Chương 3: ĐO DỊNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP
3.2.1 Đo điện áp một chiều (DC):
Nguyên lí đo:
Điện áp cần đo được chuyển thành dịng điện đi qua cơ cấu chỉ thị. Nghĩa là, đo
điện áp thơng qua dịng điện chạy qua cơ cấu. Các cơ cấu từ điện, điện từ, điện động đều được dùng làm Volt kế đo điện áp một chiều.
Nếu dùng các cơ cấu chỉ thị trên trực tiếp đo điện áp một chiều thì trị số điện áp đo
được sẽ khơng đáng kể, thường khơng quá 1 [V] do giới hạn đo của chúng bị hạn chế
bởi dịng lệch tồn phần. Để đo được các điện áp lớn hơn, ta phải mở rộng thang đo bằng cách dùng thêm các điện trở phụ Rp mắc nối tiếp với cơ cấu đo.
Trị số điện áp cần đo: U = Im.(Rm + Rp)
Im: Dịng điện chạy qua cơ cấu [A] Rm: Điện trở nội của cơ cấu [Ω]
Rp: Điện trở phụ mắc nối tiếp với cơ cấu [Ω] Do đĩ: Rp = IU
m - Rm
Tổng trở vào của Volt kế: ZV = Rm + Rp
Tổng trở vào Volt kế khơng phải là một giá trị cố định mà sẽ thay đổi theo tầm đo. Tầm đo điện áp càng lớn thì điện trở phụ mắc nối tiếp sẽ càng lớn do vậy tổng trở vào sẽ càng lớn.
Việc mở rộng thang đo điện áp ta cĩ thể sử dụng điện trở phụ mắc riêng biệt hoặc
điện trở phụ vạn năng.
Mỗi tầm đo điện áp cĩ một điện trở phụ tương ứng, điện áp càng lớn thì điện trở
phụ mắc nối tiếp cĩ giá trị càng lớn. Dạng mạch này thuận tiện cho việc sửa chữa, điều chỉnh song cũng cĩ nhược điểm như mạch dùng điện trở shunt riêng biệt.
Ví dụ 4:
Volt kế dùng cơ cấu từ điện cĩ Rm = 0,5 [kΩ], Imax = 100 [µA].
Giả sử mạch đo điện áp của Volt kế sử dụng điện trở phụ riêng biệt.
Hãy tính giá trị điện trở phụ cho ba tầm đo V1 = 2,5 [V], V2 = 10 [V], V3 = 50 [V].
Đáp số:
Rp1 = 24,5 [KΩ]; Rp2 = 99,5 [KΩ]; Rp3 = 499,5 [KΩ]
Mạch đo điện áp dùng điện trở phụ vạn năng:
Trong mạch đo điện áp dùng điện trở phụ vạn năng, ta thấy điện trở phụ của thang
đo điện áp nhỏ là một phần trong điện trở phụ của thang đo điện áp lớn hơn. Việc sử
dụng điện trở phụ vạn năng sẽ tiết kiệm hơn về kinh tế và được sử dụng nhiều hơn
trong các đồng hồ đo điện vạn năng, nhưng việc sửa chữa, điều chỉnh sẽ phức tạp hơn vì điện trở phụ của các thang đo cĩ liên quan với nhau. Khi hư hỏng điện trở phụ của thang đo điện áp nhỏ thì thang đo lớn cũng bị ảnh hưởng vì khơng đo chính xác điện
áp được nữa.
Ví dụ 5:
Volt kế dùng cơ cấu từ điện cĩ Rm = 300 [Ω], IFS = 0,3 [mA]. Giả sử mạch đo điện áp của Volt kế sử dụng điện trở phụ vạn năng.
Hãy tính giá trị điện trở phụ để thang đo điện áp của đồng hồ vạn năng đo được điện áp: 6 [V], 30 [V], 150 [V].
Đáp số:
Rp1 = 19,7 [KΩ]; Rp2 = 99,7 [KΩ]; Rp3 = 499,7 [KΩ]