Giáo trình mô đun Kỹ thuật đo lường (Nghề Kỹ thuật lắp ráp, sửa chữa máy tính - Trình độ trung cấp) – CĐ Kỹ thuật Công nghệ BR–VT

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ

GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN: KY THT ĐO L
̃
̣
ƯƠNG
̀
NGHỀ:  KỸ THUẬT LĂP RAP VA S
́
́
̀ ỬA CHƯA MAY TINH
̃
́
́
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CÂP
́
Ban hành kèm theo Quyết định số:    /QĐ­CĐKTCN… ngày….tháng….năm  
2020  của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR – VT

1


Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2020
TUN BỐ BẢN QUYỀN
Nhằm đáp  ứng nhu cầu học tập và nghiên cứu cho giảng viên và sinh 
viên nghề Kỹ thuật lắp ráp và sửa chữa máy tinh  trong trường Cao đẳng Kỹ 
thuật Cơng nghệ  Bà Rịa – Vũng Tàu. Chúng tơi đã thực hiện biên soạn tài  
liệu kỹ thuật đo lường này.
Tài liệu được biên soạn thuộc loại giáo trình phục vụ  giảng dạy và 

học tập, lưu hành nội bộ  trong nhà trường nên các nguồn thơng tin có thể 
được phép dùng ngun bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và 
tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh 
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

2


MUC LUC
̣
̣

LỜI GIỚI THIỆU
Trong chương trình đào tạo nghề Kỹ thuật lăp rap va s
́ ́ ̀ ửa chưa may tinh
̃
́ ́  
của trường cao đẳng Kỹ  Thuật  Cơng  Nghệ    Bà Rịa Vũng Tàu  mơ đun  Kỹ 
tht đo l
̣
ương
̀  là một   mơ đun giữ  một vị  trí rất quan trọng: rèn luyện  tay 
nghề cho học sinh. Việc dạy thực hành địi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị 
đầy đủ  đồng thời cần một giáo trình nội bộ, mang tính khoa học và đáp ứng 
với u cầu thực tế.
Nội dung của giáo trình “Ky tht đo l
̃
̣
ương

̀ ” bao gơm 6 bai:
̀
̀
Bài 1: Đại cương về đo lường điện 
Bài 2: Lắp đặt đồng hồ đo điện áp 
Bài 3: Lắp đặt đồng hồ đo dịng điện 
Bài 4: Sử dụng đồng hồ vạn năng 
Bài 5: Sử dụng máy hiện sóng 
Bài 6: Sử dụng Card Test 
Đã  được xây dựng trên cơ  sở  kế  thừa những nội dung giảng dạy của  
các trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng u cầu nâng cao 
chất lượng đào tạo phục vụ  sự  nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất 
nước,. 
Giáo trình được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức  
mới và biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề  cập những nội dung cơ 
bản, cốt yếu để tùy theo tính chất của các ngành nghề đào tạo mà giảng viên  

3


tự  điều chỉnh ,bổ xung cho thích hợp và khơng trái với quy định của chương 
trình đào tạo trung câṕ  .
Tuy các tác giả  đã có nhiều cố  gắng khi biên soạn, nhưng giáo trình 
chắc chắn khơng tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự tham gia  
đóng góp ý kiến của các đồng nghiệp và các chun gia kỹ thuật đầu ngành.
Xin trân trọng cảm ơn!
                                                     Bà Rịa , ngày….tháng…..... năm2020
                                                       Tham gia biên soạn:  Bùi Văn Vinh 

4

GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN
Tên mơ đun: Đo Lường Điện
Mã mơ đun: MĐ 13
*Vị trí, tính chất,ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
­ Vị trí: Mơ đun này học sau các MƠ ĐUN An tồn Vệ sinh cơng nghiệp; cấu 
trúc máy tính .
 ­ Tính chất: Là mơ đun kĩ thuật chun mơn, thuộc mơ đun đào tạo nghề cơ 
sở
­ Ý nghĩa và vai trị của mơ đun: Giúp cho người học có khả năng sử dụng 
được một số dụng cụ đo lường thường gặp trong thực tế.
* Mục tiêu mơ đun:
* Về kiến thức: 
­ Đo được các thơng số và các đại lượng cơ bản của mạch điện.
­ Sử dụng được các loại máy đo để kiểm tra, phát hiện hư hỏng của thiết bị/ 
hệ thống điện.
­ Gia cơng kết quả đo nhanh chóng, chính xác.
­ Đảm bảo an tồn cho người và thiết bị.
­ Phát huy tính chủ động, sáng tạo và tập trung trong cơng việc.
* Về kỹ năng nghề:
­ Giải thích các khái niệm về đo lường, đo lường điện.
­ Nắm được các loại sai số của phép đo, vận dụng phù hợp các phương pháp 
hạn chế sai số.
 ­ Đo các đại lượng điện bằng phương pháp đo trực tiếp hoặc gián tiếp.
­ Sử dụng và bảo quản được các loại: Đồng hồ đo VOM , máy hiện sóng, 
card test main  đúng tiêu chuẩn kỹ thuật.
 ­ Lựa chọn, lắp đặt được đồng hồ đo dịng điện, điện áp đúng u cầu kỹ 
thuật.
 ­ Đo các đại lượng điện bằng VOM , máy hiện sóng, card test main  đúng u 

