Đồng Hồ Đo Dòng Điện Xoay Chiều (AC)

Tại Sao Không Thể Dùng Đồng Hồ Đo Điện Một Chiều (DC) Để Đo Điện Xoay Chiều (AC)【Why DC Meters Cannot Measure AC】

Đồng hồ đo điện áp (Vôn kế) dùng cho dòng DC và AC có nhiều điểm khác biệt, dễ nhận thấy nhất là thang đo. Thậm chí, cơ cấu hoạt động bên trong hai loại đồng hồ này cũng có thể khác nhau.

Đồng hồ đo DC sử dụng một cuộn dây có thể chuyển động được đặt giữa hai cực của một nam châm vĩnh cửu. Khi có dòng điện một chiều chạy qua, cuộn dây sẽ quay và làm kim đồng hồ lệch khỏi vị trí số 0. Hướng lệch của kim (sang phải hay sang trái, tương ứng với kim lên trên hoặc xuống dưới) phụ thuộc vào chiều dòng điện. Nếu dòng điện đổi chiều, cuộn dây sẽ quay ngược lại và kim đồng hồ cũng lệch theo hướng ngược lại.

Chính vì cơ chế hoạt động này mà đồng hồ đo DC không thể dùng để đo dòng điện xoay chiều AC, vốn là dòng điện luôn thay đổi chiều liên tục.

Chú Thích

• Current: dòng điện
• Meter reads up-scale: Kim chỉ số đồng hồ tăng lên
• Correct polarity: Đúng cực tính
• Reverse Polarity: Ngược cực tính
• Pointer turns in wong direction: Kim đồng hồ quay ngược chiều

Nếu cho dòng điện xoay chiều (AC) chạy qua bộ phận chuyển động của đồng hồ đo dòng điện một chiều (DC) cơ bản, cuộn dây sẽ quay theo một hướng trong nửa chu kỳ đầu tiên; sau đó, khi dòng điện đảo chiều, cuộn dây sẽ quay theo hướng ngược lại. Với tần số 60 Hz thông thường, kim đồng hồ sẽ không thể theo kịp sự đảo chiều của dòng điện đủ nhanh và sẽ rung lắc qua lại tại vị trí số 0. Dòng điện càng lớn, kim đồng hồ càng cố gắng xoay đi xoay lại với biên độ lớn hơn, và chỉ trong thời gian ngắn, sự rung động quá mức sẽ khiến kim bị gãy. Ngay cả khi kim đồng hồ có thể di chuyển qua lại đủ nhanh, tốc độ chuyển động sẽ khiến bạn không thể đọc được giá trị đo.

Vôn Kế AC Sử Dụng Bộ Chỉnh Lưu【Rectifier Type AC Voltmeters】

Để đo dòng điện xoay chiều AC bằng đồng hồ đo với cơ cấu chuyển động D’Arsonval vốn dùng cho dòng một chiều DC, người ta sử dụng thêm một bộ phận gọi là bộ chỉnh lưu. Bộ phận này có tác dụng biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều dạng xung.

Cụ thể, bộ chỉnh lưu chỉ cho phép dòng điện chạy qua nó theo một hướng cố định. Do đó, khi có dòng AC đi qua, dòng điện chỉ chạy được trong nửa chu kỳ mà nó được phép đi qua, nửa chu kỳ còn lại sẽ bị chặn lại. Như đã đề cập ở trước đó, bộ chỉnh lưu là một linh kiện chủ động. Hình vẽ minh họa bên dưới sẽ giúp bạn hình dung rõ hơn về tác động của bộ chỉnh lưu lên dòng điện xoay chiều.

