh hưởng của từ trường ngoài nhiều (do từ trường của cơ cấu yếu khi dòng nhỏ). - Thang chia không đều 2.3.2 Ứng dụng Thường được sử dụng để chế tạo các loại ampe mét, vôn mét trong mạch xoay chiều tần số công nghiệp với độ chính xác cấp 1÷2. Ít dùng trong các mạch có tần số cao. 3. CƠ CẤU CHỈ THỊ ĐIỆN ĐỘNG * Ký hiệu: 3.1 CẤU TẠO Cơ cấu chỉ thị điện động gồm có cuộn dây phần tĩnh 1, được chia thành 2 phần nối tiếp nhau để tạo ra từ trường đều khi có dòng điện chạy qua, trục quay xuyên qua khe hở giữa hai cuộn dây phần tĩnh. Phần động là khung dây 2 cuộn dây phần động được đặt trong lòng cuộn dây phần tĩnh được gắn chặt trên trục quay có số vòng dây lớn tiết diện dây nhỏ thường mắc song song với phụ tải cần đo, trên trục có lò xo cản, bộ phận cản dịu và kim chỉ thị. Hình dáng cuộn dây có thể tròn hoặc vuông. 2     I1 I2 1 1 2 Hình 2.9: Cấu tạo cơ cấu chỉ thị điện động 1- Cuộn dây tĩnh. 2- Cuộn dây động. I1- Dòng điện chạy trong cuộn dây 1 I2- Dòng điện chạy trong cuộn dây 2 Hình 2.8: Ký hiệu cơ cấu chỉ thị điện động 17 Cả phần động và phần tĩnh được bọc kín bằng màn chắn từ để tránh ảnh hưởng của từ trường ngoài đến sự làm việc của cơ cấu đo. 3.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Khi có dòng điện I1 chạy trong cuộn dây phần tĩnh, I2 chạy trong cuộn dây phần động (DC hoặc AC) lực tác dụng tương hỗ tác động lên khung dây phần động làm khung dây phần động quay và sẽ tạo ra mômen quay làm khung dây 2 quay một góc α. Mômen quay được tính: W d dt q d M   (2-11) Wdt: năng lượng điện từ chung 12 1 2W . .dt M I I (2-12) 12M là hệ số hỗ cảm 12 1 2 121 2 W ( . . ) . . d dt q d d M I I dM M I I d d       (2-13) Khi kim ở vị trí cân bằng ta có mô men quay bằng với mô men cản: 12 1 2 121 2 . . . .q c dM I I dM M M I I K d K d          (2-14) K là hệ số đàn hồi của lò xo. 3.3 ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG 3.2.1 Đặc điểm: - Góc quay α tỉ lệ với tích của hai dòng điện nên cơ cấu đo đo được cả dòng một chiều và dòng xoay chiều. - Độ nhạy của cơ cấu thấp vì hệ số hỗ cảm nhỏ. - Chịu ảnh hưởng nhiều của từ trường bên ngoài. - Độ chính xác cao vì không có tổn hao trên lõi thép, có độ chính xác cao khi đo trong mạch điện xoay chiều. - Khả năng chịu quá tải kém, cấu tạo phức tạp đắt tiền. - Góc quay α phụ thuộc tích (I1.I2) nên thang đo không đều. - Công suất tiêu thụ lớn nên không thích hợp trong mạch công suất nhỏ. Chịu ảnh hưởng của từ trường ngoài, muốn làm việc tốt phải có bộ phận chắn từ. Độ nhạy thấp vì mạch từ yếu. 3.2.2 Ứng dụng: Cơ cấu đo điện động có thể dùng trong mạch một chiều và xoay chiều, thang đo không đều, có thể dùng để chế tạo Vôn mét, Ampe mét và Oát mét có độ chính xác cao, với cấp chính xác 0,1  0,2. Nhược điểm là tiêu thụ công suất lớn. 4. CƠ CẤU CHỈ THỊ CẢM ỨNG 18 Ký hiệu: 4.1. CẤU TẠO Như hình 2.10: gồm phần tĩnh và phần động. - Phần tĩnh: các cuộn dây điện 2, 3 có cấu tạo để khi có dòng điện chạy trong cuộn dây sẽ sinh ra từ trường móc vòng qua mạch từ và qua phần động, có ít nhất là 2 nam châm điện. - Phần động: đĩa kim loại 1 (thường bằng nhôm) gắn vào trục 4 quay trên trụ 5. 4.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Dựa trên sự tác động tương hỗ giữa từ trường xoay chiều (được tạo ra bởi dòng điện trong phần tĩnh) và dòng điện xoáy tạo ra trong đĩa của phần động, do đó cơ cấu này chỉ làm việc với mạch điện xoay chiều. Khi dòng điện I1, I2 vào các cuộn dây phần tĩnh → sinh ra các từ thông Ф1, Ф2 (các từ thông này lệch pha nhau góc ψ bằng góc lệch pha giữa các dòng điện tương ứng), từ thông Ф1, Ф2 cắt đĩa nhôm 1 (phần động) → xuất hiện trong đĩa nhôm các sức điện động tương ứng E1, E2 (lệch pha với Ф1, Ф2 góc π/2) → xuất hiện các dòng điện xoáy Ix1, Ix2 (lệch pha với E1, E2 góc α1, α2). Các từ thông Ф1, Ф2 tác động tương hỗ với các dòng điện Ix1, Ix2 → sinh ra các lực F1, F2 và các mômen quay tương ứng → quay đĩa nhôm (phần động). Mômen quay được tính: Mq = C.f.1.2.Sin (2-15) Với: C là hằng số f là tần số của dòng điện I1, I2 ψ là góc lệch pha giữa I1, I2 1- Đĩa nhôm 2- Cuộn áp 3- Cuộn dòng 4- Trục quay 5- Ổ đỡ trục Hình 2.10: Cấu tạo, nguyên lý làm việc cơ cấu chỉ thị cảm ứng 19 4.3 ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG 4.3.1. Đặc điểm: - Mô men quay khá lớn làm đĩa quay nhanh làm đủ lực để chuyển động cơ cấu bánh răng - Số vòng quay của phần động tỷ lệ với điện