Bài giảng kỹ thuật đo lường: Chương 7: ĐO DÒNG ĐIỆN

Chương 7: ĐO DÒNG ĐIỆN
Warm-up
session…


t1. KHÁI NIỆM CHUNG
Dụng cụ đo
dòng điện gọi là
Ampe kế hay
Ampemeter

Kí hiệu là:

A


1. CÁC DỤNG CỤ ĐO DÒNG ĐIỆN PHỔ BIẾN


ĐO DÒNG ĐIỆN TRỰC TIẾP


ĐO DÒNG ĐIỆN GIÁN TIẾP
ICT
I

rCT
RS1

RS2

I1

I2

Mắc điện trở
sun kiểu nối
tiếp

RS3
I3

rCT

ICT

Mắc điện trở sun
kiểu song song

I

I1

RS1

I2

RS2

I3

RS3


2. CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI ĐO DÒNG ĐIỆN
• Cách mắc ampe kế: để đo dòng phải mắc nối tiếp
với dòng cần đo.

• Công suất tiêu thụ: càng nhỏ càng tốt, điện trở
ampe kế càng nhỏ càng tốt.
• Dải tần số làm việc: trong 1 dải tần số cho trước
để đảm bảo cấp chính xác của dụng cụ đo.


t2. CÁC DỤNG CỤ ĐO
1. ĐIỆN TRỞ SUN.
ICT

I

rCT

IS

RS

a. Mắc điện trở sun

I CT .rCT
rCT
RS 


I  I CT
n 1

I:

dòng điện cần đo.

ICT :

dòng cực đại mà cơ cấu chỉ thị chịu được.

rCT:

điện trở trong của cơ cấu chỉ thị từ điện.

n

I
I CT

: hệ số mở rộng thang đo của
Ampemét.


1. ĐIỆN TRỞ SUN
b. Mở rộng thang đo của Ampemét
ICT
I

I1
rCT  RS 2  RS 3
n
R S1 
 RS1
I CT
n1  1
I2
rCT  RS 3
n
R S2 
 RS1  RS 2
I CT
n2  1
I3
rCT
n
R S3 
 RS1  RS 2  RS 3
I CT
n3  1

rCT
RS1

RS2

I1

I2

RS3
I3

c. Mắc song song các điện trở sun

rCT
RSi 
ni  1
Với

Ii
ni 
I CT

rCT

ICT

I

I1

RS1

I2

RS2

I3

RS3


2. BIẾN DÒNG XOAY CHIỀU
i1

i2

• Cuộn W1:
I1đm > 400 A  W1 = 1 << W2

W1

W2

 I1W1  I 2W2 

• Cuộn W2:
Tải BI thường có R bé ~ BI luôn làm việc
ở chế độ ngắn mạch.

I1 W2

 k1
I 2 W1

K: hệ số biến dòng.

BI được chế tạo với:

• I2 định mức.
• k thay đổi phụ thuộc vào I1, với các thang biến dòng nhất định.


3. BIẾN DÒNG MỘT CHIỀU
Ix

W1
Ix.W1

(I)

Lõi xuyến (I): F1 ngược chiều F2

W1

W2

Ix.W1

W2
i2.W2

i2

• Mối liên hệ giữa IX và i2 :

(II)
i2.W2
U2 ~

I X W1 - i2W2
H1 
l
Lõi xuyến (II): F1 cùng chiều F2

I X W1  i2W2
H2 
l

i2  0

I X W1
 H  H1  H 2 
l

Xét nửa chu kỳ dương:
• H2 tăng lên -  = const.

• H1 (I) giảm đến H0:H0~0 ↔IXW 1~i2W 2
→   → L2 [ W2 - (I) ] → xuất
hiện EC ngược hướng U2 → i2 không
tăng, thõa mãn:

W1
I X W1  i2W2  i2  .I X
W2


t3. ĐO DÒNG ĐIỆN NHỎ

Dòng điện nhỏ:
• Dòng có giá trị Ix<< Ict (dòng qua cơ cấu chỉ thị)
• Ix = 10-5A – 10-10A

 Thiết bị đo cần có độ nhạy cao.
Các dụng cụ đo thường dùng:
• Điện kế cơ điện.
• Điện lượng kế.

