Cung câp đien

BàI GIảNG
Kỹ THUậT DO LƯờNG
BIÊN SOạN Và THựC HIệN

GIáO Viên: hoàng thu hà
Bài 1-Dại cương về đo lường điện
1.Khái niệm về đo lường điện
1.1 Khái niệm về đo lường
1.2 Khái niệm về đo lường điện
1.3 Các phương pháp đo
1.1 Khái niệm về đo lường
1.1 Khái niệm về đo lường
1.2 Khái niệm về đo lường điện
Đo lường điện là một quá trình đánh giá định lượng đại lượng điện cần đo để có kết quả bằng số so với đơn vị đo.
VD: dòng điện, điện áp, công suất..
1.3 Các phương pháp đo
Phương pháp đo
Xác định mẫu và thành lập mẫu
So sánh
Biến đổi
Thể hiện kết quả hay chỉ thị
1.3 Các phương pháp đo
Phương pháp đo biến đổi thẳng
Phương pháp đo
Phương pháp đo kiểu so sánh.
1.3 Các phương pháp đo
1.3.1 Phuong phỏp do bi?n d?i th?ng
- Định nghĩa: là phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu biến đổi thẳng, nghĩa là không có khâu phản hồi.
- Quá trình thực hiện:
* Đại lượng cần đo X qua các khâu biến đổi để biến đổi thành con số NX, 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 .
1.3 Các phương pháp đo
1.3.1 Phuong phỏp do bi?n d?i th?ng
Hình 1.2. Lưu đồ phương pháp đo biến đổi thẳng.
1.3 Các phương pháp đo
1.3.1 Phuong phỏp do bi?n d?i th?ng
Quá trình này được gọi là quá trình biến đổi thẳng, thiết bị đo thực hiện quá 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 tự - số A/D để có NX và NO , qua khâu so sánh có NX/NO.
đặc điểm:D?ng c? do bi?n d?i th?ng thu?ng cú sai s? tuong d?i l?n vỡ tớn hi?u qua cỏc khõu bi?n d?i s? cú sai s? b?ng t?ng sai s? c?a cỏc khõu, vỡ v?y d?ng c? do lo?i n�y thu?ng du?c s? d?ng khi d? chớnh xỏc yờu c?u c?a phộp do khụng cao l?m.
1.3 Các phương pháp đo
1.3.2 Phuong phỏp do ki?u so sỏnh
- Định nghĩa: là phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu mạch vòng, nghĩa là có khâu phản hồi.
- Quá trình thực hiện:
+ Đại lượng đo X và đại lượng mẫu XO được biến đổi thành một đại lượng vật lý nào đó thuận tiện cho việc so sánh.
+ Quá trình so sánh X và tín hiệu XK (tỉ lệ với XO) diễn ra trong suốt quá trình đo, khi hai đại lượng bằng nhau đọc kết quả XK sẽ có được kết quả đo.
Quá trình đo như vậy gọi là quá trình đo kiểu so sánh. Thiết bị đo thực hiện quá trình này gọi là thiết bị đo kiểu so sánh (hay còn gọi là kiểu bù).
1.3 Các phương pháp đo
1.3.1 Phuong phỏp do ki?u so sỏnh
Hình 1.3. Lưu đồ phương pháp đo kiểu so sánh.
1.3 Các phương pháp đo
1.3.1 Phuong phỏp do ki?u so sỏnh
+ Các phương pháp so sánh: bộ so sánh SS thực hiện việc so sánh đại lượng đo X và đại lượng tỉ lệ với mẫu XK, qua bộ so sánh có: ΔX = X - XK. Tùy thuộc vào cách so sánh mà sẽ có các phương pháp sau:
- So sánh cân bằng:
- So sánh không cân bằng:
- So sánh không đồng thời:
1.3 Các phương pháp đo
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 giải 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
+ Các phương pháp so sánh: bộ so sánh SS thực hiện việc so sánh đại lượng đo X và đại lượng tỉ lệ với mẫu XK, qua bộ so sánh có: ΔX = X - XK. Tùy thuộc vào cách so sánh mà sẽ có các phương pháp sau:
- So sánh cân bằng:
- So sánh không cân bằng:
- So sánh không đồng thời:
Bài 1-Dại cương về đo lường điện
2. Các sai số và tính sai số
2.1Khái niệm về sai số
2.2 Các loại sai số
2.4 Các phương pháp hạn chế sai số
2.3 Phương pháp tính sai số

2.1. Khái niệm về sai số.
Nguyên nhân của những sai số này gồm:
- Phương pháp đo được chọn.
- Mức độ cẩn thận khi đo.
Do vậy kết quả đo lường không đúng với giá trị chính xác của đại lượng đo mà có sai số, gọi là sai số của phép đo. 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 công các kết quả thu được nhằm tìm được kết quả chính xác.

Các sai số và tính sai số
2.2. Các loại sai số

Các sai số và tính sai số

2.2. Khái niệm về sai số.
* Sai số tuyệt đối ΔX: là hiệu giữa đại lượng đo X và giá trị thực Xth :
ΔX = X - Xth
* Sai số tương đối γX : là tỉ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị thực tính bằng phần trăm:
Vì nên có thể có:
Sai số tương đối đặc trưng cho chất lượng của phép đo.
Độ chính xác của phép đo ε : đại lượng nghịch đảo của sai số tương đối:


Các sai số và tính sai số

2.3. Phương pháp tính sai số.
(chiếu từ giáo trình)

Các sai số và tính sai số
2.4. Các phương pháp hạn chế sai số

Các sai số và tính sai số
* Việc loại trừ sai số hệ thống có thể tiến hành bằng cách:
- Chuẩn bị tốt trước khi đo:
- Quá trình đo có phương pháp phù hợp:
- Xử lý kết quả đo sau khi đo
B�i 2-các loại cơ cấu đo thông dụng
B�i 2-các loại cơ cấu đo thông dụng
2.1. KHÁI NIỆM VỀ CƠ CẤU ĐO.

