Mérés, mérés...
2009/11. lapszám | Pástyán Ferenc | 7419 |
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 méréseinkhez használt készülékek nagy része elektronikus áramkörökből épül fel nagyobb pontosságot, megbízhatóságot és könnyű kezelést biztosítva. Ebben az elektronikus „környezetben” hajlamosak vagyunk megfeledkezni olyan egyszerű készülékekről, amelyek nem tartalmaznak semmiféle elektronikát, mégis használatuk adott esetekben elkerülhetetlen, ahol a mérés nem vagy csak nagy nehézségekkel végezhető el.
1. ábra: AC feszültségforrás
Mindennap mérünk
Ha a méréshez változtatható váltakozó áramú feszültségforrásra van szükségünk, általában nehézségekkel nézünk szembe. Ilyenkor választhatunk, hogy elektronikus AC tápegységet vagy egyszerű toroid transzformátorokat használunk.
Az elektronikus AC tápegységek előnye, hogy általában stabilizált kimenetet biztosítanak viszonylag jó felbontás mellett, főleg azonban csak 1-fázisú kivitelben kaphatók. A kimenő teljesítmény általában nem haladja meg az 1 kW-ot. Előnyös tulajdonság a mérésekhez az, hogy a kimenő feszültség pontosan beállítható, esetleg a kimenő teljesítmény és a frekvencia értékével együtt leolvasható az előlapon található műszerekről. A készülék általában csatlakoztatható számítógéphez is, és így bonyolultabb mérési feladatok is programozottan, automatizálva végezhetők el.
A készülék „elektronika-mentes” változatát a különböző egy- és háromfázisú toroidok testesítik meg. A toroidok alapvetően auto-transzformátorok, ahol a transzformátor leágazása változtatható, és így a kimenő feszültség ennek megfelelő értékű lesz. Mivel a toroidokat döntően a hálózatról tápláljuk meg, nyilvánvalóan nem kapunk stabilizált kimenetet, a kimenő feszültség és frekvencia követi a hálózati ingadozásokat.
2. Egyfázisú toroid transzformátor
Ez adott esetben hátrányos lehet, de az alkalmazások döntő részében a rendelkezésre álló toroid paraméterei megfelelnek a mérés követelményeinek.
Hátrányos lehet még az, hogy a kimenetre csatlakoztatott terhelés hatására a kimenő feszültség lecsökken, amit az utóbbi beállítására szolgáló állító szervvel utána kell állítanunk.
Ugyancsak a hátrányok között kell megemlítenünk, hogy a kimenet galvanikus kapcsolatban van a hálózattal, amit az alkalmazáskor részben az elvégzendő mérés, részben a biztonság szempontjából figyelembe kell venni.
Igen nagy előnye a készüléknek az egyszerű felépítés és kezelés, a stabil felépítés és a tartósság. Külön megemlítendő, hogy a kimenő teljesítmény nagyon kicsi (0… 200 VA) vagy nagyon nagy (0… 7800 VA) lehet. (A megadott értékek adott gyártó készülékeire vonatkoznak!)
Ha nagyteljesítményű 3-fázisú feszültségforrásra van szükségünk, szinte nincs is más választásunk, mint egy 3-fázisú toroid transzformátor. Ez végül is három egyfázisú toroid összeépített kivitele, ahol az egyes transzformátorok leágazásai egy közös állítószervvel egyszerre állíthatók. Nyilvánvalóan a készülék gyártásakor gondosan kell eljárni, hiszen az egyes toroidoknak olyan egyformáknak kell lennie, amennyire csak lehetséges, a leszedő keféknek egyszerre kell mozogniuk, stb.
3. 3-fázisú toroid nyitott és házba-épített kivitelben
4. Motoros meghajtó egység külön és felszerelt állapotban
A kimenő teljesítmény, figyelembe véve a felépítést, az 1-fázisú toroid teljesítményének háromszoros lehet, azaz esetünkben max 23 400 VA, ami már nagyobb teljesítményeket igénylő mérésekhez is megfelelő.
5. ábra: Az auto-transzformátoros elvet használó megoldás
A kimenő feszültség beállítása a toroid tetején található forgatógombbal, kézzel lehetséges. Ha távvezérlésre van szükségünk vagy automatikus mérőrendszert kívánunk kialakítani, a kézi beállítás lecserélhető motoros meghajtásra, ahol a motor vezérlésével állíthatjuk be a kívánt kimenő feszültséget.
A motoros meghajtó egység akár az egyfázisú, akár a háromfázisú toroidra felszerelhető.
Az auto-transzformátoros elvet használó megoldás nemcsak toroid, hanem tolóérintkezős (reosztát) formában is használatos. Ilyen esetben a kimenő feszültség beállítása toló-érintkező segítségével történik (lásd a mellékelt fotót!).
Ez a megoldás is létezik egy- és háromfázisú kivitelben, a kivehető teljesítmény azonban az egyfázisú kivitelnél max. 960 VA, illetve a háromfázisú kivitelnél max. 3-960 VA lehet. Ezen típusok nem rendelkeznek motoros meghajtással, így távvezérelt megoldásokhoz gyakorlatilag csak a toroid kivitelek használhatók.
Az elektromos áram mérése mindig problematikus, mert az áramméréshez meg kellene bontani az áramkört. Ez nem mindig lehetséges és általában nem is célszerű. A lakatfogók rövid ellenőrző mérésekre igen alkalmasak, hosszabb idejű vagy folyamatos árammérésre az áramváltók felelnek meg. Az áramváltók igen nagy előnye az, hogy galvanikus elválasztást biztosítanak a mérendő áramkör és mérőáramkör között, jelentősen megnövelve ezzel a biztonságot és a zaj-elnyomást.
A fixen beépített áramváltók igen széles áram- és teljesítmény-tartományban kaphatók kábelre vagy áramsínre szerelhető kivitelekben.
Ezek alkalmazása nem okoz problémát, a mérőkör kialakításakor a beépítési helyüket eleve meghatározzák. Problémát okoz ugyanakkor az utólagos beépítés vagy határozott ideig tartó mérés például adatgyűjtéshez.
6. Különböző kivitelű osztott vasmagos (nyitható) áramváltók
Erre a célra kiválóan alkalmasak az osztott vasmagos áramváltók. Ezek az áramváltók, hasonló módon a nem-nyitható típusokhoz, kábelre vagy áramsínre szerelhetők, de az áramkört nem szükséges megbontani. A kimenő áram 1 A vagy 5 A lehet, amely jól használható egyéb műszerekkel történő mérésekhez is.
A mérhető (primer oldali) áram kb. 60 A-től 3000 A-ig terjed a szabványos méréstartományokkal. A pontosság a szabványos 0.5, 1, illetve 3%, a teljesítmény 5-10 VA a választott kiviteltől függően.
Ezen áramváltók használata kényelmes, az áramváltóval szállított szerelvényekkel az áramváltó gyorsan és egyszerűen felszerelhető a mérés helyén, majd a mérés végeztével ugyanilyen könnyedén eltávolítható.
Megjegyzendő, hogy – bár cikkünk az elektronika-mentes eszközökkel foglalkozik – az elektronika betört az áramváltók területére is.
Egyrészről megjelentek azok az áramváltók, amelyekbe távadó van beépítve, eleve ipari egységjeleket (0-20, 4-20 mA) szolgáltatva, másrészről – Hall-elemek alkalmazásával – kifejlesztették az egyenáramok mérésére is alkalmas áramváltókat.
7. Különböző söntök
Pontos méréshez és nagy áramok méréséhez azonban a sönttel történő mérés a legjobb megoldás. A söntök kis hőmérsékleti együtthatóval (kb. 0.002%/°C) rendelkező fémből készülnek, így az önmelegedés hatására az ellenállás változásuk nagyon kis értékű, a mérés szempontjából általában elhanyagolható.
Hátrány az, hogy az áramkört a méréshez meg kell bontani, de az általában négyvezetékes bekötést igénylő sönttel történő mérés megbízható, pontos mérést biztosít. Söntök nagy választékban kaphatók néhányszor 10 A-től néhányszor 10 000 A-ig, a méréshatár-sor szabványosítva van, ugyanúgy, mint a referencia mérőpontok feszültsége, amely – az analóg műszerek világához illeszkedve – általában 60 mV és 150 mV.
A pontosság a kiviteltől függően 0.01-0,5% lehet, de ettől eltérő pontossággal is rendelhetők.
