Giáo trình Đo lường điện - điện tử (Nghề: Cơ điện tử - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

(NB) Giáo trình Đo lường điện - điện tử cung cấp cho người học những kiến thức như: Đơn vị đo; Sai số đo; Cơ cấu đo; Phương pháp đo các đại lượng điện; Phương pháp đo các đại lượng không điện; Dao động ký; Đo lường bằng máy hiện sóng; Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 2 dưới đây.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Đo lường điện - điện tử (Nghề: Cơ điện tử - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội Bài 4 Phương pháp đo các đại lượng điện Mục tiêu: - Trình bày được cấu trúc, nguyên lý, phương pháp đo độ tự cảm, điện dung của linh kiện dùng cầu xoay chiều - Giải được một số bài tập cơ bản về cầu xoay chiều - Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo, chủ động trong công việc 4.1. Lý thuyết cầu xoay chiều 4.1.1. Cầu đo dòng xoay chiều Các cầu dòng xoay chiều là loại dựa trên cầu đơn dùng để đo điện cảm, đo điện dung , góc tổn hao tg và hệ số phẩm chất Q của cuộn dây. Nguồn cung cấp cho mạch cầu một nguồn điện xoay chiều có tần số 50 Hz hoặc tần số âm tần và cao tần lấy từ một máy phát tần số. Chỉ thị 0 là một dụng cụ xoay chiều như điện kế điện tử, máy hiện sóng Với một cầu dòng xoay chiều, điều kiện cân bằng phải đạt được hai thành phần đó là cân bằng về biên độ và cân bằng về pha. Mạch tổng quát của mạch cầu dòng xoay chiều . Hình 4.1. Cầu đo dòng xoay chiều Trong đó Z1 , Z2 , Z3 , Z4 là các tổng trở. Khi cân bằng ta có: UZ1 = UZ2 và UZ3 = UZ4 Do đó : i1.Z1 = i2.Z2 (1) 57 i1.Z3 = i2.Z4 (2) Chia phương trình (1) cho phương trình (2) ta được i1 .Z 1 i 2 .Z 2  i1 .Z 3 i 2 .Z 4  Z 1 .Z 4  Z 2 .Z 3 Vì Z = R + j.X nên để cầu cân bằng thì : R1.R4 = R2.R3 X1.X4 = X2.X3 4.1.2. Dụng cụ chỉ 0 (Zero) dùng cho cầu xoay chiều Các dụng cụ chỉ 0 dùng cho cầu xoay chiều có thể thực hiện nhờ một điện kế từ điện chỉnh lưu như hình vẽ: Hình 4.2. Dụng cụ chỉ 0 (Zero) dùng cho cầu xoay chiều Trong đó hình a là một điện kế từ điện chỉnh lưu và hình b sử dụng thêm bộ khuếch đại để tăng độ nhạy cho chỉ thị. Giới hạn tần số cho phép của cầu từ 20Hz  1 MHz. Với các tần số thay đổi trong một giải rộng như vậy, máy hiện sóng điện tử là bộ chỉ báo mức không tốt nhất vì có thể quan sát để điều chỉnh cân bằng cầu tới mức đạt tối đa. 4.2. Cầu điện dung 4.2.1. Khái niệm về điện dung và góc tổn hao Tụ điện lý tưởng là tụ không tiêu thụ công suất ( dòng điện một chiểu không đi qua tụ ) nhưng trong thực tế do có lớp điện môi nên vẫn có dòng điện nhỏ đi qua từ cực này đến cực kia vì vậy trong tụ có sự tổn hao công suất. 58 Sự tổn hao công suất này rất nhỏ và để đánh giá sự tổn hao của tụ người ta thường đo góc tổn hao ( tg ). Tụ điện được biểu diễn dưới dạng một tụ lí tưởng nối tiếp với một điện trở ( tụ tổn hao ít ) như hình vẽ a) Hình 4.3. Góc tổn hao a . Tụ có tổn hao nhỏ Tụ điện nối song song với một điện trở (tụ tổn hao nhiều) như hình b) Hình 4.4. Góc tổn hao có tụ b. Tụ có tổn hao lớn Với tụ điện tổn hao nhỏ như hình (a) thì dựa vào biểu đồ véc tơ ta xác định 1 được góc tổn hao như sau : U R  I .R và U C  .C UR Ta có : tg   R..C UC Trong đó :  là góc tổn hao của tụ điện 59 Với tụ điện tổn hao nhiều như hình (b) ta có: U U IR  và I C   U ..C R 1 .C IR 1 Suy ra : tg   I C R..C 4.2.2. Cầu xoay chiều đo điện dung a. Cầu đo tụ điện tổn hao nhỏ Sơ đồ cầu đo tụ điện có tổn hao nhỏ Hình 4.5. Cầu xoay chiều đo điện dung Cầu gồm 4 nhánh trong đó R1, R2 là thuần trở , các nhánh còn lại là CX , RX và điện trở mẫu RM , điện dung mẫu CM điều chỉnh được. đường chéo cầu được mắc điện kế G chỉ cân bằng và nguồn cung cấp xoay chiều U~ Khi cầu cân bằng ta có mối quan hệ :  1   1  R2  RX    R1  RM    j.C X   j.CM  R2 R1 Suy ra R2 RX   R1 RM  j.C X j.CM Cân bằng thành phần thực và kháng ta được R1 R2.RX = R1.RM  RX  RM . R2 R2 R1 R   C X  2 CM j.C X j.CM R1 Suy ra tg  .RX .CX  .RM .CM 60 b. Cầu đo tụ điện có tổn hao lớn Sơ đồ mạch cầu đo tụ điện có tổn hao lớn Hình 4.6. Cầu đo tụ điện có tổn hao lớn Trong đó R1, R2 là các điện trở thuần, CM mắc song song với RM là điện dung và điện trở mẫu, RX , CX là điện trở và điện dung của tụ điện cần đo. Khi cầu cân bằng ta có : Z1.Z3 = Z2.Z4 (*) 1 Trong đó : Z1  1  j.C X RX Z 2  R1 Z 3  R2 1 Z4  1  j.CM RM Thế vào phương trình (*) ta có 1 1 .R2  R1 . 1 1  j.C X  j.CM RX RM  1   1  R2 R R  R2   j.CM   R1   j.C X   ...