Bài thí nghiệm Hệ thống và thiết bị đo - Bài 1 đến 2

Nội dung text: Bài thí nghiệm Hệ thống và thiết bị đo - Bài 1 đến 2

1. Viện Điện- ĐHBK Hà Nội Bộ môn Kĩ thuật đo và Tin học công nghiệp THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG VÀ THIẾT BỊ ĐO Phòng thí nghiệm đo lường
2. Bài 1 Kiểm tra dụng cụ cơ điện I. Mục đích thí nghiệm 1. Biết được cách kiểm tra dụng cụ đo cơ điện như Ampemét và Volmét. 2. Chọn dụng cụ mẫu thích hợp, ghi số liệu, tính toán sai số, vẽ đường cong hiệu chỉnh. 3. Đánh giá về độ chính xác của dụng cụ kiểm tra so với cấp chính xác của nó. II. Dụng cụ và thiết bị 1. Ampemét và Volmét kiểm tra một chiều và xoay chiều 6 cái 2. Ampemét và Volmét mẫu một chiều và xoay chiều 6 cái 3. Biến trở 3 cái 4. Biến áp tự ngẫu 2 cái, biến dòng 2 cái 5. Bộ nguồn nhiều cấp điện áp 6. Dây dẫn có đầu cốt 7. Cuộn dây Hemhôn tạo từ trường ngoài III. Nội dung thí nghiệm A. Chọn dụng cụ mẫu - Dụng cụ mẫu được chọn với cấp chính xác cao hơn dụng cụ kiểm tra 2 cấp. Ví dụ dụng cụ kiểm tra cấp 1,5 thì dụng cụ mẫu phả chọn với cấp chính xác 0,5. - Căn cứ vào đặc điểm của dụng cụ kiểm tra mà chọn dụng cụ mẫu, cụ thể là: Cùng loại cơ cấu: từ điện, điện từ, điện động .v.v. Cùng loại dòng điện: một chiều, xoay chiều Cùng loại dụng cụ có cùng thang đo càng tốt Ví dụ: Dụng cụ kiểm tra Miliampemét từ điện (một chiều) cấp chính xác là 1,5, thang đo 0 – 150 mA thì cần chọn dụng cụ mẫu từ điện một chiều có thang đo cũng từ 0 – 150 mA cấp chính xác là 0,5. B. Nhiệm vụ cụ thể 1. Kiểm tra Miliampemét một chiều a/ Sơ đồ mắc như hình vẽ (H.1), dụng cụ kiểm tra là mAx, dụn cụ mẫu là mAo được mắc nối tiếp với nhau và với biến trở điều chỉnh dòng. mAx Uo R1 mAo H.1 Kiểm tra Miliampemét một chiều
3. b/ Tiến hành kiểm tra - Đầu tiên điều chỉnh để cho dòng điện bằng zêro, sau đó tăng lên từ từ ứng với giá trị nguyên trên dụng cụ kiểm tra Ax, đạt những giá trị tương ứng của dụng mẫu. Sau khi đạt đến dòng điện lớn nhất ta lại giảm dần về zêro. Cứ làm như vậy 3 lần. Kết quả ghi vào bảng 1. Bảng 1 Dụng cụ Dụng cụ mẫu mAo (Io) kiểm tra mAx Tăng Io Giảm Io (Ix) Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB ∆I Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB ∆I c/ Gia công số liệu - Tính sai số tuyệt đối ∆I = Ix - Io Ix: giá trị dụng cụ kiểm tra Io: giá trị dụng cụ mẫu - Sai số tương đối qui đổi: ∆Imax: sai số tuyệt đối lớn nhất (lấy ở bảng 1) Imax: giá trị lớn nhất của thang đo dụng cụ kiểm tra. So sánh β với cấp chính xác ghi trên mắt của dụng cụ đo kiểm tra nếu nhỏ hơn tức là dụng cụ kiểm tra vẫn còn giữ được cấp chính xác cao. Ngược lại nếu β lớn hơn cấp chính xác thì dụng cụ kiểm tra này không dùng được phải sửa chữa và hiệu chỉnh. - Tính sai số hồi sai γ% như sau: IoTBtăng: dòng điện trung bình của dụng cụ mẫu khi tăng IoTBgiảm: dòng điện trung bình của dụng cụ mẫu khi giảm xuống Nếu sai số hồi sai nhỏ hơn sai số tương đối qui đổi (γ% ≤ β%) thì dụng cụ kiểm tra vẫn còn tốt. Trường hợp ngược lại (γ% > β%) thì dụng cụ kiểm tra không dùng được.
