Chương 3.1 – Đo điện trở V

Chương 3.1 – Đo điện trở V-kế &A-kế 3.2 – Mạch đo Ohm-kế 3.1 - Đo điện trở V-kế &A-kế • Đo phần tử điện trở hoạt động với nguồn cung cấp ( đo nóng ) • Mắc rẽ dài ( hình 3.1a) : có sai số nội trở ampe kế • Mắc rẽ ngắn ( hình 3.1b) : có sai số tổng trở vào vơn kế • Thí dụ: đo điện trở rỉ tụ điện điện áp hoạt động vôn kế thường mắc nối tiếp với tụ điện: V • Điện trở rỉ RX = Vc điện áp tụ , Ic dịng qua I vơn kế C C 3.2 – Mạch đo Ohm kế • Ohm kế hoạt động theo ngun lý dịng điện • Mạch đo ngun lý ( hình 3.4): dịng qua thị khơng tuyến tính theo trị số điện trở đo • Mạch đo thực tế ( hình 3.5) : có biến trở R2 chỉnh cho trị số Ohm kế pin yếu điện trở R1 có trị số thay đổi phụ thuộc tầm đo • Nguyên lý phân tầm đo điện trở : dịng điện qua thị có trị số, điện trở Rx : 10Ω ( tầm X1) ; 100Ω ( tầm X10 ) ; 1000Ω (tầm X100 ) Mạch đo điện trở 3 - Ohm kế điện tử • Nguyên lý đo : chuyển điện trở đo Rx thành điện áp đo Vx đưa vào vôn kế điện tử ( cách cho nguồn dịng I qua Rx ) • Ngun lý phân tầm đo: nguồn dòng I qua Rx giảm tầm đo tăng ( tầm tăng 10 lần dịng I giảm 10 lần ) Ohm kế điện tử có nguồn dịng • Tại tầm đo có nguồn dịng khơng đổi: Hình 3.41: thí dụ I= 1mA tầm đo X1, I = 0,1mA tầm đo X10 • Hình 3.42  • Hình 3.43: • I= E/ R, • Vo = - Rx I, • R điện trở tầm đo 3.4 – Cầu Wheatstone • 1) Cầu Wheatstone cân bằng: ( hình 3.8 ) • Ưu điểm: Điện trở đo Rx khơng phụ thuộc nguồn cung cấp • Độ xác: phụ thuộc độ nhạy thị cân sai số điện trở cầu đo.Dùng điện kế điện tử có độ nhạy cao xác • Thay đổi tầm đo: thay đổi tỉ số điện trở P/Q • Điều chỉnh cầu cân bằng: thay đổi biến trở S 2) Cầu Wheatstone khơng cân : • • • • • Hình 3.9 a : điện áp Vr – Vs phụ thuộc điện trở đo R Dùng mạch tương đương Thevenin phân tích cho cầu Hình 3.9 a,b Bài tập 3.15 &3.17 Giới hạn cầu: không đo giá trị điện trở nhỏ 1Ω • Lý : ảnh hưởng điện trở dây dẩn 3.5 - Cầu đơi Kelvin • Điện trở đầu: đầu nối vào cầu đo có dịng điện nhỏ đầu dịng có dịng điện lớn vài ampe,cách đầu vài cm tránh tượng nhiệt điện • Loại bỏ điện trở dây dẩn cầu cân • với điều kiện cân cầu luôn có p = P r = R phần tử đo Q xác định • Q = S( P/R) • Đo điện trở mΩ µΩ • Hình 3.11 • Hình 3.12 • Hình 3.13 3.6 – Megohm kế • Dùng vơn kế microampe kế : ( hình 3.14 ) • Dịng điện qua vật liệu cách điện tăng lên điện áp nguồn đặt vào tăng ,dẩn đến điện trở cách điện suy giảm đáng kể Cho nên phải ghi điện áp test cho điện trở cách điện Thí dụ ; 50MΩ test 2kV • Loại bỏ điện trở rỉ bề măt ( surface leakage resistance ) dùng vòng dây bảo vệ ( guard wire - hình 3.14b ) vịng bảo vệ ( guard ring – hình 3.15) • Cọc guard nối với vòng dây vòng bảo vệ loại bỏ dịng điện rỉ bề mặt khơng cho qua µA kế để điện trở cách điện khơng 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, dùng vòng bảo vệ hình 3.16a phân tích thành mạch tương đương (H.3.16b), điện trở b c hai điện trở rỉ bề mặt bề mặt 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 g g Bộ thị thường dùng cho megohm-kế (loại cổ điển) tỉ số kế từ điện (H.3.17) Cơ cấu thị gồm có hai cuộn dây: Cuộn dây lệch (deflecting coil )và Cuộn dây kiểm soát (control coil) Máy phát tạo điện áp cao kV ( 2kV),trị số thị MΩ không phụ thuộc điện áp cung cấp Như góc quay i phụ thuộc vào trị số đo RX g Đặc biệt kim thị thang đo: 1 1 2  RX = R1 + r1 – R2 – r2 Neáu: r2 = r1  RX = R1 – R2 Như thay đổi tầm đo cho thang đo cách thay đổi trị số R2 Trong mạch có đầu Guard để gắn vào vòng bảo vệ (guard ring) dây bảo vệ (guard wire) để loại bỏ điện trở rỉ bề mặt (RS) 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 vòng thử nghiệm (test loop) Những phương pháp đủ xác định chỗ hỏng Mạch thường dùng vòng Murray vòng Varley Đây ứng dụng cầu Wheatstone (H.3.23) Khi cầu Wheatstone cân (điều chỉnh R2 RX  R1( Ra  Rb ) ; R1  R2 Nếu đoạn dây RX có chiều dài LX; Ra có chiều dài La; Rb có chiều dài Lb Các dây có điện trở suất, La = Lb = L thiết diện A: La Lb LX R1   [   ] A R1  R2 A A LX R1  2L ' R1  R2 Hình 3.24: Vòng Varley khóa S vị trí a điều chỉnh R3 để cho cầu cân Ra  Rb R2  R1 R3 Ra  Rb R3 R2  R2 Như điện trở dây dẫn xác định Sau chuyển khóa S sang vị trí b, điện trở chạm mass R x xác định: R3' điều chỉnh đến trị cho cầu (vòng VARLEY) cân Chúng ta có R1( Ra  Rb )  R2 R3' RX  R1  R2 Ví dụ 3.14: Trong mạch hình 3.24 R1 = 1k, R2 = 2k, chiều dài đoạn dây cáp La = Lb = 10Km, điện trở dây cáp 0,02/m Khi khóa S a điều chỉnh R3 =100 cầu cân bằng, S b, R3 = 99 cầu cân Xác định LX chỗ dây chạm mass 1) Cọc đo điện trở đất : cọc kim loại 2) Điện trở đấât : điện trở vùng đấât xung quanh cọc đất 3) Khoảng cách cọc đất : tối thiểu 20 m 4) Nguồn điện áp cung cấp nguồn điện xoay chiều 5) đo điện áp cọc đât đo trung tính điện lực: lớn 10 vôn Không đo điện trỏ đất điện áp lớn 10 vôn Vì dòng trung tính khác không chay qua vùng đất đo 3.7.2 Mạch đo điện trở đất Dùng vôn-kế ampe-kế : p/p trực tiếp Hình 3.26: Mạch đo điện trở đất vôn-kế ampe-kế Cọc A: cọc đo điện trở đất RX; Cọc P: cọc phụ đo điện áp; Cọc C: cọc phụ đo dòng điện Vì dùng điện lưới dùng biến áp cách ly( sơ thứ cấp riêng biệt Phương pháp nầy có sai số điện trở cọc phụ P Rx = V/I Hình 3.27 Hình 3.28 Mạch tương đương ba cọc Mạch đo điện trở đất Vậy điện trở xác định trị gián số đọc A, P,được C phương pháp tiếpcủa vôn-kế ampe-kế Do quan tâm đến sai số vôn-kế Rv điện trở cọc phụ thuộc điện áp RP RX có sai số tương đối: εr = [ RP / (RP + RV ) ] x 100% Trong p/p gián tiếp dùng 2cọc phải đo lần để xác định điện trở RX , Rp Rc sai số 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 kết hợp với mạch điện tử dùng cấu từ điện: điều chỉnh biến trở Rso cho đên điện kế G ( cấu từ điện “ “ đọc trị số RX dóa xoay chạy biến trở Có máy đo điện trở đất có phần đo điện rơi cọc đất với cọc đất 2, thị máy đo cho biết điện áp rơi hai cọc Ví dụ, đo điện áp rơi cọc đất xem cọc an toàn tải với cọc trung tính lưới điện (H.3.34) 1- cọc trung tính điện lực 2- cọc đất đo , trị số đọc máy cho biết điện áp cọc Nếu điện áp lớn 10V không đo dòng điện trung tính lớn qua vùng đấât đo