Kỹ thuật đo lường điện trở

CHƯƠNG 4 4.1. Đo R bằng Volt kế và Ampe ke 4.2. Mạch đo R trong Ohm kế 4.3. Cầu Wheatstone 4.4. Cầu đôi Kelvin 4.5. Đo R có trò số lớn 4.6. Đo điện trở đất R v I x I v + R x _ I A V 4.1. Phương pháp đo gián tiếp (vônmét và ampemét) : 1. Vôn mét mắc sau và Ampe mét mắc trước (lối mắc rẽ ngắn). - Giá trò đo bởi V,A : R x = U/I - Giá trò thực : R* x = U/(I-I V ) - Sai số phép đo : β = (R x -R* x )/ R* x = R x / (R x +R v ) Nếu R v >>R x thì sai số này nhỏ nên sơ đồ này dùng để đo điện trở nhỏ. 2.Vôn mét mắc trước và Ampe mét mắc sau (lối mắc rẽ dài). + I x R x R A I v _ I V A - Giá trò đo bởi V,A : R x = U/I - Giá trò thực : R* x = (U-I x .R A )/ I x - Sai số phép đo : β = (R x -R* x )/ R* x = R A / R x Nếu R A <<R x thì sai số này nhỏ nên sơ đồ này dùng để đo điện trở lớn. 4.2. Phöông phaùp ño so saùnh : So saùnh c n o v i i n tr m u ñaõã bi t:ầ đ ớ đ ệ ở ẫ ế R x = .R m V 1 V 2 R x = .R m A 2 A 1 2. So saùnh song song : R x R m 1. So saùnh noái tieáp: 4.3. Phương pháp đo trực tiếp : 1. mmét nối tiếp : a. Sơ đồ mạch : b. Nguyên lý ; - Dòng điện qua chỉ thò : I m = E/(R x +R 1 +R m ) Khi R x = 0, I m = E/(R 1 +R m ) = I max - Trong qúa trình đo E, R 1 , R m = const I m = f(R x ) Thang đo được khắc độ theo R x cần đo .R 1 : Điện trở chuẩn giới hạn đo .R m : Điện trở chỉ thò .E ; nguồn sức điện động (pin) Chú ý : - Thang đo có độ chia nghòch và không đều. - Kết qủa đo phụ thuộc vào nguồn cung cấp. Khi R x = ∞ , I m = 0 R x R 1 R m E I m 0 Ω 8 c. Mạch đo trong thực tế ( Máy đo VOM) : R x R 1 R m E I m R 2 Để kết quả đo không thay đổi theo điện áp nguồn,người ta mắc thêm một biến trở R 2 // với chỉ thò để điều chỉnh “0Ω” khi nguồn E thay đổi. Như vậy trước khi đo phải ngắn mạch hai đầu máy đo và điều chỉnh R 2 để m kế chỉ “0” rồi mới tiến hành phép đo. d. Độ chính xác của ohm_kế : Vì mạch đo điện trở không tuyến tính theo thang đo, nên sai số tăng nhiều ở khoảng đo không tuyến tính. Khi ohm-kế chỉ ½ thang đo, thì điện trở R x = nội trở của 0hm-kế. Nếu ở ½ thang đo dòng điện chỉ thò có sai số ± 1% của thang đo thì kết quả đo điện trở sẽ có sai số là ± 2% Ví dụ: Nếu dòng điện chỉ thò có sai số ± 1% thì sai số của dòng điện ở ½ thang đo là ± 2%, kết quả đo điện trở sẽ có sai số là 2%.(R 1 +R x ) Ví dụ: _ Nếu sai số thang đo điện trở là 1%, R 1 có sai số ± 1,ở ½ thang sai số dòng điện là 2% thì kết quả sai số phép đo điện trở là ∆R X % = 2%x(R 1 +R x ) = 2%x2R 1 = 4% _ Nếu sai số thang đo điện trở là 1%, R 1 có sai số ± 1%,ở 0,8 thang sai số dòng điện là : 1%.1/0,8 = 1,25%, R 1 = 4.R x thì kết quả sai số phép đo điện trở là ∆R X % = 1,25%x(R 1 +R x ) = 1,25% x 5 = 6,25% d. Maïch ño Ω trong maùy ño VOM : 2. Đo điện trở trong VOM điện tử : 1. Nguyên lý: 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 của vôn kế điện tử Mạch đo điện trở có hai dạng: _ Dạng nối tiếp _ Dạng mắc rẽ 2. Dạng nối tiếp: Mạch đo điện áp DC 1,5V X 100K X 10K X 100 X 1 1MΩ 100kΩ 100Ω 10Ω R X E 1,5V - Mạch thay đổi giới hạn thang đo gồm các điện trở chuẩn nối tiếp với điện trở R X là các điện trở có cấp chính xác cao,sai số < 1% - Vì tổng trở vào của đo điện áp DC rất lớn nên điện áp trên điện trở chuẩn không đáng kể. V đo = E.R x / (R x + R 1 ) - Kết qủa đo R X = Trò số đọc x hệ số nhân của giới hạn đo Ví dụ: Ở thang đo Rx100, trò số đọc trên chỉ thò là 36Ω thì kết quả R x = 3600Ω a. Sơ đồ: b. Nguyên lý: 3. Dạng mắc rẽ: a. Sơ đồ: _ Khi điện trở R x = 0, thì V đo = 0 _ Khi điện trở R x = ∞ thì V đo = E.R 2 /(R 1 +R 2 ) _ Ở giá trò bất kỳ : V đo = E.