Chương 3: Đo điện trở 3.1.Đo điện trở bằng vôn-kế và ampe-kế. 3.2.Đo điện trở dùng phương pháp đo điện áp bằng biến trở. 3.3.Mạch đo điện trở trong ohm kế. 3.4.Cầu Wheatstone đo điện trở. 3.5.Cầu đôi Kelvin. 3.6.Đo điện trở có trị số lớn. 3.7.Xác định chỗ hỏng cách điện dây dẫn bằng phương pháp mạch vòng. 3.8.Đo điện trở cọc đất. 3.9.Đo điện trở trong V.O.M. điện tử 3.1.Đo điện trở bằng vôn-kế ampe-kế Hình a: Cách mắc rẻ dài. Hình b: Cách mắc rẻ ngắn. • Rẻ dài: Trị số đo R ’ x = V/I = R x +R a. .Để kết quả đo chính xác: R x » R a. (nội trở ampe-kế). • Rẻ ngắn: Trị số đo R ’ x = V/I = R x //R a . Để kết quả đo chính xác: R x « R g (nội trở vôn kế ). 3.2.Đo điện trở dùng phương pháp đo điện áp bằng biến trở • Nguồn E cung cấp dòng I , điện áp rơi trên R x là V Rx , trên điện trở mẫu R s là V s , ta có: • V Rx /V s = R x I/R s I, suy ra: R x = R s .V Rx /V s . • V Rx và V s được đo bằng phương pháp biến trở. • Phương pháp này không phụ thuộc vào dòng I. 3.3.Mạch đo điện trở trong ohm kế • Có 2 loại ohm kế: Nối tiếp và song song. 3.3.1.Ohm kế nối tiếp: Mạch đo như hình a. Dòng điện qua cơ cấu chỉ thị I m = E b /(R x +R 1 +R m ). • Khi R x → 0Ω, I m → I max (dòng cực đại cơ cấu đo). • Khi R x → ∞Ω , I m → 0 (không có dòng qua cơ cấu đo). • khi R x = R 1 +R m , I m = I max /2 (kim ở vị trí giữa thang đo). • Thang đo không tuyến tính như hình b . 3.3.2.Ohm kế nối tiếp thực tế • Thực tế nguồn E b có thể thay đổi,khi R x →0, I m qua cơ cấu không bằng I max nên mạch đo mắc thêm R 2 . • Theo mạch trên ta có: I b = E b /(R x +R 1 +R 2 //R m ). • Nếu R 2 //R m <<R 1 ,thì:I b = E b /(R x +R 1 );I m = I b (R 2 //R m )/R m • Do đó mỗi lần cho R x →0 điều chỉnh R 2 để có: I m = E b (R 2 //R m )/ R 1 R m = I max H.3.6a.Mặt ngoài ohm kế. H.3.6b.Mạch đo điện trở có nhiều tầm • Để thay đổi tầm đo ta thay đổi điện trở tầm đo kết hợp thay đổi nguồn pin cung cấp. • Khi thay đổi tầm đo (X1, X10 hoặc X100….) dòng điện qua cơ cấu đo vẫn bằng nhau nhưng trị số đọc trên thang đo được nhân với giá trị tầm đo. 3.3.3.Độ chính xác của ohm kế • Do mạch đo điện trở không tuyến tính theo thang đo, nên sai số tăng nhiều ở khoảng đo phi tuyến.Thang đo có sai số cho phép trong khoảng từ 50% đến 100% khoảng hoạt động với điều kiện chỉnh “0” trước khi đo. • Việc đo sẽ trở nên không chính xác khi nguồn pin cung cấp giảm nhiều (khi đó không chỉnh được “0” trước khi đo) cần phải thay nguồn pin mới. • Để có độ chính xác cao, nên chọn tầm đo cho điện trở ở khoảng ½ thang đo, vì tại đó sai số được chứng minh là nhỏ nhất. 3.3.4.Ohm kế song song • Theo mạch trên ta có: I b = E b /(R 1 +R m //R x ). • Dòng qua cơ cấu đo: I m = I b (R m //R x )/R m = f(R x ). • Khi R x → 0Ω; I m → 0 (không