Hányadosmérő műszer

Ferrodinamikus hányadosmérő műszer torzított vasa

A hányadosmérő műszerek egyidejűleg két villamos mennyiséget érzékelnek, és azok hányadosát mérik. A két mennyiség a mérőművön belül egymás ellen fejt ki mechanikai hatást (pl. nyomatékot). Lengőtekercses műszer esetén a lengőkeretre két lengőtekercs van feltekerve, és az árambevezetés a két lengőtekercset ellentétes irányban gerjeszti. Az állandó mágnessel kölcsönhatásban a két mért érték hányadosával arányos kitérést ad.

A mérőmű

A mérőműnek olyan a szerkezete, hogy a két nyomaték közül legalább az egyik „öngyilkos” módon működik, mérő eleme saját erejéből olyan irányba igyekszik elfordulni, hogy azáltal saját nyomatéka csökkenjen, ugyanakkor a másik mennyiség létesítette nyomaték változása az elmozdulás folytán vagy növekvő (tehát ellentétes az elsőnek említett nyomaték változásával), vagy pedig , ha szintén csökkenő (azonos természetű), akkor kisebb mértékű. A leírt kettős folyamat megvalósításához két mérő rendszerre van szükség, melyeknek elemei azonos tengelyre működnek. A mérőmű működéséhez szükséges, hogy a lengőrész tengelyére semmilyen további nyomaték (rugó, súrlódás, kiegyensúlyozatlanság stb.) ne működjék! A jól gyártott mérőmű mechanikai nyomatéka kicsi, és állandó, nem függ a lengőrész szöghelyzetétől. Ha eltekintünk a szükségszerűen meglévő, elhanyagolható egyéb nyomatékoktól, akkor a lengőrésznek a szögkitérése csak az áramerősségek hányadosától függ. Ez a hányadosmérők kitűnő tulajdonsága, ennek köszönhető, hogy áramkörök összehasonlítása alkalmával (pl. ellenállás, impedancia, frekvencia, fázistényező stb. mérésekor) elvben független a mérés eredménye az áram (feszültség) ingadozásától. Hányadosmérő mérőmű elméletileg bármilyen rendszerű elektromechanikai mérőmű típusból kifejleszthető. Mivel az áram hozzávezetést szolgáló fémszálaknak nyomatéka van (bár arra törekszünk, hogy minél kisebb legyen), a műszer működését a névleges áram, illetve feszültség 20%-ánál ellenőrizni kell a megfelelő működésre. Itt a villamos nyomaték csökkenése miatt fokozottabban jelentkezik a fémszálak nyomatékából, és/vagy a súrlódásból eredő hiba.

Az elektrodinamikus és ferrodinamikus hányadosmérő

Kereszttekercses hányadosmérő

Legegyszerűbben, mint kereszttekercses mérőmű készíthető el. Az elektrodinamikus műszer tulajdonságai itt is érvényesek, azzal a kiegészítéssel, hogy kikötés szerint a hányadosmérő lengőrészére nem működik rugónyomaték, vagy torziósszál nyomaték, egyáltalán semmiféle nyomaték. A ferrodinamikus hányadosmérő nyomatékai számottevően nagyobbak az elektrodinamikusénál. Az elektrodinamikus kereszttekercses mérőmű lengőrészének helyzetszögével méri a lengő két tekercsében folyó áramerősségek hányadosát.

Működése

A nyomatéknak függnie kell a lengőtekercsek helyzetszögétől. Ezt csak azzal lehet elérni, ha a légrés, és vele a légrésindukció a kerület mentén nem állandó. Ez elérhető, ha a belső vasmagot elliptikus henger alakúra képezték ki, vagy ha a külső vas alakja elliptikus alakú. Ebben az utóbbi esetben nem szükségszerű belső vasmag használata. A légrésindukciót az álló tekercs árama gerjeszti, azzal együtt változik , de természetesen közel fordítva arányos a légrés éppen aktuális hosszával. A lengő tekercseket úgy kell kapcsolni, hogy mindegyik a rövidebb légrésből a hosszabb légrésbe forgasson, így a két lengőtekercs is egymás ellen működik. Mérés során a nagyobbik nyomaték érvényesül. A tekercseket elfordítva önmagát gyengíti, a másik nyomatékot erősíti addig, míg az egyensúly -mintegy önműködően-bekövetkezik.

Két mérőrendszeres műszer

Működése

A közös tengelyt két mérőrendszer mozgatja. A két mérőrendszer egymáshoz képest el van forgatva, és a két lengőtekercs gerjesztése úgy van megválasztva, hogy a nyomatékuk egymás ellen fejtse ki hatását. Az egyik mérőmű hatásos, a másik meddő teljesítményt mér. Így a kitérés előjele, és nagysága arányos lesz a fáziseltolás szögével. Célszerűen közvetlenül cos φ-re van skálázva.

Források

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