năng tiêu thụ trên tải. - Khi làm việc dòng điện xoáy trong đĩa nhôm làm tổn hao công suất. Ngoài ra điện trở của đĩa thay đổi làm ảnh hưởng đến mô men quay làm cho độ chính xác thấp. - Hoạt động của cơ cấu phụ thuộc vào tần số Hz. 4.3.2. Ứng dụng: Chủ yếu để chế tạo ra công tơ điện dùng đo đếm điện năng tiêu thụ Bảng 2-1: Bảng ký hiệu các cơ cấu chỉ thị cơ điện 20 PHẦN II: HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc, nhận biết cơ cấu chỉ thị cơ điện trên mô hình cắt bổ cơ cấu đo. 1/B2/MĐ14 Thứ tự Nội dung Yêu cầu Dụng cụ, trang thiết bị Ghi chú 1 Cấu tạo Vật liệu chế tạo; tác dụng của các chi tiết Mô hình cắt bổ cơ cấu đo, VOM 2 Nguyên lý làm việc Xác định các chân đấu nối của đồng hồ Mô hình cắt bổ cơ cấu đo,VOM 3 Vẽ mặt số đồng hồ đo Vẽ đúng các vạch khắc chia độ, tính toán mỗi vạch khắc tương ứng với giá trị cụ thể Bàn thực hành mạch điện 1 chiều 4 Giải thích các ký hiệu trên mặt các đồng hồ đo Giải thích đúng Bàn thực hành mạch điện xoay chiều một pha BÀI TẬP Bài 1: Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc cơ cấu chỉ thị cơ điện (dựa trên mô hình cắt bổ cơ cấu đo). Bài 2: Nhận biết các loại cơ cấu chỉ thị dùng để chế tạo các đồng hồ đo trên bàn thực hành điện một chiều, xoay chiều một pha, xoay chiều 3 pha (dựa vào ký hiệu trên mặt đồng hồ đo). Bài 3: Vẽ mặt số đồng hồ: ampe kế một chiều, xoay chiều; vôn kế một chiều, xoay chiều; oát kế điện động 3 pha; cosφ kế. Bài 4: Giải thích...iếp: + Đo gián tiếp: 49 Trên sơ đồ này chúng ta chia 11 chân thành 4 nhóm tín hiệu: - Nhóm pha A: bao gồm tín hiệu điện áp pha A (đầu số 2) và tín hiệu dòng pha A (đầu số 1 và đầu số 3) - Nhóm pha B: bao gồm tín hiệu điện áp pha B (đầu số 5) và tín hiệu dòng pha A (đầu số 4 và đầu số 6) - Nhóm pha C: bao gồm tín hiệu điện áp pha C (đầu số 8) và tín hiệu dòng pha A (đầu số 7 và đầu số 9) - Nhóm trung tính N: bao gồm tín hiệu điện áp trung tính (đầu số 10 và 11 đã được nối với nhau) Hình 4.13 Công tơ 3 pha 4 dây hữu công (đo gián tiếp qua BI) Hình 4.14 Sơ đồ nguyên lý mạch đo điện năng tiêu thụ gián tiếp qua BI 50 Khi tiến hành đấu dây công tơ điện 3 pha bạn cần lưu ý những vấn đề sau: - Ngõ ra thứ cấp biến dòng đo lường pha A thì nối vào tín hiệu dòng pha A, có ký hiệu đầu (K) và cuối (I), không được lẫn lộn. - Khi luồn dây qua lỗ biến dòng cần phải đúng chiều K qua L, không được lẫn lộn . - Tín hiệu áp của pha nào phải nối đúng vào pha đó và đảm bảo vững chắc. Đối với công tơ điện tử các cực đấu dây được quy định tương tự như công tơ loại cảm ứng. Giải thích các thông số trên đồng hồ đo: + 3x220/380V: Điện áp định mức đặt vào cuộn áp là 220V. + 3x10(20)A: Dòng điện định mức qua cuộn dòng là 10A; dòng điện tối đa Imax qua cuộn dòng là 20A, nếu trị số dòng vượt quá 20A độ sai số của công tơ có thể không còn đúng như ghi trên mặt công tơ hoặc có thể gây cháy hỏng công tơ. + 50Hz: Tần số định mức dòng điện qua công tơ. + 250 vòng/kWh: Đĩa nhôm của công tơ quay 250 vòng thì được 1kWh. + Cấp 2: Cấp chính xác (sai số 2%) + 27 0C: Nhiệt độ định mức của công tơ + 2011: Năm sản xuất * Đọc kết quả đo A = (A2 – A1).kI Trong đó: A là số điện tiêu thụ hàng tháng A1 là số chỉ công tơ đầu tháng A2 là số chỉ công tơ cuối tháng kI là tỷ số biến của máy biến dòng Ví dụ: Chỉ số công tơ đầu tháng là 205; chỉ số công tơ cuối tháng 321; 3 BI sử dụng có tỷ số 100/5A. Kết quả điện năng tiêu thụ là: A = (321-205).20 = 2320 KWh 51 PHẦN 2: HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: Lắp đặt, đấu nối mạch đo dòng điện, điện áp, công suất mạch xoay chiều một pha 1/B4/MĐ1 4 Thứ tự Nội dung Yêu cầu Dụng cụ, trang thiết bị Ghi chú 1 Chuẩn bị Đúng, đủ số lượng Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 1 pha Kiểm tra Kiểm tra nguội; xác định cuộn dây oát kế dùng VOM VOM 2 Lắp ráp, đấu nối theo sơ đồ Theo sơ đồ nguyên lý, theo thứ tự từ trái sang phải, từ dưới lên trên Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 1 pha, dây cắm có cốt tròn Kiểm tra Dùng VOM đo thông mạch VOM 3 Cấp nguồn Bật CB, quan sát đèn báo, đồng hồ V, A nguồn. Nguồn xoay chiều 1 pha Chỉnh VR, đọc kết quả Chỉnh VR <220V và A không quá 1A. PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: Lắp đặt, đấu nối mạch đo dòng điện, điện áp, công suất mạch xoay chiều ba pha 2/B4/MĐ14 Thứ tự Nội dung Yêu cầu Dụng cụ, trang thiết bị Ghi chú 1 Chuẩn bị Đúng, đủ số