Chương 3.1 – Đo điện trở V

3.4 – Cầu Wheatstone • 1 Cầu Wheatstone cân bằng: hình 3.8 cung cấp bằng và sai số của điện trở trong cầu đo.Dùng điện kế điện tử có độ nhạy cao thì càng chính xác.. 2 Cầu Wheatstone

Chương 3

3.1 – Đo điện trở bằng V-kế &A-kế

3.2 – Mạch đo Ohm-kế

3.1 - Đo điện trở bằng V-kế &A-kế

• Đo phần tử điện trở đang hoạt động với nguồn cung cấp ( đo nóng )

• Mắc rẽ dài ( hình 3.1a) : có sai số do nội trở ampe kế

• Mắc rẽ ngắn ( hình 3.1b) : có sai số do tổng trở vào của vôn kế.

• Thí dụ: đo điện trở rỉ của tụ điện ở điện áp hoạt động bằng vôn kế thường mắc nối tiếp với tụ điện:

• Điện trở rỉ RX = Vc điện áp của tụ , Ic dòng qua

C I V

3.2 – Mạch đo Ohm kế

• Ohm kế hoạt động theo nguyên lý dòng điện

• Mạch đo nguyên lý ( hình 3.4): dòng qua bộ chỉ thị

không tuyến tính theo trị số điện trở đo.

• Mạch đo thực tế ( hình 3.5) : có biến trở R2 chỉnh 0 cho trị số Ohm kế khi pin yếu và điện trở R1 có trị số thay đổi phụ thuộc tầm đo.

• Nguyên lý phân tầm đo điện trở : dòng điện qua bộ

chỉ thị có cùng trị số, khi điện trở Rx : 10Ω ( tầm X1) ; 100Ω ( tầm X10 ) ; 1000Ω (tầm X100 )

Mạch đo điện trở

Ohm kế điện tử có nguồn dòng

• Tại một tầm đo có nguồn dòng không đổi: Hình 3.41:

thí dụ I= 1mA tầm đo X1, I = 0,1mA tầm đo X10

3.4 – Cầu Wheatstone

• 1) Cầu Wheatstone cân bằng: ( hình 3.8 )

cung cấp

bằng và sai số của điện trở trong cầu đo.Dùng điện kế điện tử có độ nhạy cao thì càng chính xác.

• Điều chỉnh cầu cân bằng: thay đổi biến trở S

2) Cầu Wheatstone không cân bằng :

• Hình 3.9 a : điện áp Vr – Vs phụ thuộc điện trở đo R

• Dùng mạch tương đương Thevenin phân tích cho cầu

3.5 - Cầu đơi Kelvin

• Điện trở 4 đầu: 2 đầu thế nối

vào cầu đo cĩ dịng điện

nhỏ

2 đầu dịng cĩ dịng điện lớn

vài ampe,cách đầu thế vài

cm tránh hiện tượng nhiệt

điện

• Loại bỏ điện trở dây dẩn khi

cầu cân bằng

• với điều kiện cân bằng của cầu

và luôn luôn có p = P và r = R

thì phần tử đo Q được xác định

• Cọc guard được nối với vòng dây hoặc vòng bảo vệ loại bỏ dòng điện rỉ bề mặt không cho qua µA kế để điện trở cách

điện không có điện trở rỉ bề mặt

Hình 3.16: a) Cầu Wheatstone đo điện trở cách điện bề mặt

b) Mạch tương đương

Trong trường hợp dùng cầu Wheatstone để đo điện trở cách

điện để loại bỏ điện trở rỉ bề mặt, chúng ta cũng dùng vòng

bảo vệ như hình 3.16a và được phân tích thành mạch tương

đương (H.3.16b), điện trở b và c là hai điện trở rỉ bề mặt và bề mặt dưới của vật liệu cần đo điện trở cách điện

Nguồn cung cấp E có trị số theo yêu cầu đo điện trở cách điện

3.6.2 Megohm-kế chuyên dùng





Bộ chỉ thị thường dùng cho megohm-kế (loại cổ điển) là tỉ số kế từ điện (H.3.17) Cơ cấu chỉ thị này gồm có hai cuộn dây: Cuộn dây

lệch (deflecting coil )và Cuộn dây kiểm soát (control coil) Máy

phát tạo ra điện áp cao kV ( 2kV),trị số chỉ thị MΩ không phụ thuộc điện áp cung cấp Như vậy góc quay i phụ thuộc vào trị số đo R X

Như vậy thay đổi tầm đo cho thang đo bằng cách thay đổi trị số R 2.

