CHUONG 4 ĐO RLC, ĐO ĐIỆN TRỞĐIỆN CẢMĐIỆN DUNG

CHƯƠNG 4

ÑO R – L – C


1. Dùng vôn kế và ampe kế :
a) Mạch mắc trước (vôn kế mắc trước ampe kế) :
Sai số :

RA

100 %
R
Nhận xét : nếu RA<< R thì sai số nhỏ nên mạch này dùng
để đo điện trở có giá trò lớn.
b) Mạch mắc sau (vôn kế mắc sau ampe kế):
Sai số :

R

100 %
R  RV
Nhận xét : nếu RV >> R thì sai số nhỏ nên mạch này
dùng để đo điện trở có giá trò nhỏ.

C
H

Ư
Ơ
N

G
4


c) Maïch so saùnh doøng :
Rx

Rm

C
A2
Rx =
.Rm
A1

H

Ö
Ô

d) Maïch so saùnh aùp :

Rx =

V1
.Rm
V2

N
G

4


2. Dùng Ôm kế :

C

a) Cấu tạo cơ bản của Ôm kế :
Im = E/(Rx+R1+Rm)

Rx
R1 Im
Rm

Em, R1, Rm = const
Khi Rx =

8

E

H

Trong đó:
R1: Điện trở chuẩn tầm đo
Rm: Điện trở của cơ cấu chỉ thò
E : nguồn sức điện động (hay
nguồn pin)
Rx: điện trở cần đo

Im = f(RX)

, Im = 0

Khi Rx = 0, Im = E/(R1+Rm) = Imax

Ư
Ơ

Nhận xét :

N

- Thang đo được khắc độ theo
RX cần đo

G

- Thang đo có độ chia nghòch và
không đều.Kết quả đo phụ thuộc
vào nguồn cung cấp.

4


b. Mạch đo trong thực tế ( Đồng hồ VOM) :

c. Mạch đo  trong đồng hồ VOM :

Trong mạch đo người

ta mắc thêm một biến
trở R2 // với cơ cấu chỉ
thò để điều chỉnh “0”
khi nguồn E thay đổi.
Như vậy trước khi đo
phải ngắn mạch hai
đầu đồng hồ đo và
điều chỉnh R2 để m
kế chỉ “0”.

C
H

Ư
Ơ
N
G
4


3. Dùng cầu đo :
a. Cầu Wheatstone cân bằng:

+ Sơ đồ :
- R1: Hộp điện trở mẫu
(0,1÷106)
- R2, R3 : Điện trở tạo tỉ số
- Chỉ thò : Điện kế từ điện
- Uo : Nguồn DC

R2
+

Uo

I2

I1

Ig
R1

G

C
R3

Rx

+ Nguyên lý :
Mắc mạch như hình vẽ và điều chỉnh R1 để Ig = 0, cầu cân bằng
Ta có :
Từ đó :

I1.R2 = I2.R3
I1.R1 = I2.Rx

R3
R2
=

Rx
R1

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.

H

Ư
Ơ
N
G
4


b) Cầu Wheatstone không cân bằng :
Trong công nghiệp người ta thường sử dụng cầu Wheatstone không
cân bằng.

C

E

R1

G

Rx Vx V4

R2
R4

r

rg

Vx-V4 G

R1
Rx

r

R2
R4

Mạch Thevenin khi Điện trở r ngõ ra
tải là điện kế
rg : Nội trở điện kế
Điện áp ngõ ra khi điện kế được tháo ra khỏi cầu :
Vx ‟ V4 = E.[(Rx/(Rx+R1) ‟ R4/(R2+R4)]
Tổng trở ngõ ra của cầu được xác đònh :
r = (R1//Rx) + R2//R4)
Dòng điện qua điện kế khi cầu không cân bằng :
VX  V4
Ig 
r  rg

H

Ư
Ơ
N
G
4


2

c) Cầu Kenvin :

2

1

1
Đo điện trở nhỏ, để loại bỏ điện
Ig
trở tiếp xúc về cấu tạo điện trở
G
được chế tạo dạng 4 đầu :
1 - 1 : đầu dòng điện
R2
R1
2 ‟ 2 : đầu điện áp
R3
R4
- R1,R2,R3,R4 là các điện trở

R
- Chỉ thò : Điện kế từ điện
R0
RX
- R0 : Điện trở mẫu
+ Nguyên lý :
+UDC
Điều chỉnh R1,R2,R3,R4, để cầu cân bằng. Khi cầu cân bằng
( Ig = 0 ) ta có:
R R 
R
R.R

RX 

1

R2

R0 

R4

H

Ư
Ơ
N

 1  3 

R  R3  R4  R2 R4 

G

R1
RX  R0
R2

4

Khi chế tạo phải đảm bảo sao cho
R1 R3
Thì :
hoặc R = 0


R2

C

4


4. Megohm-kế chuyên dùng :

C
H

Ư
Bộ chỉ thò thường dùng cho megohm-kế (loại cổ điển) là tỉ

số kế từ điện. Cơ cấu chỉ thò 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) (nguồn E), trò
số chỉ thò MΩ không phụ thuộc điện áp cung cấp. Như vậy
góc quay i phụ thuộc vào trò số đo RX.
Dòng I1 qua cuộn dây kiểm soát :

E
I1 
R1  r1

Trong đó : R1 ‟ điện trở chuẩn, r1 ‟ điện trở nội của
khung quay kiểm soát

Ơ
N
G
4


Dòng I2 qua cuộn dây lệch :

E
I2 
R2  RX  r2

C

Trong đó : R2 ‟ điện trở chuẩn, r2 ‟ điện trở nội của khung
quay lệch

H

 Khi RX  ; I2  0 : dòng điện I1 kéo kim chỉ thò lệch tối
đa về phía trái thang đo có trò số .

Ư

 Khi RX  0; I2  I2max : Tỉ số I1/I2  trò số cực đại kim chỉ
thò lệch về phía phải (trò số 0).

Ơ

 Khi RX  trò số bất kỳ, khi đó góc quay i :
E
I1 
R1  r1

và

E
I2 
R2  RX  r2

I1
E /( R1  r1 )
R  R2  r2

 K  i ; X
 K  i 

I2
E /( R2  RX  r2 )
R1  r1

Như vậy góc quay i phụ thuộc vào trò số đo RX.

N
G
4


Đặc biệt khi kim chỉ thò giữa thang đo:

1
1
2
 RX = R1 + r1 – R2 – r2
Nếu: r2 = r1  RX = R1 – R2.

C
H

Ư

Như vậy thay đổi tầm đo cho thang đo bằng cách thay đổi
trò số R2.

Ơ

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

N

* Ứng dụng : đo điện trở cách điện và chỗ dây bò
chạm đất của dây điện lưới (Tham khảo trong giáo
trình chính).

G
4


5. Đo điện trở có giá trò lớn :
Có thể đo điện trở cỡ 105 1010  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 màn chắn tónh điện hoặc dây có bọc kẽm.

C
H

Ư
1.Hai cực đo
2.Tấm cách điện
3.Cực phụ Đo điện trở cách điện
Để đo điện trở cách điện khối : điện
mặt : dòng rò trên bề
kế G để đo dòng xuyên qua khối cách
mặt của vật liệu được đo

điện; còn dòng rò trên bề mặt của vật
bằng điện kế, còn dòng
liệu qua cực phụ xuống đất.
xuyên qua khối vật liệu
V
RX 
thì được nối qua cực
Ig
chính xuống đất.

Ơ
N
G
4


6. Đo điện trở đất (SGK):

+ Cọc đo điện trở đất : cọc kim loại
+ Điện trở đấât : điện trở vùng đấât xung quanh cọc đất
+ Khoảng cách giữa 2 cọc đất : tối thiểu 20 m
+ Nguồn điện áp cung cấp : nguồn điện xoay chiều
+ Đo điện áp giữa cọc đấât đo và trung tính điện lực: nếu
lớn hơn 10 vôn thì không được đo điện trởû đất vì dòng trung
tính khác không chạy qua vùng đất đo

C
H

Ư

Ơ
N
G
4


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

C
H

Ư
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

Ơ
N
G
4


C
H
Hình 3.27

Hình 3.28

Mạch tương đương của ba cọc

Mạch đo điện trở đất bằng

A, P, C

phương pháp gián tiếp

Vậy điện trở được xác đònh bởi trò số đọc của 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:
r = [ RP / (RP + RV ) ] x 100%
Trong p/p gián tiếp chỉ dùng 2 cọc nhưng phải lần lượt đo 3
lần để xác đònh 3 điện trở RX , Rp và Rc không có sai số do
điện trở cọc phụ.

Ư
Ơ
N
G
4


C
H

Ư
Hình a

Ơ
Hình b

1- Cọc phụ áp; 2- Cọc phụ dòng; 3- Cọc đất đo
Hình a: Sơ đồ khối máy đo chuyên dùng Hình b: 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 trò số RX dóa xoay con chạy biến
trở

N
G
4


Cách đo điện áp rơi trên 2 cọc đất:
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 thò 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).
1- cọc trung tính điện lực 2- cọc đất đo , trò 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.

C

H

Ư
Ơ
N
G
4


1. Đònh nghóa :
Khi ta cho dòng điện chạy qua một cuộn dây thì xung
quanh cuộn dây có từ trường.

C
H

Ư
Khi dòng qua cuộn dây tăng thì từ trường được tạo ra xung
quanh cuộn dây tăng.
Khi dòng qua cuộn dây giảm thì từ trường quanh cuộn dây
cũng giảm.

Ơ
N
G
4


Cảm

kháng tượng trưng cho đặc tính cản trở dòng điện của
cuộn dây.
Cảm kháng ký hiệu là XL và có đơn vị là Ohm.
XL = 2πfL
XL = cảm kháng ()
f = tần số (Hz)
L = điện cảm hay độ tự cảm (H)
„Cuộn dây có nhiều vòng quấn gần nhau sẽ có điện cảm lớn
hơn cuộn dây có nhiều vòng quấn xa nhau.

C
H

Ư
Ơ
N
G
4


2. ẹo L duứng voõn keỏ vaứ ampe keỏ :

U

I

H

U

2fI

ệ

Z LX
LX

C

3. ẹo L duứng voõn keỏ, ampe keỏ vaứ oaựt keỏ :

U
ZX
I
PW
RX 2
I
2
2
U PW
2
I I
LX
2f

ễ
N
G
4

4. Đo L dùng cầu đo :
Phân loại cuộn dây

C

Một cuộn dây được coi như :

* Cuộn dây có tổn hao ít

H

* Cuộn dây có tổn hao nhiều

I

U

Ư

U

Z X  RX  jLX 
U

U

d

ULX

j
URX

I

- Góc lệch pha giữa u và I j<900
d : góc tổn hao (góc mất)
- Hệ số phẩm chất Q :

Q

X LX
RX



LX
RX

1
1
1



Z X RX jL X 

U

IRX
j

1
j


R X LX 

d

I

ILX

- Góc lệch pha giữa u và I j<900
- d : góc tổn hao (góc mất)
- Hệ số phẩm chất Q :

RX
RX
Q

X LX LX

Ơ
N
G
4

a) Cầu đo cuộn dây có tổn hao ít :

R1
RX 
Rm
R2
R1
LX 
Lm
R2
b) Cầu đo cuộn dây có tổn hao nhiều :

R1
RX 
Rm
R2
Rm
Lm

LX

R1
LX 
Lm
R2

C
H

Ư
Ơ
N
G
4


C

1. Đònh nghóa :
Nếu đặt vào 2 bản cực dẫn điện (tụ
điện) một điện áp thì các bản cực này sẽ
tích các điện tích trái dấu. Khoảng
không gian này sẽ tích lũy một điện
trường. Điện trường này phụ thuộc vào
một hệ số C (gọi là điện dung) của tụ
điện
C = dq/dU
(F)
Dung kháng của tụ điện :

1
XC 
C

Năng lượng điện trường :

1
2
Wt  CU

2

q

++++
C
q

H

Ư
Ơ
N
G
4


C

2. ẹo C duứng voõn keỏ vaứ ampe keỏ:

ZX

U

I

H

CX

I

2fU

ệ
ễ

3. ẹo C duứng voõn keỏ, ampe keỏ vaứ oaựt keỏ:
U
ZX
I
PW
RX 2
I

N
G

1

CX
2f

2

PW
U

2

I
I

2

4


4. Đo C dùng cầu đo :
Phân loại tụ điện : Một tụ điện có thể được coi như :
* Tụ có tổn hao ít

* Tụ có tổn hao nhiều

C
H

Ư
Z X  RX 

j
CX 

Ơ
1
1
1




Z X RX jX C X
1

 jC X 
RX

N
G

- Góc lệch pha giữa u và I j<900
- Góc lệch pha giữa u và I j<900
- d : góc tổn hao (góc mất)
- d : góc tổn hao (góc mất)
- Độ tổn hao D = tgd = URX/UCX = RX..CX - Độ tổn hao D = tgd = I /I 1= /.C R
RX CX
X X

4