ĐO LƯỜNG ĐIỆN LẠNH TC - Nguồn: BCTECH

Để đo độ ẩm bằng phương pháp này người ta sử dụng 2 nhiệt kế: một nhiệt kế bình thường dùng để đo nhiệt độ không khí gọi là nhiệt kế khô có nhiệt độ t k và một nhiệt k[r]

(1)

BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Ban hành lần:

UBND TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: ĐO LƯỜNG ĐIỆN LẠNH

NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP

(Ban hành kèm theo Quyết định số: 297/QĐ-CĐKTCN ngày 24 tháng 08 năm 2020 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT)

(2)

BM/QT10/P.ĐT-SV/04/04

ii TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo nhằm phục vụ cho giáo viên sinh viên Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu

(3)

iii LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình “Đo Lường Điện Lạnh” nhằm cung cấp cho học sinh, sinh viên kiến thức, kỹ phương pháp kỹ thuật đo lường đại lượng điện, lạnh Giáo trình gồm

Yêu cầu học sinh sau học xong module học sinh phải, biết sử dụng, lắp đặt thành thạo dụng cụ, thiết bị đo đại lượng điện, lạnh Giáo trình tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên chuyên nghành Kỹ Thuật Máy Lạnh Và Điều Hịa Khơng Khí

Trong q trình biên soạn chắn chúng tơi cịn có nhiều thiếu sót, mong quý độc giả góp ý để chúng tơi hồn thiện tốt cho lần chỉnh sữa sau Mọi góp ý xin gửi Email: danhnc@bctech.edu.vn

Tơi xin cảm ơn BGH, khoa tồn thể giáo viên tham gia đánh giá chỉnh sửa giáo trình

Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày… tháng… năm…… Tham gia biên soạn

1 Chủ biên: Nguyễn Cao Danh 2………

(4)

1 Mục Lục

GIÁO TRÌNH i

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ii

LỜI GIỚI THIỆU iii

BÀI 1: ĐO LƯỜNG ĐIỆN

1 Khái niệm chung đo lường điện

1.1 Khái niệm đo lường

1.2 Khái niệm đo lường điện

1.3 Các phương pháp đo

2 Đo dòng điện

2.1 Nguyên lý đo dòng điện

2.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc Ampe mét 10

2.3 Đo dòng điện xoay chiều (AC) 14

2.4 Đo dòng điện chiều (DC) 18

3 Đo điện áp 19

3.1 Nguyên lý đo điện áp 19

3.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc Vôn mét 20

3.3 Đo điện áp xoay chiều (AC) 24

3.4 Đo điện áp chiều (DC) 28

4 Đo điện trở 28

4.1 Phân loại điện trở 28

4.2 Đo điện trở ôm kế 29

4.3 Đo điện trở cầu điện trở 31

4.4 Đo điện trở cách điện Megaom 35

4.5 Đo điện trở nối đất 38

BÀI 2: SỬ DỤNG ĐỒNG HỒ V.O.M VÀ AMPE KÌM 42

1 Khái niệm chung V.O.M Ampe kìm 42

1.1 Khái niệm V.O.M 42

1.2 Khái niệm Ampe kìm 42

2 Cách sử dụng đồng hồ V.O.M 43

2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc V.O.M 43

2.2 Sử dụng V.O.M 45

3 Cách sử dụng đồng hồ Ampe kìm 54

3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc Ampe kìm 54

3.2 Sử dụng Ampe kìm 56

BÀI 3: ĐO NHIỆT ĐỘ 60

1 Khái niệm đo nhiệt độ 60

1.1 Khái niệm nhiệt độ thang đo nhiệt độ 60

1.2 Phân loại dụng cụ đo nhiệt độ 63

2 Các phương pháp đo nhiệt độ 64

2.1 Giới thiệu phương pháp đo 64

2.2 Cách đo theo phương pháp 65

(5)

2

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động đồng hồ đo nhiệt độ 65

3.2 Sử dụng đồng hồ đo nhiệt độ 72

BÀI 4: ĐO ÁP SUẤT VÀ CHÂN KHÔNG 75

1 Khái niệm đo áp suất chân không 75

1.1 Khái niệm áp suất chân không 75

1.2 Áp suất, chân không đơn vị đo 76

1.3 Phân loại áp suất chân không 76

1.4 Đọc chuyển đổi đơn vị áp suất chân không khác 77

2 Các phương pháp đo áp suất chân không 78

3 Sử dụng đồng hồ đo áp suất chân không 78

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động đồng hồ đo áp suất 78

3.2 Sử dụng đồng hồ đo áp suất 82

BÀI 5: ĐO LƯU LƯỢNG 84

1 Khái niệm - phân loại dụng cụ đo lưu lượng : 85

1.1 Khái niệm 85

1.2 Phân loại dụng cụ đo lưu lượng 85

2 Các phương pháp đo 86

3 Sử dụng dụng cụ đo lưu lượng 91

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động dụng cụ đo lưu lượng 91

3.2 Sử dụng dụng cụ đo lưu lượng 94

BÀI 6: ĐO ĐỘ ẨM 96

1 Khái niệm - phân loại dụng cụ đo độ ẩm: 96

1.1 Khái niệm 96

1.2 Phân loại dụng cụ đo độ ẩm 97

2 Các phương pháp đo 100

3 Sử dụng dụng cụ đo độ ẩm 101

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động dụng cụ đo độ ẩm 101

(6)

3 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN

Tên môn học/mô đun: Đo lường điện lạnh Mã môn học/mơ đun: MĐ 09

Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun:

- Vị trí: Đo lường điện - lạnh mơ đun chun mơn chương trình nghề máy

lạnh điều hồ khơng khí Mơ đun xếp sau học xong mô đun : Kỹ mềm, Anh văn chuyên ngành làm tiền đề đề học mơ đun : An tồn điện lạnh, Cơ sở kỹ thuật nhiệt – lạnh điều hòa khơng khí

- Tính chất: Là mơ đun quan trọng thiếu nghề kỹ thuật máy lạnh

và điều hồ khơng khí q trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy lạnh thường xuyên phải sử dụng dụng cụ đo kiểm tra dịng điện, điện áp, cơng suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, độ ẩm

- Ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun: Khi hồn thành mơ đun tiền đề để người học tiếp tục học mô đun

Mục tiêu môn học/mô đun: - Về kiến thức:

+ Trang bị cho học viên khái niệm bản, phương pháp loại dụng cụ đo lường nhiệt, đo lường điện, đo áp suất, lưu lượng

+ Nắm vững nguyên lý cấu tạo, làm việc dụng cụ đo lường biết ứng dụng trình làm việc

- Về kỹ năng:

+ Lựa chọn dụng cụ đo cho phù hợp với công việc: Chọn độ xác dụng cụ đo, thang đo sử lý kết đo

+ Đo xác đánh giá đại lượng đo điện, điện áp, công suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng độ ẩm

- Về lực tự chủ trách nhiệm:

+ Cẩn thận, kiên trì

+ Thu xếp nơi làm việc gọn gàng ngăn nắp + Đảm bảo an toàn cho người thiết bị

+ Rèn luyện tinh thần làm việc nhóm có hiệu quả, vận dụng thực tiễn, tác phong, kỹ chuyên nghiệp, tư vấn sử dụng tạo niềm tin khách hàng, đạo đức nghề nghiệp

(7)

4

BÀI 1: ĐO LƯỜNG ĐIỆN

Giới thiệu:

Đo lường điện giúp cho học sinh hiểu nguyên lý, đo điện áp, dòng điện điện trở

Mục tiêu:

Sau học xong Bài người học có khả năng:

- Hiểu mục đích phương pháp đo số đại lượng điện - Phân loại dụng cụ đo lường điện

- Điều chỉnh dụng cụ đo - Đo kiểm thông số điện - Cẩn thận, xác, khoa học, an tồn

Nội dung chính:

1 Khái niệm chung đo lường điện

1.1 Khái niệm đo lường

Trong trình nghiên cứu khoa học nói chung cụ thể từ việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm vận hành, sữa chữa thiết bị, q trình cơng nghệ… u cầu phải biết rõ thơng số đối tượng để có định phù hợp Sự đánh giá thông số quan tâm đối tượng nghiên cứu thực cách đo đại lượng vật lý đặc trưng cho thơng số

Đo lường trình đánh giá, định lượng đại lượng cần đo để có kết số so với đơn vị đo

Kết đo lường (Ax) giá trị số, định nghĩa tỉ số đại lượng cần đo (X) đơn vị đo (Xo):

Ax = X/Xo 1.1

Từ (1.1) có phương trình phép đo: X = Ax Xo

Chỉ rõ so sánh X so với Xo, muốn đo đại lượng cần đo X phải có tính chất giá trị so sánh được, muốn đo đại lượng khơng có tính chất so sánh thường phải chuyển đổi chúng thành đại lượng so sánh

(8)

5 đơn vị đo A(ampe), kết số

1.2 Khái niệm đo lường điện

Đo lường điện trình đánh giá định lượng đại lượng điện (điện áp, dòng điện, điện trở, điện dung, điện cảm, tần số, công suất, điện năng, hệ số công suất… ) để có kết số so với đơn vị đo

1.3 Các phương pháp đo

Định nghĩa:

Phương pháp đo việc phối hợp thao tác trình đo, bao gồm thao tác: xác định mẫu thành lập mẫu, so sánh, biến đổi, thể kết hay thị

Phân loại:

Trong thực tế thường phân thành hai loại phương pháp đo: o Phương pháp đo biến đổi thẳng

o 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 khơng có khâu phản hồi

- Q trình thực hiện:

+ Đại lượng cần đo X qua khâu biến đổi để biến đổi thành số NX, đồng thời đơn vị đại lượng đo XO biến đổi thành số NO

+ Tiến hành trình so sánh đại lượng đo đơn vị (thực phép chia NX/NO),

(9)

6

BĐ A/D SS

X

Nx X

X0

N0

Nx N0

Hình 1.1: Lưu đồ phương pháp đo biến đổi thẳng

Quá trình gọi trình biến đổi thẳng, thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo biến đổi thẳng Tín hiệu đo X tín hiệu đơn vị XO sau qua khâu biến đổi (có thể hay nhiều khâu nối tiếp) qua biến đổi tương tự-số A/D để có NX NO , qua khâu so sánh có NX/NO Dụng cụ đo biến đổi thẳng thường có sai số tương đối lớn tín hiệu qua khâu biến đổi có sai số tổng sai số khâu, dụng cụ đo loại thường sử dụng độ xác yêu cầu phép đo không cao

1.3.2 Phương pháp đo kiểu so sánh

- Định nghĩa: phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu mạch vịng, nghĩa có khâu phản hồi

SS BD A/D

X DX Nx

D/A

XK

0 0 CT

Hình 2: Lưu đồ phương pháp đo biến đổi kiểm so sánh

- Quá trình thực hiện:

+ Đại lượng đo X đại lượng mẫu XO biến đổi thành đại lượng vật lý thuận tiện cho việc so sánh

(10)

7 đo gọi trình đo kiểu so sánh Thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo kiểu so sánh (hay gọi kiểu bù)

- Các phương pháp so sánh: so sánh SS thực việc so sánh đại lượng đoX đại lượng tỉ lệ với mẫu XK, qua so sánh có: ∆X = X - XK Tùy thuộc vào cách so sánh mà có phương pháp sau:

+ So sánh cân bằng:

o Quá trình thực hiện: đại lượng cần đo X đại lượng tỉ lệ với mẫu XK = NK.XO so sánh với cho ∆X = 0, từ suy X = XK = NK.XO

⇒ suy kết đo: AX= X/XO = NK (1.3) Trong trình đo, XK phải thay đổi X thay đổi để kết so sánh ∆X = từ suy kết đo

o Độ xác: phụ thuộc vào độ xác XK độ nhạy thiết bị thị cân (độ xác nhận biết ∆X = 0)

Ví dụ: cầu đo, điện kế cân … + So sánh không cân bằng:

o Quá trình thực hiện: đại lượng tỉ lệ với mẫu XK không đổi biết trước, qua so sánh có ∆X = X - XK, đo ∆X có đại lượng đo X = ∆X + XKtừ có kết đo:

AX = X/XO = (∆X + XK)/XO

o Độ xác: độ xác phép đo chủ yếu độ xác XK định, ngồi cịn phụ thuộc vào độ xác phép đo ∆X, giá trị ∆X so với X (độ xác phép đo cao ∆X nhỏ so với X) Phương pháp thường sử dụng để đo đại lượng không điện, đo ứng suất (dùng mạch cầu không cân bằng), đo nhiệt độ…

+ So sánh khôngđồng thời:

o Quá trình thực hiện: dựa việc so sánh trạng thái đáp ứng thiết bị đo chịu tác động tương ứng đại lượng đo X đại lượng tỉ lệ với mẫu XK, hai trạng thái đáp ứng suy X = XK

(11)

8 thái X tác động, từ suy X = XK Như rõ ràng XK phải thay đổi X thay đổi

o Độ xác: phụ thuộc vào độ xác XK Phương pháp xác thay XK X trạng thái thiết bị đo giữ nguyên Thường giá trị mẫu đưa vào khắc độ trước, sau qua vạch khắc mẫu để xác định giá trị đại lượng đo X Thiết bị đo theo phương pháp thiết bị đánh giá trực tiếp vônmét, ampemét thị kim + So sánhđồng thời:

o Quá trình thực hiện: so sánh lúc nhiều giá trị đại lượng đo X đại lượng mẫu XK, vào giá trị suy giá trị đại lượng đo

Ví dụ: xác định inch mm: lấy thước có chia độ mm (mẫu), thước theo inch (đại lượng cần đo), đặt điểm trùng nhau, đọc điểm trùng là: 127mm inch, 254mm 10 inch, từ có được:

1 inch = 127/5 = 254/10 = 25,4 mm

Trong thực tế thường sử dụng phương pháp để thử nghiệm đặc tính cảm biến hay thiết bị đo để đánh giá sai số chúng Từ phương pháp đo có cách thực phép đo là:

- Đo trực tiếp: kết có sau lần đo

- Đo gián tiếp: kết có phép suy từ số phép đo trực tiếp

- Đo hợp bộ: gián tiếp phải giả phương trình hay hệ phương trình có kết

- Đo thống kê: đo nhiều lần lấy giá trị trung bình có kết 2 Đo dòng điện

2.1 Nguyên lý đo dòng điện

Để đo dòng điện người ta thường dùng ampemet từ điện, điện tư, điện động, từ điện chỉnh lưu…mắc nối tiếp với mạch cần đo hình vẽ

(12)

9 Hình 1.3: Hình ảnh Vơn kế analog

a) Ampe mét từ điện b) Ampe mét điện từ c) Ampe mét điện động + Ampe kế digital

Hình 1.4: Hình ảnh Ampe mét Digital 2.1.2 Nguyên lý đo dòng điện

Để đo dòng điện ta dùng Ampe kế mắc nối tiếp với mạch cần đo dịng điện hình vẽ

A

U

Rt

Hình 1.5: Ngun lý đo dịng điện

c) b)

(13)

10

2.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc Ampe mét

Ampe mét cấu tạo dựa cấu thị từ điện, điện từ, điện động, từ điện chỉnh lưu…

2.2.1 Các yêu cầu Ampe mét

Cơng suất tiêu thụ: đo dịng điện ampemét mắc nối tiếp với mạch cần đo Như ampemét tiêu thụ phần lượng mạch đo từ gây sai số phương pháp đo dịng Phần lượng cịn gọi cơng suất tiêu thụ ampemét PA tính:

PA= IA2.RA

với: IA dịng điện qua ampemét (có thể xem dòng điện cần đo)

RA điện trở ampemét

Trong phép đo dịng điện u cầu cơng suất tiêu thụ PA nhỏ tốt, tức

yêu cầu RA nhỏ tốt

- Dải tần hoạt động: đo dòng điện xoay chiều, tổng trở ampemét chịu ảnh hưởng tần số:

Z = R + X

với: XA ≈ ωLA thành phần trở kháng cuộn dây ampemét

Để đảm bảo cấp xác dụng cụ đo, dụng cụ đo xoay chiều phải thiết kế để đo miền tần số sử dụng định (dải tần định) Nếu dùng dụng cụ đo dòng miền tần số khác miền tần số thiết kế gây sai số tần số

2.2.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc Ampe mét 2.2.2.1 Cơ cấu đo từ điện

(14)

11 Cơ cấu từ điện gồm hai phần bản: phần tĩnh phần động:

- Phần tĩnh: gồm: nam châm vĩnh cửu tạo từ trường cố định, thang đọc để đọc giá trị đo trụ dùng để làm giá đỡ cho trục quay

- Phần động: gồm: khung dây quay quấn lên lõi thép Khung dây gắn vào trục quay (hoặc dây căng, dây treo) Trên trục quay có hai lị xo cản mắc ngược chiều dùng tạo momen cản để đưa dòng điện vào khung dây, đối trọng dùng để thăng kim

b Nguyên lý hoạt động

Khi có dịng điện chạy qua khung dây (phần động), tác động từ trường nam châm vĩnh cửu (phần tĩnh) sinh mômen quay Mq làm khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu góc α Mơmen quay tính theo biểu thức:

we : lượng điện từ tỷ lệ với độ lớn từ thông khe hở không dòng điện khung dây

We = Ø.I = BSWIα

B: độ từ cảm nam châm vĩnh cữu S: tiết diện khung dây

W: số vòng dây khung dây

α: góc lệch khung dây khỏi vị trí ban đầu từ ta có:

Hình 1.6: Cơ cấu đo từ điện C

w

S

e q

d dBSIW

M B WI

d d



 

  

we

q d M

d

(15)

12

Tại vị trí cân bằng, mômen quay mômen cản:

(PTĐTCC đo từ điện) Với cấu thị cụ thể B, S, W, D số nên góc lệch α tỷ lệ bậc với dòng điện I chạy qua khung dây

2.2.2.2 Cơ cấu đo điện từ a Cấu tạo

gồm hai phần bản: phần tĩnh phần động:

- Phần tĩnh: cuộn dây bên có khe hở khơng khí (khe hở làm việc) thang đọc

- Phần động: lõi thép gắn lên trục quay 5, lõi thép quay tự khe làm việc cuộn dây Trên trục quay có gắn: phận cản dịu khơng khí 4, kim 6, đối trọng Ngồi cịn có lị xo cản

Hình 1.7: Cấu tạo chung cấu thịđiện từ. b Nguyên lý hoạt động

Dòng điện I chạy vào cuộn dây (phần tĩnh) tạo thành nam châm điện hút lõi thép (phần động) vào khe hở khơng khí vớimơmen quay:

với:

L: điện cảm cuộn dây

I: dòng điện chảy cuộn dây

q c I

M M BSWI D BSWI S I

D

 

     

2 w

2 e

L I



we

q d M

d

(16)

13 Do đó:

Khi vị trí cân : Mc = Mq

Là phương trình thể đặc tính cấu thị điện từ 2.2.2.3 Cơ cấu đo điện động

a Cấu tạo

Gồm hai phần bản: phần tĩnh phần động:

Hình 1.8: Cấu tạo cấu thị điệnđộng

- Phần tĩnh: gồm: cuộn dây (được chia thành hai phần nối tiếp nhau) để tạo từ trường có dịng điện chạy qua Trục quay chui qua khe hở hai phần cuộn dây tĩnh

- Phần động: gồm khung dây đặt lòng cuộn dây tĩnh Khung dây gắn với trục quay, trục có lị xo cản, phận cản dịu kim thị Cả phần động phần tĩnh bọc kín chắn để ngăn chặn ảnh hưởng từ trường

Khi có dịng điện I1 chạy vào cuộn dây (phần tĩnh) làm xuất từ trường lòng cuộn dây Từ trường tác động lên dòng điện I2 chạy khung dây (phần động) tạo nên mômen quay làm khung dây quay góc α

2 ( ) 2 q I L d dL M I

d d

 

(17)

14 Mơmen quay tính:

với: We điện từ trường Có hai trường hợp xảy ra: - I1, I2 dịng điện chiều:

Trong đó: L1, L2 : điện cảm cuộn dây phần tỉnh phần động M12: hỗ cảm hai cuộn dây tĩnh động

I1, I2 : dòng điện chiều chạy hai cuộn dây tĩnh động

Do L1, L2 không thay đổi khung dây quay cuộn dây tĩnh đạo hàm chúng theo góc α ta có

Khi vị trí cân bằng: Mq = Mc

ptđt cấu

- I1 I2 dòng điện xoay chiều:

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

ptđt cấu

2.3 Đo dòng điện xoay chiều (AC)

2.3.1 Vị trí lắp đặt Ampe kế

we q d M d  2

1 1 12

1

W

2

e  L I  L I M I I

12

we

q

d dM

M I I

d d

  12 12 dM

I I D

d dM I I D d         2

1 1 12

1

W os

2

e  L I  L I M I I c 

12 12 os os dM

I I c D

d

dM

(18)

15

Hình 1.9: Vị trí thường lắp Ampe kế a) Tủ điện b) Ổn áp c) Ổ cắm 2.3.2 Các bước lắp đặt vơn kế đo dịng điện

Bước 1: Chọn Ampe kế - Loại Ampe kế:

+ Xoay chiều chiều

+ Loại kim (analog) loại số (digital)

Hình 1.10: Các loại Ampe kế - Thang đo, kiểu lắp đặt

Bước 2: Cố định Ampe kế.

- Chọn vị trí lắp đặt: tủ điện Ampe kế thường lắp đặt phía đèn báo nguồn nút điều khiển

(19)

16

Hình 1.11: Vị trí Ampe kế tủ điện

- Lấy dấu: + Sử dụng miếng giấy bọc kèm theo ép vào vị trí lắp Ampe kế + Lấy bút đánh dấu vị trí cần khoan, khoét lỗ

Hình 1.12: Cách lấy dấu lắp Ampe kế Yêu cầu: Ampe kế phải lắp thẳng đứng

- Khoan, khoét lỗ theo vị trí lấy dấu: sử dụng khoan cầm tay để khoan, khoét lỗ + Khoan lỗ nhỏ góc mũi khoan 4

+ Khoét lỗ mũi khoét 63

(Để khoét vị trí lấy dấu trước khoét ta kẻ đường kính chéo để lấy tâm, sau sử dụng mũi khoan nhỏ khoan lỗ tâm sử dụng mũi khoét để khoét)

(20)

17 Hình 1.13: Sau khoan, khoét vị trí lắp đặt Ampe kế

- Cố định ampe kế: chắn ốc, vòng đệm kèm theo chiều

Hình 1.14: Cách cố định Ampe kế

Bước 3: Đấu nối: Ampe kế đấu nối tiếp với phần tử cần đo dòng điện, đạm bảo chắn, thẩm mỹ

Bước 4:Kiểm tra, cấp nguồn đọc kết

- Kiểm tra:

+ Kiểm tra mắt: Dùng mắt quan sát

Hình 1.16: Ampemét AC A

̴

Hình 1.15: Ngun lý đo dịng điện AC Rt

U



I

(21)

18

+ Kiểm tra ngắn mạch: Dùng VOM để thang Ω đo đầu cấp nguồn kìm đồng hồ phải giá trị điện trở điện trở tải

Nếu kim bị ngắn mạch Nếu kim khơng lên bị hở mạch

- Cấp nguồn đọc kết đo: Giá trị đo = giá trị đọc

Bài tập thực hành:

2.4 Đo dòng điện chiều (DC)

Để đo dòng điện chiều người ta dùng ampemet DC mắc nối tiếp với mạch cần đo

Các bước lắp đặt ampe kế chiều tương tự ampe kế xoay chiều

Chú ý: Cực dương Ampemet mắc với cực dương nguồn, cực âm Ampemet mắc với cực âm nguồn

A 

Rt2

U 

I

A2  Rt1 A1 

I1 I2

A 

Rt

I U



Hình 1.18: Nguyên lý đo dòng điện DC 

+ + 

Rt

U

I

A  

(22)

19 3 Đo điện áp

3.1 Nguyên lý đo điện áp

Để đo điện áp người ta thường dùng vônmet từ điện, điện từ, điện động, từ điện chỉnh lưu…mắc song song với mạch cần đo

3.1.1 Hình ảnh vơn kế. + Vơn kế analog

Hình 1.21: Hình ảnh Vơn kế analog

a) Vôn kế từ điện b) Vôn kế điện từ c) Vôn kế điện động

+ Vơn kế digital

Hình 1.22: Hình ảnh vơn kế Digital A 

Rt2

U 

I

A2  Rt1 A1 

I1 I2





A 

Rt

I U



   

 



 

c) b)

a)

(23)

20 3.1.2 Nguyên lý đo điện áp

Để đo điện áp ta dùng vôn kế mắc song song với phần tử cần đo điện áp hình vẽ

V

U Rt

V

L N

Rt

Hình 1.23: Nguyên lý đo điện áp

3.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc Vôn mét

Vôn mét cấu tạo dựa cấu thị từ điện, điện từ, điện động, từ điện chỉnh lưu…

3.2.1 Cơ cấu đo từ điện a Cấu tạo

Cơ cấu từ điện gồm hai phần bản: phần tĩnh phần động:

- Phần tĩnh: gồm: nam châm vĩnh cửu tạo từ trường cố định, thang đọc để đọc giá trị đo trụ dùng để làm giá đỡ cho trục quay

- Phần động: gồm: khung dây quay quấn lên lõi thép Khung dây gắn vào trục quay (hoặc dây căng, dây treo) Trên trục quay có hai lị xo cản mắc ngược chiều dùng tạo momen cản để đưa dòng điện vào khung dây, đối trọng dùng để thăng kim

Hình 1.24: Cơ cấu đo từ điện

(24)

21

Khi có dịng điện chạy qua khung dây (phần động), tác động từ trường nam châm vĩnh cửu (phần tĩnh) sinh mômen quay Mq làm khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu góc α Mơmen quay tính theo biểu thức:

we : lượng điện từ tỷ lệ với độ lớn từ thơng khe hở khơng dịng điện khung dây

We = Ø.I = BSWIα B: độ từ cảm nam châm vĩnh cữu

S: tiết diện khung dây W: số vòng dây khung dây

α: góc lệch khung dây khỏi vị trí ban đầu từ ta có:

Tại vị trí cân bằng, mơmen quay mơmen cản:

(PTĐTCC đo từ điện) Với cấu thị cụ thể B, S, W, D số nên góc lệch α tỷ lệ bậc với dòng điện I chạy qua khung dây

3.2.2 Cơ cấu đo điện từ a Cấu tạo

gồm hai phần bản: phần tĩnh phần động:

- Phần tĩnh: cuộn dây bên có khe hở khơng khí (khe hở làm việc) thang đọc

- Phần động: lõi thép gắn lên trục quay 5, lõi thép quay tự khe làm việc cuộn dây Trên trục quay có gắn: phận cản dịu khơng khí 4, kim 6, đối trọng Ngồi cịn có lị xo cản

w

S

e q

d dBSIW

M B WI

d d       we q d M d 

q c I

M M BSWI D BSWI S I

D

 

(25)

22 Hình 1.25: Cấu tạo chung cấu thị điện từ.

Dòng điện I chạy vào cuộn dây (phần tĩnh) tạo thành nam châm điện hút lõi thép (phần động) vào khe hở khơng khí vớimơmen quay:

với:

L: điện cảm cuộn dây

I: dịng điện chảy cuộn dây Do đó:

Khi vị trí cân : Mc = Mq

Là phương trình thể đặc tính cấu thị điện từ

3.2.3 Cơ cấu đo điện động a Cấu tạo

Gồm hai phần bản: phần tĩnh phần động: 2 ( ) 2 q I L d dL M I

d d

(26)

23 Hình 1.26: Cấu tạo cấu thị điện động

- Phần tĩnh: gồm: cuộn dây (được chia thành hai phần nối tiếp nhau) để tạo từ trường có dịng điện chạy qua Trục quay chui qua khe hở hai phần cuộn dây tĩnh

- Phần động: gồm khung dây đặt lòng cuộn dây tĩnh Khung dây gắn với trục quay, trục có lị xo cản, phận cản dịu kim thị Cả phần động phần tĩnh bọc kín chắn để ngăn chặn ảnh hưởng từ trường

Khi có dịng điện I1 chạy vào cuộn dây (phần tĩnh) làm xuất từ trường lòng cuộn dây Từ trường tác động lên dòng điện I2 chạy khung dây (phần động) tạo nên mômen quay làm khung dây quay góc α Mơmen quay tính:

với: We điện từ trường Có hai trường hợp xảy ra: - I1, I2 dịng điện chiều:

Trong đó: L1, L2 : điện cảm cuộn dây phần tỉnh phần động M12: hỗ cảm hai cuộn dây tĩnh động

I1, I2 : dòng điện chiều chạy hai cuộn dây tĩnh động we

q d M

d



2

1 1 12

1

W

2

(27)

24 Do L1, L2 không thay đổi khung dây quay cuộn dây tĩnh đạo hàm chúng theo góc α ta có

Khi vị trí cân bằng: Mq = Mc

ptđt cấu

- I1 I2 dòng điện xoay chiều:

Với ψ góc lệch pha hai dòng điện điều kiện cân bằng: Mq = Mc

ptđt cấu

3.3 Đo điện áp xoay chiều (AC)

3.3.1 Vị trí lắp đặt Vơn kế

Hình 1.27: Vị trí thường lắp vơn kế a) Tủ điện b) Ổn áp c) Ổ cắm

12

we

q

d dM

M I I

d d

  12 12 dM

I I D

d dM I I D d         2

1 1 12

1

W os

2

e  L I  L I M I I c 

12 12 os os dM

I I c D

d

dM

I I c D d          

(28)

25 3.3.2 Các bước lắp đặt vôn kế đo điện áp nguồn pha

Bước 1: Chọn vôn kế - Loại vồn kế:

+ Xoay chiều chiều

+ Loại kim (analog) loại số (digital)

Hình 1.28: Các loại vơn kế - Thang đo, kiểu lắp đặt

Bước 2: Cố định vơn kế.

- Chọn vị trí lắp đặt: tủ điện Vôn kế thường lắp đặt phía đèn báo nguồn nút điều khiển

Hình 1.29: Vị trí vôn kế tủ điện

(29)

26

Hình 1.30: Cách lấy dấu lắp vôn kế Yêu cầu: Vôn kế phải lắp thẳng đứng

- Khoan, khoét lỗ theo vị trí lấy dấu: sử dụng khoan cầm tay để khoan, khoét lỗ + Khoan lỗ nhỏ góc mũi khoan 4

+ Khoét lỗ mũi khoét 63

(Để khoét vị trí lấy dấu trước khoét ta kẻ đường kính chéo để lấy tâm, sau sử dụng mũi khoan nhỏ khoan lỗ tâm sử dụng mũi khoét để khoét)

Hình 1.31: Sau khoan, kht vị trí lắp đặt vơn kế

- Cố định vôn kế: chắn ốc, vòng đệm kèm theo chiều

(30)

27 Hình 1.32: Cách cố định Vôn kế

Bước 3: Đấu nối: Vôn kế đấu song song với phần tử cần đo điện áp, đảm bảo chắn, thẩm mỹ

Bước 4:Kiểm tra, cấp nguồn đọc kết

- Kiểm tra:

+ Kiểm tra mắt: Dùng mắt quan sát

+ Kiểm tra ngắn mạch: Dùng VOM để thang Ω đo đầu cấp nguồn kìm đồng hồ phải giá trị điện trở điện trở tải

Nếu kim bị ngắn mạch Nếu kim khơng lên bị hở mạch

- Cấp nguồn đọc kết đo: Giá trị đo = giá trị đọc

3.3.3 Bài tập thực hành:

Hình 1.33: Nguyên lý đo điện áp AC Rt

U V

t t

R1

U 

R1

V 

V1  V2

 Rt

U

 V

(31)

28

3.4 Đo điện áp chiều (DC)

Để đo điện áp chiều ta dùng Vônmet chiều mắc song song với mạch cần đo

Các bước lắp đặt vôn kế chiều tương tự vôn kế xoay chiều

Chú ý: Cực dương Vônmet mắc với cực dương nguồn, cực âm Vônmet mắc với cực âm nguồn

4 Đo điện trở

4.1 Phân loại điện trở

Có nhiều cách phân loại điện trở Dưới đâu cách phân loại thông dụng kỹ thuật đo

Phân loại dựa vào giá trị điện trở ta phân thành ba nhóm: + Điện trở giá trị nhỏ: điện trở có giá trị R < 1Ω;

+ Điện trở giá trị trung bình: điện trở có giá trị 1Ω ≤ R < 0,1 MΩ

 + + + + +      + Rt U

- - V

Rt2 U  Rt1 V  V1  V2  Hình 1.36: Vonmet DC   U + +  V t Rt

Hình 1.35: Nguyên lý đo điện áp DC Hình 1.34: Đo điện áp AC

(32)

29 + Điện trở giá trị lớn: điện trở có giá trị R ≥ 0,lMΩ

4.2 Đo điện trở ôm kế

Ôm mét đồng hồ dùng để đo điện trở giá trị trung bình1Ω ≤ R < 0,1MΩ

Hình 1.38: Đồng hồ ơm kế - Nguyên lý ôm kế: xuất phát từ định luật Ôm

Nếu giữ cho điện áp U khơng thay đổi dựa vào thay đổi dòng điện qua mạch điện trở thay đổi suy giá trị điện trở cần đo Cụ thể dùng mạch đo dòng điện khắc độ theo điện trở R trực tiếp đo điện trở R Trên sở người ta chế tạo ôm kế đo điện trở

- Phân loại ôm kế: phụ thuộc vào cách xếp sơ đồ mạch đo ôm kế chia ơm kế thành hai loại:

Ôm kế nối tiếp

Ôm kế song song

Ơm kế nối tiếp:

Là ơm kế có điện trở cần đo Rx nối tiếp với cấu thị từ điện

U R

I

(33)

30 Hình 1.39: Ôm kế nối tiếp:

a) Sơđồ nguyên lý b) Đặc tính thang chia độ

Trong sơ đồ cấu tạo có Rp điện trở dùng để bảo đảm cho Rx = dòng qua cấu thị lớn (lệch hết thang chia độ), tác dụng để bảo vệ cấu thị khỏi dòng lớn

RM : biến trở điều chỉnh không Rx : điện trở cần xác định

CT: cấu thị U0 : nguồn chiều

Với cấu định có Ictmax = Ictđm định rct = rctđmnhất định Điện trở ôm kế: ôm kế có điện trở định, tính sau:

R= rct + R0 = U0 / Ictmax; với R0 = RM + Rp

Từ nhận xét ta vẽ đặc tính thang chia độ ơm kế nối tiếp hình 7.2b Ta nhận thấy thang chia độ ôm kế ngược với thang chia độ vônmét (khi sử dụng cấu thị: ví dụ đồng hồ vạn thị kim)

