เคร่ืองวดั แรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรง อาจารยผ์ สู้ อน ดร. ภทั รพล ภ่ยู อดย่ิง 1
หวั ขอ้ • บทนา • ความไวกระแสไฟฟ้า • วงจรเทียบเท่า • การขยายยา่ นวดั • ซิงเกิลหรืออินดิวดิ วล • ยนู ิเวอร์แซล • ความตา้ นทานภายในของโวลทม์ ิเตอร์ • ผลการโหลดของโวลท์ มิเตอร์ 2
บทนา • โวลท์ มเิ ตอรไ์ ฟฟา้ กระแสตรง หรือดีซีโวลท์ มิเตอรเ์ ป็นเครอื่ งมือวดั ไฟฟา้ กระแสตรง ซง่ึ จดั เป็นเคร่ืองมือวดั แบบอนาลอ็ ก หรอื เรยี กว่าเคร่อื งมือวดั แบบเข็มชีเ้ ชน่ เดียวกนั กบั ดีซีแอมป์ มิเตอรโ์ ดยจะใชข้ ดลวดเคล่อื นท่ี แบบดารส์ นั วลั เหมือนดีซีแอมป์ มิเตอร์ • การวดั แรงดนั ไฟฟา้ จะตอ้ งตอ่ โวลท์ มิเตอรข์ นานกบั โหลดหรอื แหลง่ จ่ายไฟฟา้ และตอ้ งใหข้ วั้ ของดีซีโวลท์ มิ เตอรเ์ หมือนกนั กบั ศกั ยไ์ ฟฟา้ ท่ีตอ้ งการวดั คือตอ้ งตอ่ ขวั้ บวกของดีซีโวลท์ กบั ศกั ยไ์ ฟฟา้ บวกและขวั้ ลบกบั ศกั ยไ์ ฟฟา้ ลบ ถา้ ตอ่ ไมถ่ กู จะทาใหเ้ ข็มตีกลบั และเกิดความเสยี หายได้ 3
ความไวกระแสไฟฟ้า (Current Sensitivity, S) • คา่ ความไวกระแสไฟฟ้าคือส่วนกลบั ของกระแสไฟฟ้าเตม็ สเกล (IFSD, Im) • แรงดนั ไฟฟ้าขดลวดหรือแรงดนั ไฟฟ้าเตม็ สเกล (Vm, VFSD) • เคร่ืองมือวดั ที่มีความไวตา่ งกนั เม่ือนาไปวดั แรงดนั ไฟฟ้าเดียวกนั จะทาใหผ้ ลการวดั ต่างกนั • เคร่ืองมือท่ีมีความไวสูงจะใหค้ า่ ท่ีแม่นยากวา่ ������ = 1 ������ℎ������������ = ������������ ������������������������ = ������������������������ ������������ 4
ตวั อยา่ งที่ 1 • มิเตอร์เคร่ืองหน่ึงมีแรงดนั ไฟฟ้าเตม็ สเกล 50V กระแสไฟฟ้าเตม็ สเกล 50uA จะมีความไวกระแสไฟฟ้าและ ความตา้ นทานขดลวดเท่าไหร่ 5
วงจรเทียบเท่า • วงจรเทียบเท่าของขดลวดเคลื่อนท่ีที่ใชก้ บั โวลท์ มิเตอร์จะเหมือนกบั ที่ใชก้ บั ดีซีแอมป์ มิเตอร์ Im V Rm - + ������������ = ������������������������ Vm คือ แรงดนั ไฟฟา้ ของขดลวดเคล่ือนท่ี (V) Vm Im คือ กระแสไฟฟา้ ขดลวดหรอื กระแสไฟฟา้ เตม็ สเกล (A) Rm คือ ความตา้ นทานขดลวด (Ω) 6
การขยายยา่ นวดั ของโวลท์ มิเตอร์ • ซิงเกิลหรืออินดิวดิ วล (Single or Individual Type) • การขยายยา่ นวดั แบบยนู ิเวอร์แซล (Universal Type) Im Im Rm Rs1 Rm Rs3 Rs2 Rs1 + - - Rs2 7 Rs3 +
การขยายยา่ นวดั แบบซิงเกิลหรืออินดิวดิ วล (Single or Individual Type) Rs Im ������ + Rm ������������ = ������������ − ������������ - ������������������������������ V ������������ = ������������ − ������������ ������������ = ������ × ������������������������������ − ������������ 8
• เครื่องวดั แบบ PMMC เป็นเคร่ืองวดั ท่ีวดั กระแส แต่สามารถแปลงเคร่ืองวดั แบบ PMMC ใหเ้ ป็นเคร่ืองวดั แรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรงได้ 5 0.5 mA V + - + - IFSD =10mA IFSD =10mA Rm = 100Ω Rm = 100Ω 9
5 5 mA V + - + - IFSD =10mA IFSD =10mA Rm = 100Ω Rm = 100Ω 10
ตวั อยา่ งท่ี 2 • จงคานวณหาคา่ ตวั ตา้ นทานอนุกรม ของยา่ นวดั 1V, 10V, 100V ของดีซีโวลท์ มิเตอร์แบบหลายยา่ น วดั ขดลวดเคล่ือนที่มีความตา้ นทาน 100Ω กระแสไฟฟ้าเตม็ สเกล 10mA 11
Im Rs1 Rm - 0.5 + 5 50 Rs2 V Rs3 Rs2 +- Rs3 IFSD =10mA + Rm = 100Ω 12
การขยายยา่ นวดั แบบยนู ิเวอร์แซล (Universal Type) Rs3 Rs2 Rs1 Im ������������1 = ������ × ������������������������������ − ������������ Rm - ������������2 = ������ × ������������������������������ − (������������1 + ������������) ������������3 = ������ × ������������������������������ − (������������1 + ������������2 + ������������) + 13
