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×cos φ ebből a cos φ=P/(U×I) Ezt a cos φ-t nevezik fázistényezőnek. A fázistényező mérésére szolgál a fázismutató.

Hordozható fázismutató. cos φ mérő.

Mérése

A fázistényező mérése két wattmérővel is megoldható, az egyikkel hatásos, a másikkal meddő teljesítményt mérve, és ebből kiszámolható a cos φ értéke.

Egy wattmérővel mérve

Kétrendszerű wattmérővel mérve közös tengelyen helyezkedik el a két wattmérő. Az egyik hatásos teljesítményt 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 cos φ-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 másikak is, csak következetesen be kell tartani 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

Háromfázisú, kereszttekercses fázistényező mérő elvi kapcsolási rajza

A ferrodinamikus hányadosmérő állótekercsébe vezetik 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 elliptikus 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 cos φ=0,5-nek, ami megfelel φ=60°-nak, míg a feszültségek együttes rákapcsolásakor a műszer cos φ=1-et mutat, ami megfelel φ=0°-nak. (Bár a műszernél feszültségekről beszélünk, a valóságban előtét-ellenállásokon keresztül áramokat működtetünk!) A műszer skálája közvetlenül cos φ-re, és/vagy φ-re van skálázva. A szokásos méréshatár induktív 0,4-1-kapacitív 0,4 cos φ, ritkábban induktív 0,2-1-kapacitív 0,8 cos φ. 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

Egyfázisú, kereszttekercses fázistényező mérő elvi kapcsolási rajza

A műszer mindenben megegyezik a háromfázisú műszernél leírtakkal. Azonban itt csak egy I_L1 áramot, és egy U_L1-N feszültséget lehet mérni. A ferrodinamikus hányadosmérő állótekercsébe vezetik az I_L1 áramot. A két lengő közös pontjára vezetik az U_L1 feszültséget. A két lengőtekercs közül az egyikre változtatható induktivitást, a másikra fix értékű kondenzátort kötnek. Mindkét ágba egy-egy ohmos ellenállást van sorbakötve a kondenzátorral illetve az induktivitással, majd a két ellenállás szabad végét közösítve van, és arra előtét-ellenálláson keresztül adják rá a U_N feszültséget. Mivel a kondenzátorok szórása elég nagy a változtatható induktivitás, és a két ohmos ellenállás segítségével addig változtatják a fáziseltolásokat, míg a háromfázisú műszernek megfelelő állapot nem jön létre. Mivel a háromfázisú műszernél leírtaknak megfelelő gerjesztéseket kell megvalósítani az egyetlen ágban folyó U_L1-N áramot kétszer akkorára választják, 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 valósítják 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