lượng Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 3 pha Kiểm tra Kiểm tra nguội; xác định cuộn dây oát kế dùng VOM VOM 2 Lắp ráp, đấu nối theo sơ đồ Theo sơ đồ nguyên lý, theo thứ tự từ trái sang phải, từ dưới lên trên Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 3 pha, dây cắm có cốt tròn Kiểm tra Dùng VOM đo thông mạch VOM 52 3 Cấp nguồn Bật CB, quan sát đèn báo, đồng hồ V, A nguồn. Nguồn xoay chiều 3 pha Đọc kết quả Đọc đúng trị số PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: Lắp đặt, đấu nối mạch đo điện năng tiêu thụ phụ tải một pha (Đo trực tiếp) 3/B4/MĐ14 Thứ tự Nội dung Yêu cầu Dụng cụ, trang thiết bị Ghi chú 1 Chuẩn bị Đúng, đủ số lượng Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 1 pha Kiểm tra Kiểm tra nguội; xác định cuộn dây công tơ dùng VOM Giải thích các ký hiệu trên mặt công tơ VOM, công tơ một pha, động cơ một pha 2 Lắp ráp, đấu nối theo sơ đồ Theo sơ đồ nguyên lý, theo thứ tự từ trái sang phải, từ dưới lên trên Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 1 pha, dây cắm có cốt tròn Kiểm tra Dùng VOM đo thông mạch VOM 3 Cấp nguồn Bật CB, quan sát đèn báo, đồng hồ V, A nguồn. Nguồn xoay chiều 1 pha Đọc kết quả - Kiểm tra chuyển động quay của đĩa nhôm - Kiểm tra hằng số công tơ Quan sát bằng mắt thường Đồng hồ đếm thời gian (kiểm tra đĩa nhôm quay một vòng) so sánh CM 53 PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: Lắp đặt, đấu nối mạch đo điện năng tiêu thụ phụ tải một pha (Đo gián tiếp qua BI) 4/B4/MĐ14 Thứ tự Nội dung Yêu cầu Dụng cụ, trang thiết bị Ghi chú 1 Chuẩn bị Đúng, đủ số lượng Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 1 pha Kiểm tra Kiểm tra nguội; xác định cuộn dây công tơ, BI dùng VOM Giải thích các ký hiệu trên mặt công tơ, BI VOM, công tơ một pha, động cơ một pha, BI 2 Lắp ráp, đấu nối theo sơ đồ Theo sơ đồ nguyên lý, theo thứ tự từ trái sang phải, từ dưới lên trên Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 1 pha, dây cắm có cốt tròn Kiểm tra Dùng VOM đo thông mạch VOM 3 Cấp nguồn Bật CB, quan sát đèn báo, đồng hồ V, A nguồn. Nguồn xoay chiều 1 pha Đọc kết quả - Kiểm tra chuyển động quay của đĩa nhôm - Kiểm tra hằng số công tơ Quan sát bằng mắt thường Đồng hồ đếm thời gian (kiểm tra đĩa nhôm quay một vòng) so sánh CM 54 PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: Lắp đặt, đấu nối mạch đo điện năng tiêu thụ phụ tải ba pha (Đo trực tiếp) 5/B4/MĐ14 Thứ tự Nội dung Yêu cầu Dụng cụ, trang thiết bị Ghi chú 1 Chuẩn bị Đúng, đủ số lượng Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 3 pha Kiểm tra Kiểm tra nguội; xác định cuộn dây công tơ dùng VOM Giải thích các ký hiệu trên mặt công tơ VOM, công tơ ba pha, động cơ ba pha 2 Lắp ráp, đấu nối theo sơ đồ Theo sơ đồ nguyên lý, theo thứ tự từ trái sang phải, từ dưới lên trên Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 3 pha, dây cắm có cốt tròn Kiểm tra Dùng VOM đo thông mạch VOM 3 Cấp nguồn Bật CB, quan sát đèn báo, đồng hồ V, A nguồn. Nguồn xoay chiều 3 pha Đọc kết quả - Kiểm tra chuyển động quay của đĩa nhôm - Kiểm tra hằng số công tơ Quan sát bằng mắt thường Đồng hồ đếm thời gian (kiểm tra đĩa nhôm quay một vòng) so sánh CM 55 PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: Lắp đặt, đấu nối mạch đo điện năng tiêu thụ phụ tải ba pha (Đo gián tiếp qua BI) 6/B4 Bưóc công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang thiết bị Ghi chú 1 Chuẩn bị Đúng, đủ số lượng Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 3 pha Kiểm tra Kiểm tra nguội; xác định cuộn dây công tơ, BI dùng VOM Giải thích các ký hiệu trên mặt công tơ, BI VOM, công tơ ba pha, động cơ ba pha 2 Lắp ráp, đấu nối theo sơ đồ Theo sơ đồ nguyên lý, theo thứ tự từ trái sang phải, từ dưới lên trên Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 3 pha, dây cắm có cốt tròn Kiểm tra Dùng VOM đo thông mạch VOM 3 Cấp nguồn Bật CB, quan sát đèn báo, đồng hồ V, A nguồn. Nguồn xoay chiều 3 pha Đọc kết quả - Kiểm tra chuyển động quay của đĩa nhôm - Kiểm tra hằng số công tơ Quan sát bằng mắt thường Đồng hồ đếm thời gian (kiểm tra đĩa nhôm quay một vòng) so sánh CM 56 BÀI TẬP Bài 1: Lắp đặt, đấu nối mạch đo dòng điện, điện áp, công suất phụ tải một pha (giả thiết tải gồm 3 đèn sợi đốt mắc song song). Sơ đồ nguyên lý: Bài 2: Lắp đặt, đấu nối mạch đo công suất, dòng điện, điện áp 3 pha (giả thiết tải là động