Bài giảng đo lường điện cđ phương đông

BÀI GI NG: O L

NG I N

M CL C
U ................................................................................................... 2

L I NÓI

PH N I:
IC
NG V
OL
NG I N ............................................. 3
1.1 KHÁI NI M V
OL
NG I N...................................................... 3
1.1.1. Khái ni m v đo l

ng....................................................................... 3

1.1.2. Khái ni m v đo l ng đi n............................................................... 3
1.1.3. Các ph ng pháp đo. ........................................................................ 3
1.2. CÁC SAI S

VÀ TÍNH SAI S . ............................................................ 6

1.2.1. Khái ni m v sai s . ........................................................................... 6
1.2.2. Các lo i sai s .................................................................................... 6
1.2.3. Ph ng pháp tính sai s .................................................................... 8
ng pháp h n ch sai s ...................................................... 9

C
ol
le
ge

1.2.4. Các ph

PH N II. CÁC LO I C C U O THÔNG D NG.................................. 11
2.1. KHÁI NI M V C C U O. ............................................................ 11
2.2. CÁC LO I C C U O...................................................................... 12
2.2.1. C c u đo t đi n............................................................................. 12
2.2.2. C c u đo đi n t . ........................................................................... 14
2.2.3. C c u đo đi n đ ng........................................................................ 16
2.2.4. C c u đo c m ng.......................................................................... 17
O CÁC
IL
NG I N C B N ................................... 187
IL
NG U, I. .......................................................................... 18

C
PD

PH N III.
3.1. O

3.1.1. o dòng đi n.................................................................................... 18
3.1.2. o đi n áp........................................................................................ 25
IL

NG R, L, C............................................................. 32
3.2. O CÁC
3.2.1. o đi n tr ....................................................................................... 32
3.2.2. o đi n c m..................................................................................... 39
3.2.3. o đi n dung ................................................................................... 41
3.3.1. o t n s .......................................................................................... 42
3.3.2. o công su t và đi n n ng (n ng l

ng)......................................... 44

PH N IV. S D NG CÁC LO I MÁY O THÔNG D NG.................... 51
4.1. S D NG VOM, M . .......................................................................... 51
4.1.1. S d ng VOM.................................................................................. 51
4.1.2. S d ng M . .................................................................................. 53
4.2. S
4.2.1. S

D NG AMPE KÌM, OSC............................................................... 54
D NG AMPE KÌM.............................................................................. 54
1


BÀI GI NG: O L

NG I N

4.2.2. S d ng Dao đ ng ký (Oscilloscope)............................................... 56
4.3. S D NG MÁY BI N ÁP O L
NG.............................................. 67
4.3.1. Máy bi n đi n áp. ............................................................................ 67

4.3.2. Má y bi n dòng đi n. ........................................................................ 69
PH NV. TÀI LI U C N THAM KH O .................................................... 72
L i nói đ u
Môn h c k thu t đo l ng trình bày các ki n th c v k thu t đo dùng
trong ngành đi n hi n nay. Gi i thi u nh ng phép đo c b n đ

ng d ng cho

các ngành s n xu t công nghi p.
K thu t o l ng i n là môn h c nghiên c u các ph ng pháp đo các
đ i l ng v t lý: đ i l ng đi n: đi n áp, dòng đi n, công su t,… và đ i l ng
Bài gi ng K thu t

m, v n t c…

C
ol
le
ge

không đi n: nhi t đ , đ

ol

ng

i nđ

c biên so n d a trên các giáo trình

và tài li u tham kh o m i nh t hi n nay, đ c dùng làm tài li u tham kh o cho
sinh viên các ngành: i n công nghi p, i n dân d ng, K thu t Vi n thông, K
thu t Thông tin, T đ ng hoá, Trang thi t b đi n, Tín hi u Giao thông.
Cung c p cho sinh viên nh ng ki n th c c

b n và chuyên sâu v

k

thu t đo l ng trong ngành đi n. Trình bày các d ng c đo, nguyên lý đo và
ph ng pháp đo các thông s . Trên c s đó, ng i h c bi t cách s d ng d ng
c đo và x lý k t qu đo trong công vi c sau này.

C
PD

Trong quá trình biên so n, đã đ

c các đ ng nghi p đóng góp nhi u ý

ki n, m c dù c g ng s a ch a, b sung cho cu n sách đ

c hoàn ch nh h n,

song ch c ch n không tránh kh i nh ng thi u sót, h n ch .
Mong nh n đ c các ý ki n đóng góp c a b n đ c.

2

BÀI GI NG: O L

NG I N

Ph n I:
IC
NG V
OL
NG I N
Trong quá trình nghiên c u khoa h c nói chung và c th là t vi c
nghiên c u, thi t k , ch t o, th nghi m cho đ n khi v n hành, s a ch a các
thi t b , các quá trình công ngh … đ u yêu c u ph i bi t rõ các thông s c a đ i
t

ng đ có các quy t đ nh phù h p. S đánh giá các thông s quan tâm c a các

đ i t ng nghiên c u đ c th c hi n b ng cách đo các đ i l
tr ng cho các thông s đó.
1.1 KHÁI NI M V

OL

NG

ng v t lý đ c

I N.

1.1.1. Khái ni m v đo l ng.
o l ng là m t quá trình đánh giá đ nh l ng đ i l ng c n đo đ có k t

qu b ng s so v i đ n v đo. K t qu đo l ng (Ax) là giá tr b ng s , đ c
K t qu đo đ

c bi u di n d

Trong đó: X - đ i l

ng đo

X0 - đ n v đo

ng c n đo (X) và đ n v đo (Xo):

C
ol
le
ge

đ nh ngh a b ng t s gi a đ i l

i d ng: A =

X
và ta có X = A.X0
X0

A - con s k t qu đo.
T (1.1) có ph ng trình c b n c a phép đo: X = Ax . X o , ch rõ s so
sánh X so v i Xo, nh v y mu n đo đ

ch t là các giá tr c a nó có th so sánh đ
c th

C
PD

có tính ch t so sánh đ
so sánh đ

c thì đ i l

ng c n đo X ph i có tính

c, khi mu n đo m t đ i l

ng ph i chuy n đ i chúng thành đ i l

ng có th

c.

