Các cơ cấu đo

Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

Điện- Điện tử



Giáo trình Đo lường



Hình 1.4: Cơ cấu đo kiểu từ điện

5.1.2. Ngun lý làm việc:

Khi có dòng điện chạy trong khung dây, dưới tác động của từ trường nam châm vĩnh

cửu, khung dây lịch khỏi vị trí ban đầu một góc

Mơmen quay được tính theo biểu thức :

Mq =



dWe

d



We- năng lượng điện từ tỷ lệ với độ lớn của từ thông trong khe hở khơng khí và dòng

điện chạy trong khung dây

We= I mà  = BSW 

Trong đó:

B - Độ từ cảm của nam châm vĩnh cửu

S - Tiết diện khung dây

W - Số vòng của khung

 - Góc lệch của khung khỏi vị trí ban đầu

Thay vào ta có:

Mq=



d (I ) d ( BSWI )

=

= BSW I

d

d



Tại vị trí cân bằng , mômen quay bằng mômen cản

Mq = Mc, từ (2-2) và (2-7) ta có :

GVBS: Trần Văn Đạt



Trang 4



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

Điện- Điện tử



B.S.W.I= D.  Và  =



Giáo trình Đo lường



1

B.S.W.I= SI. I

D



Do B, S, W, D là hằng số nên gó lệch  tỷ lệ bậc nhất với dòng điện I

Từ biểu thức ta thấy cơ cấu từ điện chỉ có thể đo được dòng điện 1 chiều, thang đo

1

BSW là một hằng số không đổi. Cơ cấu từ điện dùng để chế tạo

D

ampemét, vơnmét, ơmmét nhiều thang đo có dảI đo rộng: độ chính xác cao (cấp 0,1  0,5).



điều nhau, Độ nhạy SI =



5.2. Cơ cấu đo kiểu điện từ

5.2.1. Cấu tạo: Cơ cấu chỉ thị điện từ được phân thành 2 loại: cuộn dây dẹt và cuộn dây

tròn.

+ Cuộn dây dẹt: Phần tỉnh có một cuộn dây phẳng1, bên trong có khe hở khơng khí

(hinh 2- 2a). Phần động là: lõi thép 2 được gắn trên trục 5, lõi thép có thể quay tự do trong

khe hở khơng khí.

+ Cuộn dây tròn: Phần tĩnh là cuộn dây có mạch từ khép kín 1,bên trong bố trí tấm

kim loại cố định 2, tấm động 3 gắn với trục quay.



Hình 1.5: Cơ cấu đo kiểu điện từ

5.2.2. Nguyên lý làm việc:

+ Đối với cuộn dây dẹt: Khi có dòng điện chạy trong cuộn dây sẽ tạo thành một nam

châm điện hút lõi 2 vào khe hỡ khơng khí tạo thành mơmen quay (Mq).

+ Đối với cuộn dây tròn: Khi có dòng điện chạy trong cuộn dây sẽ xuất hiện từ trường

và từ hoá các tấm kim loại tĩnh và động để tạo thành nam châm. Giữa các tấm kim loại hình

thành lực đẩy lẫn nhau va xuất hiện mơmen quay (Mq).

Ta có Mq=



dWe

d



Trong đó:



We =



GVBS: Trần Văn Đạt



LI 2

2

Trang 5



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

Điện- Điện tử



Giáo trình Đo lường



L - điện cảm cuộn dây;

I là dòng điện chạy trong cuộn dây.

LI 2

d(

) 1 2 dL

Mq=

2 = I

2 d

d



Do đó:



Khi ở vị trí cân bằng: Mq = Mc

1 2 DL

I

D

2

d



Ta có:



Và  



1 2 DL

I

2D

d



Từ biểu thức trên ta thấy góc quay  của cơ cấu khơng phụ thuộc vào chiều dòng

điện nên có thể đo được dòng điện 1 chiều và xoay chiều, thang đo không đều , tiêu thụ công

suất lớn, độ chính xác khơng cao.

Cơ cấu chỉ thị điện từ được dùng chế tạo vônmét, ampemet trong mạch diện xoay

chiều tần số cơng nghiệp với độ chính xác cấp 1- 2.