Cơ cấu đo là thành phần cơ bản để tạo nên các dụng cụ và thiết bị đo lường ở dạng tương tự (analog) và hiện số Digitans.
- Ở dạng tương tự (analog) là dụng cụ đo biến đổi thẳng: đại lượng cần đo X như điện áp, dòng điện, tần số, góc pha… được biến đổi thành góc quay α của phần động(so với phần tĩnh), tức là biến đổi từ năng lượng điện từ thành năng lượng cơ học.
Từ đó có biểu thức quan hệ:

B�i 2-các loại cơ cấu đo thông dụng
2.1. KHÁI NIỆM VỀ CƠ CẤU ĐO.
Các cơ cấu chỉ thị này thường dùng trong các dụng cụ đo các đại lượng: dòng điện, điện áp, công suất, tần số, góc pha, điện trở…của mạch điện một chiều và xoay chiều tần số công nghiệp.
- Hiện số (Digitans) là cơ cấu chỉ thị số ứng dụng các kỹ thuật điện tử và kỹ thuật máy tính để biến đổi và chỉ thị đại lượng đo.
Có nhiều loại thiết bị hiện số khác nhau như: đèn sợi đốt, đèn điện tích, LED 7 thanh, màn hỡnh tinh thể lỏng LCD, màn hình cảm ứng…
B�i 2-các loại cơ cấu đo thông dụng

2.2.1- Cơ cấu đo từ điện
2.2.2 – Cơ cấu đo điện từ
2.2.3 –Cơ cấu đo điện động

2.2.4 Cơ cấu đo cảm ứng
a.Cấu tạo

2.2.1- Cơ cấu đo từ điện
nam châm vĩnh cửu (1); mạch từ và cực từ (3) và lõi sắt (6)
khung dây quay(5). hai lò xo cản (7) mắc ngược nhau
kim chỉ thị (2) và thang đo (8.)
nam châm vĩnh cửu (1); mạch từ và cực từ (3) và lõi sắt (6) hình thành mạch từ kín. Giữa cực từ 3 và lõi sắt 6 có có khe hở không khí đều gọi là khe hở làm việc, ở giữa đặt khung quay chuyển động.
*Phần tĩnh
2.2.1- Cơ cấu đo từ điện
khung dây quay 5 được quấn bắng dây đồng. Khung dây được gắn vào trục quay (hoặc dây căng, dây treo). Trên trục quay có hai lò xo cản 7 mắc ngược nhau, kim chỉ thị 2 và thang đo 8.
*Phần động
2.2.1- Cơ cấu đo từ điện
b.Nguyên lý làm việc chung
khi có dòng điện chạy qua khung dây 5 (phần động), dưới tác động của từ trường nam châm vĩnh cửu 1 (phần tĩnh) sinh ra mômen quay Mq làm khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu một góc α. Mômen quay được tính theo biểu thức:
M= B.S.W.I
với B: độ từ cảm của nam châm vĩnh cửu
S: tiết diện khung dây
W: số vòng dây của khung dây
Tại vị trí cân bằng, mômen quay bằng mômen cản:

Với một cơ cấu chỉ thị cụ thể do B, S, W, D là hằng số nên góc lệch α tỷ lệ bậc nhất với dòng điện I chạy qua khung dây.
2.2.1- Cơ cấu đo từ điện
c) Các đặc tính chung:
- Chỉ đo được dòng điện một chiều.
- Đặc tính của thang đo đều.
- Độ nhạy là hằng số
- Ưu điểm: độ chính xác cao; ảnh hưởng của từ trường ngoài không đáng kể (do từ trường là do nam châm vĩnh cửu sinh ra); công suất tiêu thụ nhỏ nên ảnh hưởng không đáng kể đến chế độ của mạch đo; độ cản dịu tốt; thang đo đều (do góc quay tuyến tính theo dòng điện).
- Nhược điểm: chế tạo phức tạp; chịu quá tải kém (do cuộn dây của khung quay nhỏ); độ chính xác của phép đo bị ảnh hưởng lớn bởi nhiệt độ, chỉ đo dòng một chiều.
2.2.1- Cơ cấu đo từ điện
c) Các đặc tính chung:
- Ứng dụng: cơ cấu chỉ thị từ điện dùng để chế tạo ampemét vônmét, ômmét nhiều thang đo và có dải đo rộng; độ chính xác cao (cấp 0,1 ÷ 0,5).
+ Chế tạo các loại điện kế có độ nhạy cao có thể đo được: dòng đến 10-12A, áp đến 10 - 4V, đo điện lượng, phát hiện sự lệch điểm không trong mạch cần đo hay trong điện thế kế.
+ Sử dụng trong các mạch dao động ký ánh sáng để quan sát và ghi lại các giá trị tức thời của dòng áp, công suất tần số có thể đến 15kHz; được sử dụng để chế tạo các đầu rung.
+ Làm chỉ thị trong các mạch đo các đại lượng không điện khác nhau.
+ Chế tạo các dụng cụ đo điện tử tương tự: vônmét điện tử, tần số kế điện tử, pha kế điện tử…
+ Dùng với các bộ biến đổi khác như chỉnh lưu, cảm biến cặp nhiệt để có thể đo được dòng, áp xoay chiều.
2.2.1- Cơ cấu đo từ điện
d) Lôgômét từ điện: là loại cơ cấu chỉ thị để đo tỉ số hai dòng điện, hoạt động theo nguyên lý giống cơ cấu chỉ thị điện từ, chỉ khác là không có lò xo cản mà thay bằng một khung dây thứ hai tạo ra mômen có hướng chống lại mômen quay của khung dây thứ nhất.
Nguyên lý làm việc: trong khe hở của từ trường của nam châm vĩnh cửu đặt phần động gồm hai khung quay đặt lệch nhau góc δ (30÷ 90 độ). Hai khung dây gắn vào một trục chung. Dòng điện I1 và I2 đưa vào các khung dây bằng các dây dẫn không mômen.
2.2.1- Cơ cấu đo từ điện
- Dòng I1 sinh ra mômen quay Mq:
- Dòng I2 sinh ra mômen cản Mc:
với Ф1, Ф2: từ thông của nam châm móc vòng qua các khung dây, thay đổi theo α.
Dấu của Mq và Mc ngược nhau. Các giá trị cực đại của các mômen lệch nhau góc δ.
Ở trạng thái cân bằng có:

=

với f1(α), f2(α) là các đại lượng xác định tốc độ thay đổi của từ thông móc vòng.
Từ biểu thức trên có:
2.2.1- Cơ cấu đo từ điện

=

Đặc tính cơ bản: góc lệch α tỉ lệ với tỉ số của hai dòng điện đi qua các khung dây.
Ứng dụng: lôgômét từ điện được ứng dụng để đo điện trở, tần số và các đại lượng không điện.
a.Cấu tạo

2.2.2- Cơ cấu đo điện từ (Lôgômét điện từ)
cuộn dây 1
lõi thép 2
trục quay 5
bộ phận cản dịu không khí 4,
kim chỉ 6,
đối trọng 7. Ngoài ra còn có lò xo cản 3, bảng khắc độ 8.

2.2.2- Cơ cấu đo điện từ (Lôgômét điện từ)

2.2.3- Cơ cấu đo điện động (Lôgômét điện động)

2.2.3- Cơ cấu đo điện động (Lôgômét điện động)
là cuộn dây 1 bên trong có khe hở không khí (khe hở làm việc).
*Phần tĩnh
2.2.2- Cơ cấu đo điện từ
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 không khí 4, kim chỉ 6, đối trọng 7. Ngoài ra còn có lò xo cản 3, bảng khắc độ 8.
*Phần động
2.2.2- Cơ cấu đo điện từ
b) Nguyên lý làm việc: (Chiếu từ giáo trình)
c) Các đặc tính chung:
- Góc quay α tỉ lệ với bình phương của dòng điện, tức là không phụ thuộc vào chiều của dòng điện nên có thể đo trong cả mạch xoay chiều hoặc một chiều.
- Thang đo không đều, có đặc tính phụ thuộc vào tỉ số dL/dαlà một đại lượng phi tuyến.
- Cản dịu thường bằng không khí hoặc cảm ứng.
- Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, tin cậy, chịu được quá tải lớn.
- Nhược điểm: độ chính xác không cao nhất là khi đo ở mạch một chiều sẽ bị sai
số (do hiện tượng từ trễ, từ dư…); độ nhạy thấp; bị ảnh hưởng của từ trường ngoài (do từ trường của cơ cấu yếu khi dòng nhỏ).
d) Ứng dụng: thường được sử dụng đẻ chế tạo các loại ampemét, vônmét trong mạch xoay chiều tần số công nghiệp với độ chính xác cấp 1÷2. Ít dùng trong các mạch có tần số cao.
a.Cấu tạo

2.2.3- Cơ cấu đo điện động (Lôgômét điện động)
cuộn dây 1 (được chia thành hai phần nối tiếp nhau)
khung dây 2 đặt trong lòng cuộn dây tĩnh
lò xo cản, bộ phận cản dịu và kim chỉ thị.

2.2.3- Cơ cấu đo điện động (Lôgômét điện động)
cuộn dây 1 (được chia thành hai phần nối tiếp nhau) để tạo ra từ trường khi có dòng điện chạy qua. Trục quay chui qua khe hở giữa hai phần cuộn dây tĩnh.
*Phần tĩnh
2.2.3- Cơ cấu đo điện động
khung dây 2 đặt trong lòng cuộn dây tĩnh. Khung dây 2 được gắn với trục quay, trên trục có lò 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 ngoài..
*Phần động
2.2.3- Cơ cấu đo điện động
b) Nguyên lý làm việc: (Chiếu từ giáo trình)
c) Các đặc tính chung:
- Có thể dùng trong cả mạch điện một chiều và xoay chiều.
- Góc quay α phụ thuộc tích (I1.I2) nên thang đo không đều
- Trong mạch điện xoay chiều α phụ thuộc góc lệch pha ψ giữa hai dòng điện nên có thể ứng dụng làm Oátmét đo công suất.
- Ưu điểm cơ bản: có độ chính xác cao khi đo trong mạch điện xoay chiều.
- Nhược điểm: công suất tiêu thụ lớn nên không thích hợp trong mạch công suất
nhỏ. Chịu ảnh hưởng của từ trường ngoài, muốn làm việc tốt phải có bộ phận chắn từ. Độ nhạy thấp vì mạch từ yếu.
d) Ứng dụng: chế tạo các ampemét, vônmét, óatmét một chiều và xoay chiều tần số công nghiệp; các pha kế để đo góc lệch pha hay hệ số công suất cosφ.
Trong mạch có tần số cao phải có mạch bù tần số (đo được dải tần đến 20KHz).
a.Cấu tạo