4. d/ Vẽ đường cong hiệu chỉnh: dựa vào các số liệu ở Bảng 1 vẽ các đường cong sau: - Vẽ đường cong IoTB = f(Ix) (H.2) - Vẽ đường cong ∆I = f(Ix) (H.3) Đường cong Đường cong IoTB = f(Ix) ∆I = f(Ix) Io ∆I 5 0.5 4 0.3 3 0.1 2 1 -0.1 0 -0.3 0 1 2 3 4 5 -0.5 Ix Ix Hình 2 Hình 3 Nhận xét về đường cong hiệu chỉnh: độ hiệu chỉnh lớn nhất, độ lệch đo phi tuyến. 2. Kiểm tra Volmét một chiều Sơ đồ kiểm tra Volmét như Hình 4. Vo Vx Uo Hình 4 Các Volmét mẫu Vo và Volmét kiểm tra Vx được mắc song song. Cách tiến hành kiểm tra Volmét giống như kiểm tra miliAmpemét. Lập bảng số liệu (như bảng 1). Tiến hành tính các sai số và kết luận. 3. Kiểm tra Volmét xoay chiều mAx Vo Vx 220V 220V Hình 5 Kiểm tra Volmét điện từ dưới ảnh hưởng của từ trường ngoài và khi không có từ trường ngoài.
5. Các dụng cụ điện từ, điện động chịu ảnh hưởng rất nhiều của từ trường ngoài cho nên ngoài việc kiểm tra như trên còn phải xét ảnh hưởng của từ trường ngoài. - Để tạo từ trường ngoài ta dùng cuộn dây Hemhôn: gồm 2 cuộn dây đặt song song với nhau được cung cấp bằng dòng điện xoay chiều. Từ trường sinh ra trong long 2 cuộn dây là: H = 0.7(IW/R) H: từ trường của cuộn dây Hemhôn I: dòng điện trong cuộn dây W: số vòng của cuộn dây Hemhôn 600 vòng R: bán kính cuộn dây Hemhôn 16,5 cm (0,165 m) Ta phải tính I để đạt được H = 400 A/m. Dòng I được đo bằng miliAmpemét. Lập bảng kiểm tra tính toán và đánh giá kết quả (giống như bảng 1). Io ∆I 5 0.5 4 0.3 3 0.1 2 -0.1 1 -0.3 0 -0.5 0 1 2 3 4 5 Ix Ix
6. Bài 2 THÍ NGHIỆM CÔNG TƠ 1 PHA I. Mục đích thí nghiệm - Nghiên cứu cấu tạo, nắm được nguyên lý làm việc của công tơ 1 pha. - Tiến hành kiểm tra, hiệu chỉnh và đánh giá chất lượng công tơ. II. Nội dung và trình tự thí nghiệm 1. Trước khi thí nghiệm cần phải tìm hiểu kĩ về lý thuyết ở bài giảng. 2. Tìm hiểu thiết bị đo sử dụng trong bài thí nghiệm. - Cấu tạo của công tơ Cuộn dây dòng, cuộn dây áp, sun từ của mạch Φk, vòng ngắn mạch, bộ phận tạo mô men hãm (Mc), bộ phận chống tự quay, hệ thống đếm. - Ghi lại các đặc tính kỹ thuật và số liệu thuyết minh của các Volmét, Ampemét, Wattmét, đồng hồ bấm giây. 3. Mắc theo sơ đồ như hình vẽ (H.1), yêu cầu người hướng dẫn kiểm tra lại cách mắc trước khi đóng điện. III. Các bước thí nghiệm 1. Điều chỉnh chống tự quay của công tơ Tìm hiểu tại sao phải chống tự quay và biện pháp tiến hành: - Cho dòng điện I = 0 (kim của Ampemét chỉ không) - Đặt điện áp bằng áp định mức: U = Uđm = 220 V (đọc trên Volmét) - Quan sát Wattmét sao cho Wattmét chỉ không (tức là công suất tiêu thụ bằng không). - Quan sát công tơ, nếu đĩa công tơ đứng yên hoặc quay từ từ đến một vị trí nhất định sẽ đứng yên tức là không có hiện tượng tự quay. Nếu đĩa công tơ không đứng yên tức là công tơ có hiện tượng tự quay, ta phải điều chỉnh bộ phận phân nhánh từ từ cho đến khi đĩa công tơ hoàn toàn đứng yên. 2. Xác định ngưỡng nhạy của công tơ Đặt điện áp bằng điện áp định mức (U = Uđm = 220 V) Tăng từ từ dòng điện bắt đầu từ I = 0. Quan sát công tơ cho đến thời điểm đĩa nhôm bắt đầu quay thì ghi lại giá trị công suất tương ứng (Đọc trên Wattmét). Dây là công suât khởi động của công tơ (hay là ngưỡng nhạy). 3. Điều chỉnh góc: o θ = β – α1 = 90 (xem kĩ phần lý thuyết)
7. Đặt U = Uđm = 220 V I = Iđm = 5 A Dùng bộ điều chỉnh pha điều chỉnh sao cho Cos(φ) = 0. Wattmét chỉ không tức là công suất tiêu thụ bằng không. Lúc này công tơ phải đứng yên. Quan sát công tơ nếu đĩa công tơ vẫn quay (nghĩa là mômen quay o không tỷ lệ với công suất hay góc θ = β – α1 = 90 ) phải điều chỉnh sun từ của mạch từ cuộn áp hoặc vòng ngắn mạch của mạch từ cuộn dòng cho đến khi công tơ đứng yên. 4. Điều chỉnh hằng số công tơ Điều chỉnh góc pha sao cho Cos(φ) = 1 lúc này Wattmét sẽ chỉ: Pw = UI Đặt điện áp U = Uđm = 220 V dòng điện thay đổi với các giá trị khác nhau. Trước khi tiến hành điêu chỉnh hằng số công tơ phải tính hằng số công tơ định mức theo công thức: Kđm = Pt/N N,P,t lấy theo số liệu ghi trên mặt công tơ. P tính bằng Watt(W), t tính bằng giây (sec), N là số lượng vòng quay. Tiến hành kiểm tra hằng số công tơ bắt đầu từ dòng điện tải lớn nhất, ghi các số liệu vào bảng sau (bảng 2): Bảng 2 Số liệu cho trước và đo được Số liệu tính toán U (V) I (A) P (W) cos(φ) N (vòng) t (sec) Kđm Ktt 220 5 4 3 1 2 1 ở dòng tải lớn nhất I = 5 A, dựa vào các số liệu đo được, tính hằng số công tơ thực tế: Ktt = Pt/N P: đọc trên Wattmét tính bằng Watt(W) t: đọc trên đồng hồ bấm giây (sec) N: đếm số lượng vòng quay của đĩa công tơ ứng với thời gian t. So sánh Ktt và Kđm. Chỉnh sun từ (hoặc vị trí của nam châm vĩnh cửu) để đạt được Ktt ≈ Kđm
8. ở các dòng tải khác nhau (4A, 3A, 2A và 1A) không điều chỉnh nam châm vĩnh cửu nữa mà chỉ tính Ktt để tính sai số công tơ. Vẽ sự phụ thuộc của sai số công tơ theo dòng tải. Cho nhận xét về mối quan hệ này. δ% It A A Nguồn vạn năng 220V TN1 B W Wh V TN2 Hình 1