1.1.2. Khái ni m v đo l ng đi n.
i l ng nào so sánh đ c v i m u hay chu n thì m i đo đ
đ il

ng không

ng không so sánh đ

c thì ph i chuy n đ i v đ i l

c. N u các

ng so sánh đ

m u hay chu n r i đo. o l ng đi n là m t quá trình đánh giá đ nh l
l ng đi n c n đo đ có k t qu b ng s so v i đ n v đo.

cv i
ng đ i

1.1.3. Các ph ng pháp đo.
Ph ng pháp đo là vi c ph i h p các thao tác c b n trong quá trình đo,
bao g m các thao tác: xác đ nh m u và thành l p m u, so sánh, bi n đ i, th hi n
k t qu hay ch th . Các ph

ng pháp đo khác nhau ph thu c vào các ph

pháp nh n thông tin đo và nhi u y u t khác nh đ i l

ng

ng đo l n hay nh , đi u

ki n đo, sai s , yêu c u…
Tùy thu c vào đ i t
phép đo mà ng

ng đo, đi u ki n đo và đ chính xác yêu c u c a

i quan sát ph i bi t ch n các ph

ng pháp đo khác nhau đ
3


BÀI GI NG: O L

NG I N

th c hi n t t quá trình đo l ng. Có th có nhi u ph ng pháp đo khác nhau
nh ng trong th c t th ng phân thành 2 lo i ph ng pháp đo chính là ph ng
pháp đo bi n đ i th ng và ph

ng pháp đo ki u so sánh.

1.1.3.1. Ph ng pháp đo bi n đ i th ng
- nh ngh a: là ph ng pháp đo có s đ c u trúc theo ki u bi n đ i
th ng, ngh a là không có khâu ph n h i.
- Quá trình th c hi n:
*

il

ng c n đo X qua các khâu bi n đ i đ bi n đ i thành con s NX, đ ng

th i đ n v c a đ i l

ng đo XO c ng đ

* Ti n hành quá trình so sánh gi a đ i l
NX/NO),

ng đo và đ n v (th c hi n phép chia

c k t qu đo: AX = X/XO = NX/NO .

C
ol
le
ge

* Thu đ

c bi n đ i thành con s NO.

Hình 1.2. L u đ ph
Quá trình này đ

ng pháp đo bi n đ i th ng.

c g i là quá trình bi n đ i th ng, thi t b đo th c hi n

quá trình này g i là thi t b đo bi n đ i th ng. Tín hi u đo X và tín hi u đ n v
XO sau khi qua khâu bi n đ i (có th là m t hay nhi u khâu n i ti p) có th đ
ng t - s A/D đ có NX và NO , qua khâu so sánh có NX/NO.

C
PD

qua b bi n đ i t

c

D ng c đo bi n đ i th ng th

ng có sai s t

ng đ i l n vì tín hi u qua

các khâu bi n đ i s có sai s b ng t ng sai s c a các khâu, vì v y d ng c đo
lo i này th ng đ c s d ng khi đ chính xác yêu c u c a phép đo không cao
l m.

1.1.3.2.Ph ng pháp đo ki u so sánh:
- nh ngh a: là ph ng pháp đo có s đ c u trúc theo ki u m ch vòng,
ngh a là có khâu ph n h i.
- Quá trình th c hi n:
+
l

il

ng đo X và đ i l

ng m u XO đ

c bi n đ i thành m t đ i

ng v t lý nào đó thu n ti n cho vi c so sánh.

+ Quá trình so sánh X và tín hi u XK (t l v i XO) di n ra trong su t quá
trìnhđo, khi hai đ i l ng b ng nhau đ c k t qu XK s có đ c k t qu đo.
Quá trình đo nh v y g i là quá trình đo ki u so sánh. Thi t b đo th c
hi n quá trình này g i là thi t b đo ki u so sánh (hay còn g i là ki u bù).
4


BÀI GI NG: O L

NG I N

Hình 1.3. L u đ ph

ng pháp đo ki u so sánh.

+ Các ph

ng pháp so sánh: b so sánh SS th c hi n vi c so sánh đ i l

X và đ i l

ng t l v i m u XK, qua b so sánh có:

cách so sánh mà s có các ph

X

ng đo

= X - XK. Tùy thu c vào

ng pháp sau:

- So sánh cân b ng:
* Quá trình th c hi n: đ i l

c so sánh v i nhau sao cho

X

ng t l v i m u XK =

= 0, t đó suy ra X = X K = N K.XO

C
ol
le
ge

NK.XO đ

ng c n đo X và đ i l

+ suy ra k t qu đo: AX = X/XO = NK. Trong quá trình đo, XK ph i thay đ i khi
X thay đ i đ đ
*

c k t qu so sánh là

X

= 0 t đó suy ra k t qu đo.

chính xác: ph thu c vào đ chính xác c a XK và đ nh y c a thi t b ch

th cân b ng (đ chính xác khi nh n bi t

X

= 0).

Ví d : c u đo, đi n th k cân b ng
- So sánh không cân b ng:

* Quá trình th c hi n: đ i l
c

X

= X - X K, đo

C
PD

qua b so sánh có đ

ng t l v i m u XK là không đ i và bi t tr
X

s có đ

cđ il

ng đo X =

c,
X

+

XK t đó có k t qu đo: AX = X/XO = ( X + XK)/XO.
*
chính xác: đ chính xác c a phép đo ch y u do đ chính xác c a XK quy t
đ nh, ngoài ra còn ph thu c vào đ chính xác c a phép đo X, giá tr c a X
so v i X (đ chính xác c a phép đo càng cao khi
Ph

ng pháp này th

ng đ

X

càng nh so v i X).

c s d ng đ đo các đ i l

ng không đi n,

nh đo ng su t (dùng m ch c u không cân b ng), đo nhi t đ …
- So sánh không đ ng th i:
* Quá trình th c hi n: d a trên vi c so sánh các tr ng thái đáp ng c a thi t b
đo khi ch u tác đ ng t

ng ng c a đ i l

ng đo X và đ i l

ng t l v i m u

XK, khi hai tr ng thái đáp ng b ng nhau suy ra X = XK .
u tiên d i tác đ ng c a X gây ra m t tr ng thái nào đo trong thi t b
đo, sau đó thay X b ng đ i l

ng m u XK thích h p sao cho c ng gây ra đúng

tr ng thái nh khi X tác đ ng, t đó suy ra X = XK. Nh v y rõ ràng là XK ph i
thay đ i khi X thay đ i.
5