cơ 3 pha rô to lồng sóc – 1KW) Bài 3: Lắp đặt, đấu nối mạch đo điện năng tiêu thụ phụ tải một pha (giả thiết tải gồm 3 đèn sợi đốt mắc song song) (Đo trực tiếp) Bài 4: Lắp đặt, đấu nối mạch đo điện năng tiêu thụ phụ tải một pha (giả thiết tải là động cơ bơm nước một pha) ( Đo gián tiếp qua máy biến dòng BI) 57 Bài 5: Lắp đặt, đấu nối mạch đo điện năng tiêu thụ phụ tải 3 pha (giả thiết tải là động cơ 3 pha rô to lồng sóc – 1KW) (Đo trực tiếp) Bài 6: Lắp đặt, đấu nối mạch đo điện năng tiêu thụ phụ tải 3 pha (giả thiết tải là động cơ 3 pha rô to lồng sóc – 1KW) (Đo gián tiếp qua BI) 58 BÀI 5: ĐO GÓC PHA VÀ TẦN SỐ MỤC TIÊU - Mô tả được những yêu cầu cơ bản của việc đo góc pha và tần số; Vẽ được sơ đồ nguyên lý mạch đo góc pha và đo tần số. Lựa chọn được dụng cụ, đồng hồ đo phù hợp. - Lắp đặt, đấu nối được mạch đo góc pha dùng Fa zô mét điện động; mạch đo tần số (điện công nghiệp) dùng tần số kế điện động. Đọc được kết quả đo. - Rèn luyện tính chủ động, tư duy khoa học, nghiêm túc trong công việc, đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp. PHẦN 1: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT 1. ĐO GÓC PHA 1.1. PHƯƠNG PHÁP DÙNG FAZÔMÉT ĐIỆN ĐỘNG (ĐO TRỰC TIẾP) a. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động Dụng cụ để đo góc pha và hệ số cosφ là fazômét. Thông thường nhất là dụng cụ sử dụng cơ cấu chỉ thị lôgômét điện động như hình vẽ sau: a. Fazomet điện động b. Biểu đồ véc tơ Mắc song song với UX là hai cuộn dây động B1 và B2. Cuộn B1 được mắc nối tiếp với một điện cảm L1 và có dòng I1 chạy qua. Cuộn B2 mắc nối tiếp với điện trở R2 và có dòng I2. Cuộn tĩnh A được nối với phụ tải ZT. Nếu I1 = I2 và tính toán sao cho β = γ, khi đó: => β = α. (5-2) Ta thấy góc quay α của phần động tỷ lệ với góc φ. Do đó trên thang đo có thể khắc độ góc φ hoặc cosφ. Nhược điểm của dụng cụ là chỉ dùng cho 1 cấp điện áp. Khi điện áp thay đổi trên các điện trở R2 và điện cảm trên L1 cũng phải thay đổi do đó góc β cũng thay đổi. (5-1) Hình 5.1 Fazomet điện động 59 Để khắc phục hiện tượng trên người ta dùng mạch phân áp và đồng thời chia cuộn dây động B2 thành 2 cuộn nối song song. Một cuộn nối với điện dung C và cuộn kia nối với điện cảm L sao cho . Khi tần số tăng, điện kháng XL tăng và XC giảm, điện kháng toàn mạch không đổi như hình vẽ sau là Fazomet điện động có bù tần số và điện áp thay đổi Fazomet điện động có giới hạn tần số từ 50 ÷ 60 Hz với thang đo φ = 0 ÷ 3600, cosφ = 0 ÷ 1, cấp chính xác từ 0,2 ÷ 0,5. b. Sơ đồ nguyên lý mạch đo Hình 5.3 Sơ đồ nguyên lý mạch đo hệ số công suất c. Đọc kết quả đo A = CM x k Trong đó: A - kết quả đo CM - hệ số thang đo k - số vạch đo Ví dụ: Hình 5.2 Fazomet điện động có bù tần số và điện áp thay đổi 60 + : Cơ cấu đo kiểu nắn điện + : Đặt vuông góc Từ 0.9 đến 1 tương ứng là 0.1; tương ứng với 5 vạch khắc trên thang chia độ. Vậy mỗi vạch tương ứng với 0.02; Giả sử kim chỉ từ vị trí 0.9 thêm 2 vạch => Trị số hệ số công suất đo được Cosφ = 0.9 + 2x 0.02 = 0.94 1.2. PHƯƠNG PHÁP DÙNG FA ZÔ MÉT CHỈ THỊ SỐ. Nguyên lý hoạt động: dựa trên nguyên tắc biến đổi góc lệch pha thành mã: đầu tiên góc lệch pha cần đo giữa hai tín hiệu được biến thành khoảng thời gian. Sau đó lấp đầy khoảng thời gian đó bằng các xung với các tần số đã biết trước. Các fazômét xây dựng theo nguyên tắc này bao gồm bộ biến đổi góc pha thành khoảng thời gian, bộ biến đổi thời gian - xung, bộ đếm và chỉ thị số. Xét fazômét đơn giản nhất như hình sau: a. Sơ đồ khối nguyên lý b. Biểu đồ thời gian Hình 5.5 Fazomet chỉ thị số Hình 5.4 Đọc kết quả đo hệ số công suất 61 Các tín hiệu x1, x2 có dạng hình sin được đưa vào các bộ tạo xung, các xung xuất hiện khi tín hiệu đi qua mức "0". Các xung này sẽ được đưa đến các đầu vào của Trigơ và tạo ra ở đầu ra Trigơ một xung mà độ dài của nó tỉ lệ với góc lệch pha cần đo φx. Khoá K được mở trong khoảng thời gian tx. Từ máy phát chuẩn f0 (có ổn định tần số bằng thạch anh) tín hiệu xung có tần số ổn định f0 (hay chu kỳ T0 = 1/ƒ0 ) được đưa vào bộ đếm và đến chỉ thị số. Số xung N đếm được ở bộ đếm là: Như vậy số xung đếm được tỉ lệ thuận với góc pha φx cần đo với điều kiện f0 và fX là những đại lượng không đổi. Đặc điểm: Sai số của phép đo này chủ yếu phụ thuộc vào độ không ổn định của f0 và fX. Ngoài ra còn sai số của việc hình thành và truyền đi khoảng tX và sai số do lượng tử hóa khoảng thời gian tX. Nhược điểm: là kết quả đo phụ thuộc vào tần số fX của tín hiệu cần đo. Tần số này rất khó giữ ổn định vì vậy fazômét loại này ít được sử dụng mà người ta sử dụng sơ đồ sau: a. Sơ đồ khối nguyên lý b. Biểu đồ thời gian Hình 5.6 Fazômét chỉ thị số có sai số không phụ thuộc vào các tần số f0 và fX Trong sơ đồ này ta thực hiện tính số xung không phải trong một khoảng tX mà trong một số khoảng nằm trong một khoảng thời gian đo khác là tU = kT0. Khoảng thời gian tX được tạo ra bằng một bộ chia tần số, tín hiệu vào bộ chia được lấy từ bộ phát chuẩn f0. Tín hiệu xung tu được đưa đến mở khoá thứ hai K2. Các bộ TX1, TX2, Trigơ, khoá K1 và bộ phát tần số chuẩn f0 giống như trên sơ đồ hình (5-3) 62 5.1.2. Ở hình 5.1.3b chỉ rõ biểu đồ thời gian của quá trình làm việc của fazômét. Khoảng thời gian tu sẽ mở khoá K2 và xung từ các khoảng tx nằm gọn trong tu sẽ đi qua K2 vào bộ đếm. Số xung đếm được sẽ là: Như vậy kết quả đo không còn phụ thuộc vào các tần số f0 và fX nữa nên sẽ tránh được nhược điểm của sơ đồ ở hình 5.1.2 vì vậy phép đo sẽ chính xác hơn. Đặc điểm: Sai số của mạch này chỉ còn phụ thuộc vào độ biến động của hệ số k của bộ chia tần để tạo ra khoảng tu. Nếu ta tính toán để hệ số chia k = 3,6.10 n thì kết quả góc pha sẽ được tính bằng độ. Chú ý rằng nếu tần số của tín hiệu nhỏ thì khoảng đo sẽ bị hạn chế vì số khoảng tX chứa trong tu nhỏ. Để mở rộng khoảng đo thì cần phải tăng khoảng thời gian đo tu. Ngược lại nếu tần số của tín hiệu lớn thì sai số lượng tử hoá khoảng thời gian tX tăng lên và tăng sai số của thiết bị. Thông thường fazômét loại này làm việc trong khoảng tần số từ một vài Hz đến vài MHz và có sai số cỡ (0,1÷0,2%). 2. ĐO TẦN SỐ 2.1. TẦN SỐ KẾ ĐIỆN ĐỘNG a. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động Tần số kế điện động là dụng cụ đo tần số dựa trên cơ cấu lôgômét điện động và sắt điện động. Hình 5.3 là cấu tạo của cơ cấu lôgômét điện động. Phần động gồm 2 cuộn dây B1 và B2 lệch nhau một góc γ. Phần tĩnh là cuộn dây A tách làm 2 nửa. Khi có dòng điện I đi vào cuộn dây A và dòng I1, I2 vào cuộn B1, B2 do tác động của trường điện từ chúng tạo thành hai mô men quay ngược chiều nhau: (5-4) (5-4) (5-5) 63 Hình 5.7 Nguyên lý hoạt động lôgômét điện động. Tại thời điểm cân bằng ta có M1 = M2 và nếu thực hiện được: ta có Do γ là hằng số nên Nhược điểm của lôgômét điện động là độ nhạy thấp. Để tăng độ nhạy người ta cho thêm lõi thép vào và gọi là chỉ thị sắt điện động (hình 5.2.1). a) b) Hình 5.8 Nguyên lý cấu tạo cơ cấu chỉ thị sắt điện động 1: Lõi thép 2: Cuộn dây tĩnh Mô men quay của cơ cấu sắt điện động khi cho i1 và i2 là dòng điện xoay chiều vào cuộn tĩnh và động ta có B là độ từ thẩm khe hở không khí được tạo bởi dòng điện iI; S2, W2 là diện tích và số vòng của cuộn dây động. Mô men quay trung bình (5-6) (5-7) (5-8) (5-9) 64 Nếu sử dụng đoạn tuyến tính của đường cong từ hóa thì: B = k1.I1 (k1 là hệ số) và do đó: Khi mô men cản bằng mô men quay Dựa trên cơ cấu điện động người ta chế tạo dụng cụ đo tần số (hình 5.6 a). Trong đó cuộn dây tĩnh A nối tiếp với cuộn dây động B2 và các phần tử R2, L2, C2. Cuộn dây động B1 nối với tụ C1. Từ đó biểu đồ véc tơ (hình 5.6 b) ta thấy góc lệch pha UX và I1 là 90 0. Mạch điện gồm cuộn dây tĩnh A, cuộn dây động B2 và các phần tử R2, L2, C2 tạo thành các mạch cộng hưởng với: và góc lệch pha α được tính: (5-13) ψ1, ψ2 là góc lệch pha giữa I1I và I2I Từ hình 5.6 b ta thấy: (5-14) Với I = I2 và ψ1 = cos (90 0 – φ2) = sin φ2 (5-15) Hình 5.9 Nguyên lý hoạt động tần số kế điện động (5-10) (5-11) (5-12) 65 Mà và (5-16) X2, Z2 là điện kháng và tổng trở của mạch có dòng I2. Z1 là tổng trở có dòng I1. Từ (2) thay vào (1) ta có: Với Z1 ≈ X1 (chỉ có C1) nên: và Với C1, R2, L2, C2 là hằng số nên: α = F(fX) Thang đo của dụng cụ được khắc độ trực tiếp theo tần số. Tần số kế điện động có giới hạn đo từ 45Hz ÷ 55 Hz với sai số ± 1,5% và có thể chế tạo với dải đo lớn hơn đến 2,5kHz. b. Sơ đồ nguyên lý mạch đo Hình 5.10 Sơ đồ nguyên lý mạch đo tần số kế điện động c. Đọc kết quả đo A = 45 + CM x k Trong đó: A - kết quả đo CM - hệ số thang đo k - số vạch đo Ví dụ: (5-17) (5-18) (5-19) Hình 5.11 Đọc kết quả đo tần số 66 + U 220V: Điện áp định mức đặt vào 2 đầu Hz là 220V + : Cơ cấu đo kiểu nắn điện + : Đặt vuông góc + 1,5 or 2,5 Cấp chính xác của dụng cụ đo + 55 hoặc 65: giới hạn đo lớn nhất của đồng hồ là 55Hz hoặc 65Hz Từ 45 đến 50 tương ứng là 5Hz; tương ứng với 25 vạch khắc trên thang chia độ. Vậy mỗi vạch tương ứng với 0.2Hz; Kim chỉ 20 vạch => Trị số tần số đo được f= 45 + 20x 0.2 = 49Hz 2.2. TẦN SỐ KẾ CHỈ THỊ SỐ Nguyên lý của một tần số kế chỉ thị số là đếm số xung N tương ứng với số chu kỳ của tần số cần đo fx trong khoảng thời gian gọi là thời gian đo Tđo. Trong khoảng Tđo ta đếm được N xung tỉ lệ với tần số cần đo fx. Ở hình 5.4 a là sơ đồ khối của một tần số kế chỉ thị số. - Quá trình hoạt động của tần số kế chỉ thị số như sau: nguồn tín hiệu có tần số cần đo được đưa đến đầu vào của "Bộ vào". “Bộ vào” bao gồm một bộ khuếch đại dải rộng với tần số từ 10Hz ÷ 3,5MHz và một bộ suy giảm tín hiệu; mục đích là để hòa hợp tần số kế với nguồn tín hiệu có tần số cần đo, đồng thời để khuếch đại hay hạn chế điện áp vào đến giá trị đủ để kích thích tạo xung làm việc. Tiếp theo là bộ tạo xung -“Bộ TX” có chức năng biến tín hiệu hình sin hoặc tín hiệu xung có chu kỳ thành một dãy xung DX có biên độ không đổi (không phụ thuộc vào biên độ của tín hiệu vào) nhưng có tần số bằng tần số của tín hiệu vào (H.5.4b). Đồng thời với quá trình trên, máy phát tần số chuẩn -“MF TC chuẩn f0” phát tần số chuẩn được ổn định bằng thạch anh có tần số là f0 = 1MHz. Tín hiệu có tần số fo này được đưa qua “Bộ chia tần số” theo các mức với hệ số là 10 n , tần số chuẩn f0 = 1MHz sẽ được chia đến 0,01Hz. Nghĩa là ở đầu ra của mạch điều khiển theo10n (n = 1, 2, 8) tương ứng có thể nhận được khoảng thời gian Trong thời gian Tđo mạch điều khiển “ĐK” cho mở khoá K (khoá có hai đầu vào) để cho phép dãy xung DX (có tần số tỉ lệ với fx) đi vào bộ đếm và sau đó ra cơ cấu chỉ thị, số xung đếm được trong thời gian Tđo này là N. Như vậy suy ra chu kỳ của dãy xung là: với k = 10n suy ra tần số của dãy xung là: (5-12) 67 Nếu Tđo= 1s (k = 10 6 ) thì số xung N (tức là số các chu kỳ) sẽ chính là các tần số cần đo fx nghĩa là: a. Sơ đồ khối b. Giản đồ xung Hình 5.12 Tần số kế chỉ thị số: Mạch điều khiển phụ trách việc điều khiển quá trình đo; bảo đảm thời gian biểu thị kết quả đo cỡ từ 0,3 ÷ 5s trên chỉ thị số; xoá kết quả đo đưa về trạng thái 0 ban đầu trước mỗi lần đo; điều khiển chế độ làm việc: tự động, bằng tay, hay khởi động bên ngoài (external trigger); chọn dải đo tần số (cho ra xung mở khoá K) và cho ra xung điều khiển máy in số... Bộ hiện số thường có nhiều digit (hàng đơn vị, hàng chục, hàng trăm...) bảo đảm chỉ thị toàn bộ dải tần số cần đo. - Sai số của phép đo và các yếu tố ảnh hưởng đến sai số: sai số cơ bản của phép đo tần số là tần số sai số lượng tử theo thời gian, sai số này tăng khi tần số cần đo giảm. Cụ thể sai số tương đối của phép đo tần số được tính như sau: + Thành phần ΔN/N phụ thuộc vào tỷ số giữa thời gian đo Tđo và chu kỳ của tín hiệu cần đo TX = 1/ƒX . Sai số lượng tử theo thời gian là quá trình không trùng nhau giữa thời điểm bắt đầu thời gian đo Tđo và thời điểm bắt đầu chu kỳ TX. Nếu Tđo và TX là bội số của nhau ( tức là trùng nhau các điểm đầu của hai khoảng thời gian ) thì sai số ΔN = 0; còn nếu như Tđo và TX không phải là bội số của nhau thì sai số lớn nhất của quá trình lượng tử hóa ΔN = ±1 xung thuộc dãy bé nhất của bộ đếm. + Thành phần thứ hai của sai số là: ΔTđo/Tđo được xác định bởi độ biến động 68 của tần số chuẩn f0 từ máy phát thạch anh để cho ra cửa sổ Tđo. Sai số này cỡ 10 -7 và được tính là: Vậy sai số của phép đo tần số sẽ là: Như vậy nếu thì sai số của phép đo tần số tỷ lệ nghịch với độ lớn của tần số đo, tức là sai số này nhỏ khi ta đo tần số cao, và sai số này sẽ lớn khi ta đo tần số thấp. Như vậy, khi đo tần số cao sai số của phép đo chủ yếu là do độ không ổn định của tần số máy phát chuẩn fo. Còn khi đo tần số thấp sai số chủ yếu là sai số lượng tử. - Giảm sai số khi đo tần số thấp: muốn giảm sai số khi đo tần số thấp thì phải tăng thời gian đo Tđo nhưng điều này không phải khi nào cũng thực hiện được. Vì vậy trong tần số kế chỉ thị số hoặc là người ta sử dụng bộ nhân tần số để nhân tần số cần đo lên 10n lần hoặc là không cần đo tần số nữa mà chuyển phép đo tần số sang đo thời gian một chu kỳ Tx của tín hiệu cần đo. Khi đo chu kỳ Tx ta thực hiện theo sơ đồ như hình 12.9. Tín hiệu có tần số cần đo fx qua “Bộ vào” và qua bộ tạo xung “TX” sẽ tạo ra tín hiệu Tx chính là chu kỳ của tần số cần đo. Tín hiệu Tx qua bộ điều khiển sẽ đưa