ตวั อยา่ งท่ี 3 • จงคานวณหาคา่ ความตา้ นทานของตวั ตา้ นทานอนุกรม ของการขยายยา่ นวดั แรงดนั แบบยนู ิเวอร์แซล ที่ทาให้ ยกา่รนะวแดสั มไีฟค่าฟด้างั เตนม็้ี Vส1เก=ล3V50,uVA2.= 10V, V3 = 30V โดยที่เครื่องวดั มีความตา้ นทานขดลวด 1kΩ และ 14
ความตา้ นทานภายในของโวลท์ มิเตอร์ Im Rs Rm ������������������������ = ������������ = ������ × ������������������������������ +- V • ค่าความตา้ นทานอินพทุ ของโวลท์ มิเตอร์จะเป็นความตา้ นทานรวม RT ของแตล่ ะยา่ นวดั ท้งั น้ีจะข้ึนอยกู่ บั วา่ จะเป็นการขยายยา่ นวดั แบบไหน 15
ตวั อยา่ งท่ี 4 • จงคานวณหาคา่ ความตา้ นทานรวมของแตล่ ะยา่ นวดั จากตวั อยา่ งที่ 2 และตวั อยา่ งที่ 3 จากตวั อยา่ งที่ 2 Im Rm Rs1 + - Rs2 Rs3 16
จากตวั อยา่ งท่ี 3 Im Rm Rs3 Rs2 Rs1 - + 17
ผลการโหลดของโวลท์ มิเตอร์ (Voltmeter Loading Effect) • เม่ือนาโวลท์ มิเตอรว์ ดั แรงดนั ไฟฟา้ จะตอ่ ขนานกบั โหลดนนั้ ๆ ทาใหเ้ กิดการรวมความตา้ นทานแบบวงจร ขนานระหวา่ งความตา้ นทานภายในของยา่ นวดั กบั ความตา้ นทานของโหลดจะทาใหอ้ า่ นคา่ แรงดนั ไฟฟา้ ไดต้ ่ากวา่ แรงดนั ไฟฟา้ จรงิ เรยี กวา่ ผลการโหลดของโวลท์ มิเตอร์ RTH RTH Rint VTH VTH 18
������������������ = ������������������ = ������������������������ ������������������������ ������������������������ + ������������������ %������������������ = ������������������ × 100 = ������������������������ × 100 ������������������������ ������������������������ + ������������������ %������������������������������ = ������������������������ − ������������������ × 100 ������������������������ 19
ตวั อยา่ งที่ 5 • จโวงคลาท์ นมวิเตณอหรา์ม(ีคaว)าแมรไงวดกนั รไะฟแฟส้าไทฟ่ีอฟา่ ้าน2ไ0ดk้ Ω(b)/คV่าตค้งวั ยาาม่ นถวูกดัตอ้50งจVากวดกั แารรวงดดั นั (cไ)ฟคฟ่า้าคตวกามคผร่อดิ มพใลนาดวงจจารกกRา2รใวนดั วงจร R1 200k 100V R2 200k 20
R1 RTH = 100k จงคานวณหา (a) แรงดนั ไฟฟ้าท่ีอ่านได้ 200k (b) ค่าความถูกตอ้ งจากการวดั (c) ค่าความผดิ พลาดจากการวดั 100V R2 VTH = 50V S = 20kΩ/V 200k Vrange = 50 V 21
ตวั อยา่ งท่ี 6 • โวลท์ มิเตอร์ A มี S = 1kΩ/V, Rm = 0.2kΩ, Range = 50V และ โวลท์ มิเตอร์ B มี S = 20kΩ/V, Rm = 20kΩ, Range = 50V จงหารความผดิ พลาดของมิเตอร์ท้งั สองแบบท่ีนามาวดั แรงดนั ตกคร่อมไฟฟ้า R2 R1 100k 100V R2 50k 22
โวลท์ มิเตอร์ A มี S = 1kΩ/V, Rm = 0.2kΩ, Range = 50V โวลท์ มิเตอร์ B มี S = 20kΩ/V, Rm = 20kΩ, Range = 50V 23
Problems 1. A PMMC instrument with a 900Ω coil resistance and an FSD of 75uA is to be used as a dc voltmeter. Calculate the individual multiplier resistance to give as FSD of (a) 100V, (b) 30V, and (c) 5V. Also, determine the voltmeter sensitivity. 2. Calculate the multiplier resistance values required for the voltmeter in problem 1 when connected as universal type. 3. Two resistor, Rco1n=ne7c0tkeΩd toamndeaRs2ur=e5th0ekΩvo,ltaargeecaocnrnoescsteRd2.inCsaelcriuelsataecVroRs2s a 12V supply. A voltmeter on a 5V range is (a) with the voltmeter disconnected, (b) with a voltmeter having a sensitivity if 20kΩ/V, and (c) with a voltmeter that has a sensitivity of 200kΩ/V. 24
Search
Read the Text Version
- 1 - 24
Pages: