CÁC DỤNG CỤ ĐO DÒNG ĐIỆN [4] Yêu cầu đối với dụng cụ đo dòng điện Dụng cụ được sử dụng để đo dòng điện gọi là ampe kế hay ampemet.Ký hiệu là: Công suất tiêu thụ càng nhỏ càng tốt, điện trở của ampe kế càng nhỏ càng tốt và lý tưởng là bằng 0. - Làm việc trong một dải tần cho trước để đảm bảo cấp chính xác của dụng cụ đo. - Mắc ampe kế để đo dòng phải mắc nối tiếp với dòng cần đo như hình 2.1. XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM ĐO DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ 1 1. Các Ampemet và cách mắc XOAY CHIỀU XÂY DỰNG MÔ HÌNH HIỂN THỊ KẾT QUẢ ĐO TRÊN ĐỒNG HỒ Sơ đồ nguyên lý 2. Sơ đồ nguyên lý đo dòng điện một chiều và xoay chiều Giới thiệu các phần tử trong mạch 1. Biến áp tự ngẫu (BATN) Máy biến áp tự ngẫu BATN dùng để biến đổi điện áp đầu vào mạch đo, BATN lấy điện áp từ đầu ra của Aptomat AT1, đầu ra của BATN nối với đầu vào Aptomat AT2. Thông số của biến áp tự ngẫu: – Hãng sản xuất : LIOA – Điện áp đầu vào : 150 V - 250 V – Điện áp đầu ra : 100 V – 110 V -220 V – Công suất : 2000 VA (2KVA) – Dòng điện bảo vệ : 10A BATN được sử dụng trong mạch điều khiển đề biến đổi điện áp vào mạch đo thông qua biến trở trên bảng điều khiển. Điện áp sau khi qua BATN có thể đạt các mức từ 180V đến 245 V. 2. Áp tô mát AT1 Và AT2 2 3. Aptomat AT1 và AT2 Làm nhiệm vụ bảo vệ cho mạch. Khi xảy ra ngắn mạch, Aptomat sẽ tác động ngắt mạch điện khỏi lưới điện, bảo vệ an toàn cho lưới và các phần tử trong mạch. Thông số của Aptomat như sau: - Hãng sản xuất : LS Industrial System - Số hiệu sản phẩm : IE C60898 - Điện áp tối đa : 400V - Dòng điện làm việc cực đại : 20(A) 4. Vôn kế V 3 Vôn kế đo điện áp vào mạch đo Dùng để đo điện áp đầu ra của máy biến áp tự ngẫu, người dùng sẽ quan sát số chỉ trên Vôn kế để đặt vào mạch đo sao cho phù hợp với mục đích đo. Có thể chỉnh “0” cho dụng cụ đo thông qua núm điều chỉnh trên mặt dụng cụ đo. Các thông số của Vôn kế: - Hãng sản xuất : TAIFA - Số hiệu sản phẩm : TF-96 - Giới hạn đo : 0V – 500V - Dạng Vôn kế : Dạng đứng, đo điện áp xoay chiều, sử dụng cơ cấu đo điện từ. 5. Diode cầu D Diode cầu D Làm nhiệm vụ nắn điện áp xoay chiều thành một chiều để cấp vào mạch đo trong chế độ đo dòng một chiều. Các thông số của Diode cầu : - Dòng cực đại: 10 A - Xuất xứ: Đài Loan - Tổn hao điện áp: 10V 6. Biến dòng BI BI 4 Biến dòng BI Dòng điện của các phần tử trong hệ thống điện thường có trị số rất lớn, không thể đưa trực tiếp vào dụng cụ đo hoặc rơ le và các thiết bị tự động khác, vì vậy các dụng cụ và thiết bị này thường được đấu nối qua máy biến dòng. Máy biến dòng điện có cuộn sơ cấp đấu nối tiếp vào mạch có dòng điện cao. Tổng trở của máy biến dòng, kể cả tổng trở của phụ tải ở phía thứ cấp rất bé so với tổng trở phía sơ cấp của mạch điện. Máy biến dòng điện làm nhiệm vụ cách ly mạch thứ cấp khỏi điện áp cao và đảm bảo dòng điện thứ cấp tiêu chuẩn (5V hay 1V) khi dòng điện danh định thứ cấp có thể rất khác nhau. Biến dòng BI chỉ được sử dụng cho chế độ đo xoay chiều. Ưu điểm của sử dụng biến dòng là sự thuận tiện, giảm