BÀI GI NG: O L

NG I N

*
chính xác: ph thu c vào đ chính xác c a XK. Ph ng pháp này chính xác
vì khi thay XK b ng X thì m i tr ng thái c a thi t b đo v n gi nguyên. Th ng
thì giá tr m u đ

c đ a vào kh c đ tr

xác đ nh giá tr c a đ i l

c, sau đó qua các v ch kh c m u đ

ng đo X. Thi t b đo theo ph

ng pháp này là các

thi t b đánh giá tr c ti p nh vônmét, ampemét ch th kim.
- So sánh đ ng th i:
* Quá trình th c hi n: so sánh cùng lúc nhi u giá tr c a đ i l
l

ng đo X và đ i

ng m u XK, c n c vào các giá tr b ng nhau suy ra giá tr c a đ i l
Ví d : xác đ nh 1 inch b ng bao nhiêu mm: l y th

ng đo.

c có chia đ mm

(m u), th c kia theo inch (đ i l ng c n đo), đ t đi m 0 trùng nhau, đ c đ c
các đi m trùng nhau là: 127mm và 5 inch, 254mm và 10 inch, t đó có đ c:1
Trong th c t th

C

ol
le
ge

inch = 127/5 = 254/10 = 25,4 mm

ng s d ng ph

ng pháp này đ th nghi m các đ c

tính c a các c m bi n hay c a thi t b đo đ đánh giá sai s c a chúng.
T các ph ng pháp đo trên có th có các cách th c hi n phép đo là:
- o tr c ti p : k t qu có ch sau m t l n đo

- o gián ti p: k t qu có b ng phép suy ra t m t s phép đo tr c ti p
- o h p b : nh gián ti p nh ng ph i gi m t ph
trình m i có k t qu

ng trình hay m t h ph

ng

- o th ng kê: đo nhi u l n và l y giá tr trung bình m i có k t qu
VÀ TÍNH SAI S .

C
PD

1.2. CÁC SAI S

1.2.1. Khái ni m v sai s .

Ngoài sai s c a d ng c đo, vi c th c hi n quá trình đo c ng gây ra
nhi u sai s . Nguyên nhân c a nh ng sai s này g m:
- Ph

ng pháp đo đ

c ch n.

- M c đ c n th n khi đo.
Do v y k t qu đo l

ng không đúng v i giá tr chính xác c a đ i l

ng đo mà

có
sai s , g i là sai s c a phép đo. Nh v y mu n có k t qu chính xác c a phép
đo thì tr

c khi đo ph i xem xét các đi u ki n đo đ ch n ph

h p, sau khi đo c n ph i gia công các k t qu thu đ

ng pháp đo phù

c nh m tìm đ

c k t qu

chính xác.
1.2.2. Các lo i sai s .
* Sai s tuy t đ i, sai s t

ng đ i, sai s h th ng.

6


BÀI GI NG: O L

NG I N

- Sai s c a phép đo: là sai s gi a k t qu đo l
đ i l ng đo.
- Giá tr th c Xth c a đ i l

ng đo: là giá tr c a đ i l

v i m t đ chính xác nào đó (th
h n d ng c đo đ

ng so v i giá tr chính xác c a
ng đo xác đ nh đ

c

ng nh các d ng c m u có cáp chính xác cao

c s d ng trong phép đo đang xét).

Giá tr chính xác (giá tr đúng) c a đ i l ng đo th ng không bi t tr c, vì v y
khi đánh giá sai s c a phép đo th ng s d ng giá tr th c Xth c a đ i l ng
đo.
Nh v y ta ch có s đánh giá g n đúng v k t qu c a phép đo. Vi c xác đ nh
sai s c a phép đo - t c là xác đ nh đ tin t ng c a k t qu đo là m t trong
nh ng nhi m v c b n c a đo l ng h c. Sai s c a phép đo có th phân lo i

C
ol
le
ge

theo cách th hi n b ng s , theo ngu n gây ra sai s ho c theo qui lu t xu t hi n
c a sai s .
Tiêu chí phân lo i

Theo cách th hi n b ng s
Theo ngu n gây ra sai s

Theo qui lu t xu t hi n c a sai s
Lo i sai s
- Sai s tuy t đ i.

ng đ i.

C
PD

- Sai s t

- Sai s ph

ng pháp.

- Sai s thi t b .
- Sai s ch quan.

- Sai s bên ngoài.
- Sai s h th ng.
- Sai s ng u nhiên.

Tiêu chí

Theo cách th

Theo ngu n gây ra

Theo qui lu t xu t

phân lo i

hi n b ng s

sai s

hi n c a sai s

Lo i sai s

- Sai s tuy t đ i

- Sai s

- Sai s t

pháp

ng đ i

ph

ng - Sai s h th ng.
- Sai s ng u nhiên

- Sai s thi t b .
- Sai s ch quan.
7


BÀI GI NG: O L

NG I N

- Sai s bên ngoài.
B ng 2.1. Phân lo i sai s c a phép đo.
* Sai s tuy t đ i X: là hi u gi a đ i l

ng đo X và giá tr th c Xth :

= X - Xth
ng đ i X : là t s gi a sai s tuy t đ i và giá tr th c tính b ng
X

* Sai s t

ph n tr m:  X 

X
.100(%) ;
 th.

Vì X  X th nên có th có:  X 
Sai s t

X
.100(%)


ng đ i đ c tr ng cho ch t l


 th
1
.
X
X

ng ngh ch đ o c a sai s t

C
ol
le
ge

chính xác c a phép đo : đ i l

ng c a phép đo.
ng đ i:

* Sai s h th ng (systematic error): thành ph n sai s c a phép đo luôn
không đ i ho c thay đ i có qui lu t khi đo nhi u l n m t đ i l
Qui lu t thay đ i có th là m t phía (d

ng đo.

ng hay âm), có chu k ho c theo

m t qui lu t ph c t p nào đó.