Chú Thích

• (Rectifiers change AC to DC): Bộ chỉnh lưu biến đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC)
• (Rectifier): Bộ chỉnh lưu
• (Normal AC current flow in a wire): Dòng điện xoay chiều (AC) chạy trong dây dẫn
• (Pulsating DC): Dòng điện một chiều (DC) dạng xung
• (Direction of current flow): Chiều dòng điện
• (Rectifier symbol): Ký hiệu bộ chỉnh lưu
• (A rectifier allows current flow in one direction only): Bộ chỉnh lưu chỉ cho phép dòng điện chạy qua theo một hướng duy nhất

Khi kết nối bộ chỉnh lưu nối tiếp với đồng hồ đo DC, dòng điện chạy qua đồng hồ sẽ chỉ được đi theo một hướng cố định nhờ tác dụng của bộ chỉnh lưu. Lúc này, dòng điện đến đồng hồ sẽ ở dạng dòng xung và luôn cùng chiều. Mỗi xung dòng điện sẽ khiến kim đồng hồ lệch lên. Do kim đồng hồ không thể di chuyển đủ nhanh để về lại vị trí 0 trước khi xung tiếp theo đến nên giá trị mà nó hiển thị sẽ là giá trị trung bình của các xung dòng điện.

Chú Thích

• (The meter reads the average of DC pulses): Đồng hồ hiển thị giá trị trung bình của dòng điện một chiều (DC) dạng xung
• (A DC meter with rectifier measures AC current):Sử dụng đồng hồ đo dòng điện một chiều (DC) có bộ chỉnh lưu để đo dòng điện xoay chiều (AC)

Khi kết hợp một số loại vật liệu kim loại với nhau bằng cách ép hoặc tạo hợp kim, ta sẽ có được một dạng mối nối có khả năng chỉnh lưu dòng điện. Cụ thể, mối nối này có điện trở thấp với dòng điện chạy theo một hướng nhất định và điện trở rất cao với dòng điện chạy theo hướng ngược lại. Hiện tượng này là do đặc tính vật lý riêng biệt của các loại vật liệu được kết hợp. Các cặp vật liệu thường được dùng để chế tạo bộ chỉnh lưu trong đồng hồ đo là đồng – đồng oxit hoặc sắt – selen. Bộ chỉnh lưu đồng – đồng oxit được tạo thành từ các đĩa đồng, một mặt được phủ bởi một lớp đồng oxit. Trong khi đó, bộ chỉnh lưu selen được tạo thành từ các đĩa sắt, một mặt được phủ bởi selen.

Chú Thích

• (Meter rectifiers):Bộ chỉnh lưu trong đồng hồ đo
• (Copper): Đồng
• (Copper oxide coating): Lớp phủ đồng oxit
• (Copper oxide rectifier): Bộ chỉnh lưu đồng oxit
• (iron): Sắt
• (Selenium coating): Lớp phủ selen
• (Selenium rectifier): Bộ chỉnh lưu selen

Các linh kiện chỉnh lưu kim loại (một linh kiện là một đĩa đơn) thường được chế tạo dưới dạng vòng đệm được lắp ráp trên một bu lông cố định theo bất kỳ sự kết hợp nối tiếp hoặc song song nào mong muốn để tạo thành một bộ chỉnh lưu. Biểu tượng được hiển thị bên dưới được sử dụng để biểu thị bộ chỉnh lưu thuộc mọi loại. Vì các bộ chỉnh lưu này được sử dụng trước khi lý thuyết electron được phát triển để xác định chiều dòng điện, nên mũi tên chỉ hướng dòng điện quy ước (conventional current flow), nhưng ngược chiều với dòng electron (electron flow). Do đó, khi được sử dụng trong điện tử học, mũi tên sẽ chỉ ngược chiều với chiều dòng điện (electron flow).

Chú Thích

• (Rectifer symbol): Ký hiệu bộ chỉnh lưu
• (Copper oxide): Đồng oxit
• (Electron current flow opposite direction from symbol arrow): Dòng electron chảy ngược chiều mũi tên trong ký hiệu

Vôn kế AC sử dụng bộ chỉnh lưu chỉ có thể dùng để đo điện áp, và cách thay đổi thang đo của chúng tương tự như vôn kế DC. Loại vôn kế này không thể dùng để đo dòng điện bởi vì ampe kế được nối tiếp vào mạch, và việc nối một vôn kế chỉnh lưu theo cách này sẽ làm thay đổi dòng AC trong mạch thành dòng DC, điều này không phù hợp. Tuy nhiên, chúng ta có thể sử dụng vôn kế này với shunt ampe kế, tương tự như cách sử dụng với vôn kế DC. Hình vẽ bên dưới minh họa các mạch điện của vôn kế AC kiểu chỉnh lưu.

