CHUONG 3 ĐO DÒNG ĐIỆN, ĐO ĐIỆN ÁP

CHƯƠNG 3

ÑO DOØNG ÑIEÄN –
ÑIEÄN AÙP


1. Khái niệm :
Dụng cụ dùng để đo dòng điện gọi là ampe kế (ammeter).
Các loại ampe kế :

 Điện kế (Galvanometer)

C
H

Ư
Ơ
N
G
3


Ampe keá töø ñieän (D'Arsonval Ammeter)

C
H

Ö
Ô
N
G

3


Ampe keỏ ủieọn tửứ (Moving Iron Ammeter)
Ampe keỏ ủieọn ủoọng (Electrodynamic Ammeter)

C
H

ệ
ễ
N
G
3


Ampe keá số (Digital Ammeter)

C
H

Ö
Ô
N
G
3


Ampe keá nhieät ñieän (Hot wire Ammeter)

C
H

Ö
Ô
N
G
3


Ampe keỏ coự ủieồm 0 ụỷ giửừa (Zero-Center Ammeter)

C
H

ệ
ễ
N
G
3


Ampe keá keïp (Clamp-on Ammeter)

C
H

Ö
Ô
N

G
Caùc ampe keá tích hôïp (Integrating Ammeters)

3


Cách mắc ampe kế :
Để đo dòng điện chạy qua một tải, ta mắc ampe kế nối
tiếp với tải (cho dòng điện tải đó đi qua ampe kế ).

C
H

Ư
Ơ
N
G
3


C

Sai số khi mắc ampe kế :
Khi chưa có ampe kế :
Khi có ampe kế :

I = U/Rt

I’ = U/(RA + Rt)

Sai số tương đối của phép đo dòng là :

RA

100%
Rt
* Nhận xét : để sai số nhỏ thì nội trở của Ampe kế phải
nhỏ

H

Ư
Ơ
N
G
3


2. Đo dòng một chiều :
a. Dùng cơ cấu từ điện :

Im

Rm

: là điện trở nội của cơ cấu
Im : là dòng điện chạy qua cơ cấu
Im lớn nhất sẽ là Ifs(full scale)
Um : là điện áp rơi trên cơ cấu

Rm

Um

•- Nếu dòng điện cần đo nhỏ hơn dòng Ifs của cơ cấu thì
ampe kế có cấu tạo như hình trên.
•- Nếu dòng điện cần đo lớn hơn dòng Ifs của cơ cấu thì cần
phải mắc thêm điện trở Shunt (điện trở mở rộ
Rmng thang đo
dòng) song song với cơ cấu.
Im
I

RS 

I fs .Rm
I  I fs

•hay

Rm
RS 
n 1

Rs
•Với n = I/Im : là hệ số mở rộng thang đo dòng điện

C
H

Ư
Ơ
N
G
3


C
H

Ö
Ô
N
G
3


Mở rộng tầm đo cho ampe kế :
* Dùng RShunt từng cấp :

C
H

Ư
Ơ
N
Điện trở ở các tầm đo :
Với :

Ii

ni 
Im

Rm
RSi 
ni  1

: là hệ số mở rộng thang đo

G
3


* Dùng mạch Ayrton :
Im

•- Ở tầm đo I1 :
RS 1  R1  R2  R3 

Rm I fs
I1  I fs

I1

Rcc  Rm

•- Ở tầm đo I2 :
RS 2  R2  R3 

Rm  R1 I fs

I 2  I fs

(2)

•- Ở tầm đo I3 :

Rm  R1  R2 I fs
I 3  I fs

Rcc  Rm  R1  R2

R2

I2

H

R3

Ư

I3

Itđ

Rcc  Rm  R1

RS 3  R3 

R1

(1)

C

Rm, Ifs

Giải các phương trình (1),
(2) và (3) ta sẽ có giá trò
R1, R2 và R3.

Ơ
N
G

(3)

* Công thức giải nhanh :

I1RS1  I 2 RS 2  I 3 RS 3    I n RSn

3


b. Dùng cơ cấu điện từ :
Ampe kế điện từ được chế tạo dựa trên cơ cấu điện từ.
Nếu I < Ifs : thì ampe kế là cơ cấu điện từ (không mở rộng thang
đo)
Nếu I > Ifs : thì ampe kế là cơ cấu điện từ có mở rộng thang đo.
* Các cách mở rộng thang đo dòng :

- Thay đổi số vòng dây và đường kính dây sao cho lực từ
N3
N2
N1
F = NI là không đổi :
I1
I2
I3

I1.(N1+N2+N3) = I2.(N2+N3) = I3.N3

Chia cuộn dây tónh thành nhiều phân đoạn bằng nhau, thay đổi
cách nối ghép các phân đoạn này (song song hoặc nối tiếp) để
tạo ra các thang đo khác nhau.
Đo được I

Đo được 2I

C
H

Ư
Ơ
N
G
3

Đo được 4I

c. Đo dòng DC dùng cơ cấu điện động :
* Khi dòng điện cần đo : I <= 0,5A thì Ampemét có cuộn
dây động và cuộn dây tónh mắc nối tiếp.
* Khi dòng điện cần đo : I > 0,5A thì Ampemét cuộn dây
động và cuộn dây tónh mắc song song với nhau.
Cuộn động

Cuộn tónh

Cuộn tónh

I <= 0,5 A

Cuộn động

I > 0,5 A

Ngoài ra ta còn có thể mở rộng thang đo dòng bằng cách
mắc thêm RS song song với cuộn dây di động.