Trong mạch này có đầu Guard để gắn vào vòng bảo vệ (guard ring) hoặc dây bảo vệ (guard wire) để loại bỏ điện trở rỉ bề mặt (R S) khi đo điện trở cách điện

Hình 3.23: Vòng Murray đo điện trở chạm mass

Phương pháp thường dùng để xác định vị trí chạm mass là

vòng thử nghiệm (test loop) Những phương pháp này đủ xác

định chỗ hỏng Mạch thường dùng là vòng Murray và vòng Varley Đây cũng là một ứng dụng của cầu Wheatstone

(H.3.23) Khi cầu Wheatstone cân bằng (điều chỉnh R 2 và thay đổi R1 )

Nếu đoạn dây R X có chiều dài L X ; R a có chiều dài L a ; R b có chiều

dài L b Các dây có cùng điện trở suất, L a = L b = L và cùng thiết diện

A:

;

khóa S ở vị trí a điều chỉnh R3 để sao cho cầu cân bằng.

Như vậy điện trở dây dẫn được xác định Sau đó chuyển khóa S sang

vị trí b, điện trở chạm mass Rx được xác định:

sao cho cầu (vòng VARLEY) cân bằng Chúng ta có

Ví dụ 3.14: Trong mạch hình 3.24 R 1 = 1k, R 2 = 2k, chiều dài của đoạn dây cáp L a = L b = 10Km, điện trở của dây cáp 0,02/m Khi m Khi khóa S ở a điều chỉnh R3 =100 thì cầu cân bằng, còn khi S ở b, R 3 =

99 thì cầu cân bằng Xác định L X chỗ dây chạm mass.

3.7 ĐO ĐIỆN TRỞ ĐẤT

1) Cọc đo điện trở đất : cọc kim loại

2) Điện trở đấât : điện trở vùng đấât xung quanh cọc đất

3) Khoảng cách giữa 2 cọc đất : tối thiểu 20 m

4) Nguồn điện áp cung cấp nguồn điện xoay chiều

5) đo điện áp giữa cọc đât đo và trung tính điện lực: nếu lớn hơn 10 vôn Không được đo điện trỏ đất khi điện áp lớn hơn 10

vôn Vì dòng trung tính khác không chay qua vùng đất đo

3.7.2 Mạch đo điện trở đất

Dùng vôn-kế và ampe-kế : p/p trực tiếp

Hình 3.26: Mạch đo điện trở đất bằng vôn-kế và ampe-kế

Cọc A: cọc đo điện trở đất R X; Cọc P: cọc phụ đo điện áp; Cọc C: cọc

phụ đo dòng điện

Vì dùng điện lưới cho nên dùng biến áp cách ly( sơ và thứ cấp riêng

biệtPhương pháp nầy có sai số do điện trở cọc phụ P

Rx = V/m Khi I

Vậy điện trở được xác định bởi trị số đọc của vôn-kế và ampe-kế

Do đó nếu chúng ta quan tâm đến sai số do vôn-kế Rv và điện trở cọc phụ thuộc điện áp RP thì RX có sai số tương đối:

εr = [ RP /m Khi (RP + RV ) ] x 100%

Trong p/m Khi p gián tiếp chỉ dùng 2cọc nhưng phải lần lượt đo 3 lần để xác định 3 điện trở RX , Rp và Rc không có sai số do điện trở cọc phụ.

1- Cọc phụ áp; 2- Cọc phụ dòng; 3- Cọc đất đo

Hình 3.32: Sơ đồ khối máy đo chuyên dùng Hình 3.33: Cách đóng

cọc

Mạch đo điện trở đất có sự kết hợp với mạch điện tử dùng cơ cấu

từ điện: điều chỉnh biến trở R so cho đên khi điện kế G ( cơ cấu từ điện chỉ “ 0 “ đọc trị số R X dĩa xoay con chạy biến trở

Cách đo điện áp rơi trên 2 cọc đất (H.3.34)

Có những máy đo điện trở đất có phần đo điện thế rơi trên cọc đất 1 với cọc đất 2, khi đó bộ chỉ thị trên máy đo cho biết điện áp rơi trên hai cọc Ví dụ, đo điện áp rơi trên cọc đất được xem là cọc an toàn của tải với cọc trung tính của lưới điện (H.3.34)

1- cọc trung tính điện lực 2- cọc đất đo , trị số đọc trên máy cho biết điện áp giữa 2 cọc Nếu điện áp lớn hơn 10V thì không được đo vì dòng điện trung tính quá lớn đi qua vùng đấât đang đo