Từ biểu thức tính Ict thấy độ ôm kế phụ thuộc nguồn cung

0

max

0 max

: :

0 :

ct

ct p M

ct x

ct p M x

U U

khi R I

R r R R

U

R I khiR

r R R R



  

 

    

(34)

31 cấp U0 thường pin nguồn thay đổi giá trị gây sai số để khắc phục điều người ta mắc thêm biến trở RM để điều chỉnh U0 thay đổi Trước đo điện trơ ta chập hai đầu que đo (Rx=0) điều chỉnh biến trở RM để kim lên giá trị lớn ( kim zêro, Ict = Ictmax)

Ơm kế sơđồ song song:

Là ơm kế có phận thị ơm kế nối song song với điện trở cần đo (H 7.3a) Ôm kế loại dùng để đo điện trở tương đối nhỏ (Rx< kΩ)

Hình 1.40: Ơm kế sơ đồ song song

a) Sơ đồ nguyên lý b) Đặc tính thang chia độ

Vì điện trở cần đo Rx mắc song song với cấu thị nên Rx = ∞ (chưa mắc Rx vào mạch đo) dịng qua thị lớn (Ict = Ictmax = Ictđ.m)

Nếu Rx≈ khơng có dịng qua cấu thị: Ict≈ Như thang đo ôm kế loại chung chiều với thang đo vônmét (H.7.3b) Điều chỉnh thang đo ôm kế nguồn cung cấp thay đổi (thường điều chỉnh ứng với Rx = ∞ tức hở mạch đo) cách dùng chiết áp RM

4.3 Đo điện trở cầu điện trở

(35)

32 Hình 1.41: Cầu đo điện trở

a. Cầu đơn: cầu đơn thiết bị đo điện trở vừa lớn với độ xác cao Sơ

đồ nguyên lý hình.7.5:

 Cấu tạo: R4 điện trở đề thay đổi từ đến 9999, bước 1Ω

R1, R3 điện trở cố định Các điện trở Rl, R4, R3 điện trở mẫu làm hợp kim mangan có độ xác cao, Rx = R2 điện trở cần đo Chỉ thị cân cấu từ điện có độ nhạy cao, ngưỡng độ nhạy nhỏ

 Nguyên lý hoạt động: Khi đo ta điều chỉnh biến trở cho cầu cân bằng, lúc điện điểm a điểm b ta có quan hệ sau:

Hình 1.42:

(36)

33

Vậy:

Thông thường R1/R3 bội số 10 thường (0,001; 0,01; 0,1; 1; 10; 100)

Căn vào vị trí trượt R4 ta xác định Rx

Nhận xét: Cầu đơn có nhược điểm không loại trừ điện trở dây nối có ưu điểm dễ cân

Để mở rỗng thang đo cho cầu đo người ta thay đổi giá trị R3 như hình 7.6

R5 điện trở dùng để điều chỉnh độ nhảy cấu thị Trước đo ta đóng

khóa K mở để điều chỉnh thơ (bảo vệ q dịng điện cho thị) cầu đã tương đối cân người ta đóng khóa K lại để chỉnh tinh cầu cân băng hồn tồn

Hình 1.43: Sơ đồ nguyên lý mở rộng thang đo cầu đơn

b Cầu kép:

Việc dùng cầu đơn để đo điện trở nhỏ (khoảng 1Ω) thường khơng thuận tiện sai số lớn bị ảnh hưởng điện trở nối dây điện trở tiếp xúc Trong trường hợp phải sử dụng cầu kép để đo điện trở nhỏ nhỏ

(37)

34 Hình 1.44: Cấu tạo cầu kép

Cầu kép gồm: điện trở R1; R2; R3; R4 R điện trở nhánh cầu ; Rx điện trở cần đo R0 điện trở mẫu xác cao Để tránh điện trở tiếp xuc nối điện trở vào mạch cách chế tạo R0 Rx dạng điện trở đầu

o Nguyên lý hoạt động cầu kép: Khi đo ta điều chỉnh cho cầu cân bằng, tức kim điện kế 0, dòng qua thị 0, ta có:

+ Dịng qua Rl, R2 dịng I1, dòng qua R3, R4 dòng I2 + Theo vịng ta có:

+ Theo vịng ta có:

Vậy:

Với điều kiện:

Thì

(38)

35

4.4 Đo điện trở cách điện Megaom

a Công dụng

Mê gôm mét dụng cụ đo xách tay dùng rỗng rãi để đo điện trở lớn R > 0.1M như:

+ Điện trở cách điện fa – fa; fa – vỏ động cơ, máy phát điện, máy biến áp động lực

+ Điện trở cách điện dây cáp điện… b Cấu tạo nguyên lý hoạt động

Mê gôm met gồm phận chính: nguồn cao áp phận thị

- Nguồn cao áp cung cấp từ máy phát quay tay từ pin thông qua

mạch nhân áp nguồn cao áp cấp điện áp từ 500V – 2500V

- Bộ phận thị lơgơmet từ điện có cấu tạo hình 7.9

Gồm khung dây, khung tạo momen quay khung tao momen phản kháng Góc quay α tỷ lệ với tỉ số dòng điện, dòng I1 qua khung W1, điện trở R1, dòng điện I2 qua khung W2, điện trở R2 , Rx R3

(39)

36 Hình 1.46: Lơgơ mét từ điện

Từ hình 7.10 ta có:

Dưới tác động lực điện từ từ trường nam châm dòng điện qua khung dây tạo momen quay M1 momen cản M2

ở vị trí cân M1 = M2 ta có:

Các giá trị R1, R2, R3, r1, r2 số nên góc quay α tỷ lệ so với Rx không phụ thuộc vào điện áp cung cấp

c Cách đo

Các phận megaom - Megaom nguồn dung MF quay tay:

1 tay quay máy phát Jack cắm dây thang đọc

- Megommet nguồn dung Pin:

S N

U0 1 1 1 1 R R R I I

2 r2

r1 R X 1

2 x

U I

R r

U I

R r R R

  

  

2

2 1

( I ) (R R r Rx

F F

I R r

     



1

2

3

(40)

37 Thang đọc

2 Kim Power on Bettery check

5 Press and turn for continuous Movement zero

8 Jack cắm dây

Các bước đo điện trở Megaom Bước 1: Kiểm tra PIN

Nhấn nút Battery check kiểm tra PIN Nếu đèn Battery check sáng tốt pin tốt, đèn Battery check sáng yếu phải thay pin

Bước 2: Thực đo

- Cắm dây đỏ vào chân LINE, cắm dây đen vào chân EARTH đồng hồ - Kẹp đầu dây đo vào vị trí cần đo điện trở (kẹp chắn, tiếp xúc tốt) - Nhấn nút TEST, xoay giử

- Đọc kết đo vạch Ω

Giá trị đo = Giá trị đọc

7

1

3

5

(41)

38 Hình 1.49: Đo điện trở Mê ga ôm

Chú ý:

- Khơng nên giữ nút press q lâu giữ lâu đồng hồ nhanh hêt Pin - Khi đo không chạm tay vào vị trí khơng cách điện que đo

- Đối với số loại MΩ đo điện áp AC

4.5 Đo điện trở nối đất

Điện trở nối đất tên gọi tắt điện trở cực nối đất hệ thống nối đất Điện trở nối đất thường nhỏ 10 (Ω), tùy vào hệ thống nối đất

Để đo điện trở nối đất ta phải sử dụng Ohm kế đo điện trở nối đất (đồng hồ đo điện trở đất) Ohm kế điện cực điện cực

Hình 1.50: Đồng hồ đo điện trở đất

(42)

39 Hình 1.51: Sơ đồ đo điện trở tiếp đất

E nối đến cực tiếp đất cần đo

P, C - Các điểm nối đến điện cực đo thử b Các bước đo điện trở đất

Bước 1: Kiểm tra PIN.

- Chuyển núm chuyển mạch Battery check

- Nhấn nut kiểm tra PIN Nếu kim vượt qua vạch battery good pin tốt, kim nằm dưỡi vạch battery good phải thay pin

Bước 2: Chuẩn bị

- Cắm dây đo xanh, vàng, đỏ vào chân E(xanh), P(vàng), C(đỏ) đồng hồ - Dây P dây C kẹp vào điện cực tiếp đất giả Được cắp vào vị trí đất khác theo quy định đồng hồ

- Dây E kẹp vào điện cực nối đất cần đo Bước 3: Thực đo

- Chuyển núm chuyển mạch EARTH VOLTAGE Nhấn nút test - Chuyển núm chuyển mạch vùng Ω Nhấn nút test

- Đọc kết đo: kết đo được thị mặt đồng hồ kèm theo đơn vị

- Chuyển điện cực nối đất giả P C sang vị trí khác Tiếp tục đo kiểm tra lại điện trở đất vị trí khác tương tự vị trí đầu

c Cách bố trí điện cực nối đất giả

Để đảm bảo kết đo điện trở tiếp đất xác phải bố trí điện cực đo thử (các điện cực điện áp điện cực dịng điện) ngồi vùng ảnh hưởng

d

l I1 E1 E2 I2

(43)

40 điện cực tiếp đất phải đảm bảo khoảng cách từ tiếp đất cần đo đến điện cực điện áp 62 % khoảng cách từ tiếp đất cần đo đến điện cực dịng điện (đối với trường hợp bố trí điện cực đo theo đường thẳng)

Hình 1.52: Vị trí tạo điện cực tiếp đât giả

- Cách bố trí điện cực đo thử cho trường hợp tiếp đất điện cực thẳng đứng

- Cách bố trí điện cực đo thử cho trường hợp tiếp đất dạng lưới nhiều điện cực

Điện cực dòng điện

Hình 1.53: Bố trí đo điện trở tiếp đất điện cực tiếp đất thẳng đứng

I1 E1 E2 I2

P l

Điện cực điện áp D2 = 0,62D1

D1 2,2l

Vùng ảnh hưởng điện cực tiếp đất

(44)

41 Hình 1.54: Bố trí đo điện trở tiếp đất lưới tiếp đất

của nhiều điện cực tiếp đất E(X): Điện cực cực nối đất

C : Điện cực thử nghiệm thứ P : Điện cực thử nghiệm thứ

Điện cực (C) đặt cách điện cực (X) xa Cần lựa chọn khoảng cách từ (X) tới (P) kết xác Khoảng cách (X) tới (C) tăng kết đọc điểm: tải (P), cách (P) 5m phía nhau, khoảng cách (X) tới (P) thường khoảng 0,68 khoảng cách từ (X) tới (C)

Câu hỏi tập:

1 Cấu tạo nguyên lý làm việc ampe mét vẽ mạch điện? Cấu tạo nguyên lý làm việc vôn mét vẽ mạch điện?

3 Trình bày phương pháp sử dụng Megaom đồng hồ đo điện trở nối đất? Yêu cầu đánh giá kết học tập:

- Sinh viên phải nắm phận ampe mét nguyên lý làm việc ampe mét

- Sinh viên phải nắm nguyên lý đo dòng điện cách mở rộng thang đo ampe mét

- Sinh viên phải chọn, lắp đặt, kiểm tra ampe mét yêu cầu kỹ thuật - Sinh viên phải nắm phận vôn mét nguyên lý làm việc vôn mét

Điện cực Điện cực điện áp dòng điện

Máy đo điện trở tiếp đất Đường chéo lưới tiếp đất

P

D2 = 0,62D1

D1 5D D

C E

Vùng ảnh hưởng lưới tiếp đất

(45)

42

- Sinh viên phải nắm nguyên lý đo điện áp cách mở rộng thang đo vôn mét

- Sinh viên phải chọn, lắp đặt, kiểm tra vôn mét yêu cầu kỹ thuật - Sinh viên phải nắm cách phân loại điện trở sử dụng thiết bị đo hợp lý loại điện trợ

- Sinh viên phải lựa chọn thiết bị đo điện trở phù hợp với loại điện trở cân đo loại đồng hồ đo điện trở

BÀI 2: SỬ DỤNG ĐỒNG HỒ V.O.M VÀ AMPE KÌM

Giới thiệu:

Bài học giới thiều cấu tạo nguyên lý hoạt động VOM Ampe kìm Hướng dẫn người học cách sử dụng đồng hồ VOM Ampe kìm

Mục tiêu:

- Hiểu mục đích phương pháp sử dụng đồng hồ V.O.M Ampe kìm - Hiểu nguyên lý chung – cấu tạo đồng hồ V.O.M Ampe kìm

- Điều chỉnh đồng hồ V.O.M Ampe kìm - Sử dụng đồng hồ V.O.M Ampe kìm - Cẩn thận, xác, kỹ thuật, an tồn

1 Khái niệm chung V.O.M Ampe kìm

1.1 Khái niệm V.O.M

VOM (Volt Ohm Milliampere) thiết bị đo thiếu với kỹ thuật viên điện tử nào, đồng hồ vạn có chức Đo điện trở, đo điện áp DC, đo điện áp AC đo dòng điện

Ưu điểm đồng hồ đo nhanh, kiểm tra nhiều loại linh kiện, thấy phóng nạp tụ điện , nhiên đồng hồ có hạn chế độ xác có trở kháng thấp khoảng 20K/Vol vây đo vào mạch cho dòng thấp chúng bị sụt áp

1.2 Khái niệm Ampe kìm

Ampe kìm thiết bị đo chuyên dụng để đo dòng điện với dải đo rộng từ

(46)

43

Ampe kìmcó chức đo dịng điện Ngồi số loại có tích hợp thêm tính đo điện áp xoay chiều, điện trở, tần số, nhiệt độ (chọn thêm đầu đo nhiệt), kiểm tra dẫn điện…

2 Cách sử dụng đồng hồ V.O.M

2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc V.O.M

a Cấu tạo chung:

Cấu tạo VOM cấu đo từ điện, có kèm theo chỉnh lưu để đo lượng xoay chiều chiều

- Có nhiều Rs mắc song song để tạo thành ampemet có nhiều đo - Có nhiều Rp mắc nối tiếp tạo thành sơ đồ vonmet có nhiều thang đo

- Có nhiều điện trở phụ khác nhiều cỡ biến trở phân dịng để tạo thành ommet có nhiều thang đo

- Có số VOM khác lắp thêm mạch đo dB, đo nhiệt độ, đo dòng transitor…

Để đo đại lượng trên VOM có chuyển mạch Khi đo đại lượng chuyển núm chuyển mạch vị trí thang đo

(47)

44 Mặt đồng hồ:

2 Nút điều chỉnh khí: dùng để chỉnh kim đo điện áp, dòng điện Nút điều chỉnh điện khí: dùng chỉnh kim đo điện trở

4 Núm chuyển mạch: chuyển mạch thang đo phù hợp với đại lượng đo Chân cắm dây dương: dùng cắm que đỏ đồng hồ

6 Chân cắm dây âm: dùng cắm que đen đồng hồ

7 Thang đo: vị trí đại lượng đo mức đại lượng đo Cọc OUTPUT: dùng cắm que đo cường độ âm

9 Kim thị: giá trị đo

10 Thang đọc: đọc giá trị đo

1 20 30 50 100 200

500 100 150

0 30 20 DCV ACV  DCmA 1000 250 50 10 0.5 0.1 1000 250 2.5 50 10 X1 X10 X100

X1k

X10k

50A 2.5

25

250

0ADJ

OUTPUT

N P

- +

COM



AC 10V

ACV



0

DCV.A

AC 10V

hFE ICEO

LV

dB dB

LVLI)V( )

A

A.mA(

DEREE DE- 360TRE

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 OFF 10 150mA 15mA 1.5mA 150 hFE DC 20k/VAC 9k/V

DC 1000V 20M  INPUT

50

10 40200

250 50 10 1k 2k 

(48)

45

2.2 Sử dụng V.O.M

2.2.1 Cách sử dụng thang đo

Thang đo VOM thường có vùng sau:

Hình 2.2: Thang đo

Vùng đo điện áp xoay chiều (ACV): Dùng để đo điện áp xoay chiều Vùng có thang đo khác (thường có thang đo 10, 50, 250, 1000) Khi đo ta phải chỉnh thang đo hợp lý

Vùng đo điện áp xoay chiều (DCV): Dùng để đo điện áp chiều Vùng có thang đo khác (thường có thang đo 0.1, 0.4, 2.5, 10, 50, 250, 1000) Khi đo ta phải chỉnh thang đo hợp lý

Vùng đo điện trở (Ω): Dùng để đo điện trở, kiểm tra diode, kiểm tra tụ điện, kiểm tra transitor, Vùng có thang đo khác (thường có thang đo x1Ω, x10Ω, x100Ω, x1KΩ, x10KΩ,) Khi đo điện trở có giá trị nhỏ ta sử dụng thang đo có giá trị nhỏ, Khi đo điện trở có giá trị lớn ta sử dụng thang đo có giá trị lớn Đối với thang đo x1KΩ, x10KΩ sử dụng pin 9V thang đo khác sử dụng pin 1.5V

(49)

46 0.25A), phù hợp đo mạch điện tử, khơng phù hợp đo dịng điện cơng nghiệp

2.2.2 Cách đọc thang đọc mặt đồng hồ

 Cách đọc kết đo mặt đồng hồ

Bảng hướng dẫn đặt thang đo hợp lý đọc thang đọc hợp lý Đại lượng đo Thang đo Thang đọc

DC volt DC 0,1V 0,5V 2,5V 10V 50V 250V 1000V

B 10 B 50 B 250 B 10 B 50 B 250 B 10 AC volt AC 10V

50V 250V 1000V

C 10 B 50 B 250 B 10

Ohm  A

2.2.3 Đo điện áp

a Đo điện áp xoay chiều (ACV)

Hình 1: Cách đọc kết đo thang đọc VOM 20 30 50 100 200

500 100 150

0

30

20 

AC 10V

ACV



0

DCV.A

AC 10V

10 50 10 200 40 250 50 10 1k 2k  A B C

(50)

47 Bước 1: - Cắm que đỏ vào chân dương, que đen vào chân âm,

- Chỉnh kim (nếu cần)

- Chuyển núm chuyển mạch vùng AC.V với thang đo hợp lý Bước 2: Cắm hai que đo vào hai cực nguồn điện

Bước 3: Đọc kết đo thang đọc

Chú ý: Đối với nguồn điện chưa biết trị số ta để thang đo vị trí lớn (1000V) để tránh hư hỏng đồng hồ sau ta chỉnh thang đo xuống cho đo kim lên q 2/3 thang đọc kết đo xác

(51)

48 Hình 2: Đo điện áp xoay chiều

Hình 3: Cách đọc kết đo

) ( 220 220

250 250

V giatridoc

thangdoc thangdo

ketqua     

(52)

49 Hình 2.4: Đặt thang đo sai đo điên áp

b Đo điện áp chiều (DCV)

Bước 1: - Cắm que đỏ vào chân dương, que đen vào chân âm, - Chỉnh kim ( cần)

- Chuyển núm thang đo vùng thang đo DCV với thang đo điện áp chiều hợp lý hợp lý

Bước 2: Cắm que đỏ vào cực dương nguồn điện, cắm que đen vào cực âm nguồn điện

Bước 3: Đọc kết đo thang đọc

Ví dụ: Đo điện áp chiều 200V

(53)

50 Hình Đo điện áp chiều

Hình 6: Cách đọc kết đo

) ( 200 200

250 250

V doc

tri gia doc

thang do thang qua

(54)

51 Chú ý: Tuyệt đối không để nhầm thang đo đồng hồ vào thang đo dòng điện

hoặc thang đo điện trở ta đo điện áp chiều (DCV) nhầm đồng hồ bị hỏng !!

