06. fejezet – Villamos mérések alapjai és a mérési dokumentáció

6.1 A mérés fogalma, mértékegységek, mérési hiba és bizonytalanság

Miért mérünk?

Az előző fejezetekben megtanultuk, mi az áram, a feszültség és az ellenállás, és hogyan
ábrázoljuk a kapcsolásokat rajzon. Most jön a harmadik lépés: hogyan tudjuk meg, hogy a
valóságban tényleg az történik-e, amit a rajz ígér. Erre való a mérés.

A villamos szakmában a mérésnek négy tipikus oka van, és ezt érdemes rögtön az elején rögzíteni,
mert később minden mérési feladat visszavezethető valamelyikre:

• Ellenőrzés: megfelel-e a berendezés annak, amit előírtunk (a kötés ellenállása elég kicsi-e,
  a feszültség a megengedett sávban van-e).
• Hibakeresés: hol szakad meg a lánc, hol esik a feszültség, melyik ág vesz fel túl nagy áramot.
• Beállítás: egy védelmi eszköz, egy hajtás, egy szabályozó paramétereinek beállítása mért
  értékek alapján.
• Elszámolás: az elfogyasztott energia mennyiségének megállapítása (fogyasztásmérő).

Amíg nem mérünk, csak feltételezünk. Egy szakembert éppen az különböztet meg a barkácsolótól,
hogy az állításait számmal és mértékegységgel tudja alátámasztani – és tudja azt is, hogy
ennek a számnak mekkora a bizonytalansága.

A mérés alapfogalmai

A mérésről szóló mondataink tele lesznek szakkifejezésekkel. Ezeket egyszer, itt az elején
tisztázzuk, és a fejezet végéig ebben az értelemben használjuk őket.

Mértékegységek és prefixumok

A mért érték mértékegység nélkül értelmetlen és a vizsgán pontot sem ér. A 2. fejezetben már
bevezetett alapmennyiségek mértékegységeit itt csak felidézzük, mert a mérési jegyzőkönyv minden
sorában szerepelniük kell.

A mérésnél nagyon eltérő nagyságrendekkel dolgozunk: egy kötés ellenállása néhány milliohm, egy
szigetelésé több megaohm. Ezért a mérőszámot prefixummal rövidítjük.

A mérési hiba – miért nem pontos soha egy mérés?

Bármilyen jó a műszerünk, a mért érték és a valódi érték nem esik pontosan egybe. Ennek az
eltérésnek a nagyságát kétféleképpen adjuk meg.

Abszolút hiba:   H = x_m − x_p          [a mért mennyiség mértékegységében]

Relatív hiba:    h = H / x_p            h % = (H / x_p) · 100 %

Az abszolút hiba ugyanabban a mértékegységben adja meg az eltérést, mint amiben mértünk
(például ±4,5 V). A relatív hiba viszonyszám: azt mondja meg, hogy az eltérés a mért érték
hányad része, hány százaléka. A gyakorlatban szinte mindig a relatív hiba a beszédesebb: egy
±4,5 V-os eltérés 230 V-nál elhanyagolható, 12 V-nál viszont katasztrofális.

A hibák fajtái eredetük szerint

Ez a hármas felosztás a vizsgán visszatérő kérdés, és a gyakorlatban is fontos. A rendszeres
hibát „ki lehet számolni” – erre látunk példát a 6.3. alfejezetben, ahol a voltmérő terhelő
hatásából adódó hibát számmal fejezzük ki. A véletlen hiba ellen az ismétlés véd: ha ugyanazt
a mennyiséget ötször megmérjük és átlagoljuk, az átlag közelebb lesz a valódi értékhez, mint egy
egyszeri leolvasás (lásd 6.11). A durva hibát nem javítani kell, hanem észrevenni: ha a
műszer 230 V helyett 2,3 V-ot mutat, akkor nem a hálózat rossz, hanem a mérésünk.

Pontosság és bizonytalanság

A hétköznapi nyelvben a „pontos” azt jelenti, hogy „jó”. A méréstechnikában ennél szigorúbbak
vagyunk: egy mérés eredménye akkor teljes, ha megmondjuk azt is, hogy mekkora sávban lehet a
valódi érték. Ezt a sávot nevezzük mérési bizonytalanságnak.