vào mở khoá K, như vậy thời gian Tx chính bằng Tđo. Trong thời gian Tx khi khoá K mở thì tín hiệu f0 từ máy phát tần số chuẩn sẽ đi vào bộ đếm và ra cơ cấu chỉ thị số, số xung đếm được là N. Quan hệ giữa N và Tx là: => tần số cần đo: a. Sơ đồ khối b. Giản đồ xung Hình 5.13 Tần số kế chỉ thị số giảm được sai số khi đo tần số thấp Sai số tương đối của phép đo chu kỳ được tính là 69 PHẦN II: HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: Lắp đặt, đấu nối mạch đo hệ số công suất 3 pha; giải thích các ký hiệu trên đồng hồ đo 1/B5/MĐ14 Bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang thiết bị Ghi chú 1 Chuẩn bị Đúng, đủ số lượng Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 3 pha Kiểm tra Kiểm tra nguội; xác định cuộn dây cosφ dùng VOM Giải thích các ký hiệu trên mặt cosφ VOM, động cơ ba pha 2 Lắp ráp, đấu nối theo sơ đồ Theo sơ đồ nguyên lý, theo thứ tự từ trái sang phải, từ dưới lên trên Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 3 pha, dây cắm có cốt tròn Kiểm tra Dùng VOM đo thông mạch VOM 3 Cấp nguồn Bật CB, quan sát đèn báo, đồng hồ V, A nguồn. Nguồn xoay chiều 3 pha Đọc kết quả - Đọc chính xác Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 3 pha PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: Lắp đặt, đấu nối mạch đo tần số điện công nghiệp dùng đồng hồ Hz 2/B5/MĐ14 Bưóc công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang thiết bị Ghi chú 1 Chuẩn bị Đúng, đủ số lượng Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 3 pha Kiểm tra Kiểm tra nguội Giải thích các ký hiệu trên mặt Hz VOM, động cơ ba pha 2 Lắp ráp, đấu nối theo Theo sơ đồ nguyên Bàn thực hành mạch 70 sơ đồ lý, theo thứ tự từ trái sang phải, từ dưới lên trên điện xoay chiều 3 pha, dây cắm có cốt tròn Kiểm tra Dùng VOM đo thông mạch VOM 3 Cấp nguồn Bật CB, quan sát đèn báo, đồng hồ V, A nguồn. Nguồn xoay chiều 3 pha Đọc kết quả - Đọc chính xác Bàn thực hành mạch điện xoay chiều 3 pha Bài tập Bài 1: Lắp đặt, đấu nối mạch đo hệ số công suất 3 pha; giải thích các ký hiệu trên đồng hồ đo. Bài 2: Lắp đặt, đấu nối mạch đo tần số điện công nghiệp dùng đồng hồ Hz. 71 BÀI 6: SỬ DỤNG CÁC MÁY ĐO THÔNG DỤNG MỤC TIÊU - Mô tả được cấu tạo của một số loại máy đo thông dụng như VOM; MΩ; TêraΩ; Am pe kìm; Panme số... Lựa chọn được dụng cụ, đồng hồ đo phù hợp. Bảo quản thiết bị đo đúng quy định. - Sử dụng được thiết bị, máy đo để đo các đại lượng phù hợp với thiết bị và máy đo đó. Thực hiện đo đúng trình tự. Đọc được kết quả đo. - Rèn luyện tính chủ động, tư duy khoa học, nghiêm túc trong công việc, đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp. PHẦN 1: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT 1. SỬ DỤNG VOM Đồng hồ đo VOM được gọi là đồng hồ vạn năng vì nó có nhiều chức năng sử dụng. Đồng hồ đo VOM có các thang đo dòng điện DC, điện áp AC và DC, điện trở. Ngoài ra, VOM có thể dùng để đo thử Transistor, xác định cực tính của Diode Đồng hồ VOM có nhiều loại, nhiễu hãng sản xuất với hình thức, kiểu dáng khác nhauchủ yếu nhóm làm 2 loại chính là VOM chỉ thị kim và VOM chỉ thị số. 1.1 CẤU TẠO CHUNG - Cung vạch (A): Chia độ cho thang đo điện trở (từ phải là 0Ω, qua trái là ∞Ω). - Cung vạch (B) và (C): chia độ cho Volt, Ampere một chiều, xoay chiều DC.V.A & AC.V) bên trái số 0 qua phải cực đại. - Cung vạch (D) đọc hệ số khuếch đại của Trasistor (hFE = Ic/Ib). - Cung vạch (E) và (F): Đọc dòng điện phân cực thuận hoặc nghịch (rỉ ) của Diode. - Cung vạch (G): ICEO là cung đọc dòng rỉ của Transistor. Hình 6.1 Đồng hồ VOM chỉ thị kim Hình 6.2 Đồng hồ VOM chỉ thị số 72 Hình 6.3 Mặt hiển thị của đồng hồ VOM Hình 6.4 Kết cấu mặt ngoài đồng hồ VOM 1. Núm xoay. 5. Nút chỉnh 0Ω (Ω Adj). 2. Các thang đo. 6. Kim đo. 3. Các vạch số (vạch đọc). 7. Lỗ cắm que đo. 4.Vít chỉnh kim. 8. Gương phản chiếu. 1.2. SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN VOM 1.2.1 Sử dụng a. Đo điện trở - Bước 1: Cắm que đo vào đúng vị trí - Bước 2: Khi đo điện trở R, ta điều chỉnh công tắc về thang đo có ký hiệu Ω. Chọn tầm đo phù hợp với điện trở cần đo. 73 - Bước 3: Trước khi tiến hành đo hoặc sau mỗi lần thay đổi tầm đo. Ta chập 2 que đo lại rồi điều chỉnh núm quy chuẩn ADJ, sao cho kim chỉ 0Ω. - Bước 4: Đặt 2 đầu que đo vào 2 đầu điện trở cần đo. Hình 6.5 Đo điện trở - Bước 5: Đọc chỉ số đo được trên cung vạch tương ứng, sau đó nhân với tầm đo. Số đo = Số vạch x thang đo Chú ý: - Tuyệt đối không được đặt trực tiếp điện áp vào dụng cụ đo điện trở hoặc đo điện trở vật đang có dòng điện chạy qua. - Không được chạm tay vào que đo. - Đặt ở thang đo nhỏ, thấy kim đồng hồ không lên thì chưa vội kết luận điện trở bị hỏng mà phải chuyển sang thang đo lớn hơn để kiểm tra. Tương tự như khi đặt ở thang lớn thấy kim đồng hồ chỉ O thì phải chuyển sang đo nhỏ hơn. b. Đo điện áp xoay chiều: - Bước 1: Khi muốn đo điện áp xoay chiều (AC), ta điều chỉnh công tắc trên đồng hồ về thang đo có kí hiệu AC.V cho phù hợp (hoặc lớn hơn) với cấp điện áp cần đo. - Bước 2: Tiến hành đo- Chấm hai que đo vào hai điểm cần đo. - Bước 3: đọc trị số Số đo sẽ được đọc ở trên vạch của mặt còn lại trên mặt số (trừ vạch Ω) theo biểu thức sau: Ví dụ: - Nếu đọc theo vạch 250, kim chỉ là 125: Giá trị cần đo là: U = 125*250/250 = 125 V - Nếu đọc theo vạch 50, kim chỉ là 25: Giá trị cần đo là: U = 25*250/50 = 125 V 74 Chú ý: Khi đo điện áp xoay chiều, ta phải chọn tầm đo phù hợp, tránh chọn tầm đo nhỏ hơn điện áp cần đo. c. Đo điện áp một chiều Đo điện áp một chiều tương tự như đo điện áp xoay chiều nhưng chú ý núm xoay phải được đặt ở khu vực DC.V Hình 6.6 Đo điện áp một chiều d. Đo dòng điện một chiều - Bước 1: Chuyển núm xoay về khu vực DC mA. - Bước 2: Tiến hành đo: Cắt mạch, nối tiếp hai que đo vào hai điểm cần đo. - Bước 3: Đọc trị số tương tự như đo điện áp xoay chiều, đơn vị tính là mA hoặc µA nếu để ở thang đo 50 µA. Hình 6.7 Đo dòng điện một chiều e. Các chức năng khác của VOM * Đo thông mạch, hở mạch 75 a) Không đứt (thông mạch) b) Mạch bị đứt (hở mạch) Hình 6.8 Đo thông mạch * Kiểm tra chạm vỏ a) Tốt (không chạm) b) Chạm vỏ nặng Hình 6.9 Đo chạm vỏ * Kiểm tra xác định cực tính đi ốt Hình 6.10 Kiểm tra, xác định cực tính đi ốt - Sau hai lần đo (đảo đầu đi ốt thuận – nghịch) lần 1 kim quay mạnh, lần 2 kim không quay là đi ốt còn tốt. - Ứng với lần kim quay mạnh: que (-) màu đen nối với cực nào thì cực đó là Anode (dương cực của đi ốt). Do khi đi ốt được phân cực thuận và que đo được nối với cực (+) bên trong của máy đo. * Kiểm tra tụ điện 76 Quay mạnh Giảm dần Ổn định Hình 6.11 Kiểm tra tụ điện 1.2.2. Bảo quản - VOM được bảo quản trong túi đựng chuyên dùng, đặt ở nơi thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp. - Không để các vật nặng lên phía trên của đồng hồ. - Nếu thời gian tái sử dụng lâu phải tháo pin ra khỏi đồng hồ. 2. SỬ DỤNG MÊ GÔM MÉT (MΩ) Mê gôm mét là đồng hồ dùng để đo điện trở cách điện của các thiết bị điện hạ áp và cao áp. Thường được chế tạo theo cấp điện áp 500V; 1000V; 2500V Khi đo điện trở cách điện thiết bị điện hạ áp người ta dùng Mê gôm mét có điện áp 500V, thường có 2 cực đấu dây (cực đường dây - L; cực nối đất – E); Khi đo điện trở cách điện thiết bị điện cao áp người ta dùng Mê gôm mét có điện áp ≥1000V, thường có 3 cực đấu dây (cực đường dây - L; cực nối đất – E; cực bảo vệ màn - G). 2.1 CẤU TẠO CHUNG Gồm có nguồn cao áp cung cấp từ máy phát điện quay tay (hoặc từ bộ kích điện áp), điện áp có thể có trị số 500V hoặc 1000V và chỉ thị là 1 lôgômmét từ điện. Hình 6-12: Mê gôm mét đo điện trở cách điện Hình 6.13: Mạch nguyên lý Mêgômmét 77 Chỉ thị lôgômmét (hình 6.13) gồm hai khung dây, một khung tạo mômen quay và một khung dây tạo mômen phản kháng. Góc quay α của cơ cấu đo tỷ lệ với tỷ số của hai dòng điện chạy qua hai khung dây trong đó dòng điện I1 đi qua khung dây W1, điện trở R1, I2 đi qua khung dây W2, điện trở R2, RX, R3. Ta có : I1 = 11 0 rR U  (6-1) I2 = 322 0 RRrR U X  (6-2) r1, r2 điện trở của khung dây Dưới tác động của lực điện từ giữa từ trường và dòng điện qua các khung sẽ tạo ra mômen quay M1 và mômen cản M2. Ở tại thời điểm cân bằng M1=M2 Ta có: α =F( 2 1 I I )= F ( 11 232 rR RrRR X   ) (6-3) Các giá trị R1, R2, R3 và r1, r2 là hằng số nên góc quay α tỷ lệ với Rx và không phụ thuộc vào điện áp cung cấp. Hình 6.14 là sơ đồ của Mêgômmét thông thường. Ký hiệu: 2.2. SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN MΩ a. Sử dụng Khi đo điện trở cách điện của các thiết bị điện hạ áp dùng MΩ cần thực hiện theo các bước sau: Bước 1: Kiểm tra MΩ. Được thực hiện theo 2 phép đo sau: Hình 6.14 Mêgômmét thông thường MΩ 78 + Phép đo 1: Quay tay quay của MΩ với tốc độ khoảng 80÷100 vòng/phút sau đó chập nhanh 2 đầu que đo, kim của MΩ phải ở vị trí 0. + Phép đo 2: Q