Hình 7: Sai hỏng sử dụng đồng hồ 2.2.4 Đo điện trở

Bước 1: Chuẩn bị đo

- Cắm que đỏ vào chân dương, que đen vào chân âm,

- Chuyển núm thang đo vùng thang đo Ω với thang đo điện trở hợp lý Bước 2: Chỉnh kim

Chập hai que đo với chỉnh nút điện khí để kim đồng hồ vị trí bên phải mặt đồng hồ

Bước 3: Thực đo đọc kết - Đặt que đo vào đầu điện trở

- Đọc kết đo thang đọc điện trở theo công thức Kết đo = Thang đo x Giá trị đọc

(55)

52 Ví dụ: Thực đo điện trở sau?

Chuyển núm thang đo vùng đo Ω Kiểm tra thang đo hợp lý (x10Ω), chập que đo với nhau, chỉnh kim

Hình 8: Kết đo điện trở bóng đèn

(56)

53 Kết đo = 100 27 = 2.7 (K)

Chú ý:

- Trước đo điện trở phải chỉnh kim 0, chuyển thang đo điện trở khác phải chập que đo lại để chỉnh kim

- Không đồng thời chạm tay vào phần kim loại que đo để thang đo 1xKΩ 10xKΩ

- Khi đo điện trở ta chọn thang đo cho kim qua ¼ mặt đồng hồ hai phía kết đo có độ xác cao

2.2.5 Kiểm tra diode

Diode loại bán dẫn dùng để chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp chiều Nên dẫn theo chiều

Đặt thang đo điện trở, dùng que đo áp sát vào đầu diode:

- Trường hợp thấy kim lên gần vị trí 0, sau đảo đầu que đo thấy kim khơng lên ta nói diode cịn tốt

- Trường hợp đo lần kim vị trí vơ diode bị đứt tiếp giáp - Trường hợp đo lần kim vị trí diode bị xuyên thủng

- Đối với số loại diode ta chưa biết cực Anod cực Katod thita phải xác định sau :

- Dùng đồng hồ vạn năng, ta biết rõ âm pin dương đồng hồ dương pin âm đồng hồ Ta để thang đo Rx100, lần đo thấy kim vị trí vơ sau đảo que đo thấy kim lên gần trí Lúc này, que đen áp vào cực cực Anod que đỏ áp vào cực cực Katod 2.2.6 Kiểm tra tụ điện

(57)

54 Dùng đồng hồ VOM, chuyển nút xoay thang đo Ohm (Nếu tụ điện có điện dung lớn ta để thang đo nho Nếu tụ điện có điện dung nhỏ ta để thang đo lớn) Sau dùng que đo áp vào cực tụ điện:

- Nếu thấy kim lên trở ta tiếp tục đảo ngược lại que đo áp vào cực tụ điện thấy kim lên trở ta nói tụ cịn tốt

- Nếu kim lên kim không lên kim lên trở lưng chưng không ta nói tụ bị khơ

- Nếu kim lên vị trí khơng trở ta nói tụ bị xun thủng 2.2.7 Đo dòng điện chiều:(AC.mA)

- Phương Pháp đo: Dùng VOM, cắm que đo vào lỗ dương, que đen vào lỗ âm Chuyển nút thang đo vùng đo dòng điện DC.mA với thang đo hợp lý Đặt que đỏ vào đầu dương nguồn, que đen vào đầu lại tải đọc giá trị đo theo công thức sau:

Giá trị đo = (thang đo/ thang đọc)* giá trị đọc

- Đối với VOM dòng điện đo mạch điện tử cịn dịng điện cơng nghiệp thường khơng đo cơng nghiệp thường dịng lớn 3 Cách sử dụng đồng hồ Ampe kìm

3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc Ampe kìm

a Các phận ampe kìm

Ampe kìm phần máy biến dòng cấu đo từ điện, ngồi có thêm phận chuyển đổi để chuyển mạch đo điện áp điện trở Ampe kìm chia thành loại: ampe kìm thị kim (analog clamp meter) ampe kìm thị số (digital clamp meter)

b Ampe kìm kim:

10F 50V

(58)

55 Inductive jac: đầu cảm ứng

2 Snap switch: công tắc nhấn

3 Range rotary selecter: núm xoay chọn chế độ đo thang đo

4 Zero Adjustment screw: núm điều chỉnh khí ( chỉnh kim trước đo điện áp dòng điện)

5 Pointer luck switch: khóa kim

6 Zero OMH adjust knob: núm điều chỉnh điện khí (khi đo điện trở) Pointer: kim

8 Meter seale plate: thang đọc

9 Jacket ried black: chân cắm dây đen 10 Jacket ried red: chân cắm dây đỏ 11 Thang đo:

c Ampe kìm số:

1 Inductive jac: đầu cảm ứng Snap switch: công tắc nhấn

3 Range rotary selecter: núm xoay chọn thang đo luck switch: khóa kết đo

5 Mặt đọc kết đo

6 Jacket ried black: chân cắm dây đen Jacket ried red: Chân cắm dây đỏ Thang đo

1

2

7

3

5

6

8

9 10

Hình 2.14: Ampe kìm kim

(59)

56

3.2 Sử dụng Ampe kìm

Đối với ampe kìm có vùng thang đo giống VOM Chỉ khác vùng đo dòng điện ampe kìm rộng nhiều so với VOM Vì mục đích ampe kìm đo dịng điện

Hình 16 Thang đo

- Vùng đo dòng điện xoay chiều (AC.A): Dùng đề đo dịng điện xoay chiều Vùng có thang đo khác nhau, đo ta phải chỉnh thang đo hợp lý - Vùng đo điện áp xoay chiều (AC.V): Dùng đề đo điện áp xoay chiều Vùng có thang đo khác vào loại ampe kìm khác Khi đo ta phải chỉnh thang đo hợp lý

1

4

5

6

3

Hình 2.15: Ampekim số

(60)

57 - Vùng đo điện áp chiều (DC.V): Dùng đề đo điện áp chiều Có loại ampe kìm khơng có vùng thang đo

- Vùng đo điện trở (Ω): Dùng để đo điện trở Đối với ampe kìm thường đo mức điện trở trung bình nhỏ Ngồi thang đo sử dụng kiểm tra diode, tụ điện, transitor

a Cách đọc thang đọc mặt đồng hồ

Đối với ampe kìm số: giá trị đo giá trị số thị Đối với ampe kìm kim: thường có vạch đọc

Hình 2.17: Thang đọc

- Vạch A: Dùng đọc đo dòng điện (Đọc tương tự VOM) - Vạch V: Dùng đọc đo điện áp (Đọc tương tự VOM) - Vạch Ω: Dùng đọc đo điện trở (Đọc tương tự VOM)

Chú ý: màu vạch đọc thường tương ứng với màu thang đo b Đo dòng điện

Bước 1:Chọn thang đo.

Chuyển núm chuyển mạch Range rotary selecter vùng AC.A với thang đo hợp lý

(61)

58 Hình 2.18: Cách sử dụng ampe kìm đo dịng điện

- Ấn khóa giử kim (hoặc số) Bước 3: Đọc giá trị đo

- Đối với Ampe kìm kim: giá trị đo dòng điện đọc vạch “A” bằng:

Đối với ampe kìm số giá trị đo = giá trị đọc Chú ý:

- Thang đo hợp lý thang đo có giá trị lớn gần với giá trị dòng điện cần đo

- Khi đo dịng điện khơng kẹp lúc nhiều dây mà kẹp dây cần đo dịng, dây đo phải nằm lịng mỏ kìm mỏ kìm phải khép kín mạch từ

- Khơng để thang đo dịng điện để đo điện áp, sai đồng hồ hỏng c Đo điện áp

- Cắm que đỏ vào Jacket ried red que đen vào Jacket ried black

- Chuyển núm Range rotary selecter vùng AC.V or DC.V với thang đo hợp lý

- Cắm hai que đo vào hai cực nguồn điện Đối với đo điện áp DC que đỏ phải cắm vào cực “+”, que đen phải vào cực “”

Bước 3: Đọc kết

(62)

59 - Đối với ampe kìm số giá trị đo = giá trị đọc

d Đo điện trở

- Cắm que đỏ vào Jacket ried red que đen vào Jacket ried black

- Chuyển núm thang đo vùng thang đo Ω với thang đo điện trở hợp lý, - Chỉnh kim 0: chập hai que đo, chỉnh nút điện khí để kim đồng hồ vị trí bên phải mặt đồng hồ

- Cắm que đo vào đầu điện trở, đạm bảo tiếp xúc tốt Bước 3: Đọc kết

- Đối với Ampe kìm kim: giá trị đo điện trợ đọc vạch “Ω” bằng: Kết đo = Thang đo*Giá trị đọc

- Đối với ampe kìm số giá trị đo = giá trị đọc

Câu hỏi tập:

1 Trình bày cách đo điện áp VOM? Trình bày cách đo dịng điện VOM? Trình bày cách đo điện áp Ampe kìm? Trình bày bước đo điện trở VOM?

5 Trình bày bước kiểm tra diode tụ điện VOM? Công dụng ampe kim?

7 Các bước đo dòng điện, điện áp, điện trơ ampe kìm kim vá ampe kìm số?

Yêu cầu đánh giá kết học tập:

- Sinh viên phải biết sử dụng đồng hồ VOM Ampe kìm để đo lường điện - Sinh viên phải nắm bước đo điện trở, điện áp, dòng điện cách kiểm tra diode, tụ điện VOM

- Sinh viên phải đo đo điện trở, điện áp, dòng điện cách kiểm tra diode, tụ điện VOM

- Sinh viên phải nắm bước đo dòng điện, điện áp, điện trở ampe kìm

(63)

60

BÀI 3: ĐO NHIỆT ĐỘ

Giới thiệu:

Bài học giới thiệu cấu tạo nguyên lý dụng cụ đo nhiệt độ Hướng dẫn cách đo nhiệt độ kỹ thuật

Mục tiêu:

- Hiểu mục đích phương pháp đo nhiệt độ - Hiểu nguyên lý chung - dụng cụ đo nhiệt độ - Điều chỉnh dụng cụ đo

- Đo kiểm nhiệt độ đồng hồ đo nhiệt độ - Cẩn thận, xác, kỹ thuật, an tồn

1 Khái niệm đo nhiệt độ

1.1 Khái niệm nhiệt độ thang đo nhiệt độ

a Khái niệm

Theo thuyết động học phân tử nhiệt độ số đo động trung bình chuyển động tịnh tiến phân tử taọ nên vật thể Nhiệt độ thơng số đặc trưng cho mức đo nóng lạnh vật thể Dưới tác động nhiệt độ số tính chất vật liệu thay đổi ( giãn nở thể tích, tăng áp suất, thay đổi điện trở…) vào mức độ thay đổi tính chất để xác định nhiệt độ vật thể

b Thang đo đơn vị nhiệt độ

Quá trình thành lập thước đo nhiệt độ trình tìm đơn vị đo nhiệt độ thống liên quan mật thiết tới việc chế tạo nhiệt kế

1597: Galilê dựa dãn nở nước chế tạo nhiệt kế nước đầu tiên; Với loại cho biết vật nóng (lạnh) vật mà thơi Tiếp nhiều người nghiên cứu chế tạo nhiệt kế dựa vào dãn nở nguyên chất pha Thang đo nhiệt độ quy định dựa vào nhiệt độ chênh lệch điểm khác nguyên chất để làm đơn vị đo NEWTON đề nghị đầu tiên, cách quy định đo nhiệt độ dùng

1724: Farenheit lập thang đo nhiệt độ với điểm : ; +32 +96 , tương ứng với -17,8oC; 0oC 35,6oC sau lấy thêm điểm +212 ứng với nhiệt độ sôi nước áp suất khí (100 oC)

1731 : Reomua sử dụng rượu làm nhiệt kế Ông lấy rượu có nồng độ thích hợp nhúng vào nước đá tan lấy thể tích 1000 đơn vị đặt nước sơi lấy thể tích 1080 đơn vị, xem quan hệ dãn nở đường thẳng để chia thước ứng với oR đến 80 oR

1742 : A.Celsius sử dụng thủy ngân làm nhiệt kế Ông lấy 1000C ứng với điểm tan

nước đá cịn 00C điểm sơi nước sau đổi lại điểm sơi 1000C cịn điểm

tan nước đá 00C

(64)

61

giống Những thiếu sót làm cho người ta nghĩ đến phải xây dựng thước đo nhiệt độ theo nguyên tắc khác cho đơn vị đo nhiệt độ không phụ thuộc vào chất đo nhiệt độ dùng nhiệt kế

1848 : Kelvin xây dựng thước đo nhiệt độ sở nhiệt động học Theo định luật nhiệt động học thứ 2, cơng chu trình Cácnơ tỷ lệ với độ chênh nhiệt độ không phụ thuộc chất đo nhiệt độ Kelvin lấy điểm tan nước đá 273,1 độ gọi độ chênh lệch nhiệt độ ứng với 1% cơng chu trình Cácnô điểm sôi nước điểm tan nước đá áp suất bình thường

Nếu từ nhiệt độ T0 đến T100 ta chia làm 100 khoảng gọi khoảng độ ta viết:

Thang đo nhiệt độ nhiệt động học thực tế khơng thể được, có tính chất túy lý luận, nhờ mà thống đơn vị nhiệt độ Mặt khác quan hệ công nhiệt độ theo định luật nói hồn tồn giống quan hệ thể tích áp suất nhiệt độ khí lý tưởng tức là:

(65)

62 Hình 3.1: thước đo nhiệt độ Hydrogen

Thước đo gần với thước đo nhiệt độ nhiệt động học, loại có hạn chế giới hạn đo khoảng -25 đến +100 độ (vì nhiệt độ cao H có độ khuyếch tán mạnh nên bị lọt khó xác)

Việc sử dụng nhiều thước đo nhiệt độ tất nhiên khơng tránh khỏi việc tính đổi từ thước đo sang thước đo khác kết tính đổi thường khơng phù hợp với Để giải vấn đề thì:

1933 : Hội nghị cân đo Quốc tế định dùng thước đo nhiệt độ

Quốc tế, thước đo lấy nhiệt độ tan nước đá nhiệt độ sơi nướcở áp suất bình thường 100 độ ký hiệu đơn vị nhiệt độ [oC] dựa hệ điểm

nhiệt độ cố định để chia độ nhiệt độ trung gian xác định dụng cụ nội suy

1948 : Sau sửa đổi bổ sung thêm, hội nghị cân đo quốc tế xác định thước đo nhiệt độ quốc tế năm 1948 Theo thước đo nhiệt độ ký hiệu t, đơn vị đo [oC]

Thước xây dựng số điểm chuẩn gốc, điểm nhiệt độ cân cố định xác định nhiệt kế khí, trị số điểm chuẩn góc lấy trị số có xác suất xuất cao nhiệt kế khí đo nhiệt độ điểm chuẩn góc Trị số nhiệt độ điểm chuẩn góc xác định nhiệt kế đặc biệt

- Các điểm chuẩn gốc xác định áp suất khí tiêu chuẩn gồm điểm quy định sau :

+ Điểm sôi ôxy - 182,97 0C

+ Điểm tan nước đá 0,00 0C

+ Điểm sôi nước 100,00 0C

+ Điểm sôi lưu huỳnh 444,60 Oc + Điểm đông đặc bạc 960,80 Oc + Điểm đông đặc vàng 1063,00 oC

