Bài giảng kỹ thuật đo lường điện 1

Chƣơng 1
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐO LƢỜNG
1.1.

Các khái niệm cơ bản

Đo lường học: ngành khoa học chuyên nghiên cứu về các phương pháp để
đo các đại lượng khác nhau, nghiên cứu về mẫu và đơn vị đo.
Kỹ thuật đo lường: ngành kỹ thuật chuyên nghiên cứu và áp dụng các
thành quả đo lường học vào phục vụ sản xuất và đời sống.
Đo lường là quá trình so sánh, định lượng giữa đại lượng chưa biết (đại
lượng đo) với đại lượng đã được chuẩn hóa (đại lượng mẫu hoặc đại lượng
chuẩn).
Kết quả đo lường (Ax) là giá trị bằng số, được định nghĩa bằng tỉ số giữa
đại lượng cần đo (X) và đơn vị đo (Xo): Ax = X/Xo.
Ví dụ: đo được dòng điện I = 5A, có nghĩa là: đại lượng cần đo là dòng
điện I, đơn vị đo là A(ampe), kết quả bằng số là 5.
Đơn vị đo là giá trị đơn vị tiêu chuẩn về một đại lượng đo nào đó được
quốc tế qui định mà mỗi quốc gia đều phải tuân thủ.
Hệ thống đơn vị chuẩn quốc tế là hệ SI, thành lập năm 1960, các đơn vị
được xác định: đơn vị chiều dài là mét(m); đơn vị khối lượng là kilôgam(kg);
đơn vị thời gian là giây(s); đơn vị cường độ dòng điện là ampe (A); đơn vị nhiệt
độ là kelvin (K); đơn vị cường độ ánh sáng là candela (Cd); đơn vị số lượng vật
chất là mol (mol).
1.2.

Đại lƣợng đo lƣờng

Đại lượng đo là thông số xác định quá trình vật lý của tín hiệu đo. Trong
một quá trình vật lý có nhiều thông số nhưng trong mỗi trường hợp cụ thể, ta chỉ
quan tâm đến một thông số cụ thể.

Ví dụ: nếu đại lượng vật lý cần đo là dòng điện thì đại lượng cần đo có thể
là giá trị biên độ, giá trị hiệu dụng, tần số…
Dựa trên tính chất cơ bản của đại lượng đo, chúng ta có thể phân đại
lượng đo lường ra thành hai loại cơ bản:
- Đại lượng điện
- Đại lượng không điện

1


Tùy thuộc vào từng tính chất cụ thể của đại lượng đo ta có thể đưa ra các
phương pháp và cách thức đo để từ đó thiết kế và chế tạo các thiết bị đo.
1.1.1. Đại lượng điện
a. Đại lượng điện tác động
Đại lượng điện tác động là những đại lượng điện có sẵn năng lượng điện
nên khi đo lường các đại lượng này, ta không cần cung cấp cung cấp năng
lượng cho mạch đo. Đại lượng điện tác động như đại lượng điện áp, dòng điện,
công suất . . .
Trong trường hợp năng lượng của đại lượng cần đo quá lớn sẽ được giảm
bớt cho phù hợp với mạch đo. Ví dụ điện áp cần đo quá lớn, ta có thể sử dụng
cầu phân áp để cho phù hợp với cơ cấu đo hay thông qua một thiết bị khác để
giảm nhỏ năng lượng cần đo.
Trong trường hợp năng lượng quá nhỏ thì được khuếch đại đủ lớn cho
mạch đo có thể hoạt động được.
b. Đại lượng điện thụ động
Đại lượng điện thụ động là các đại lượng không mang năng lượng điện.
Vì vậy khi đo lường các đại lượng loại này, ta cần phải cung cấp nguồn năng
lượng điện cho mạch đo. Đại lượng điện thụ động như điện cảm, điện trở, điện
dung, hỗ cảm . . .
Sau khi cung cấp năng lượng điện cho các đại lượng này, các đại lượng

này sẽ được đo lường dưới dạng đại lượng điện tác động. Như vậy các đại lượng
điện thụ động có sự tiêu hao năng lượng, cho nên phải có những yêu cầu riêng
cho đại lượng này như: tiêu hao năng lượng ít, khi được cung cấp năng lượng
điện, bản chất của các đại lượng điện này không thay đổi. Ví dụ: dòng điện cung
cấp cho điện trở cần đo có trị số lớn khiến cho một nhiệt lượng đốt nóng điện trở
làm thay đổi trị số điện trở.
1.1.2. Đại lượng không điện
Là đại lượng không mang năng lượng điện, đó là đại lượng vật lý chẳng
hạn như nhiệt độ, lực, áp suất, ánh sáng, tốc độ . . .
Để đo lường các đại lượng vật lý này, người ta có những phương pháp và
thiết bị đo lường thích hợp để chuyển đổi các đại lượng không điện thành đại
lượng điện. Nhất là với hệ thống tự động hóa càng hiện đại sẽ cần nhiều thông
số để xử lý trong đó các thông số không điện cần xử lý ngày càng nhiều. Tuy
nhiên việc đo các đại lượng không điện thường phức tạp và rời rạc. Do đó, cần
2


chuyển đổi những đại lượng không điện thành đại lượng điện để phép đo được
dễ dàng, thuận lợi, tin cậy và chính xác đồng thời tăng tính tự động hoá. Cách
thức đo này đã mở rộng kỹ thuật đo lường nói chung cho các đại lượng và
không điện. Những thiết bị biến đổi đại lượng vật lý sang đại lượng điện được
gọi là cảm biến điện hoặc chuyển đổi.
1.3.

Các phƣơng pháp đo

Để thực hiện một phép đo, người ta có thể sử dụng, lựa chọn nhiều cách
đo khác nhau phụ thuộc vào đối tượng đo, điều kiện đo và độ chính xác yêu cầu
của phép đo. Một cách tổng quát, có thể phân loại các phương pháp đo như sau:
- Phương pháp đo trực tiếp: là phương pháp đo mà kết quả nhận được từ

chỉ thị của dụng cụ đo thể hiện giá trị đại lượng cần đo mà không cần phải thông
qua một phép tính toán nào. Nếu bỏ qua các sai số về phương pháp đo, dụng cụ
đo… thì chỉ số trên dụng cụ đo chính là giá trị thực của đại lượng cần đo.
Phương pháp đo này cho kết quả ngay.
Ví dụ: Dùng Ôm mét đo trực tiếp điện trở, đọc ngay giá trị điện trở trên
mặt chỉ thị của dụng cụ đo.
- Phương pháp đo gián tiếp: là phương pháp đo mà kết quả đo được chưa
phải là giá trị đại lượng cần đo. Muốn có giá trị của đại lượng đo, ta phải thông
qua một hoặc nhiều phép tính.
Với phương pháp đo này, chỉ thị của dụng cụ đo chỉ cho ta số liệu cơ sở
để tính toán ra giá trị của đại lượng cần đo.
Ví dụ: Đo điện trở thông qua hiệu điện thế và cường độ dòng điện. Dùng
Vôn mét và Ampe mét để đo điện trở của tải. Sau khi có số liệu cơ sở là hiệu
điện thế và cường độ dòng điện, ta thực hiện phép tính (dựa vào định luật Ôm):
R=U/I.
Ngoài ra ta còn có thể kể thêm phương pháp đo so sánh, phương pháp đo
tương quan, phương pháp đo thống kê.
Trong thực tế, với ngành điện, phương pháp đo phổ biến nhất là phương
pháp đo trực tiếp. Vì đo trực tiếp thực hiện đơn giản, cho kết quả ngay và các
dụng cụ đo trực tiếp tương đối rẻ tiền mặc dù độ chính xác chưa cao.
Với những phép đo yêu cầu độ chính xác cao (chính xác đến 0,001%),
người ta áp dụng phương pháp so sánh, phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian
để đo, chỉnh và dụng cụ đo thì phức tạp và đắt tiền.
1.4.

Chức năng và đặc tính của thiết bị đo lƣờng
3


Thiết bị đo là thiết bị kỹ thuật dùng để gia công tín hiệu mang thông tin

đo thành dạng tiện lợi cho người quan sát. Thiết bị đo gồm thiết bị mẫu, các
chuyển đổi đo lường, các dụng cụ đo lường, các tổ hợp thiết bị đo lường và hệ
thống thông tin đo lường... Mỗi loại thiết bị thực hiện những chức năng riêng
trong quá trình đo lường.
Các thiết bị đo có chức năng cung cấp cho chúng ta kết quả đo của đại
lượng đang khảo sát. Kết quả này được chỉ thị hoặc ghi lại trong suốt quá trình
đo, hoặc được dùng để tự động điều khiển đại lượng đang được đo.
Ví dụ: trong hệ thống điều khiển nhiệt độ, máy đo nhiệt độ có nhiệm vụ
đo và ghi lại kết quả đo của hệ thống đang hoạt động, giúp cho hệ thống xử lý và
điều khiển tự động theo thông số nhiệt độ.
1.4.1. Mẫu
Là thiết bị đo để khôi phục một đại lượng vật lý nhất định.
Thiết bị mẫu phải có độ chính xác rất cao từ 0,001% đến 0,1% tùy theo
từng cấp, từng loại.
1.4.2. Dụng cụ đo
Là thiết bị để gia công các thông tin đo lường và thể hiện kết quả đo dưới
dạng con số, đồ thị hoặc bảng số.
1.4.3. Chuyển đổi đo lường
Là thiết bị biến đổi tín hiệu đo ở đầu vào thành tín hiệu ra thuận tiện cho
việc truyền, biến đổi, gia công tiếp theo hoặc lưu giữ mà không cho kết quả ra
trực tiếp.
Có 2 loại chuyển đổi:
- Chuyển đổi các đại lượng điện thành các đại lượng điện khác: các bộ
phân áp, phân dòng; biến áp, biến dòng; các bộ A/D, D/A…
- Chuyển đổi các đại lượng không điện thành các đại lượng điện: là các
chuyển đổi sơ cấp - bộ phận chính của đầu đo (cảm biến - sensor): các chuyển
đổi nhiệt điện trở, cặp nhiệt, chuyển đổi quang điện…
1.4.4. Hệ thống thông tin đo lường
Là tổ hợp các thiết bị đo và những thiết bi phụ để tự động thu thập số liệu
từ nhiều nguồn khác nhau, truyền các thông tin đo lường qua khoảng cách theo

kênh liên lạc và chuyển nó về một dạng để tiện cho việc đo và điều khiển.
Có thể phân hệ thống thông tin đo lường thành nhiều nhóm:
- Hệ thống đo lường: là hệ thống để đo và ghi lại các đại lượng đo.
4


- Hệ thống kiểm tra tự động: là hệ thống thực hiện nhiệm vụ kiểm tra các
đại lượng đo, cho ra kết quả lớn hơn, nhỏ hơn hay bằng chuẩn.
- Hệ thống chẩn đoán kỹ thuật: là hệ thống kiểm tra sự làm việc của đối
tượng để chỉ ra chỗ hỏng hóc cần sữa chữa.
- Hệ thống nhận dạng: là hệ thống kết hợp việc đo lường, kiểm tra để
phân loại đối tượng tương ứng với mẫu đã cho.
- Tổ hợp đo lường tính toán: có chức năng có thể bao quát toàn bộ các
thiết bị ở trên, là sự ghép nối hệ thống thông tin đo lường với máy tính; có thể
tiến hành đo, kiểm ra nhận dạng, chẩn đoán và cả điều khiển đối tượng.
Hệ thống thông tin đo lường có thể phục vụ cho đối tượng ở gần (khoảng
cách dưới 2km) nhưng cũng có thể phục vụ cho đối tượng ở xa, khi đó cần phải
ghép nối vào các kênh liên lạc. Một hệ thống như vậy gọi là hệ thống thông tin
đo lường từ xa.
1.5.

Sai số của phép đo

1.3.1. Sai số của phép đo
Khi đo lường, số chỉ của dụng cụ đo cũng như kết quả tính toán luôn có
sự sai lệch với giá trị thực của đại lượng cần đo. Giá trị sai lệch này gọi là sai số.
Trong thực tế, khi thực hiện phép đo, ta thường phải so sánh đại lượng
cần đo với đại lượng mẫu thông qua dụng cụ đo hoặc cho phép đại lượng cần đo
tác dụng trực tiếp lên dụng cụ đo. Quá trình này thực chất là phương pháp vật lý
thực nghiệm, nên kết quả thường là các giá trị gần đúng. Vì vậy bất kỳ phép đo

nào cũng có một sai số nào đó, nghĩa là phép đo chỉ được công nhận sau khi đã
biết sai số của phép đo.
Muốn có kết quả chính xác của phép đo thì trước khi đo phải xem xét các
điều kiện đo để chọn phương pháp đo, dụng cụ đo phù hợp và tuyệt đối tuân thủ
các quy định về đo lường; sau khi đo cần phải gia công các kết quả thu được
nhằm tìm được kết quả chính xác.
Nguyên nhân gây sai số thường do nguyên nhân chủ quan và nguyên nhân
khách quan:
- Nguyên nhân chủ quan là do không thành thạo trong việc thực hiện đo,
thao tác chưa chính xác, chọn phương pháp đo không phù hợp, không tuân thủ
các qui định của khi sử dụng dụng cụ đo, các qui định về đo lường…

5


- Nguyên nhân khách quan là do dụng cụ đo không hoàn hảo, độ chính
xác của dụng cụ đo không cao, đại lượng cần đo bị nhiễu, không ổn định, ảnh
hưởng của điều kiện môi trường….
Giá trị thực Xth của đại lượng đo: là giá trị của đại lượng đo xác định được
với một độ chính xác nào đó (thường nhờ các dụng cụ mẫu có cáp chính xác cao
hơn dụng cụ đo được sử dụng trong phép đo đang xét).
Giá trị chính xác (giá trị đúng) của đại lượng đo thường không biết trước,
vì vậy khi đánh giá sai số của phép đo thường sử dụng giá trị thực X th của đại
lượng đo.
Như vậy ta chỉ có sự đánh giá gần đúng về kết quả của phép đo. Việc xác
định sai số của phép đo - tức là xác định độ tin tưởng của kết quả đo là một
trong những nhiệm vụ cơ bản của đo lường học.
Sai số của phép đo có thể phân loại theo cách thể hiện bằng số, theo
nguồn gây ra sai số hoặc theo qui luật xuất hiện của sai số.
Tiêu chí

phân loại

Theo cách thể hiện Theo nguồn gây ra
bằng số
sai số

Theo quy luật xuất
hiện sai số

Loại sai số

- Sai số tuyệt đối
- Sai số tương đối

- Sai số hệ thống
- Sai số ngẫu nhiên

- Sai số phương pháp
- Sai số thiết bị
- Sai số chủ quan
- Sai số bên ngoài

Sai số tuyệt đối ∆X: là hiệu giữa đại lượng đo X và giá trị thực Xth:
∆X = |X - Xth|
Sai số tương đối X: là tỉ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị thực tính bằng
phần trăm:  X % 

X
.100%
X th

vì X ≈ Xth nên có thể có:  X % 

X
.100%
X

Độ chính xác tương đối:
A = 100% - x%
Ví dụ: Điện áp 2 đầu điện trở có trị số thực 50V. Dùng vôn kế đo được
49V.
Như vậy sai số tuyệt đối ∆X = 1V
Sai số tương đối  X % 

1
.100%  2%
50

6


Độ chính xác A = 98%
Sai số hệ thống (systematic error): là sai số cơ bản, do các yếu tố thường
xuyên hay có quy luật tác động làm cho kết quả đo luôn không đổi hoặc thay đổi
có quy luật và không đúng với giá trị thực. Sai số hệ thống phụ thuộc vào thiết
bị đo, điều kiện môi trường ...
- Sai số do thiết bị đo: các phần tử của thiết bị đo có sai số do công nghệ
chế tạo, sự lão hóa khi sử dụng. Để giảm sai số này thì phải bảo trì định kỳ cho
thiết bị đo.
- Sai số do ảnh hưởng của điều kiện môi trường: nhiệt độ tăng cao, áp

suất tăng, độ ẩm tăng, điện trường hoặc từ trường tăng đều ảnh hưởng đến sai số
của thiết bị đo lường. Để giảm sai số này cần giữ cho điều kiện môi trường ít
thay đổi, có các biện pháp chống ảnh hưởng của từ trưởng ...
Sai số ngẫu nhiên: ngoài sự hiện diện sai số do chủ quan trong cách thức
đo và sai số hệ thống thì còn lại là sai số ngẫu nhiên. Sai số ngẫu nhiên là sai số
mà giá trị của nó thay đổi bất thường không theo quy luật nào. Thông thường sai
số ngẫu nhiên được thu thập từ một số lớn những ảnh hưởng nhỏ được tính toán
trong đo lường có độ chính xác cao.
Cấp chính xác: Để đánh giá độ chính xác của một dụng cụ đo, người ta
quy định ra cấp chính xác. Cấp chính xác của dụng cụ đo là giá trị sai số cực đại
mà dụng cụ đo mắc phải. Cấp chính xác của dụng cụ đo được qui định đúng
bằng sai số tương đối quy đổi của dụng cụ đó và được Nhà nước qui định cụ thể:
 qdX 

X m
.100%
Xm

với ∆Xm- sai số tuyệt đối cực đại; Xm- giá trị lớn nhất của thang đo.
Ví dụ: Dụng cụ đo 5A, cấp chính xác là 1 thì sai số tuyệt đối phạm phải là
5.1% = 0,05 (A)
Sau khi xuất xưởng chế tạo thiết bị đo lường sẽ được kiểm nghiệm chất
lượng, chuẩn hóa và xác định cấp chính xác. Từ cấp chính xác của thiết bị đo
lường sẽ đánh giá được sai số của kết quả đo.
Thường cấp chính xác của dụng cụ đo được ghi ngay trên dụng cụ hoặc
ghi trong sổ tay kỹ thuật của dụng cụ đo. Theo tiêu chuẩn đo dụng cụ có các cấp
chính xác: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4.
Các dụng cụ đo có cấp chính xác nhỏ hơn 0,5 thường được dùng làm
dụng cụ mẫu. Các dụng cụ dùng trong công nghiệp có cấp chính xác từ 1 -:- 2,5.
7

1.3.2. Tính toán sai số
a. Sai số tuyệt đối
Sai số tuyệt đối được định nghĩa bằng biểu thức: ∆X = |X - Xth|
Nhưng trong thực tế sai số tuyệt đối không xác định được vì Xth không thể
xác định. Cho nên trong thực tế chúng ta chỉ xác định trị số giới hạn lớn nhất của
sai số tuyệt đối ∆X mà thôi.
∆X = |X - Xth|max
Ví dụ: Một điện trở có trị số được viết như sau: R = 200 ± 20 Ohm
± 20 Ohm có ý nghĩa là giới hạn sai số tuyệt đối của điện trở đo được.
Nên biểu diễn giới hạn sai số theo phần trăm (%):
X (%) 

20
.100(%)  10%
200

b. Sai số tương đối
Sai số tương đối được xác định theo biểu thức:  X 

X
.100%
X th

Trong thực tế trị số sai số tương đối tính theo (%) thường được suy từ độ
chính xác hoặc cấp chính xác của thiết bị đo thường được cho bởi nhà sản xuất
và thường đựơc ghi trên thiết bị đo.
c. Sai số tương đối của tầm đo (thang đo)
Đối với thiết bị đo có nhiều tầm đo khác nhau người ta thường dùng sai số

tương đối của tầm đo. Sai số tương đối của tầm đo được xác định như sau:
L 

X
L

Với L là trị số lớn nhất của tầm đo
Ví dụ: Một volt kế có tầm đo 0 – 150V trị số ∆X của Volt kế này là 1V5.
Như vậy sai số tương đối của tầm đo này là:
L 

1,5
 0,01  1%
150

Nếu trị số tầm đo tối đa là 100V thì sai số tương đối của thang đo này là:
L 

1,5
 0,015  1,5%
100

Như vậy nếu ∆X không đổi trong tầm đo và trị số đo thay đổi thì khi số đo
càng nhỏ thì sai số tương đối càng lớn. Cho nên thông thường ∆X được xác định
theo tầm đo và độ chính xác trên thiết bị đo.
8


d. Sai số tương đối của tổng hai đại lượng
Nếu 2 đại lượng đó có tính chất độc lập với nhau mỗi đại lượng có trị số

sai số tương đối riêng biệt a và b. Sai số tương đối của tổng 2 đại lượng a và b
được xác định:
 X ( a b ) 

a  b
ab

Ta có:  a 

b
a
và  b 
b
a

→  X ( a b ) 

a.a  b.b
ab

e. Sai số tương đối của tích hai đại lượng
Nếu 2 đại lượng đó có tính chất độc lập với nhau mỗi đại lượng có trị số
sai số tương đối riêng biệt a và b. Sai số tương đối của tích 2 đại lượng a và b
được xác định:
x(a.b) = a + b
Có thể suy rộng ra cho nhiều đại lượng độc lập:
x = i
Ví dụ: Vôn kế và ampe kế được dùng để xác định công suất tiêu thụ của
điện trở. Cả hai thiết bị này đều có sai số tầm đo 1%. Nếu vôn kế được đọc ở
tầm đo 150V có chỉ thị 80V, và ampe kế được đọc ở tầm đo 100mA là 70mA.

Sai số tầm đo vôn kế: 150V x 1% = 1,5 V
Sai số ở trị số 80V: 1,5/80 x 100% = 1,86%
Sai số tầm đo ampe kế: 100mA x 1% = 1 mA
Sai số ở trị số 70V: 1/70 x 100% = 1,43%
Sai số công suất đo được: 1,86% + 1, 43% = 3,29%
f. Sai số ngẫu nhiên
Dựa vào số lớn các giá trị đo được có thể xác định qui luật thay đổi của
sai số ngẫu nhiên nhờ sử dụng các phương pháp toán học thống kê và lý thuyết
xác suất.
Nhiệm vụ của việc tính toán sai số ngẫu nhiên là chỉ rõ giới hạn thay đổi
của sai số của kết quả đo khi thực hiện phép đo nhiều lần, như vậy phép đo nào
có kết quả với sai số ngẫu nhiên vượt quá giới hạn sẽ bị loại bỏ.
Việc tính toán sai số ngẫu nhiên dựa trên giả thiết là sai số ngẫu nhiên của
các phép đo các đại lượng vật lý thường tuân theo luật phân bố chuẩn (luật phân
9


bố Gauss). Nếu sai số ngẫu nhiên vượt quá một giá trị nào đó thì xác suất xuất
hiện sẽ hầu như bằng không và vì thế kết quả đo nào có sai số ngẫu nhiên như
vậy sẽ bị loại bỏ.
Các bước tính sai số ngẫu nhiên:
Xét n kết quả đo với các kết quả đo thu được là x1, x2, ... , xn
- Ước lượng trị số trung bình của n kết quả đo:
X0 

n
x1  x2  ...  xn
x
 i
n

i 1 n

- Xác định độ lệch ngẫu nhiên (còn gọi là sai số dư):
Ai = |xi – X0|
- Sai số ngẫu nhiên được xác định:
n

2
X 
3

Ai2
A12  A22  ...  An2 2 
i 1

n(n  1)
3 n(n  1)

- Giới hạn của sai số ngẫu nhiên được cho bởi công thức:
X = 4,5.X
Những trị số đo nào vượt quá trị số giới hạn này sẽ bị loại bỏ.
- Kết quả đo có thể được viết như sau: X = X0  X
Ví dụ: Trong một thí nghiệm xác định điện trở, trong 8 lần đo có kết quả
đo lần lượt như sau: R1 = 116,2; R2 = 118,2; R3 = 118,5; R4 = 117; R5 = 118,2;
R6 = 118,4; R7 = 117,8; R8 = 118,1.
Ta có giá trị trung bình của điện trở:
R0 

R1  R2  ...  R8
 117,8()

8

Độ lệch ngẫu nhiên:
A1 = |R1 – R0| = 1,6;

A2 = |R2 – R0| = 0,4;

A3 = |R3 – R0| = 0,7;

A4 = |R4 – R0| = 0,8;

A5 = |R5 – R0| = 0,4;

A6 = |R6 – R0| = 0,6;

A7 = |R7 – R0| = 0;

A8 = |R8 – R0| = 0,3;

Sai số ngẫu nhiên:
2
X 
3

A12  A22  ...  A82
 0,2
7.8

10

Giới hạn của sai số ngẫu nhiên là 4,5.0,2 = 0,9. Như vậy kết quả đo lần
thứ nhất có A1 = 1,6 sẽ bị loại bỏ. Kết quả đo có thể viết: R = 117,8  0,2 ().

11


Chƣơng 2
CƠ CẤU ĐO
2.1.

Cơ sở chung của các thiết bị cơ điện

Nguyên tắc hoạt động của đa số các dụng cụ đo điện chỉ thị kim được dựa
trên sự quay phần động dưới tác dụng của mômen quay. Mômen quay tạo nên
bởi dòng điện, mà dòng điện này lại phụ thuộc vào đại lượng đo. Do vậy, dụng
cụ đo điện loại này thường có hai bộ phận chính là cơ cấu đo và mạch đo. Mạch
đo sẽ biến đổi các đại lượng cần đo thành tín hiệu điện (dòng điện, điện áp...) tác
dụng trực tiếp lên cơ cấu đo. Cơ cấu đo gồm 2 phần: phần tĩnh biến đổi điện
năng thành cơ năng tác dụng lên phần động; phần động gắn với kim chỉ thị.
Muốn cho phần động được cân bằng thì phải tác dụng lên nó một mômen nữa là
mômen phản kháng, nếu không kim chỉ thị sẽ quay với tốc độ rất nhanh, quay
hết mặt thang đo và sẽ không trở lại vị trí ban đầu khi dừng đo.
Đối với các dụng cụ đo chỉ thị kim, tuy nguyên lý làm việc khác nhau,
nhưng về cơ bản thì các phần tử, bộ phận tạo nên dụng cụ đo có công dụng
giống nhau. Có thể mô tả chung cùng một loại, cấu tạo như sau:
- Trục và trụ: là bộ phận đảm bảo cho phần động quay trên trục như:
khung dây, kim chỉ thị, lò xo cản… Trục được làm bằng thép cứng pha iridi
hoặc osimic và có tiết diện tròn có đường kính từ 0,8 đến 1,5mm, đầu trục hình
chóp với góc đỉnh là 45– 600 và đỉnh bán cầu có bán kính 0,05 – 0,3mm.

- Lò xo phản kháng: tạo ra mômen cản và dẫn dòng điện vào khung dây.
Lò xo được chế tạo bằng đồng berili hoặc đồng phốt phát để có độ đàn hồi tốt và
dễ hàn, lò xo được chế tạo thành hình xoắn ốc.
- Dây căng và dây treo: được sử dụng khi cần giảm mômen cản để tăng độ
nhạy của cơ cấu chỉ thị. Dây căng và dây treo là các đoạn dây phẳng, có tiết diện
hình chữ nhật được làm bằng đồng berili hoặc đồng phốt phát. Momen phản
kháng của dây căng và dây treo nhỏ để hạn chế ma sát.
- Bộ phận cản dịu: có tác dụng rút ngắn quá trình dao động của phần
động, xác lập vị trí cân bằng nhanh chóng.
- Kim chỉ thị: được gắn vào trục quay, độ di chuyển của kim trên thang
chia độ tỉ lệ với góc quay α. Kim chỉ thị được chế tạo bằng nhôm hay hợp kim
nhôm. Với dụng cụ có cấp chính xác cao, kim được làm bằng thủy tinh, hình

12


dáng của kim chỉ thị được chế tạo tuỳ theo cấp chính xác của dụng cụ đo và vị
trí đặt dụng cụ để quan sát.
- Thang đo: khắc giá trị của đại lượng đo. Có nhiều loại thang đo khác
nhau, tùy thuộc vào cấp chính xác và bản chất của cơ cấu chỉ thị. Thang đo
thường được chế tạo từ nhôm lá, trên mặt có khắc vạch chia độ. Để tránh sai số
trong quá trình đo trên mặt thang đo người ta gắn thêm “mặt gương“ phản chiếu
phía dưới và khi đọc kết quả đo bắt buộc kim và bóng của kim đo trên mặt
gương phải trùng nhau. Đặc biệt đối với các dụng cụ làm việc cả ban đêm và
ban ngày, các số trên thang đo được kẻ bằng chất phát quang (dạ quang) trong
bóng tối.
Nguyên lý làm việc chung: Khi cho dòng điện vào một cơ cấu chỉ thị cơ
điện, trong cơ cấu sẽ tích lũy một năng lượng điện từ We
Do tác động của từ trường (do nam châm vĩnh cửu hoặc do dòng điện đưa
vào sinh ra) lên phần động của cơ cấu đo sẽ sinh ra mômen quay Mq

Mq 

dWe
d

Mômen quay này làm phần động quay đi một góc  nào đó và lò xo phản
kháng bị xoắn lại tạo ra mômen cản Mc tỷ lệ với góc quay .
Mc = Kc. (Kc là hệ số phụ thuộc kích thước vật liệu chế tạo lò xo)
Khi cân bằng, mômen quay bằng mômen cản: Mq = Mc
→ 
2.2.

1 dWe
K c d

Cơ cấu đo từ điện

2.2.1. Cấu tạo

Nam châm vĩnh cữu

Khung dây
Lò xo phản kháng

Lõi sắt non

Cực từ

Hình 2.1: Cơ cấu đo từ điện
13

Cấu tạo gồm 2 phần cơ bản:
- Phần tĩnh: gồm nam châm vĩnh cửu; mạch từ và cực từ và lõi sắt hình
thành mạch từ kín. Giữa cực từ và lõi sắt có có khe hở không khí đều gọi là khe
hở làm việc, ở giữa đặt khung quay chuyển động.
- Phần động: gồm khung nhôm hình chữ nhật (khung quay) được quấn
bằng dây đồng. Khung quay được gắn vào trục quay (hoặc dây căng, dây treo).
Kim chỉ thị được gắn chặt trên trục quay hoặc dây treo. Phía sau kim chỉ thị có
mang đối trọng để sao cho trọng tâm của kim chỉ thị nằm trên trục quay hoặc
dây treo. Lò xo phản kháng hoặc dây treo có nhiệm vụ kéo kim chỉ thị về vị trí
ban đầu (vị trí 0) và kiểm soát độ quay của kim chỉ thị.
2.2.2. Nguyên lý làm việc
Khi có dòng điện I đi vào cuộn dây phần động, dưới tác dụng của từ
trường nam châm vĩnh cửu, sinh ra năng lượng từ trường làm quay phần động.
Từ thông qua khung dây:
 = B.S.W.
Trong đó: B: mật độ từ thông xuyên qua khung dây.
S: diện tích khung dây
W: số vòng dây của cuộn dây.
: góc lệch của khung dây so với vị trí ban đầu
Năng lượng từ trường:
We = .I = B.S.W..I
Mômen quay sinh ra được xác định theo biểu thức:
Mq 

dWe
 B.S .W .I  K q .I
d

Mômen quay này làm phần động mang kim đo quay đi một góc  nào đó
và lò xo phản kháng bị xoắn lại tạo ra mômen cản Mc tỷ lệ với góc quay .
Mc = Kc.

(Kc là hằng số xoắn của lò xo)

Khi cân bằng, mômen quay bằng mômen cản:
Mq = Mc → Kq.I = Kc.
→
Với

C

Kq
Kc

I  C.I

B.S .W
 Const
Kc

14


C gọi là độ nhạy của cơ cấu đo từ điện (A/mm). Cho biết dòng điện cần
thiết chạy qua cơ cấu đo để kim đo lệch được 1mm hay 1 vạch.
Kết luận: qua biểu thức trên ta thấy rằng góc quay  của kim đo tỷ lệ bậc
nhất với dòng điện cần đo và độ nhạy của cơ cấu đo, dòng điện và độ nhạy càng
lớn thì góc quay càng lớn.

2.2.3. Đặc điểm, ứng dụng
Đặc điểm:
- Từ trường là do nam châm vĩnh cửu sinh ra, ít bị ảnh hưởng của từ
trường ngoài.
- Công suất tiêu thụ nhỏ nên ảnh hưởng không đáng kể đến chế độ của
mạch đo.
- Thang đo đều do góc quay tuyến tính theo dòng điện.
- Có độ chính xác cao, có thể đạt được cấp chính xác 0,5%.
- Cuộn dây của khung quay thường chịu đựng qua tải nhỏ nên thường dể
bị hư hỏng nếu dòng điện quá mức đi qua.
- Chỉ sử dụng dòng điện một chiều, không hoạt động ở dòng điện xoay
chiều.
- Độ chính xác của phép đo bị ảnh hưởng lớn bởi nhiệt độ.
- Đối với khung quay có dây xoắn dễ hư hỏng khi bị chấn động mạnh
hoặc di chuyển quá mức giới hạn.
Ứng dụng:
- Cơ cấu này thường được dùng rộng rãi trong lĩnh vực đo lường, đối với
cơ cấu chỉ thị kim như: ampemét, vônmét, ômmét nhiều thang đo và có dải đo
rộng; độ chính xác cao (cấp 0,1 ÷ 0,5).
- Có thể dùng với các bộ biến đổi khác như chỉnh lưu, cảm biến cặp nhiệt
để có thể đo được dòng, áp xoay chiều.
2.3.

Cơ cấu đo điện từ

2.3.1. Cấu tạo
Cơ cấu đo điện từ có 2 loại:
- Loại lực hút
- Loại lực đẩy
a. Loại lực hút

15


0
1
2
4
3
3
5

2

1
6

Hình 2.2: Cơ cấu đo điện từ loại lực hút
1. Cuộn dây phần tĩnh.

4. Trục quay.

2 Rãnh hẹp.
3. Phiến thép

5. Bộ cản dịu kiểu không khí
6. Lò xo đối kháng.

Gồm có cuộn dây cố định , miếng sắt di động trong vùng từ trường do
cuộn dây tạo ra khi có dòng điện chạy qua cuộn dây. Nếu từ trường tạo ra càng

lớn thì miếng sắt càng bị hút mạnh vào và kim chỉ thị càng bị lệch nhiều. Để cân
bằng lực hút, ta gắn thêm lò xo kiểm soát đối kháng lại. Khi không có dòng điện
chạy qua cuộn dây, từ trường sẽ không còn nên kim chỉ thị sẽ trở về vị trí cân
bằng ban đầu
Sự chuyển động của kim chỉ thị cũng được đệm để làm dịu, bộ phận đệm
gồm một lá nhôm gắn chặt với kim chỉ thị di chuyển trong buồng được che kín.
b. Loại lực đẩy

Hình 2.3: Cơ cấu đo điện từ loại lực đẩy
16


Gồm có hai miếng sắt di động được gắn chặt với trục quay, còn miếng sắt
cố định được gắn với vách trong của nòng cuộn dây. Khi có dòng điện chạy qua
sẽ từ hóa 2 miếng sắt có cùng cực tính cho nên 2 miếng sắt sẽ đẩy nhau, khi đó
miếng sắt di động sẽ di chuyển.
2.3.2. Nguyên lý làm việc
Dòng điện I chạy vào cuộn dây phần tĩnh tạo thành một nam châm điện
hút lõi thép phần động vào khe hở không khí với mômen quay:
Mq 

dWe
1
với We  LI 2
2
d

Trong đó L là điện cảm của cuộn dây.
→ Mq 

1 dL 2
I  Kq I 2
2 d

Tại vị trí cân bằng:
Mq = Mc → KqI2 = Kc
Hay  

Kq
Kc

I2

Vậy góc quay tỉ lệ với bình phương dòng điện tức là không phụ thuộc vào
chiều của dòng điện nên có thể đo trong cả mạch xoay chiều hoặc một chiều.
2.3.3. Đặc điểm, ứng dụng
Đặc điểm:
- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ.
- Đo được điện một chiều và xoay chiều.
- Khả năng quá tải tốt vì có thể chế tạo cuộn dây phần tĩnh với tiết diện
dây lớn.
- Do cuộn dây có lõi là không khí nên từ trường yếu, vì vậy độ nhạy kém
và chịu ảnh hưởng của từ trường ngoài.
- Thang đo không đều, có đặc tính phụ thuộc vào tỉ số dL/d là một đại
lượng phi tuyến.
- Độ chính xác không cao nhất là khi đo ở mạch một chiều sẽ bị sai số (do
hiện tượng từ trễ, từ dư…)
Ứng dụng:

17

Thường được sử dụng để chế tạo các loại ampemét, vônmét trong mạch
xoay chiều tần số công nghiệp với độ chính xác cấp 1 -:- 2. Ít dùng trong các
mạch có tần số cao.
2.4.

Cơ cấu đo điện động

2.4.1. Cấu tạo

Hình 2.4: Cơ cấu đo điện động

- Phần tĩnh: gồm cuộn dây cố định (được chia thành hai phần nối tiếp
nhau) để tạo ra từ trường khi có dòng điện chạy qua. Trục quay chui qua khe hở
giữa hai phần cuộn dây tĩnh.
- Phần động: gồm một khung dây đặt trong lòng cuộn dây tĩnh. Khung
dây được gắn với trục quay, trên trục có lò xo cản, bộ phận cản dịu và kim chỉ
thị. Thông thường cuộn dây di động không có lõi sắt mà là lõi không khí cho
nên tránh được hiện tượng từ trễ và dòng điện xoáy.
Cả phần động và phần tĩnh được bọc kín bằng màn chắn để ngăn chặn ảnh
hưởng của từ trường ngoài.
2.4.2. Nguyên lý làm việc
- Khi cho dòng điện một chiều I1, I2 chạy vào cuộn dây phần tĩnh và phần
động, làm xuất hiện từ trường trong lòng cuộn dây phần tĩnh. Từ trường này tác
động lên dòng điện I2 chạy trong cuộn dây phần động tạo ra mômen quay:
Mq 

dWe
1

1
với We  L1 I12  L2 I 22  M 12 I1 I 2
2
2
d

Trong đó L1, L2 là điện cảm của các cuộn dây (không phụ thuộc ); M12 là
hỗ cảm của 2 cuộn dây phần tĩnh và phần động (phụ thuộc ).
→ Mq 

dM 12
I1 I 2  K q I1 I 2
d

Ở vị trí cân bằng:
Mq = Mc → KqI1I2 = Kc
18


(Kc: hằng số xoắn của lò xo kiểm soát hoặc dây treo)
Hay  

Kq
Kc

I1 I 2

- Khi cho dòng điện xoay chiều đi vào cuộn dây tĩnh. Mômen quay được
xác định:
Mq 

Trong đó:

dWe dM 12

i1i2
d
d

i1 = I1 sint; i2 = I2 sin(t-)

I1, I2 là các giá trị hiệu dụng của dòng điện lần lượt chạy trong các
cuộn dây phần tĩnh và phần động.
 là góc lệch pha giữa 2 dòng điện
Do có quán tính nên phần động không kịp thay đổi theo giá trị tức thời.
Cho nên , trên thực tế người ta lấy giá trị trung bình trong một chu kỳ:
Mq 

T
dM 12
1
M q (t )dt 
I1 I 2 cos   K q I1 I 2 cos 

T0
d

Tại vị trí cân bằng:
Mq = Mc → KqI1I2cos = Kc
Hay  

Kq
Kc

I 1 I 2 cos 

2.4.3. Đặc điểm, ứng dụng
Đặc điểm:
- Có thể dùng trong cả mạch điện một chiều và xoay chiều.
- Góc quay α phụ thuộc tích (I1.I2) nên thang đo không đều
- Trong mạch điện xoay chiều α phụ thuộc góc lệch pha  giữa hai dòng
điện nên có thể ứng dụng làm Watt kế đo công suất.
- Có độ chính xác cao khi đo trong mạch điện xoay chiều.
- Công suất tiêu thụ lớn nên không thích hợp trong mạch công suất nhỏ.
- Chịu ảnh hưởng của từ trường ngoài, muốn làm việc tốt phải có bộ phận
chắn từ.
- Độ nhạy thấp vì mạch từ yếu.
- Cấu tạo phức tạp, đắt tiền.
Ứng dụng:
19


- Chế tạo các ampe kế, vôn kế, oát kế một chiều và xoay chiều tần số công
nghiệp; các pha kế để đo góc lệch pha hay hệ số công suất cosφ.
- Trong mạch có tần số cao phải có mạch bù tần số (đo được dải tần đến
20KHz).
2.5.

Cơ cấu đo cảm ứng

2.5.1. Cấu tạo

Hình 2.5: Cơ cấu đo cảm ứng

Phần tĩnh gồm có hai cuộn dây quấn trên mạch từ (lõi thép kỹ thuật) để
tạo ra nam châm điện. Khi có dòng điện chạy qua các cuộn dây sẽ sinh ra từ
trường móc vòng qua mạch từ và qua phần động. Có ít nhất là 2 nam châm điện.
Phần động là một đĩa kim loại thường làm bằng nhôm gắn vào trục quay
và trên có mang kim chỉ thị.
2.5.2. Nguyên lý làm việc
Khi dòng điện I1, I2 vào các cuộn dây phần tĩnh → sinh ra các từ thông
Ф1, Ф2. Các từ thông này lệch pha nhau góc  bằng góc lệch pha giữa các dòng
điện tương ứng. Từ thông Ф1, Ф2 cắt đĩa nhôm phần động → xuất hiện trong đĩa
nhôm các sức điện động tương ứng E1, E2 (lệch pha với Ф1, Ф2 góc π/2) → xuất
hiện các dòng điện xoáy Ix1, Ix2 (lệch pha với E1, E2 góc α1, α2).
Các từ thông Ф1, Ф2 tác động tương hỗ với các dòng điện Ix1, Ix2 → sinh
ra các lực F1, F2 và các mômen quay tương ứng → quay đĩa nhôm (phần động).
Mômen quay được tính:
Mq = C.f. Ф1.Ф2.sin
Với

C là hằng số của cơ cấu đo
 là góc lệch pha giữa I1, I2
20


Mômen quay cũng được tính:
Mq = Kq.U.I.cos = Kq.P
Mômen phản kháng tỉ lệ với tốc độ quay của đĩa nhôm
Mc = Kc.n

Khi đĩa nhôm quay đều thì mômen quay bằng mômen phản kháng
Mq = Mc → Kq.P = Kc.n
Hay n 

Kq
Kc

P

Như vậy tốc độ quay của đĩa nhôm tỷ lệ với công suất của tải.
2.5.3. Đặc điểm, ứng dụng
Đặc điểm:
- Điều kiện để có mômen quay là ít nhất phải có hai từ trường.
- Mômen quay đạt giá trị cực đại nếu góc lệch pha  giữa I1, I2 bằng π/2.
- Cơ cấu đo kiểu cảm ứng chỉ làm việc trong mạch điện xoay chiều.
- Có moment lớn, cấu tạo chắc chắn, khả năng chịu quá tải cao.
- Độ chính xác thấp do có sai số và do từ trễ nên chủ yếu dùng để đo công
suất xoay chiều.
- Moment quay phụ thuộc vào tần số nên cần phải ổn định tần số.
Ứng dụng:
Chủ yếu để chế tạo công tơ đo năng lượng; có thể đo tần số…

21


Chƣơng 3
ĐO DÕNG ĐIỆN – ĐIỆN ÁP
3.1.

Cơ sở chung

3.1.1. Đo dòng điện
a. Các phương pháp đo
Trong các đại lượng điện, dòng điện và điện áp là các đại lượng cơ bản
nhất. Vì vậy trong công nghiệp cũng như trong các công trình nguyên cứu khoa
học người ta luôn quan tâm đến các phương pháp và thiết bị đo dòng điện.
Các phương pháp đo dòng điện phổ biến gồm:
- Phương pháp đo trực tiếp: dùng các dụng cụ đo dòng điện như ampe kế,
mili ampe kế, micrô ampe kế ... để đo dòng và trực tiếp đọc kết quả trên thang
chia độ của dụng cụ đo.
- Phương pháp đo gián tiếp: có thể dùng vôn kế đo điện áp rơi trên một
điện trở mẫu (mắc trong mạch có dòng điện cần đo chạy qua); thông qua phương
pháp tính toán ta sẽ được dòng điện cần đo.
- Phương pháp so sánh: đo dòng điện bằng cách so sánh dòng điện cần đo
với dòng điện mẫu chính xác; ở trạng thái cân bằng của dòng cần đo và dòng
mẫu sẽ đọc được kết quả trên mẫu. Có thể so sánh trực tiếp và so sánh gián tiếp.
b. Yêu cầu chung
Yêu cầu đối với dụng cụ đo dòng điện:
- Công suất tiêu thụ: khi đo dòng điện ampe kế được mắc nối tiếp với các
mạch cần đo. Như vậy ampe kế sẽ tiêu thụ một phần năng lượng của mạch đo
gây sai số trong quá trình đo. Phần năng lượng này còn được gọi là công suất
tiêu thụ của ampe kế PA và được tính: PA = IA2.RA. Trong phép đo dòng điện yêu
cầu công suất tiêu thụ PA càng nhỏ càng tốt, tức là yêu cầu RA càng nhỏ càng tốt.
- Dải tần hoạt động: khi đo dòng điện xoay chiều, tổng trở của ampe kế
còn chịu ảnh hưởng của tần số: ZA = RA + XL với XL = 2fL là thành phần trở
kháng của cuộn dây ampe kế. Để đảm bảo cấp chính xác của dụng cụ đo, dụng
cụ đo xoay chiều phải được thiết kế chỉ để đo ở các miền tần số sử dụng nhất
định (dải tần nhất định).
Lưu ý quá trình đo:

22


- Trước khi đo phải kiểm tra sự an toàn cho người và thiết bị đo; đảm bảo
độ tin cậy của mạch cần đo.
- Trong khi đo phải chọn thang đo phù hợp; điều chỉnh kim, que đo đúng
vị trí.
- Sau khi đo phải đánh giá kết quả đo được và tính toán được sai số.
c. Cách tính sai số

Hình 3.1: Mạch đo dòng điện

Mắc ampe kế nối tiếp với phụ tải như hình vẽ
Gọi: I là dòng điện qua phụ tải khi chưa mắc ampe kế (khi khoá K đóng)
IA là dòng điện qua phụ tải khi mắc ampe kế (khi khóa K mở)
RA là điện trở nội của ampe kế
R là điện trở của phụ tải
U là điện áp nguồn cung cấp cho mạch điện
Ta có: I 

U
U
và I A 
R
R  RA

Sai số tương đối: I (%) 

I  IA
RA

.100% 
.100%
I
R  RA

3.1.2. Đo điện áp
Volt kế được mắc song song với phụ tải
Khi điện áp cần đo tạo ra dòng điện nằm trong giới hạn dòng tối đa của cơ
cấu, thì ta có thể đo trực tiếp.
Khi điện áp cần đo lớn, ta phải mở rộng tầm đo cho volt kế.
Khi mắc volt kế vào mạch điện, volt kế sẽ tiêu thụ một phần điện năng
nên gây ra sai số trong quá trình đo.

23


Hình 3.2: Mạch đo điện áp

Khi chưa mắc vôn kế, điện áp rơi trên tải:
U  I .Rt

Khi mắc vôn kế vào mạch, điện áp rơi trên tải:
UV  I.

Rt .Rv
Rt  Rv

Sai số tương đối:
U (%) 

U  UV
Rt
.100% 
.100%
U
Rt  Rv

U V2
Công suất tiêu hao trên vôn kế: PV 
RV

Để công suất tiêu hao trên volt kế nhỏ thì nội trở của volt kế phải rất lớn
(lớn hơn điện trở tải càng nhiều càng tốt, tốt nhất là 10 lần)
Ví dụ: Một vôn kế có tầm đo 5V được mắc vào mạch như sơ đồ
a. Tính giá trị điện áp trên điện trở R2 khi chưa mắc vôn kế vào mạch
b. Tính giá trị điện áp trên điện trở R2 khi mắc vôn kế vào mạch (vôn kế
có RV = 100 k)
Biết rằng R1 = 70 k và R2 = 50k

Khi chưa mắc vôn kế, ta có:

24


U R2 

E
12
R2 
50  5(V )

R1  R2
70  50

Khi mắc vôn kế vào mạch:
U R2 

E
12
Rtd 
.33,3  3,87(V )
R1  Rtd
70  33,3

Trong đó: Rtd  R2 // RV 

R2 .RV
100.50

 33,3(k)
R2  RV 100  50

Ta nhận thấy giá trị đo nhỏ hơn giá trị thực vì lúc này có nội trở của vôn
kế tham gia vào mạch làm cho giá trị của phép đo bị thay đổi.
3.2.

Đo dòng điện một chiều

3.2.1. Đặc điểm
Để đo dòng điện một chiều ta có thể sử dụng cơ cấu đo kiểu điện từ, từ
điện hay điện động. Thông thường ta sử dụng cơ cấu đo kiểu từ điện vì có độ

nhạy cao lại tiêu thụ năng lượng ít khoảng 0,2 -:- 0,4W và vạch chia trên thang
đo đều nên dễ đọc.
Khung dây của ampe kế kiểu từ điện được quấn bằng dây đồng có đường
kính từ 0,03 -:- 0,2mm, số vòng dây khoảng 300 vòng nên dòng điện cho phép
qua cơ cấu đo từ 100µA -:- 20mA và điện trở của cơ cấu đo khoảng 20-:-2000.
3.2.2. Phương pháp mở rộng thang đo

Trong quá trình đo dòng điện, đôi khi giá trị cần đo lớn hơn giới hạn cho
phép củacơ cấu đo, khi đó ta phải mở rộng thang đo cho ampe kế. Phương pháp
phổ biến là dùng điện trở Shunt, điện trở Shunt thường làm bằng manganin mắc
song song với cơ cấu đo (thường dòng điện đi qua điện trở Shunt lớn hơn dòng
điện đi qua cơ cấu đo rất nhiều).
Khi có điện trở Shunt trong mạch đo, dòng điện phân nhánh vào khung
quay và điện trở Shunt tỉ lệ nghịch với giá trị điện trở của chúng. Để thay đổi
giới hạn khung đo của ampe kế, ta thay đổi giá trị điện trở Shunt. Ta có thể điều
chỉnh giá trị điện trở Shunt để phù hợp cho từng giá trị dòng điện cần đo.
25