có dòng qua cơ cấu đo). • Khi R x → ∞Ω; I m → I max (dòng cực đại cơ cấu đo). • Thang đo điện trở không tuyến tính. 3.4.Cầu Wheatstone DC • Có 2 loại cầu : cầu cân bằng và cầu không cân bằng. 3.4.1.Cầu Wheatstone cân bằng: Như hình trên. a.Nguyên lý: P,Q: điện trở mẫu có trị giá:1, 10, 100Ω. S: Biến trở mẫu thay đổi từ 0 đến 1KΩ. G: Điện kế chỉ cầu cân bằng có kim chỉ “0” ở giữa. • Khi cầu cân bằng: R/P = S/Q hay R = SP/Q b.Độ nhạy và sai số của cầu • Độ nhạy Ѕ:∆θ/ ∆R = (∆θ/∆I g ).(∆I g /∆R). Trong đó ∆θ: Độ lệch của điện kế, ∆R: Độ thay đổi của điện trở cần đo, ∆I g : Dòng đi qua điện kế khi cầu mất cân bằng. • S i = ∆θ/∆I g : Độ nhạy dòng của điện kế. • S r = ∆I g /∆R = f(E,S,P,Q):Độ nhạy riêng của cầu. • Muốn S r lớn E phải đủ lớn (6v, 12v) và P/Q phải chọn thích hợp. • Sai số : ∆R/R = ∆S/S + ∆P/P + ∆Q/Q. • Kết quả đo không phụ thuộc vào nguồn E nhưng muốn việc đo chính xác ta cần cầu có độ nhạy cao và các điện trở mẫu có sai số bé. [...]... đất Hình 3. 26.Cọc A: cọc đất cần đo, cọc P: cọc phụ đo áp, cọc C: cọc phụ đo dòng 1 Dùng vôn kế ampe-kế: Sử dụng mạch đo như trên a.Phương pháp trực tiếp: Kết quả đo nhanh, ta có: Rx = VA/I Tại sao trong mạch đo phải dùng biến áp cách ly? b.Phương pháp gián tiếp H .3. 27.Mạch tương đương 3 cọc đất H .3. 28.Mạch đo bằng ph.ph.gián tiếp Trong cách đo này, ta đo điện trở của từng 2 cọc đất như h .3. 28: RA+... ra: Rx = Rso/KI 3. 9 .Đo điện trở trong V.O.M.điện tử • Để đo điện trở trong máy đo điện tử, người ta chuyển đại lượng điện trở sang đại lượng điện áp, sau đó đưa vào mạch đo điện áp Mạch đo điện trở có 3 dạng :Nối tiếp, song song và tuyến tính • 3. 9.1.Ohm kế dạng nối tiếp: Như hình trên, ta có: • Khi Rx = 0Ω , Vđo = 0V ; Khi Rx →∞Ω, Vđo ≈ 1,5 V • Trường hợp Rx bất kỳ, Vđo = E Rx/(Rx+R1) 3. 9.2.Ohm kế dạng... song • • • • Mạch đo như hình trên, ta có: Khi Rx = 0Ω, khi đó Vđo = 0V Khi Rx →∞Ω thì Vđo = ER2/(R1+R2) Khi Rx có trị bất kỳ thì Vđo= E (R2//Rx)/(R1+(R2//Rx)) Khi Rx = (R1//R2) thì Vđo 1/2ER2/(R1+R2) : kim ở vị trí ½ thang đo 3. 9 .3. Ohm kế tuyến tính • Để cho điện áp đo tuyến tính theo điện trở Rx, người ta sử dụng nguồn dòng không đổi chạy qua điện trở Rx:Vđo = I Rx • Khi Rx →∞Ω thì Vđo→trị số lớn nhất... (R1/(R1+R2)).(Laρ/A + Lbρ/A); Lx = R1.2L/(R1+R2) 3. 7.2.Mạch vòng Varley • Được cải tiến từ cầu Murray.Nối 2 đầu dây dẫn, khoá S ở vị trí a điều chỉnh R3 để cho cầu cân bằng:R2/R1= (Ra+Rb)/R3 Suy ra: Ra+Rb = R3R2/R1 Sau đó chuyển khoá sang vị trí b, điều chỉnh R 3 cho cầu cân bằng: R2/R1=(Ra+(Rb-Rx))/(Rx+R 3) Vậy: Rx = (R1(Ra+Rb)-R2R 3) /(R1+R2) 3. 8 .Đo điện trở cọc đất 3. 8.1Khái niệm về cọc đất: Cọc đất được... dịch có tính chất điện giải bằng hai điện cực , nó cũng được ứng dụng để đo điện trở đất như hình bên Cách đo giống như phương pháp đo gián tiếp, ta đo mỗi lần cho kết quả điện trở tổng của 2 cọc đất: • RA+RB = R1R3/R2 3. Dùng máy đo chuyên dùng • Sơ đồ khối máy đo chuyên dùng đo điện trở cọc đất sử dụng mạch điện tử như hình trên Nguồn tín hiệu xung vuông tần số 500 Hz được tạo ra nhờ mạch dao động Mạch... kết quả đo chính xác cầu phải có độ nhạy lớn, sai số điện trở mẫu nhỏ và loại bỏ hiệu ứng nhiệt điện ra khoải kết quả đo Cách loại bỏ hiệu ứng nhiệt điện? Đầu dòng Đầu thếá Đầu dòng Đầu thếá Hình 3. 11.Điện trở 4 đầu 3. 6 .Đo điện trở có trị số lớn • Ta đề cập đến phương pháp đo điện trở lớn (vào khoảng vài megohm trở lên) dùng vôn kế + microampe-kế, cầu wheatstone và megohm-kế chuyên dụng Khi đo điện... lần lượt đo điện trở của 2 cọc P và C: RP +RC = V1/I2, tương tự điện trở 2 cọc C và A: RC+RA= V3/I3 Sau đó giải hệ phương trình ta xác định được R A, RP, RC Phương pháp này cho kết quả chính xác hơn ph ph trực tiếp 2.Dùng cầu Kohlrausch • Đây là dạng cầu Wheatstone để đo điện trở của dung dịch có tính chất điện giải bằng hai điện cực , nó cũng được ứng dụng để đo điện trở đất như hình bên Cách đo giống...c.Tầm đo của cầu Wheatstone • Để kết quả đo chính xác thì giá trị đo phải lớn hơn điện trở tiếp xúc và dây nối.Như hình trên do ảnh hưởng của dây nối có điện trở nối giữa S và Q khi đó điện kế G được xem như nối ở a hoặc b, do đó: R = (S+Y)P/Q hoặc R = SP/(Q+Y) • Thực tế cầu đo được điện trở chính xác nhỏ nhất cở 5 Ω, cầu cũng đo điện trở nhỏ đến 10-2Ω, điện trở lớn cở vài MΩ đến vài trăm MΩ (cách đo. .. quanh lớp vỏ cách điện và nối trước microampe-kế 3. 6.2 .Đo điện trở lớn dùng cầu Wheatstone a)Cầu Wheatstone đo điện trở cách điện b)Mạch tương đương • Cầu Wheatstone đo điện trở cách điện để loại bỏ điện trở rỉ bề mặt, chúng ta cũng dùng vòng bảo vệ có mạch tương đương như hình trên , điện trở b và c là hai điện trở rỉ bề mặt trên và dưới của vật liệu cần đo điện trở cách điện Vì b>>r g nên: b//rg ≈ rg... Khi kim chỉ thị giữa thang đo: I1/I2 = 1 →Rx = R1+r1- R2 - r2 3. 6.4 .Đo điện trở cách điện của đường dây tải điện • Điện trở cách điện được đo giữa 2 đầu dây dẩn hoặc từng dây với dây trung tính bằng cách dùng megohm kế với điều kiện dây dẩn được tháo khoải nguồn điện lưới và tải Kết quả đo được thường hơi nhỏ hơn trị số thật.Trong trường hợp dây dẩn có nguồn cung cấp ta có thể đo điện trở cách điện bằng . Chương 3: Đo điện trở 3. 1 .Đo điện trở bằng vôn-kế và ampe-kế. 3. 2 .Đo điện trở dùng phương pháp đo điện áp bằng biến trở. 3. 3.Mạch đo điện trở. điện dây dẫn bằng phương pháp mạch vòng. 3. 8 .Đo điện trở cọc đất. 3. 9 .Đo điện trở trong V.O.M. điện tử 3. 1 .Đo điện trở bằng vôn-kế ampe-kế Hình a: Cách