C
H

Ư
Ơ
N
G
3

2. Đo dòng AC :

C

a. Đo dòng AC dùng cơ cấu từ điện + bộ chỉnh lưu bằng
diode :
Icltb

* Chỉnh lưu bán kỳ : IAC

ICl

Imax

H

Icltb
t

I cltb  0,318I max  0,318 2I RMS  0,45I RMS
* Chỉnh lưu toàn kỳ :
ICl

Icltb
t

I cltb  0,636I max  0,636 2I RMS  0,9I RMS

Ư
Ơ

N
G
3


b. Đo dòng AC dùng cơ cấu điện từ và cơ cấu điện động :
Phần này tương tự phần đo dòng DC.
c. Đo dòng AC dùng bộ biến đổi nhiệt điện :
* Hiện tượng nhiệt điện. Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa t
Et
và t0 thì có sức điện động nhiệt giữa
t0
hai đầu của hai thanh kim loại.
Kim loại A
t Kim loại B
Et = f(t – t0) = f(Dt)
Ict

Khi cho dòng điện Ix chạy qua phần tử đốt
nóng. Nhiệt độ của phần tử này làm nóng
đầu công tác của cặp nhiệt ngẫu và ở đầu tự
IX
do của nó sẽ xuất hiện suất điện động nhiệt
Phần tử đốt nóng
Et .
Hai đầu tự do cặp nhiệt ngẫu được nối với nhau thông qua cơ
cấu chỉ thò từ điện. Trong cơ cấu này có dòng chảy và kim
chỉ thò sẽ lệch một góc .
a = Si.Ict = f(Et) = f(Dt) = f(Ix)
Ưu điểm: là cho phép đo dòng điện ở tần số cao; dải tần

làm việc rộng (từ một chiều đến hàng trăm MHZ).

C
H

Ư
Ơ
N
G
3


3. Đo dòng điện trung bình và lớn :
a. Đo dòng điện trung bình :

C

Dòng điện trung bình là 1mA < I < 200 A
Sử dụng trực tiếp các ampe kế một chiều và xoay chiều
với các giới hạn đo thích hợp để đo.
b. Đo dòng điện lớn :
* Dòng điện một chiều sử dụng các ampe
kế một chiều kết hợp với điện trở shunt
ngoài.

I

Rm

Im

RSn

I1 = Kiđm.I2

Kiđm = I1đm./ I2đm
Kiđm = Tỉ số biến dòng

Ư
Ơ
N

* Dòng xoay chiều sử dụng các ampe kế
xoay chiều kết hợp với biến dòng điện
I1

Biến dòng điện là một máy biến áp đặc biệt làm
việc ở chế độ thứ cấp ngắn mạch .

H

I2
BI

G
3


1. Khái niệm :
Dụng cụ dùng để đo điện áp gọi là vôn kế (voltmeter).

Một số hình ảnh của vôn kế :

C
H

Ư
Ơ
N
G
3


C
H

Ö
Ô
N
G
3


Cách mắc vôn kế :
Để đo điệp áp giữa 2 điểm trong một mạch điện, ta mắc
vôn kế song song với 2 điểm đó như hình sau :

C
H

Ư

Ơ
N
G
3


C

Sai số khi mắc vôn kế :
Khi chưa có vôn kế :
Khi có vôn kế :

V = IRt
V’ = I(RV  Rt)

Sai số tương đối của phép đo điện áp là :

Rt

100%
RV
* Nhận xét : để sai số nhỏ thì nội trở của Vôn kế phải lớn
(lớn hơn rất nhiều so với Rt)

H

Ư
Ơ
N
G

3


2. Đo điện áp một chiều :
a. Dùng cơ cấu từ điện :

Rm

Im

C

UCC

Khi U < Um vôn kế là một chỉ thò từ điện và RV = Rm
Khi U > Um mở rộng tầm đo áp bằng cách mắc điện trở RP
nối tiếp với cơ cấu
Giá trò điện trở RP được xác đònh :

U Um
RP 
I

Rm

RP

U

Ư

Ơ
N

- Độ nhạy và nội trở của vôn kế :

1
k / V 
S dc 
I fs

H

RV  S dc .U tđ

G
3


Mở rộng tầm đo cho vôn kế :
+ Dùng Rp từng cấp song song :

U

U1
U2

RP2

U3

RP3

RP1

Rm

U3

U2

RP2 RP1
U1

H

Ư
Ơ

+ Dùng Rp từng cấp nối tiếp :
RP3

C

N

Rm
U

b. Dùng cơ cấu điện từ và điện động (tương tụ như phần
đo dòng dùng cơ cấu điện từ và cơ cấu điện động :

G
3