1.Mạch chỉnh lưu đơn giản cho đồng hồ đo bao gồm 3 phần: bộ nhân, bộ chỉnh lưu và bộ phận chuyển động của đồng hồ được nối tiếp nhau. Trong nửa chu kỳ đầu tiên, dòng điện chạy qua mạch. Trong nửa chu kỳ tiếp theo, dòng điện không chạy qua mạch, mặc dù vẫn có điện áp tồn tại trên mạch, bao gồm cả bộ chỉnh lưu.

 

2.Thêm bộ chỉnh lưu vào mạch đơn giản của đồng hồ đo, Thường người ta kết nối thêm một bộ chỉnh lưu song song với bộ chỉnh lưu của đồng hồ và bộ phận chuyển động của đồng hồ để tạo đường dẫn hồi lưu (return path | đường dẫn quay lại) cho các xung dòng điện xoay chiều (AC) không được sử dụng để vận hành bộ phận chuyển động của đồng hồ. Các xung AC không được sử dụng này sẽ chảy qua nhánh này, thay vì chạy qua đồng hồ.

 

3. Mạch cầu với 4 bộ chỉnh lưu thường được sử dụng vì nó tận dụng được cả hai nửa chu kỳ của dòng điện xoay chiều. Mạch được nối sao cho cả hai nửa chu kỳ của dòng điện xoay chiều đều phải đi qua đồng hồ theo cùng một hướng. Điều này giúp tăng gấp đôi số lượng xung dòng điện chạy qua bộ phận chuyển động của đồng hồ.

Do giá trị hiển thị trên đồng hồ là giá trị trung bình của các xung dòng điện trong nửa chu kỳ, nên thang đo của nó sẽ khác với thang đo của đồng hồ đo dòng điện một chiều (DC). Mặc dù lượng lệch của kim đồng hồ phụ thuộc vào dòng điện trung bình chạy qua bộ phận chuyển động, nhưng thang đo được hiệu chỉnh để hiển thị giá trị hiệu dụng (rms) của điện áp.

Cấu Tạo Và Hoạt Động Của Đồng Hồ Vạn Năng Sử Dụng Cơ Chế Lá Chuyển Động【Moving-Vane Meter Movements】

Một đồng hồ có thể đo cả dòng điện xoay chiều (AC) và điện áp được gọi là đồng hồ vạn năng. Đồng hồ vạn năng sử dụng cơ chế lá chuyển động hoạt động dựa trên nguyên tắc đẩy từ giữa các cực cùng tên. Dòng điện cần đo chạy qua cuộn dây từ trường, tạo ra từ trường tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện. Treo trong từ trường này là hai lá sắt – một lá cố định, lá còn lại có thể di chuyển và được gắn với kim đồng hồ. Từ trường làm cho hai lá sắt nhiễm từ với cùng cực tính, bất kể chiều dòng điện chạy qua cuộn dây. Do các cực cùng tên đẩy nhau, lá di động sẽ bị đẩy ra khỏi lá cố định, kéo theo kim đồng hồ di chuyển. Chuyển động này tạo ra một lực xoắn ngược lại với lò xo. Khoảng cách lá di chuyển chống lại lực của lò xo phụ thuộc vào cường độ từ trường, và cường độ từ trường phụ thuộc vào dòng điện chạy qua cuộn dây.

Chú Thích

• (The moving-vane meer movement): Cơ chế lá chuyển động
• (Pointer): Kim (đồng hồ)
• (spring): Lò xo
• (Moving vane): Lá chuyển động
• (Fixed vane): Lá cố định
• (Coil): Cuộn dây
• (Magnetic Repulsion causes Moving Vane to turn): Lá chuyển động xoay do lực đẩy từ
• (Meter terminals): Chỗ nối của đồng hồ

Đồng hồ vạn năng sử dụng lá chuyển động có thể được sử dụng làm đồng hồ đo điện áp (voltmeter), trong trường hợp này, cuộn dây từ trường được quấn bằng nhiều vòng dây mảnh, tạo ra từ trường mạnh với dòng điện nhỏ. Đồng hồ đo dòng điện (ammeter) loại này sử dụng ít vòng dây hơn, với dây dày hơn, và dựa vào dòng điện lớn hơn để tạo ra từ trường mạnh. Các đồng hồ này thường được hiệu chỉnh ở tần số 60 Hz AC nhưng có thể được sử dụng ở các tần số AC khác. Bằng cách thay đổi thang đo của đồng hồ, đồng hồ vạn năng sử dụng lá chuyển động cũng có thể đo dòng điện và điện áp DC.

Đồng Hồ Nhiệt Điện và Đồng Hồ Dây Nóng【Thermocouple Meters and Hot-Wire Meters】

Cả đồng hồ nhiệt điện và đồng hồ dây nóng đều tận dụng hiệu ứng nhiệt do dòng điện chạy qua điện trở gây ra để làm kim đồng hồ lệch, nhưng mỗi loại sử dụng hiệu ứng này theo một cách khác nhau. Do hoạt động của chúng chỉ phụ thuộc vào hiệu ứng nhiệt của dòng điện, nên chúng có thể được sử dụng để đo dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều ở mọi tần số.

Đồng hồ ampe kế dây nóng (The hot-wire ammeter), lệch hướng phụ thuộc vào sự giãn nở của một sợi dây có điện trở cao. Sự giãn nở này được gây ra bởi hiệu ứng nhiệt của chính sợi dây khi dòng điện chạy qua nó. Một sợi dây điện trở được căng thẳng giữa hai đầu nối của đồng hồ với một sợi chỉ được gắn vuông góc với tâm của sợi dây. Một lò xo được nối với đầu kia của sợi chỉ tạo ra lực căng cố định cho sợi dây điện trở. Dòng điện chạy qua làm nóng dây, khiến nó giãn nở. Chuyển động này được truyền đến kim đồng hồ thông qua sợi chỉ và trục quay. Đồng hồ ampe kế dây nóng hiếm khi được sử dụng ngày nay.

Đồng hồ nhiệt điện (The thermocouple meter | Đồng hồ đo cặp nhiệt điện) bao gồm một sợi dây điện trở nối giữa hai đầu nối của đồng hồ, sợi dây này sẽ nóng lên tỷ lệ thuận với lượng dòng điện chạy qua. Nối với điện trở nóng này là một mối nhiệt điện nhỏ được tạo thành từ hai sợi dây kim loại khác loại, nối tiếp với một bộ chuyển động dòng điện một chiều cực nhạy. Khi dòng điện được đo làm nóng điện trở, một dòng điện nhỏ, chỉ chạy qua các dây nhiệt điện và bộ chuyển động đồng hồ, sẽ được tạo ra bởi mối nhiệt điện (điểm nối cặp nhiệt điện). Dòng điện được đo chỉ chạy qua sợi dây điện trở, không chạy qua bộ chuyển động đồng hồ. Kim đồng hồ xoay theo tỷ lệ thuận với lượng nhiệt được sinh ra bởi sợi dây điện trở.

Chú Thích

• (Thermocouple meter): Đồng hồ nhiệt điện (đồng hồ đo cặp nhiệt điện)
• (Pointer): Kim đồng hồ
• (DC meter movement): Bộ chuyển động đồng hồ dòng điện một chiều DC
• (Resistance wire): Sợi dây điện trở
• (Meter terminals): Đầu nối của đồng hồ
• (thermocouple): mối nhiệt điện (Cặp nhiệt điện)

Đồng Hồ Đo Dòng Xoay Chiều (AC) – Máy Biến Dòng【AC Ammeters-Current Transformers】

Như đã đề cập trước đó, một đồng hồ đo điện áp xoay chiều (thường là loại chỉnh lưu) có thể được kết nối qua shunt, tương tự như đồng hồ đo dòng điện một chiều.

Chú Thích

• (Rectifier type voltmeter): Đồng hồ đo điện áp loại chỉnh lưu
• (Meter shunt): Điện trở shunt của đồng hồ đo

Tuy nhiên, thông thường, đồng hồ đo dòng xoay chiều được chế tạo dựa trên nguyên lý biến áp, trong đó đường dây dẫn dòng điện là cuộn sơ cấp, và một cuộn dây có nhiều vòng dây là cuộn thứ cấp, được nối với một đồng hồ đo điện áp loại chỉnh lưu. Các biến áp này được bố trí sao cho điện áp trong cuộn dây nối với đồng hồ đo điện áp tỷ lệ thuận với dòng điện chạy qua. Mặt đồng hồ sau đó được hiệu chỉnh theo đơn vị ampe xoay chiều AC.

Chú Thích

• (Wire carrying AC current): Dây dẫn dòng điện xoay chiều
• (AC voltmeter calibrated in amperes): Đồng hồ đo điện áp xoay chiều (AC) được hiệu chỉnh để hiển thị kết quả đo theo đơn vị ampe
• (Current transformer): Biến dòng (Bộ chuyển đổi dòng)

Đồng Hồ Đo Dòng Xoay Chiều (AC) – Đồng Hồ Ampe Kẹp【AC Ammeters-The Clamp-on Ammeter】

Thông thường, để đo dòng điện, bạn cần ngắt mạch và nối đồng hồ đo dòng điện vào mạch. Tuy nhiên, đồng hồ kẹp đo dòng điện xoay chiều (AC) giúp bạn đo dòng điện mà không cần ngắt mạch.

Đồng hồ kẹp hoạt động như sau:

• Cấu tạo: Đồng hồ kẹp có một lõi sắt được tạo thành từ hai phần, nối với nhau bằng một bản lề (jaws | hàm kẹp). Trên lõi sắt có một cuộn dây được nối với một đồng hồ đo điện áp loại chỉnh lưu xoay chiều.
• Hoạt động: Khi bạn kẹp đồng hồ vào dây dẫn đang mang dòng điện, dòng điện sẽ tạo ra từ trường xoay chiều trong lõi sắt. Từ trường này sẽ tạo ra một điện áp trên cuộn dây. Điện áp này tỷ lệ thuận với dòng điện đang chạy qua dây dẫn.
• Hiển thị: Đồng hồ đo điện áp được hiệu chỉnh để hiển thị dòng điện thay vì điện áp.

Ưu điểm:

• Không cần ngắt mạch để đo dòng điện.
• Có thể đo dòng điện trong nhiều dải dòng điện khác nhau bằng cách sử dụng các bộ nhân thích hợp.

Nói tóm lại, đồng hồ kẹp là một công cụ tiện lợi để đo dòng điện xoay chiều mà không cần ngắt mạch điện.

Chuyển Động Điện Động Lực Kế【Electrodynamometer Movements】

Chuyển động điện động lực kế sử dụng nguyên lý hoạt động cơ bản giống như chuyển động cuộn dây quay cơ bản của đồng hồ đo dòng điện một chiều, ngoại trừ việc nam châm vĩnh cửu được thay thế bằng các cuộn dây cố định để tạo ra từ trường cố định. Một cuộn dây động được gắn với kim chỉ thị được treo giữa hai cuộn dây trường và được mắc nối tiếp với các cuộn dây này. Ba cuộn dây (hai cuộn dây trường và cuộn dây động) được mắc nối tiếp với nhau qua các cực của đồng hồ đo nên cùng một dòng điện chạy qua mỗi cuộn dây.

Dòng điện chảy theo bất kỳ hướng nào qua ba cuộn dây sẽ tạo ra một trường từ giữa các cuộn dây từ trường. Dòng điện trong cuộn dây di động khiến nó hoạt động như một nam châm và tạo ra một lực xoay chống lại lò xo. Nếu dòng điện được đảo ngược, cực tính của trường từ và cực tính của cuộn dây di động sẽ đảo ngược đồng thời, và lực xoay vẫn tiếp tục theo hướng ban đầu. Vì việc đảo ngược hướng dòng điện không làm đảo ngược lực xoay, loại đồng hồ này có thể được sử dụng để đo cả dòng điện xoay chiều (AC) và dòng điện một chiều (DC). Mặc dù một số đồng hồ đo điện áp và ampe sử dụng nguyên lý hoạt động của điện động lực kế, ứng dụng quan trọng nhất của nó là trong đồng hồ đo công suất (wattmeter), điều mà bạn sẽ tìm hiểu tiếp theo.

Đồng Hồ Đo Công Suất (Watt Kế)【Wattmeters】

Trong các mạch điện xoay chiều (AC) chỉ chứa điện trở, công suất có thể được tính toán từ các giá trị hiệu dụng của điện áp (E) và dòng điện (I). Tuy nhiên, công suất cũng có thể được đo trực tiếp bằng đồng hồ đo công suất (wattmeter). Đồng hồ đo công suất không phổ biến như các loại đồng hồ đo bạn đã quen thuộc – (vôn kế | voltmeter), (ampe kế | ammeter) và (ôm kế | ohmmeter), nhưng để hiểu về các mạch điện AC, bạn sẽ cần sử dụng chúng. Đồng hồ đo công suất hoạt động khác với các đồng hồ khác và dễ bị hỏng nếu kết nối sai. Do đó, bạn phải hiểu cách sử dụng chúng đúng cách.

Đồng hồ đo công suất trông giống như các loại đồng hồ khác, ngoại trừ thang đo được hiệu chuẩn theo đơn vị watt và nó có bốn cực thay vì hai cực thông thường. Hai cực này được gọi là cực điện áp và hai cực còn lại được gọi là cực dòng điện. Các cực điện áp được kết nối song song với mạch giống như voltmeter, trong khi các cực dòng điện được kết nối nối tiếp với dòng điện của mạch giống như ammeter.

Hai cực – một cực điện áp và một cực dòng điện – được đánh dấu. Khi sử dụng đồng hồ đo công suất, hai cực này phải luôn được kết nối với cùng một điểm trong mạch. Điều này thường được thực hiện bằng cách kết nối chúng trực tiếp tại các cực của đồng hồ. Khi đo công suất AC hoặc DC, mối nối chung được kết nối với một phía của dây nguồn. Cực điện áp (V) được kết nối với phía đối diện của dây nguồn, trong khi cực dòng điện (A) được kết nối với tải tiêu thụ điện.

Khác với các đồng hồ đo kiểu D’Arsonval hoặc Weston, Watt kế không sử dụng nam châm vĩnh cửu để tạo từ trường. Thay vào đó, chúng sử dụng cơ chế điện động lực kế, với hai cuộn dây trường thay cho nam châm vĩnh cửu.

Hai cuộn dây trường này được mắc nối tiếp với các cực dòng điện của Watt kế, do đó dòng điện của mạch sẽ chạy qua các cuộn dây khi thực hiện phép đo.

• Khi dòng điện lớn, cuộn dây trường hoạt động như nam châm mạnh.
• Khi dòng điện nhỏ, cuộn dây trường hoạt động như nam châm yếu.

Cường độ từ trường của Watt kế phụ thuộc vào giá trị dòng điện của mạch, do đó số đọc của Watt kế sẽ thay đổi khi dòng điện thay đổi.

Ngoài ra, Watt kế còn có một cuộn dây động – được gọi là cuộn dây điện áp – với dòng điện chạy qua phụ thuộc vào điện áp của mạch. Lực xoay tác động lên cuộn dây động này phụ thuộc vào cả dòng điện của cuộn dây động và dòng điện của cuộn dây trường.

