Fázismutató

Váltakozó áramú körökben csak ideális esetben van az a helyzet, amikor a feszültség és az áram időben egybeesik, egymáshoz viszonyítva nincs eltérés. Ekkor az általuk bezárt szög φ=0. Ez csak ideális hálózatokra jellemző. A hatásos teljesítményből levezethetően P=U*I*cosφ ebből a cosφ=P/(U*I) Ezt a cosφ-t nevezik fázistényezőnek. A fázistényező mérésére szolgál a fázismutató.

Hordozható fázismutató. cosφ mérő.

Mérése

A fázistényező mérését két wattmérővel is megoldhatjuk, az egyikkel hatásos, a másikkal meddő teljesítményt mérve, és ebből kiszámolható a cosφ értéke.

Egy wattmérővel mérve

Kétrendszerű wattmérővel mérve közös tengelyen helyezkedik el a két wattmérő. Az egyik hatásos teljesítényt mér, és ezzel szembe dolgozik a másik wattmérő, mely meddő teljesítményt mér. A műszeren belül nem működik semmiféle rugó, vagy egyéb nyomaték. A kitérés a cosφ-vel lesz arányos, és a műszer közvetlenül erre van skálázva.

Ferrodinamikus hányadosmérővel mérve

Legegyszerűbb mérni hányadosmérő műszerrel. Az alábbiakban leírt áramok és feszültségek nyilvánvalóan lehetnek mások is, csak következetesen tartsuk be az összetartozókat, és azonos irányba vigyük el a bekötést. Több áram méréshatár esetében ügyelni kell arra, hogy a nyitott, vasmag nélküli mágneskör miatt a műszeren belüli szórt mágneses terek befolyásolhatják a műszert! A gerjesztőcsévét úgy kell kialakítani, hogy azonos gerjesztést hozzon létre az összes méréshatáron, és ezek geometriai helye a légréshez képest azonos legyen.

Mérés háromfázisú körben

A ferrodinamikus hányadosmérő állótekercsébe vezetjük az I_L1 áramot. Az egyik lengőtekercs U_L1-L2 feszültséget kap, a másik U_L1-L3 feszültséget. A két lengőtekercs közös pontjára mindig az U_L1 feszültség van kötve. Természetesen a két lengő gerjesztési iránya úgy van megválasztva, hogy egymással szembe forgasson az eliptikus légrésben, és a két lengőtekercs nyomatéka megegyező legyen. A műszerben nem működhet a villamos nyomatékon kívül semmiféle más nyomaték. A két lengőtekercs egymáshoz, és a mutatóhoz viszonyított helyzete úgy van beállítva, hogy U_L1-L2 illetve U_L1-L3 megszakítása esetén egyformán a hosszabb légrés felé forgasson, (ellentétes irányba) és egyforma kitérést mutasson. Ez a kitérés megfelel cosφ=0,5-nek, ami megfelel φ=60°-nak, míg a feszültségek együttes rákapcsolásakor a műszer cosφ=1-et mutat, ami megfelel φ=0°-nak. (Bár a műszernél feszültségekről beszélünk, a valóságban előtét-ellenállásokon keresztül áramokat működtetünk!) A műszer skálája közvetlenül cosφ-re, és/vagy φ-re van skálázva. A szokásos méréshatár induktív 0,4-1-kapacitív 0,4 cosφ, ritkábban induktív 0,2-1-kapacitív 0,8 cosφ. Mint minden hányadosmérőnél, ennél is ellenőrizni kell I=0,2*I_névleges állásban is, mivel a kisebb gerjesztés hatására a műszer pontatlanná válhat, ami nem megengedhető!

Mérés egyfázisú körben

A műszer mindenben megegyezik a háromfázisú műszernél leírtakkal. Azonban itt csak egy I_L1 áramot, és egy U_L1-N feszültséget tudunk mérni. A ferrodinamikus hányadosmérő állótekercsébe vezetjük az I_L1 áramot. A két lengő közös pontjára vezetjük az U_L1 feszültséget. A két lengőtekercs közül az egyikre változtatható induktivitást, a másikra fix értékű kondenzátort kötünk. Mindkét ágba egy-egy ohmos ellenállást sorbakötünk a kondenzátorral illetve az induktivitással, majd a két ellenállás szabad végét közösítjük, és arra előtét-ellenálláson keresztül adjuk rá a U_N feszültséget. Mivel a kondenzátorok szórása elég nagy a változtatható indutivitás, és a két ohmos ellenállás segítségével addig változtatjuk a fáziseltolásokat, míg a háromfázisú műszernek megfelelő állapot nem jön létre. Mivel a háromfázisú műszernél leírtaknak megfelelő gerjesztéseket szeretnénk megvalósítani az egyetlen ágban folyó U_L1-N áramot kétszer akkorára választjuk, hogy a lengőtekercseken ugyanakkora áram gerjesszen. Skálázása, méréshatára megegyezik a háromfázisú műszereknél leírtakkal.

Mérés egy-, és háromfázisú körben

Hordozható kivitelű műszereknél kombinálni lehet az egy-, és háromfázisú mérést. A mérés menete mindenben megegyezik az előbbiekkel, csak a mérőműre -kapcsoló segítségével- vagy az egyfázisnak, vagy a háromfázisnak megfelelő bekötést valósítjuk meg. Ennél a megoldásnál szokásos még a több feszültség méréshatár alkalmazása. Az előtét-ellenállások osztott kivitelűek, és úgy vannak megválasztva, hogy a lengőtekercseken folyó áramok mindig azonosak legyenek.

Külső hivatkozások

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