2.2.4- Cơ cấu đo cảm ứng(Lôgômét điện động)
cuộn dây điện 2,3
đĩa kim loại 1 (thường bằng nhôm) gắn vào trục 4 quay trên trụ 5.
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 tĩnh
2.2.4- Cơ cấu đo cảm ứng
đĩa kim loại 1 (thường bằng nhôm) gắn vào trục 4 quay trên trụ 5.
*Phần động
2.2.3- Cơ cấu đo điện động
b) Nguyên lý làm việc: (Chiếu từ giáo trình)
dựa trên sự tác động tương hỗ giữa từ trường xoay chiều (được tạo ra bởi dòng điện trong phần tĩnh) và dòng điện xoáy 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 tĩnh → sinh ra các từ thông Ф1, Ф2 (các từ thông này lệch pha nhau góc ψ bằng góc lệch pha giữa các dòng điện tương ứng), từ thông Ф1, Ф2 cắt đĩa nhôm 1 (phần động) → xuất hiện trong đĩa nhôm các sức điện động tương ứng E1, E2 (lệch pha với Ф1, Ф2 góc π/2) → xuất hiện các dòng điện xoáy I x1, Ix2 (lệch pha với E1, E2 góc α1, α2).
Các từ thông Ф1, Ф2 tác động tương hỗ với các dòng điện Ix1, Ix2 → sinh ra các lực F1, F2 và các mômen quay tương ứng → quay đĩa nhôm (phần động). Mômen quay được tính:
với: C là hằng số
f là tần số của dòng điện I1, I2
ψ là góc lệch pha giữa I1, I2
2.2.3- Cơ cấu đo điện động
c) Các đặc tính chung:
- Điều kiện để có mômen quay là ít nhất phải có hai từ trường.
- Mômen quay đạt giá trị cực đại nếu góc lệch pha ψ giữa I1, I2 bằng π/2.
- Mômen quay phụ thuộc tần số của dòng điện tạo ra các từ trường.
- Chỉ làm việc trong mạch xoay chiều.
- Nhược điểm: mômen quay phụ thuộc tần số nên cần phải ổn định tần số.
d) Ứng dụng: chủ yếu để chế tạo côngtơ đo năng lượng; có thể đo tần số…
2.2.3- Cơ cấu đo điện động
b) Nguyên lý làm việc: (Chiếu từ giáo trình)
c) Các đặc tính chung:
- Có thể dùng trong cả mạch điện một chiều và xoay chiều.
- Góc quay α phụ thuộc tích (I1.I2) nên thang đo không đều
- Trong mạch điện xoay chiều α phụ thuộc góc lệch pha ψ giữa hai dòng điện nên có thể ứng dụng làm Oátmét đo công suất.
- Ưu điểm cơ bản: có độ chính xác cao khi đo trong mạch điện xoay chiều.
- Nhược điểm: công suất tiêu thụ lớn nên không thích hợp trong mạch công suất
nhỏ. Chịu ảnh hưởng của từ trường ngoài, muốn làm việc tốt phải có bộ phận chắn từ. Độ nhạy thấp vì mạch từ yếu.
d) Ứng dụng: chế tạo các ampemét, vônmét, óatmét một chiều và xoay chiều tần số công nghiệp; các pha kế để đo góc lệch pha hay hệ số công suất cosφ.
Trong mạch có tần số cao phải có mạch bù tần số (đo được dải tần đến 20KHz).
Bài 3-ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN
-Đo điện trở
-Đo điện cảm
-Đo điện dung
-Đo dòng điện
-Đo điện ap
-Đo tần số
-Đo công suất
-Đo điện nămg
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
* Khái niệm chung
Dụng cụ được sử dụng để đo dòng điện gọi là ampe kế hay ampemet
Ký hiệu là: A
Ampe kế có nhiều loại khác nhau, nếu chia theo kết cấu ta có:
+ Ampe kế từ điện
+ Ampe kế điện từ
+ Ampe kế điện động
+ Ampe kế nhiệt điện
+ Ampe kế bán dẫn
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
* Phân loại Ampe kế
Ampe kế bán dẫn
Ampe kế nhiệt điện
Ampe kế điện động
Ampe kế điện từ
Ampe kế từ điện
chia theo kết cấu
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
* Phân loại Ampe kế
chỉ thị số (Digital)


















Chỉ thị
chỉ thị kim (kiểu tương tự /Analog)
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
* Phân loại Ampe kế
Ampe kế xoay chiều


















TChất đại lượng đo
Ampe kế một chiều
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
* Yêu cầu đối với dụng cụ đo dòng điện là:
- Công suất tiêu thụ càng nhỏ càng tốt, điện trở của ampe kế càng nhỏ càng tốt và lý tưởng là bằng 0.
- Làm việc trong một dải tần cho trước để đảm bảo cấp chính xác của dụng cụ đo
- Mắc ampe kế để đo dòng phải mắc nối tiếp với dòng cần đo
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
A. Ampe kế một chiều
Ampe kế một chiều được chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị từ điện. Như đã biết, độ lệch của kim tỉ lệ thuận với dòng chạy qua cuộn động nhưng độ lệch kim được tạo ra bởi dòng điện rất nhỏ và cuộn dây quấn bằng dây có tiết diện bé nên khả năng chịu dòng rất kém. Thông thường, dòng cho phép qua cơ cấu chỉ trong khoảng 10 - 4 đến 10-2 A; điện trở của cuộn dây từ 20Ω đến 2000Ω với cấp chính xác 1,1; 1; 0,5; 0,2; và 0,05.
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
A. Ampe kế một chiều
Để tăng khả năng chịu dòng cho cơ cấu (cho phép dòng lớn hơn qua) người ta mắc thêm điện trở sun song song với cơ cấu chỉ thị có giá trị như sau:
với gọi là hệ số mở rộng thang đo của ampe kế





Hình 3.3: Mắc thêm điện trở sun song song với cơ cấu chỉ thị
I là dòng cần đo và ICT là dòng cực đại mà cơ cấu chịu đựng được (độ lệch cực đại của thang đo)

3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
A. Ampe kế một chiều

Với


3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
A. Ampe kế một chiều




3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
A. Ampe kế một chiều

Chú ý: Khi đo dòng nhỏ hơn 30A thì điện trở sun nằm ngay trong vỏ của ampe kế còn khi đo dòng lớn hơn thì điện trở sun như một phụ kiện kèm theo. Khi ampe kế có nhiều thang đo người ta mắc sun như sau:
Việc tính điện trở sun ứng với dòng cần đo được xác định theo công thức như trên nhưng với n khác nhau
Chú ý: điện trở sun được chế tạo bằng Manganin có độ chính xác cao hơn độ chính xác của cơ cấu đo ít nhất là 1 cấp. Do cuộn dây động của cơ cấu chỉ thị được quấn bằng dây đồng mảnh, điện trở của nó thay đổi đáng kể khi nhiệt độ của môi trường thay đổi và sau một thời gian lμm việc bản thân dòng điện chạy qua cuộn dây cũng tạo ra nhiệt độ. Để giảm ảnh hưởng của sự thay đổi điện trở cuộn dây khi nhiệt độ thay đổi, người ta mắc thêm điện trở bù bằng Manganin hoặc Constantan với sơ đồ như sau:
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
A. Ampe kế một chiều

3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
B. Ampemet xoay chiều
Để đo cường độ dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp người ta thường sử dụng ampemet từ điện chỉnh lưu, ampemet điện từ, và ampemet điện động.

3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
B1. Ampemet chỉnh lưu
Là dụng cụ đo dòng điện xoay chiều kết hợp giữa cơ cấu chỉ thị từ điện và mạch chỉnh lưu bằng diode.

3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
B1. Ampemet chỉnh lưu
Là dụng cụ đo dòng điện xoay chiều kết hợp giữa cơ cấu chỉ thị từ điện và mạch chỉnh lưu bằng diode.

Biến áp sử dụng là loại biến áp dòng có số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là W1 và W2. Khi đó tỉ số dòng thứ cấp trên dòng sơ cấp được tính bằng:
Kim chỉ thị dừng ở vị trí chỉ dòng trung bình qua cuộn dây động. RL được chọn để gánh phần dòng dư thừa giữa I2tb và Ict
Mối quan hệ giữa dòng đỉnh IP, dòng trung bình Itrb và dòng trung bình bình phương Irms của sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu như sau:


3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện


Chú ý: Nói chung các ampe kế chỉnh lưu có độ chính xác không cao (từ 1 tới 1,5) do hệ số chỉnh lưu thay đổi theo nhiệt độ và thay đổi theo tần số. Có thể sử dụng sơ đồ bù sai số đo nhiệt và đo tần số cho ampe kế chỉnh lưu như sau:
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện


B2. Ampemet điện động
Thường được sử dụng để đo dòng điện ở tần số 50Hz và cao hơn (400 –2.000Hz) với độ chính xác khá cao (cấp 0,5 – 0,2).
Khi dòng điện đo nhỏ hơn 0,5A người ta mắc nối tiếp cuộn tĩnh và cuộn động còn khi dòng lớn hơn 0,5A thì mắc song song như (hình sau).
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
B2. Ampemet điện động

Trong đó các điện trở và cuộn dây (L3, R3), (L4, R4) là để bù sai số do nhiệt (thường làm bằng manganin hoặc constantan) và sai số do tần số (để dòng qua hai cuộn tĩnh và cuộn động trùng pha nhau).
Do độ lệch của dụng cụ đo điện động tỉ lệ với I2 nên máy đo chỉ giá trị rms. Giá trị rms của dòng xoay chiều có tác dụng như trị số dòng một chiều tương đương nên có thể đọc thang đo của dụng cụ như dòng một chiều hoặc xoay chiều rms.


3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
B3. Ampemet điện từ

Là dụng cụ đo dòng điện dựa trên cơ cấu chỉ thị điện từ. Mỗi cơ cấu điện từ được chế tạo với số ampe vòng xác định (I.W là một hằng số)
Khi đo dòng có giá trị nhỏ người ta mắc các cuộn dây nối tiếp và khi đo dòng
lớn người ta mắc các cuộn dây song song.

3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
B4. Ampemet nhiệt điện

Là dụng cụ kết hợp giữa chỉ thị từ điện và cặp nhiệt điện. Cặp nhiệt điện (hay còn gọi là cặp nhiệt ngẫu) gồm 2 thanh kim loại khác loại được hàn với nhau tại một đầu gọi là điểm làm việc (nhiệt độ t1), hai đầu kia nối với milivonkế gọi là đầu tự do (nhiệt độ t0).
Khi nhiệt độ đầu làm việc t1 khác nhiệt độ đầu tự do t0 thì cặp nhiệt sẽ sinh ra sức điện động

Khi dùng dòng Ix để đốt nóng đầu t1 thì:


Như vậy kết quả hiển thị trên milivon kế tỉ lệ với dòng cần đo



3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
B4. Ampemet nhiệt điện
Vật liệu để chế tạo cặp nhiệt điện có thể lả sắt – constantan; đồng – constantan; crom – alumen và platin – rodi
Ampemet nhiệt điện có sai lớn do tiêu hao công suất, khả năng chịu quá tải kém nhưng có thể đo ở dải tần rất rộng từ một chiều tới hàng MHz.
Thông thường để tăng độ nhạy của cặp nhiệt, người ta sử dụng một bộ khuếch
đại áp như sơ đồ dưới đây:
J1, J2 là 2 đầu đo nhiệt


3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.1 Đo dòng điện
B4. Ampemet nhiệt điện
Chú ý: Để đo giá trị điện áp của nguồn xoay chiều người ta cũng làm như trên vì khi đó nhiệt độ đo được tỉ lệ với dòng qua điện trở
nhiệt mà dòng này lại tỉ lệ với áp trên hai đầu điện trở, do vậy cũng xác định được giá trị của điện áp thông qua giá trị nhiệt độ. Đây chính là nguyên tắc để chế tạo Vônkế nhiệt điện.
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.2 Đo điện áp
* Khái niệm chung
Dụng cụ dùng để đo điện áp gọi là Vôn kế hay Vôn met (Voltmeter)
Ký hiệu là: V
Khi đo điện áp bằng Vôn kế thì Vôn kế luôn được mắc song song với đoạn mạch cần đo như hình dưới đây:
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.2 Đo điện áp
* Khái niệm chung
- Khi chưa mắc Vôn kế vào điện áp rơi trên tải là:
- Khi mắc Vôn kế vào điện áp rơi trên tải là:

Vậy sai số của phép đo điện áp bằng Vônkế là:
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.2 Đo điện áp
* Khái niệm chung
Như vậy, muốn sai số nhỏ thì yêu cầu Rv phải càng lớn càng tốt và lý tuởng là Rv ≈ ∞?
Kết quả đo nếu muốn tính chính xác thì phải sử dụng công thức:
Uv = (1+ γ u ).Ut
Để đo điện áp của một phần tử nào đó người ta mắc Vôn kế như hình dưới:

3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.2 Đo điện áp
* Khái niệm chung

3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.2 Đo điện áp

a.Vôn kế một chiều
* Nguyên tắc hoạt động
Độ lệch của dụng cụ đo TĐNCVC tỉ lệ với dòng qua cuộn dây động. Dòng qua cuộn dây tỉ lệ với điện áp trên cuộn dây nên thang đo của máy đo TĐNCVC có thể được chia để chỉ điện áp. Nghĩa là, Vôn kế chỉ là ampe kế dòng rất nhỏ với điện trở rất lớn. Điện áp định mức của chỉ thị vào khoảng 50 – 75mV nên cần nối tiếp nhiều điện trở phụ (còn gọi là điện trở nhân) với chỉ thị để làm tăng khoảng đo của Vôn kế. Sơ đồ mắc như sau:
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.2 Đo điện áp

a.Vôn kế một chiều
* Nguyên tắc hoạt động
Trong đó:


với
gọi là hệ số mở rộng thang đo về áp
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.2 Đo điện áp

a.Vôn kế một chiều
Vôn kế nhiều thang đo thì các điện trở phụ được mắc như sau:
Sơ đồ mắc nối tiếp:


Trong đó:
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.2 Đo điện áp

a.Vôn kế một chiều
Vôn kế nhiều thang đo thì các điện trở phụ được mắc như sau:
Hoặc sơ đồ mắc song song:


Trong đó:
Nhận xét: Thang đo có vạch chia đều (tính chất của cơ cấu từ điện)
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.2 Đo điện áp

b.Vôn kế xoay chiều-Vôn kế từ điện đo điện áp xoay chiều
Sử dụng cơ cấu từ điện thì dụng cụ có tính phân cực và phải mắc đúng sao cho độ lệch dương (trên thang đo). Khi dòng xoay chiều có tần số rất thấp chạy qua dụng cụ TĐNCVC thì kim có xu hướng chỉ theo giá trị tức thời của dòng xoay chiều. Như vậy, khi giá trị dòng tăng theo chiều + thì kim cũng tăng tới giá trị cực đại sau đó giảm tới 0 và xuống bán kỳ âm thì kim sẽ bị lệch ngoài thang đo. Trường hợp này xảy ra khi tần số của dòng xoay chiều cỡ 0,1Hz hoặc thấp hơn.
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.2 Đo điện áp