Tóm lại, với một dòng điện cố định trong cuộn dây động, lực xoay và số đọc của Watt kế sẽ chỉ phụ thuộc vào dòng điện của mạch.

Chú Thích

• (How Field Current Affects Wattmeter Reading): Ảnh hưởng của dòng điện trường đến số đọc của Watt kế
• (Small field-coil current causes a weak field and reduces the turning force of the moving coil): Dòng điện nhỏ qua cuộn dây từ trường tạo ra một trường yếu và giảm lực xoay của cuộn dây di động
• (Moving coil current is fixed): Dòng điện trong cuộn dây di động là cố định
• (Multiplier resistor): Điện trở nhân
• (Large field-coil current causes a strong field and increases turning force of the moving coil): Dòng điện mạnh qua cuộn dây từ trường tạo ra một trường mạnh và làm tăng lực xoay của cuộn dây di động.
• (Line of force): Đường sức từ

Cuộn dây di động (chuyển động) của đồng hồ đo công suất giống như những cuộn dây được sử dụng trong chuyển động cơ bản của đồng hồ đo, và được nối tiếp với một điện trở nhân nội bộ vào các cực điện áp của đồng hồ đo. Các cực điện áp được nối song song với điện áp mạch theo cách tương tự như một đồng hồ đo điện áp, và điện trở nhân giới hạn dòng điện chảy qua cuộn dây chuyển động. Do điện trở của điện trở nhân cố định, lượng dòng điện chảy qua nó và cuộn dây chuyển động thay đổi theo điện áp mạch. Điện áp cao khiến dòng điện chảy qua điện trở nhân và cuộn dây chuyển động nhiều hơn điện áp thấp.

Với một từ trường nhất định, được xác định bởi lượng dòng điện mạch (dòng điện chảy qua tải), lực quay của cuộn dây chuyển động phụ thuộc vào lượng dòng điện chảy qua cuộn dây chuyển động. Do dòng điện này phụ thuộc vào điện áp mạch, nên chỉ số của đồng hồ sẽ thay đổi khi điện áp mạch thay đổi. Do đó, chỉ số của đồng hồ phụ thuộc vào cả dòng điện mạch và điện áp mạch, và sẽ thay đổi nếu một trong hai thay đổi. Vì công suất phụ thuộc vào cả điện áp và dòng điện, nên đồng hồ đo công suất.

Đồng hồ đo công suất có thể được sử dụng trên dòng điện một chiều (DC) hoặc dòng điện xoay chiều (AC), ngoại trừ phạm vi tần số có thể bị giới hạn. Nhưng chúng phải luôn được kết nối đúng cách để tránh bị hỏng. Khi sử dụng trên dòng điện xoay chiều, dòng điện trong cuộn dây từ trường và trong cuộn dây chuyển động đảo chiều đồng thời, do đó lực quay của đồng hồ luôn theo cùng một hướng.

Chú Thích

• (How moving-coil current affects wattmeter reading): Dòng điện trong cuộn dây chuyển động ảnh hưởng đến chỉ số của đồng hồ đo công suất như thế nào?
• (Small moving-coil current in fixed field produces small turning force): Dòng điện nhỏ trong cuộn dây chuyển động với từ trường cố định tạo ra lực quay nhỏ.
• (Fixed field- coil current): Dòng điện ổn định trong cuộn dây tạo từ trường
• (Moving-coil current): Dòng điện trong cuộn dây chuyển động
• (Large moving-coil current in fixed field produces large turning force): Dòng điện lớn trong cuộn dây chuyển động với từ trường cố định tạo ra lực quay lớn

Thực nghiệm/Ứng dụng – Đồng Hồ Đo Điện Áp Xoay Chiều【Experiment/Application-AC Voltmeter】

Mặc dù được hiệu chuẩn để đọc giá trị hiệu dụng của điện áp xoay chiều, đồng hồ đo điện áp xoay chiều cũng có thể được sử dụng để đo giá trị gần đúng của điện áp một chiều. Để so sánh giá trị hiệu dụng của điện áp xoay chiều với điện áp một chiều, bạn có thể sử dụng đồng hồ đo điện áp xoay chiều để đo cả điện áp một chiều của pin 7,5 volt và điện áp xoay chiều hiệu dụng đầu ra của máy biến áp 6,3 volt.

Năm pin khô được kết nối để tạo thành một bộ pin 7,5 volt, và đồng hồ đo điện áp xoay chiều 0-25 volt được sử dụng để đo điện áp trên các cực của pin. Bạn sẽ thấy rằng chỉ số đồng hồ đo xấp xỉ 7,5 volt, nhưng kết quả đọc không chính xác như khi sử dụng đồng hồ đo điện áp một chiều.

Bây giờ, hãy thử nối dây nguồn 120 volt của máy biến áp vào ổ cắm điện. Sau đó, dùng đồng hồ đo điện áp xoay chiều để đo điện áp ở đầu ra của máy biến áp, bạn sẽ thấy nó khoảng 7,5 volt.

Mặc dù máy biến áp được ghi là 6,3 volt, nhưng khi nó không hoạt động (không có tải), điện áp đầu ra luôn cao hơn một chút. Lượng điện năng tiêu thụ (tải) sẽ ảnh hưởng đến điện áp đầu ra chính xác. Khi so sánh hai kết quả đo được: 7,5 volt một chiều và 7,5 volt xoay chiều, bạn sẽ thấy chúng gần như bằng nhau.

Tuy nhiên, vẫn có một chút khác biệt nhỏ. Đó là vì 7,5 volt xoay chiều là giá trị hiệu dụng (rms), còn 7,5 volt một chiều là giá trị chính xác.

Tóm Tắt Đánh Giá Lại Về Đồng Hồ Đo Điện Xoay Chiều (AC)【Review of AC Meters】

1. Đồng Hồ Đo Điện Xoay Chiều Loại Chỉnh Lưu(RECTIFIER TYPE AC METER) – Loại đồng hồ đo này sử dụng cơ chế hoạt động của đồng hồ đo điện một chiều (DC) nhưng được bổ sung thêm một bộ chỉnh lưu. Bộ chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC) để đồng hồ đo có thể hoạt động. Đây là loại đồng hồ đo điện xoay chiều phổ biến nhất
2. Đồng Hồ Đo Kiểu Lá Kim Loại Chuyển Động (MOVING-VANE METER) – Đồng hồ đo hoạt động dựa trên nguyên lý đẩy từ, sử dụng một lá kim loại chuyển động và một lá kim loại cố định. Có thể được sử dụng trên cả dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều để đo điện áp hoặc dòng điện
3. Ampe Kế AC (AC AMMETER) – Một volt kế AC hoạt động với một điện trở shunt, tương tự như ampe kế DC
4. Ampe Kế Kẹp (CLAMP-ON AMMETER) – Dụng cụ đo dòng điện xoay chiều (AC) mà bạn có thể kẹp trực tiếp vào dây dẫn mà không cần cắt đứt dây
5. Máy Đo Điện Động lực học (ELECTRODYNAMOMETERS) – Đây là một loại thiết bị thường được dùng trong các máy đo công suất (wattmeter) thay vì máy đo điện áp (voltmeter) và máy đo dòng điện (ammeter). Nguyên lý hoạt động của nó tương tự như máy đo D’Arsonval, nhưng thay vì sử dụng nam châm vĩnh cửu, nó sử dụng các cuộn dây từ trường.
6. Máy Đo Công Suất (Wattmeter) – Đây là một thiết bị đo công suất điện. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý điện động lực học, với các cuộn dây được chia thành hai phần: một phần đo dòng điện và một phần đo điện áp. Máy đo công suất có thể đo được cả công suất dòng điện một chiều (DC) và dòng điện xoay chiều (AC).