Tài liệu Giáo trình kỹ thuật đo lường P8 pptx

GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 8. O DÒNG IN
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in 1
C
C
H
H




N
N
G
G


8
8
.
.






O
O


D

D
Ò
Ò
N
N
G
G




I
I


N
N




(
(
2
2


L
L
T

T
)
)




8.1. C s chung.
Trong các đi lng đin, dòng đin và đin áp là các đi lng c bn nht. Vì
vy trong công nghip cng nh trong các công trình nguyên cu khoa hc ngi ta
luôn quan tâm đn các phng pháp và thit b đo dòng đin.
Các phng pháp đo dòng đin ph bin gm:
- Phng pháp đo trc tip: dùng các dng c đo dòng đin nh ampemét,
mili ampemét, micrô ampemét ... đ đo dòng và trc tip đc kt qu trên thang chia
đ ca dng c đo.
- Phng pháp đo gián tip: có th dùng vônmét đo đin áp ri trên mt đin
tr mu (mc trong mch có dòng đin cn đo chy qua ); thông qua phng pháp
tính toán ta s đc dòng đin cn đo.
- Phng pháp so sánh: đo dòng đin bng cách so sánh dòng đin cn đo vi
dòng đin mu, chính xác;  trng thái cân bng ca dòng cn đo và dòng mu s
đc đc kt qu trên mu.
Có th so sánh trc tip và so sánh gián tip.
8.2. Các dng c đo dòng đin.
8.2.1. Yêu cu đi vi các dng c đo dòng đin:
Các yêu cu c bn bao gm công sut tiêu th và di tn hot đng.
a) Công sut tiêu th: khi đo dòng đin ampemét đc mc ni tip vi các
mch cn đo. Nh vy ampemét s tiêu th mt phn nng lng ca mch đo t đó
gây sai s phng pháp đo dòng. Phn nng lng này còn đc gi là công sut
tiêu th ca ampemét P
A

, đc tính:
AAA
RIP .
2
=
vi:
A
I là dòng đin qua ampemét (có th xem là dòng đin cn đo)

A
R là đin tr trong ca ampemét.
Trong phép đo dòng đin yêu cu công sut tiêu th P
A
càng nh càng tt, tc là
yêu cu R
A
càng nh càng tt.
b) Di tn hot đng: khi đo dòng đin xoay chiu, tng tr ca ampemét còn
chu nh hng ca tn s:
AAA
XRZ
+=
vi:
AA
LX
ω
≈ là thành phn tr kháng ca cun dây ampemét.
 đm bo cp chính xác ca dng c đo, dng c đo xoay chiu phi đc
thit k ch đ đo  các min tn s s dng nht đnh (di tn nht đnh). Nu dùng
dng c đo dòng  min tn s khác min tn s thit k s gây ra sai s do tn s.

8.2.2. Các ampemét mt chiu:
a) Các đc tính c bn: các ampemét mt chiu đc ch to ch yu da trên
c cu ch th t đin vi các đc tính c bn sau:
GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 8. O DÒNG IN
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in 2
- Dòng cho phép: thng là 10
-1
÷ 10
-2
A
- Cp chính xác: 1,5; 1; 0,5; 0,2; cao nht có th đt ti cp 0,05.
- in tr c cu: khong t 20 ÷ 2000.
Vì vy mun s dng c cu này đ ch to các dng c đo dòng đin ln hn
dòng qua c cu ch th, phi dùng thêm mt đin tr sun phân nhánh ni song song
vi c cu ch th t đin (hình 8.1):

Hình 8.1. Mc đin tr sun phân nhánh ni song song vi c cu ch th t đin
S đ cu to ca ampemét t đin trên hình 8.1.
b) Chn đin tr sun cho ampemét t đin ch có mt thang đo: da trên các
thông s ca c cu ch th t đin và dòng đin cn đo, có th tính giá tr đin tr
sun phù hp cho tng dòng đin cn đo là:
1−
=
n
r
R
ct
S

(8-2)

vi: r
ct
: đin tr trong ca c cu ch th t đin

ct
I
I
n = : h s m rng thang đo ca Ampemét
I : dòng đin cn đo
I
ct
: dòng cc đi mà c cu ch th chu đc.
i vi các ampemét đo dòng đin nh hn 30A thì sun đt trong v ca
ampemét. Còn các ampemét dùng đo dòng đin ln hn hoc bng 30A thì sun đt
ngoài v (coi nh mt ph kin kèm theo ampemét; phn này s nghiên cu trong
mc đo dòng đin ln).
c) Chn đin tr sun cho ampemét t đin có nhiu thang đo: trên c s mc
sun song song vi c cu ch th có th ch to ampemét t đin có nhiu thang đo.
Hình 8.2 là s đ ampemét t đin 4 thang đo (I
1
, I
2
, I
3
, I
4
). Các đin tr sun R
S1
,
R

S2
, R
S3
, R
S4
mc ni tip vi nhau ri ni song song vi r
ct
. Tính các đin tr sun
R
S1
, R
S2
, R
S3
, R
S4
bng cách lp h phng trình ng vi các dòng khác nhau:

4321
4
4
1
SSSS
CT
S
RRRR
n
r
R +++=
−

=
Σ
;
CT
I
I
n
4
4
=

321
3
4
3
1
SSS
SCT
S
RRR
n
Rr
R ++=
−
+
=
Σ
;
CT
I

I
n
3
3
=

21
2
34
2
1
SS
SSCT
S
RR
n
RRr
R +=
−
++
=
Σ
;
CT
I
I
n
2
2
=

GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 8. O DÒNG IN
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in 3

1
1
234
1
1
S
SSSCT
S
R
n
RRRr
R =
−
+++
=
Σ
;
CT
I
I
n
1
1
=

Ta có 4 phng trình vi 4 n s, gii ra tìm đc R
S1

, R
S2
, R
S3
, R
S4
.

Hình 8.2. Mc đin tr sun trong ampemét có nhiu thang đo.
 gi cho cp chính xác ca ampemét t đin không thay đi  các gii hn đo
khác nhau, phi ch to sun vi đ chính xác cao hn đ chính xác ca c cu t
đin ít nht là mt cp.
Ví d c cu t đin có cp chính xác 0,5 thì sun phi có cp chính xác 0,2. Thng
ch to sun bng mangannin và chnh đnh rt chính xác.
d) Sai s do nhit đ ampemét: thng sun đc ch to bng các vt liu có
đin tr sut ít thay đi theo nhit đ nh mangannin, do đó đin tr ca sun không
thay đi theo nhit đ. Trong khi đó khung quay ca c cu ch th làm bng đng
có đin tr thay đi theo nhit đ theo qui lut:
)1(
0
trr
ctct
α
+=
vi: r
ct
: đin tr ca c cu  nhit đ t
0
C
r

cto
: đin tr ca c cu  0
0
C
 : h s nhit đ ca dây qun trên khung quay (đi vi đng a = 0,04%/đ)
- Tính sai s đo nhit d ca ampemét t đin:
Gi: I : dòng đin chy qua Ampemét
I
cto
, I
ct
: dòng đin chy qua c cu ch th  nhit đ 0
0
C, t
0
C
R
A0
: đin tr ca Ampemét  nhit đ 0
0
C
R
At
: đin tr ca Ampemét  t
0
C
R
S
: đin tr sun ca ampemét tng ng vi dòng đin I.
Ta có sai s ca dòng đin qua c cu ch th:

t
ctctct
n
I
n
I
III −=−=∆
0
0

vi :
S
Sct
R
Rr
n
+
=
0
0
;
S
Sct
t
R
Rr
n
+
=
; )1(

0
trr
ctct
α
+=
Sct
S
Scto
S
ct
Rr
R
I
Rr
R
II
+
−
+
=∆⇒ ..

[]
Scto
cto
Scto
S
ct
Rtr
tr
Rr

R
II
+++
=∆
)1(
.
.
)(
.
.
α
α

GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 8. O DÒNG IN
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in 4
vy sai s tng đi ca ampemét do nhit đ là:
(%)100.%
ct
ct
t
I
I
∆
=
γ


(%)100..100.
..
(%)100.

..
00
t
r
tr
Rr
tr
cto
ct
Scto
ct
α
αα
=≈
+
=
- Khc phc sai s do nhit d ca ampemét t đin:  nhng dng c đo có
đ chính xác thp sai s nhit đ 
t
thng nh hn sai s ca c cu.  nhng
dng c đo cp chính xác cao, 
t
thng ln hn sai s c cu.  khc phc nhc
đim này ngi ta phi tìm cách loi tr hoc gim sai s do nhit đ.
Bin pháp đn gin nht là ni tip vào mch c cu ch th mt đin tr R
T
(nh
hình 8.3):

Hình 8.3. Mc đin tr ph đ bù sai s do nhit đ.

Theo s đ này, sai s nhit đ đc tính:
Tct
Tct
t
Rr
tRtr
+
+
=
....
βα
γ

vi:  : h s n nhit ca nhit đin tr R
T
.
 bù hoàn toàn sai s nhit đ (
t
= 0) phi tha mãn điu kin:
tRtr
Tct
....
βα
−=
nh vy đin tr R
T
phi có h s nhit đin  âm. Giá tr R
T
đc tính :
β

α
−
=
.
ct
T
r
R
khi đó đin tr sun ca ampemét đc tính là:
1−
+
=
n
Rr
R
Tct
S

Nhit đin tr có h s nhit đ  càng ln thì giá tr R
T
càng nh và R
S
s nh,
sai s h thng đo ampemét gây ra s nh.
Thng dùng R
T
là nhit đin tr bán dn. Nhit đin tr bán dn là phn t phi
tuyn đi vi nhit đ. Vì vy nó ch bù hoàn toàn  mt nhit đ nht đnh. iu
này khó thc hin.
Thc t trong các ampemét t đin chính xác cao, thng bù nhit đ bng nhit

đin tr đng, phi hp vi đin tr manganin, b trí mch theo s đ hình 8.4:

Hình 8.4. Mch bù sai s do nhit đ trong các ampemét t đin chính xác cao
GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 8. O DÒNG IN
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in 5
Trong s đ này: R
S
, R
1
, R
2
bng Manganin. Còn r
ct
và R
3
bng đng. Các đin
tr này phi phi hp vi nhau sao cho khi dòng I không đi; nhit đ thay đi
nhng vn gi dòng qua c cu không đi.
8.2.3. Các ampemét xoay chiu:
Tùy theo phm vi và mc đích s dng mà có các loi ampemét xoay chiu c
bn sau:
-  đo dòng đin xoay chiu min tn s công nghip: thng dùng các
ampemét đin t, đin đng và st đin đng.
- o dòng đin  min tn s âm tn và có th dùng  nhiu thang đo khác
nhau: thng s dng ampemét vòng t đin chnh lu.
- o dòng xoay chiu có tn s cao và siêu cao: thng dùng ampemét nhit
đin.
a) Ampemét đin t : đc ch to 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 nht đnh (I.W):
- C cu cun dây tròn: thng có I.W = 200A vòng

- C cu cun dây dt: thng có I.W = 100 ÷ 150A vòng
- C cu có mch t khép kín: I.W = 50 ÷ 1000A vòng
Nh vy đ m rng thang đo ca ampemét đin t ch cn thay đi th nào đ
đm bo I.W = const.
- M rng thang đo ca ampemét đin t bng phng pháp phân đon cun
dây tnh ca c cu đin t: ampemét đin t nhiu thang đo đc ch to bng
cách chia cun dây tnh thành nhiu phân đon bng nhau, thay đi cách ni ghép
các phân đon (song song hoc ni tip) đ to các thang đo khác nhau.
Ví d ampemét đin t có hai thang đo: ta chia cun dây tnh thành hai phn
bng nhau. Nu ni tip hai phân đon vi nhau ta s đo đc dòng đin là 2I (h.8-
5).


Hình 8.5. M rng thang đo ca ampemét đin t:
a) o đc dòng đin I b) o đc dòng đin 2I
Tuy nhiên phng pháp này cng ch áp dng đ ch to ampemét đin t có
nhiu nht là ba thang đo, vì khi tng s lng thang đo vic b trí mch chuyn
GIÁO ÁN_K THUT O LNG CHNG 8. O DÒNG IN
GV: Lê Quc Huy_B môn T-L_Khoa in 6
thang đo phc tp không th thc hin đc.
- M rng thang đo ca ampemét đin t bng cách dùng bin dòng: khi
mun tng s lng thang đo lên nhiu thng kt hp bin dòng vi ampemét đin
t đ m rng gii hn đo dòng xoay chiu.
b) Ampemét đin đng: thng dùng đ đo dòng đin  min tn s cao hn tn
s công nghip (c 400÷2000Hz). Do c cu đin đng là c cu chính xác cao đi
vi tín hiu xoay chiu vì vy ampemét đin đng cng có chính xác cao (0,2 ÷ 0,5)
nên thng đc s dng làm dng c mu.
Có hai loi s đ mch ca ampemét đin đng :
- Khi dòng đin cn đo nh hn hoc bng 0,5A: thì trong mch ca ampemét
cun dây đng và cun dây tnh ghép ni tip vi nhau (H.8.6a).

- Khi dòng đin cn đo ln hn 0,5A: thì trong s đ mch ca ampemét cun
dây đng và cun dây tnh ghép song song vi nhau (H.8.6b).
Các phn t R và L trong s đ này dùng đ to mch bù sai s do tn s và làm
cho dòng đin trong cun dây đng và trong cun dây tnh cùng pha vi nhau.

Hình 8.6. Cách sp xp mch ampemét đin đng:
a) Mc ni tip; b) Mc song song
A: cun dây tnh; B: cun dây đng
Cách m rng thang đo và ch to ampemét đin đng nhiu thang ging nh 
ampemét đin t.
Sai s do tn s ca các ampemét đin t và đin đng  tn s vài kHz đn vài
chc kHz khá ln. Vì vy đ đo dòng đin âm tn ngi ta thng dùng các
ampemét t đin chnh lu.
c) Ampemét chnh lu: là ampemét kt hp c cu ch th t đin và mch chnh
lu bng đit hoc chnh lu bng cp nhit ngu (gi là ampemét nhit đin).
Các mch chnh lu thng gp trong các ampemét chnh lu bao gm: chnh
lu na chu kì: hình 8.7a; chnh lu hai na chu kì: hình 8.7b,c,d. Trong các mch
chnh lu này dùng đit dòng (Si hoc Ge).
- Mch theo hình 8.7b: dòng đin đc chnh lu hoàn toàn và qua c cu ch
th, vì vy h s chnh lu cao.
- Mch theo hình 8.7c: mt phn dòng đin đc chnh lu và qua c cu ch
th, phn còn li  đin tr R, h s chnh lu ca mch không cao.
- Mch theo hình 8.7d: mt phn dòng đin đc chnh lu và qua c cu ch
th, phn còn li qua đin tr R, h s chnh lu ca mch không cao.