mức độ nguy hiểm cho người sử dụng và mở rộng thang đo cho dụng cụ đo. Nhược điểm của biến dòng là độ chính xác không cao do nhiều yếu tốt tác động khi đo như bề mặt tiếp xúc của đầu que đo với đầu ra biến dòng nhỏ, từ hóa lõi thép không đều do lỗi trong quá trình chế tạo, môi trường… Tuy nhiên khi sử dụng máy biến dòng cần lưu ý, khi phía sơ cấp có dòng điện, không được để hở mạch phía thứ cấp của BI vì dòng từ hóa lớn có thể dẫn đến phá hủy cách điện và làm hỏng lõi thép, do vậy khi không dùng để đo thì biến dòng được nối ngắn mạch thứ cấp thông qua công tắc K. Các thông số của biến dòng : - Dòng sơ cấp : 50A - Dòng thứ cấp : 5A - Số hiệu : C4037 - Điện áp làm việc tối đa : 600 V - Công suất tiêu thụ tối đa : 5VA - Sai số : 1% - Tần số làm việc : 50 - 60 Hz 5 7. Đèn báo Đèn báo nguồn Điện áp định mức 220 V, làm nhiệm vụ báo hiệu nguồn lưới cấp vào mạch (Đ1), và báo hiệu có điện áp cấp vào máy biến áp tự ngẫu (Đ2). 8. Điện trở Sunt Rs Điện trở có giá trị 0,45 Ω, dùng để mở rộng thang đo cho dụng cụ đo khi đo dòng một chiều. Trong trường hợp này ta sẽ đo điện áp trên hai đầu điện trở để tính ra dòng điện trong mạch. Điện trở Rs cũng có thể dùng khi đo dòng xoay chiều. Tuy nhiên khi dùng điện trở đo thì kết quả đo được có thể không chính xác do nhiều yếu tố tác động như nhiệt độ, độ chính xác của dụng cụ đo… 9. Đồng hồ vạn năng Đồng hồ vạn năng Dùng để đo điện áp trên hai đầu điện trở Rs trong chế độ đo dòng một chiều và đo dòng điện xoay chiều ở cửa ra thứ cấp biến dòng BI trong chế độ đo xoay chiều. 6 Đồng hồ vạn năng có nhiều thang đo để dùng cho các mục đích khác nhau của người sử dụng. Người sử dụng sẽ vặn về thang đo phù hợp khi tiến hành đo, đặc biệt chú ý không sử dụng nhầm thang đo khi đo áp và do dòng vì dễ dẫn đến hỏng dụng cụ đo và nguy hiểm cho người sử dụng. Vì vậy thông thường khi đo người sử dụng hay chuyển sang thang đo lớn nhất sau đó mới chuyển dần về các thang đo nhở hơn nếu kết quả đo ở thang đo lớn là rất nhỏ. Thông số của đồng hồ vạn năng : - Hãng sản xuất: FUKE - Mã sản phẩm: DT9205M - Hiển thị: LCD - Các chế độ đo : điện áp xoay chiều và một chiều, dòng xoay chiều và một chiều, điện trở, điện dung tụ, đo thông mạch linh kiện bán dẫn. 10. Biến trở R T Biến trở tải Biến trở gồm nhiều vòng dây ghép cách điện với nhau trên lõi sứ, bên trên có con chạy để thay đổi điện trở. Biến trở dùng để làm tải trong quá trình đo lường. Để hạn chế dòng và công suất thì giới hạn thay đổi của biến trở nằm trong khoảng từ 50 Ω đến 60 Ω. Xây dựng sơ đồ mạch đo dòng một chiều 7 Sơ đồ nguyên lý đo dòng điện một chiều Mô hình mạch đo 1. Cấp nguồn cho mạch đo Ta nối điện lưới 220V với hai chân “Nguồn vào” trên bảng điện làm đèn báo nguồn (màu đỏ) sáng. Sau đó ta đóng Aptomat AT1 cấp nguồn đầu vào cho máy biến áp tự ngẫu BATN, điện áp đầu vào máy biến áp tự ngẫu mặc định nối vào chân 220V, điện áp đầu ra được điều chỉnh trên bảng điều khiển. Khi người sử dụng vặn con chạy trên bảng điều khiển thì chổi than bên trong máy biến áp cũng quay theo, từ đó thay đổi số vòng dây dẫn đến thay đổi điện áp đầu ra. Điện áp đầu ra BATN được theo dõi thông qua Vôn kế để đặt vào mạch đo. Khi người sử dụng thấy số chỉ Vôn kế phù hợp với yêu cầu thì tiến hành đóng Aptomat AT2 cấp nguồn vào 2 đầu diode D, D sẽ nắn điện áp xoay chiều U thành điện áp một chiều cấp cho mạch đo, hoàn thành quá trình cấp nguồn. 