Mersich Ivánné
DEPREZ műszer • Állórész – állandó mágnes, melynek erővonalai
ÁLLANDÓ MÁGNESŰ LENGŐTEKERCSES MŰSZER DEPREZ műszer
Deprez műszer fajtái Külső mágnesű
1. Tengely; 2. lengő-tekercs; 3. lágyvas pólussaru; 4. állandó mágnes; 5. pólus mag; 6. rugó; 7. rugó; 8. nullapont állító, 9. nullapont állító csavar; 10. mutató; 11. skála
Ebbe vezetik a mérendő áramot. Árambevezetőnek a visszatérítő rugókat használják
• Kitérítő nyomaték – a mágneses térbe elhelyezett árammal átjárt vezetőre ható erő hozza létre
Külső mágnesű Deprez műszer
Belső mágnesű
1. Feszített szál, 2. Lengőtekercs, 3. Állandó mágnes, 4. Pólussaru
KŰLSŐMÁGNESŰ MŰSZER A külső mágnesű Deprez műszer elvi szerkezete
1. állandó mágnes; 2. lágyvas pólussaru ; 3. pólus mag; 4. lengőtekercs ; 5. rugó 6. mutató;
lágyvason keresztül záródnak
• Lengőrész – tekercs,amely a légrésben helyezkedik el.
KŰLSŐMÁGNESŰ MŰSZER A külső mágnesű Deprez műszer elvi szerkezete
1. állandó mágnes; 2. lágyvas pólussaru ; 3. pólus mag; 4. lengőtekercs ; 5. rugó 6. mutató;
1
Mersich Ivánné
Mk = 2 ⋅ F⋅ r
MŰKÖDÉSI ELVE
Mk = 2 ⋅ B⋅ I⋅ l ⋅ r
B
B
F = B×I⋅ l Mivel B=áll
M k1 = B ⋅ A ⋅ I
l
l F
F = B⋅I⋅l
I
2⋅r ⋅l = A
r
N menetű tekercsnél I
M
M kN = B ⋅ A ⋅ N ⋅ I M kN = Φ ⋅ N ⋅ I
A
Külső mágnesű Deprez műszer felépítése
Skála egyenlet
M k − cr α = 0 Ψ ⋅ I = cr ⋅ α
α=
ψ ⋅I cr
Egyenes arányosság, lineáris skála, α=EI, az indukció az áram elektrolitikus középértékével arányos T
⇒
α≈
1 i (t )dt T ∫0
M kN = Ψ ⋅ I
Tehát a Deprez műszer középértéket érzékel és mutat.
Egy valódi külső mágnesű Deprez műszer szerkezete
1. Tengely; 2. lengőtekercs; 3. lágyvas pólussaru; 4. állandó mágnes; 5. pólus mag; 6. rugó; 7. rugó; 8. nullapont állító; 9. nullapont állító csavar; 10. mutató; 11. skála.
BELSŐMÁGNESŰ MŰSZER
1.
2.
4.
3. 1. Lengőtekercs, 2. Állandómágnes,
1. állandó mágnes; 2. lágyvas pólussaru ; 3. pólus mag; 4. lengőtekercs
1. Feszített szál, 2. Lengőtekercs, 3. Állandó mágnes, 4. Pólusgyűrű
3. Pólusgyűrű, 4. Rugó, 5. Mutató
2
Mersich Ivánné
Egy valódi belső mágnesű Deprez műszer szerkezete 1.
Elektromágneses – tekercs - keret
M cs = −kcs
∆α ∆t
A tekercsnek van Rb ellenállása. Ha a tekercs elmozdul feszültség indikálódik ⇒ áramot hajt át a körön, amely akadályozni igyekszik az őt keltő mozgást.
1. Lengőtekercs, 2. Állandómágnes, 3. Pólusgyűrű,
M k (α , x)
Deprez műszerek csillapítása
Ψ0 (α )
k cs =
2. 3.
