CƠ BẢN KĨ THUẬT ĐO ĐIỆN

1. Cơ bản kỹ thuật đo điện 
Thu nhận các đại lượng điện: Máy đo 
Giác quan của con người không thể ghi nhận được điện áp và cường độ dòng điện một cách trực tiếp. Việc đo các đại lượng điện một cách gián tiếp đòi hỏi phải biến đổi chúng thành những đại lượng vật lý khác. Sự hiển thị các đại lượng này có thể hoặc bằng hình thức analog haỵ digital (Hình 3). Việc đo điện áp và dòng điện một cách gián tiếp bắt buộc sẽ dẫn đến những nguồn lỗi khác nhau:


■    Sự hao hụt khi biến đổi những đại lượng vật lý
■    Lỗi hiển thị do sự chia nhỏ độ các trị số đo
■    Thị sai (lỗi đọc)
Các máy đo được đặc trưng với điện trở trong Ri.
Điện kế kim chỉ thị
Điện kế chỉ thị kim (Hình 2) biến đổi các đại lượng điện (năng lượng) bằng điện từ hay điện động thành đại lượng cơ học (mômen quay). Chuyển động quay làm căng một lò xo. Kim chuyển động theo chuyển động quay, ta có thể đọc trị số tương ứng trên mặt chỉ thị.


Do sự không tuyến tính và ảnh hưởng từ bên ngoài (nhiệt độ v.v...độ chính xác của hiển thị lớn nhất ở phần ba vùng trên của thang đo. Điện trở trong thay đổi rất lớn trong các vùng khác nhau của thang đo.
Tùy theo thiết kế, điện kế chỉ thị kim dùng để đo các đại lượng điện, thí dụ như đo điên trờ, công suất, tần số, năng lượng (công tơ điện).
2. Máy đo vạn năng digital (Hình 3)


Máy đo đa năng digital biến đổi các đại lượng điện analog thành đại lượng điện digital nhờ mạch biến đổi analog-digital, và nhờ vậy các đại lượng điện có thể hiển thị thành số. Máy đo đa năng digital không có sự tiêu hao cơ học (sự cọ xát) và với chỉ thị số không có lỗi thị sai. Như vậy hai nguồn sai số bị xóa bỏ, các sai số này có thể làm sai lệch kết quả đo. Sai số đo của máy đo đa năng digital tùy thuộc phần lớn vào chất lượng của bộ biến đổi analog-digital. Máy đo đa năng digital không có các linh kiện cơ học và xử lý các đại lượng cần đo với bộ lọc và mạch khuếch đại điện tử.
Điện trở ngõ vào (điện trở trong) của máy đo đa năng digital giữ được cố định trong tất cả các vùng của thang đo điện áp, nó có một trị số cao.


3. Đo điện áp 
Để đo điện áp, máy đo điện áp cần phải nối song song với điện áp sụt muốn đo (Hình 2). Nếu điện áp sụt của R2 không có sự ảnh hưởng lên máy đo điện áp, ta có công thức liên hệ giữa tỷ lệ điện áp và điện trở như sau:

Điện áp sụt của R2 bị thay đổi do sự ảnh hưởng của điện trở trong Riv của máy đo điện áp. Để tính được sai số kết quả đo, ta phải thay thế R2 trong công thức tính u2 băng R2iV;

RiV càng lớn, thành phần R2iv càng nhỏ và do đó sai số đo càng nhỏ. Sai số này do điện trở trong của máy đo điện áp gây ra.


Điện trở trong của máy đo điện áp phải lớn hơn nhiều so với điện trở trong của điện trở cần đo.

4. Đo dòng điện 
Để đo dòng điện trong một mạch điện, dòng điện phải được dẫn qua máy đo dòng điện, điều đó có nghĩa máy đo phải được mắc nối tiếp. Cường độ dòng điện trong mạch điện (Hình 3) bị điện trở trong của máy đo làm ảnh hưởng. Sự thay đổi này đưa đến sai số.


■ Cường độ dòng điện được tính khi không có sai số do máy đo dòng điện:

Nếu điện trở trong RiA của máy đo được kể đến, cường độ dòng điện sẽ là:

Điện trở trong RiA của máy đo dòng điện cần phải càng nhỏ càng tốt.
Máy đo chỉ thị kim cần được sử dụng một cách chuyên nghiệp (Bảng 1). Đặc biệt với việc đo dòng điện, công suất, năng lượng, ta phải chú ý đến quy định an toàn của nhà sản xuất. Vì khi đo cường độ dòng điện, máy đo phải được nối vào mạch điện, do vậy trong nhiều trường hợp, tốt hơn nên dùng kềm không tiếp xúc để đo dòng điện.
Để tránh sai số đo và thị sai, khi dùng máy đo ta phải chú ý đến bảng hướng dẫn sử dụng và các biểu tượng trên thang đo (Bảng 1).
5. Mạch sai số điện áp 
Mạch sai số điện áp được dùng để xác định điện trở một cách gián tiếp. Với mạch này, dòng điện thực sự đi qua điện trở cần xác định được đo. Do vậy, mạch có tên: mạch đúng dòng hay mạch sai số điện áp (Hình 1)


Cách tính có sai số điện trở cần xác định:

Ta được sai số tương đối:

Mạch sai số điện áp dùng để xác định điện trở lớn.
6. Mạch sai số dòng điện 
Để xác định điện trở một cách gián tiếp, người ta có thể bố trí máy đo sao cho điện áp đo được đúng là điện áp sụt của điện trở. Cường độ dòng điện của mạch sai số dòng (Hình 2) bao gồm hai nhánh dòng điện: phần dòng điện đi qua điện trở cân xác định và phần dòng điện đi qua máy đo điện áp.

Nếu chúng ta không chú ý đến thành phần điện đi qua máy đo điện áp, ta có sai số đo tương đối hay sai số hệ thống:

Sai số dòng do điện trở trong của máy đo điện áp gây ra. Dựa vào định luật Ohm, ta nhận thấy sai số dòng điện tỷ lệ nghịch với điện trở trong của máy đo điện áp.
Mạch sai số dòng điện dùng đẻ xác dịnh có điện trở nhỏ.

Chia sẻ bài viết:

Bài viết liên quan