Chương 3.1 – Đo điện trở V

Chương 3
3.1 – Đo điện trở bằng V-kế &A-kế
3.2 – Mạch đo Ohm-kế


3.1 - Đo điện trở bằng V-kế &A-kế
• Đo phần tử điện trở đang hoạt động với nguồn cung
cấp ( đo nóng )
• Mắc rẽ dài ( hình 3.1a) : có sai số do nội trở ampe kế
• Mắc rẽ ngắn ( hình 3.1b) : có sai số do tổng trở vào
của vơn kế.
• Thí dụ: đo điện trở rỉ của tụ điện ở điện áp hoạt động
bằng vôn kế thường mắc nối tiếp với tụ điện:
V
• Điện trở rỉ RX =
Vc điện áp của 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 bộ chỉ thị
khơng tuyến tính theo trị số điện trở đo.
• Mạch đo thực tế ( hình 3.5) : có biến trở R2 chỉnh 0
cho trị số Ohm kế khi pin yếu và điện trở R1 có trị số
thay đổi phụ thuộc tầm đo.
• Ngun lý phân tầm đo điện trở : dòng điện qua bộ

chỉ thị có cùng trị số, khi điện trở Rx : 10Ω ( tầm
X1) ; 100Ω ( tầm X10 ) ; 1000Ω (tầm X100 )


Mạch đo điện trở


3. 3 - Ohm kế điện tử
• Nguyên lý đo : chuyển điện trở đo Rx thành điện áp đo Vx
đưa vào vôn kế điện tử ( bằng cách cho nguồn dịng I qua Rx )
• Ngun lý phân tầm đo: nguồn dòng I qua Rx giảm khi tầm đo
tăng ( tầm tăng 10 lần thì dịng I giảm 10 lần )


Ohm kế điện tử có nguồn dịng
• Tại một 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 chính xác: phụ thuộc độ nhạy của bộ chỉ thị cân
bằng và sai số của điện trở trong cầu đo.Dùng điện kế
điện tử có độ nhạy cao thì càng chính 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 bằng :
•
•
•
•
•

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 của cầu: không đo được giá trị điện trở nhỏ
dưới 1Ω.
• Lý do : do ảnh hưởng của điện trở của dây dẩn


3.5 - Cầu đơi Kelvin
• Điện trở 4 đầu: 2 đầu thế nối
vào cầu đo có dịng điện nhỏ.
2 đầu dịng có dịng điện lớn vài
ampe,cách đầu thế vài cm
tránh hiện tượng nhiệt điện

• Loại bỏ điện trở dây dẩn khi
cầu cân bằng
• với điều kiện cân
bằng của cầu và
luôn luôn có p = P
và r = R thì phần tử
đo Q được xác định
• Q = S( P/R)

• Đo in tr m v à

ã Hỡnh 3.11
ã Hỡnh 3.12
ã Hỡnh 3.13


3.6 – Megohm kế
• Dùng vơn kế và microampe kế : ( hình 3.14 )
• Dịng điện qua vật liệu cách điện có thể tăng lên khi 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
vịng dây bảo vệ ( guard wire - hình 3.14b ) hoặc vịng bảo vệ
( guard ring – hình 3.15)
• Cọc guard được nối với vòng dây hoặc 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, chúng ta cũng dùng vòng
bảo vệ như hình 3.16a và được phân tích
thành mạch tương đương (H.3.16b), điện trở
b và c là hai điện trở rỉ bề mặt và bề
mặt dưới của 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 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 )và Cuộn dây kiểm soát (control
coil). Máy phát tạo ra điện áp cao kV ( 2kV),trị số
chỉ thị MΩ không phụ thuộc điện áp cung cấp
Như vậy góc quay i phụ thuộc vào trị số đo RX.

g

Đặc biệt khi kim chỉ thị giữa thang đo:

1
1
2

 RX = R1 + r1 – R2 – r2
Neáu: 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


Hình 3.23: Vòng Murray đo điện trở chạm mass
Phương pháp thường dùng để xác định vị
trí chạm mass là vòng thử nghiệm (test
loop). Những phương pháp này đủ xác định
chỗ hỏng. Mạch thường dùng là vòng
Murray và vòng Varley. Đây cũng là một
ứng dụng của cầu Wheatstone (H.3.23). Khi
cầu Wheatstone cân bằng (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 cùng
điện trở suất, La = Lb = L và cùng thiết diện A:

La
Lb
LX
R1


[   ]
A
R1  R2 A
A

LX

R1

2L '
R1  R2


Hình 3.24: Vòng Varley
khóa S ở vị trí a điều chỉnh R3 để sao cho cầu

cân bằng.
Ra  Rb
R2

R1
R3

Ra  Rb

R3 R2

R2

Như vậy điện trở dây dẫn được xác định. Sau đó
chuyển khóa S sang vị trí b, điện trở chạm mass R x
được xác định:


R3'
điều chỉnh đến trị

cho cầu (vòng VARLEY) cân bằng. Chúng ta coù

R1( Ra  Rb )  R2 R3'
RX 
R1  R2

Ví dụ 3.14: Trong mạch hình 3.24 R1 = 1k, R2 = 2k,
chiều dài của đoạn dây cáp La = Lb = 10Km, điện
trở của dây cáp 0,02/m. Khi khóa S ở a điều

chỉnh R3 =100 thì cầu cân bằng, còn khi S ở b,
R3 = 99 thì cầu cân bằng. 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 giữa 2 cọc đất : tối
thiểu 20 m
4) Nguồn điện áp cung cấp nguồn
điện xoay chiều
5) đo điện áp giữa cọc đât đo và
trung tính điện lực: nếu lớn hơn 10 vôn.
Không được đo điện trỏ đất khi điện áp lớn
hơn 10 vôn. Vì dòng trung tính khác không
chay qua vùng đất đo


3.7.2 Mạch đo điện trở đất
Dùng vôn-kế và ampe-kế : p/p
trực tiếp

Hình 3.26: Mạch đo điện trở đất bằng vôn-kế và
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 cho nên dùng biến áp cách
ly( sơ và thứ cấp riêng biệt
Phương pháp nầy có sai số do điện trở cọc phụ P

Rx = V/I


Hình 3.27

Hình 3.28

Mạch tương đương của ba
cọc

Mạch đo điện trở đất
bằng

Vậy điện trở
xác định
bởi
trị gián
số đọc
A, P,được
C
phương
pháp
tiếpcủa
vôn-kế và ampe-kế. Do đó nếu chúng ta quan
tâm đến sai số do vôn-kế Rv và điện trở cọc phụ
thuộc điện áp RP thì RX có sai số tương đối:

εr = [ RP / (RP + RV ) ] x 100%
Trong p/p gián tiếp chỉ dùng 2cọc nhưng phải
lần lượt đo 3 lần để xác định 3 điện trở RX , Rp

và Rc không có sai số do 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 sự kết hợp với
mạch điện tử dùng cơ cấu từ điện: điều
chỉnh biến trở Rso cho đên khi điện kế G ( cơ cấu
từ điện chỉ “ 0 “ đọc trị số RX dóa xoay con chạy
biến trở


Có những máy đo điện trở đất có phần đo
điện thế rơi trên cọc đất 1 với cọc đất 2, khi đó
bộ chỉ thị trên máy đo cho biết điện áp rơi trên
hai cọc. Ví dụ, đo điện áp rơi trên cọc đất được xem
là cọc an toàn của tải với cọc trung tính của lưới
điện (H.3.34).
1- cọc trung tính điện lực 2- cọc đất đo , trị số đọc
trên máy cho biết điện áp giữa 2 cọc. Nếu điện
áp lớn hơn 10V thì không được đo vì dòng điện
trung tính quá lớn đi qua vùng đấât đang đo.