Hogy ez mennyire nem elméleti kérdés, azt egyetlen szám mutatja meg: az MSZ EN 61557 sorozat
szerinti villamosbiztonsági mérőműszereknél a megjelölt legnagyobb működési bizonytalanság
±30 % lehet, a mért értékre vonatkoztatva. Vagyis egy ilyen műszerrel mért 1,0 Ω-os érték
valójában 0,7 és 1,3 Ω között bárhol lehet. Ezért nem szabad a mért értéket közvetlenül
összehasonlítani egy számított határértékkel – a szabványok éppen ezért építenek be ráhagyást a
megfelelőségi döntésbe.

Ezzel a gondolattal a 37. fejezetben találkozunk újra, ahol a szigetelési ellenállás, a
hurokimpedancia és az áram-védőkapcsoló mérésénél a bizonytalanság közvetlenül befolyásolja a
minősítést. Itt egyelőre elég annyi: a mért érték nem szent, hanem egy szám egy sávban.

6.2 Analóg és digitális műszerek; a multiméter felépítése

A két műszercsalád

A villamos mennyiségek mérésére kétféle kijelzésű műszert használunk. Nem az egyik a „régi” és a
másik az „új”: mindkettőnek megvan a maga erőssége, és a szakmában ma is mindkettővel
találkozunk.

Az analóg műszer pontossága: az osztálypontosság

Az analóg műszer gyártója egyetlen számmal jellemzi a műszer pontosságát. Ez az
osztálypontosság (pontossági osztály, jele Op), és a lényege könnyen félreérthető, ezért
pontosan fogalmazunk: a pontossági osztály a műszer végkitérésére vonatkoztatott relatív hiba;
egy szám, amely azt jelzi, hogy a mérési hiba – bármilyen kitérésnél – a műszer végkitérésének
hány százaléka lehet.

H = (Op · x_v) / 100

  H   – a lehetséges abszolút hiba (a mérendő mennyiség mértékegységében)
  Op  – osztálypontosság, %
  x_v – a végkitéréshez, azaz a beállított MÉRÉSHATÁRHOZ tartozó érték

Ebből a képletből egy döntő következtetés adódik: az abszolút hiba a teljes skálán ugyanakkora,
a relatív hiba viszont annál kisebb, minél nagyobb a mutató kitérése. Ez a mondat a 6.6.
alfejezet „felső harmad” szabályának a fizikai magyarázata.

A szabványos osztálypontossági értékek sora: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 5. A
gyakorlatban ez két csoportra oszlik:

• laboratóriumi (pontos) műszerek: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 osztály;
• üzemi, táblás, próbatermi műszerek: 1; 1,5; 2,5; 5 osztály.

1. mintapélda: analóg műszer hibája két különböző mért értéknél

Feladat. Egy 1,5 osztálypontosságú, 300 V méréshatárú voltmérő egyszer 220 V-ot,
másszor 60 V-ot mutat. Mekkora az abszolút és a relatív hiba a két esetben?

ADOTT:  Op = 1,5 %      x_v = 300 V (méréshatár)
        a) x_m = 220 V      b) x_m = 60 V

1. lépés – az abszolút hiba (mindkét esetben ugyanaz!):

   H = (Op · x_v) / 100 = (1,5 · 300) / 100 = ±4,5 V

2. lépés – a relatív hiba a mért értékre vonatkoztatva:

   a)  h = H / x_m = 4,5 / 220 = 0,0205  →  ±2,05 %
   b)  h = H / x_m = 4,5 /  60 = 0,075   →  ±7,5 %

3. lépés – az eredmény megadása:

   a)  U = 220 V ± 4,5 V     (±2,05 %)
   b)  U =  60 V ± 4,5 V     (±7,5 %)

Értékelés. Ugyanaz a műszer, ugyanaz a méréshatár, ugyanaz az abszolút hiba – és mégis
több mint háromszor akkora relatív hiba a kisebb mért értéknél (7,5 / 2,05 = 3,66). Ez az egész méréshatár-választás
lényege: 60 V-ot nem 300 V-os méréshatáron mérünk.