Nem homogén az indukció ⇒ A skálaegyenletbe a szögelfordulás is beleszól
Ψ02 Rb + Rk
Keret csillapításnál a tekercset egy keretre tekerik. A keretben indul meg az áram. 2
kcs =
Ψ0 r
Műszer hőmérséklet függése A műszerek tekercsének anyaga vörösréz → ellenállása hőmérsékletfüggő → az ellenállás-változás áram változást → kitérés változást eredményez Kiküszöbölése: hőmérséklet független ellenállás sorba kötése – manganin előtét → az érzékenység romlását eredményezi.
1. Árammérő
α = E⋅I
Közvetlenül árammérésre alkalmas. Közvetlen mérés
Deprez műszerek alkalmazásai
30…50 mA
Rs
1
1’
Bővítés - sönttel
I
I-Io
2
Rs = söntellenállás
2’
Rs (I-Io) = Io Rb A Io
RS =
Io Rb Rb = I − Io (I / Io ) − 1
1, 1’ : áram hozzá- és elvezetés 2, 2’ : definíciós kapcsok (amihez a műszer csatlakozik)
3
Mersich Ivánné
2’ 2
1’
Az alapműszer: Hőmérséklet-kompenzált Deprez műszer
1
Jellemzői: végkitéréskor folyó áram I0 az áram hatására eső feszültség U0
Gyakorlati, számszerű értékek pl: 1, 1’ : áram hozzá- és elvezetés 2, 2’ : definíciós kapcsok (amihez a műszer csatlakozik)
SÖNT
I
I0
U0
I
U0 = 60 mV, I0 = 5 mA U0 = 60 mV, I0 = 0.6 mA
Rs
A
ALAPMŰSZER
Több méréshatár – lépcsős sönt
2. Feszültség mérő A mérendő feszültséggel arányos áram van a műszeren: .
α = E Io =
I1 Rs1 = I 0 ( RA + Rs 2 + Rs 3 ) I 2 ( Rs1 + Rs 2 ) = I 0 ( RA + Rs 3 ) I 3 ( Rs1 + Rs 2 + Rs 3 ) = I 0 RA <
Rb
<
30 A – ig beépített sönt, felette külső sönt. (fogyasztás) Deprez ampermérővel az árammérésnél elérhető pontosság 0.1%
Uo=IoRb U = Io (Rb+Re)
E U Rb + Re
α=kU
U U = o, Rb + Re Rb
Re = Rb [(U / U o ) − 1], .
4
Mersich Ivánné
Több méréshatás - lépcsős előtét
Beépített előtéttel: 600 V Az elérhető pontosság 0.1%
Felette külső előtét
A végkitéréshez tartozó áram reciprok értéke: Ebből kiszámítható a műszer belső ellenállása:
1 kΩ = 20 I0 V
I 0 = áll I0 =
U1 U2 U3 = = Re1 + R0 Re1 + Re 2 + R0 Re1 + Re 2 + Re3 + R0
3. Galvanométer
Rb =
U mh I0
pl : U mh = 30V
Rb = 30 ⋅ 20kΩ = 600kΩ
Ha ebből a kritikus ellenállásból levonjuk a galvanométer Rb belső ellenállását, akkor kapjuk a műszerre jellemző külső kritikus ellenállást melyet Rag-vel jelölünk.
A kis áramok vagy feszültségek mérésére Csillapítása aperiodikus határeset ß = 1. x x1 t
.
Rag = Rkr - Rb
α α1 t A kritikus csillapítási tényezőhöz meghatározható egy Rkr kritikus ellenállás, mely a galvanométer körében levő összes ellenállást jelenti
Ezt az ellenállásértéket kell elhelyezni a mérőkörben ahhoz, hogy a gyártó által megadott beállási paraméterek betarthatók legyenek.
4. Egyenirányítós Deprez műszer A galvanométerek áramérzékenysége igen nagy. anyagi mutatós műszereknél: 10-4…10-7 A/fok fénymutatós műszereknél: 10-8...10-12 A/fok Küszöbáram: jellemző határérték, melyet a galvanométeren még nem érzékelünk.
Deprez-műszer váltakozó mennyiség mérésére is alkalmassá tehető, ha a mérőmű és a bemeneti kapcsok közé egyenirányítót helyezünk. Ezt szimbolizálja a műszer jelképe.
Galvanométereket legtöbbször áram ill. feszültség nulla értékének pontos mérésére használják.
- nullindikátor
5
Mersich Ivánné
Egyenirányításra leggyakrabban a kétütemű, kétutas, azaz a Graetz kapcsolást alkalmazzák.
IK =
2 ⋅ Im 2 ⋅ 2 ⋅ I = π π
⇒
I = IK ⋅
π = 1,11⋅ I K 2⋅ 2
Szinuszos váltakozó áram esetén az effektív értéket jelez. Szinusztól eltérő változású jelalak esetén az abszolút középérték 1,11-szeresét jelzi!
PÉLDÁK Egy 60mV, 0,6mA-es alapműszer áram méréshatárát szeretnénk kiterjeszteni 1A-re. Mekkora az alkalmazandó sönt ellenállása?
Egy 60mV, 0,6mA-es alapműszer feszültség méréshatárát szeretnénk kiterjeszteni 9V-ra. Mekkora az alkalmazandó előtét ellenállása?
U0=60mV, I0=0,6mA, U=9V
Uo 60 ⋅ 10 −3 V = 60,04 ⋅ 10 −3 Ω = I − I o (1 − 0,6 ⋅ 10 −3 )A
R S ≅ 60mΩ
U = U o + I o ⋅ Re Re =
U − U o (9 − 60 ⋅10 −3 )V = = 14900Ω Io 0,6 ⋅10 −3 A
Re = 14,9kΩ
PÉLDÁK
PÉLDÁK
Terjessze ki egy 5mA,60mV alapműszer méréshatárát 5A ill.10A-ra lépcsős sönttel. Rajzolja le a kapcsolást! Mekkora lesz a söntök értéke és a műszer fogyasztása?
Megoldás: ( I1 − I 0 ) Rs1 = I 0 ( Rs 2 + Rb ) Rs1 =
Példák
Megoldás:
Megoldás: U0=60mV, I0=0,6mA, I=1A
3. példa
Az egyenirányítós műszerek pontosságát az eddig ismert hibaforrásokon túl az egyenirányítók hibái is befolyásolják. Ezért az egyenirányítós műszerekkel elérhető pontosság kisebb, mint a Deprez-műszereknél: 1...1.5% .
2. példa
1.példa
RS =
Készítenek egyenirányítós Deprez ampermérőt, voltmérőt, mindkettőt több méréshatárral is
Rs 2 + Rb Rs 2 + 12 = I1 1999 −1 I0
( I 2 − I 0 )( Rs1 + Rs 2 ) = I 0 Rb Rs1 + Rs 2 =
Rb 12 = = 0,012 I2 − 1 999 I0
Rs 2 + 12 + Rs 2 = 0,012 1999
Rs 2 = 6mΩ
P1 = 0,06 ⋅ 5 = 0,3W
P2 = 0,06 ⋅10 = 0,6W
Rs1 = 6mΩ
4. Példa Terjessze ki egy 5mA,60mV alapműszer méréshatárát 100V ill. 200V-ra lépcsős előtéttel. Rajzolja le a kapcsolást! Mekkora lesz az előtét ellenállások értéke?
Megoldás: U1 U2 = = I0 Re1 + Rb Re1 + Re 2 + Rb 100 − 12 = 19988Ω 0,005 U − I ( R + Rb ) 200 − 100 100 Re 2 = 2 0 e1 = = = 20000Ω I0 0,005 0,005
100 = 0,005( Re1 + 12)
⇒
Re1 =
6