2. Tiến hành đo Đo trực tiếp: Tiến hành ngắt một đoạn dây bất kì trong đoạn mạch, ví dụ dây nối giữa đầu ra diode và tải. Sau đó ta mắc Ampe kế nối tiếp làm nhiệm vụ thay thế đoạn dây bị ngắt ra để tiến hành đo dòng. Đo gián tiếp: Dòng điện đi qua tải và Rs, khi muốn đo dòng thì chúng ta đo điện áp rơi trên hai đầu Rs, chia cho giá trị của Rs là 0,5 Ω thì sẽ được giá trị của dòng điện chạy 8 trong mạch.Ta tiến hành đo nhiều lần, rồi lấy giá trị trung bình của các lần đo để được kết quả cuối cùng. Sau khi đo xong một giá trị, ta tiến hành thay đổi điện áp để thay đổi dòng qua mạch đo, tiếp tục tiến hành các bước như trên. Chúng ta cũng có thể thay đổi dòng bằng cách dịch chuyển con chạy trên biến trở để thay đổi điện trở tải, phạm vi thay đổi không quá lớn, chỉ từ 50 Ω đến 60 Ω Sau khi tiến hành đo đạc, các kết quả được ghi lại thành dạng bảng để tiện tính toán và đối chiếu. Với trường hợp tải R T = 59Ω, R S = 0.5Ω ta có bảng như sau: Xây dựng mạch đo dòng xoay chiều Sơ đồ nguyên lý đo dòng điện xoay chiều 1. Cấp nguồn cho mạch đo Tương tự như phép do một chiều, ta cấp điện áp cho mạch thông qua Aptomat AT1 đến đầu vào biến áp tự ngẫu.Khi người sử dụng vặn con chạy trên bảng điều khiển thì chối than bên trong máy biến áp cũng quay theo, từ đó thay đổi số vòng dây dẫn đến thay đổi điện áp đầu ra. Điện áp đầu ra BATN được theo dõi thông qua Vôn kế để đặt vào mạch đo. Khi người sử dụng thấy số chỉ Vôn kế phù hợp với yêu cầu thì tiến hành đóng Aptomat AT2 cấp nguồn mạch đo, hoàn thành quá trình cấp nguồn. 2. Tiến hành đo Đo trực tiếp: Tiến hành ngắt một đoạn dây bất kì trong đoạn mạch, ví dụ dây nối giữa đầu ra Aptomat và tải. Sau đó ta mắc Ampe kế nối tiếp làm nhiệm vụ thay thế đoạn dây bị ngắt ra để tiến hành đo dòng xoay chiều qua tải. 9 Đo gián tiếp: Dòng điện xoay chiều trong mạch đo đi xuyên qua biến dòng BI, biến dòng cảm ứng và cho dòng điện ở hai đầu thứ cấp tùy theo tỷ lệ quấn dây. Khi muốn đo dòng chúng ta sẽ ngắt công tắc và đưa đầu que đo trực tiếp vào biến dòng. Ở đây chúng ta quấn 5 vòng dây nên khi đo dòng qua biến dòng rồi nhân đôi sẽ tính ra được giá trị thực của dòng điện trong mạch. Ta tiến hành đo nhiều lần, rồi lấy giá trị trung bình của các lần đo để được kết quả cuối cùng. Ta có thể thay đổi điện áp hoặc tải để có các phép đo khác nhau. 10 . cấp chính xác của dụng cụ đo. - Mắc ampe kế để đo dòng phải mắc nối tiếp với dòng cần đo như hình 2.1. XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM ĐO DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ. thang đo phù hợp khi tiến hành đo, đặc biệt chú ý không sử dụng nhầm thang đo khi đo áp và do dòng vì dễ dẫn đến hỏng dụng cụ đo và nguy hiểm cho người sử