5.3. Cơ cấu đo kiểu điện động

5.3.1. Cấu tạo:

Cơ cấu chỉ thị điện động gồm có cuộn dây phần tĩnh 1, được chia thành 2 phần nối

tiếp nhau để tạo ra từ trường đều khi có dòng điện chạy qua.Phần động là khung dây 2 đặt

trong cuộn dây tĩnh và gắn trên trục quay .Hình dáng cuộn dây có thể tròn hoặc vng. Cả

phần động và phần tĩnh được bảo vệ bằng màn chắn từ để tránh ảnh hưởng của từ trường

ngoài đến sự làm việc của cơ cấu chỉ thị



Hình 1.6: Cơ cấu đo kiểu điện động

5.3.2. Nguyên lý làm việc:

Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây tĩnh trong cuộn dây suất hiện từ trường .Từ

trường tác động lên dòng điện chạy trong khung dây và tạo nên mơmen quay làm phần động

quay di 1 góc  :

Mq =



dWe

d



GVBS: Trần Văn Đạt



Trang 6



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

Điện- Điện tử



Giáo trình Đo lường



Nếu dòng điện đI vào các cuộn dây và dòng điện 1 chiều I 1 và I 2 thì

1

2



1

2



2

2

W e = L1 I 1  L2 I 2  M 12 I 1 I 2



Với: L 1 ,L 2 - điện cảm của cuộn dây tỉnh và động

M 12 : Hỗ cảm giữa 2 cuộn dây

I 1, I 2 - Dòng điện 1 chiều chạy trong cuộn dây tĩnh và động.



Do L1 va L2 không thay đổi khi khung dây quay trong cuộn dây tĩnh do đó đạo hàm

của chúng theo góc  bằng 0 và ta có:

Mq =



dWe

dM 12

I1 I 2

=

d

d



Khi cân bằng thì Mq = Mc

dM 12

1 dM 12

I I

= D ,  

D d 1 2

d



I1 I 2



Khi cuộn dây tĩnh và cuộn dây động mắc nối tiếp nhau ta có I 1 I 2 I ,

Ta có:  



1 2 dM 12

I

D

d



Với i1 và i2 là dòng xoay chiều ta có Mơmen quay tức thời

m



qt



dM 12



= i1i2 d



Và Mơmen trung bình trong chu kì được tính theo biểu thức:

T



1

M qtb = m qt dt

T 0

Nếu



i1=



I 1m Sin t , i2= I 2 m Sin( t   ). ta có:

T



M qbt 



Mq =



1

dM 12

I 1m I 2 m Sin t Sin( t   )



T 0

d



dM 12

I 1 I 2 cos 

d



Với  - Góc lệch giữa I 1vaI 2

Điều kiện cân bằng Mq = Mc

D I 1 I 2



GVBS: Trần Văn Đạt



dM 12

cos 

d



Trang 7



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

Điện- Điện tử







Giáo trình Đo lường



1 dM 12

I 1 I 2 cos 

D d



Từ biểu thức trên ta thấy răng cơ cấu điện động có thể dùng trong mạch một chiều và

xoay chiều, thang đo khơng điều, có thể dùng để chế tạo Vơnmét, Ampemet, tmet có độ

chính xác cao, với cấp chính xác 0,1- 0,2. Nhược điểm là tiêu thụ công suất suất lớn.

5.4. Cơ cấu đo kiểu cảm ứng:

5.4.1. Cấu tạo: Gồm phần tĩnh và phần động.

- Phần tĩnh: Các cuộn dây điện 2, 3 có cấu tạo để khi có dòng điện chạy trong cuộn

dây sẽ sinh ra từ trường móc vòng qua mạch từ và qua phần động, có ít nhất là 2 nam châm

điện.

- Phần động: Đĩa kim loại 1 (thường bằng nhôm) gắn vào trục 4 quay trên trụ 5.



Hình 2.4: Cơ cấu đo kiểu cảm ứng

5.4.2. Nguyên lý làm việc:

Dựa trên sự tác động tương hỗ giữa từ trường xoay chiều (được tạo ra bởi dòng

điện trong phần tĩnh) và dòng điện xốy tạo ra trong đĩa của phần động, do đó cơ cấu này

chỉ làm việc với mạch điện xoay chiều:

Khi dòng điện I1, I2 vào các cuộn dây phần

(các từ thơng này lệch pha nhau góc ψ bằng góc

ứng), từ thông Ф1, Ф2 cắt đĩa nhôm 1 (phần động)

điện động tương ứng E1, E2 (lệch pha với Ф1, Ф2

xoáy I x1, Ix2 (lệch pha với E1, E2 góc α1, α2).



tĩnh → sinh ra các từ thông Ф1, Ф2

lệch pha giữa các dòng điện tương

→ xuất hiện trong đĩa nhơm các sức

góc π/2) → xuất hiện các dòng điện



Các từ thơng Ф1, Ф2 tác động tương hỗ với các dòng điện Ix1, Ix2 → sinh ra cáclực

F1, F2 và các mômen quay tương ứng → quay đĩa nhôm (phần động). Mômen quay

được tính:

Mq=C.f.1. 2.Sin

Với: C là hằng số

f: Là tần số của dòng điện I1, I2

: Là góc lệch pha giữa I1, I2

GVBS: Trần Văn Đạt



Trang 8



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

Điện- Điện tử



Giáo trình Đo lường



6. Các thơng số kỹ thuật của máy đo

6.1. Độ nhạy:

Độ nhạy của dụng cụ đo tính bằng

s=



dy

= F(X)

dX



Đại lượng C =



Trong đó: Y - đại lượng ra ; X - đại lượng vào



1

là hằng số của dụng cụ đo .

S



Nếu một dụng cụ gồm nhiều khâu biến đổi ,mổi khâu có độ nhạy riêng thì độ nhạy

n



của tồn dụng cụ: S = S1.S2..Sn =  si

i 1



6.2. Điện trở của dụng cụ đo và công suất tiêu thụ:

- Điện trở vào: Là điện trở ở đầu vào của dụng cụ. Điện trở vào của dụng cụ đo phải

phù hợp với điện trở đầu ra của khâu trước đó của chuyển đổi sơ cấp.

- Khi đo điện áp của một nguồn điện hoặc điện áp rơi trên phụ tải điện trở của vonmét

càng lớn càng tốt, ngược lại khi đo dòng điện qua phụ tải yêu cầu điện trở của ampemét càng

nhỏ càng tốt để giảm sai số của phép đo.

- Điện trở đo của dụng cụ đo: Xác định cơng suất có thể truyền tải cho khâu tiếp theo.

Điện trở ra càng nhỏ thì cơng suất càng lớn.

6.3. Độ tác động nhanh:

Độ tác động nhanh: là thời gian để dụng xác lập kết quả đo trên chỉ thị.

Đối với dụng cụ tương tự, thời gian này khoảng 4s. Đối với dụng cụ số có thể đo

được hàng nghìn điểm đo trong 1s.

6.4. Độ tin cậy:

Độ tin cậy của dụng cụ đo phụ thuộc nhiều yếu tố:

- Độ tin cậy của các linh kiện sử dụng.

- Kết cấu của dụng cụ không quá phức tạp.

- Điều kiện làm việc.

C. Câu hỏi và bài tập:

1/ Trình bày khái niệm về đo lường điện tử?

2/ Trình bày sơ đồ cấu trúc của một náy đo, chức năng các khối trong sơ đồ cấu trúc?

3/ Thế nào là máy đo biến đổi thẳng và máy đo kiểu so sánh?

4/ Trình bày các thơng số cơ bản của máy đo?



GVBS: Trần Văn Đạt



Trang 9



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

Điện- Điện tử



Giáo trình Đo lường



Bài 2

MÁY ĐO ĐA NĂNG VOM/DMM

A. MỤC TIÊU BÀI HỌC:

Học xong bài này học viên sẽ có khả năng:

- Trình bày đúng sơ đồ khối và các thông số kỹ thuật của máy đo VOM/DMM

- Chọn đúng loại máy đo VOM/DMM cho công việc sửa chữa các thiết bị điện tử dân

dụng

- Trình bày và điều chỉnh được các chức năng của máy đo VOM/DMM để đo các đại

lượng của tín hiệu điện

- Bảo quản tốt máy đo .

B. NỘI DUNG CHÍNH:

1. Máy đo đa năng dạng kim VOM (Volt Ohm Milliammeter)

1.1. Các thông số kỹ thuật của máy đo VOM

1.1.1. Độ nhạy:

Độ nhạy của dụng cụ đo tính bằng

s=



dy

= F(X)

dX



Đại lượng C =



Y - đại lượng ra ; X - đại lượng vào .



1

là hằng số của dụng cụ đo .

S



Nếu một dụng cụ gồm nhiều khâu biến đổi ,mổi khâu có độ nhạy riêng thì độ nhạy

n



của tồn dụng cụ : S = S1.S2..Sn =  si

i 1



1.1.2. Điện trở của dụng cụ đo và công suất tiêu thụ:

- Điện trở vào : Là điện trở ở đầu vào của dụng cụ .Điện trở vào của dụng cụ đo phải

phù hợp với điện trở đầu ra của khâu trước đó của chuyển đổi sơ cấp

Khi đo điện áp của một nguồn điện hoặc điện áp rơi trên phụ tải điện trở của vonmét

càng lớn càng tốt .Ngược lại khi đo dòng điện qua phụ tải yêu cầu điện trở của ampemét

càng lớn càng tốt để giảm sai số của phép đo .

- Điện trở đo của dụng cụ đo : Xắc định cơng suất có thể truyền tải cho khâu tiếp theo

.Điện trở ra càng nhỏ thì cơng suất càng lớn .

1.1.3. Độ tác động nhanh

GVBS: Trần Văn Đạt



Trang 10