Lágyvasas műszer

Nagy áramok (max 100 A) közvetlen mérésére alkalmas a lágyvasas műszer. Egyszerű szerkezeténél, kedvező áránál fogva igen elterjedt.

Kerektekercses lágyvasas műszer örvényáramú csillapítással
Kerektekercses lágyvasas műszer levegő csillapítással
Lágyvasas műszer működési elve
Lágyvasas műszer

Működése

szerkesztés

Lágyvasas mérőműveknél kétféle kivitelű mérőművet különböztethetünk meg.

  • Kerektekercses
  • Lapostekercses

Alapvetően a működésüket, és egyebeket tekintve nem különböznek. A kerektekercses műszert a lapostekercses műszer szabadalmi védettsége miatt fejlesztették ki. Míg az egyik a taszítóerőt használja, a másik a vonzóerőt.

Működési elve

szerkesztés

Egy mérendő áramtól átjárt gerjesztő tekercsben, tengelyirányban helyezkedik el legalább két lágyvasdarabka. A tengelyre erősítve egy lengő, a tekercshez erősítve egy álló. A mérendő áram a gerjesztő tekercsben mágneses teret hoz létre, mely mindkét vasat azonos polaritással felmágnesezi, így a két lágyvasdarabka taszítja egymást, és így nyomatékot fejt ki (kitérítő nyomaték) ezért a lengővasat, a mechanikus visszaállító nyomatékkal szemben, elfordítja. A mérőmű kitérése ott fog megállni, ahol a két nyomaték megegyezik. Mivel ugyanaz a mágneses tér mágnesezi fel mindkét vasat, a köztük fellépő taszítóerő négyzetesen változik. Ezzel szemben a visszatérítő nyomaték lineárisan változik. A lágyvasas mérőmű skálája négyzetes összefüggést mutat, a kitérés az áram négyzetével arányos. Ezen változtathatunk a vasak megfelelő kialakításával, illetve a tekercs geometriai kialakításával. Jól megtervezett mérőműnél elérhető, hogy a skála eleje sűrű lesz ugyan, de a mérési terjedelem nagy része közel lineáris lehet. A skála reprodukálhatóságának feltétele a két vas egymáshoz viszonyított induló helyzete. Mivel induláskor a műszert nullára kell állítani (ha a lengővas helyzete a mutatóhoz képest más) a két vas induló helyzete is megváltozik. Ügyelni kell a szimmetriára! Az áramtól való négyzetes függés miatt a műszerrel közvetlenül lehet mérni váltakozó áramot is. Az áram pillanatnyi értéke, annak előjelétől függetlenül azonos irányban mágnesezi a vasakat. A lágyvas műszerrel nem lehet negatív kitérést elérni, vagy középnullás műszert készíteni! A lágyvasas műszer elsősorban nagy áramok mérésére alkalmas! Az ampermérő műszerek általában 100% túlárammal készülnek.

Karaktervas

szerkesztés

Ha az álló-, és lengővas mellett a gerjesztett térben további lágyvas darabkát helyezünk el, mely a lengővas alatt (vagy felett), helyezkedik el, az a felmágneseződés során azonos polaritással fog felmágneseződni. Mivel ez a vas térben el van tolva, a lengővas északi pólusával szemben a karaktervas déli pólusa van. Így a két vas nem taszítja, hanem vonzza egymást. Természetesen a vasak polaritása pillanatról pillanatra változik. A karaktervas lengővashoz viszonyított helyzetével a skála végén a karakter nagymértékben befolyásolható. Amíg a lengővas a karaktervas alatt még nem haladt el a vonzás miatt igyekszik nagyobb kitérést adni, míg ha túlhaladt rajta, igyekszik a kitérést mérsékelni. Ügyelni kell rá, hogy mivel a karaktervas hatása (a tömegénél fogva) az állóvashoz viszonyítva sokkal kisebb helytelen beállításnál a (csekély távolság miatt) a lengővasat „elkaphatja” azaz nem engedi tovább menni!

Nullavoltmérő

szerkesztés

Különleges kivitele a lágyvasas műszereknek a nullavoltmérő. Ez egy közönséges lágyvasas műszer, mely a névleges feszültség kétszeresére van méretezve. A kijelzett értéket tekintve csak a nulla közeli érték minél érzékenyebb kijelzése lényeges. A névleges feszültség kétszeresénél, a túláramos műszerekhez hasonlóan, a kitérés be van szűkítve.

Kettős lágyvasas műszer

szerkesztés

A lágyvasas műszerek speciális változata a kettős lágyvasas műszer, mely két, egymástól független mérőegységből áll, és a mért két érték összehasonlítását, és így annak kiértékelését nagymértékben egyszerűsíti. Ezeket a speciális műszereket (a nullavoltmérővel) szinkronizálásnál használják.

Méréshatár kiterjesztése

szerkesztés

Áramváltóval AC méréshatárokon

szerkesztés
 
Méréshatár kiterjesztése

Elsősorban hordozható műszereknél egy meglévő 1 A vagy 5 A méréshatárú műszert célszerű választani. A méréshatárt áramváltó beépítésével lehet megsokszorozni. 30 Amenet gerjesztés esetén a szekunder tekercs menetszáma n=30 Amenet/Iműszer A=30 Amenet/5 A=6  menet.

A primer méretezése 30 Amenet esetén
Méréshatár A Számolás Összes
menetszám
Tényleges
menetszám
30
30/30
1
1
10
30/10
3
2
5
30/5
6
3
3
30/3
10
4
1
30/1
30
20
0,5
30/0,5
60
30
0,3
30/0,3
100
40
Összesen
-
-
100

A tekercs menetszámával AC/DC méréshatárokon

szerkesztés

A gerjesztőcséve osztott tekercselésével több méréshatárt lehet megvalósítani. Adott mérőmű gerjesztésének megfelelően (pl. 100 Amenet) a legnagyobb méréshatártól kiindulva kell kiszámolni a menetszámokat. Itt ügyelve arra, hogy a megengedett áramsűrűség lehetőleg ne lépje túl a megengedett 5 A/mm² értéket. A következő tekercs sorba lesz kötve az első tekerccsel, és így a feltekerendő menetszám annyival kevesebb lesz, mint az első cséve menetszáma. Ez azonban azt eredményezheti, hogy a második méréshatár gerjesztése az átmérő geometriai méretének növekedése miatt kisebb gerjesztést eredményez. Ezen segíthet a szimmetria betartása, vagy a külső tekercs túlgerjesztése, és a feleslegnek egy söntellenállással történő elvezetése. Szokásos meg teljesen szimmetrikusan feltekerni több huzalból álló tekercselést, és ezeket sorba illetve párhuzamosan átkapcsolni.

  • Karsa Béla: Villamos mérőműszerek és mérések. (Műszaki Könyvkiadó. 1962)
  • Tamás László: Analóg műszerek. (Jegyzet. Ganz Műszer Zrt. 2006)
  • IEC-EN 60051-1-9