A digitális műszer pontossága

A digitális műszernél nincs mutató és nincs végkitérés, ezért a gyártó másképpen adja meg a
pontosságot. Három megadási módot használ:

A gyakorlatban a gyártó a kettőt együtt adja meg, például így: ±(0,5 % rdg + 3 digit). A
jelentése: a kijelzett érték 0,5 %-a, plusz még három egység az utolsó megjelenített
helyiértéken.

2. mintapélda: digitális multiméter hibahatára

Feladat. Egy digitális multiméter adatlapja szerint a váltakozó feszültség mérésének
pontossága ±(0,5 % rdg + 3 digit). A műszer 3¾ jegyű (4000 számlálású), a 400 V-os méréshatáron a
kijelzés felbontása 0,1 V (400 V / 4000 = 0,1 V). A kijelző 230,4 V-ot mutat. Mekkora a mérés hibahatára?

ADOTT:  pontosság = ±(0,5 % rdg + 3 digit)
        kijelzett érték: x_m = 230,4 V
        az utolsó helyiérték (1 digit) = 0,1 V

1. lépés – a százalékos tag:

   H₁ = 0,5 % · 230,4 V = 0,005 · 230,4 = 1,152 V ≈ 1,15 V

2. lépés – a digittag:

   H₂ = 3 digit · 0,1 V = 0,3 V

3. lépés – a két tag ÖSSZEADÓDIK (a gyártói megadás szerint):

   H = H₁ + H₂ = 1,15 + 0,3 = ±1,45 V

4. lépés – relatív hiba és az eredmény megadása:

   h = 1,45 / 230,4 = 0,0063  →  ±0,63 %

   U = 230,4 V ± 1,45 V   (±0,63 %)

Értékelés. Két tanulság adódik. Egyrészt a mérés eredményét nem szabad több értékes
jeggyel megadni, mint amennyit a pontosság indokol: ha a hibahatár ±1,45 V, akkor a „230,4 V”
utolsó jegye már bizonytalan, tehát a jegyzőkönyvbe „230 V (±1,5 V)” formában írjuk. Másrészt
figyeljük meg, mi történne kis értéknél: ha ugyanez a műszer 4,0 V-ot mutatna ezen a
méréshatáron, a százalékos tag mindössze 0,02 V lenne, a digittag viszont továbbra is 0,3 V –
itt már a digitszám adja a nagyobb hibát, és 7,5 %-os relatív hibát okoz.

A multiméter felépítése és kezelőszervei

A multiméter (más néven univerzális műszer) több mérőműszert egyesít egy házban: legalább
volt-, ampermérőt és ohmmérőt, jellemzően folytonosságvizsgálót, diódatesztet, gyakran
kapacitás-, frekvencia- és hőmérsékletmérést is. A kezelése minden gyártónál ugyanazon a logikán
alapul:

• funkció- és méréshatár-kapcsoló: kiválasztja, mit mérünk (V~, V=, A, Ω) és milyen
  méréshatáron; az automata méréshatárváltós („autorange”) műszereknél csak a funkciót kell
  megadni;
• bemeneti hüvelyek: a COM a közös (általában fekete) pont, mellette a feszültség-,
  ellenállás- és folytonosságmérés hüvelye, valamint külön hüvely az árammérésnek (gyakran
  kettő: egy mA-es és egy 10 A-es, biztosítékkal védve);
• kijelző a mérőszámmal, a mértékegységgel és a kiegészítő jelzésekkel (AC/DC, HOLD, TRMS,
  elemtöltöttség);
• segédfunkciók: adattartás (HOLD), relatív mérés, minimum-maximum rögzítés.

Valódi effektív érték (TRMS) – mikor kötelező?

A váltakozó feszültséget és áramot effektív értékben adjuk meg. Az olcsóbb műszerek azonban
nem az effektív értéket mérik, hanem az egyenirányított jel átlagértékét, és abból számolják
az effektív értéket – ez viszont csak tiszta szinuszos jelalak esetén ad helyes eredményt.

A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy frekvenciaváltós hajtás, kapcsolóüzemű tápegység, LED-es
világítás, fázishasításos fényerőszabályozó környezetében TRMS-műszer nélkül a mérésünk nem
használható. Ezt a jegyzőkönyvben is jelezzük: a műszerjegyzékben szerepeljen, hogy TRMS
műszerrel mértünk-e.