b.Vôn kế xoay chiều-Vôn kế từ điện đo điện áp xoay chiều
Khi dòng xoay chiều có tần số công nghiệp (50/60Hz) hoặc cao hơn thì cơ cấu làm nhiệm vụ quán tính chuyển động của cơ cấu động (toàn máy đo) không biến đổi theo mức dòng tức thời mà thay vào đó kim của dụng cụ sẽ dừng ở vị trí trung bình của dòng chạy qua cuộn động. Với sóng sin thuần tuý kim lệch sẽ ở vị trí zero mặc dù dòng Irms có thể có giá trị khá lớn và có khả năng gây hỏng dụng cụ.
Do đó, để sử dụng dụng cụ TĐNCVC làm thành dụng cụ đo xoay chiều người ta phải sử dụng các bộ chỉnh lưu (nửa sóng hoặc toàn sóng) để các giá trị của dòng chỉ gây ra độ lệch dương.
3.1 Đo các đại lượng U,I
3.1.2 Đo điện áp

c.Vôn kế điện từ
Là dụng cụ để đo điện áp xoay chiều tần số công nghiệp. Cuộn dây tĩnh có số vòng dây rất lớn từ 1000 – 6000 vòng. Để mở rộng thang đo người ta mắc nối tiếp với cuộn dây các điện trở phụ.
Các tụ C được mắc song song với các điện trở phụ để bù sai số do tần số khi tần số lớn hơn tần số công nghiệp.
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
A. Đo điện trở bằng phương pháp gián tiếp
a) Đo điện trở bằng vôn mét và am phe mét .
Ampe kế xác định I, Vôn kế xác định U
Giá trị thực của điện trở Rx là:
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
A. Đo điện trở bằng phương pháp gián tiếp
a) Đo điện trở bằng vôn mét và am phe mét .
Như vậy:
Do đó ta thấy phép đo đạt giá trị chính xác cao khi Rv càng lớn càng tốt (Rv >> Rx). Sơ đồ này được dùng để đo điện trở có giá trị nhỏ.
- Sơ đồ b.
Ampe kế xác định Ix, Vôn kế xác định Uv. Kết quả đo cho ta giá trị điện trở R’x là:
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
A. Đo điện trở bằng phương pháp gián tiếp
a) Đo điện trở bằng vôn mét và am phe mét .
Như vậy:
- Sơ đồ b.
Ampe kế xác định Ix, Vôn kế xác định Uv. Kết quả đo cho ta giá trị điện trở R’x là:
Rõ ràng để R’x tiến tới giá trị của Rx thì RA càng nhỏ càng tốt
(RA << Rx). Sơ đồ b thường dùng để đo điện trở Rx lớn
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
A. Đo điện trở bằng phương pháp gián tiếp
b. Đo điện trở bằng phương pháp so sánh với điện trở mẫu
Giả sử có sơ đồ mạch như trên, khi đó có thể xác định điện trở Rx theo công thức tương ứng với hai sơ đồ như sau:
A. Đo điện trở bằng phương pháp gián tiếp
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
- Sơ đồ b: Điện trở đo và điện trở mẫu mắc song song.
Dòng điện qua điện trở mẫu là Io, dòng qua điện trở đo là Ix. Với điện áp cung cấp ổn định ta có:
- Sơ đồ a: Điện trở đo và điện trở mẫu R0 mắc nối tiếp.
Điện áp rơi trên điện trở mẫu là Uo, điện áp rơi trên điện trở đo là Ux. Khi đó nếu dòng qua các điện trở không đổi ta có:

B.Đo điện trở trực tiếp bằng Ohmmet
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
- Ohmmet là dụng cụ đo có cơ cấu chỉ thị từ điện với nguồn cung cấp là pin và các điện trở chuẩn. Dựa vào định luật Ohm ta có ,R=U/I như vậy, nếu giữ U không đổi thì dòng điện I qua mạch đo sẽ thay đổi khi điện trở thay đổi (tức là kim sẽ lệch những góc khác nhau khi giá trị của điện trở thay đổi). Trên cơ sở đó người ta chế tạo Ohmmet đo điện trở. Như vậy, về mặt nguyên tắc có thể sử dụng tất cả các cơ cấu chỉ thị theo dòng (như cơ cấu chỉ thị từ điện, điện từ hay điện động) để chế tạo Ohmmet nhưng trên thực tế người ta chỉ sử dụng cơ cấu từ điện
Có hai loại Ohmmet là Ohmmet nối tiếp và Ohmmet song song.
- Khi đo điện trở bằng phương pháp gián tiếp như trên sai số của phép đo sẽ lớn vì nó sẽ bằng tổng các sai số do các dụng cụ gây ra. Để giảm thiểu sai số không mong muốn này người ta chế tạo dụng cụ đo trực tiếp giá trị của điện trở gọi là Ohmmet.
B.Đo điện trở trực tiếp bằng Ohmmet
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
* Ohmmet nối tiếp
- Đây là Ohmmet trong đó điện trở cần đo mắc nối tiếp với cơ cấu chỉ thị. Ohmmet loại này thường để đo giá trị điện trở Rx cỡ từ Ohm trở lên.
Rp là điện trở phụ đảm bảo khi Rx = 0 dòng điện qua cơ cấu đo là lớn nhất (hết thang chia độ) và để bảo vệ cơ cấu chỉ thị.
Điện trở trong của Ohmmet được xác định là
Khi Rx = 0 dòng qua chỉ thị là dòng Ictmax =
Khi Rx  0 dòng qua chỉ thị Ict =
B.Đo điện trở trực tiếp bằng Ohmmet
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
Khi dòng qua chỉ thị bằng 0
Từ đó ta nhận thấy thang chia độ của Ohmmet ngược với của Ampemet hay Vônmet.
Ngoài ra số chỉ của Ohmmet còn phụ thuộc vào nguồn pin cung cấp bên trong. Khi Uo giảm thì sai số khá lớn. Để điều chỉnh sai số này (hay còn gọi là điều chỉnh zero) người ta mắc thêm chiết áp Rm như hình sau:
Cách chỉnh zero: mỗi lần sử dụng Ohmmet ta ngắn mạch đầu vào (cho Rx = 0 bằng cách chập hai đầu que đo với nhau), vặn núm điều chỉnh của Rm để kim chỉ zero trên thang đo.
Bằng cách làm như trên ta sẽ có kết quả đo chính xác hơn dù nguồn pin bị yếu đi.
B.Đo điện trở trực tiếp bằng Ohmmet
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
B.Đo điện trở trực tiếp bằng Ohmmet
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
b. Ohmmet song song
- Loại Ohmmet này có điện trở cần đo Rx mắc song song với cơ cấu chỉ thị như hình dưới đây
- Ohmmet loại này dùng để đo điện trở R khá nhỏ, nó có thang đo thuận chiều vì khi không có Rx (tức là ) dòng qua chỉ thị là lớn nhất còn khi Rx = 0 dòng qua chỉ thị xấp xỉ 0.
- Như vậy thang đo của Ohmmet song song có dạng thuận như các thang đo thông thường khác
B.Đo điện trở trực tiếp bằng Ohmmet
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
*Ômmét nhiều thang đo.
Ômmét nhiều thang đo thực hiện theo nguyên tắc chuyển từ giới hạn đo này sang giới hạn đo khác bằng cách thay đổi điện trở của ômmét với một số lần nhất định sao cho khi Rx = 0 kim chỉ thị vẫn đảm bảo lệch thang đo(nghĩa là dòng qua cơ cấu đo bằng giá trị định mức đã chọn).
B.Đo điện trở trực tiếp bằng Ohmmet
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
*Ômmét nhiều thang đo.
Để mở rộng giới hạn đo của ômmét có thể thực hiện bằng cách dùng nhiều nguồn cung cấp và các điện trở phân dòng(điện trở sun) cho các thang cấp với các điện trở sun tương ứng có chất lượng tốt.
B.Đo điện trở trực tiếp bằng Ohmmet
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
*Ômmét nhiều thang đo.
Thiết bị có dòng chỉ thị định mức ICT =37.5µA, điện trở của chỉ RTC=3,82kΩ. Điều chỉnh zêrô là một biến trở 5kΩ (với mứcc bình thường). Pin 1,5 V dùng chotất cả các khoảng đo Rx1;Rx100 và Rx1kΩ pin 15V dùng cho khoảng đo Rx10kΩ. Rx được mắc vào các đầu ra của mạch (+,-).
Công tắc đo có phần tiếp xúc động có thể xoay từng nấc cùng chiều hoặc ngược chiều kim đồng hồ. Hình 5-6b minh hoạ ômmét thường dùng và núm diều chỉnh ômmét.
c. Cầu đo điện trở:
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
Cầu đo điện trở thường được chia thành hai loại: Cầu đơn và cầu kép(cầu wheatstone và cầu Kelvin)
Cầu đơn là một thiết bị dùng để đo điện trở rất chính xác. Mạch cầu hình 5-7 gồm hai điện trở cố định R2 và R3 và điện trở điều chỉnh được R1, diện trở cần đo Rx và điện kế chỉ không(CT). Cầu được cung cấp bằng nguồn điện một chiều Uo. Các điện trở R1, R2, R3 được chế tạo bằng điện trở Mangganin có độ ổn định và độ chính xác cao.
Để xác định điện trở chưa biết Rx người ta điều chỉnh biến trở R1 cho tới khi điện kế chỉ zêrô, lúc đó cầu đang ở chế độ cân bằng nghĩa là điện kế tại hai điểm Va=Vb(Uab=0) do dòng điện không đi qua đện kế nên I1 sẽ chạy qua R1,R2 và I2 chạy qua R3, Rx, ta có:
*Cầu đơn:( cầu Wheatstone)
c. Cầu đo điện trở:
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
I1R2=I2R3 (1)
I1R1=I2 Rx (2)
*Cầu đơn:( cầu Wheatstone)
Chia biểu thức (1) cho(2) ta được
hay
và RxR2=R1R3
Từ đó tính được điện trở chưa biết
Rx =

c. Cầu đo điện trở:
3.2 Đo các đại lượng R,L,C
3.2.1 Đo điện trở
Với R3 và R2 là các điện trở cố định do đó tỷ số ;

k là hệ số nhân.Nếu thay đổi điện trở R3 bằng một số các điện trở có giá trị lớn hơn nhau 10 lần. Và giữ nguyên điện trở R2 thì ta sẻ có các hệ số nhân khác nhau. Nên có thể mở rộng thang đo của cầu như hình 5-8
*Cầu đơn:( cầu Wheatstone)
Điện trở R5 (hình 5-8) dùng để điều chỉnh độ nhạy cảm của chỉ thị chỉ không. Trước khi đo khóa K được mở ra để chỉnh thô (bảo vệ quá dòng đi