Ví d : sai s h th ng không đ i có th là: sai s do kh c đ thang đo (v ch
kh c đ b l ch…), sai s do hi u ch nh d ng c đo không chính xác (ch nh
ng tâm

C
PD

đ

ngang sai trong dao đ ng ký…)…
Sai s h th ng thay đ i có th là sai s do s dao đ ng c a ngu n cung
c p (pin y u, n áp không t t…), do nh h

ng c a tr

ng đi n t …

Hình 2.1. Sai s h th ng do kh c v ch là 1 đ - khi đ c c n hi u ch nh thêm 1
đ .
1.2.3. Ph ng pháp tính sai s .
D a vào s l n các giá tr đo đ
sai s ng u nhiên nh s d ng các ph

c có th xác đ nh qui lu t thay đ i c a
ng pháp toán h c th ng kê và lý thuy t
8


BÀI GI NG: O L

NG I N

xác su t. Nhi m v c a vi c tính toán sai s ng u nhiên là ch rõ gi i h n thay
đ i c a sai s c a k t qu đo khi th c hi n phép đo nhi u l n, nh v y phép đo
nào có k t qu v i sai s ng u nhiên v

t quá gi i h n s b lo i b .

- C s toán h c: vi c tính toán sai s ng u nhiên d a trên gi thi t là sai s

ng u nhiên c a các phép đo các đ i l

ng v t lý th

ng tuân theo lu t phân

b chu n (lu t phân b Gaux -Gauss). N u sai s ng u nhiên v t quá m t giá
tr nào đó thì xác su t xu t hi n s h u nh b ng không và vì th k t qu đo nào
có sai s ng u nhiên nh v y s b lo i b .
- Các b

c tính sai s ng u nhiên:

Xét n phép đo v i các k t qu đo thu đ
cl

ng kì v ng toán h c mX c a đ i l


mX  X 

ng đo:

n
X 1  X 2  .....  X n
x
 i ,
n
i 1 n

C
ol
le
ge

*. Tính

c là x1, x2, ..., x n.

chính là giá tr trung bình đ i s c a n k t qu đo.

*. Tính đ l ch c a k t qu m i l n đo so v i giá tr trung bình vi :


vi  xi  X

vi (còn g i là sai s d ).

*. Tính kho ng gi i h n c a sai s ng u nhiên: đ

c tính trên c s đ

ng

ng ch n:    1 ,  2  v i:

phân b chu n:   1 ,  2 , th

C
PD

n

1   2 

v

2
i

i 1

n.(n  1)

,

v i xác su t xu t hi n sai s ng u nhiên ngoài kho ng này là 34%.
*. X lý k t qu đo: nh ng k t qu đo nào có sai s d vi n m ngoài kho ng

 1 ,  2  s b lo i.
1.2.4. Các ph

ng pháp h n ch sai s

M t trong nh ng nhi m v c b n c a m i phép đo chính xác là ph i
phân tích các nguyên nhân có th xu t hi n và lo i tr sai s h th ng. M c dù
vi c phát hi n sai s h th ng là ph c t p, nh ng n u đã phát hi n thì vi c lo i
tr sai s h th ng s không khó kh n.
* Vi c lo i tr sai s h th ng có th ti n hành b ng cách:
- Chu n b t t tr c khi đo: phân tích lý thuy t; ki m tra d ng c đo tr

s d ng; chu n b tr

c khi đo; ch nh "0" tr

c khi

c khi đo…

9


BÀI GI NG: O L

NG I N

- Quá trình đo có ph ng pháp phù h p: ti n hành nhi u phép đo b ng các
ph ng pháp khác nhau; s d ng ph ng pháp th …
- X lý k t qu đo sau khi đo: s d ng cách bù sai s ng
hi u ch nh v i d u ng
đ i thì có th lo i đ

c l i); trong tr

c d u (cho m t l

ng

ng h p sai s h th ng không

c b ng cách đ a vào m t l

hi u ch nh:
+ L ng hi u ch nh: là giá tr cùng lo i v i đ i l

ng hi u ch nh hay m t h s
ng đo đ

c đ a thêm vào k t

qu đo nh m lo i sai s h th ng.
+ H s hi u ch nh: là s đ

c nhân v i k t qu đo nhàm lo i tr sai s h

th ng.
Trong th c t không th lo i tr hoàn toàn sai s h th ng. Vi c gi m nh
ng sai s h th ng có th th c hi n b ng cách chuy n thành sai s ng u

C
ol
le
ge

h

nhiên.

* X lý k t qu đo.
Nh v y sai s c a phép đo g m 2 thành ph n: sai s h th ng
đ i ho c thay đ i có qui lu t và sai s ng u nhiên

- không

- thay đ i m t cách ng u

nhiên không có qui lu t. Trong quá trình đo hai lo i sai s này xu t hi n đ ng
th i và sai s phép đo X đ c bi u di n d i d ng t ng c a hai thành ph n sai
s đó: X = + .
nh n đ c các k t qu sai l ch ít nh t so v i giá tr th c
c ađ il

ng đo c n ph i ti n hành đo nhi u l n và th c hi n gia công (x lý)

C
PD

k t qu đo (các s li u nh n đ

c sau khi đo).

Sau n l n đo s có n k t qu đo x1, x2, .., xn là s li u ch y u đ ti n hành
gia công k t qu đo.

* Lo i tr sai s h th ng.
Vi c lo i tr sai s h th ng sau khi đo đ

c ti n hành b ng các ph

ng

pháp.
- S d ng cách bù sai s ng
-

a vào m t l

cd u

ng hi u ch nh hay m t h s hi u ch nh

10


NG I N

C
PD

C
ol
le
ge

BÀI GI NG: O L

Hình 2.2. L u đ thu t toán quá trình gia công k t qu đo.
Ph n II. CÁC LO I C

C U O THÔNG D NG

2.1. KHÁI NI M V C C U O.
C c u đo là thành ph n c b n đ t o nên các d ng c và thi t b đo
l
-

ng d ng t ng t (analog) và hi n s Digitans.
d ng t ng t (analog) là d ng c đo bi n đ i th ng: đ i l

đi n áp, dòng đi n, t n s , góc pha… đ

ng c n đo X nh

c bi n đ i thành góc quay

đ ng(so v i ph n t nh), t c là bi n đ i t n ng l

c a ph n

ng đi n t thành n ng l

ng

c h c.
T đó có bi u th c quan h :
  (X ) v i X là đ i l

ng đi n.

11

BÀI GI NG: O L

NG I N

Các c c u ch th này th ng dùng trong các d ng c đo các đ i l ng:
dòng đi n, đi n áp, công su t, t n s , góc pha, đi n tr …c a m ch đi n m t
chi u và xoay chi u t n s công nghi p.
- Hi n s (Digitans) là c c u ch th s

ng d ng các k thu t đi n t và k

thu t máy tính đ bi n đ i và ch th đ i l

ng đo.

Có nhi u lo i thi t b hi n s khác nhau nh : đèn s i đ t, đèn đi n tích, LED 7
thanh, màn h nh tinh th l ng LCD, màn hình c m ng…
2.2. CÁC LO I C

C U O.

2.2.1. C c u đo t đi n..
* lôgômét t đi n (Permanent Magnet Moving Coil).
a) C u t o chung: g m hai ph n c b n: ph n t nh và ph n đ ng:

C
ol
le
ge

- Ph n t nh: g m: nam châm v nh c u 1; m ch t và c c t 3 và lõi s t 6 hình
thành m ch t kín. Gi a c c t 3 và lõi s t 6 có có khe h không khí đ u g i là
khe h làm vi c, gi a đ t khung quay chuy n đ ng.
- Ph n đ ng: g m: khung dây quay 5 đ c qu n b ng dây đ ng. Khung dây
đ

c g n vào tr c quay (ho c dây c ng, dây treo). Trên tr c quay có hai lò xo
c nhau, kim ch th 2 và thang đo 8.

C
PD

c n 7 m c ng

Hình 2.1. C c u ch th t đi n.
b) Nguyên lý làm vi c chung: khi có dòng đi n ch y qua khung dây 5 (ph n
đ ng), d

i tác đ ng c a t tr

ng nam châm v nh c u 1 (ph n t nh) sinh ra

mômen quay Mq làm khung dây l ch kh i v trí ban đ u m t góc . Mômen
quay đ

c tính theo bi u th c:
Mq 

v i

dWe
= B.S.W.I
d

B: đ t c m c a nam châm v nh c u
S: ti t di n khung dây
W: s vòng dây c a khung dây

T i v trí cân b ng, mômen quay b ng mômen c n:
12


BÀI GI NG: O L

NG I N

M q  M c  B.S .W .I  D.   

1
.B.S .W .I  S I .I
D

V i m t c c u ch th c th do B, S, W, D là h ng s nên góc l ch
l b c nh t v i dòng đi n I ch y qua khung dây.

t

c) Các đ c tính chung: t bi u th c (5.1) suy ra c c u ch th t đi n có các
đ c tính c b n sau:

- Ch đo đ

c tính c a thang đo đ u.
nh y S I 

-

u đi m: đ chính xác cao; nh h

t tr
h

1
B.S .W là h ng s
D

ng c a t tr

ng ngoài không đáng k (do

ng là do nam châm v nh c u sinh ra); công su t tiêu th nh nên nh

ng không đáng k đ n ch đ c a m ch đo; đ c n d u t t; thang đo đ u (do

C
ol
le
ge

-

c dòng đi n m t chi u.

góc quay tuy n tính theo dòng đi n).
- Nh c đi m: ch t o ph c t p; ch u quá t i kém (do cu n dây c a khung quay
nh ); đ chính xác c a phép đo b
chi u.
-

nh h

ng l n b i nhi t đ , ch đo dòng m t

ng d ng: c c u ch th t đi n dùng đ ch t o ampemét vônmét, ômmét

nhi u thang đo và có d i đo r ng; đ chính xác cao (c p 0,1 ÷ 0,5).
+ Ch t o các lo i ampemét, vônmét, ômmét nhi u thang đo, d i đo r ng.

C
PD

+ Ch t o các lo i đi n k có đ nh y cao có th đo đ
12A, áp đ n 10 - 4V, đo đi n l

c: dòng đ n 10-

ng, phát hi n s l ch đi m không trong m ch

c n đo hay trong đi n th k .

+ S d ng trong các m ch dao đ ng ký ánh sáng đ quan sát và ghi l i các
giá tr t c th i c a dòng áp, công su t t n s có th đ n 15kHz; đ

c s d ng đ

ch t o các đ u rung.

+ Làm ch th trong các m ch đo các đ i l ng không đi n khác nhau.
+ Ch t o các d ng c đo đi n t t ng t : vônmét đi n t , t n s k đi n
t , pha k đi n t …
+ Dùng v i các b bi n đ i khác nh ch nh l u, c m bi n c p nhi t đ có
th đo đ

c dòng, áp xoay chi u.

d) Lôgômét t đi n: là lo i c c u ch th đ đo t s hai dòng đi n, ho t đ ng
theo nguyên lý gi ng c c u ch th đi n t , ch khác là không có lò xo c n mà
thay b ng m t khung dây th hai t o ra mômen có h

ng ch ng l i mômen quay

c a khung dây th nh t.
13


BÀI GI NG: O L

NG I N

Nguyên lý làm vi c: trong khe h c a t tr ng c a nam châm v nh c u đ t

ph n đ ng g m hai khung quay đ t l ch nhau góc (300 ÷ 900). Hai khung dây
g n vào m t tr c chung. Dòng đi n I1 và I2 đ a vào các khung dây b ng các

C
ol
le
ge

dây d n không mômen.

Hình 2.2. Lôgômét t đi n
- Dòng I1 sinh ra mômen quay Mq: M q  I1 .
- Dòng I2 sinh ra mômen c n Mc: M  I 2 .
v i

1,

d 2
d

2: t thông c a nam châm móc vòng qua các khung dây, thay đ i theo
c nhau. Các giá tr c c đ i c a các mômen l ch nhau

C
PD

.
D u c a Mq và Mc ng
góc .

d1
d

tr ng thái cân b ng có:

M q  M c  I1.

v i f1( ), f2( ) là các đ i l

d1
d
= I2. 2
d
d

d 2
I
f ( )
d
 1 
 1
 f ( )
d1
I2
f 2 ( )
d

ng xác đ nh t c đ thay đ i c a t thông móc vòng.
I
I2

T bi u th c trên có:   F ( 1 )
c tính c b n: góc l ch

t l v i t s c a hai dòng đi n đi qua các khung

dây.
ng d ng: lôgômét t đi n đ
l

c ng d ng đ đo đi n tr , t n s và các đ i

ng không đi n.