cầu kỹ thuật.
* Về thái độ lao động:
 ­   Rèn luyện tính chinh xac, chu đơng, nghiêm túc trong cơng vi
́
́
̉ ̣
ệc.
  Các kỹ năng cần thiết khác:
       + Phối hợp tốt trong làm việc nhóm.
*Nội dung mơ đun: 

5


BÀI 01: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN
Giới thiệu:
Bài 01 trình bày khái niệm đo lường, các phương pháp đo và các dạng sai  
số, cách hạn chế sai số trong đo lường.
Mục tiêu:
­  Giải thích các khái niệm về đo lường, đo lường điện.
­  Nắm được các loại sai số của phép đo, vận dụng phù hợp các phương pháp 
hạn chế sai số.
­  Đo các đại lượng điện bằng phương pháp đo trực tiếp hoặc gián tiếp.
­  Rèn luyện tính chinh xac, chu đơng, nghiêm túc trong cơng vi
́
́
̉ ̣
ệc.
Nội dung:
1. Khái niệm về đo lường điện

1.1.  Khái niệm về đo lường.
Trong q trình nghiên cứu khoa học nói chung và cụ thể là từ  việc nghiên 
cứu, thiết kế, chế tạo, thử  nghiệm cho đến khi vận hành, sữa chữa các thiết  
bị, các q trình cơng nghệ… đều u cầu phải biết rõ các thơng số  của đối 
tượng để có các quyết định phù hợp. Sự  đánh giá các thơng số  quan tâm của  
các đối tượng nghiên cứu được thực hiện bằng cách đo các đại lượng vật lý 
đặc trưng cho các thơng số đó.
       Đo lường là một q trình đánh giá, định lượng về đại lượng cần đo  
để có kết quả bằng số so với đơn vị đo.
       Kết quả đo lường (A x) là giá trị bằng số, được định nghĩa bằng tỉ số giữa  
đại lượng cần đo (X) và đơn vị đo (Xo):
Ax = X/Xo.     
1.1
Từ  (1.1) có phương trình cơ bản của phép đo:
X = Ax .Xo
Chỉ rõ sự so sánh X so với Xo, như vậy muốn đo được thì đại lượng cần đo 
X phải có tính chất là các giá trị của nó có thể so sánh được, khi muốn đo một  
đại lượng khơng có tính chất so sánh được thường phải chuyển đổi chúng 
thành đại lượng có thể so sánh được.  
     Ví dụ: đo được dịng điện I=5A, có nghĩa là: đại lượng cần đo là dịng điện 
I, đơn vị đo là A(ampe), kết quả bằng số là 5.

6


1.2. Khái niệm về đo lường điện.
      Đo lường điện là một q trình đánh giá định lượng về các đại lượng điện  
(điện áp, dịng điện, điện trở, điện dung, điện cảm, tần số, cơng suất, điện  
năng, hệ số cơng suất… ) để có kết quả bằng số so với đơn vị đo.
1.3 Các phương pháp đo.

Định nghĩa: 
Phương pháp đo là việc phối hợp các thao tác cơ bản trong q trình đo, bao  
gồm các thao tác: xác định mẫu và thành lập mẫu, so sánh, biến đổi, thể hiện 
kết quả hay chỉ thị.
Phân loại: 
Trong thực tế thường phân thành hai loại phương pháp đo:  
­ Phương pháp đo biến đổi thẳng.
­ Phương pháp đo so sánh.
1.3.1 Phương pháp biến đổi thẳng.
­  Định nghĩa: 
Là phương pháp đo có sơ  đồ  cấu trúc theo kiểu biến đổi thẳng, nghĩa là 
khơng có khâu phản hồi.
­  Q trình thực hiện:  
+  Đại lượng cần đo X qua các khâu biến đổi để  biến đổi thành con số   N X, 
đồng thời đơn vị của đại lượng đo XO cũng được biến đổi thành con số NO .
+  Tiến hành quá trình so sánh giữa đại lượng đo và đơn vị  (thực hiện phép  
chia NX/NO),
Thu được kết quả đo:     
AX = X/XO = NX/NO 
(1.2)

7


Hình 1.: L ư u  đ ồ  ph ươ ng pháp  đo bi ế n  đ ổ i th ẳ ng
Q trình này được gọi là q trình biến đổi thẳng, thiết bị  đo thực hiện  
q trình này gọi là thiết bị đo biến đổi thẳng. Tín hiệu đo X và tín hiệu đơn 
vị XO sau khi qua khâu biến đổi (có thể là một hay nhiều khâu nối tiếp) có thể 
được qua bộ biến đổi tương tự­số A/D để có NX và NO , qua khâu so sánh có 
NX/NO. 

        Dụng cụ đo biến đổi thẳng thường có sai số  tương đối lớn vì tín hiệu  
qua các khâu biến đổi sẽ có sai số bằng tổng sai số của các khâu, vì vậy dụng 
cụ  đo loại này thường được sử  dụng khi độ  chính xác u cầu của phép đo 
khơng cao lắm.
1.3.2 Phương pháp đo kiểu so sánh
­  Định nghĩa:  là phương pháp đo có sơ  đồ  cấu trúc theo kiểu mạch vịng, 
nghĩa là có khâu phản hồi.

8


Hình 1. : L ư u  đ ồ  ph ươ ng pháp  đo bi ế n  đ ổ i ki ể m so sánh
­  Q trình thực hiện:
+  Đại lượng đo X và đại lượng mẫu X O được biến đổi thành một đại lượng 
vật lý nào đó thuận tiện cho việc so sánh.
+  Q trình so sánh X và tín hiệu XK (tỉ lệ với XO) diễn ra trong suốt q trình 
đo, khi hai đại lượng bằng nhau đọc kết quả X K sẽ có được kết quả đo. Q 
trình đo như  vậy gọi là q trình đo kiểu so sánh. Thiết bị  đo thực hiện q  
trình này gọi là thiết bị đo kiểu so sánh (hay cịn gọi là kiểu bù).
­ Các phương pháp so sánh:  bộ  so sánh SS thực hiện việc so sánh đại 
lượng đoX và đại lượng tỉ  lệ  với mẫu XK, qua bộ  so sánh có: ∆X = X ­ XK. 
Tùy thuộc vào cách so sánh mà sẽ có các phương pháp sau:  
     +  So sánh cân bằng:  
        oQ trình thực hiện: đại lượng cần đo X và đại lượng tỉ lệ với mẫu X K 
= NK.XO được so sánh với nhau sao cho ∆X = 0, từ đó suy ra X = XK = NK.XO
⇒  suy ra kết quả đo:
AX= X/XO = NK
(1.3)
      Trong q trình đo, XK phải thay đổi khi X thay đổi để  được kết quả  so 
sánh là ∆X = 0 từ đó suy ra kết quả đo.

         o Độ  chính xác:  phụ  thuộc vào độ  chính xác của XK  và độ  nhạy của 
thiết bị chỉ thị cân bằng (độ chính xác khi nhận biết ∆X = 0).    
Ví dụ: cầu đo, điện thế kế cân bằng …
    + So sánh khơng cân bằng:  
       o Q trình thực hiện:  đại lượng tỉ  lệ  với mẫu XK là khơng đổi và biết 
trước, qua bộ so sánh có được ∆X = X ­ XK, đo ∆X sẽ có được đại lượng đo 
X = ∆X + XKtừ đó có kết quả đo:  
AX = X/XO = (∆X + XK)/XO 
      o Độ  chính xác: độ  chính xác của phép đo chủ  yếu do độ  chính xác của 
XK quyết định, ngồi ra cịn phụ  thuộc vào độ  chính xác của phép đo ∆X, giá 
trị  của ∆X so với X (độ  chính xác của phép đo càng cao khi ∆X càng nhỏ  so 
với X).  
       Phương pháp này thường được sử dụng để đo các đại lượng khơng điện,  
như đo ứng suất (dùng mạch cầu khơng cân bằng), đo nhiệt độ…
    +  So sánh khơng đồng thời:  
      o Q trình thực hiện: dựa trên việc so sánh các trạng thái đáp  ứng của  
thiết bị đo khi chịu tác động tương ứng của đại lượng đo X và đại lượng tỉ lệ 
với mẫu XK, khi hai trạng thái đáp ứng bằng nhau suy ra X = XK .
        Đầu tiên dưới tác động của X gây ra một trạng thái nào đo trong thiết bị 

9


đo, sau đó thay X bằng đại lượng mẫu XK thích hợp sao cho cũng gây ra đúng 
trạng thái như  khi X tác  động, từ  đó suy ra X = XK. Như  vậy rõ ràng là XK 
phải thay đổi khi X thay đổi.
       o Độ  chính xác:  phụ  thuộc vào độ  chính xác của X K. Phương pháp này 
chính xác vì khi thay XK  bằng X thì mọi trạng thái của thiết bị  đo vẫn giữ 
ngun. Thường thì giá trị  mẫu được đưa vào khắc độ  trước, sau đó qua các  
vạch khắc mẫu để  xác định giá trị  của đại lượng đo X. Thiết bị   đo theo 

phương pháp này là các  thiết bị đánh giá trực tiếp như  vơnmét, ampemét chỉ 
thị kim. 
    + So sánh đồng thời:  
         o Q trình thực hiện: so sánh cùng lúc nhiều giá trị của đại lượng đo X  
và đại lượng mẫu XK, căn cứ vào các giá trị bằng nhau suy ra giá trị  của đại 
lượng đo.
           Ví dụ:  xác  định 1 inch bằng bao nhiêu mm: lấy thước có chia  độ  mm 
(mẫu), thước  kia theo inch (đại lượng cần  đo),  đặt  điểm 0 trùng nhau,  đọc 
được các điểm trùng nhau là: 127mm và 5 inch, 254mm và 10 inch, từ đó có 
được:
1 inch = 127/5 = 254/10 = 25,4 mm
       Trong thực tế thường sử dụng phương pháp này để thử nghiệm các đặc 
tính của các cảm biến hay của thiết bị  đo để  đánh giá sai số  của chúng. Từ 
các phương pháp đo trên có thể có các cách thực hiện phép đo là:
­ Đo trực tiếp: kết quả có chỉ sau một lần đo.
­ Đo gián tiếp: kết quả có bằng phép suy ra từ một số phép đo trực tiếp.
­ Đo hợp bộ: như  gián tiếp nhưng phải giả   một phương trình hay một hệ 
phương trình mới có kết quả.
­ Đo thống kê: đo nhiều lần và lấy giá trị trung bình mới có kết quả.
2. Các sai số và phương pháp hạn chế sai số.
2.1. Khái niệm về sai số.
          Trong kỹ thuật đo lương người ta ln tìm cách chế tạo ra những dụng  
cụ đo ngày càng chính xác hơn, hồn hảo hơn, nhưng vẫn khơng tránh khỏi sai  
số. Ngun nhân gây nên sai số thường do:
­    Dụng cụ đo.
­ Phương pháp đo được chọn.
­ Mức độ cẩn thận khi đo.
        Do vậy kết quả đo lường khơng đúng với giá trị chính xác của đại 
lượng đo mà có sai số, gọi là sai số của phép đo.

10


       Như vậy muốn có kết quả  chính xác của phép  đo thì trước khi đo phải 
xem xét các điều kiện đo để  chọn phương pháp đo phù hợp, sau khi đo cần 
phải gia cơng các kết quả thu được nhằm tìm được kết quả chính xác. 
2.2. Các loại sai số.
Sai số phép đo người ta thường chia thành các loại sau:
2.2.1. Sai số hệ thống (systematic error):
        Là những sai số phụ thuộc một cách có quy luật vào người đo, dụng cụ 
đo và hồn cảnh đo. Khi lặp lại những lần đo thì trị số gần giống nhau. Sai số 
hệ thống được chia thành các loại sau.
Sai số cơ bản của dụng cụ đo: là sai số vốn có của dụng cụ đo quyết định  
bởi q trình chế tạo, sai số này được quy về cấp độ  chính xác của dụng cụ 
đo ở điều kiện tiêu chuẩn.
Ví dụ: sai số hệ thống khơng đổi có thể là: sai số do khắc độ thang đo (vạch 
khắc độ bị  lệch…),
Sai số phụ của dụng cụ đo: gây nên do điều kiện làm việc khác điều kiện  
tiêu chuẩn của dụng cụ đo.
    Ví dụ: Sai số hệ thống thay đổi có thể là sai số do sự dao  động của nguồn 
cung cấp (pin yếu,  ổn áp khơng tốt…), do  ảnh hưởng của trường điện từ, do 
hiệu chỉnh dụng cụ đo khơng chính xác …
Sai số do thói quen: do người đo có thói quen nhìn nghiên, nhìn lệch khi đọc  
kết quả đo hoặc đặt thiết bị đo khơng thích hợp..
Sai số lý luận: do dùng cơng thức khơng thích hợp khi tính tốn.
2.2.2. Sai số ngẫu nhiên.
Là sai số khơng tn theo một quy luật vật lý nào mà nó tn theo quy luật 
xác suất. Ngun nhân là do sự  thay đổi bất thường của các điều kiện trong 
q trình đo như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, từ trường… thay đổi đột ngột. Để 
bớt sai số này ta phải đo nhiều lần rồi lấy giá trị trung bình.

