CHƯƠNG 5- ĐO L-C-M

Khái niệm chung: Một cuộn dây khi cĩ dòng điện chạy qua.. Phương pháp đo gián tiếp:a.. Phương pháp dùng Vônmét và Ampenét... Khái niệm chung: Nếu đặt vào 2 bản cực dẫn điện tụ điện một

CHÖÔNG 5

ÑO L – C - M

Cuộn dây sẽ sinh ra một từ thông móc vòng  v ,

5.1 Đo điện cảm :

1 Khái niệm chung: Một cuộn dây khi cĩ dòng điện chạy qua

- Điện kháng của cuộn dây:

XL = .L = 2.L = 2.L = 2..L = 2.f.L = 2.L ()

ZL = RL + j.L = 2.XL

Wt = ½ L = 2 L.L = 2.I2

- Năng lượng từ trường :

- Tổng trở của cuộn dây :

V

i

L = dV/di (H) L

Cuộn dây

Khoảng không gian xunh quanh cuộn dây xuất

hiện một từ trường.Từ trường này phụ thuộc vào một hệ số L gọi

là điện cảm (hệ số tự cảm) của cuộn dây.

Điện cảm của cuộn dây được xác định :

2 Phương pháp đo gián tiếp:

a Phương pháp dùng Vônmét và Ampenét.

X LX = U/I

L X = U/2..f.I

b Phương pháp dùng V.mét,A.mét và W.mét :

Z X = U/I

R X = P W /I 2

L X = (U/I) 2 – (P W /I 2 ) 2 / 2..f

3 Phương pháp cầu đo :

a Khái niệm : Một cuộn dây được coi như :

* Cuộn dây có tổn hao ít * Cuộn dây có tổn hao nhiều

U

I

I

U U

U RX

U LX





- Góc lệch pha giữa u và I <90 0

-  : góc tổn hao (góc mất)

- Độ tổn hao: D= tg = URX /U LX = R X /.L X

- Hệ số phẩm chất Q X = X LX /R X = .L X /R X





I LX

I RX

u i

- Góc lệch pha giữa u và I <90 0

-  : góc tổn hao (góc mất)

- Độ tổn hao: D= tg = IRX /I LX = .L X /R X

- Hệ số phẩm chất :

U

Q X = 1.L X

1/R X = R X /.L X

Khi đo mắc mạch như hình vẽ và lần

lượt điều chỉnh R m ,L m để cầu cân

bằng I g = 0.

Khi cầu cân bằng ta có :

R2

RX = .Rm

b Cầu đo điện cảm có tổn hao ít :

•- R m : Điện trở mẫu

•- L m : Cuộn cảm mẫu

•- G : Điện kế

R1

R2

LX = .Lm

* Sơ đồ :

* Nguyên lý :

R1.Rm = R2.RX

R1.XLm = R2.XLX

R m

L m

R x

L X

Từ đó :

R1

R2

RX = .Rm

b Cầu đo điện cảm có tổn hao nhiều :

R1.(1/Rx + 1/jXLX) = R2.(1/Rm +1/ jXLm)

R1

R2

LX = .Lm

•- R m : Điện trở mẫu

•- L m : Cuộn cảm mẫu

•- G : Điện kế

* Sơ đồ :

Khi đo mắc mạch như hình vẽ và lần

lượt điều chỉnh R m ,L m để cầu cân

bằng I g = 0.

* Nguyên lý :

Khi cầu cân bằng ta có :

R1/RX = R2/Rm

R1/XLX = R2/XLm

5.2 Đo điện dung :

1 Khái niệm chung:

Nếu đặt vào 2 bản cực dẫn điện (tụ điện)

một điện áp thì các bản cực này sẽ tích

các điện tích trái dấu Khoảng không gian

này sẽ tích lũy một điện trường Điện

trường này phụ thuộc vào một hệ số C

(gọi là điện dung) của tụ điện

C = dq/dU ( F )

- Dung kháng của tụ điện : XC = 1/.L = 2.C = 1/2.L = 2..L = 2.f.L = 2.C ()

- Năng lượng điện trường : WC = ½ L = 2 C.L = 2.U2

++++ q

-q

C

U

Bản cực

2 Phương pháp đo gián tiếp:

a Phương pháp dùng Vônmét và Ampenét.

XCX = U/I

b Phương pháp dùng V.mét,A.mét và W.mét :

ZX = U/I

RX = PW / I2

CX = 1/ (U/I)2 – (PW/I2)2.2..f

C X

C X

3 Phương pháp cầu đo :

a Khái niệm :

Một tụ điện có thể được coi như :

* Tụ có tổn hao ít * Tụ có tổn hao nhiều

- Góc lệch pha giữa u và I <90 0

-  : góc tổn hao (góc mất)

- Độ tổn hao D = tg = URX /U CX = R X ..C X

- Hệ số phẩm chất Q = X CX /R X = 1/.C X .R X

- Góc lệch pha giữa u và I <90 0

-  : góc tổn hao (góc mất)

- Độ tổn hao D = tg = IRX /I CX = 1/.C X .R X

- Hệ số phẩm chất Q = R X ..C X

Từ đó :

b Cầu đo điện dung có tổn hao ít :

C X

C m

Cầu Sauty

R1

R2

RX = .Rm

R2

R1

CX = .Cm

•- R m : Điện trở mẫu

•- C m : Điện dung mẫu

•- G : Điện kế

* Sơ đồ :

Khi đo mắc mạch như hình vẽ và lần

lượt điều chỉnh R m ,C m để cầu cân

bằng I g = 0.

* Nguyên lý :

Khi cầu cân bằng ta có :

R1.Rm = R2.RX

R1.XCm = R2.XCX

Từ đó :

b Cầu đo điện dung có tổn hao nhiều :

R1.(1/Rx +1/ jXCX) = R2.(1/Rm + 1/jXCm)

R1

RX = R R2 m

R1/XCX = R2/XCm

Cầu Nernst

R1

R2

RX = .Rm

R2

R1

CX = .Cm

•- R m : Điện trở mẫu

•- C m : Điện dung mẫu

•- G : Điện kế

* Sơ đồ :

Khi đo mắc mạch như hình vẽ và lần

lượt điều chỉnh R m ,C m để cầu cân

bằng I g = 0.

* Nguyên lý :

Khi cầu cân bằng ta có :

MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN DUNG

1 Cầu Maxweell-Wien đo điện cảm có tổn hao ít :

Cầu Maxweell-Wien

Cầu Hay

2 Cầu Hay đo điện cảm có tổn hao nhiều :

Khi cầu cân bằng:

R X + j..L X =

R 4 R 1 .(1/R 3 + j..C 3 )

R X

R 4 =

R 1

R 3

.L X

R 4 = R 1 ..C 3

1/R X + 1/j..L X

3 + 1/j..C 3 )

R 1 R 4 =

Khi cầu cân bằng:

R 1 R 4 = R 3 R X

R 1 R 4

.L X = 1/.C 3

.R 4

R X = R 1

R 3

L X = R 1 R 4 C 3

Q X = .L X /R X

.R 4

R X = R 1

R 3

L X = R 1 R 4 C 3

Q X = R X /.L X

5.3 Một số dạng cầu đo L,C :

3 Cầu Schering đo điện dung có tổn hao ít :

Cầu Schering

4 Cầu OWEN đo điện cảm có tổn hao ít :

Khi cầu cân bằng:

.R 4

R X = C 3

C 1

Cầu OVEN

.C 1

C X = R 3

R 4

Khi cầu cân bằng:

R 2

C 3

R 2 R 3 C 1

L X =

I g

C

5.4 Đo hỗ cảm :

1 Cầu Maxwell đo hỗ cảm

*Nguyên lý :

Khi cầu cân bằng,điện kế G chỉ 0 ta có

Cầu Maxwell

*Sơ đồ:

M X : Hỗ cảm cần đo L : Cuộn dây

R 1 ,R 2 : Hộp điện trở

R 1

R 2

i 2 l

j..M 1 i 1 = j(L 1 +l)..i 2 + R 1 i 2 j..M X i 1 = j..L X i 2 + R 2 i 2

j..(L 1 +l). + R 1 j..L X + R 2

M 1

M X =

M 1 (j..L X + R 2 ) = M X { j..(L 1 +l). + R 1 }

M1

R1

R2 = L1

+ l

LX

Trong mạch cuộn dây l để mạch dễ cân bằng

Cầu Heavyside

2 Cầu Heavyside đo hỗ cảm :

*Sơ đồ: • M : Hỗ cảm cần đo

• L 1 : Cuộn cảm

• L 2 : Cuộn cảm

• R 1 ,R 2 : Hộp điện trở

*Nguyên

lý :

Khi cầu cân bằng,điện kế G chỉ 0

R 2 i 1 = R 4 i 3 (R 3 + j..L 3 ).i 3 = (R 1 + j..L 1 ).i 1 - j..M 12 (i 1 + i 3 )

Ta có: R1 = R2

R4 R3

M12 = R4.L4 - R2.L3

R2 + R4

R 2

R 4

R 1

R 3

M 12

L 2

L 3

~

V s

i 1

i 3

L 1

Cầu Heavyside cải tiến

3.Cầu Heavyside cải tiến đo hỗ cảm :

*Sơ đồ: • M : Hỗ cảm cần đo

• L X : Cuộn cảm

• L 2 : Cuộn cảm

• C : Tụ điện mẫu

• R 1 ,R 2 : Hộp điện trở

*Nguyên

lý :

Khi cầu cân bằng,điện kế G chỉ 0

( R 2 + 1/j..C 2 ).i 1 = R 4 i 3 (1) j..M 12 (i 1 + i 3 ) = (R 1 + j..L 1 ).i 1

j..M 12 = {R 1 + j..(L 1 – M 12 )}.i 1 (2)

Chia (2) cho (1), ta có:

R 1 + j..(L 1 – M 12 )

R 2 - j/..C 2 = j..M 12

R 4

Suy ra: R

1 R 4 + j..(L 1 – M 12 ) = + j..M12.R2

M 12

C 2

M 12 = R 1 R 4 C 2

L 1 = R 1 C 2 (R 2 + R 4 )

R 2

R 4

R 1

C 2

M 12

L 2

L 1

i 1 i 1

~

V s

I 1 +i 2

c Cầu vạn năng đo các thông số mạch hđiện :