• Các dụng cụ điện tử có thành phần cơ bản là các bộ
khuếch đại một chiều, xoay chiều, chỉnh lưu ...kết hợp với
chỉ thị cơ điện (từ điện).


KHUẾCH ĐẠI ĐIỆN KẾ
Khuếch đại điện kế: là thiết bị kết hợp giữa khuếch đại
điện tử và điện kế cơ điện.

Sơ đồ khối của khuếch đại điện kế kiểu bù:
X

1

α

X1

2
β

Trong đó:

1. Cơ cấu sơ cấp (điện kế).
2. Chuyển đổi đo lường.

3. Khuếch đại điện tử.
4. Cơ cấu chỉ thị.

3

X2
4


KHUẾCH ĐẠI ĐIỆN KẾ
Trong đó, bộ chuyển đổi đo lường đóng vai trò quan
trọng nên tùy theo các loại chuyển đổi ta phân loại :
• Khuếch đại điện kế cảm ứng.
• Khuếch đại điện kế quang điện.
• Khuếch đại điện kế nhiệt điện.
• Khuếch đại điện kế tĩnh điện, ...


MICRO AMPEMÉT NHIỆT ĐIỆN DÙNG KHUẾCH ĐẠI
ĐIỆN KẾ QUANG ĐIỆN
1. Cặp nhiệt ngẫu.
2. Khuếch đại điện kế kiểu
quang điện.

UK

3. Micro Ampemét từ điện –
chỉ thị kết quả đo.

EX

4. Đèn sợi đốt.
5. Điện kế gương.

EX >< UK
EX = UK

→ IRk, A >< const

→ IRk, A = const = K.EX = K’.IX


t4. ĐO DÒNG ĐIỆN LỚN
1. ĐO DÒNG MỘT CHIỀU LỚN.
a. Ghép song song các sun:

I x  I1  I 2  ...  Ii  ...  I n
n

Ix   Ii
i 1

; U0: điện áp rơi
trên các sun

Bằng pp gián tiếp ta đo dòng:
n

1
I x  U 0 .
i 1 Ri
Lưu ý: PP này đơn giản nhưng không an toàn.


2. ĐO DÒNG MỘT CHIỀU LỚN
b. Đo từ trường sinh ra quanh dây dẫn:
Mối liên hệ giữa các thông số từ trường và điện trường:

B



S

F
I .W
 

Rm
Rm


Rm 
0 .S
W=1

0
B
.I X


Cách đo: Đo B rồi suy ra Ix.

1. Mạch từ hình xuyến.
2. Dây dẫn dòng điện để dòng Ix
chạy qua.
3. Khe hở không khí.


2. ĐO DÒNG MỘT CHIỀU LỚN
c. Đo dòng một chiều lớn bằng biến dòng một chiều:
Ix

W1

W1
Ix.W1

(I)

W2

Ix.W1
W2

i2.W2
i2

(II)
i2.W2
U2 ~

A

Dùng biến dòng một chiều
kết hợp với Ampemét: đo
dòng i2 suy ra Ix .

W1
i2 
.I X  k .I X
W2
k: hệ số biến dòng một chiều

Ưu điểm:
• Bảo đảm an toàn cho người sử dụng.
• Thay đổi thang đo dễ dàng.
Chế tạo được BI một chiều với dòng định mức: 15 – 70 KA, chính xác 0,5.


3. ĐO DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU LỚN DÙNG BI XOAY CHIỀU
Ampemét từ điện có
Fmax= I.W = 200 (A.vòng)
• W = 1 vòng
• → Ix = 200 A = max.

Khi đo Ix >200 A →Dùng biến
dòng xoay chiều kết hợp với
Ampemét: đo dòng i2 suy ra Ix .

W2
IX 
.I 2  k .I 2
W1
Lưu ý: Sai số của phép đo phụ thuộc vào sai số BI và Ampemét.