Ikerfémes mérőmű

Ikerfémes mérőmű áram hozzávezetése

Az ikerfémes műszer az ikerszalag két összetevőjének eltérő hőtágulását használja ki. Általában váltakozó áram mérésére használják.

Működése

Két eltérő hőtágulású fémszalagot egész hosszúságukban összehegesztve, összeforrasztva, vagy egymásba hengerelve készül az ikerszalag.

Az ikerfém spirális anyaga kétféle nikkelacél ötvözet. Ha ezt a szalagot egyik végén befogják, és egyenletesen fölmelegítik a szalag, az eltérő hőtágulás hatására deformálódik, és szabad végének elmozdulása mértéke lesz a fölmelegedésnek.

Ezt az elvet használja az ikerfémes műszer. Az ikerfémet arkhimédészi spirál alakúra feltekerik. Ez a spirális külső végén rögzített (ez egyben az egyik áram hozzávezetés is), belső vége a műszer tengelyéhez van erősítve, és így az áram hozzávezető szálhoz is csatlakozik. Az áram hozzávezetési pontokon keresztül a spirálon áramot folyatunk keresztül. Az átfolyó áram hőhatására az ikerfém szalag felmelegszik, és így deformálódik. Az eltérő hőtágulás hatására a tengely elfordul. Az ikerfémes műszer meglepően nagy nyomatékot képes leadni. (minimum 30 gcm!). A műszeren elhelyeznek egy külön (vont) mutatót, melyet a műszer mutatója maga előtt tol. A mért érték csökkenésekor ez a mutató nem tér vissza, hanem az előző értéken marad, és így az időállandónak megfelelő mindenkori átlagérték maximumát mutatja.

Másik jellemzője a nagy hőtehetetlenség. A névleges áramra kapcsolva a végkitérés 20%-át az időállandó 4%-a, a végkitérés 50%-át az időállandó 17%-a, míg a végkitérést az időállandó 100%-a alatt éri el. A gyakorlatban a 8 perc, és 15 perc időállandójú spirálokat használják. A műszerek általában X/1A, és X/5A áramváltó áttételhez készülnek, 20% túlárammal.

A külső hőmérséklet-változás hatása

Megváltoztatja az ikerfém szalag hőmérsékletét és deformációját. Ezt elkerülendő a műszerbe még egy másik, ugyanolyan tulajdonságú spirálist helyezünk el oly módon, hogy annak külső hőmérséklet-változás hatására bekövetkező deformációja az áramot vezető spirál forgatási iránya ellen forgassa a tengelyt. Így a két kitérítő nyomaték kiegyenlíti egymást, a külső hőmérséklet-változás hatása csak a spirálok gyártási szórásától függ, ami elhanyagolható.

A két spirál egymásra hatása

Mint az előzőekből következik, áram csak az egyik spirálison folyik, mely felmelegszik. Ha ez a spirál felmelegítheti a másik spirált is, az csökkenti a kitérés nagyságát. Ezt elkerülendő a két spirál közé lehetőleg jó hővezető anyagból (pl. fém) készült tárcsát kell tenni, a hőcsatolást meg kell akadályozni. A nagy hőtehetetlenség is mutatja: a mérő spirális tömege, és hőkapacitása viszonylag nagy, emiatt az áram gyors ingadozását nem képes mérni. Ugyanígy a lökésszerű túlterhelésekre is kevéssé érzékeny. Az ikerfémes műszer az áram effektív értékének, az időállandónak megfelelő átlagát, míg a vont mutató ennek az értéknek a mindenkori maximumát méri.

A műszer beállítása

A műszerrel egy állítható hosszúságú ellenálláshuzalt (manganin) kapcsolunk párhuzamosan. Az ellenállás hosszának változtatásával a műszeren folyó áram pontosan beállítható. A vont mutató, egy plombálható forgatógombbal visszaállítható nulla helyzetbe. (árammentes állapotban!)

Források

• Karsa Béla: Villamos mérőműszerek és mérések (Műszaki Könyvkiadó. 1962)
• Tamás László: Analóg műszerek. Jegyzet Ganz Műszer Zrt. 2006)˙

Vonatkozó szabvány

• IEC-EN 60051-1-9