2.2.2. C c u đo đi n t .
* lôgômét đi n t .
14


BÀI GI NG: O L

NG I N

a) C u t o chung: g m hai ph n c b n: ph n t nh và ph n đ ng:
- Ph n t nh: là cu n dây 1 bên trong có khe h không khí (khe h làm
vi c).
- Ph n đ ng: là lõi thép 2 đ

c g n lên tr c quay 5, lõi thép có th quay

t do trong khe làm vi c c a cu n dây. Trên tr c quay có g n: b ph n c n d u
không khí 4, kim ch 6, đ i tr ng 7. Ngoài ra còn có lò xo c n 3, b ng kh c đ 8.

C
ol
le
ge

Hình 2.3. C u t o chung c a c c u ch th đi n t .
b) Nguyên lý làm vi c: dòng đi n I ch y vào cu n dây 1 (ph n t nh) t o thành
m t nam châm đi n hút lõi thép 2 (ph n đ ng) vào khe h không khí v i mômen
quay:
Mq 

dWe
LI 2
, v i We 
d
2

v i L là đi n c m c a cu n dây, suy ra:
1
dL
.
M q  .I 2
2
d

C
PD

T i v trí cân b ng có:

Mq  Mc   

là ph

1 dL 2
.I
2 D d

ng trình th hi n đ c tính c a c c u ch th đi n t .

c) Các đ c tính chung:
- Góc quay t l v i bình ph

ng c a dòng đi n, t c là không ph thu c vào

chi u c a dòng đi n nên có th đo trong c m ch xoay chi u ho c m t chi u.
- Thang đo không đ u, có đ c tính ph thu c vào t s dL/d là m t đ i l ng phi
tuy n.
- C n d u th
-

ng b ng không khí ho c c m ng.

u đi m: c u t o đ n gi n, tin c y, ch u đ

c quá t i l n.

- Nh c đi m: đ chính xác không cao nh t là khi đo m ch m t chi u s b sai
s (do hi n t ng t tr , t d …); đ nh y th p; b nh h ng c a t tr ng
ngoài (do t tr

ng c a c c u y u khi dòng nh ).

15


BÀI GI NG: O L

NG I N

d) ng d ng: th ng đ c s d ng đ ch t o các lo i ampemét, vônmét trong
m ch xoay chi u t n s công nghi p v i đ chính xác c p 1÷2. Ít dùng trong các
m ch có t n s cao.
2.2.3. C c u đo đi n đ ng.
* lôgômét đi n đ ng.
a) C u t o chung: nh hình 2.4: g m hai ph n c b n: ph n t nh và ph n đ ng:
- Ph n t nh: g m: cu n dây 1 (đ c chia thành hai ph n n i ti p nhau) đ t o ra
t tr

ng khi có dòng đi n ch y qua. Tr c quay chui qua khe h gi a hai ph n

cu n dây t nh.
- Ph n đ ng: g m m t khung dây 2 đ t trong lòng cu n dây t nh. Khung dây 2
đ c g n v i tr c quay, trên tr c có lò xo c n, b ph n c n d u và kim ch th .
h

ng c a t tr

ng ngoài.

c b c kín b ng màn ch n đ ng n ch n nh

C
ol
le
ge

C ph n đ ng và ph n t nh đ

b) Nguyên lý làm vi c chung: khi có dòng đi n I1 ch y vào cu n dây 1 (ph n
t nh) làm xu t hi n t tr ng trong lòng cu n dây. T tr ng này tác đ ng lên
dòng đi n I2 ch y trong khung dây 2 (ph n đ ng) t o nên mômen quay làm
khung dây 2 quay m t góc .
Mômen quay đ

c tính: Mq 

dWe
d

C
PD

v i: We là n ng đi n đi n t tr

ng. Có hai tr

- I1, I2 là dòng đi n m t chi u:  

ng h p x y ra:

1 dM 12
.I 1 .I 2
D d

v i: M12 là h c m gi a cu n dây t nh và đ ng.
- I1 và I2 là dòng đi n xoay chi u:  
v i:

1 dM 12
.I 1 .I 2 . cos
D d

là góc l ch pha gi a I1 và I2.

Hình 2.4. C u t o c a c c u ch th đi n đ ng
c) Các đ c tính chung:
- Có th dùng trong c m ch đi n m t chi u và xoay chi u.
- Góc quay

ph thu c tích (I1.I2) nên thang đo không đ u
16


BÀI GI NG: O L

NG I N

- Trong m ch đi n xoay chi u ph thu c góc l ch pha
nên có th ng d ng làm Oátmét đo công su t.
-

gi a hai dòng đi n

u đi m c b n: có đ chính xác cao khi đo trong m ch đi n xoay chi u.
c đi m: công su t tiêu th l n nên không thích h p trong m ch công su t

- Nh

nh . Ch u nh h

ng c a t tr

ng ngoài, mu n làm vi c t t ph i có b ph n

ch n t .
nh y th p vì m ch t y u.
d) ng d ng: ch t o các ampemét, vônmét, óatmét m t chi u và xoay chi u
t n s công nghi p; các pha k đ đo góc l ch pha hay h s công su t cos .
Trong m ch có t n s cao ph i có m ch bù t n s (đo đ

c d i t n đ n 20KHz).

2.2.4. C c u đo c m ng.
a) C u t o chung: nh hình 2.5: g m ph n t nh và ph n đ ng.
cu n dây s sinh ra t tr

C
ol
le
ge

- Ph n t nh: các cu n dây đi n 2,3 có c u t o đ khi có dòng đi n ch y trong
ng móc vòng qua m ch t và qua ph n đ ng, có ít

nh t là 2 nam châm đi n.
- Ph n đ ng: đ a kim lo i 1 (th

ng b ng nhôm) g n vào tr c 4 quay trên tr 5.

