Az ellenállásmérés problémái
2010/10. lapszám | Pástyán Ferenc | 22 070 |
Figylem! Ez a cikk 14 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az egyik leggyakoribb mérés az ellenállásmérés. A multiméterek jelentős része rendelkezik ezzel a funkcióval. Fontos azonban kiemelni, hogy mint általában az egyéb méréseknél, itt is számtalan hibát véthetünk a mérés közben.
1. kép. 4-vezetékes mérési elrendezés
Amíg az ellenállások értéke néhányszáz Ω és néhányszáz kΩ között van, a multiméteres kétvezetékes mérések akkor is kielégítő eredményt adnak, ha pl. a mérővezeték ellenállását nem kompenzáljuk ki, nem vesszük figyelembe az átmeneti ellenállásokat, valamint a környezeti hőmérsékletet sem. A leggyakrabban elkövetett hiba ilyen esetekben a „kéz”-hatás, amikor is a mérést végző személy az ellenállást a két kezével szorítja a mérőtüskékhez. Mint ismeretes, az emberi test ellenállása száraz bőr esetén 20 kΩ körüli érték, és ilyen esetben ez az ellenállás söntöli a mérendő ellenállást, ezzel lényegesen meghamisítva a mérést.
A problémák általában a nagyon kis és a nagyon nagy ellenállások mérésekor lépnek fel. Nagyon kis ellenállások mérésekor már figyelembe kell venni a mérőkábelek ellenállását is, valamint az átmeneti ellenállásokat és a környezeti hőmérsékletet. A mérőkábelek ellenállásának kompenzációját nagyon sok multiméternél az automatikus vagy az egyre ritkább kézi nullázással oldják meg. Automatikus nullázás egyik megvalósítható megoldása a „Rel”-nek nevezett funkció (relatív mérés). A mérővezetékeket rövidre zárva a műszerrel leméretjük a mérővezetékek ellenállását, majd megnyomva a Rel gombot, a készülék a mért értéket kinullázza, és ettől kezdve az ellenállásmérésbe a mérővezetékek ellenállása nem számít bele. Természetesen nagyon kicsi ellenállásnál ez a mérés sem veszi figyelembe pl. az átmeneti ellenállást. Ennek kiküszöbölésére az ún. Kelvin-csipesz használatos.
A Kelvin-csipesz anyaga olyan, hogy más fémekkel érintkezve a létrejövő elektromotoros feszültség nagyon kis értékű, és a hőmérséklettel nagyon keveset változik. Ilyen Kelvin-csipeszt vagy együtt szállítanak a multiméterrel, vagy külön rendelhető (1., 4. kép). Pontos ellenállásmérés valójában csak négyvezetékes mérési elrendezésben valósítható meg. Ennél az elrendezésnél az ellenállást egy a mérőáramot biztosító áramgenerátorral tápláljuk meg, és az ellenállás két referencia-pontja között mérjük a feszültséget. Feltételezve, hogy a mérőműszerünk bemenő ellenállása végtelen (vagy legalábbis nagyon nagy), a feszültséget mérő vezetékek árammentesek lesznek, így ellenállásuk nem számít bele a mérésbe.
2. kép. Guardolás. A GUARD-olási technika megosztja a parazita ellenállást oly módon, hogy a rajta átfolyó áram nem számít bele a mérendő ellenálláson átfolyó áramba.
3. kép. 20 kV-os szigetelési ellenállásmérő
4. kép. Igen kis ellenállások mérésére szolgáló 600 A-es, négyve- zetékes elrendezésben mérő, µ felbontású ellenállásmérő
Nagyon kis ellenállások mérése csak nagy áramokkal lehetséges. A méréstartománytól és a mérőműszertől függően a mérőáram néhány 100 mA-től néhány 100 A-ig, speciális esetekben még ennél nagyobb áramokig terjedhet. Ez egyben azt is jelenti, hogy mérés közben a mért objektum, kábel, érintkező fémalkatrészek, transzformátor stb. jelentősen melegedhet, ami egyrészt szélsőséges esetben a mért objektum tönkremenete- léhez vezethet, másrészt a hő hatására a mért objektum ellenállása változik. Speciális, igen kis ellenállások mérésére tervezett készülékek figyelembe veszik ezt a melegedést, és a mért értéket a melegedésből számított korrekciós tényezővel módosítják.
Nagyon nagy (100 MOhm és e fölötti) ellenállásértékek mérésénél az érintkezési ellenállás nem játszik szerepet, helyette a parazita ellenállások okoznak problémát, valamint az, hogy a méréshez lényegesen nagyobb feszültségeket kell használni, mint az előzőkben említett esetekben. Jó példa erre a szigetelési ellenállás mérése, ahol a mérőfeszültség 20-30 kV is lehet, a mérendő ellenállás pedig több TOhm értékig terjedhet. A parazita ellenállásra jó példa a kábelek szigetelési ellenállásának mérésekor a kábel külső részén megtelepedett kosz, amely söntöli a tényleges szigetelési ellenállást, és ezzel a mérést jelentősen meghamisíthatja.
Ennek kivédésére a GUARD-olási technikát használják, amely megosztja a parazita ellenállást oly módon, hogy a rajta átfolyó áram nem számít bele a mérendő ellenálláson átfolyó áramba (2. kép). A hőmérséklet változása itt is problémát okozhat, ezért pontos méréseknél rögzíteni kell a környezeti hőmérséklet értékét is, amiből vagy a készülék automatikusan kiszámítja a 20 °C-os referenciahőmérsékletre vonatkoztatott tényleges ellenállást, vagy ezt a számítást kézzel kell elvégezni. Parazita ellenállások azonban ekkora feszültségen kapacitív úton is kapcsolódhatnak a mérendő ellenálláshoz, adott esetben maga a mérést végző személy okozhat mérési problémákat a mérés folyamán elfoglalt helyzetével. Éppen ezért fontos a mérést végző személy ruházata és a mérés helyének kiválasztása, hogy a mérendő objektum szórt kapacitása a környezetében található egyéb vezető objektumokhoz a lehető legkisebb legyen (3. kép).
