Hogy működik – hogyan mér
A hajlékony lakatfogó (Rogowski-tekercs)
2009/5. lapszám | Pástyán Ferenc | 11 606 |
Figylem! Ez a cikk 17 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A Walter Rogowski után elnevezett Rogowski-tekercs váltakozó áram, vagy nagysebességű áramimpulzusok mérésére alkalmas. A tekercs egyik kivezetése normál módon van kialakítva, a másik kivezetése viszont a tekercs közepén jön vissza az első kivezetés helyéhez (lásd 2. ábra). Így mindkét kivezetés a tekercs azonos végén helyezkedik el. Méréskor a tekercs az áramvezetőt fogja közre hasonlóan egy normál lakatfogó adapterhez.
Mivel a tekercsben indukált feszültség nagysága egyenesen arányos az áramvezetőben folyó áram változási sebességével, ezért általában a Rogowsky-tekercs egy elektromos, vagy elektronikus integrátorhoz csatlakozik, melynek kimenetén az áramvezetőben folyó áram nagyságával arányos feszültség jelenik meg. Ezt a feszültséget mérjük egy megfelelő műszerrel, napjainkban általában egy digitális multiméterrel. A Rogowsky-tekercs nagy előnye más lakatfogókkal (áramváltókkal) szemben az, hogy a kivezetések egy oldalon vannak, hajlékony és a mérendő áramvezető köré hajlítva nem szükséges, hogy a tekercs zárt kört alkosson. Az, hogy a Rogowsky-tekercs nem tartalmaz vasat, azaz légmagos tekercs, több további előnnyel szolgál. Ezek közül egyik az, hogy emiatt a tekercs induktivitása kicsi, és így a frekvencia átviteli sávja nagy, továbbá a vas hiánya miatt nincs telítődési jelenség, amely a linearitást elrontaná. Ez különösen előnyös nagy áramok, esetleg pulzusok mérésekor, amelyek motorok indításakor, hegesztésnél, impulzus teljesítmény-elektronikai eszközök működésekor lépnek fel. Utolsónak említjük meg, bár a méréskor ez is igen fontos tényező, hogy, ha a Rogowsky-tekercs menetemelkedése lineáris (azaz a menetek közötti hézag állandó), a tekercs immunitása (zajelnyomása) külső elektromágneses zavaró jelekre igen nagy.
A Rogowsky-elven kialakított hajlékony lakatfogók legrövidebb kivitelben is (18-20 cm) 70-80 000 Ft-ba kerülnek, azaz lényegesen drágábbak a vasalapú lakatfogóknál. Sokan megkérdezik, hogy „mi kerül ebben ennyibe”, azaz miért ilyen drága. Ennek megértéséhez vissza kell mennünk a tekercs felépítéséhez. Mint láttuk, a tekercs nem tartalmaz vasat, és ezért igen kiváló linearitással rendelkezik. A „nem tartalmaz vasat” azonban más módon is megfogalmazható, nevezetesen úgy, hogy a tekercs, és ez a tekercs mechanikai felépítéshez felhasznált szigetelő anyagokra is vonatkozik, NEM tartalmazhat vasat. Ha tartalmaz, az elrontja mind a linearitást, mind a frekvencia átviteli sávot.
Ez azt jelenti, hogy a tekercs gyártásához használt anyagok nagymértékben vasmentes kell, hogy legyenek. Ugyanakkor a mechanikai tartást biztosító anyagoknak megfelelő szilárdságot is biztosítani kell. A tekercs kimenő feszültsége függ az egy menet által körbevett felület nagyságától, azaz a tekercs menetei-nek átmérőjétől, ezért ez a használat során nem változhat, azaz a tekercs megfelelő tartással kell, hogy rendel-kezzen. A tekercs induktivitása függ a permeabilitástól is. Széles frekvenciasávban történő méréshez a műanyag tartóelemnek, amelyre a tekercs fel van tekercselve, kis permeabilitással kell rendelkezni.
Újabb fejlesztések eredménye a Rogowsky-elvet használó, olcsó áramérzékelő. Ez az érzékelő síkban elrendezett koncentrikus körökből áll, és nyomtatott áramköri lemezen alakították ki. Mivel a nyomtatott áramköri lemez pontos mechanikai tartást biztosít, a tekercs külső elektromágneses zavaró jelekre igen nagy immunitással rendelkezik. Az érzékelő nagy előnye, hogy kiváló paraméterei mellett kis költséggel állítható elő.
Ma több cég gyárt, elsősorban nagy áramok és hálózati analizátorokkal történő mérésekhez különböző kivitelű ún. flexibilis lakatfogó adaptert. Az adapter kivezetése általában egy integrátorhoz (elektronikához) csatlakozik, melynek kimenete közvetlenül csatlakoztatható egy mV méréstartománnyal rendelkező feszültségmérőhöz (multiméterhez).
A Rogowsky-tekercs részletes leírását Walter Rogowski és W. Steinhaus a „Die Messung der magnetischen Spannung” 1912-ben megjelent publikációjukban adták közre.