C
PD

Hình 2.5. C c u ch th c m ng

b) Nguyên lý làm vi c chung: d a trên s tác đ ng t

ng h gi a t tr

ng

xoay chi u (đ c t o ra b i dòng đi n trong ph n t nh) và dòng đi n xoáy t o ra
trong đ a c a ph n đ ng, do đó c c u này ch làm vi c v i m ch đi n xoay
chi u:

Khi dòng đi n I1, I2 vào các cu n dây ph n t nh
1,

đi n t

2

(các t thông này l ch pha nhau góc
ng ng), t thông

1,

đ a nhôm các s c đi n đ ng t

2

sinh ra các t thông

b ng góc l ch pha gi a các dòng

c t đ a nhôm 1 (ph n đ ng)

ng ng E1, E2 (l ch pha v i

xu t hi n các dòng đi n xoáy I x1, Ix2 (l ch pha v i E1, E2 góc

xu t hi n trong
1,
1,

2 góc /2)
2).

sinh
ng h v i các dòng đi n Ix1, Ix2
quay đ a nhôm (ph n đ ng).
ra các l c F1, F2 và các mômen quay t ng ng
Các t thông

Mômen quay đ

1,

2 tác đ ng t

c tính: M q  C. f .1 2 sin 

v i: C là h ng s
17


BÀI GI NG: O L

NG I N

f là t n s c a dòng đi n I1, I2
là góc l ch pha gi a I1, I2
c) Các đ c tính chung:
- i u ki n đ có mômen quay là ít nh t ph i có hai t tr
- Mômen quay đ t giá tr c c đ i n u góc l ch pha

ng.

gi a I1, I2 b ng /2.

- Mômen quay ph thu c t n s c a dòng đi n t o ra các t tr
- Ch làm vi c trong m ch xoay chi u.
- Nh

c đi m: mômen quay ph thu c t n s nên c n ph i n đ nh t n s .
ng d ng: ch y u đ ch t o côngt đo n ng l

ng; có th đo t n s …

C
PD

C
ol
le
ge

d)

ng.

B ng A. B ng t ng k t các lo i c c u ch th c đi n
Ph n III.

O CÁC

IL

NG I N C

B N

3.1. O
IL
NG U, I.
3.1.1. o dòng đi n.
* Khái ni m chung
D ng c đ c s d ng đ đo dòng đi n g i là ampe k hay ampemet
Ký hi u là: A
18


BÀI GI NG: O L

NG I N

Ampe k có nhi u lo i khác nhau, n u chia theo k t c u ta có:
+ Ampe k t đi n
+ Ampe k đi n t
+ Ampe k đi n đ ng
+ Ampe k nhi t đi n

C
ol
le
ge

+ Ampe k bán d n

Hình 1.1:

ng h s và kim

N u chia theo lo i ch th ta có:

C
PD

+ Ampe k ch th s (Digital)

+ Ampe k ch th kim (ki u t ng t /Analog)
Hình bên là hai lo i đ ng h v n n ng s và kim. N u chia theo tính ch t c a đ i
l

ng đo, ta có:

+ Ampe k m t chi u

+ Ampe k xoay chi u

* Yêu c u đ i v i d ng c đo dòng đi n là:
- Công su t tiêu th càng nh càng t t, đi n tr c a ampe k càng nh càng t t
và lý t

ng là b ng 0.

- Làm vi c trong m t d i t n cho tr

c đ đ m b o c p chính xác c a d ng c

đo
- M c ampe k đ đo dòng ph i m c n i ti p v i dòng c n đo (hình d

i)

19


BÀI GI NG: O L

NG I N

Hình 1.2: Dùng đ ng h s đo dòng đi n
A. Ampe k m t chi u
Ampe k m t chi u đ

c ch t o d a trên c c u ch th t đi n. Nh đã

kim đ

C
ol
le
ge

bi t, đ l ch c a kim t l thu n v i dòng ch y qua cu n đ ng nh ng đ l ch
c t o ra b i dòng đi n r t nh và cu n dây qu n b ng dây có ti t di n bé

nên kh n ng ch u dòng r t kém. Thông th

ng, dòng cho phép qua c c u ch

trong kho ng 10 - 4 đ n 10-2 A; đi n tr c a cu n dây t 20
c p chính xác 1,1; 1; 0,5; 0,2; và 0,05.

đ n 2000

v i

t ng kh n ng ch u dòng cho c c u (cho phép dòng l n h n qua)
i ta m c thêm đi n tr sun song song v i c c u ch th có giá tr nh sau:

RS 

RCT
I
v i n
g i là h s m r ng thang đo c a ampe k
I CT
n 1

C
PD

ng

Hình 3.3: M c thêm đi n tr sun song song v i c c u ch th

I là dòng c n đo và ICT là dòng c c đ i mà c c u ch u đ ng đ

c (đ l ch c c

đ i c a thang đo)
Chú ý: Khi đo dòng nh h n 30A thì đi n tr sun n m ngay trong v c a ampe
k còn khi đo dòng l n h n thì đi n tr sun nh m t ph ki n kèm theo. Khi
ampe k có nhi u thang đo ng i ta m c sun nh sau:
Vi c tính đi n tr sun ng v i dòng c n đo đ
trên nh ng v i n khác nhau.
RS 1  R1 

c xác đ nh theo công th c nh

hình a)

rct  RS 2  RS 3
I
I
r  R3
V i n1  1 ; RS 2  R1  R2  ct
V i n2  2
n1  1
I CT
I CT
n2  1

20

BÀI GI NG: O L

RS 3  R1  R2  R3 

hình b:

NG I N

rct
I
V i n3  3
n3  1
I CT

RS 1 

rct
V i
n1  1

RS 3 

rct
I
r
I
V i n3  3 ; RS 4  ct V i n4  4
n3  1
I CT

n4  1
I CT

Chú ý: đi n tr sun đ

n1 

r
I1
I
; RS 2  ct V i n2  2
I CT
n2  1
I CT

c ch t o b ng Manganin có đ chính xác cao h n đ

chính xác c a c c u đo ít nh t là 1 c p. Do cu n dây đ ng c a c c u ch th
đ

c qu n b ng dây đ ng m nh, đi n tr c a nó thay đ i đáng k khi nhi t đ

c a môi tr

ng thay đ i và sau m t th i gian l m vi c b n thân dòng đi n ch y

qua cu n dây c ng t o ra nhi t đ .