6.3 Feszültségmérés: párhuzamos bekötés, a műszer belső ellenállásának hatása

A bekötés szabálya

A feszültség két pont közötti különbség, ezért a feszültségmérőt (voltmérőt) mindig a
mérendő elemmel párhuzamosan, a két pont közé kötjük. Az áramkört ehhez nem kell megbontani
– ez az egyik oka annak, hogy a feszültségmérés a mindennapi hibakeresés alapeszköze.

Ahhoz, hogy a voltmérő ne változtassa meg azt, amit mérni akar, minél kevesebb áramot szabad
felvennie. Ezért a voltmérő belső ellenállása ideális esetben végtelen, a valóságban nagy:

R_V >> R          (a voltmérő belső ellenállása sokkal nagyobb a mért elem ellenállásánál)

A műszer visszahatása a mérendő körre

Amint bekötjük a voltmérőt, egy új, párhuzamos ág jelenik meg az áramkörben. Ez az ág áramot vesz
fel, tehát megváltoztatja a kör működését – és ezzel önmagát is meghamisítja. Ezt a jelenséget
hívjuk a műszer terhelő hatásának vagy visszahatásának, és tipikusan rendszeres hiba:
kiszámítható, tehát korrigálható.

A hatás nagysága attól függ, hogy a voltmérő belső ellenállása mennyivel nagyobb annál az
ellenállásnál, amelyen mérünk. Kis ellenállású körben (például egy motorkapocs feszültségének
mérésekor) a hatás elhanyagolható; nagy ellenállású körben (elektronikai áramkör, feszültségosztó,
szigetelési szivárgás) viszont akár nagyobb lehet, mint a műszer saját pontatlansága.

3. mintapélda: a voltmérő terhelő hatásából adódó hiba

Feladat. Egy 24 V-os tápfeszültségre két egyforma, egyenként R₁ = R₂ = 100 kΩ-os ellenállás
van sorosan kapcsolva (feszültségosztó). Az R₂ ellenálláson mérünk feszültséget egy olyan
műszerrel, amelynek az adatlapja szerinti bemeneti ellenállása R_V = 10 MΩ. Mekkora értéket
mutat a műszer, és mekkora a mérésből adódó rendszeres hiba?

ADOTT:  U = 24 V   R₁ = R₂ = 100 kΩ = 0,1 MΩ   R_V = 10 MΩ

1. lépés – a valódi (mérés nélküli) érték:

   U₂ = U · R₂ / (R₁ + R₂) = 24 · 100 / (100 + 100) = 12,0 V

2. lépés – a voltmérő bekötése után R₂ és R_V PÁRHUZAMOSAN kapcsolódik:

   R₂' = (R₂ · R_V) / (R₂ + R_V) = (0,1 · 10) / (0,1 + 10)
       = 1 / 10,1 = 0,09901 MΩ = 99,01 kΩ

3. lépés – az így kialakult osztó feszültsége (ezt mutatja a műszer):

   U₂' = U · R₂' / (R₁ + R₂') = 24 · 99,01 / (100 + 99,01)
       = 24 · 99,01 / 199,01 = 11,94 V

4. lépés – a mérési hiba:

   H = U₂' − U₂ = 11,94 − 12,00 = −0,06 V
   h = H / U₂ = −0,06 / 12 = −0,005  →  −0,5 %

Értékelés. A hiba negatív: a voltmérő mindig kevesebbet mutat a valódinál, mert
terheli az osztót. Ebben az esetben a 0,5 %-os eltérés még elfogadható, de figyeljük meg a
tendenciát: ha a két ellenállás nem 100 kΩ, hanem 1 MΩ lenne, ugyanezzel a műszerrel már
körülbelül 5 %-os hibát kapnánk – ekkora ellenállásoknál a műszer visszahatása nagyobb hibát
okoz, mint a műszer saját pontatlansága.