2.2.3. Sai số dối (nhầm lẫn)
Là sai số làm lệch hẳn kết quả đo do đọc nhầm thang đo, nhìn nhầm số, …  
kết quả này phải hủy bỏ.
Ngồi ra để đánh giá sai số của dụng cụ đo người ta dựa vào các loại sai số 
sau:
­ Sai số tuyệt đối ( X): là hiệu giữa kết quả đo lường X so với giá trị của 
đại lượng đo Xth.
X = X ­ Xth
Giá trị thực Xth của đại lượng đo: là giá trị của đại lượng đo xác định được 
11


với một độ chính xác nào đó (thường nhờ các dụng cụ mẫu có cấp chính xác 
cao hơn dụng cụ đo được sử dụng trong phép đo đang xét).  
Giá trị chính xác (giá trị đúng) của đại lượng đo thường khơng biết trước, 
vì vậy khi đánh giá sai số của phép đo thường sử dụng giá trị thực Xth của đại 
lượng đo.
Như vậy ta chỉ có sự đánh giá gần đúng về kết quả của phép đo. Việc xác 
định sai số của phép đo ­ tức là xác định độ  tin tưởng của kết quả đo là một 
trong những nhiệm vụ cơ bản của đo lường học.
­ Sai số  tương  đối  (γ X):  là tỉ  số  giữa sai số  tuyệt đối và giá trị  thực tính  
bằng phần trăm: 
Sai số tương đối đặc trưng cho chất lượng của phép đo.

Vì  Xth   X
Sai số tương đối đặc trưng cho chất lượng của phép đo.
­ Cấp chính xác.
         Định nghĩa: cấp chính xác của dụng cụ  đo là giá trị  sai số  cực đại mà 
dụng cụ  đo mắc phải. Cấp chính xác của dụng cụ  đo được qui định đúng 
bằng sai số tương đối qui đổi của dụng cụ đó và được Nhà nước qui định cụ 

thể:

  với: ∆Xm­ sai số tuyệt đối cực đại, Xm­ giá trị lớn nhất của thang đo.
        Sau khi xuất xưởng chế   tạo thiết bị đo lường sẽ được kiểm nghiệm 
chất lượng, chuẩn hóa và xác định cấp chính xác. Từ cấp chính xác của thiết 
bị đo lường sẽ đánh giá được sai số của kết quả đo.  
      Thường cấp chính xác của dụng cụ đo được ghi ngay trên dụng cụ hoặc 
ghi trong sổ tay kĩ thuật của dụng cụ đo.
       Theo quy định hiện hành của nhà nước, các dụng cụ  đo cơ  điện có cấp  
chính xác: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1.0; 1,5; 2.0; 2,5; và 4.0.
  Thiết bị đo số có cấp chính xác: 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1.
2.3. Phương pháp hạn chế sai số.
Một trong những nhiệm vụ cơ bản của mỗi phép đo chính xác là phải phân 
tích các  ngun nhân có thể  xuất hiện và loại trừ  sai số  hệ  thống. Mặc dù 
việc phát hiện sai số  hệ thống là phức tạp, nhưng nếu  đã phát hiện thì việc 
loại trừ sai số hệ thống sẽ khơng khó khăn.

12


­

      Việc loại trừ sai số hệ thống có thể tiến hành bằng cách:  
   ­   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…
   ­  Q trình đo có phương pháp phù hợp: tiến hành nhiều phép đo bằng 
các  phương pháp khác nhau; sử dụng phương pháp thế…
    ­   Xử  lý kết quả đo sau khi đo: sử  dụng cách bù sai số  ngược dấu (cho  
một lượng hiệu chỉnh với dấu ngược lại); trong trường hợp sai số hệ thống  
khơng đổi thì có thể loại được bằng cách đưa vào một lượng hiệu chỉnh hay  

một hệ số hiệu 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  được nhân với kết quả đo nhàm loại trừ  sai số 
hệ thống.
       Trong thực tế khơng thể  loại trừ  hồn tồn sai số  hệ  thống. Việc giảm  
ảnh hưởng sai số  hệ  thống có thể  thực hiện bằng cách chuyển thành sai số 
ngẫu nhiên.
Câu hỏi bài tập:
1.1. Khái niệm đo lường và đo lường điện?
1.2. Các phương pháp đo lường thường được sử dụng?
1.3. Các dạng sai số và phương pháp hạn chế sai số?
Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập:
Sinh viên phải nắm được khái niệm đo lường và đo lường điện.
­ Sinh viên phải hiểu được các phương pháp đo và các dạng sai số, cách hạn 
chế sai số.

13


BÀI 02: LẮP ĐẶT ĐỒNG HỒ ĐO ĐIỆN ÁP
Giới thiệu:
Vơn mét là thiết bị  dùng để  đo điện áp, được lắp đặt cố  định trên mặt tủ 
điện hoặc tại một vị trí cố định nào đó cần  theo dõi điện áp. Bài này trình bày  
cấu tạo, ngun lý hoạt động của vơn mét và phương pháp lựa chọn và lắp  
đặt vơn mét đo điện áp.
Mục tiêu:
­  Trình bày được cấu tạo, ngun lý làm việc của vơn mét
­   Lựa chọn, lắp đặt được đồng hồ đo điện áp đúng u cầu kỹ thuật.
­   Đọc đúng giá trị điện áp đo được.

­   Sử dụng và bảo quản đồng hồ đo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật.
­   Rèn luyện tính chinh xac, chu đơng, nghiêm túc trong cơng vi
́
́
̉ ̣
ệc.
Nội dung:  
1. Ngun lý đo điện áp.
Để  đo điện áp người ta thường dùng các vơnmet từ  điện, điện từ, điện 
động, từ điện chỉnh lưu…mắc song song với mạch cần đo.
1.1.  Hình ảnh vơn kế.
+ Vơn kế analog.

14


Hình 2. : Hình  ả nh Vơn k ế  analog

15


a) Vôn k ế  t ừ  đi ệ n   b) Vôn k ế  đi ệ n t ừ   c) Vôn k ế  đi ệ n đ ộ ng
+ Vôn kế digital.

       

16


Hình 2. : Hình  ả nh vơn k ế  Digital

1.2. Ngun lý đo điện áp.
Để đo điện áp ta dùng vơn kế mắc song song với phần tử cần đo điện áp 
như hình vẽ.
      

17


Hình 2. :  Ngun lý đo đi ệ n áp
2. Cấu tạo và ngun lý làm việc của Vơn mét
Vơn mét được cấu tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị từ điện, điện từ, điện động, 
từ điện chỉnh lưu…..
2.1 Cơ cấu đo từ điện.
2.1.1 Cấu tạo.
                              
Cơ cấu từ điện gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động:
  ­ Phần tĩnh: gồm: nam châm vĩnh cửu 1 tạo ra từ trường cố định, thang đọc  
8 để đọc giá trị đo được và trụ 9 dùng để làm giá đỡ cho trục quay.
  ­ Phần động:  gồm: khung dây quay 4 được quấn lên lõi thép 2. Khung dây 
được gắn vào trục quay 3 (hoặc dây căng, dây treo). Trên trục quay có hai lị 
xo cản 5 mắc ngược chiều nhau dùng tạo ra momen cản và để đưa dịng điện  
vào khung dây, đối trọng 7 dùng để thăng bằng kim chỉ 6.
2.1.2 Ngun lý hoạt động
Khi có dịng điện chạy qua khung dây 5 (phần động), dưới tác động của từ 
trường nam châm vĩnh cửu 1 (phần tĩnh) sinh ra mơmen quay M q làm khung 
dây lệch khỏi vị  trí ban đầu một góc  α. Mơmen quay được tính theo biểu  
thức:

we  : là năng lượng điện từ  tỷ  lệ  với độ  lớn của từ  thơng trong khe hở  khơng  
khi và dịng điện trong khung dây.

We =  Ø.I = BSWIα
B: độ từ cảm của nam châm vĩnh cữu.
S: tiết diện của khung dây.
W: số vịng dây của khung dây.
α: góc lệch của khung dây khỏi vị trí ban đầu.
    từ trên ta có:

Tại vị trí cân bằng, mơmen quay bằng mơmen cản:
(PTĐTCC đo từ điện)
      Với một cơ cấu chỉ thị cụ thể do B, S, W, D là hằng số nên góc lệch α tỷ 