D

ng c a s thay đ i đi n tr

i ta m c thêm đi n tr bù b ng Manganin

C
ol
le
ge

cu n dây khi nhi t đ thay đ i, ng
ho c Constantan v i s đ nh sau:

gi m nh h

i đây là ví d th c t c a m t s đ m c đi n tr sun c a m t d ng c

C
PD

đo c dòng và áp

B. Ampemet xoay chi u
đo c ng đ dòng đi n xoay chi u t n s công nghi p ng

i ta th

ng s

d ng ampemet t đi n ch nh l u, ampemet đi n t , và ampemet đi n đ ng.
C. Ampemet ch nh l u

21


BÀI GI NG: O L

NG I N

Là d ng c đo dòng đi n xoay chi u k t h p gi a c c u ch th t đi n và
m ch ch nh l u b ng diode.

Bi n áp s d ng là lo i bi n áp dòng có s vòng dây c a cu n s c p và
th c p là W1 và W2. Khi đó t s dòng th c p trên dòng s c p đ
Kim ch th d ng

c tính b ng:

v trí ch dòng trung bình qua cu n dây đ ng. RL đ

c

C
ol
le
ge

ch n đ gánh ph n dòng d th a gi a I2tb và Ict

M i quan h gi a dòng đ nh IP, dòng trung bình Itrb và dòng trung bình
bình ph

ng Irms c a s đ m ch ch nh l u c u nh sau:
I tb  0,637.I p

I rms 

Ip
2

 0.707.I p

I rms  1,11..I tb

Chú ý: Giá tr dòng mà kim ch th d ng là giá tr dòng trung bình nh ng thang
ng theo giá tr rms.

C
PD

kh c đ th

Hình a : Ampemet ch nh l u
Chú ý: Nói chung các ampe k ch nh l u có đ chính xác không cao (t 1 t i
1,5) do h s ch nh l u thay đ i theo nhi t đ và thay đ i theo t n s . Có th s
d ng s đ bù sai s đo nhi t và đo t n s cho ampe k ch nh l u nh sau:

22


BÀI GI NG: O L

NG I N

Hình b: Ampe k ch nh l u
D. Ampemet đi n đ ng
Th ng đ c s d ng đ đo dòng đi n

t n s 50Hz và cao h n (400 –

2.000Hz) v i đ chính xác khá cao (c p 0,5 – 0,2).
i ta m c n i ti p cu n t nh và cu n

C
ol
le
ge

Khi dòng đi n đo nh h n 0,5A ng

đ ng còn khi dòng l n h n 0,5A thì m c song song nh (hình sau).

C
PD

Hình c: Ampemet đi n đ ng
Trong đó các đi n tr và cu n dây (L3, R3), (L4, R4) là đ bù sai s do
nhi t (th

ng làm b ng manganin ho c constantan) và sai s do t n s (đ dòng

qua hai cu n t nh và cu n đ ng trùng pha nhau).

Do đ l ch c a d ng c đo đi n đ ng t l v i I2 nên máy đo ch giá tr
rms. Giá tr rms c a dòng xoay chi u có tác d ng nh tr s dòng m t chi u
t

ng đ

ng nên có th đ c thang đo c a d ng c nh dòng m t chi u ho c

xoay chi u rms.
E. Ampemet đi n t
Là d ng c đo dòng đi n d a trên c c u ch th đi n t . M i c c u đi n
t đ

c ch t o v i s ampe vòng xác đ nh (I.W là m t h ng s )

Khi đo dòng có giá tr nh ng
l n ng

i ta m c các cu n dây n i ti p và khi đo dòng

i ta m c các cu n dây song song.

23


BÀI GI NG: O L

NG I N

Hình d: Ampemet đi n t

G. Ampemet nhi t đi n
Là d ng c k t h p gi a ch th t đi n và c p nhi t đi n. C p nhi t đi n
(hay còn g i là c p nhi t ng u) g m 2 thanh kim lo i khác lo i đ

c hàn v i

nhau t i m t đ u g i là đi m làm vi c (nhi t đ t1), hai đ u kia n i v i milivonk

C
ol
le
ge

g i là đ u t do (nhi t đ t0).

Khi nhi t đ đ u làm vi c t1 khác nhi t đ đ u t do t0 thì c p nhi t s
sinh ra s c đi n đ ng
Et  k.1 . 0

 0  t1  t 0

Khi dùng dòng Ix đ đ t nóng đ u t1 thì:
 0  k 2 .I 2 x

 E t  k .1 .k 2 I 2 x  k 2 x

C
PD

Nh v y k t qu hi n th trên milivon k t l v i dòng c n đo

Hình e: Ampemet nhi t đi n
V t li u đ ch t o c p nhi t đi n có th l s t – constantan; đ ng – constantan;
crom – alumen và platin – rodi
Ampemet nhi t đi n có sai l n do tiêu hao công su t, kh n ng ch u quá
t i kém nh ng có th đo
Thông th

d i t n r t r ng t m t chi u t i hàng MHz.

ng đ t ng đ nh y c a c p nhi t, ng

đ i áp nh s đ d

i ta s d ng m t b khu ch

i đây:
24


BÀI GI NG: O L

NG I N

J1, J2 là 2 đ u đo nhi t

Chú ý:

đo giá tr đi n áp c a ngu n xoay chi u ng

trên vì khi đó nhi t đ đo đ

i ta c ng làm nh

c t l v i dòng qua đi n tr nhi t mà dòng này l i

t l v i áp trên hai đ u đi n tr , do v y c ng xác đ nh đ

c giá tr c a đi n áp

thông qua giá tr nhi t đ . ây chính là nguyên t c đ ch t o Vônk nhi t đi n.

C
ol
le
ge

3.1.2. o đi n áp.

a. M đ u
D ng c dùng đ đo đi n áp g i là Vôn k hay Vôn met (Voltmeter)
Ký hi u là: V
Khi đo đi n áp b ng Vôn k thì Vôn k luôn đ
i đây:

C
PD

đo n m ch c n đo nh hình d

c m c song song v i

Hình a: M ch đo đi n áp

- Khi ch a m c Vôn k vào đi n áp r i trên t i là:
Ut 

E
.Rt
Rt  Rng

- Khi m c Vôn k vào đi n áp r i trên t i là:
UV 

E
.Re
Re  Rng

Re  RV // Rt 

RV .Rt
RV  Rt

V y sai s c a phép đo đi n áp b ng Vônk là:

25