Thư mục

Dành cho Quảng cáo

  • ViOLET trên Facebook
  • Học thế nào
  • Sách điện tử Classbook
  • Xa lộ tin tức

Hỗ trợ kỹ thuật

  • (Hotline:
    - (04) 66 745 632
    - 0982 124 899
    Email: hotro@violet.vn
    )

Thống kê

  • lượt truy cập   (chi tiết)
    trong hôm nay
  • lượt xem
    trong hôm nay
  • thành viên
  • Chào mừng quý vị đến với Thư viện Bài giảng điện tử.

    Quý vị chưa đăng nhập hoặc chưa đăng ký làm thành viên, vì vậy chưa thể tải được các tư liệu của Thư viện về máy tính của mình.
    Nếu đã đăng ký rồi, quý vị có thể đăng nhập ở ngay ô bên phải.

    đo lường

    (Bài giảng chưa được thẩm định)
    Nguồn:
    Người gửi: Ngô Tấn Phúc Hy
    Ngày gửi: 22h:24' 20-05-2010
    Dung lượng: 1.0 MB
    Số lượt tải: 303
    Số lượt thích: 0 người

    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    3.1 ĐO ĐIỆN TRỞ BẰNG VÔN-KẾ VÀ AMPE-KE
    Hình 3.1: a) Mạch đo RX; b) Mạch đo RX
    Đây là phương pháp xác định phần tử điện trở đang hoạt động (đo nóng) theo yêu cầu.
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Có hai cách mắc để đo điện trở:
    Hình 3.1a: Vôn-kế mắc trước, ampe-kế mắc sau (lối mắc rẽ dài). Khi đó điện trở cần đo RX được xác định bởi:
    trong đó: V - cho bởi vôn-kế; I - cho bởi ampe-kế.
    Ta thấy có sai số trong việc xác định RX do ảnh hưởng nội trở của ampekế.
    Nếu Ra (nội trở của ampe-kế) rất nhỏ so với RX thì VX > Va. Sai số do ảnh hưởng của ampe-kế không đáng kể.
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Hình 3.1b: Ampe-kế mắc trước, vôn-kế mắc sau (lối mắc rẽ ngắn). Điện trở RX vẫn được xác định bởi:
    Hình 3.1: b) Mạch đo RX
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    trong đó: I = IX + IV - cho bởi ampe-kế với IV dòng điện đi qua vôn-kế.
    Nếu IV << IX tổng trở vào của vôn-kế rất lớn so với RX thì sai số do ảnh hưởng của vôn-kế không đáng kể.
    Ví dụ 3.1: Đo điện trở rỉ của tụ điện (RX) khi hoạt động ở điện áp qui định. Mạch đo được mắc theo hình 3.2. Vôn-kế có tầm đo 50V và độ nhạy 20k?/VDC được mắc nối tiếp với
    tụ điện C cần đo. Kim chỉ thị điện áp 10vôn. Khi đo điện áp rơi trên tụ điện. Diện áp đầu vào Vs = 300V
    VC = VS -V
    = 300V - 10V = 290V
    Hình 3.2: Đo điện trở rỉ RX
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Dòng điện tối đa Imax của cơ cấu chỉ thị bằng 50 ?A (kim chỉ 10V) Vậy điện trở rỉ của tụ điện
    Ví dụ 3.2: Trong mạch hình 3.1a, vôn-kế có độ nhạy 10k?/V chỉ 500 vôn và ampe-kế chỉ 0,5A có RA = 10?. Vôn-kế đặt ở tầm đo 1000V. Xác định điện trở RX.
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Ví dụ 3.3: Nếu vôn-kế và ampe-kế được mắc theo hình 3.1b thì vôn-kế và ampe-kế đọc bao nhiêu? Khi R = 990?, vôn-kế có độ nhạy 10k?/V, ở tầm đo 1000V. E = 500V, Ra = 10?