18


lệ bậc nhất với dịng điện I chạy qua khung dây.
2.2. Cơ cấu đo điện từ
2.2.1. Cấu tạo
gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động:
­ Phần tĩnh: là cuộn dây 1 bên trong có khe hở  khơng khí (khe hở  làm việc) 
và thang đọc 8.  
­ Phần động: là lõi thép 2 được gắn lên trục quay 5, lõi thép có thể quay tự 
do trong khe làm việc của cuộn dây. Trên trục quay có gắn: bộ  phận cản dịu 
khơng khí 4, kim chỉ 6, đối trọng 7. Ngồi ra cịn có lị xo cản 3.
Hình 2. : Cấu tạo chung của cơ cấu chỉ thị điện từ.
2.2.2. Ngun lý hoạt động
Dịng điện I chạy vào cuộn dây 1 (phần tĩnh) tạo thành một nam châm điện 
hút lõi thép 2 (phần động) vào khe hở khơng khí vớimơmen quay: 

  

với: 

L: điện cảm của cuộn dây.
I: dịng điện chảy trong cuộn dây.
Do đó:
Khi ở vị trí cân bằng :  Mc = Mq

Là phương trình thể hiện đặc tính của cơ cấu chỉ thị điện từ.
2.3 Cơ cấu đo điện động.
2.3.1. Cấu tạo.
Gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động:

19


20


Hình 2. : C ấ u t ạ o c ủ a c ơ  c ấ u ch ỉ  th ị đi ệ n  đ ộ ng.
­ Phần tĩnh: gồm: cuộn dây 1 (được chia thành hai phần nối tiếp nhau) để 
tạo ra từ trường khi có dịng điện chạy qua. Trục quay chui qua khe hở giữa  
hai phần cuộn dây tĩnh.
­ Phần động: gồm một khung dây 2 đặt trong lịng cuộn dây tĩnh. Khung dây 
2 được gắn với trục quay, trên trục có lị xo cản, bộ phận cản dịu và kim chỉ 
thị.
  Cả phần
 động và phần tĩnh được bọc kín bằng màn chắn để 
ngăn chặn ảnh hưởng của từ trường ngồi.
2.3.2 Ngun lý hoạt động
         Khi có dịng điện I1 chạy vào cuộn dây 1 (phần tĩnh) làm xuất hiện từ 

trường trong lịng cuộn dây. Từ  trường này tác động lên dịng điện I 2  chạy 
trong khung dây 2 (phần động) tạo nên mơmen quay làm khung dây 2 quay  
một góc α.  
Mơmen quay được tính:
với:      We là năng điện từ trường.
    Có hai trường hợp xảy ra:
­ I1, I2 là dịng điện một chiều:  

Trong đó: L1, L2 : là điện cảm của cuộn dây phần tỉnh và phần động.
M12: là hỗ cảm giữa hai cuộn dây tĩnh và động.
I1, I2 : là dịng điện 1 chiều chạy trong hai cuộn dây tĩnh và động.
Do L1, L2 khơng thay đổi khi khung dây quay trong cuộn dây tĩnh do đó đạo  
hàm của chúng theo góc α bằng 0 và ta có.

Khi ở vị trí cân bằng: 

Mq =  Mc

ptđt cơ cấu
­ I1 và I2 là dòng điện xoay chiều:

21


Với ψ là góc lệch pha giữa hai dịng điện.
ở điều kiện cân bằng: 
Mq = Mc

ptđt cơ cấu
3. Mở rộng thang đo Vơn mét

3.1 Vơn mét từ điện
Vơnmét từ điện ứng dụng cơ cấu chỉ thị từ điện để đo điện áp, gồm có:
­ Vơnmét từ điện đo điện áp một chiều
­ Vơnmét từ điện do điện áp xoay chiều
 Vơn mét từ điện đo điện áp một chiều: 
Cơ  cấu từ  điện chế  tạo sẵn, có điện áp định mức khoảng 50 ÷ 75mV.  
Muốn tạo ra các vơnmét đo điện áp lớn hơn phạm vi này cần phải mắc nối 
tiếp với cơ  cấu từ  điện những điện trở  phụ  R P  (thường làm bằng vật liệu 
manganin) như hình 2.7:
a)
b)
Hình 2.: Mở rộng thang đo vơnmét từ điện:
a) Một cấp điện trở phụ: mở rộng thêm 1 thang đo
b) Ba cấp điện trở phụ: mở rộng thêm 3 thang đo
  Giá trị điện trở phụ phù hợp với điện áp UX cần đo được xác định như sau:
RP = Rcc. (m ­ 1)
Với : m = UX/UCC: gọi là hệ số mở rộng thang đo điện áp.
UCC: gọi là điện áp định mức của cơ cấu.
Bằng phương pháp này có thể tạo ra các vơnmét từ điện nhiều thang đo khi 
mắc nối tiếp vào cơ  cấu từ  điện các điện trở  phụ  khác nhau. Ví dụ  sơ  đồ 
vơnmét từ điện có 3 thang đo như hình 2.7b.
Bài tập: Tính giá trị điện trở phụ phù hợp với các điện áp cần đo là  UX1 = 
110V, UX2 = 220V, UX3 = 380V. Biết rằng vơn mét có cơ cấu đo từ điện và có 
Ucc = 60mV và Rcc = 99Ω. 
Giải:
Giá trị điện trở phụ RP1 phù hợp với điện áp cần đo UX1 = 110V là
m1 = UX1/Ucc = 110/0.06 = 1833,3
RP1 = Rcc. (m ­ 1) = 99*(1833.3 ­1) = 181401 (Ω) ≈ 181,4 (KΩ)
Giá trị điện trở phụ RP2 phù hợp với điện áp cần đo UX2 = 220V là

22


(Tương tự trên học sinh tự làm)
Các vơnmét từ  điện đo trực tiếp tín hiệu một chiều có sai số  do nhiệt độ 
khơng đáng kể vì hệ số nhiệt độ của mạch vơnmét được xác định khơng chỉ là 
hệ  số  nhiệt độ  dây đồng của cơ  cấu từ  điện mà cịn tính cả  hệ  số  nhiệt độ 
của điện trở  phụ trong khi điện trở  phụ  có điện trở  ít thay đổi theo nhiệt độ 
do được chế  tạo bằng manganin.
 Vơnmét từ điện do điện áp xoay chiều: đo điện áp xoay chiều bằng cách 
phối hợp mạch    chỉnh lưu với cơ cấu từ điện để  tạo ra các vơnmét từ  điện 
đo điện áp xoay chiều 

                          
                                       a)

23

b)


Hình 2. :  Sơ đ ồ  ngun lý c ủ a vơnmét t ừ đi ệ n  đo AC.V:
a) sơ đồ milivơnmét chỉnh lưu
b) sơ đồ vơnmét chỉnh lưu
   Sơ đồ  milivơnmét chỉnh lưu: như  hình 2.8a, trong đó RP vừa để  mở  rộng 
giới hạn đo vừa để bù nhiệt độ nên R1 bằng đồng; R2 bằng Manganin cịn tụ 
điện C để bù sai số do tần số.  
    Sơ đồ vơnmét chỉnh lưu: như hình 2.8b, trong đó điện cảm L dùng để  bù 
sai số do tần số; điện trở R1 bằng đồng; điện trở R2 bằng manganin tạo mạch 
bù nhiệt độ.

3.2 Vơn mét điện từ.
Vơnmét điện từ ứng dụng cơ  cấu chỉ thị điện từ để đo điện áp. Trong thực 
tế vơnmét điện từ thường được dùng để đo điện áp xoay chiều ở tần số cơng 
nghiệp. 
 Vì u cầu điện trở  trong của vơnmét lớn nên dịng điện chạy trong cuộn 
dây nhỏ, số  lượng vịng dây quấn trên cuộn tĩnh rất lớn, cỡ  1000 đến 6000 
vịng.  
Để  mở  rộng và tạo ra vơnmét nhiều thang đo thường mắc nối tiếp với  
cuộn dây các điện trở  phụ  giống như  trong vônmét từ  điện. Khi đo điện áp  
xoay chiều ở miền tần số cao hơn tần số công nghiệp sẽ xuất hiện sai số do 
tần số. Để khắc phục sai số này người ta mắc các tụ điện song song với các 
điện trở phụ (H.2.9)

24


Hình 2. : Kh ắ c ph ụ c sai s ố  do t ầ n s ố  c ủ a v ơnmét  đi ệ n t ừ
3.3 Vơn mét điện động
Vơnmét điện động có cấu tạo phần động giống như  trong ampemét điện 
động, cịn số  lượng vịng dây  ở  phần tĩnh nhiều hơn so với phần tĩnh của 
ampemét và tiết diện dây phần tĩnh nhỏ vì vơnmét u cầu điện trở trong lớn. 
Trong vơnmét điện động, cuộn dây động và cuộn dây tĩnh ln mắc nối 
tiếp nhau, tức là:
I1 = I2 = I = U / ZV
Có thể chế tạo vơnmét điện động nhiều thang đo bằng cách thay đổi cách  
mắc song song hoặc nối tiếp hai đoạn cuộn dây tĩnh và nối tiếp các điện trở 
phụ. Ví dụ sơ đồ vơnmét điện động có hai thang đo như hình 3.16:

25