Tiểu luận: Cầu đo điện cảm – Cầu đo tụ điện
Trang 1
VAA
HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 – NHÓM 7
CẦU ĐO ĐIỆN CẢM – CẦU ĐO TỤ ĐIỆN
Phần 1: LỜI MỞ ĐẦU – GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
- Môn học kỹ thuật đo lường trình bày các kiến thức về kỹ thuật đo dùng
trong ngành điện hiện nay. Giới thiệu những phép đo cơ bản để ứng dụng
cho các ngành sản xuất công nghiệp.
- Kỹ thuật Đo lường Điện là môn học nghiên cứu các phương pháp đo các
đại lượng vật lý: đại lượng điện: điện áp, dòng điện, công suất,… và đại
lượng không điện: nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc…
- Cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản và chuyên sâu về kỹ thuật
đo lường trong ngành điện. Trình bày các dụng cụ đo, nguyên lý đo và
phương pháp đo các thông số. Trên cơ sở đó, người học biết cách sử dụng
dụng cụ đo và xử lý kết quả đo trong công việc sau này.
- Thông số của mạch điện bao gồm điện trở R, điện cảm L, điện dung C,
góc tổn hao của tụ điện và hệ số phẩm chất của cuộn dây.
- Có 2 phương pháp đo thông số của mạch là đo trực tiếp và đo gián tiếp:
+ Đo trực tiếp là dung các thiết bị xác định trực tiếp thong số cần đó như
Ohmmet, Henrimet, Faramet…
+ Đo gián tiếp là sử dụng ampe kế và vôn kế đo dòng và áp rồi suy ra
thông số cần đo.
- Ở đây, chúng ta tìm hiểu về phương pháp đo bằng cầu đo điện cảm và
phương pháp đo bằng cầu đo tụ điện.
- Trong quá trình biên soạn, đã được các đồng nghiệp đóng góp nhiều ý
kiến, mặc dù cố gắng sửa chữa, bổ sung cho bài tiểu luận được hoàn chỉnh
hơn, song chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế.
Tiểu luận: Cầu đo điện cảm – Cầu đo tụ điện
Trang 2
VAA
HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 – NHÓM 7
Phần 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
- Có hai loại cầu đo: cầu đo đơn giản và cầu đo phổ quát được dùng để đo điện
dung và điện cảm. Cả hai loại này đều dựa vào nguyên lý cầu đo Wheatstone.
Trong cầu đo phổ quát có xét đến hệ số tổn hao D của tụ điện cũng như hệ số
phẩm chất Q của cuộn dây.
1. CẦU ĐO ĐƠN GIẢN:
1.1. CẦU WHEASTONE: (Nhắc lại từ bài cầu đo điện trở)
- Z1, Z2, Z3 và Z4 là tổng trở tương ứng, có thể là số thực hay số phức bất kỳ. Cầu
Wheastone cân bằng, nghĩa là kim điện kế G chỉ số 0, tương ứng với điều kiện:
Z1.Z4 = Z2.Z3
1.2. CẦU ĐO ĐIỆN CẢM:
Tiểu luận: Cầu đo điện cảm – Cầu đo tụ điện
Trang 3
VAA
HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 – NHÓM 7
- L1: điện cảm mẫu có giá trị thay đổi được;
- Lx: điện cảm cần đo.
- R3 và R4 lần lượt là các điện trở mẫu có thể thay đổi được.
- Khi cầu đo cân bằng, áp dụng công thức của cầu đo Wheastone:
Z1.Z4 = Z2.Z3
ta có:
4
1 4 x 3 x 1
3
R
j L R j L R L L
R
1.3. CẦU ĐO TỤ ĐIỆN:
- R3 và R4 lần lượt là các điện trở mẫu có thể thay đổi được.
- C1 là tụ điện mẫu có thể thay đổi được.
- CX là tụ điện cần đo.
- Khi cầu đo cân bằng, áp dụng công thức của cầu đo Wheastone:
Z1.Z4 = Z2.Z3
ta có:
3
4 3 x 1
1 x 4
R
11
R R C C
j C j C R

Tiểu luận: Cầu đo điện cảm – Cầu đo tụ điện
Trang 4
VAA
HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 – NHÓM 7
2. CẦU ĐO PHỔ QUÁT:
2.1. CẦU ĐO ĐIỆN CẢM:
- Cuộn cảm lý tưởng là cuộn dây chỉ có thành phần điện kháng là (
L
XL
)
hoặc chỉ thuần khiết là điện cảm L, nhưng trong thực tế các cuộn dây bao
giờ cũng có một điện trở nhất định. Điện trở càng lớn phẩm chất của cuộn
dây càng kém. Q là thông số đặc trưng cho phẩm chất của cuộn dây, nó
được tính bằng:
L
L
Im Z
QRe Z
với
- Để đo các thông số của cuộn dây người ta thường dùng mạch cầu xoay
chiều.
2.1.1. Cầu xoay chiều dùng điện cảm mẫu:
- Cấu tạo:
+ Mạch cầu so sánh các đại lượng cần xác định Lx, Rx với đại lượng mẫu
Lm và Rm.
+ Hai nhánh R1, R2 là các điện trở thuần trở có độ chính xác cao.
+ Khi đo người ta điều chỉnh Rm, Lm (và có thể cả R1, R2) để cầu đạt giá
trị cân bằng.
- Khi cầu đo cân bằng, ta có:
Zx.Z2 = Zm.Z1
Uo ~
Rx
R1
R2
Rm
Lm
Tiểu luận: Cầu đo điện cảm – Cầu đo tụ điện
Trang 5
VAA
HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM – LỚP ĐV1-K5 – NHÓM 7
Trong đó:
x x x
m m m
x x 2 m m 1
11
22
Z R j L
Z R j L R j L R R j L R
ZR
ZR



1
xm
x 2 m 1 2
x 2 m 1 1
xm
2
R
RR
R .R R R R
L .R L R R
LL
R
- Từ đó tính được hệ số phẩm chất trong cuộn dây:
xm
x
xm
LL
QRR


2.1.2. Cầu đo điện cảm Maxwell:
- Cầu Maxwell chỉ thích hợp đo các cuộn cảm có hệ số phẩm chất Q thấp
(
Q 10
, điện trở cuộn dây nhỏ).
- Cấu tạo: Trong mạch cầu, tụ điện chuẩn C3 mắc song song với điện trở R3,
các nhánh còn lại là điện trở R1 và R2. Các điện trở R3, R1, R2 là
các điện trở có thể điều chỉnh được Rx và Lx biểu diễn cuộn cảm
cần đo.
- Khi cầu đo cân bằng, ta có:
Zx.Zm = Z1.Z2
Uo ~
Cm
Rm
R1
Lx
Rx
R2