Feszültségmérés a gyakorlatban – amit a hálózaton be kell tartani

• Mindig a helyes funkciót és jelfajtát állítsuk be: váltakozó feszültséghez V~, egyenfeszültséghez V=.
• Először a méréshatár, aztán a bekötés: ha nem tudjuk, mekkora feszültséget várunk, a
  legnagyobb méréshatárról indulunk, és lefelé lépkedünk.
• Kétpólusú feszültségvizsgáló a hálózati feszültségmentesség ellenőrzésének eszköze; a
  feszültségmentesítés teljes szabályrendszerével – az MSZ 1585 szerinti öt biztonsági művelettel – a
  38. fejezetben foglalkozunk.
• A mérés előtt és után is ellenőrizzük a műszert ismert feszültségen – erre a 6.6.
  alfejezetben visszatérünk, mert ez életvédelmi kérdés.

6.4 Árammérés: soros bekötés, sönt, lakatfogó

A bekötés szabálya

Az áram a vezetőn átfolyik, ezért az árammérőt (ampermérőt) csak úgy tudjuk a mérésbe
bevonni, ha az áram rajta is keresztülfolyik: az ampermérőt sorosan, az áramkör megbontásával
kötjük be. Ez a mérés tehát mindig beavatkozás: le kell kapcsolni a kört, meg kell bontani,
be kell iktatni a műszert.

Hogy az ampermérő ne változtassa meg az áram nagyságát, minél kisebb feszültségesést szabad
okoznia. Ezért a belső ellenállása ideálisan nulla, a valóságban kicsi:

R_A << R          (az ampermérő belső ellenállása sokkal kisebb a kör ellenállásánál)

A méréshatár bővítése: sönt (mellékellenállás)

Az árammérő szerkezete csak kis áramot bír el. Nagyobb áramot úgy mérünk vele, hogy az áram
nagyobb részét egy párhuzamosan kapcsolt kis ellenálláson, a söntön vezetjük el, és a műszer
csak egy pontosan ismert hányadot kap. A sönt ellenállását az Ohm-törvényből és a párhuzamos
kapcsolás szabályából vezethetjük le.

4. mintapélda: söntellenállás és előtétellenállás számítása

Feladat. Egy mérőmű teljes kitérését I_m = 1 mA áram okozza, a belső ellenállása
R_A = 100 Ω.
a) Mekkora söntellenállás kell ahhoz, hogy a műszerrel 100 mA-t lehessen mérni?
b) Mekkora előtétellenállás kell ahhoz, hogy ugyanezzel a mérőművel 10 V-os
feszültség-méréshatárt kapjunk?

a) SÖNT – az áram-méréshatár bővítése

   ADOTT:  I_m = 1 mA   R_A = 100 Ω   I = 100 mA (új méréshatár)

   1. lépés – a bővítési arány:
      n = I / I_m = 100 mA / 1 mA = 100

   2. lépés – a sönton átfolyó áram (csomóponti törvény):
      I_s = I − I_m = 100 − 1 = 99 mA

   3. lépés – a sönt és a műszer PÁRHUZAMOS, tehát azonos a feszültségük:
      I_m · R_A = I_s · R_s

   4. lépés – ebből a söntellenállás:
      R_s = (I_m · R_A) / I_s = (1 mA · 100 Ω) / 99 mA = 1,0101 Ω ≈ 1,01 Ω

      Ugyanez az összefüggés általánosan:  R_s = R_A / (n − 1) = 100 / 99 = 1,01 Ω

b) ELŐTÉT – a feszültség-méréshatár bővítése

   ADOTT:  I_m = 1 mA   R_A = 100 Ω   U = 10 V (új méréshatár)

   1. lépés – a mérőmű saját méréshatára feszültségben (Ohm-törvény):
      U_m = I_m · R_A = 0,001 A · 100 Ω = 0,1 V

   2. lépés – teljes kitérésnél a teljes 10 V-nak kell a soros körre esnie:
      R_össz = U / I_m = 10 V / 0,001 A = 10 000 Ω

   3. lépés – ebből az előtétellenállás:
      R_e = R_össz − R_A = 10 000 − 100 = 9900 Ω = 9,9 kΩ

      Ugyanez általánosan:  n = U / U_m = 10 / 0,1 = 100
                            R_e = R_A · (n − 1) = 100 · 99 = 9900 Ω

Értékelés. A két számítás ugyanannak a gondolatnak a két oldala: árammérőnél párhuzamosan
kis ellenállást teszünk (elvezetni az áramot), feszültségmérőnél sorosan nagy ellenállást
(elnyelni a feszültséget). Ez egyben magyarázza azt is, miért nagy a voltmérő és miért kicsi az
ampermérő belső ellenállása. A multiméterben ezek a sönt- és előtétellenállások a
méréshatár-kapcsolóra vannak kötve – amikor méréshatárt váltasz, valójában ezek között kapcsolsz.

