Giáo trình Điện tử chuyên ngành máy lạnh điều hòa không khí - Đo lường điện lạnh

• Trường học: Trường Cao đẳng Công nghiệp Hải Phòng
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí
• Đề tài: Điện tử chuyên ngành
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Địa điểm: Hải Phòng

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình điện tử chuyên ngành kỹ thuật máy lạnh

Giáo trình điện tử chuyên ngành kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí là tài liệu đào tạo do Trường Cao đẳng Công nghiệp Hải Phòng biên soạn. Giáo trình thuộc mô đun Đo lường điện - lạnh (mã số MĐ 13), với thời lượng 60 giờ, bao gồm 24 giờ lý thuyết và 36 giờ thực hành. Mô đun này đóng vai trò then chốt trong chương trình đào tạo nghề máy lạnh và điều hòa không khí. Nội dung giáo trình cung cấp kiến thức nền tảng về đo lường điện, đo nhiệt độ, đo áp suất, đo lưu lượng và đo độ ẩm. Người học được trang bị nguyên lý cấu tạo, cách vận hành các dụng cụ đo lường chuyên dụng. Giáo trình hướng đến mục tiêu giúp học viên lựa chọn đúng dụng cụ đo, xác định độ chính xác phù hợp, thang đo và xử lý kết quả đo một cách thành thạo. Đây là tài liệu lưu hành nội bộ, phục vụ mục đích đào tạo và tham khảo chuyên ngành.

1.1. Vị trí và tính chất của mô đun đo lường điện lạnh

Mô đun đo lường điện - lạnh là môn học chuyên môn cốt lõi trong chương trình đào tạo nghề kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí. Mô đun được bố trí sau khi hoàn thành các môn học cơ sở. Trong thực tế công việc, kỹ thuật viên lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lạnh thường xuyên sử dụng dụng cụ đo để kiểm tra dòng điện, điện áp, công suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và độ ẩm. Do đó, mô đun này không thể thiếu trong quá trình đào tạo nghề.

1.2. Mục tiêu đào tạo của giáo trình

Giáo trình đặt ra nhiều mục tiêu đào tạo cụ thể cho người học. Thứ nhất, trang bị khái niệm cơ bản về đo lường nhiệt, đo lường điện, đo áp suất và lưu lượng. Thứ hai, nắm vững nguyên lý cấu tạo và cách làm việc của các dụng cụ đo lường. Thứ ba, biết lựa chọn dụng cụ đo phù hợp với từng công việc, bao gồm chọn độ chính xác và thang đo. Thứ tư, đo chính xác và đánh giá kết quả đo các đại lượng vật lý. Ngoài ra, giáo trình còn rèn luyện tính cẩn thận, kiên trì và ý thức đảm bảo an toàn lao động.

II. Phân tích nội dung đo lường cơ bản trong giáo trình

Giáo trình điện tử chuyên ngành kỹ thuật máy lạnh trình bày hệ thống kiến thức đo lường từ cơ bản đến nâng cao. Phần mở đầu giới thiệu những khái niệm cơ bản về đo lường, bao gồm định nghĩa, phân loại phép đo, các tham số của đồng hồ và nguyên lý sai số đo lường. Tiếp theo là nội dung đo lường điện, hướng dẫn cách đo điện trở, điện áp, dòng điện và công suất bằng đồng hồ vạn năng. Giáo trình dành thời gian đáng kể cho đo nhiệt độ, giới thiệu năm phương pháp: nhiệt kế giãn nở, nhiệt kế kiểu áp kế, cặp nhiệt điện, nhiệt kế điện trở và cảm biến hiện đại. Đo áp suất và chân không trình bày áp kế chất lỏng cùng áp kế đàn hồi. Đo lưu lượng giới thiệu công tơ đo chất lỏng, phương pháp áp suất động và phương pháp tiết lưu. Cuối cùng là đo độ ẩm với các dụng cụ chuyên dụng.

2.1. Đo lường điện và cách sử dụng đồng hồ vạn năng

Đo lường điện là nội dung chiếm thời lượng lớn nhất trong giáo trình với 12 giờ học. Giáo trình hướng dẫn sử dụng đồng hồ vạn năng để đo điện áp một chiều DC và xoay chiều AC, đo dòng điện, đo điện trở và đo công suất. Các kỹ thuật viên cần nắm rõ cách chuyển thang đo, đặt que đo đúng cực và chọn thang đo phù hợp. Một nguyên tắc quan trọng: tuyệt đối không để nhầm đồng hồ vào thang đo dòng điện hoặc điện trở khi đang đo điện áp, vì điều này sẽ làm hỏng đồng hồ ngay lập tức.

