Đo dòng điện_chương 8

- Trong các đại lượng điện, dòng điện và điện áp là các đại lượng cơ bản nhất.
- Vì vậy trong công nghiệp cũng như trong các công trình nguyên cứu khoa học người ta luôn quan tâm đến các phương pháp và thiết bị đo dòng điện..
- Các phương pháp đo dòng điện phổ biến gồm:.
- Phương pháp đo trực tiếp: dùng các dụng cụ đo dòng điện như ampemét, mili ampemét, micrô ampemét.
- Phương pháp đo gián tiếp: có thể dùng vônmét đo điện áp rơi trên một điện trở mẫu (mắc trong mạch có dòng điện cần đo chạy qua.
- thông qua phương pháp tính toán ta sẽ được dòng điện cần đo..
- Phương pháp so sánh: đo dòng điện bằng cách so sánh dòng điện cần đo với dòng điện mẫu, chính xác.
- Các dụng cụ đo dòng điện..
- Yêu cầu đối với các dụng cụ đo dòng điện:.
- a) Công suất tiêu thụ: khi đo dòng điện ampemét được mắc nối tiếp với các mạch cần đo.
- với: I A là dòng điện qua ampemét (có thể xem là dòng điện cần đo) R A là điện trở trong của ampemét..
- Trong phép đo dòng điện yêu cầu công suất tiêu thụ P A càng nhỏ càng tốt, tức là yêu cầu R A càng nhỏ càng tốt..
- b) Dải tần hoạt động: khi đo dòng điện xoay chiều, tổng trở của ampemét còn chịu ảnh hưởng của tần số:.
- a) Các đặc tính cơ bản: các ampemét một chiều được chế tạo chủ yếu dựa trên cơ cấu chỉ thị từ điện với các đặc tính cơ bản sau:.
- Điện trở cơ cấu: khoảng từ 20Ω ÷ 2000Ω..
- Vì vậy muốn sử dụng cơ cấu này để chế tạo các dụng cụ đo dòng điện lớn hơn dòng qua cơ cấu chỉ thị, phải dùng thêm một điện trở sun phân nhánh nối song song với cơ cấu chỉ thị từ điện (hình 8.1):.
- Mắc điện trở sun phân nhánh nối song song với cơ cấu chỉ thị từ điện Sơ đồ cấu tạo của ampemét từ điện trên hình 8.1..
- b) Chọn điện trở sun cho ampemét từ điện chỉ có một thang đo: dựa trên các thông số của cơ cấu chỉ thị từ điện và dòng điện cần đo, có thể tính giá trị điện trở sun phù hợp cho từng dòng điện cần đo là:.
- với: r ct : điện trở trong của cơ cấu chỉ thị từ điện.
- n = I : hệ số mở rộng thang đo của Ampemét I : dòng điện cần đo.
- I ct : dòng cực đại mà cơ cấu chỉ thị chịu được..
- Đối với các ampemét đo dòng điện nhỏ hơn 30A thì sun đặt trong vỏ của ampemét.
- Còn các ampemét dùng đo dòng điện lớn hơn hoặc bằng 30A thì sun đặt ngoài vỏ (coi như một phụ kiện kèm theo ampemét.
- phần này sẽ nghiên cứu trong mục đo dòng điện lớn)..
- c) Chọn điện trở sun cho ampemét từ điện có nhiều thang đo: trên cơ sở mắc sun song song với cơ cấu chỉ thị có thể chế tạo ampemét từ điện có nhiều thang đo..
- Mắc điện trở sun trong ampemét có nhiều thang đo..
- Trong khi đó khung quay của cơ cấu chỉ thị làm bằng đồng có điện trở thay đổi theo nhiệt độ theo qui luật:.
- r ct = ct + α với: r ct : điện trở của cơ cấu ở nhiệt độ t 0 C r cto : điện trở của cơ cấu ở 0 0 C.
- Gọi: I : dòng điện chạy qua Ampemét.
- I cto , I ct : dòng điện chạy qua cơ cấu chỉ thị ở nhiệt độ 0 0 C, t 0 C R A0 : điện trở của Ampemét ở nhiệt độ 0 0 C.
- R At : điện trở của Ampemét ở t 0 C.
- R S : điện trở sun của ampemét tương ứng với dòng điện I..
- Ta có sai số của dòng điện qua cơ cấu chỉ thị:.
- Khắc phục sai số do nhiệt dộ của ampemét từ điện: ở những dụng cụ đo có độ chính xác thấp sai số nhiệt độ γ t thường nhỏ hơn sai số của cơ cấu.
- Ở những dụng cụ đo cấp chính xác cao, γ t thường lớn hơn sai số cơ cấu.
- Biện pháp đơn giản nhất là nối tiếp vào mạch cơ cấu chỉ thị một điện trở R T (như hình 8.3):.
- Mắc điện trở phụ để bù sai số do nhiệt độ..
- với: β : hệ số nở nhiệt của nhiệt điện trở R T.
- như vậy điện trở R T phải có hệ số nhiệt điện β âm.
- khi đó điện trở sun của ampemét được tính là:.
- Thường dùng R T là nhiệt điện trở bán dẫn.
- nhiệt độ thay đổi nhưng vẫn giữ dòng qua cơ cấu không đổi..
- Để đo dòng điện xoay chiều miền tần số công nghiệp: thường dùng các ampemét điện từ, điện động và sắt điện động..
- Đo dòng điện ở miền tần số âm tần và có thể dùng ở nhiều thang đo khác nhau: thường sử dụng ampemét vòng từ điện chỉnh lưu..
- a) Ampemét điện từ : được chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị điện từ.
- Nếu nối tiếp hai phân đoạn với nhau ta sẽ đo được dòng điện là 2I (h.8- 5)..
- a) Đo được dòng điện I b) Đo được dòng điện 2I.
- b) Ampemét điện động: thường dùng để đo dòng điện ở miền tần số cao hơn tần số công nghiệp (cỡ 400÷2000Hz).
- Khi dòng điện cần đo nhỏ hơn hoặc bằng 0,5A: thì trong mạch của ampemét cuộn dây động và cuộn dây tĩnh ghép nối tiếp với nhau (H.8.6a)..
- Khi dòng điện cần đo lớn hơn 0,5A: thì trong sơ đồ mạch của ampemét cuộn dây động và cuộn dây tĩnh ghép song song với nhau (H.8.6b)..
- Các phần tử R và L trong sơ đồ này dùng để tạo mạch bù sai số do tần số và làm cho dòng điện trong cuộn dây động và trong cuộn dây tĩnh cùng pha với nhau..
- Vì vậy để đo dòng điện âm tần người ta thường dùng các ampemét từ điện chỉnh lưu..
- c) Ampemét chỉnh lưu: là ampemét kết hợp cơ cấu chỉ thị từ điện và mạch chỉnh lưu bằng điốt hoặc chỉnh lưu bằng cặp nhiệt ngẫu (gọi là ampemét nhiệt điện)..
- Mạch theo hình 8.7b: dòng điện được chỉnh lưu hoàn toàn và qua cơ cấu chỉ thị, vì vậy hệ số chỉnh lưu cao..
- Mạch theo hình 8.7c: một phần dòng điện được chỉnh lưu và qua cơ cấu chỉ thị, phần còn lại ở điện trở R, hệ số chỉnh lưu của mạch không cao..
- Mạch theo hình 8.7d: một phần dòng điện được chỉnh lưu và qua cơ cấu chỉ thị, phần còn lại qua điện trở R, hệ số chỉnh lưu của mạch không cao..
- Phương trình đặc trưng của cơ cấu từ điện:.
- gọi: I / I trb = k d là hệ số hình dáng của dòng điện D.k d.
- Nếu dòng điện có dạng sin thì k d = 1,11.
- mạch chỉnh lưu nối tiếp với cơ cấu chỉ thị và mắc trực tiếp vào mạch đo, không cần sun..
- Đo dòng lớn hơn dòng qua cơ cấu chỉ thị: mắc cơ cấu song song với sun (H.8.8).
- Ví dụ thang đo về dòng điện từ 3mA đến 6A.
- Do đặc tính V.A của ở dòng điện xoay chiều nhỏ là phi tuyến nên phần đầu thang đo không đều..
- Nếu dùng các ampemét này đo dòng điện không sin thì sẽ xuất hiện sai số hình dáng..
- d) Ampemét nhiệt điện: cũng là ampemét chỉnh lưu vì nhờ cặp nhiệt ngẫu đã biến dòng điện xoay chiều thành một chiều cấu tạo như hình 8.9:.
- Nguyên lý làm việc của Ampemét nhiệt điện: khi có dòng điện xoay chiều I X.
- Hai đầu tự do của cặp nhiệt ngẫu được nối với cơ cấu chỉ thị từ điện nên suất điện động E t được đặt lên cơ cấu này sinh ra dòng điện qua cơ cấu làm kim chỉ lệch một góc α.
- với: I 0 : dòng điện qua cơ cấu chỉ thị R n : điện trở cặp nhiệt ngẫu r ct : điện trở của cơ cấu chỉ thị..
- Từ đó có quan hệ giữa góc quay (độ chỉ của chỉ thị) và dòng điện cần đo:.
- Ưu điểm của ampemét nhiệt điện: là cho phép đo dòng điện ở tần số cao.
- Đo dòng điện nhỏ..
- Đo dòng điện nhỏ tức là dòng I X <<.
- Thường gặp các dụng cụ đo dòng điện nhỏ như:.
- Dùng để đo dòng điện rất nhỏ.
- Dựa vào cơ cấu và phương trình đặc trưng của cơ cấu chỉ thị từ điện:.
- Dòng điện cần đo được dẫn vào khung dây (1) trực tiếp nhờ dây treo (2) và dây không mômen (4)..
- Đầu ra của các dụng cụ có khuếch đại điện tử được nối với các cơ cấu từ điện (ở dạng micrôAmpemét 50 ÷ 100µA).
- Khuếch đại điện kế:.
- Cơ cấu sơ cấp (điện kế) 2.
- Cơ cấu thứ cấp ( thường là cơ cấu chỉ thị từ điện dưới dạng micrôAmpemét).
- Dòng điện I X cần đo được đưa vào điện kế từ điện làm cho khung quay của điện kế lệch so với vị trí ban đầu một góc α.
- Sức điện động cảm ứng này được chuyển đến khuếch đại điện tử, chỉnh lưu và đến cơ cấu chỉ thị.
- MicrôAmpemét nhiệt điện hoạt động như sau: dòng điện cần đo I X qua dây đốt của cặp nhiệt ngẫu làm xuất hiện sức điện động nhiệt E X ở đầu tự do của cặp nhiệt..
- Nếu E X ≠ U k thì trong mạch điện kế gương có dòng điện chạy qua, sẽ làm lệch tia sáng từ đèn đến gương và đến hai quang điện trở (QĐ).
- Đo dòng điện lớn..
- Đo dòng một chiều lớn:.
- a) Ghép song song các sun: dòng điện cần đo là:.
- dòng điện định mức ghi trên sun R 1 .
- điện trở sun tương ứng.
- Đo dòng điện một chiều lớn bằng cách ghép song song các sun.
- Tiến hành đo U 0 là điện áp rơi trên các sun, bằng phương pháp gián tiếp ta sẽ đo được dòng điện cần đo:.
- b) Đo từ trường sinh ra xung quanh dây dẫn: quan hệ giữa từ cảm B và dòng điện qua dây dẫn là:.
- với: I X : dòng điện chạy trong cuộn dây tạo ra lực từ F B : từ cảm.
- như vậy có thể đo từ cảm B rồi suy ra dòng điện I X.
- Nguyên lý cấu tạo dụng cụ đo dòng điện bằng cách đo từ trường xung quanh dây dẫn:.
- như vậy bằng ccáh đo từ cảm B có thể suy ra dòng điện cần đo I X.
- c) Đo dòng điện một chiều lớn bằng biến dòng một chiều: biến dòng một chiều dựa trên cơ sở bộ điều chế từ, tức là dựa trên sự ảnh hưởng của từ trường một chiều lên lõi sắt từ được kích thích bởi dòng xoay chiều..
- Đo dòng xoay chiều lớn:.
- Để đo dòng điện xoay chiều lớn thì phương pháp thông dụng nhất là sử dụng các ampemét kết hợp biến dòng xoay chiều..
- Để đo dòng điện xoay chiều lớn, phải kết hợp biến dòng và ampemét xoay chiều có thang đo phù hợp với dòng thứ cấp I 2

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt