Điện trở suất của đất là gì? Công thức tính điện trở suất

Trong quá trình thiết kế và thi công hệ thống điện bạn chắc chắn sẽ cần chú ý đến rất nhiều các yếu tố khác nhau, trong đó có điện trở suất của đất. Vậy điện trở suất của đất là gì? Cách đo điện trở suất của đất và công thức tính điện trở suất như thế nào? Phương pháp đo điện trở suất của đất ra sao? Bạn hãy cùng Hiokivn.com tìm hiểu ngay trong những chia sẻ dưới đây nhé. 

Điện trở suất của đất là gì?

Điện trở suất của đất được hiểu đơn giản là điện trở của một khối đất hình lập phương tính là 1m3 với một dòng điện chạy từ một mặt của khối đất này sang mặt đối diện còn lại.  

Bạn có thể hiểu đất cũng là một vật thể dẫn điện, đặc tính xốp có mao dẫn với những thành phần chính là thể rắn, khí và lỏng. Với từng thành phần đều có những đặc điểm và chức năng riêng:

• Thể rắn: sẽ gồm có các hạt nhỏ của khoáng chất, có đường kính từ 0.1mm - 3mm. 
• Phần thể lỏng (hay còn gọi là dung dịch đất): chính là nước và các chất chứa trong thể rắn, khí hòa tan được trong nước. 
• Phần thể khí: bao gồm các loại khí như oxi, nito,.. có thể lấp đầy các lỗ của đất đá. 

Trong các thành phần trên, dung dịch đất và nước có khả năng dẫn điện để làm dịch chuyển các ion. Khi nồng độ ion trong dung dịch đất càng cao sẽ làm cho khả năng dẫn điện của đất sẽ càng lớn. Mức điện trở chạy từ dòng điện của một khối đất lập phương từ mặt này sang mặt kia chính là điện trở suất của đất. 

Ngoài việc tìm hiểu điện suất của đất là gì, bạn còn cần nắm được các tính điện trở suất của đất để kiểm tra được khả năng dẫn điện, cách điện của đất. Phương pháp tính điện trở suất sẽ được dựa vào công thức tính điện trở suất. 

Sau đó, bạn sẽ cần chọn phương pháp đo điện trở suất của đất. Cuối cùng, bạn chỉ cần dựa vào đó để tính điện trở suất của đất. 

Cách tính điện trở suất của đất

Trước khi tiến hành tính điện trở suất của đất, bạn sẽ cần nắm được hệ thống tiếp địa. Đây chính là một trong những yếu tố có thể làm ảnh hưởng đến điện trở suất của đất. 

Điện trở suất của đất phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tăng giảm khác nhau. Chính vì vậy, điều kiện khí hậu, thời tiết là yếu tố đầu tiên có thể làm ảnh hưởng đến điện trở suất của đất. Đặt biệt, khi lắp đặt hệ thống tiếp địa càng gần với mặt đất thì sẽ càng ảnh hưởng đến chỉ số của điện trở suất của đất.  

Ví dụ, mức điện trở suất của đất khi thiết kế hệ thống ở độ sâu từ 1 - 3m có thể thay đổi theo từng thời gian. Tuy nhiên, với các hệ thống tiếp địa ở độ sâu khoảng 5m sẽ ít bị ảnh hưởng hoặc mức điện trở suất không thay đổi. 

Do vậy, lhi thi công với yêu cầu điện trở suất ổn định ở mọi mốc thời gian. Nhà thiết kế thường sẽ thực hiện theo hai phương pháp: 

• Các cọc tiếp địa sẽ nằm ở độ sâu lên tới 5m và có thể hiệu chỉnh vào các mùa. 
• Bố trí ở mức độ sâu từ 5 - 30m và sẽ không bị thay đổi.

Như vậy, điện trở suất của đất phụ thuộc vào các yếu tố về khí hậu, khí quyển ảnh hưởng đến tỷ lệ giữa các thành phần của đất. Điện trở suất của đất không phụ thuộc vào những yếu tố như số lượng thiết bị điện, phân bố mạng lưới hệ thống tiếp địa. 

Xem thêm: Điện trở cách điện là gì? Cách đo điện trở cách điện bằng megaohm chi tiết

Công thức tính điện trở suất của đất

Độ dẫn suất của đất được hiểu là độ dẫn điện đối với một đơn vị thể tích (được ký hiệu cm3 hoặc m3).

Ký hiệu của điện trở suất là p (Rho). Ký hiệu của điện trở suất đất được dựa theo chữ cái Hy Lạp.

Công thức tính điện trở suất của đất như sau: 

ρ  = 2 π AR

Trong đó: 

• ρ : điện trở suất trung bình ở độ sâu A  (Đơn vị: ohm/cm)
• π : 3,1616.
• A : khoảng cách giữa các điện cực tính bằng cm.
• R : giá trị điện trở (Đơn vị: Ohm)

Một số lưu ý khi tính điện trở suất của đất

Trong quá trình lựa chọn trị số K, bạn cần chú ý đến những số liệu của ngành khí tượng có thể làm ảnh hưởng đến trị số của điện trở suất đất như lượng mưa, độ ẩm của đất… Ngoài ra, trong quá trình thiết kế hệ thống tiếp địa, bạn cần chú ý không để cho trị số của điện trở đất vượt quá trị số yêu cầu ở bất kỳ thời gian nào trong năm. 

Phương pháp đo điện trở suất của đất

Hiện nay có nhiều phương pháp đo điện trở suất của đất tương đối đơn giản. Trong đó, phổ biến nhất là hai phương pháp: Mạch Wenner, mạch Schlumberger với việc sử dụng máy đo điện trở suất của đất chính xác hỗ trợ việc đo được được chính xác. 

Phương pháp thăm dò Wenner

Phương pháp đo điện trở suất đất Wenner sẽ cần xác định các điện cực A, B, M, N được bố trí đối xứng với tâm thăm dò O. Khi đó, các mức điện cực ở phía ngoài A, B sẽ là những điện cực dòng, còn lại cực M, N sẽ là các điện cực điện thế. Với từng lần đo các điện cực cũng sẽ được kéo giãn dần và đối xứng với tâm thăm dò O. 

Đầu tiên, bạn sẽ thực hiện phép đo với khoảng cách AB=1,5m (a =0.5m), phép đo tiếp theo sẽ là AB ở khoảng cách 2.1m (a=0.7m). Bạn sẽ cần tiến hành các phép đo liên tiếp nhau giữa điện cực a tương tự theo bảng bên dưới. 

Bạn sẽ cần đo đến khi đạt tới giới hạn của điện trở suất của đất. Đa số, phương pháp đo này sẽ được dừng lại khi hai cực AB sẽ dao động ở mức từ 90 - 120m. 

Có thể bạn quan tâm: Tìm hiểu về máy biến áp. Cách đo điện trở cách điện máy biến áp chi tiết

Phương pháp đo điện trở suất của đất Schlumberger

Đối với việc sử dụng phương pháp đo điện trở suất của đất Schlumberger, bạn cần chú ý đảm bảo các điện cực sẽ cần đối xứng với tâm thăm dò. Đặc biệt, theo phương pháp Schlumberger sẽ chỉ cần kéo dãn các điện cực A và B và giữ nguyên các điện cực khác.

Khi đó, mạch Schlumberger sẽ có kết quả của máy đo giảm nhanh hơn so với phương pháp Wenner. Kết quả đo được của đồng hồ đo điện trở suất của đất sẽ có khoảng cách rất nhỏ giữa các điện cực A và B. 

Do đó, có thể thấy rằng phương pháp đo Schlumberger được đánh giá có độ chính xác cao. Bởi vậy, phương pháp Schlumberger đang được sử dụng phổ biến hiện nay. 

Ý nghĩa của điện trở suất

Khi tìm hiểu ý nghĩa của điện trở suất trong đời sống, bạn sẽ thấy điện trở suất mang đến rất nhiều công dụng vô cùng quan trọng. Điện trở suất sẽ giúp bạn dễ dàng nhận biết được nên dùng loại vật liệu nào phù hợp với từng loại mục điện và điện tử khi kết nối với điện trở đất. 

Ví dụ, khi làm các dây dẫn điện sẽ cần phải có mức điện trở suất ở mức thấp để có thể dẫn điện tốt. Khi đó, bạn có thể lựa chọn được vật liệu có khả năng dẫn điện tốt với mức trở suất thấp. 

Ngoài ra, với mỗi loại vật liệu khác nhau sẽ có từng mức điện trở khác nhau. Bạn có thể dựa theo tính năng để chọn được loại vật liệu phù hợp với từng dự án xây dựng. 

Mỗi loại vật liệu dẫn điện khác nhau sẽ có điện trở khác nhau. Tùy theo tính năng của từng vật dẫn mà lựa chọn loại phù hợp với từng mục đích và dự án điện tử.

Một số máy đo điện trở suất của đất tốt nhất hiện nay

Ngoài việc tìm hiểu những cách đo điện trở suất, bạn chắc chắn cần biết đến những loại máy đo điện trở suất của đất tốt nhất hiện nay. Từ đó, bạn có thể dễ dàng chọn được loại thiết bị đo chất lượng để phục vụ cho công việc. 

Hiện nay, các sản phẩm máy đo điện trở suất chất lượng với khả năng đo chính xác thường đến từ những thương hiệu nổi tiếng như Hioki, Kyoritsu hay Fluke... Đây đều là những hãng chuyên cung cấp các thiết bị đo điện hiện đại đa chức năng. Bạn có thể tham khảo một số dòng máy đo điện trở suất được bán chạy hiện nay. 

Máy đo điện trở đất Hioki FT315 

Hioki FT315 là dòng máy đo điện trở đất nhỏ gọn, bền chắc với khả năng đo chính xác. Máy có dải đo rộng từ 0 - 1000 Ω, độ chính xác ± 0,25 Ω. Bên cạnh đó, thiết bị còn có khả năng đo dòng điện, đo điện áp mạch hở... Hioki FT315 hoạt động với đa dạng phương pháp đo: ba điện cực, hai điện cực... Thiết bị được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực xây dựng, kiểm tra hệ thống điện. 

Thông số đo

• Đo tần số đo: 575 Hz / 600 Hz
• Dòng điện đo: Phương pháp ba điện cực: 15 mA rms trở xuống; Phương pháp hai điện cực: 3 mA rms trở xuống
• Điện áp mạch hở: 50 V AC RMS trở xuống
• Phạm vi đo 10 Ω (0 đến 11,5 Ω) ± 0,25 Ω; 100 Ω (0 đến 115 Ω) ± 2,5 Ω; 1000 Ω (0 đến 1150 Ω) ± 25 Ω.
• Điện áp đo điện trở đất: 0 đến 30 V, Độ lệch danh nghĩa: ± 3.0% fs

Kìm đo điện trở đất Hioki FT6380-50

Hioki FT6380-50 tiếp tục là một dòng máy đo điện trở suất của đất được thiết kế tương tự như ampe kìm. Máy có kiểu dáng nhỏ gọn, dễ sử dụng để di chuyển linh hoạt trong quá trình đo.

Máy đo điện trở đất Hioki FT6380-50 hoạt động với đa dạng chức năng đo điện trở, đo dòng điện xoay chiều, đo dòng rò rỉ... Đặc biệt, thiết bị còn được sản xuất hiện đại với tính năng bộ điều hợp không dây Z3210 để có thể kết nối với các phần mềm thông qua Bluetooth.  

Thông số đo

• Dải đo dòng điện AC: 20,00 mA (độ phân giải 0,01 mA) đến 60,0 A (độ phân giải 0,1 A), 5 dải, Không triệt tiêu: Dưới 0,05 mA, Độ chính xác: ± 2,0% rdg. ± 0,05 mA (30 Hz đến 400 Hz, True RMS), hệ số Crest 5,0 trở xuống (đối với dải 60 A, 1,7 trở xuống)
• Điện áp đầu ra định mức: 600 VAC loại đo lường IV (dự đoán quá điện áp thoáng qua 8000 V)
• Khả năng đo điện trở đất: 0,20 Ω (độ phân giải 0,01 Ω) đến 1600 Ω (độ phân giải 20 Ω), 10 dải, Không triệt tiêu: Dưới 0,02 Ω,
• Độ chính xác: ± 1,5% rdg. ± 0,02 Ω

Thiết bị đo điện trở đất Hioki FT6031-50

Tiếp tục là một máy đo điện trở đất được ưa chuộng chính là Hioki FT6031-50 đến từ thương hiệu Hioki. Máy đo điện trở đất Hioki FT6031-50 được thiết kế rất nhỏ gọn, bền chắc với khả năng cách điện tốt. 

Đồng thời, Hioki FT6031-50 dễ dàng hoạt động với dải đo điện trở từ 0Ω đến 2000Ω với 3 dải đo. Máy Hioki FT6031-50 đạt tiêu chuẩn chất lượng đáp ứng tốt cho các yêu cầu trong công việc. 

Thông số đo

• Khả năng đo điện trở đất: Phương pháp hai điện cực / phương pháp ba điện cực (có thể chuyển đổi)
• Phạm vi đo: 20 Ω (0 Ω〜20,00 Ω) ± 1,5% rdg ± 8 dgt; 200 Ω (0 Ω〜200.0 Ω) ± 1,5% rdg ± 4 dgt; 2000 Ω (0 Ω〜2000 Ω) ± 1,5% rdg ± 4 dgt
• Điện áp đo điện trở đất: 0〜30.0 V rms; Độ chính xác: ± 2.3% rdg ± 8 dgt (50 Hz / 60 Hz), ± 1.3% rdg ± 4 dgt (DC)

Từ những thông tin về cách tính điện trở suất cũng như công thức tính điện trở suất của đất hy vọng sẽ giúp bạn hiểu thêm về điện trở suất của đất. Từ đó, bạn có thể dễ dàng tính được điện trở suất của đất dễ dàng và nhanh chóng.