A lakatfogó

A hálózati árammérés legbiztonságosabb módja az, amelyiknél nem kell megbontani az áramkört.
Erre való a lakatfogó: a nyitható vasmagja körülöleli a vezetőt, és a vezetőben folyó áram
által keltett mágneses tér alapján méri az áramot – áramváltó elven. A mérés így
érintésmentes, a kört nem kell kikapcsolni, és a szerelőnek nem kell csupasz vezetőt megfognia.

Két gyakorlati szabályt itt is rögzítünk:

• egyszerre csak egy vezetőt szabad átfogni; ha a fogóba egy kábel minden ere belekerül, az
  eredő áram (szimmetrikus terhelésnél nulla közeli) mérődik, nem a fázisáram;
• a fogó pofáit teljesen zárni kell, és a vezetőt lehetőleg a pofák közepén tartani.

Az áramváltó részletes működési elvével – a primer- és a
szekunderoldal viszonyával, a pontossági osztályokkal, valamint azzal a rendkívül fontos
szabállyal, hogy az áramváltó szekunderkörét üzem közben megszakítani nem szabad – a
mérőváltókról szóló 27. fejezetben foglalkozunk. Itt annyit rögzítünk, hogy a lakatfogó ennek
az elvnek a hordozható, kézi megvalósítása.

6.5 Ellenállásmérés: közvetlen és közvetett módszer, hídkapcsolás, három- és négyvezetékes mérés

Az ellenállásmérés két alapesete

Az ellenállást kétféleképpen határozhatjuk meg: megmérjük egy erre való műszerrel, vagy
kiszámítjuk a rajta eső feszültségből és a rajta átfolyó áramból.

A közvetett (U–I) mérés két kapcsolása

Ha az ellenállást feszültség- és árammérőből határozzuk meg, két lehetőségünk van a műszerek
elhelyezésére – és mindkettő tartalmaz rendszeres hibát, mert a két műszer egymás mérését is
befolyásolja. A választás azon múlik, melyik hiba a kisebb.

A választás mindig a hibaforrás felől gondolható végig, és így nem kell memorizálni semmit:
ha a mérendő R kicsi, akkor már az ampermérő kis feszültségesése is számottevő hibát okozna –
tehát az ampermérőt kihagyjuk a feszültségmérésből, vagyis feszültséghelyesen mérünk. Ha pedig
a mérendő R nagy, akkor a voltmérő árama számottevő a mérendő elem áramához képest – tehát a
voltmérőt hagyjuk ki az árammérésből, vagyis áramhelyesen mérünk. Röviden: azt a műszert
kell a mérésből kihagyni, amelyik az adott esetben a nagyobb hibát okozná.

Kétvezetékes mérés – és amikor kevés

A kézi multiméterrel végzett hétköznapi ellenállásmérés kétvezetékes: két zsinóron megy a
mérőáram, és ugyanezen a két zsinóron mérjük a feszültséget. Ennek a módszernek az a gyengéje,
hogy a mérőzsinórok (és a csatlakozások) ellenállása beleszámít a mérésbe, ráadásul az
egyszerűbb műszereknél a kimenet nem lineáris.

Amíg több száz ohmot mérünk, ez nem számít: a zsinór 0,2 Ω-ja a 470 Ω mellett elhanyagolható. De
amikor egy kötés, egy sín, egy védővezető ellenállását kell megmérnünk – ahol a mérendő érték
maga is milliohmokban mérhető –, ott a zsinór ellenállása többszöröse lehet a mérendő értéknek.
Ilyenkor lépünk tovább a három- és a négyvezetékes módszerre.

⭐ A háromvezetékes mérés

A háromvezetékes módszer a mérendő ellenálláshoz egy harmadik vezetéket is kivezet, és a
műszer ennek a segítségével kiegyenlíti a bekötővezetékek ellenállásának hatását. A módszer
klasszikus alkalmazási területe a hőmérséklet-érzékelők (Pt100) bekötése, ahol az érzékelő
néhány tíz méterre lehet a mérőátalakítótól, és a hosszú vezeték ellenállása – hőmérsékletre
lefordítva – több fokos hibát okozna.