Cách nội suy ngoại suy để xác định nhiệt độ khác quy định sau:

+ Nhiệt độ khoảng từ đến điểm đông đặc sitibiom (630oC) dùng nhiệt kế

chuẩn nhiệt kế điện trở bạch kim mà độ tinh khiết sợi bạch kim thỏa mãn yêu cầu sau : R100/ R0 ≥ 1,3920, R0 R100 điện trở điện trở bạch kim 0oC 100oC

(66)

63

Rt = Ro [ 1+At +Bt2]

Ro, A, B số xác định cách đo Rt ứng với t = 0,01oC, 100oC 444,6

oC sau giải hệ phương trình

+ Nhiệt độ khoảng từ -182,97 oC đến oC dùng nhiệt kế điện trở bạch kim nhưng theo quan hệ khác : Rt = Ro.[1+At +Bt2+Ct3(t-100)] Trong C số

tìm đặt điện trở bạch kim nhiệt độ -182,97 oC cịn hệ số khác

tính

+ Nhiệt độ khoảng 630 oC đến 1063 oC dùng cặp nhiệt bạch kim bạch kim+Rôđi làm nhiệt kế chuẩn

+ Nhiệt độ điểm 1063oC dùng hỏa kế quang học chuẩn gốc đèn nhiệt độ làm dụng cụ chuẩn, nhiệt độ t xác định theo định luật Planck Và sau

cứ vào định nghĩa đơn vị nhiệt độ (độ Kelvin) nên có thay đổi nhiều thước đo nhiệt độ

1968 : Hội nghị cân đo quốc tế định đưa thước đo nhiệt độ quốc tế thực dụng Thước đo xây dựng dựa điểm chuẩn gốc :

- Điểm sôi ôxy - 182,97 oC - Điểm ba pha nước 0,01 oC - Điểm sôi nước 100,00 oC

- Điểm đông đặc kẽm 419,505 oC - Điểm đông đặc bạc 960,80 oC - Điểm đông đặc vàng 1063,00 oC

Ở nước phát triển việc giữ gìn lập lại thước đo nhiệt độ quốc tế thực dụng quan chuyên trách nhà nước phụ trách Viện đo lường tiêu chuẩn Thước đo nhiệt độ thực dụng quốc tế chưa hồn tồn hồn thiện, ví dụ chưa có quy định khoảng nhiệt độ -182,97oC Các quy định chưa thật bảo đảm cho thước đo nhiệt độ thực dụng quốc tế với thước đo nhiệt độ nhiệt động học Vì cần phải tiếp tục nghiên cứu thêm để hoàn thiện

1.2 Phân loại dụng cụ đo nhiệt độ

a.Căn vào phận cảm biến chia thành : Loại trực tiếp, loại gián tiếp b.Căn theo nguyên lý làm việc loại nhiệt kế:

- Nhiệt kế kiểu áp kế (khoảng đo -150 0C  600 0C): Đo nhiệt độ dựa mối quan hệ

giữa nhiệt độ áp suất chất khí, chất nước bão hồ chứa dung tích kín

- Nhiệt kế điện trở (khoảng đo -200 0C  650 0C): Đo nhiệt độ dựa mối quan hệ nhiệt độ điện trở vật dẫn, bán dẫn

- Nhiệt kế nhiệt điện (khoảng đo -50 0C1600 0C): Đo nhiệt độ dựa mối quan hệ

giữa nhiệt độ sức nhiệt điện động cặp nhiệt

- Nhiệt kế hoả kế (khoảng đo 600 0C  2000 0C): Đo nhiệt độ dựa mối quan hệ

giữa nhiệt độ lượng xạ nhiệt vật thể, đo tới nhiệt độ 4000 0C

c Chia theo công dụng: Nhiệt kế chuẩn

Nhiệt kế mẫu Nhiệt kế thí nghiệm Nhiệt kế kỹ thuật

(67)

64

được đặt trực tiếp môi trường cần đo Đối với nhiệt độ cao đo phương pháp không tiếp xúc, dụng cụ đặt ngồi mơi trường đo Bảng 2.1 cho ta biết dụng cụ phương pháp đo nhiệt độ với dải khác thông dụng công nghiệp

Bảng 3.1:

2 Các phương pháp đo nhiệt độ

2.1 Giới thiệu phương pháp đo

Trong nghiên cứu khoa học, sản xuất đời sống sinh

hoạt hàng ngày, luôn cần xác định nhiệt độ môi trường hay vật Vì việc đo nhiệt độ trở thành việc làm vô cần thiết Đo nhiệt độ phương pháp đo lường khơng điện Nhiệt độ cần đo thấp (một vài độ kelvin), cao (vài ngàn, vài chục ngàn độ kelvin) Độ xác nhiệt độ có cần tới vài phần ngàn độ,

nhưng có vài chục độ chấp nhận Việc đo nhiệt độ tiến hành nhờ dụng cụ hỗ trợ chuyên biệt cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở, điode transistor, IC cảm biến nhiệt độ, cảm biến thạch anh …tuỳ theo khoảng nhiệt độ cần đo sai số cho phép mà người ta lựa chọn loại cảm biến phương pháp đo cho phù hợp:

- Khoảng nhiệt độ đo phương pháp tiếp xúc dùng cặp nhiệt điện

(cặp nhiệt ngẫu) từ -2700C đến 25000C với độ xác đạt tới +/-1%

đến 0,1%

- Khoảng nhiệt độ đo phương pháp tiếp xúc dùng cảm biến

tiếp giáp p-n (điode, transistor, IC) từ -2000C đến 2000C, sai số đến +/-0,1%

- Các phương pháp đo không tiếp xúc xạ, quang phổ … có khoảng nhiệt độ đo từ 10000C đến vài chục ngàn độ C với sai số +/-1% đến 10%

Thang đo nhiệt độ gồm: thang đo celcius (0C), thang đo kelvin (0k), thang

(68)

65

t(0C) = t(0k) – 273,15

t(0f) = t(0r) – 459,67 t(0C) = [ t(0f) – 32]*5/9

t(0f) = t(0C)*9/5 + 32

2.2 Cách đo theo phương pháp

a Đo phương pháp tiếp xúc dùng cặp nhiệt điện (cặp nhiệt ngẫu)

Ở nhiệt độ trung bình thấp: phương pháp thường đo phương pháp tiếp xúc nghĩa chuyển đổi đặt trực tiếp môi trường cần đo

Trong công nghiệp thường sử dụng máy đo nhiệt độ tiếp xúc nhiệt xúc Có hai loại nhiệt xúc, gồm: Nhiệt kế nhiệt điện trở Nhiệt kế nhiệt ngẫu

Khi sử dụng máy đo nhiệt độ tiếp xúc mơi trường khí nước: chuyển đổi đặt theo hướng ngược lại với dòng chảy

Khi sử dụng máy đo nhiệt độ tiếp xúc với vật rắn khí: đặt nhiệt kế sát vào vật, nhiệt lượng truyền từ vật sang chuyển đổi dễ gây tổn hao vật, với vật dẫn nhiệt Do diện tiếp xúc vật đo nhiệt kế lớn tốt Khi sử dụng may nhiet tiep xuc để đo nhiệt độ chất dạng hạt (cát, đất ): cần phải cắm sâu nhiệt kế vào môi trường cần đo thường dùng nhiệt điện trở có cáp nối ngồi

b Đo phương pháp tiếp xúc dùng cảm biến tiếp giáp p-n

Ở nhiệt độ thấp cao: phương pháp thường đo phương pháp tiếp xúc nghĩa chuyển đổi đặt trực tiếp môi trường cần đo

Trong công nghiệp thường sử dụng máy đo nhiệt độ tiếp xúc nhiệt xúc Có hai loại nhiệt xúc, gồm: Nhiệt kế nhiệt điện trở Nhiệt kế nhiệt ngẫu

Khi sử dụng máy đo nhiệt độ tiếp xúc mơi trường khí nước: chuyển đổi đặt theo hướng ngược lại với dòng chảy

Khi sử dụng máy đo nhiệt độ tiếp xúc với vật rắn khí: đặt nhiệt kế sát vào vật, nhiệt lượng truyền từ vật sang chuyển đổi dễ gây tổn hao vật, với vật dẫn nhiệt Do diện tiếp xúc vật đo nhiệt kế lớn tốt Khi sử dụng may nhiet tiep xuc để đo nhiệt độ chất dạng hạt (cát, đất ): cần phải cắm sâu nhiệt kế vào môi trường cần đo thường dùng nhiệt điện trở có cáp nối

3 Sử dụng đồng hồ đo nhiệt độ

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động đồng hồ đo nhiệt độ

3.1.1 Nhiệt kế giãn nở chất rắn:

Nguyên lý đo nhiệt độ dựa độ dãn nở dài chất rắn Lt= Lto [ + α ( t - to ) ]

Lt, Lto độ dài vật nhiệt độ t to α : gọi hệ số dãn nở dài chất rắn Các loại:

+ Nhiệt kế kiểu đũa:

(69)

66 Hình 3.2 Nhiệt kế kiểu đũa

+ Kiểu hai kim loại: (thường dùng làm rơle hệ thống tự động đóng ngắt tiếp điểm)

Hệ số dãn nở dài số vật liệu:

Bảng 3.2 Hệ số dãn nở dài số vật liệu

Vật liệu Hệ số dãn nở dài α (1/độ)

Nhôm Al 0,238 104 ÷ 0,310 104 Đồng Cu 0,183 104 ÷ 0,236 104

Cr - Mn 0,123 104

Thép không rĩ 0,009 104 H kim Inva (64% Fe & 36% N) 0,00001 104

3.1.2 Nhiệt kế giãn nở chất lỏng:

Nguyên lý: tương tự loại khác sử dụng chất lỏng làm môi chất (như Hg , rượu )

Cấu tạo:

Hình 3.3:Cấu tạo nhiệt kế giản nở chất lỏng

Người ta dùng loại làm nhiệt kế chuẩn có độ chia nhỏ thang đo từ - 50°; 50 - 100 o đo đến 600 oC

(70)

67 * Khuyết điểm: độ chậm trễ tương đối lớn, khó đọc số, dễ vỡ không tự ghi số đo phải đo chỗ khơng thích hợp với tất đối tượng (phải nhúng trực tiếp vào môi chất)

* Phân loại: Nhiệt kế chất nước có nhiều hình dạng khác

Theo hình dạng mặt thước chia độ chia thành loại chính: + Hình đũa

+ Loại thước chia độ

Hình 3.4 Các loại nhiệt kế Theo ứng dụng chia thành loại sau:

- Nhiệt kế kỹ thuật: sử dụng phần đuôi phải cắm ngập vào môi trường cần đo (có thể hình thẳng hay hình chữ L)

Khoảng đo – 30 - 50°C; - 50 500

Độ chia: 0,5oC , 1oC Loại có khoảng đo lớn độ chia oC

- Nhiệt kế phịng thí nghiệm: loại có kích thước nhỏ

- Chú ý: Khi đo ta cần nhúng ngập đầu nhiệt kế vào môi chất đến mức đọc

* Loại có khoảng đo ngắn: độ chia 0,0001 - 0,02 oC dùng làm nhiệt lượng kế để tính nhiệt lượng

* Loại có khoảng đo nhỏ 50 oC đo đến 350 oC chia độ 0,1 oC * Loại có khoảng đo lớn 750 oC đo đến 500 oC chia độ oC

(71)

68 Hình 3.5: Hướng bố trí thiết bị đo nhiệt độ

Trong tự động cịn có loại nhiệt điểm điện sử dụng đo nhiệt độ cao đến 6000C, tiếp điểm làm bạch kim

3.1.3 Đo nhiệt độ áp kế a Nguyên lý làm việc:

Dựa vào phụ thuộc áp suất mơi chất vào nhiệt độ thể tích không đổi b Cấu tạo:

1 - Bao nhiệt chứa chất lỏng hay khí (Bộ phận nhạy cảm) 2 - Ống mao dẫn

3 - Áp kế có thang đo nhiệt độ

Phía ngồi ống mao dẫn có ống kim loại mềm (dây xoắn kim loại ống cao su để bảo vệ)

Loại nhiệt kế này: Đo nhiệt độ từ -50oC ÷ 0oC áp suất làm việc tới 60kg/m2 cho số thị tự ghi chuyển tín hiệu xa đến 60 m, độ xác tương đối thấp CCX = 1,6 ; ; 2,5 số có CCX =

c Đặc điểm:

Chịu chấn động, cấu tạo đơn giản số bị chậm trễ tương đối lớn phải hiệu chỉnh ln, sửa chữa khó khăn

d Phân loại:

- Áp kết loại chất lỏng :

Dựa vào liên hệ áp suất p nhiệt độ t p - po =(t-to) α/ξ

Trong đó:

p, t: áp suất nhiệt độ chất lỏng ứng với lúc đo

po, to: Áp suất nhiệt độ chất lỏng ứng với lúc không đo đạc α: hệ số giản nỡ thể tích

ξ: Hệ số nén ép chất lỏng

Khi sử dụng phải cắm ngập bao nhiệt môi chất cần đo - Áp kế loại chất khí:

(72)

69 Quan hệ áp suất nhiệt độ xem khí lý tưởng

α = 0,0365 oC-1 - Áp kế loại dùng bão hòa:

Một số bão hòa thường dùng như: Axêtơn (C2H4Cl2), Cloruătilen, cloruamêtilen… , Loại tương tự loại nhiệt áp kế chất khí nhiên, số nhiệt kế không chịu ảnh hưởng môi trường xung quanh, thước chia độ khơng (phía nhiệt độ thấp vạch chia sát cịn phía nhiệt độ cao vạch chia thưa dần), bao nhiệt nhỏ: Nếu đo nhiệt độ thấp có sai số lớn người ta nạp thêm chất lỏng có điểm sơi cao ống dẫn để truyền áp suất

- Chú ý lắp đặt:

+ Tránh va đập mạnh

+ Không làm cong, biến dạng ống mao dẫn, đường kính chỗ cong > 20 mm

+ tháng phải kiểm định lần

Đối với nhiệt kế kiểu áp kế sử dụng mơi chất chất lỏng ý vị trí đồng hồ sơ cấp thứ cấp nhằm tránh gây sai số cột áp chất lỏng gây Loại ta hạn chế độ dài ống mao dẫn < 25 m môi chất khác thủy ngân, cịn mơi chất Hg < 10 m

3.1.4 Đo nhiệt độ cặp nhiệt a Hiệu ứng nhiệt điện nguyên lý đo:

Giả sử có hai dây dẫn nối với đầu nối có nhiệt độ khác xuất suất điện động (sđđ) nhỏ hai đầu nối sinh hiệu ứng nhiệt

Nguyên lý: Dựa vào xuất sđđ mạch có độ chênh nhiệt độ đầu nối

Cấu tạo: Gồm nhiều dây dẫn khác loại có nhiệt độ khác đầu nối Giữa điểm tiếp xúc xuất sđđ ký sinh tồn mạch có sđđ tổng

EAB(t,to) = eAB(t) + eBA(to) = eAB(t) + eAB(to)

eAB(t), eBA(to) sđđ ký sinh hay điện điểm có nhiệt độ t to Nếu t = to EAB(t,to) = mạch khơng có sđđ Trong thực tế để đo ta thêm dây dẫn thứ 3,

lúc có trường hợp sđđ sinh toàn mạch ∑sđđ ký sinh điểm nối, từ hình vẽ

EAB(t,to) = eAB(t) + eBC(to) + eCA(to)

(73)

70 Khi nối hai đầu hai dây có nhiệt độ

khơng đổi (to)

- Trường hợp tương tự ta có:

EABC(t,to) = eAB(t) + eBC(t1) + eCB(t1) + eBA(to) = EAB(t, to)

Chú ý: - Khi nối cặp nhiệt với dây dẫn thứ điểm nối phải có nhiệt độ

- Vật liệu cặp nhiệt phải đồng theo chiều dài

b Cấu tạo:

Hình 3.6: Cấu tạo cặp nhiệt

- Đầu nóng cặp nhiệt thường xoắn lại hàn với đường kính dây cực từ 0,35 ÷ mm số vịng xoắn từ ÷ vịng Ống sứ thay loại cao su, tơ nhân tạo (100oC ÷ 130oC), hổ phách (250oC), thủy tinh (500oC), thạch anh (1000oC), ống sứ (1500oC)

- Vỏ bảo vệ: Thường phịng thí nghiệm khơng cần, cịn cơng nghiệp phải có

- Dây bù nối từ cặp nhiệt phía có hộp bảo vệ * u cầu vỏ bảo vệ:

- Đảm bảo độ kín

- Chịu nhiệt độ cao biến đổi đột ngột nhiệt độ - Chống ăn mòn khí hóa học

- Hệ số dẫn nhiệt cao

- Thường dùng thạch anh, đồng, thép không rỉ để làm vỏ bảo vệ 3.1.5 Đo nhiệt độ nhiệt kế điện trở

Nguyên lý đo nhiệt độ nhiệt kế điện trở :Dựa thay đổi điện trở vật liệu theo nhiệt độ

Rt=Rto[1+α(t-to)] Trong :

Rt, Rto: Điện trở nhiệt độ t to

α: Hệ số nhiệt độ điện trở đặc trưng cho loại vật liệu

(74)

71 Vật liệu làm nhiệt kế điện trở sử dụng nhiều loại kim loại khác Cu, Pt…, kể chất bán dẫn

Yêu cầu vật liệu làm nhiệt kế điện trở: - Nhiệt trở lớn

- Độ bền nhiệt,hóa cao - Rẻ tiền dể kiếm dể chế tạo

Chính hợp kim có độ bền hóa lý cao nhiệt điện trở nhỏ, loại vật liệu sử dụng

b Các nhiệt kế điện trở thường dùng cấu tạo:

Dựa vào vật liệu làm điện trở nhiệt kế nhiệt trở, nhiệt kế điện trở có nhiều loại khác nhiệt kế điện trở đồng, nhiệt kế nhiệt trở bạch kim, sắt niken,

* Nhiệt kế điện trở bạch kim:

- Cấu tạo:

Đây loại nhiệt kế điện trở dùng dây bạch kim (Pt) Dây Pt gấp đôi quấn quanh lõi mica, dây khơng sơn cách điện, đường kính 0,07 mm chiều dài dây l >100 m…

* Nhiệt kế điện trở đồng:

Tương tự loại nhiệt kế điện trở bạch kim, nhiên thay dùng dây điện trở dây bạch kim (Pt) người ta thay dây đồng có sơn cách điện

quấn quanh lõi nhựa, dây nối đến đầu nhiệt kế đồng Φ 1÷1,5 mm

* Nhiệt kế điện trở sắt nikel:

Loại thường dùng để đo nhiệt độ bề mặt vật rắn chúng thường chế tạo quang hóa sử dụng hợp kim sắt niken để chế tạo

Hình 3.7: Cấu trúc nhiệt kế điện trở sắt niken

(75)

72 - Độ nhạy nhiệt: khoảng 5.10-3 / 0C

- Dải nhiệt độ sử dụng: -1950C ÷ 2600C

Khi sử dụng loại nhiệt kế cần lưu ý đến ảnh hưởng biến dạng bề mặt đo

* Nhiệt kế điện trở bán dẫn:

Hình 3.8 Cấu tạo nhiệt kế điện trở bán dẫn

Đặc điểm: nhiệt kế điện trở bán dẩn có độ nhạy cao, kích thước nhỏ nhiên để tránh sai số lớn đo yêu cầu chất bán dẫn phải có độ tinh khiết cao

3.2 Sử dụng đồng hồ đo nhiệt độ

3.2.1 Điều chỉnh dụng cụ đo:

Nguyên tắc điều chỉnh dụng cụ đo:

- Chọn chế độ đo dụng cụ

- Chọn thang đo phù hợp để tránh làm hỏng dụng cụ làm kết đo khơng xác

3.2.2 Đo nhiệt độ nhiệt kế dãn nở chất rắn:

Bước 1: Chọn dụng cụ đo có thang đo, dải nhiệt độ đo phù hợp

Bước 2: Tiến hành đo, cho dụng cụ đo tiếp xúc trực tiếp với vật môi trường cần đo

Bước 3: Đọc ghi kết

3.2.3 Đo nhiệt độ nhiệt kế dãn nở chất lỏng:

Bước 1: Chọn dụng cụ đo có thang đo, dải nhiệt độ đo phù hợp

Bước 2: Tiến hành đo, cho đầu cảm biến dụng cụ đo tiếp xúc trực tiếp với vật môi trường cần đo

(76)

73 Hình 3.9: Nhiệt áp kế chất lỏng

Để đo nhiệt độ nhiệt áp kế chất lỏng ta thực sau: Bước 1: Chọn dụng cụ đo có thang đo, dải nhiệt độ đo phù hợp

3.2.4 Đo nhiệt độ nhiệt áp kế chất khí :

Hình 3.10: Nhiệt áp kế chất khí

Bước 2: Tiến hành đo, cho đầu cảm biến dụng cụ đo tiếp xúc trực tiếp với vật môi trường cần đo

Bước 3: Đọc kết đồng hồ đo

3.2.5 Đo nhiệt độ nhiệt áp kế bão hoà:

Về mặt cấu tạo nguyên lý tương tự, nhiệt áp kế chất khí nhiên thay chất nạp bên đồng hồ đo chất khí (N2,He ) người ta thay vào bão hịa Ví dụ: Axêtơn (C2H4Cl2) Cloruătilen, Cloruamêtilen

(77)

74 3.2.6 Đo nhiệt độ cặp nhiệt

a Cách mắc nối tiếp thuận:

Chú ý: thường mắc loạt cách mắc đo xác làm góc quay kim lớn, sử dụng đo nhiệt độ nhỏ

b Cách mắc nối tiếp nghịch:

Dùng để đo hiệu nhiệt độ hai điểm thường chọn cặp nhiệt có đặc tính thẳng nhiệt độ đầu tự

c Cách mắc song song:

Sử dụng để đo nhiệt độ trung bình số điểm d Cách mắc để bù đầu lạnh cho cặp nhiệt chính:

Thường sử dụng cách để tiết kiệm dây bù Bài tập :

1 Trình bày nguyên lý đo nhiệt độ cặp nhiệt ?

2 Trình bày phương pháp bù nhiệt độ đầu tự cặp nhiệt ?

(78)

75 Sử dụng cặp nhiệt đồng hồ thứ cấp milivolmet, điện kế để đo nhiệt độ

5 Trình bày nguyên lý đo nhiệt độ nhiệt kế điện trở ?

6 Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc kế điện trở bạch kim, nhiệt kế điện trở sắt niken, nhiệt kế điện trở bán dẫn?

7 Biết cách đo cách sử dụng nhiệt kế điện trở để đo nhiệt độ?

Yêu cầu đánh giá kết học tập: - Sinh viên phải biết sử dụng nhiệt

- Sinh viên phải nắm bước đo nhiệt độ nhiệt kế

- Sinh viên phải hiểu sơ đồ nguyên lý cấu tạo loại nhiệt kế

BÀI 4: ĐO ÁP SUẤT VÀ CHÂN KHÔNG

Giới thiệu:

Bài học giới thiệu cấu tào nguyên lý đồng hồ đo áp suât Hướng dẫn cách sử dụng đồng hồ đo áp suất

Mục tiêu:

- Hiểu mục đích phương pháp đo áp suất chân không - Hiểu khái niệm thang đo áp suất chân không thông dụng

- Phân biệt cấu tạo, nguyên lý hoạt động dụng cụ đo áp suất chân không

- Lựa chọn, lắp đặt dụng cụ đo - Điều chỉnh dụng cụ đo - Đo kiểm áp suất chân khơng

- Cẩn thận, xác, kỹ thuật, an tồn

1 Khái niệm đo áp suất chân không

1.1 Khái niệm áp suất chân không

(79)

76

Do mội vật chịu cột áp khí nên áp suất tuyệt đối hệ thống thường không đo trực tiếp, mà đo chênh lệch áp suất hệ thống với áp suất khí

Hay nói cách khác, đo áp suất hiểu đo áp suất chênh lệch so với áp suất định chuẩn Áp suất định chuẩn là:

- Áp suất khí quyển: Áp suất ghi nhận cho biết áp suất hay áp khí

- Áp suất chân khơng: Áp suất ghi nhận cho biết áp suất tuyệt đối

- Một áp suất khác: Áp suất ghi nhận cho biết việc đo hiệu số áp suất hai áp suất ta gọi tắt hiệu áp

1.2 Áp suất, chân không đơn vị đo

Ủy ban quốc tế cho việc đo đạc với luật định định chọn Pascal (Pa) = Newton/m2 đơn vị áp suất (ISO 1000; DIN 13011) Thường việc phân chia thang đo máy đo áp suất dùng với bội số đơn vị Pascal:

1 mbar = 102 N/m2 = 102 pa bar = 105 N/m2 = 105 pa

Những đơn vị cũ áp suất dùng phổ biến trước đây, không phép dùng cách thức tư liệu, văn nước giới, là:

1kg/cm2 = 0,980665 bar mm Hg = 1,0000 Torr

1 at = 0,980665 bar = kg/cm2 atm = 760 Torr

1 mm nước = 9,80665 N/m2 atm đơn vị áp suất khí vật lý at đơn vị áp suất khí kỹ thuật

Ngoài nước Anh - Mỹ người ta dùng đơn vị áp suất sau: pound - force/square yard (Lb/yd2) = 5,425.10-5 at

1 pound - force/square foot (Lb/ff2) = 4,883.10-4 at

1 pound - fọrce/square inch (Lb/ In2 = psi) = 7,031 10-2 at ounce/square foot (oz/ft2) = 3,052.1 0-5 at

1 ounce/square inch (Oz/rn2) = 4.394.10-3 at Ton/square foot (Ton/ft2) = 1,094 at

(80)

77 Hình 4.1 Các loại áp suất

- Áp suất chân không: áp suất nhỏ áp suất khí

- Áp suất khí (khí áp): áp suất khí tác dụng lên vật pb (at) - Áp suất dư hiệu áp suất tuyệt đối cần đo khí áp

Pd = Ptd – Pb

- Áp suất chân khơng hiệu số khí áp áp suất tuyệt đối Pck = Pb - Ptd

Chân không tuyệt đối tạo

1.4 Đọc chuyển đổi đơn vị áp suất chân không khác Pa = N/m2

1 mmHg = 133,322 N/m2

1 mmH2O= 9,8 N/m2

1 bar = 105 N/m2

1 at = 9,8.104 N/m2 = 1kg/cm2 = 10mH 2O

1 at = 9,8.104 N/m2 = 1kg/cm2 = 10mH

(81)

78 2 Các phương pháp đo áp suất chân không

Có phương pháp để đo áp suất, sử dụng cảm biến đo áp suất (hay gọi sensor đo áp suất) đồng hồ đo áp suất

Về ứng dụng phương pháp chung mục đích đo tín hiệu áp suất Tuy nhiên, cách xử lý tín hiệu lại khác Cụ thể là:

 Đồng hồ đo áp suất: phương pháp đo áp suất Nghĩa

chỉ cần gắn đồng hồ áp suất vào vị trí cần đo –> giám sát tín hiệu mặt đồng hồ –> đọc kết

 Cảm biến đo áp suất: phương pháp sử dụng loại cảm biến để đo tín hiệu áp suất Phương pháp phức tạp dùng đồng hồ đo áp suất chỗ ta phải cấp nguồn cho thiết bị Ngồi tín hiệu áp suất ngõ tín hiệu 4-20mA Ta khơng thể đọc trực tiếp tín hiệu này, mà phải thơng qua hiển thị lập trình PLC

3 Sử dụng đồng hồ đo áp suất chân không

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động đồng hồ đo áp suất 3.1.1 Loại dùng phịng thí nghiệm:

a Áp kế loại chữ U:

Nguyên lý làm việc dựa vào độ chênh áp suất cột chất lỏng: áp suất cần đo cân độ chênh áp cột chất lỏng

P1 – P2 = γ.h = γ(h1 + h2)

Khi đo đầu nối áp suất khí đầu nối áp suất cần đo, ta đo áp suất dư

Trường hợp dùng công thức γ môi chất cần đo nhỏ γ môi chất lỏng nhiều

Nhược điểm:

- Các áp kế loại kiểu có sai số phụ thuộc nhiệt độ (do γ phụ thuộc vào nhiệt độ) việc đọc lần giá trị h nên khó xác

- Mơi trường có áp suất cần đo số mà dao động theo thời gian mà ta lại đọc giá trị h1, h2 vào thời điểm

khác khơng đồng thời b Khí áp kế thủy ngân:

Là dụng cụ dùng đo áp suất khí quyển, dụng cụ đo khí áp xác

(82)

79

Sai số đọc 0,1 mm

Nếu sử dụng loại làm áp kế chuẩn phải xét đến mơi trường xung quanh thường có kèm theo nhiệt kế để đo nhiệt độ môi trường xung quanh để hiệu chỉnh

c Chân không kế:

Đối với mơi trường có độ chân khơng cao, áp suất tuyệt đối nhỏ người ta chế tạo dụng cụ đo áp suất tuyệt đối dựa định luật nén đoạn nhiệt khí lý tưởng

Hình 4.2 Chân không kế

Nguyên lý: Khi nhiệt độ khơng đổi áp suất thể tích tỷ lệ nghịch với P1.V1 = P2.V2

Loại dùng để đo chân khơng Đầu tiên giữ bình Hg cho mức Hg nhánh ngã ba Nối P1 (áp suất cần đo) vào nâng bình lên đến độ lệch áp h 

trong nhánh kín có áp suất P2 thể tích V2

P2 = P1 + γ.h  V2(P1 + γ.h) = P1

2

V V

V h P



 

- Nếu V2 << V1 ta bỏ qua V2 mẫu 

1

V V h P  

- Nếu giữ V1/V2 số dụng cụ có thang chia độ

- Khoảng đo đến 10-5 mmHg

Người ta thường dùng với V1max = 500 cm3, đường kính ống d = ÷ 2,5 mm

d Áp kế phao:

Áp kế kiểu phao gồm hai bình thơng nhau, bình lớn có tiết diện F bình nhỏ có tiết diện f, chất lỏng làm việc thuỷ ngân hay dầu biến áp

Khi đo, áp suất lớn (p1) đưa vào bình lớn, áp suất bé (p2) đưa vào

(83)

80 Hình 4.3 Áp kế phao

Khi mức chất lỏng bình lớn thay đổi (h1 thay đổi), phao áp kế dịch

chuyển qua cấu liên kết làm quay kim thị đồng hồ đo

Cấp xác áp suất kế loại cao (1; 1,5) chứa chất lỏng độc hại mà áp suất thay đổi đột ngột ảnh hưởng đến đối tượng đo mơi trường 3.1.2 Loại dùng công nghiệp:

3.1.2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo áp suất áp kế đàn hồi:

Bộ phận nhạy cảm loại áp kế thường ống đàn hồi hay hộp có màng đàn hồi, khoảng đo từ ÷ 10 000 kg/ cm2 đo chân khơng từ 0,01 ÷ 760 mm Hg

Đặc điểm loại kết cấu đơn giản, chuyển tín hiệu khí, sử dụng phịng thí nghiệm hay cơng nghiệp, sử dụng thuận tiện rẻ tiền

a Nguyên lý làm việc: Dựa phụ thuộc độ biến dạng phận nhạy cảm lực sinh áp suất cần đo, từ độ biến dạng qua cấu khuếch đại làm chuyển dịch kim (kiểu khí)

Các loại phận nhạy cảm:

Hình 4.4 Các loại áp kế đàn hồi

(84)

81 * Màng phẳng:

Hình 4.5 Áp kế màng

Nếu làm kim loại dùng để đo áp suất cao

Nếu làm cao su vải tổng hợp, nhựa đo áp suất nhỏ (loại thường có hai miếng kim loại ép giữa)

Cịn loại có nếp nhăn nhằm tăng độ chuyển dịch nên phạm vi đo tăng Có thể có lị xo đàn hồi phía sau màng

* Hộp đèn xếp: có loại

Loại có lị xo phản tác dụng, loại màng đóng vai trị cách ly với mơi trường Muốn tăng độ xê dịch ta tăng số nếp gấp thường dùng đo áp suất nhỏ đo chân không

* Loại khơng có lị xo phản tác dụng:

+ Ống buốc đơng:

Là loại ống có tiết diện elíp hay van uốn thành cung trịn ống thường làm đồng thép, đồng chịu áp lực < 100 kg/cm2 làm thép

(2000 ÷ 5000 kg/cm2) Và loại đo chân không đến 760 mm Hg Khi chọn ta

thường chọn đồng hồ cho áp suất làm việc nằm khoảng 2/3 số đo đồng hồ Nếu áp lực thay đổi có chọn 3/4 thang đo

(85)

82 Chú ý: Khi lắp đồng hồ cần có ống xi phông để cản lực tác dụng lên đồng hồ

phải có van ba ngả để kiểm tra đồng hồ

Khi đo áp suất bình chất lỏng cần ý đến áp suất thủy tĩnh

Khi đo áp suất mơi trường có tác dụng hóa học cần phải có hộp màng ngăn Khi đo áp suất mơi trường có nhiệt độ cao ống phải dài 30 ÷ 50 mm không bọc cách nhiệt

Các đồng hồ dùng chuyên dụng để đo chất có tác dụng ăn mịn hóa học mặt người ta ghi chất Thường có lị xo để giữ cho kim vị trí khơng đo

3.1.2.2 Một số loại áp kế đặc biệt:

- Chân không kế kiểu dẫn nhiệt - Chân không kế Ion

- Áp kế kiểu áp từ - Áp kế áp suất điện trở 3.2 Sử dụng đồng hồ đo áp suất

3.2.1 Đo áp suất áp kế cột chất lỏng - ống thủy tinh:

Sử dụng áp kế loại chữ U để đo áp suất ta tiến hành bước sau: Bước 1: Chọn áp kế có thang đo phù hợp với độ lớn áp suất cần đo

Bước 2: Nối đầu áp kế với áp suất cần đo, đầu nối với suất khí

Bước 3: Xác định độ chênh lệch độ cao chất lỏng

(86)

83

Bước 4: Đọc, ghi kết đo

3.2.2 Đo áp suất áp kế phao:

Sử dụng áp kế phao để đo áp suất ta tiến hành sau

Bước 1: Chọn áp kế có thang đo phù hợp với áp suất cần đo Bước 2: Kiểm tra đảm bảo van đề trạng thái đóng Bước 3: Tiến hành kết nối đầu áp kế với áp suất cần đo

Bước 4: Tiến hành đo

- Nếu đo áp suất phía giả sử muốn đo P1 ta tiến hành mở van số 4, sau

đó mở van số 5, van số đóng

- Nếu đo chênh áp suất giửa hai thiết bị sau kết nối áp kế với thiết bị xong, mở van số van số 6, van số đóng

Bước 5: Đọc ghi kết đo

3.2.3 Đo áp suất áp kế hình khun ( Ống buốc đơng ):

Hình 4.8 Áp kế loại ống buốc đơng

Sử dụng áp kế phao để đo áp suất ta tiến hành sau:

Bước 1: Chọn áp kế có thang đo phù hợp với áp suất cần đo Bước 2: Nối áp kế vào thiết bị cần đo áp suất

(87)

84 3.2.4 Đo áp suất áp kế kiểu hộp đèn xếp:

Bước 3: Quan sát đồng hồ, đọc kết đo

3.2.5 Đo áp suất áp kế ống lò xo:

Bước 3: Quan sát đồng hồ, đọc kết đo

3.2.6 Ghi chép, đánh giá kết đo:

Các kế đo thị vạch kim đồng hồ

Bài tập

1 Trình bày nguyên lý đo ap suất áp kế? Trình bày bước sử dụng đồng hồ đo áp suất? Trình bày bước đo áp suất chân không? Quy đổi đơn vị đo áp suất

1 Pa = N/m2

1 mmHg = N/m2

1 mmH2O= N/m2

1 bar = N/m2

1 at = N/m2 = kg/cm2 = mH 2O

Yêu cầu đánh giá kết học tập: - Sinh viên phải biết sử dụng áp kế

- Sinh viên phải nắm bước đo áp suất áp kế

- Sinh viên phải hiểu sơ đồ nguyên lý cấu tạo loại áp kế

BÀI 5: ĐO LƯU LƯỢNG

Giới thiệu:

Bài học giới thiệu cấu tạo nguyên lý dụng cụ đo lưu lượng Hướng dẫn người học cách đo lưu lượng kỹ thuật

Mục tiêu:

- Hiểu mục đích phương pháp đo lưu lượng

(88)

85

- Lựa chọn, lắp đặt dụng cụ đo - Điều chỉnh dụng cụ đo - Đo kiểm lưu lượng

1 Khái niệm - phân loại dụng cụ đo lưu lượng :

1.1 Khái niệm

Lượng vật chất (hoặc lượng) vận chuyển đơn vị thời gian:

dt dG t G G  D D 

Lưu lượng tích phân tổng hợp vật chất chuyển khoảng thời gian:

  t t s Gdt

G Đơn vị: kg/s; m3/s (khí) Ngồi ra: kg/h; tấn/h; l/phút; m3/h

Khi đơn vị là: m3/s  lưu lượng thể tích Q

G = γ.Q (γ – trọng lượng riêng môi chất cần đo) 1.2 Phân loại dụng cụ đo lưu lượng

a Đo lưu lượng theo lưu tốc: - Ống pi tô

- Đồng hồ đo tốc độ (đồng hồ đo tốc độ gió, đồng hồ nước) b Đo lưu lương theo phương pháp dung tích:

- Lưu lượng kế kiểu bánh - Thùng đong phễu lật

c Đo lưu lượng theo phương pháp tiết lưu: - Thiết bị tiết lưu quy chuẩn

- Thiết bị tiết lưu ngoại quy chuẩn - Lưu lượng kế kiểu hiệu áp kế - Bộ phân tích

d Lưu lượng kế có giáng áp không đổi: - Rôtamét

- Lưu lượng kế kiểu Piston e Một vài lưu lượng kế đặc biệt:

- Lưu lượng kế kiểu nhiệt điện - Lưu lượng kế kiểu điện từ - Lưu lượng kế siêu âm

(89)

86 2 Các phương pháp đo

Trong sống hàng ngày công nghiệp, đo lưu lượng phép đo sử dụng rộng rãi Chúng ta có nhiều nguyên lý đo lưu lượng hầu hết nguyên lý đo điều cho kết xác Sau số phương pháp đo phổ biến:

* Đo lưu lượng thể tích (Volumetric Flow-rate) - Đo lưu lưu lượng theo nguyên lý chênh áp - Đo lưu lượng theo nguyên lý turbine - Đo lưu lượng theo nguyên lý điện từ - Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex

- Đo lưu lưu lượng theo nguyên lý chiếm chổ - Đo lưu lượng theo nguyên lý siêu âm (ultrasonics) * Đo lưu lượng khối lượng (Mass Flow-rate):

- Đo lưu lượng theo nguyên lý gia nhiệt - Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis 2.2 Cách đo theo phương pháp

a Đo lưu lưu lượng theo nguyên lý chênh áp

Đây nguyên lý đo sử dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp q trình (process industry).Ngun lý đo dựa phương trình tính lưu lượng thể tích:

p k Q D

Với Q : lưu lượng thể tích K : hệ số

DP: chênh áp

Theo đó, người ta sử dụng thiết bị tạo chênh áp cách thay đổi tiết diện ngang ống (theo hướng

nhỏ lại) như: - Tấm Orifice

- Venturi and flow tube - Pilot tube

- Elbow meters - Flow nozzle

(90)

87 Hình 5.1: cấu tạo thiết bị đo lưu lượng

b Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex

Nguyên lý đo sử dụng lưu chất lỏng, khí Nguyên lý đo mô tả sau: Người ta sử dụng thiết bị dạng hình (Bluff Body of Vortex Shedder) đặt vng góc chắn dịng chảy Khi lưu chất gặp thiết bị hình thành điểm xốy Vortex phía hạ nguồn, lưu lượng lớn điểm xốy nhiều

Hình 5.2: Thiết bị đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex

(91)

88 Hình 5.3: Cấu tạo bên Vortex

- Một số sử dụng cảm biến DSC sensor: Differential Switched Capacitance

- Một số thiết bị cịn tích hợp thêm cảm biến nhiệt độ (Pt1000) để đo hiệu chỉnh thơng số xác

Hình 5.4: Vị trí lắp Vortex

Ưu điểm: - Độ thích ứng rộng ( cho hệ số Reynolds 10000)

- Lưu lượng kế loại Vortex có độ tin cậy độ xác cao - Phạm vi kích thước rộng

- Tín hiệu tuyến tính

Nhược điểm:- Không đo chất dạng vữa chất lỏng có độ nhớt cao - Người sử dụng kiểm tra hiệu chỉnh (calibration)

- Dùng cho dịng chảy rối - Có thể phải sử dụng lọc

(92)

89 Hình 5.5: Đo lưu lượng theo nguyên lý điện từ

- Theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, xuất điện áp cảm ứng dây dẫn chuyển động trường điện từ

- Trong ngun lý đo điện từ dịng chảy trung bình chuyển động dây dẫn

- Điện áp cảm ứng tỉ lệ với vận tốc lưu lượng dòng chảy đưa đến khuếch đại thông qua điên cựcđo

Ưu điểm: - Độ xác cao (+/- 0.5% of full scale)

- Vì phụ thuộc vào vận tốc dịng lưu chất vào, khơng phụ thuộc vào khối lượng riêng, độ nhớt hay áp suất tĩnh lưu chất

- Có độ thích ứng (tỉ số dòng chảy tối đa chia cho dòng chảy tối thiểu mà dụng cụ thích ứng) 10:1 cao

- Có thể đo chiều - Độ chênh áp không đáng kể

- Khoảng kích thươc đường ống đo lớn, từ 0.1 inch trở lên

Nhược điểm: - Lưu chất phải có tính dẫn, với độ dẫn điện lớn µΩ/cm2 - Cần phải có bảo dưỡng để chống ăn mịn

- Khó hiệu chỉnh (calibration) - Giá từ vừa phải đến cao - Kích thươc lớn nặng

d Đo lưu lượng theo nguyên lý chiếm chỗ (Positive Displacement Sensor) Người ta sử dụng bầu (chamber), bầu có cánh quay

cánh quay cho phép lưu chất qua bầu theo đợt Đồng thời có phận đo số lần lưu chất qua bầu, từ tính lưu lượng

Một hình thức khác dễ hình dung thiết bị đo xilanh – piston Cứ lần piston hết hành trình xi-lanh ta lượng xác định lưu chất Như để xác định lưu lượng ta việc xác định số lần dịch chuyển piston lượng lưu chất lần dịch chuyển

Ưu điểm:

- Độ xác cao, 0.05 – 0.15 % lưu lượng thực tế Nhưng với số điều kiện định đạt độ xác 0.02 – 0.05%

- Có độ thích ứng thơng thường 10:1 Thiết bị đo lưu lượng theo phương pháp chiếm chỗ có độ thích ứng độ xác cao Đặc biệt chất lỏng nặng hay có độ nhớt cao

(93)

90

- Phụ thuộc vào hao mòn khí

- Khó khăn việc lắp đặt, sửa chữa thay thế, thiết bị thay phải phù hợp với thiết bị hữu

- Cần phải có thiết bị lọc

e Đo lưu lượng theo nguyên lý Turbine

- Thiết bị đo lưu lượng theo nguyên lý Turbine yêu cầu có độ xác độ thích ứng cao Và sử dụng lưu chất bao gồm nhiều hỗn hợp pha trộn với

- Nguyên lý đo mô tả sau: Khi lưu chất qua thiết bị đo làm quay cánh turbine, Lưu lượng lớn tốc độ cao Sẽ có phần cảm ứng để cảm nhận tốc độ quay cánh turbine cho xung điện tương ứng Số lượng xung đơn vị thời gian xác định lưu lượng lưu chất

Hình 5.6: Động turbine

Ưu điểm:

- Độ xác cao, khoảng 0.25% cao cao

- Độ thích ứng thay đổi tùy thuộc vào thiết kế thiết bị đo, độ nhớt, mật độ chất lỏng kích cỡ thiết bị đo

- Có thể đo với mức lưu lượng lớn mức nhỏ - Thích ứng với khoảng thay đổi nhiệt độ áp suất lớn - Đo chiều

Nhược điểm:

- Dễ bị hao mòn hư hỏng dịng lưu chất bẩn khơng bơi trơn - Dễ bị hư hỏng bị vượt tốc độ cho phép hay dòng chảy bị dao động - Cần phải bào trì hiệu chỉnh nhà sản xuất trung tâm bảo trì sau thời gian sử dụng

- Độ thích ứng bị ảnh hưởng bới độ nhớt cao mật độ thấp - Giá thành tương đối cao

- Cần có lọc

- Nhà cung cấp phải yêu cầu bảo trì calib xác f Đo lưu lượng theo nguyên lý siêu âm (Ultrasonic)

Đây phương pháp sử dụng nguyên lý sóng siêu âm, có phương pháp đo: - Đo độ chênh lệch tần số siêu âm, gọi Doppler frequency shift

- Đô chênh lệch thời gian – Difference in transit times

(94)

91

- Dễ tháo lắp (dùng cơng nghệ clamp-on) - Có độ xác cao

Nhược điểm:

- Khơng xác chất rắn lưu chất lơn

- Đối với cơng nghệ clamp-on sai số lớn thành ống bị đóng cặn địi hỏi bề ống phải đồng

3 Sử dụng dụng cụ đo lưu lượng

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động dụng cụ đo lưu lượng 3.1.1 Đo lưu lượng công tơ đo lượng chất lỏng:

a Đồng hồ nước:

Hình 5.7: Đồng hồ nước

Bộ phận nhạy cảm chong chóng trục gắn với phận đếm số: Q = n.F/C

Với : C – giá trị thực nghiệm F – tiết diện

N – số vòng quay vg/s

Các cánh cánh phẳng dùng đo nước có t = 90oC, p = 15 kg/cm2 Q < m3/h

Các loại đồng hồ nước chong chóng xoắn thay cánh phẳng trục vít đo lưu lượng Q = 400 ÷ 600 m3/h

n = K.tb/l ; l – bước trục vít * Chú ý:

Nếu lưu lượng nhỏ nước lọt qua khe hở cánh nước chong chóng vỏ đồng hồ, ma sát điểm đỡ chong chóng làm quan hệ n tb sai lệch  sai

(95)

92

Các loại phải ý đến chất lượng chong chóng Có thể làm từ kim loại rỗng nhựa cho trọng lượng riêng gần trọng lượng nước, lắp phải tâm Ta thường dùng loại để đo lưu lượng kiểu tích phân cấu đếm số kiểu khí thường chia độ theo thể tích

b Đồng hồ đo tốc độ:

Cấu tạo: gồm phận nhạy cảm chong chóng nhẹ với cánh hướng theo bán kính, làm nhơm

n = C. n: số vịng quay xác định

1 

 

 N

n (vg/ph)

C: hệ số xác định thực nghiệm

Hình 5.8 : Đồng hồ đo gió

Loại cánh phẳng có trục song song dịng chảy cách nghiêng 45o

Loại cánh gáo có trục vng góc dòng chảy

* Ứng dụng: Dùng đo tốc độ khí có áp suất dư khơng lớn, tốc độ dịng thu lưu tốc chỗ đặt đồng hồ

3.1.2 Đo lưu lượng theo áp suất động dịng chảy:

3.1 Ống pitơ:

a Ngun lý:

Chất lỏng chảy ống bị chặn lại động  Đo biến đổi dựa vào  vận tốc chất lỏng

P1 – P2 = Pđ = h.γh

Và theo phương pháp Becnuli



 

1

. p

p

dp g

d

 



 

1: tốc độ dòng thời điểm đo

(96)

93 )

(

2

2 2 P P g        

thường 2 =  

) (

2 2 1

2 P P g   

Vậy muốn đo 2 ta cần đo giáng áp điểm * Chú ý:

Khi đo ống pito dịng chảy cần phải ổn định, cách khơng phù hợp với vận tốc thay đổi có tổn thất áp suất P1 P2 đo điểm khác 

cần thêm số hiệu chỉnh b Cấu tạo:

Hình 5.9 : Cấu tạo ống pito

- Ống đo gồm hai ống ghép lại ống đo áp suất toàn phần P2 nằm

có lỗ đặt trực giao với dịng chảy

- Ống ngồi bao lấy ống đo P2 có khoan lỗ để đo áp suất tĩnh P1

- Phần đầu ống pito nửa hình cầu, lỗ lấy áp suất động có vị trí (3 ÷ 4)d - Nhánh I nhánh không chịu ảnh hưởng ống đỡ (L), nhánh II nhánh chịu ảnh hưởng ống đỡ

- Khi đo, ống đặt lệch phương dịng chảy đến (5 ÷ 6) mà không ảnh hưởng đến kết đo, số lượng lỗ khoan từ (7 ÷ 8) lỗ

- Trong thực tế ta dùng ống pito để đo có đường kính d = 12 mm phịng thí nghiệm dùng loại d = ÷ 12 m, áp dụng cho tỷ số d/D < 0,05 tốt (D – đường kính ống chứa mơi chất)

- Khi đặt vị trí khác phải thêm hệ số hiệu chỉnh ζ 3.1.3 Đo lưu lượng phương pháp tiết lưu:

a Định nghĩa: Thiết bị tiết lưu thiết bị đặt đường ống làm dịng chảy có tượng thu hẹp cục tác dụng lực quán tính lực ly tâm

b Cấu tạo:Khi qua thiết bị tiết lưu, chất lỏng bị

mất mát áp suất (P dịng chảy bị thu hẹp nhiều

DP lớn thường DP < 1000 mmHg (DP đo hiệu áp kế)

(97)

94

yếu tố như: kích thước, hình dạng thiết bị, tiết lưu, tình trạng lưu chuyển dịng chảy, vị trí chỗ đo áp suất, tình trạng ống dẫn chất lỏng

Q trình tính tốn tiết lưu có quy định phương pháp tính tốn sau: - Dịng chảy liên tục (khơng tạo xung)

- Đường ống > 50 mm Nếu dùng ống Venturi đường ống > 100mm, vành ống phải nhẵn Nhờ nghiên cứu lý luận thực nghiệm lâu dài người ta giả định số thiết bị tiết lưu quy chuẩn

Hiện phương pháp đo lưu lượng thông dụng

- Thiết bị tiết lưu quy chuẩn thiết bị mà quan hệ lưu lượng giáng áp hồn tồn dùng phương pháp tính tốn để xác định

Hình 5.10: Các phương pháp đo tiết lưu c Nguyên lý đo lưu lượng :

Ta xét vòng chắn:

Nhờ tổn thất dòng qua thiết bị tiết lưu, dựa vào phương trình Becnuli tìm tốc độ trung bình dịng tiết diện đo

Xét tiết diện I II ta có thay đổi động :

 2   

1

2

.

F F F

F F

dP g

d

 



Dựa vào phương trình liên tục ta có:

γ.F. = const 3.2 Sử dụng dụng cụ đo lưu lượng

(98)

95

Kiểm tra thiết bị kho lạnh máy sấy: - Kiểm tra phần tử thiết bị

- Kiểm tra phần điện kho lạnh, máy sấy xem có bị hư hỏng, đứt dây, hở dây hay không

b Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ đo lưu lượng:

Hình 5.11: Các thiết bị dùng để đo lưu lượng

- Dụng cụ đo lưu lượng:

+ Lắp ráp hoàn thiện dụng cụ đo lưu lượng dụng cụ đo lưu lượng chất lỏng

+ Khởi động dụng cụ đo để kiểm tra hoạt động thiết bị cịn hoạt động hay khơng

+ Đo thử thơng số lưu lượng khơng khí phòng để kiểm tra thiết bị + Điều chỉnh độ nhạy thiết bị

c Tiến hành đo lưu lượng, vị trí đo, vị trí đặt đầu dị thiết bị đo

- Sau khởi động kho lạnh, máy sấy chạy ổn định tiến hành đưa thiết bị dụng cụ đo vào vị trí cần đo

- Đối với dụng cụ đo chất lỏng cần cho dịng chất lỏng chảy qua quan sát lưu lượng chất lỏng chảy qua

- Tiến hành đo lưu lượng kho lạnh máy sấy nhiều vị trí khác thiết bị đo lưu lượng khí

- Quan sát bảng điện tử thị: số dụng cụ đo tăng nhanh  dừng hẳn d Tổng hợp xử lý kết đo

- Tiến ghi lại kết đo nhiều vị trí khác kho lạnh máy sấy

- Lấy trung bình kết đo sau so sánh với giá trị cần đạt kho lạnh máy sấy xem phù hợp hay chưa

(99)

96

Sau lấy số liệu cần đo tiến hành ngắt máy vệ sinh kho lạnh máy sấy, đặt thiết bị đo vào hộp cất vào vị trí theo quy định

Bài tập:

1 Trình bày nguyên lý đo lưu lượng lưu lượng kế? Trình bày bước sử dụng đồng hồ đo lưu lượng? Trình bày nguyên lý hoạt động ống pito?

4 Trình bày nguyên lý hoạt động đo lưu lượng phương pháp tiết lưu?

Yêu cầu đánh giá kết học tập: - Sinh viên phải biết sử dụng lưu lượng kế

- Sinh viên phải nắm bước đo lưu lượng lưu lượng kế

- Sinh viên phải hiểu sơ đồ nguyên lý cấu tạo loại lưu lượng kế

BÀI 6: ĐO ĐỘ ẨM

Giới thiệu: Mục tiêu:

- Hiểu mục đích phương pháp đo độ ẩm

- Hiểu khái niệm, tính chất nước khơng khí ẩm

- Phân biệt cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại dụng cụ đo độ ẩm - Lựa chọn, lắp đặt dụng cụ đo

- Điều chỉnh dụng cụ đo - Đo kiểm độ ẩm

1 Khái niệm - phân loại dụng cụ đo độ ẩm:

1.1 Khái niệm

Là đại lượng đặc trưng cho lượng nước tồn khơng khí Độ ẩm biểu diễn dạng độ ẩm tuyệt đối độ ẩm tương đối

+ Độ ẩm tuyệt đối khối lượng nước có m3 khơng khí

(100)

BM/QT10/P.ĐT-SV/04/04 97 (%) 100 max G Gh  

Trong đó: Gh – khối lượng nước hịa tan m3 khơng khí Gmax – lượng nước cực đại hịa tan m3 khơng khí có nhiệt độ

Từ phương trình trạng thái chất khí:

P.V = G.R.T Ta có: T R V P G h h

h 

T R V P G h max max 

Trong đó: P – áp suất V – thể tích T – nhiệt độ chất khí

R – hệ số vạn chất khí G – khối lượng khí

Các ký hiệu có số h nước Như ta có:

(%) 100 (%) 100 max max P P T R V P T R V P h h h h   

Khi  = 100% khơng khí bão hịa nước, nghĩa nước khơng thể bốc tiếp vào khơng khí Nếu nhiệt độ khơng khí tk < 100 oC tăng nhiệt độ lên, khả hịa tan nước vào khơng khí tăng lên (Pmax tăng) Như tk < 100 oC tăng nhiệt độ chuyển trạng thái khơng khí bão hịa nước sang khơng bão hịa Ngược lại giảm nhiệt độ chuyển trạng thái khơng bão hịa nước sang trạng thái bão hòa nước

1.2 Phân loại dụng cụ đo độ ẩm

2.1 Ẩm kế dây tóc:

Ẩm kế dây tóc ẩm kế làm việc theo nguyên lý: Khi độ ẩm mơi trường thay đổi chiều dài dây tóc thay đổi

(101)

98 1- dây tóc (30 ÷ 50) mm với đường kính 0,05 mm ;

2 – dây kéo ; – lò xo ; – kim tím ; – gương ; – kim ; 7 – điều chỉnh ; – bảng điều khiển

2.2 Ẩm kế ngưng tụ:

Để đo độ ẩm môi chất nhiệt độ cao người ta phải sử dụng ẩm kế làm việc nguyên tắc đo nhiệt độ điểm đọng sương

Hình 6.2 Cấu tạo ẩm kế ngưng tụ

Nguyên lý hoạt động: Ống trụ tròn (1) mà mặt ngồi gia cơng nhẵn bóng đóng vai trị mặt gương tiếp xúc với mơi chất cần xác định độ ẩm Phía hình trụ cho chất lỏng làm lạnh liên tục chảy qua với nhiệt độ điều chỉnh đốt nóng điện (2) Để trì nhiệt độ dịch thể làm lạnh người ta dùng rơ le điện từ (3) tế bào quang điện (F) Tế bào quang điện (F) nhận tia sáng bóng đèn (4) qua phản xạ gương

Khi nhiệt độ vách trụ hay nhiệt độ mặt gương nhiệt độ đọng sương mặt gương xuất sương mù Chính sương mù đọng lại mặt gương làm giảm dòng ánh sáng phản xạ đến tế bào quang điện (F) Kết rơ le điện từ (3) tác động ngắt dòng điện vào đốt nóng (2) Căn vào nhiệt độ đọng sương người ta xác định độ ẩm môi chất

2.3 Ẩm kế điện ly:

Loại dùng để đo lượng nước nhỏ khơng khí chất khí Phần tử nhạy ẩm kế đoạn ống dài khoảng 10 cm

Trong ống hai điện cực platin rodi, chúng lớp P2O5 Khi chất khí nghiên cứu chạy qua ống đo nước bị lớp P2O5 hấp thụ hình thành H2PO3 Đặt điện áp chiều cỡ 70V hai điện cực gây tượng điện phân nước giải phóng O2, H2 tái sinh P2O5

Dòng điện điện phân I = k.Cv, tỉ lệ với nồng độ nước Cv

c

Q

k

10 96500

3 

(102)

99 Hình 6.3 Ẩm kế điện ly

2.4 Ẩm kế tụ điện polyme:

Ẩm kế tụ điện sử dụng điện môi màng mỏng polyme có khả hấp thụ phân tử nước Hằng số điện môi ε lớp polyme thay đổi theo độ ẩm, điện dung tụ điện polyme phụ thuộc vào ε, tức phụ thuộc vào độ ẩm:

L C  oA ε – số điện môi màng polyme εo – số điện môi chân không A – điện tích cực

L – chiều dày màng polyme

Vì phân tử nước có cực tính cao, hàm lượng ẩm nhỏ dẫn tới thay đổi điện dung nhiều Hằng số điện môi tương đối nước 80 vật liệu polyme có số điện mơi từ đến ẩm kế tụ điện polyme phủ điện cực thứ tantan, sau lớp Cr dày 100 Ao đến 1000 Ao phủ tiếp lên polyme phương pháp bay chân khơng

Hình 6.4 Ẩm kế polyme Các thông số chủ yếu ẩm kế tụ điện polyme là:

(103)

100 - Dải nhiệt độ - 40 đến 100oC

- Độ xác ± 2% đến ± 3% - Thời gian hồi đáp vài giây

- Ít chịu ảnh hưởng nhiệt độ, phần tử nhạy nhúng vào nước mà không bị hư hỏng

2 Các phương pháp đo

a Phương pháp điểm sương b Phương pháp bốc ẩm c Phương pháp biến dạng d Phương pháp dẫn điện

a Phương pháp điểm sương:

Dựa vào tính chất chuyển trạng thái khơng khí từ khơng bão hịa nước sang bão hòa nước giảm nhiệt độ Trước hết đo nhiệt độ khơng khí dựa vào giá trị nhiệt độ xác định áp suất nước bão hòa khí Pmax

Giảm nhiệt độ khơng khí chuyển từ trạng thái khơng bão hòa sang trạng thái bão hòa nước đo nhiệt độ trạng thái Nhiệt độ gọi nhiệt độ điểm sương Để phát thời khắc đặt gương để quan sát, mặt gương có phủ mờ bụi nước điểm sương Dựa vào điểm sương để xác định phân áp suất nước bão hòa Pđs Đây áp suất nước khơng khí Độ ẩm tương đối xác định theo công thức:

(%) 100

max

P Pđs





Như phương pháp điểm sương đo độ ẩm tuyệt đối tương đối b Phương pháp bốc ẩm:

Tốc độ bốc nước vật ẩm phụ thuộc vào độ ẩm khơng khí Khi độ ẩm tăng tốc độ bốc ẩm giảm độ ẩm đạt 100% q trình bốc ẩm khơng xảy Để đo độ ẩm phương pháp người ta sử dụng nhiệt kế: nhiệt kế bình thường dùng để đo nhiệt độ khơng khí gọi nhiệt kế khơ có nhiệt độ tk nhiệt kế có bầu dịch bọc lớp bơng luôn ẩm, ẩm bốc lấy nhiệt thân nhiệt kế nên nhiệt độ giảm xuống có giá trị ta gọi nhiệt độ nhiệt kế ẩm

(104)

101 k

a k a

P t t P A

P  (  )

 

Trong đó: Pa – áp suất nước bão hịa khơng khí có nhiệt độ ta Pk – áp suất nước bão hịa khơng khí có nhiệt độ tk P – áp suất mơi trường đo

A – số phụ thuộc vào cấu tạo ẩm kế, tốc độ khơng khí bao quanh nhiệt kế ẩm áp suất môi trường đo

Phương pháp đo độ ẩm tương đối c Phương pháp biến dạng:

Các chất thay đổi độ ẩm thay đổi kích thước Tuy nhiên muốn sử dụng tính chất để làm cảm biến đo độ ẩm đòi hỏi phải bảo đảm độ nhạy cần thiết, mối liên hệ kích thước độ ẩm phải quán, quán tính cảm biến phải nhỏ nghĩa vật chất làm cảm biến đo độ ẩm phải nhạy cảm với thay đổi độ ẩm mơi trường xung quanh Tóc vật liệu bảo đảm đầy đủ yêu cầu cảm biến đo độ ẩm sử dụng để chế tạo ẩm kế tóc Ẩm kế tóc đo độ ẩm tương đối khơng khí

d Phương pháp dẫn điện:

Các vật liệu cách điện thay đổi độ ẩm thay đổi khả cách điện Đo điện trở vật liệu cách điện xác định độ ẩm nó, mà độ ẩm vật liệu lại trực tiếp phụ thuộc vào độ ẩm môi trường không khí bao quanh Một vật liệu cách điện sử dụng làm cảm biến đo độ ẩm phải tuân thủ yêu cầu nêu độ nhạy, tính quán tính nhạy cảm với thay đổi độ ẩm môi trường xung quanh

3 Sử dụng dụng cụ đo độ ẩm

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động dụng cụ đo độ ẩm

a Ẩm kế dây tóc:

(105)

102 Hình 6.5 Ẩm kế dây tóc

1- dây tóc (30 ÷ 50) mm với đường kính 0,05 mm ;

2 – dây kéo ; – lò xo ; – kim tím ; – gương ; – kim ; 7 – điều chỉnh ; – bảng điều khiển

b Ẩm kế ngưng tụ:

Để đo độ ẩm môi chất nhiệt độ cao người ta phải sử dụng ẩm kế làm việc nguyên tắc đo nhiệt độ điểm đọng sương

Hình 6.6 Cấu tạo ẩm kế ngưng tụ

Nguyên lý hoạt động: Ống trụ tròn (1) mà mặt ngồi gia cơng nhẵn bóng đóng vai trị mặt gương tiếp xúc với mơi chất cần xác định độ ẩm Phía hình trụ cho chất lỏng làm lạnh liên tục chảy qua với nhiệt độ điều chỉnh đốt nóng điện (2) Để trì nhiệt độ dịch thể làm lạnh người ta dùng rơ le điện từ (3) tế bào quang điện (F) Tế bào quang điện (F) nhận tia sáng bóng đèn (4) qua phản xạ gương

Khi nhiệt độ vách trụ hay nhiệt độ mặt gương nhiệt độ đọng sương mặt gương xuất sương mù Chính sương mù đọng lại mặt gương làm giảm dòng ánh sáng phản xạ đến tế bào quang điện (F) Kết rơ le điện từ (3) tác động ngắt dòng điện vào đốt nóng (2) Căn vào nhiệt độ đọng sương người ta xác định độ ẩm môi chất

(106)

103 Loại dùng để đo lượng nước nhỏ khơng khí chất khí Phần tử nhạy ẩm kế đoạn ống dài khoảng 10 cm

Trong ống hai điện cực platin rodi, chúng lớp P2O5 Khi chất khí nghiên cứu chạy qua ống đo nước bị lớp P2O5 hấp thụ hình thành H2PO3 Đặt điện áp chiều cỡ 70V hai điện cực gây tượng điện phân nước giải phóng O2, H2 tái sinh P2O5

Dòng điện điện phân I = k.Cv, tỉ lệ với nồng độ nước Cv

c

Q

k

10 96500

3 

 , Qc lưu lượng khí qua đầu đo (m3/s)

Hình 6.7 Ẩm kế điện ly

d Ẩm kế tụ điện polyme:

Ẩm kế tụ điện sử dụng điện môi màng mỏng polyme có khả hấp thụ phân tử nước Hằng số điện môi ε lớp polyme thay đổi theo độ ẩm, điện dung tụ điện polyme phụ thuộc vào ε, tức phụ thuộc vào độ ẩm:

L C  oA ε – số điện môi màng polyme εo – số điện mơi chân khơng A – điện tích cực

L – chiều dày màng polyme

(107)

104 Hình 6.8 Ẩm kế polyme

Các thông số chủ yếu ẩm kế tụ điện polyme là: - Phạm vi đo từ đến 100%

- Dải nhiệt độ - 40 đến 100oC - Độ xác ± 2% đến ± 3% - Thời gian hồi đáp vài giây

- Ít chịu ảnh hưởng nhiệt độ, phần tử nhạy nhúng vào nước mà không bị hư hỏng

3.2 Sử dụng dụng cụ đo độ ẩm

a Vận hành kho lạnh máy sấy:

Kiểm tra thiết bị kho lạnh máy sấy: - Kiểm tra phần tử thiết bị

- Kiểm tra phần điện kho lạnh, máy sấy xem có bị hư hỏng, đứt dây, hở dây hay khơng

b Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ đo độ ẩm:

(108)

105 Hình 6.10: Dụng cụ đo dựa mối quan hệ độ ẩm

- Dụng cụ đo độ ẩm điện tử dụng cụ đo độ ẩm có đầu cảm biến: + Lắp ráp hoàn thiện dụng cụ đo độ ẩm

+ Khởi động dụng cụ đo để kiểm tra hoạt động thiết bị hoạt động hay không

+ Đo thử thông số độ ẩm phòng để kiểm tra thiết bị + Điều chỉnh độ nhạy thiết bị

c Tiến hành đo độ ẩm, vị trí đo, vị trí đặt đầu dò thiết bị đo

- Sau khởi động kho lạnh, máy sấy chạy ổn định tiến hành đưa thiết bị dụng cụ đo vào vị trí cần đo

- Tiến hành đo độ ẩm kho lạnh máy sấy nhiều vị trí khác

- Tại nơi mà không đưa thiết bị dụng cụ vào sử dụng dụng cụ đo độ ẩm có đầu đo cảm biến

- Quan sát bảng điện tử thị: số dụng cụ đo tăng nhanh  dừng hẳn

- Nếu thông số bảng đồng hồ mà lớn giá trị ban đầu thiết bị  nơi có độ ẩm lớn độ ẩm phòng

- Nếu thông số bảng đồng hồ mà nhỏ giá trị ban đầu thiết bị  nơi có độ ẩm nhỏ độ ẩm phịng

d Tổng hợp xử lý kết đo

- Tiến ghi lại kết đo nhiều vị trí khác kho lạnh máy sấy

- Lấy trung bình kết đo sau so sánh với giá trị cần đạt kho lạnh máy sấy xem phù hợp hay chưa

- Thông qua kết đo dựng mối quan hệ nhiệt độ độ ẩm e Đóng máy, thực vệ sinh cơng nghiệp

Sau lấy số liệu cần đo tiến hành ngắt máy vệ sinh kho lạnh máy sấy, đặt thiết bị đo vào hộp cất vào vị trí theo quy định

(109)

106 Trình bày nguyên lý đo độ ẩm ẩm kế?

2 Trình bày bước sử dụng đồng hồ đo độ ẩm? Trình bày nguyên lý hoạt động ẩm kế ngưng tụ?

4 Trình bày nguyên lý hoạt động Ẩm kế tụ điện polyme?

Yêu cầu đánh giá kết học tập: - Sinh viên phải biết sử dụng ẩm kế

- Sinh viên phải nắm bước đo độ ẩm ẩm kế

- Sinh viên phải hiểu sơ đồ nguyên lý cấu tạo loại ẩm kế

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Văn Tài – Thực Hành Lạnh Cơ Bản – NXBGD - 2010 [2] Nguyễn Đức Lợi – Tủ lạnh, Tủ Đá, Tủ Kem – NXBKHKT - 2001

[3] Nguyễn Đức Lợi – Đo Lường Tự Động Hóa Hệ Thống Lạnh – NXBKHKT – 2001

ĐO LƯỜNG ĐIỆN LẠNH TC - Nguồn: BCTECH

Thông tin tài liệu

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan