Chương 12 Đo các thông số của mạch điện

12.2 Cầu đo thuần trở

Cầu một chiều đo thuần trở thường gặp 2 loại : cầu đơn và cầu kép

12.2.1 Cầu đơn

Cầu gồm 4 nhánh thuần trở R1, R2, R3, R4. Một đường chéo cầu (cd) nối với nguồn cung cấp một

chiều U0 . Một đường chéo khác (ab) nối với chỉ thị cân bằng (CT).



Hình 12-3 : Sơ đồ nguyên lý cầu đơn

Khi điện áp trên a và b bằng nhau tức là không có dòng qua cơ cấu chỉ thị, thì cầu cân bằng, ta có :

I1R2 = I2R3

I1R1 = I2R4

R1 R4

=

Suy ra :

R2 R3

Như vậy khi cầu cân bằng nếu một trong bốn nhánh cầu chưa biết ta có thể xác định được điện trở còn

lại qua mối tương quan ở trên.

Phụ thuộc vào cách cân bằng cầu người ta chia cầu đon thành 2 loại : cầu hộp và cầu biến trở.

a. Cầu hộp

Ở cầu hộp ta chọn R1 là một biến trở chính xác cao hoặc một hộp điện trở, có nhiều mức điều chỉnh,

khắc độ trực tiếp giá trị điện trở trên hộp này. Ta cần bằng cầu khi đo bằng cách chọn tỉ số R3/R2 và giữ

cố định; thay đổi giá trị R1 cho đến khi cầu cân bằng (chỉ thị chỉ 0), đọc kết quả trên nhánh R1, đem nhân

với tỉ số R3/R2 ta tính được điện trở cần đo.



Hình 12-4 : Sơ đồ nguyên lý cầu hộp



177



Nếu chọn R3 = R2 thì giá trị Rx = R1, tức giá trị điện trở lớn nhất đo được chính là điện trở toàn phần

của biến trở R1. Có thể mở rộng giới hạn đo của cầu hộp bằng cách tạo ra R3 có nhiều giá trị lớn nhỏ hơn

nhau 10 lần, và dùng chuyển mạch B để thay đổi tỉ số R3/R2.

Sai số của phép đo cầu hộp phụ thuộc vào độ ổn định, độ chính xác của các điện trở nhánh cầu, phụ

thuộc vào độ trễ của biến trở R1, độ chính xác và độ nhạy của cơ cấu chỉ thị cân bằng.

Thông thường cầu hộp được chế tạo với những điện trở mẫu chính xác cao và sử dụng điện kế gương

có độ nhạy cao nên sai số không vượt quá 0,1%.

b. Cầu biến trở

Trong cầu biến trở, R1 được chọn là một điện trở có giá trị cố định. Để tạo cầu cân bằng, ta điều chỉnh

tỉ số R3/R2 cho đến khi kim chỉ thị chỉ 0. Để tạo R3 và R2 có tỉ số điều chỉnh được, ta thay R3, và R2 bởi

2 phần của một biến trở có con trượt, quấn trên ống thẳng hoặc đường tròn. Tỉ số giữa 2 phần của biến trở

chính là tỉ số chiều dài 2 phần ống này.



Hình 12-5 : Sơ đồ nguyên lý cầu biến trở

Thang chia độ giá trị tỉ số 2 điện trở được khắc song song với ống dây điện trở này, điểm giữa của

thang chia độ sẽ ứng với tỉ số R3/R2 =1.

Điều chỉnh con trượt trên biến trở để cầu cân bằng, đọc chỉ số trên biến trở, đem nhân với điện trở R1,

ta xác định được điện trở cần đo.

Mở rộng dải đo của cầu bằng cách chế tạo R1 thành nhiều điện trở có giá trị khác nhau và thông qua

chuyển mạch B để thay đổi các giá trị này. Cầu biến trở có thể chế tạo gọn nhẹ nhưng không chính xác

cầu hộp.

Trong 2 sơ đồ cầu đơn ở trên, R5 xuất hiện ở dây nối chỉ thị nhằm mục đích điều chỉnh độ nhạy của

chỉ thị. Nghĩa là có những lúc không thể cân bằng được cầu vì có dòng điện tương đối lớn nào đó chạy

qua chỉ thị, khi đó phải dung R5 chỉnh thô. Sau đó, ấn khóa K để loại R5 ra khỏi mạch cầu, tiếp tục chỉnh

tinh để cầu cân bằng.

Độ chính xác của cầu phụ thuộc vào độ nhạy của chỉ thị và điện áp cung cấp. Vì vậy phải chọn điện áp

cung cấp đủ lớn để ở bất kì vị trí điều khiển nào, và giá trị lớn nhất của dải đo điện trở thì dòng qua chỉ thị

không vượt quá dòng cho phép của chỉ thị. Giá trị điện trở cần đo càng lớn, thì điện áp U0 càng lớn.

Nhưng với U0 để đo điện trở lớn, nếu muốn đo điện trở nhỏ ta phải giảm U0 đưa vào mạch cầu bằng cách

dùng R0.

12.2.2 Cầu kép – Đo điện trở nhỏ và rất nhỏ

Đo điện trở nhỏ bằng cầu đơn không tiện lợi vì sai số lớn do bị ảnh hưởng của điện trở nối dây và điện

trở tiếp xúc ... Do vậy, người ta đã chế tạo ra cầu kép để đo điện trở nhỏ và rất nhỏ.

Cấu tạo : cầu kép gồm các điện trở R1, R2, R3, R4 và R là điện trở nhánh cầu, Rx là điện trở cần đo và

R0 là điện trở mẫu chính xác cao. Để tránh điện trở tiếp xúc khi nối các điện trở vào mạch, người ta chế

tạo R0 và Rx dưới dạng các điện trở 4 đầu.

178



Hình 12-6 : Sơ đồ nguyên lý cầu kép đo điện trở nhỏ

 I1 = I 2



Khi cầu cân bằng, ta có hệ thức :  I 3 = I 4

I = I

0

 x



 I x .R x + I 3 R3 − I 1 .R1 = 0



và  I 0 .R0 + I 4 R4 − I 2 .R2 = 0

 I .R − I R − ( I − I ).R = 0

x

3

 3 3 4 4

Giải 2 hệ phương trình trên, ta xác định được điện trở cần đo

 R1 R3 

R

R4 .R



R x = R0 1 +

− 

R2 R + R3 + R4  R2 R4 

Để đơn giản cho việc điều chỉnh cầu cân bằng khi đo, ta có thể chọn các điện trở sao cho



R1 R3

=

R2 R4



hoặc R = 0, khi đó việc chỉnh cầu cần bằng chỉ phụ thuộc vào việc chỉnh R0 và R1/R2.

12.3 Đo điện dung

12.3.1 Khái niệm điện dung và góc tổn hao

Tụ điện lí tưởng không tiêu thụ công suất, vì không có dòng qua 2 tấm bản cực. Nhưng thực tế có

dòng rất nhỏ từ cực này qua lớp điện môi đến cực kia của tụ. Vì vậy, trong tụ có sự tổn hao công suất

nhưng rất nhỏ, nên người ta thường đo góc tổn hao của tụ để đánh giá tụ điện.

Tụ điện được đặc trưng bởi một tụ điện lí tưởng và một thuần trở mắc nối tiếp (tụ tổn hao ít) hoặc mắc

song song (tổn hao lớn) trên cơ sở đó người ta xác định góc tổn hao của tụ.



Hình 12-7 : Sơ đồ tụ điện có tổn hao công suất

Với tụ tổn hao ít, ta xác định được góc tổn hao tgδ = ωRC

179



Với tụ tổn hao lớn, góc tổn hao δ được tính : tgδ = 1/ωRC

12.3.2 Các loại cầu đo điện dung

Cầu xoay chiều 4 nhánh thường được dùng để đo các thông số của tụ điện.



a)



b)

Hình 12-8 : a). Cầu đo điện dung tổn hao ít

b). Cầu đo điện dung tổn hao nhiều



Cấu tạo : 2 nhánh R1, R2 là thuần trở. Một nhánh là điện dung mẫu điều chỉnh được gồm CN và RN.

Nhánh còn lại là điện dung cần đo Cx. Một đường chéo cầu nối với điện kế G chỉ sự cân bằng của cầu.

Đường chéo còn lại nối với nguồn cung cấp xoay chiều U0.

- Xét cầu đo điện dung tổn hao ít : khi cầu cân bằng ta có các hệ thức

R1

.R N

R2.Rx = R1.RN ==> R x =

R2

R2

R1

R1

=

.C N

==> C x =

jωC x

jωC N

R2

Suy ra : tgδ = ωRN.CN

Thứ tự đo trên cầu : đầu tiên trên RN = 0. Thay đổi tỉ số R1/R2 cho đến khi chỉ thị cân bằng chỉ dòng

nhỏ nhất, điều chỉnh RN và CN cho đến khi cầu cân bằng. Đọc kết quả trên RN và CN ta xác định được Cx .

- Xét cầu đo điện dung tổn hao nhiều : nối song song một tụ C2 vào nhánh điện trở R2 để tăng độ

nhạy của cầu. Khi cầu cân bằng, ta có

Rx C 2

C2

=

.R1

==> R x =

R1 C N

CN

R2

1

1

=

.C N

==> C x =

jωC x R1 jωC N R2

R1

Suy ra góc tổn hao trên tụ : tgδ = 1/ωR2.C2

Thứ tự đo tương tự trường hợp cầu đo điện dung tổn hao ít.

12.4 Đo điện cảm và hỗ cảm

Các thông số của cuộn cảm thường gặp là thành phần kháng trở (XL = ωL) hoặc thuần khiết là điện

cảm L của cuộn dây. Ngoài ra còn một hệ số nữa là hệ số phẩm chất của cuộn dây Q = XL/R

Để đo các thông số của cuộn dây, người ta thường dùng cầu xoay chiều 4 nhánh. Trong đó, 2 nhánh

cầu là thuần trở, 2 nhánh còn lại là 2 cuộn cảm mắc liền nhau hoặc một nhánh là cuộn cảm cần đo, nhánh

kia là điện dung mẫu điều chỉnh được mắc vào 2 nhánh đối nhau của cầu. Thông thường người ta ít dùng

180



cuộn cảm mẫu để đo điện cảm vì chúng sẽ gây nhiễu ảnh hưởng đến nhau, không chính xác và khó cân

bằng cầu. Vì cuộn cảm có tổn hao lớn nên phải dùng tụ điện có tổn hao lớn mắc vào nhánh đối diện với

nhánh điện cảm cần đo để dễ dàng cân bằng cầu.

12.4.1 Cầu xoay chiều đo điện cảm dùng cuộn cảm mẫu

Sơ đồ cầu xoay chiều loại này như hình 12-9.

Hình 12-9 : Sơ đồ cầu đo điện cảm

Theo sơ đồ này R1, R2 là 2 nhánh thuần trở. Rx Lx là cuộn cảm cần đo. RN LN là cuộn cảm mẫu. Điện

trở R cùng chuyển mạch B để hỗ trợ cân bằng cầu dễ hơn. Nếu Rx > RN thì B ở vị trí sao cho R thuộc RN

để dễ dàng đạt cầu cân bằng. Ngược lại thì R sẽ nối tiếp với nhánh điện cảm cần đo. Giả sử cầu cân bằng

với trường hợp R ở vị trí 2, ta có

R1



Rx = RN R − R



2



 L = L R1

N

 x

R2

12.4.2 Cầu xoay chiều đo điện cảm dùng tụ điện mẫu

Cầu được tạo ra bởi 2 nhánh thuần trở R1 và R3, một nhánh là tụ điện mẫu điều chỉnh được (R2 C2).

Một nhánh là cuộn cảm cần đo (Lx Rx). Để cân bằng cầu chỉ cần điều chỉnh tụ điện biến thiên (R2 C2) để

cân bằng về modun và pha trong 2 nhánh cầu gồm cuộn cảm và tụ điện.

Hình 12-10 : Sơ đồ cầu đo điện cảm với tụ điện mẫu

Khi cầu đạt cân bằng, ta có

R3



 Rx = R1

R2



 L = C .R .R

2 1 3

 x

Từ biểu thức trên ta có thể khắc độ trực tiếp giá trị Rx Lx của cuộn cảm trên C2 R2 . Đồng thời việc điều

chỉnh pha và biên độ trên R2 và C2 hoàn toàn độc lập với nhau cho phép cân bằng cầu nhanh chóng.

Để mở rộng giới hạn đo của cầu, người ta chế tạo R1 hoặc R3 thành nhiều giá trị nối tiếp hoặc song

song với nhau, thay đổi vị trí của khóa K ứng với các giới hạn đo cần thiết.

Khi cần đo thông số của cuộn cảm có lõi bằng thép, thì trong đường chéo của cầu nối với cơ cấu chỉ

thị, có thêm một số bộ phận để bù dòng từ hóa lõi thép như nguồn 1 chiều U0 , biến trở R0 , miliampemet 1

chiều và cuộn cảm P, tụ điện C để phân chia mạch một chiều và xoay chiều.

12.4.3 Cầu hộp xoay chiều

Trong cầu loại này C2 được giữ cố định. Điều chỉnh cân bằng cầu thông qua 2 biến trở R1 và R2 . Mở

rộng giới hạn thang đo thực hiện thông qua tao R3 với nhiều giá trị khác nhau, di chuyển con trượt K ứng

với thang đo tương ứng.

Hình 12-11: Sơ đồ cầu hộp đo điện cảm

Khi cầu cân bằng, ta có mối quan hệ :

R .R

R x = 1 3 và L = C2.R1.R3

R2



181



Thấy rằng R1 tham gia vào 2 biểu thức R x và Lx , nên việc điều chỉnh biên độ và pha ảnh hưởng lẫn

nhau. Vì vậy cân bằng cầu phải lần lượt kế tiếp nhau thay đổi giá trị điện trở R1 và R2, làm cho thời gian

cân bằng cầu kéo dài.

Nguồn cung cấp cho cầu khá phức tạp, gồm một máy phát bán dẫn có tần số dao động f = 1kHz. Điện

áp mất cân bằng cầu được đưa qua khuếch đại bán dẫn và đến cơ cấu chỉ thị. Trước khuếch đại có bộ lọc

R.C-T kép ở tần số xấp xỉ 2kHz để loại bỏ hài thứ 2 trong dao động nguồn cung cấp, làm cho việc cân

bằng cầu dễ dàng và giảm sai số đo.

12.4.4 Cầu 6 nhánh đo điện cảm

Những cuộn dây có hệ số phẩm chất nhỏ (Q < 0,5) thì thực tế dùng cầu bốn nhánh để đo, không thể

cân bằng được cầu. Trong trường hợp này người ta thường sử dụng cầu 6 nhánh. Ngoài 4 nhánh thông

thường người ta đưa vào 2 đường chéo cầu thêm một điện trở và một tụ điện.

Hình 12-12 : Sơ đồ mạch cầu 6 nhánh

Để xác định điều kiện cân bằng cầu 6 nhánh, ta chuyển cầu 6 nhánh thành cầu 4 nhánh bằng cách

chuyển cách nối tam giác các phần tử R4 , R5 và tụ C thành nối sao với các phần tử mới ZA , ZB , ZC .

Từ đó ta có cầu 4 nhánh với điện trở các nhánh

Z1 = Rx +jωLx

Z2 = R 2

Z3 = R 3 + ZC

Z4 = ZB

Khi cầu cân bằng ta tính được các thông số của cuộn cảm

R2



 Lx = C. R [ R3 .R4 + R5 ( R3 + R4 )]



1



 R = R2 .R

 x R4 3

Ta thấy rằng trong điều kiện cân bằng cầu thứ 2, không tồn tại R5 . Vì vậy để cân bằng cầu 6 nhánh chỉ

cần điều chỉnh R5 và muốn thay đổi giới hạn đo chỉ cần điều chỉnh R2/R4.

12.5



Đo cách điện thiết bị điện



12.5.1



Đo cách điện máy điện và động cơ điện



12.5.2 Đo cách điện máy biến áp

Đo điện trở cách điện cho MBA nhằm đánh giá cách điện dây quấn và chất lỏng cách điện trong

MBA. Đo điện trở cách điện của dây quấn cho biết thông tin về hàm lượng ẩm và cácbon. Đo điện trở

cách điện được tiến hành trước hoặc sau khi sửa chữa hoặc bảo dưỡng MBA. Kết quả đo được ghi lại

dùng cho mục đích so sánh về sau. Quy tắc chung được sử dụng đối với các giá trị nghiệm thu dùng cho

đóng điện an toàn là trị số cách điện 1MΩ/1KV của giá trị định mức ghi trên nhãn máy và cộng thêm

1MΩ.

Trình tự đo điện trở cách điện dây quấn MBA như sau:

+ Không cắt nối đất vỏ và lõi MBA và đảm bảo vỏ và lõi được tiếp đất tốt.

+ Tháo tất cả các đầu nối cao áp, hạ áp và trung tính, chống sét, hệ thống quạt, dụng cụ đo hoặc hệ

thống điều khiển nối với dây quấn MBA.



182



+ Trước khi bắt đầu đo nối tất cả các sứ xuyên cao áp, đảm bảo cầu nối các bộ phận kim loại và dây

đất sạch. Đối với dây quấn hạ áp tiến hành tương tự.

+ Sử dụng megommet có thang đo nhỏ nhất 20MΩ.

12.5.3



Đo cách điện đường dây trên không



12.6 Đo điện trở tiếp đất

12.6.1 Khái niệm

Thuật ngữ "tiếp đất" hay "nối đất" ở đây được hiểu đồng nghĩa với việc nối một mạch điện hoặc thiết

bị điện xuống đất. Cách nối như vậy được sử dụng cho việc bảo dưỡng thiết bị điện khi điện thế của chúng

bằng điện thế đất, và đối với những hiện tượng tự nhiên như sét, đất có tác dụng làm đường phóng điện

nhằm tránh hiện tượng bị điện giật và tránh hư hỏng thiết bị tài sản. Điện trở tiếp đất bao gồm tổng điện

trở của dây dẫn nối đất, bộ đầu nối, cọc nối đất và phần đất tiếp xúc với các cọc nối đất.

Vì điện thế cảm ứng do sự cố hệ thống điện với mạch vòng qua đất, điện trở tiếp đất nhỏ sẽ làm giảm

điện thế này và tránh nguy hiểm cho người cũng như tránh cho hệ thống điện bị hư hỏng. Trên lý thuyết,

để duy trì điện thế chuẩn cho thiết bị an toàn, để bảo vệ an toàn điện trở tiếp đất phải bằng 0. Trong thực

tế điều này không thể đạt được. Tuy nhiên tuỳ theo mức độ quan trọng của công trình và thiết bị điện thì

điện trở tiếp đất tuân theo các yêu cầu của TCVN, NEC, OSHA và của những tiêu chuẩn an toàn điện

khác.

12.6.2



Điện trở cọc nối đất



Hình 12- : Cọc tiếp đất

Hình 12- mô tả cọc tiếp đất. Điện trở tiếp đất này bao gồm những thành phần sau:

+ Điện trở của bản thân cọc và điện trở tiếp xúc của phần đầu nối;

+ Điện trở tiếp xúc của đất xung quanh cọc;

+ Điện trở của đất bao sát xung quanh cọc tiếp đất hoặc điện trở suất của đất. Đây là thành phần quan

trọng nhất.

Các cọc tiếp đất thường làm bằng kim loại (đồng hoặc mạ đồng) với tiết diện thích hợp để điện trở là

không đáng kể. Như vậy thành phần còn lại chính là điện trở của đất xung quanh. Có thể coi cọc được bao

quanh bởi những lớp đất đồng tâm. Tất cả những lớp này có độ dày như nhau. Các lớp gần cọc có diện

tích nhỏ hơn cho nên có điện trở lớn hơn, còn các lớp ở xa thì diện tích lớn cho nên điện trở sẽ nhỏ hơn.

Các lớp ở xa cọc quá sẽ không ảnh hưởng đến điện trở đất xung quanh cọc.

Điện trở cọc đất đơn được tính theo công thức do H.R.Dwight của Viện kỹ thuật Massachusetts đưa ra

như sau:

183



ρ ln 4 L − 1

.

2πL

r

trong đó: Rd là điện trở cọc đất tính bằng Ω của cọc nối đất;

L là chiều dài của cọc (m); r là bán kính của cọc (m);

ρ là điện trở suất trung bình, tính bằng Ω/cm.

Từ công thức này cho thấy rằng điện trở của cọc đất phụ thuộc vào kích thước, độ sâu của cọc và điện

trở suất của đất. Khi tăng đường kính của cọc lên gấp đôi thường sẽ làm giảm 10% điện trở đất của cọc,

còn khi tăng gấp đôi chiều dài của cọc sẽ làm giảm 40% điện trở của cọc tiếp đất. Đối với điện trở suất

của đất thay đổi theo vùng và theo mùa. Điện trở đất được xác định theo chất điện phân của nó, bao gồm

độ ẩm, khoáng chất và muối hoà tan.

Rd =



12.6.3 Đo điện trở nối đất bằng phương pháp vonmet, ampemet

Khi cần đo điện trở nối đất của một cọc A bất kỳ người ta dùng thêm một cọc phụ B đóng cách cọc A

chừng (50 ÷ 60)m và một cọc phụ C. Các volmet và ampemet mắc như hình vẽ. Khi cho dòng điện chạy

từ cọc đến đất, dòng điện sẽ chạy theo hướng tâm của các lớp hình cầu, thường được gọi là hiệu ứng hình

trụ của đất xung quanh cọc.

Sau khi dùng cọc dò C cho thay đổi từ A  B, căn cứ vào kết quả của volmet ta vẽ được đường phân

bố thế năng trên mặt đất từ A  B, mô phỏng trường dòng trong đất như Hình 12-. Ta có nhận xét sau.

Ta có:

AD = DE = EB (≈ 20m)

trong đó vùng DE điện thế hầu như không đổi: φE = φD = 0.



Hình 12- : Minh họa cách đo điện trở của cọc tiếp đất bằng phương pháp vonmet & ampemet

Tại đoạn AD: UAD = φA – φD = φA ;

BE: UBE = φB – φE = φB.

Vì vậy ta xác định được điện trở nối đất của cọc A:

U

ϕ

R A = AD = A

I

I

và điện trở nối đất của cọc B:

184



RB =



U BE ϕ B

=

I

I



Tóm lại: Khi cần đo RA của cọc A ta dùng thêm một cọc B cách cọc A từ (50 ÷ 60)m và 1 cọc phụ C.

Các cọc phụ này phải có điện trở xấp xỉ hoặc nhỏ hơn điện trở của cọc cần đo. Các đồng hồ (V) và (A)

mắc như hình vẽ; thay đổi C tới vùng DE thì dừng lại và ta xác định được

U

RA =

I

với U, I là chỉ số của volmet và ampemet.

Về mặt lý thuyết, điện trở đất của hệ thống nối đất phải được đo ở khoảng cách vô hạn kể từ cọc nối

đất. Tuy nhiên đối với mục đích thực hành, hiệu ứng hình trụ của đất thì khoảng cách giữa các cọc gần

nhau bằng hai lần độ dài.của cọc cần đo điện trở là đủ. Nguồn cung cấp cho mạch đo là nguồn tín hiệu

xoay chiều dạng sin hoặc xung vuông. Chúng ta tránh dùng nguồn một chiều do ảnh hưởng của điện phân

sẽ làm tăng sai số do điện thế điện cực. Nếu dùng điện lưới của điện lực thì phải dùng biến áp cách ly

tránh ảnh hưởng của dòng trung tính (nếu có do điện thế lưới mất đối xứng) và cọc đất của dây trung tính.

12.7 Đo và xác định vị trí hỏng của cáp ngầm

Phương pháp xác định vị trí chập cáp (chạm mass) dựa trên cầu cân bằng hay muray để đo điện trở

chạm mass.



Hình 12- : Xác định vị trí chạm mass

Hai đầu của lõi thép nguyên và cáp hỏng được nối với nhau, còn 2 đầu còn lại được nối qua một bộ

điện trở kế. Điều chỉnh cho cầu cân bằng (điều chỉnh R2 và thay đổi R1), ta có hệ thức :

R2.Rx = R1.(Ra + Rb – Rx)

2 R1 .( Ra + Rb )

Suy ra : R x =

R1 + R2

Sau khi biết Rx từ tiết diện S của lõi cáp, ta xác định được chiều dài đoạn cáp tương ứng

2 L.R2

Lx =

với La = Lb = L

R1 + R2

Từ đó ta sẽ xác định được vị trí đoạn chạm mass

Trong trường hợp không biết điện trở suất của dây cáp, để xác định vị trí cáp chạm mass ta có thể sử

dụng cầu Varley.



185



Hình 12- : Mạch cầu Varley

Mạch cầu này được cải tiến thích hợp nhất từ cầu Muray bằng cách thêm điện trở R3 và khóa điện tử

K. Đây là phương pháp xác định thêm điện trở dây chạm đất chính xác nhất và sự ngắn mạch trong một

dây cáp có nhiều dây dẫn điện.

Giả sử chỗ bị chạm mass trên dây dẫn điện có điện trở Ra . Nối 2 đầu dây dẫn. Sau đó, chuyển khóa K

sang vị trí a, điều chỉnh R3 để cầu cân bằng

R3 .R2

R2 Ra + Rb

=

Suy ra : Ra + Rb =

R1

R3

R1

Như vậy, điện trở dây dẫn được xác định. Sau đó, chuyển khóa S sang vị trí b, điểu chỉnh đến trị số R’ 3

sao cho cầu cân bằng. Ta có hệ thức :

R2 Ra + ( Rb − R x )

=

R1

R x + R '3

Suy ra được biểu thức tính Rx như sau

R ( R + Rb ) − R2 R'3

Rx = 1 a

R1 + R2



186



Phần III : Đo các đại lượng không điện

Chương 13



Đo nhiệt độ



13.1 Khái niệm chung và phân loại

Đại lượng nhiệt độ là một trong những thông số quan trong có ảnh hưởng đến đặc tính của vật chất,

nên việc đo nhiệt độ là cần thiết trong hầu hết các lĩnh vực : nhiệt, hóa, ... nhất là ngành luyện kim.

Tùy theo dải nhiệt độ cần đo, mà có các phương pháp khác nhau. Thông thường nhiệt độ chia làm 3

dải : nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình, nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ trung bình và thấp, thường dùng phương

pháp đo trực tiếp, tức đặt trực tiếp dụng cụ đo ở ngay môi trường cần đo. Đối với dải nhiệt độ cao, đo

bằng phương pháp gián tiếp hay phương pháp không tiếp xúc, dụng cụ đo đặt ngoài môi trường cần đo.

Dụng cụ và phương pháp

đo



-273



0



1000



Nhiệt độ ºC

2000

3000



100.000



Nhiệt điện trở :

bằng vật liệu quý

vật liệu không quý

bán dẫn

Nhiệt kế nhiệt điện

bằng vật liệu quý

vật liệu không quý

vật liệu khó chảy

Điện âm

Nhiệt nhiễu

Phương pháp cộng

hưởng hạt nhân

Hỏa quang kế

Bức xạ

Màu sắc

Cường độ sáng

Quang phổ kế



0,001

0,5 ÷ 2

1 ÷2

0,1

1 ÷2

1 ÷3

0,05

0,1

0,01

5

1 ÷5

1 ÷2

5 ÷ 10



Bảng 13-1 : Các dụng cụ và phương pháp đo nhiệt độ khác nhau

13.2 Đo nhiệt độ bằng phương pháp tiếp xúc thông thường

13.2.1 Dùng nhiệt điện trở, nhiệt điện trở bán dẫn

Nhiệt kế nhiệt điện trở có thể chế tạo bằng dây platin, đồng, bán dẫn, ... quấn trên một lõi cách điện đặt

trong vỏ bằng kim loại có đầu nối ra ngoài. Nhiệt kế nhiệt điện trở có thể dùng mạch đo bất kì để đo điện

trở nhung thông thường dùng mạch cầu không cân bằng, chỉ thị là logomet từ điện hoặc cầu tự động cân

bằng, trong đó một nhánh là nhiệt điện trở.

Nếu nhiệt điện trở mắc vào mạch cầu bằng 2 dây dẫn Rd1 và Rd2 , dụng cụ sẽ có sai số do sự thay đổi

điện trở của đường dây khi nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi. Để giảm sai số do nhiệt độ môi

trường thay đổi, người ta sử dụng cầu 3 dây như hình 13-1.

Trong sơ đồ này 2 dây mắc vào các nhánh kề của mạch cầu, dây thứ 3 mắc vào nguồn cung cấp. Khi

cầu làm việc ở chế độ không cân bằng sai số giảm đáng kể so với cầu 2 dây. Thực chất khi cầu làm việc ở

chế độ không cân bằng, sai số chủ yếu do sự thay đổi điện áp của nguồn cung cấp gây nên.



187