(R 2 //R x )/(R 1 +R 2 //R x ) = E.(R x .R 2 )/(R x .R 2 +R 1 .(R 2 +R x ) Khi R x = R 1 //R 2 = R 1 .R 2 /(R 1 +R 2 ) thì V đo = ½.E.R 2 / (R 1 +R 2 ) Kim chỉ ½ thang đo Mạch đo điện áp DC 1,5V R X E 1,5V R 1 R 2 V đo b. Nguyên lý: 4. Dạng dùng nguồn không đổi: a. Sơ đồ: b. Nguyên lý: Mạch đo điện áp V đo Mạch dùng nguồn dòng không đổi để điện áp V đo trên điện trở tuyến tính với điện trở R x cần đo V đo = I.R x Nguồn dòng Không đều Thay đổi dòng điện I để thay đổi giới hạn đo của ohm kế. 4.4. Phương pháp cầu đo : 1. Cầu đơn (cầu Wheatstone) : a. Sơ đồ : - R 1 : Hộp điện trở mẫu (0,1÷10 6 Ω) - R 2 ,R 3 : Điện trở tạo tỉ số - Chỉ thò : Điện kế từ điện - U o : Nguồn DC b. Nguyên lý : Khi đo mắc mạch như hình vẽ và điều chỉnh R 1 để I g = 0, cầu cân bằng Ta có : I 1 .R 2 = I 2 .R 3 I 1 .R 1 = I 2 .R x R 1 R x R 3 R 2 + U o I 2 I 1 I g Từ đó : R 2 R 1 R 3 R x = G c. Cầu hộp _ Cân bằng cầu khi đo bằng cách chọn tỷ số R 3 /R 2 giữ cố đònh tỷ số này. _ Thay đổi R 1 cho đến khi cân bằng _ Do vậy thông thường điện trở R 1 được chế tạo có dạng hộp điện trở thập phân có độ chính xác cao và khắc độ trực tiếp giá trò điện trở trên hộp này. Vì vậy nếu R 3 = R 2 thì giá trò điện trở R x lớn nhất sẽ được xác đònh bằng điện trở toàn phần của R 1 . _ Có thể mở rộng giới hạn đo của cầu hộp bằng cách tạo ra R 3 có nhiều giá trò lớn nhỏ hơn nhau 10 lần dùng chuyển mạch B thay đổi tỉ số . Sai số của phép đo điện trở bằng cầu hộp phụ thuộc vào độ ổn đònh, độ chính xác của mạch điện trở nhánh cầu; phụ thuộc vào độ trể biến thiên (R1); độ chính xác và độ nhạy của chỉ thò cân bằng. R R 2 R 1 R X R 3 x1 x10 x100 _ Ta thấy rằng khi : R 3 = R 2 thì R x = R 1 R X = R 1 .R 3 /R 2 [...]... 4.5 Đo điện trở có giá trò lớn : 1 .Đo điện trở bằng Vônmét và Ampemét : Có thể đo điện trở cỡ 105 ÷1010 Ω như điện trở cách điện bằng PP Vôn ampe Nhưng chú ý loại trừ ảnh hưởng của dòng điện rò qua dây dẫn hoặc cách điện của máy Muốn loại trừ dòng điện rò cần phải dùng màng chắn tónh điện hoặc dây có bọc kẽm 1.Hai cực đo 2.Tấm cách điện 3.Cực phụ Đo điện trở cách điện khối Để đo điện trở cách điện. .. đo xoay chiều : Đây là một dạng cầu Wheatstone để đo điện trở của dung dòch có tính chất điện giải bằng hai điện cực cũng được ứng dụng để đo điện trở đất điện trở RA + RB được xác đònh khi cầu cân bằng (giống như phương pháp gián tiếp dùng V.mét và A.mét) R1 RA+RB = R3 R2 4 Đo điện trở đất bằng máy đo điện trở Sơ đồ Dòng điện I1 đi qua cuộn dây 1 của tỉ số kế đi qua vùng đất cần đo điện trở Dòng điện. .. đònh nhờ độ chỉ của Vônmét và điện kế (G) 2 Đo điện trở bằng Megohm mét : Mêgôm mét là dụng cụ dùng để đo điện trở cách điện của các thiết bò điện a Cấu tạo : b Nguyên lý : F: Máy phát một chiều quay tay UF = 500 ÷ 2000 V R1,R2: Điện trở mẫu RX: Điện trở cấn đo Rhc: Điện trở hạn chế CT: Tỉ số kế từ điện Khi đo quay tay quay máy phát F đến tốc độ n = 100 ÷ 120 vg/ph Dòng điện chạy trong các cuộn dây... là điện trở của vùng đất cần đo tiếp xúc với cọc đất sẽ được xác đònh bởi điện áp rơi trên điện trở đất, khi có dòng điện chạy qua nó Trong thực tế điện trở đất phụ thuộc vào môi trường xung quanh (nhiệt độ, độ ẩm),thành phần của đất b.Cọc đo điện trở đất: là thanh dẫn điện bằng kim loại (thường làm bằng đồng) hoặc nhiều thanh dẫn điện được đóng xuống đất, vùng đất cần đo điện trở, c Nguồn điện áp... điện trở cách điện khối Để đo điện trở cách điện khối dùng điện kế G để đo dòng xuyên qua khối cách điện; còn dòng rò trên bề mặt của vật liệu qua cực phụ xuống đất Điện trở cần đo được xác đònh nhờ độ chỉ của Vônmét và điện kế Rx = V Ig Đo điện trở cách điện bề mặt Khi đo điện trở cách điện mặt thì dòng rò trên bề mặt của vật liệu được đo bằng điện kế, còn dòng xuyên qua khối vật liệu thì được nối qua... thì điện áp V AC không thay đổi (các điểm ngoài 10m đẳng thế) - Vì thế 2 cọc đất càch nhau 20m sẽ có điện trở đất không ảnh hưởng lên nhau (trong thực tế 2 cọc cách nhau (10 ÷ 20)m có thể xem như 2 cọc đất riêng biệt) 2 Mạch đo điện trở đất dùng V.mét và A.mét * Phương pháp đo gián tiếp : Mạch đo được mắc như hình vẽ Cọc A : cọc đo điện trở đất Rx Cọc P : cọc phụ đo điện áp Cọc C : cọc phụ đo dòng điện. .. Tổng trở r ngõ ra G Mạch Thevecnin khi tải là điện kế rg : Nội trở điện kế Điện áp ngõ ra để hở của cầu Điện áp ngõ ra khi điện kế được tháo ra khỏi cầu : Vx – V4 = E.[(Rx/(Rx+R1) – R2/(R2+R4)] Tổng trở ngõ ra của cầu được xác đònh: Dòng điện qua điện kế khi cầu không cân bằng : r = (R1//Rx) + R2//R4) Ig = Vx – V 4 r + rg Như vậy dòng điện qua điện kế sẽ phụ thuộc vào RX hay sự thay đổi ∆RX cần đo Phương... chiều dài hai phấn ống này - Thang chia độ giá trò tỉ số hai điện trở được khắc song song với ống dây điện trở này từ 0 ÷ ∞ - Điều chỉnh vò trí con trượt D trên biến trở để đạt Rx = R1 R3 được điều kiện cân bằng cầu Giá trò điện trở cần R2 đo Rx được xác đònh theo công thức - Mở rộng dải đo của cầu bằng cách chế tạo điện trở R 1 thành nhiều điện trở có giá trò khác nhau và thông qua chuyển mạch B để thay... I2 = Uo/(R2 + r2 + RX) Trong qúa trình đo: r1,r2,R1,R2 là các hằng số R2 + r2 + RX =f R1 + r1 α = f(RX) Chú ý : _ Khi đo tránh chạm vào các cực của MΩ mét _ Chỉ đọc kết qủa sau khi đo khoảng 20 ÷ 30 s _ Điện trở cách điện của các thiết bò điện khi sư dụng ở mạng điện hạ áp phải RCĐ ≥ 0,5 MΩ 3 ỨNG DỤNG : a, Đo điện trở cách điện dây lưới đện khi cắt nguồn : Mạch đo được ngắt ra khỏi nguồn _ MΩ được nối... điện Điện trở cho bởi vôn mét V: VAP = I.(Rx + Rp) Với I = I1 + Iv, cho bởi Ampe kế Nếu: Iv . CHƯƠNG 4 4.1. Đo R bằng Volt kế và Ampe ke 4. 2. Mạch đo R trong Ohm kế 4. 3. Cầu Wheatstone 4. 4. Cầu đôi Kelvin 4. 5. Đo R có trò số lớn 4. 6. Đo điện trở đất R v I x I v + R x _ I A V 4. 1. Phương. 10Vx{(∆R min +2kΩ)/(2kΩ+∆R min +3,5kΩ) – 4kΩ/(7kΩ+4kΩ)} {(∆R min +2kΩ)/(2kΩ+∆R min +3,5kΩ) – 4kΩ/(7kΩ+4kΩ)} = 6,32mV/10 = 0,632mV (∆R min +2kΩ)/(2kΩ+∆R min +3,5kΩ) = 0,632mV+4kΩ/(7kΩ+4kΩ) 2. Cầu đôi (cầu Kelvin). cho hoặc R = 0 R 1 R 2 = R 3 R 4 Thì : R x = . R 1 R 2 R 0 R x = . R 1 R 2 R 0 + R.R 4 R+R 3 +R 4 R 1 R 2 - R 3 R 4 4. 5. Đo điện trở có giá trò lớn : 1.Đo