2.2. Đo nhiệt độ và áp suất trong hệ thống lạnh

Đo nhiệt độ và áp suất là hai phép đo quan trọng bậc nhất trong kỹ thuật máy lạnh. Giáo trình giới thiệu năm phương pháp đo nhiệt độ, trong đó cặp nhiệt điện và nhiệt kế điện trở được ứng dụng rộng rãi nhất trong hệ thống lạnh. Đo áp suất bao gồm áp kế chất lỏng dùng để đo áp suất chính xác cao và áp kế đàn hồi phù hợp đo áp suất công nghiệp. Các phép đo này giúp kỹ thuật viên giám sát hoạt động của hệ thống, phát hiện sự cố kịp thời và đảm bảo hiệu suất vận hành tối ưu.

III. Phương pháp đo lường ứng dụng trong hệ thống máy lạnh

Trong hệ thống máy lạnh và điều hòa không khí, các phương pháp đo lường được ứng dụng trực tiếp vào quá trình lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng. Đo lưu lượng sử dụng ba phương pháp chính: công tơ đo lượng chất lỏng, đo theo áp suất động của dòng chảy bằng ống Pitôt, và phương pháp tiết lưu. Ống Pitôt hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi động năng thành thế năng khi dòng chảy bị chặn lại. Thiết bị gồm hai ống ghép, ống trong đo áp suất toàn phần đặt trực giao dòng chảy, ống ngoài đo áp suất tĩnh. Giáo trình cũng giới thiệu đồng hồ đo gió dùng để đo tốc độ khí có áp suất dư không lớn. Đo độ ẩm sử dụng các dụng cụ chuyên dụng giúp kiểm soát môi trường bên trong phòng lạnh. Việc vận hành thành thạo các phương pháp đo này giúp kỹ thuật viên đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

3.1. Nguyên lý hoạt động của ống Pitôt trong đo lưu lượng

Ống Pitôt là dụng cụ đo tốc độ dòng chảy dựa trên nguyên lý Bernoulli. Khi chất lỏng chảy trong ống bị chặn lại, động năng chuyển thành thế năng. Bằng cách đo sự chênh lệch áp suất giữa điểm đo áp suất toàn phần và áp suất tĩnh, ta tính được vận tốc dòng chảy. Cấu tạo ống Pitôt gồm ống đo áp suất toàn phần nằm chính giữa với lỗ đặt trực giao dòng chảy, bao quanh là ống ngoài có khoan lỗ đo áp suất tĩnh. Ưu điểm của ống Pitôt là nhỏ gọn, dễ lắp đặt, có thể đặt lệch phương dòng chảy từ 5-6 độ mà không ảnh hưởng kết quả đo.

3.2. Đo độ ẩm và ứng dụng kiểm soát môi trường phòng lạnh

Đo độ ẩm là phép đo không thể thiếu trong kỹ thuật điều hòa không khí. Giáo trình trình bày các dụng cụ đo ẩm chuyên dụng, bao gồm psychrometer ướt-khô và cảm biến độ ẩm điện tử. Psychrometer sử dụng hai nhiệt kế, một nhiệt kế cảm ứng ướt và một nhiệt kế khô, sự chênh lệch chỉ số giữa hai nhiệt kế cho phép xác định độ ẩm tương đối của không khí. Trong hệ thống điều hòa, kiểm soát độ ẩm giúp duy trì môi trường thoải mái cho người sử dụng, ngăn ngừa ngưng tụ nước trên bề mặt thiết bị và bảo quản hàng hóa trong kho lạnh hiệu quả.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của giáo trình điện tử chuyên ngành

Giáo trình điện tử chuyên ngành kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí là tài liệu đào tạo toàn diện, đáp ứng yêu cầu thực tiễn của nghề. Nội dung giáo trình bao phủ đầy đủ các phép đo cần thiết: đo điện, đo nhiệt độ, đo áp suất, đo lưu lượng và đo ẩm. Với thời lượng 60 giờ, trong đó thực hành chiếm 36 giờ, giáo trình đảm bảo người học vừa nắm lý thuyết vừa thành thạo kỹ năng thao tác. Các kiến thức trong giáo trình được áp dụng trực tiếp vào công việc hàng ngày của kỹ thuật viên lạnh. Từ việc đo điện áp nguồn, kiểm tra dòng điện máy nén, đo nhiệt độ môi chất, đo áp suất hệ thống đến đo lưu lượng gió qua dàn lạnh. Giáo trình nhấn mạnh nguyên tắc an toàn lao động và tính chính xác trong đo lường. Đây là nền tảng vững chắc để kỹ thuật viên phát triển nghề nghiệp trong lĩnh vực kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí.

4.1. Ứng dụng đo lường trong lắp đặt và bảo dưỡng hệ thống lạnh

Trong thực tế lắp đặt hệ thống máy lạnh, kỹ thuật viên sử dụng đồng hồ vạn năng để kiểm tra nguồn điện, đo điện trở cuộn dây máy nén và xác định dòng điện làm việc. Cặp nhiệt điện và nhiệt kế điện trở giúp đo nhiệt độ môi chất tại các điểm khác nhau trong hệ thống. Áp kế đo áp suất hút và đẩy để đánh giá tình trạng nạp môi chất. Đo lưu lượng gió đảm bảo hệ thống thông gió hoạt động đúng thiết kế. Tất cả các phép đo này giúp kỹ thuật viên chẩn đoán chính xác tình trạng hệ thống.

4.2. Vai trò của đo lường trong tiết kiệm năng lượng và phát triển bền vững

Đo lường chính xác đóng vai trò quan trọng trong việc tiết kiệm năng lượng và phát triển bền vững. Việc nâng cao độ chính xác phép đo công suất điện giúp đánh giá đúng mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống lạnh. Từ kết quả đo, kỹ thuật viên có thể tối ưu hóa vận hành, phát hiện rò rỉ môi chất, điều chỉnh thông số hệ thống để đạt hiệu suất cao nhất. Giáo trình cung cấp nền tảng kiến thức để người học hiểu rõ tầm quan trọng của đo lường trong quản lý năng lượng, góp phần giảm chi phí vận hành và bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

UBND TỈNH HẢI PHÒNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HẢI PHÒNG Giáo trình: Điện tử chuyên ngành Chuyên ngành: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí (Lưu hành nội bộ) HẢI PHÒNG 3 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 4 MỤC LỤC Tiêu đề Trang Bài 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG 8 1. Định nghĩa và phân loại phép đo 8 2. Các tham số của đồng hồ 10 3. Sơ lược về sai số đo lường 11 Bài 2: ĐO LƯỜNG ĐIỆN 13 1. Khái niệm chung – các cơ cấu đo điện thông dụng 13 2. Đo điện trở 31 Bài 3: ĐO NHIỆT ĐỘ 33 1. Khái niệm và phân loại các dụng cụ đo nhiệt độ 33 2. Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế giãn nở 36 3. Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế kiểu áp kế 39 4. Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt 40 5. Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế điện trở 45 Bài 4. ĐO ÁP SUẤT VÀ CHÂN KHÔNG 46 1. Khái niệm và thang đo áp suất 46 2. Phân loại các dụng cụ đo áp suất 47 3. Đo áp suất bằng áp kế chất lỏng 47 4. Đo áp suất bằng áp kế đàn hồi 49 Bài 5. Khái niệm và phân loại các dụng cụ đo lưu lượng 53 2. Đo lưu lượng bằng công tơ đo lượng chất lỏng 54 3. Đo lưu lượng theo áp suất động của dòng chảy 55 4. Đo lưu lượng bằng phương pháp tiết lưu 56 Bài 6. Khái niệm chung 59 5 2. Các dụng cụ dùng để đo ẩm 60 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN ĐO LƯỜNG ĐIỆN - LẠNH Mã số mô đun: MĐ 13 Thời gian mô đun: 60giờ (Lý thuyết: 24 giờ; Thực hành: 36 giờ) I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN: - Đo lường điện - lạnh là mô đun chuyên môn trong chương trình nghề máy lạnh và điều hoà không khí - Mô đun được sắp xếp sau khi học xong các môn học cơ sở 6 - Là mô đun quan trọng và không thể thiếu trong nghề kỹ thuật máy lạnh và điều hoà không khí vì trong quá trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy lạnh chúng ta thường xuyên phải sử dụng các dụng cụ đo kiểm tra về dòng điện, điện áp, công suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, độ ẩm. MỤC TIÊU MÔ ĐUN: - Trang bị cho SV những khái niệm cơ bản, các phương pháp và các loại dụng cụ về đo lường nhiệt, đo lường điện, đo áp suất, lưu lượng - Nắm vững nguyên lý cấu tạo, làm việc của các dụng cụ đo lường và biết ứng dụng trong quá trình làm việc - Lựa chọn dụng cụ đo cho phù hợp với công việc: Chọn độ chính xác của các dụng cụ đo, thang đo và xử lý được kết quả đo - Đo chính xác và đánh giá các đại lượng đo được về điện, điện áp, công suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và độ ẩm - Cẩn thận, kiên trì - Thu xếp nơi làm việc gọn gàng ngăn nắp - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. NỘI DUNG MÔ ĐUN: 1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: Thời gian Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực Kiểm TT số thuyết hành tra* 1 Mở đ u 1 1 2 Những khái niệm cơ bản về đo 6 3 3 lường 3 Đo lường điện 12 5 7 4 Đo nhiệt độ 12 5 6 1 5 Đo áp suất và chân không 12 5 7 6 Đo lưu lượng 6 3 3 7 Đo độ ẩm 10 4 5 1 8 Kiểm tra kết thúc 1 1 Cộng 60 23 30 7 IV. ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH: - Tổ chức giảng dạy theo lớp học lý thuyết và thực hành - Số tiết giảng dạy không quá 30 tiết/tu n - Học sinh phải có tài liệu đi kèm 7 V. PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ: - Đánh giá sự hiểu biết của học sinh theo lý thuyết, và câu hỏi kiểm tra thường xuyên. - Đánh giá kỹ năng của học sinh theo thực hành. - Điểm đánh giá mô đun Đo Lường Điện Lạnh đạt khi điểm thành ph n thỏa mãn: + Điểm lý thuyết: ĐLT ≥ 5 + Điểm thực hành: ĐTH ≥ 5 -Điểm tổng kết được tính như sau: ĐTK = (ĐLT + ĐTH)/2 Bài 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG 1. Định nghĩa và phân loại phép đo 1.1 Định nghĩa về đo lường Đo lường là hành động cụ thể thực hiện bằng công cụ đo lường để tìm trị số của một đại lượng chưa biết biểu thị bằng đơn vị đo lường. Kết quả đo lường là giá trị bằng số của đại lượng c n đo AX nó bằng tỷ số của đại lượng c n đo X và đơn vị đo Xo. X o Xo Ví dụ: Ta đo được U = 50 V thì có thể xem là U = 50 u 50 – là kết quả đo lường của đại lượng bị đo u – là lượng đơn vị Mục đích của đo lường: là lượng chưa biết mà ta c n xác định 8 Đối tượng đo lường: là lượng trực tiếp bị đo dùng để tính toán tìm lượng chưa biết.b mục đích là m2 còn đối tượng là m.2 Phân loại đo lường. Dựa theo cách nhận được kết quả đo lường: 1.1 Đo trực tiếp: là đem lượng c n đo so sánh với lượng đơn vị bằng dụng cụ đo hay đồng hồ chia độ theo đơn vị đo. Các phép đo trực tiếp: - Phép đọc trực tiếp: đo chiều dài bằng mét, đo dòng điện bằng ampe mét, đo điện áp bằng vôn mét, đo nhiệt độ bằng nhiệt kế… - Phép chỉ không: đem lượng chưa biết cân bằng với lượng đo đã biết và khi có cân bằng thì đồng hồ chỉ không. Ví dụ: cân, đo điện áp - Phép trùng hợp: theo nguyên tắc của thước cặp để xác định lượng chưa biết. - Phép thay thế: l n lượt thay đại lượng c n đo bằng đại lượng đã biết. Ví dụ: Tìm R chưa biết nhờ thay điện trở đó bằng một hộp R đã biết mà giữ nguyên I và U. - Phép cầu sai: dùng một đại lượng g n nó để suy ra đại lượng c n tìm (thường để hiệu chỉnh các dụng cụ đo độ dài).2 Đo gián tiếp: Lượng c n đo xác định bằng tính toán theo quan hệ hàm đã biết đối với các lượng bị đo trực tiếp có liên quan (trong nhiều trường hợp dùng loại này vì đơn giản hơn so với đo trực tiếp, đo gián tiếp thường mắc sai số và là tổng hợp của sai số trong phép đo trực tiếp). Ví dụ : đo diện tích , đo công suất.3 Đo tổng hợp: Tiến hành đo nhiều l n ở các điều kiện khác nhau để xác định được một hệ phương trình biểu thị quan hệ giữa các đại lượng chưa biết và các đại lượng bị đo trực tiếp, từ đó tìm ra các lượng chưa biết Ví dụ :đã biết qui luật giản nở dài do ảnh hưởng của nhiệt độ là: L = L0(1+αt + βt2) Muốn tìm các hệ số α, β và chiều dài của vật ở 00c là L0 thì ta có thể đo trực tiếp chiều dài ở nhiệt độ t là Lt , tiến hành đo 3 l n ở các nhiệt độ khác nhau ta có hệ 3 phương trình và từ đó xác định các lượng chưa biết bằng tính toán.3 Dụng cụ đo lường Dụng cụ để tiến hành đo lường bao gồm rất nhiều loại khác nhau về cấu tạo, nguyên lý làm việc , công dụng …. Về mặt phép đo chia dụng cụ thành 2 loại : vật đo và đồng hồ đo 9 + Vật đo : biểu hiện cụ thể của đơn vị đo như : quả cân , mét , điện trở tiêu chuẩn + Đồng hồ đo :là những dụng cụ đủ để tiến hành đo lường hoặc kèm với vật đo . Có nhiều loại khác nhau về cấu tạo và nguyên lý làm việc . Nhưng xét về tác dụng của các bộ phận trong đồng hồ thì bất kỳ đồng hồ nào cũng gồm 3 bộ phận chính là bộ phận nhạy cảm , bộ phận chỉ thị và bộ phận trung gian + Bộ phận nhạy cảm : (đồng hồ sơ cấp hay đ u đo) tiếp xúc trực tiếp hay gián tiếp với đối tượng c n đo. Trong trường hợp bộ phận nhạy cảm đứng riêng biệt và trực tiếp tiếp xúc với đối tựợng c n đo thì được gọi là đồng hồ sơ cấp. + Bộ phận chỉ thị đồng hồ : (Đồng hồ thứ cấp) căn cứ vào tín hiệu của bộ phận nhạy cảm chỉ cho người đo biết kết quả. Phân loại theo cách nhận được lượng bị đo từ đồng hồ thứ cấp + Đồng hồ so sánh: Làm nhiệm vụ so sánh lượng bị đo với vật đo. Lượng bị đo được tính theo vật đo. Ví dụ : cái cân, điện thế kế. + Đồng hồ chỉ thị: Cho biết trị số tức thời của lượng bị đo nhờ thang chia độ, cái chỉ thị hoặc dòng chữ số.1: Thang đo chỉ thị và số + Đồng hồ tự ghi: là đồng hồ có thể tự ghi lại giá trị tức thời của đại lượng đo trên giấy dưới dạng đường cong f(t) phụ thuộc vào thời gian. Đồng hồ tự ghi có thể ghi liên tục hay gián đoạn, độ chính xác kém hơn đồng hồ chỉ thị. Loại này trên một băng có thể có nhiều chỉ số. + Đồng hồ kiểu tín hiệu: loại này bộ phận chỉ thị phát ra tín hiệu (ánh sáng hay âm thanh) khi đại lượng đo đạt đến giá trị nào đó. Phân loại theo các tham số cần đo: + Đồng hồ đo áp suất : áp kế - chân không kế + Đồng hồ đo lưu lượng : lưu lượng kế + Đồng hồ đo nhiệt độ : nhiệt kế, hỏa kế + Đồng hồ đo mức cao : đo mức của nhiên liệu, nước. + Đồng hồ đo thành ph n vật chất : bộ phân tích 2. Các tham số của đồng hồ 2.1 Sai số và cấp chính xác của dụng cụ đo 10 Trên thực tế không thể có một đồng hồ đo lý tưởng cho số đo đúng trị số thật của tham số c n đo. Đó là do vì nguyên tắc đo lường và kết cấu của đồng hồ không thể tuyệt đối hoàn thiện.