    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    3.2 ĐO ĐIỆN TRỞ DÙNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN ÁP BẰNG BIẾN TRỞ
    Hình 3.3: Đo điện áp bằng phương pháp biến trở suy ra RX theo RS
    Suy ra:
    VRX và VS được đo bằng phương pháp biến trở.
    Đo điện trở bằng phương pháp so sánh này không phụ thuộc vào dòng điện I cung cấp cho mạch đo.
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    3.3 MẠCH ĐO ĐIỆN TRỞ TRONG OHM-KẾ
    Trong máy đo vạn năng (multimeter V.O.M) có phần đo điện trở (ohmkế). Trong trường hợp dùng ohm-kế để đo điện trở thì trạng thái đo là phần tư điện trở đo (RX) không có năng lượng (đo nguội), mạch đo sẽ là nguồn năng lượng riêng (nguồn pin).
    3.3.1 Mạch nguyên lý đo điện trở
    Hình 3.4: a) Mạch ohm-kế
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Đây là mạch ohm-kế kiểu mắc nối tiếp, dòng điện qua cơ cấu chỉ thị R1:
    với: R1 - điện trở chuẩn của tầm đo; Rm - điện trở nội của cơ cấu.
    Khi RX ? 0?; Im ? Imax (dòng cực đại của cơ cấu điện từ).
    Khi RX ? ?; Im ? Imax (không có dòng qua cơ cấu).
    b) Thang đo không tuyến tính của ohm-kế
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Ví dụ 3.4: Eb = 1,5V; Imax = 100?A; R1 + Rm = 15k?.
    Xác định chỉ thị của kim khi RX = 0 và sự chỉ thị trị số điện trở khi Im= 1/2 thang đo; 1/4thang đo; 3/4 thang đo.
    3.3.2 Mạch đo điện trở thực tế
    Trong thực tế nguồn pin Eb có thể thay đổi. Khi RX ?0?, Im qua cơ cấu không bằng Imax, do đó mạch đo có thể mắc thêm R2 (H.3.5) biến trở này dùng để chỉnh điểm "0?" cho mạch đo khi Eb thay đổi. Như vậy trước khi đo phải ngắn mạch hai đầu AB, điều chỉnh R2 để sao cho ohm-kế chỉ "0?".
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Theo mạch trên ta có:
    Nếu R2 // Rm << R1, thì:
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Như vậy điện áp:
    Im qua cơ cấu chỉ thị:
    Do đó mỗi lần đo cho RX ?0 điều chỉnh R2 để có:
    Sao cho khi Eb có sự thay đổi thì sự chỉ thị RX sẽ không thay đổi.
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Ví dụ 3.5: Eb = 1,5V; R1 = 15k?; Rm = 1k?; R2 = 1k?; Imax = 50?A. Xác định trị số đọc của RX khi Ib = Imax; Im= Imax ; Im = 3/4Imax
    3.2.3 Nguyên lý đo của ohm-kế tuyến tính
    Thang đo của ohm-kế theo nguyên lý dòng điện như đã đề cập ở trên không tuyến tính theo điện trở đo. Do đó trong các mạch đo ohm-kế tuyến tính trong máy đo điện tử chỉ thị kim hoặc chỉ thị số, chúng ta chuyển trị số đo điện trở RX sang điện áp đo VX bằng cách cung cấp nguồn dòng điện I không đổi (bất chấp trị số RX). VX = RX I .Sau đó RX được đo bởi mạch điện áp, VX tuyến tính theo RX.
    Như vậy: Khi RX ? 0, VX ? 0 Vôn.
    Khi RX ? ?, VX tiến đến giá trị lớn nhất của mạch đo
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    3.2.4 Độ chính xác của ohm-kế
    Do mạch điện trở không tuyến tính theo thang đo, nên sai số tăng nhiều ở khoảng đo phi tuyến. Vì vậy khoảng thang đo có sai số cho phép trong khoảng từ 10 90% khoảng hoạt động với điều kiện chỉnh "0?" cho mỗi tầm đo.
    Như đã nói phần trước khi ohm-kế chỉ thị 1/2 thang đo thì điện trở RX bằng nội trở của mạch ohm-kế. Nếu ở 1/2 thang đo của sự chỉ thị dòng điện có sai số 1% của thang đo điện trở dẫn đến sai số là 2% kết quả đo điện trở.
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    3.4 CẦU WHEATSTONE ĐO ĐIỆN TRỞ
    Để cho điện trở được chính xác hơn, chúng ta dùng cầu Wheatstone để đo điện trở bằng hai phương pháp
    ?? Phương pháp cân bằng
    ?? Phương pháp không cân bằng
    3.4.1 Đo điện trở dùng cầu Wheatstone cân bằng
    Đây là phương pháp thường dùng trong phòng thí nghiệm vì những ưu điểm của nó.
    Nguyên lý cầu Wheatstone
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Hình 3.8: Cầu Wheatstone đo điện trở
    Khi cầu Wheatstone cân bằng là dòng điện qua điện kế G = 0:
    VP= VQ và VR = VS
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Nếu dòng I1 qua P và R, dòng I2 qua Q và S.
    I1P = I2 Q và I1R = I2S.
    Với trị số P, Q, S biết chính xác, điện trở R được xác định. Kết quả đo R không phụ thuộc vào nguồn cung cấp E. Đây cũng là ưu điểm của phép đo. Độ chính xác của R phụ thuộc vào độ nhạy của điện kế G. Độ nhạy của điện kế lớn dẫn đến sự cân bằng tốt hơn.
    * Sai số của điện trở P, Q, S cũng ảnh hưởng của sai số R.
    ?R = ?S + ?R + ?Q
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    3.4.2 Đo điện trở dùng cầu Wheatstone không cân bằng
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Phương pháp này cần nguồn E cung cấp cho cầu đo được ổn định, vì điện áp ra có phụ thuộc vào nguồn E. Ngoài ra cũng còn phụ thuộc vào độ chính xác của các phần tử cầu Wheatstone. Độ nhạy của cầu phụ thuộc vào nguồn cung cấp E và nội trở của bộ chỉ thị (hoặc tổng trở vào của mạch khuếch đại nếu điện áp ở ngõ ra của cầu được đưa vào mạch khuếch đại).
    Điện áp ở ngõ ra của cầu:
    Tổng trở ngõ ra của cầu được xác định:
    r = [P // R] + [Q // S]
    Do đó dòng điện Ig qua điện kế khi cầu không cân bằng:
    rg - nội trở của điện kế G
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    3.4.3 Tầm đo điện trở của cầu Wheatstone
    Để cho điện trở đo bởi cầu Wheatstone được chính xác thì giá trị đo của nó phải lớn hơn giá trị điện trở tiếp xúc và điện trở dây nối.
    Hình 3.10: Điện trở dây nối gây ra sai số ở cầu Wheatstone
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    3.5 CẦU ĐÔI KELVIN
    Đây là cầu đo đặc biệt được dùng để đo điện trở giá trị nhỏ.
    3.5.1 Điện trở bốn đầu
    Những điện trở có giá trị nhỏ như điện trở shunt cần phải có đầu điện trở được xác định chính xác, để tránh sai số do sự tiếp xúc của đầu điện trở với dây dẫn điện có dòng điện lớn đi qua. Do sự xuất hiện hiệu ứng nhiệt điện có thể có, cho nên điện trở được chế tạo bốn đầu (H.3.11), hai đầu dòng điện thường có bề mặt tiếp xúc với dây dẫn có diện tích lớn; còn hai đầu nhỏ gọi là đầu thế (potential terminal) được nối vào ampekế (miliampe-kế), giá trị điện trở được tính ở hai đầu này và không có điện áp rơi trên đầu thế này do hiệu ứng nhiệt điện.
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Hình 3.11: Điện trở bốn đầu
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    3.5.2 Cầu đôi Kenvin
    Trong cầu đo này có điện áp đáng kể rơi trên điện trở Y của đoạn dây nối a, b. Nếu tỉ số của phần tử P /r =p/ R (P=p và R=r) thì khi đó sai số do điện áp rơi trên dây dẫn Y sẽ bị loại bỏ.
    Hình 3.12: Cầu đôi Kelvin đo điện trở nhỏ
    I + i1
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Khi cầu cân bằng thì Vg = 0:
    dòng i1 qua điện trở P và R; dòng I qua điện trở Q và S
    dòng i2 qua p và r; dòng I- i2 qua điện trở Y.
    Bởi vì không có điện áp rơi trên điện kế G cho nên:
    i1P = IQ + i2p
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Q không phụ thuộc vào điện trở dây dẫn, Y, S là điện trở mẫu có sai số nhỏ, P là hộp điện trở thay đổi có độ chính xác cao và độ phân giải nhỏ (có thể từng bước thay đổi là 0,1? (hoặc 1?)), R là điện trở thay đổi tầm đo cho cầu.
    Hình 3.13: Cầu Kelvin với điện trở Q, S có bốn đầu
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Cầu đo Kelvin thực tế dùng điện mẫu S có bốn đầu như hình 3.13. Vì Q và S thường có điện trở nhỏ từ vài microohm (??), vài m? (miliohm) đến 1? cho nên dòng I+i1 thường có trị số hạn chế (vài ampe). Vì vậy phải có biến trở Rb và ampe-kế theo dõi. Độ chính xác của cầu đo Kelvin cũng giống như cầu Wheatstone (đã được phân tích). Đối với những điện trở đo Q có giá trị nhỏ hơn
    0,1?? (microohm) độ chính xác sẽ kém đi nhiều.
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    3.6 ĐO ĐIỆN TRỞ CÓ TRỊ SỐ LỚN
    Trong phần này chúng ta đề cập đến phương pháp đo điện trở có giá trị lớn (vào khoảng vài megohm trở lên) dùng vôn-kế, microampe-kế, cầu Wheatstone và megohm-kế chuyên dụng. Khi đo điện trở có trị số rất lớn như đo điện trở cách điện của vật liệu thông thường sẽ có hai phần tử điện trở.
    ?? Điện trở khối (volume resistance).
    ?? Điện trở rỉ bề mặt (surface leakage resistance).
    Hai phần tử điện trở này xem như song song với nhau, như vậy hai điện trở có trị số có thể so sánh được sẽ ảnh hưởng đáng kể đến điện trở khối cần đo của vật liệu cách điện.
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    3.6.1 Phương pháp đo điện trở lớn dùng vôn-kế và microampe-kế
    Cầu đo điện trở cách điện của vỏ bọc giữa dây dẫn trong và dây dẫn bên ngoài (vỏ giáp bằng kim loại) của dây dẫn điện đồng trục có vỏ bọc giáp
    Hình 3.14: Đo điện trở cách điện lớp vỏ bọc
    a) Dòng rỉ bề mặt IS; b) Có vòng dây bảo vệ
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    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).
    ?? Cuộn dây kiểm soát (control coil).
    Hình 3.17: Megohm-kế chuyên dùng
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Theo mạch cụ thể của megohm-kế: Nguồn E được cung cấp bởi máy phát điện quay tay (hoặc nguồn phát bằng mạch điện tử dùng pin như các máy mới sau này). Dòng I1 qua cuộn dây kiểm soát:
    R1 - điện trở chuẩn, r1 - điện trở nội của khung quay kiểm soát dòng I2 qua cuộn dây lệch.
    RX - điện trở đo; R2 - điện trở chuẩn; r2 - điện trở nội của khung quay lệch.
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    ?? Khi RX ? ?; I2 ? 0: Dòng điện I1 kéo kim chỉ thị lệch tối đa về phía trái thang đo có trị số ?.
    ?? Khi RX ? 0; I2 ? I2max (cực đại)
    Tỉ số ?2/ I1? trị số cực đại kim chỉ thị lệch về phía phải (trị số 0?)
    ?? Khi RX ? trị số bất kỳ khi đó góc quay ?i.

    Như vậy góc quay ?i phụ thuộc vào trị số đo RX.
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    * Đặc biệt khi kim chỉ thị giữa thang đo:
    Nếu: r2 = r1 ? RX = R1 - R2.
    Như vậy thay đổi tầm đo cho thang đo bằng cách thay đổi trị số R2.
    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 (RS) khi đo điện trở cách điện
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    3.7 ĐO ĐIỆN TRỞ ĐẤT
    Cọc đo điện trở đất

    Điện trở đất

    Khoảng cách giữa các cọc đất
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    d. Nguồn điện áp cung cấp cho mạch đo
    Phải là nguồn xoay chiều (do đất có nhiều thành phần hóa học nếu đưa nguồn một chiều sẽ điện phân đất)
    Nếu dùng điện lưới của điện lực thì phải dùng biến áp cách ly tránh ảnh hưởng dòng trung tính (nếu có do điện
    thế lưới mất đối xứng) và cọc đất của dây trung tính.
    3.7.2 Phương pháp đo điện trở đất
    a. Phương pháp trực tiếp
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Mạch đo điện trở đất bằng phương pháp trực tiếp
    Sơ đồ tương đương
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Điện áp cho bởi vôn-kế V:
    với I = I` + IV cho bởi ampe-kế.
    Nếu: IV << I` thì I` ? I. Do đó:
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    b. Phương pháp gián tiếp: Trong trường hợp này đo điện trở
    đất từng 2 cọc
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    3.8 OHM KẾ ĐIỆN TỬ
    3.8.1 Nguyên lý: dựa trên cơ sở đo điện áp. Nghĩa là chuyển điện trở đo thành điện áp đo.
    Mạch đo điện trở dạng nối tiếp
    Vđo=
    ?? Khi RX = 0? (nối tắc hai đầu AB), Vđo = 0V
    ?? Khi RX ? ?? (hai đầu AB để hở), Vđo = 1,5V
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Mạch đo điện trở dạng mắc rẽ
    R1
    R2
    Rx
    Khi RX = 0?, khi đó Vđo = 0V
    Khi RX ? ? thì Vđo=
    Khi RX có trị số bất kỳ Vđo =
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    BÀI TẬP CHƯƠNG 3
    Bài 1: Một ohm-kế loại nối tiếp có mạch đo
    Nguồn Eb = 1,5V, cơ cấu đo có Ifs = 100?A.
    Điện trở R1 + Rm = 15k?.
    a) Tính dòng điện chạy qua cơ cấu đo khi Rx = 0
    b) Tính trị giá Rx để cho kim chỉ thị có độ lệch bằng 50% FSD, 25% FSD và 75% FSD (FSD: độ lệch tối đa thang đo).
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Bài 2: Một ohm-kế có mạch đo như hình vẽ. Biết: Eb = 1,5V; R1 = 15k?; Rm = 50?; R2 =50?, cơ cấu đo có Ifs = 50?A.
    Tính trị giá Rx khi kim chỉ thị có độ lệch tối đa: (FSD); 1/2 FSD và 3/4 FSD.
    Ib
    I2
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    Bài 3: Một Ohm-kế có mạch đo ở bài 2. Có nguồn Eb giảm xuống chỉ còn 1,3V. Tính trị giá mới của R2? Tính lại các trị giá Rx tương ứng với độ lệch của kim: 1/2 FSD, 3/4 FSD.
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
    CHUONG 3: DO ĐIỆN TRỞ
     
     
     
    Gửi ý kiến
    print