Az erősáramú szakmában ez nem elméleti kérdés: transzformátorok és villamos gépek
tekercshőmérsékletét gyakran éppen ilyen ellenállás-hőmérőkkel figyelik, és a bekötésük
háromvezetékes. Ha valaki két vezetékkel köti be, a hőmérséklet-jelzés tartósan magasabb értéket
mutat, mint a valóság.

⭐ A négyvezetékes (Kelvin-) mérés

A négyvezetékes módszer teljesen elválasztja a két feladatot: két vezetéken vezetjük a
mérőáramot a mérendő ellenálláshoz, és két másik vezetéken mérjük a rajta eső feszültséget.
Mivel a feszültségmérő ág gyakorlatilag nem vesz fel áramot, a saját vezetékein nem keletkezik
feszültségesés – így a mérésből teljesen kiesik a bekötővezetékek és az érintkezők ellenállása.

Négyvezetékes mérés – miért pontos?

  áramvezeték (I)  ──────┐                       ┌────── áramvezeték (I)
                         │                       │
                     ┌───┴───────  R_x  ─────────┴───┐
                         │                       │
  feszültségvezeték ─────┘                       └───── feszültségvezeték
                     (rajta gyakorlatilag nem folyik áram
                      → nincs rajta feszültségesés
                      → a mért U pontosan R_x feszültsége)

  R_x = U (a feszültségágon mért) / I (az áramágon átvezetett)

Hol találkozunk ezzel a gyakorlatban? A védővezetők folytonosságának mérésénél, a
földelővezetők és földelők ellenállásának mérésénél, illetve nagy áramú sínkötések
ellenőrzésénél. Ezek már villamosbiztonsági mérések: a határértékekkel, a mérőáram nagyságával és
a minősítés szabályaival együtt a 37. fejezetben tárgyaljuk őket.

Hídkapcsolás

A Wheatstone-híd négy ellenállásból álló kapcsolás, amelyben az egyik ág az ismeretlen
ellenállás (R_x), a másik három ismert, és az egyiket addig állítjuk, amíg a híd átlójában lévő
műszer nullát nem mutat. Ez a nullmódszer: nem a műszer skálájának pontossága határozza
meg az eredményt, hanem az ismert ellenállások pontossága – ezért lehet ez a módszer nagyon
pontos. A kiegyenlítés feltétele:

Kiegyenlített híd:    R₁ · R₃ = R_x · R₂     →     R_x = (R₁ · R₃) / R₂

A Thomson-híd (kettős híd) ennek a kis ellenállások mérésére kifejlesztett változata; a
négyvezetékes elvet építi be a hídkapcsolásba, és így kiküszöböli a bekötővezetékek hatását.

6.6 ⭐ Méréshatár-választás, mérőzsinórok, CAT I–IV kategóriák és a mérés biztonsága

⭐ A méréshatár megválasztása: a „felső harmad” szabálya

A 6.2. alfejezetben láttuk: az analóg műszer abszolút hibája a méréshatárból adódik, tehát a
skála bármely pontján ugyanakkora, a relatív hiba viszont annál kisebb, minél nagyobb a
kitérés. Ebből következik a méréstechnika egyik legfontosabb gyakorlati szabálya.

Digitális műszernél nincs mutató, de a gondolat ugyanaz: a méréshatár helyes megválasztása ott
a felbontáson és a digithiba súlyán keresztül hat. Ha egy 4 V-os feszültséget a 400 V-os
méréshatáron mérünk, a kijelző utolsó jegye 0,1 V-ot ér, és a 3 digites hibatag már 7,5 %-ot
jelent; a 40 V-os méréshatáron viszont a felbontás 0,01 V, és ugyanaz a 3 digit már csak 0,75 %.

5. mintapélda: méréshatár-választás és a hiba összehasonlítása

Feladat. Egy 1,5 osztálypontosságú analóg voltmérőn a következő méréshatárok állíthatók be:
30 V – 60 V – 150 V – 300 V. Egy körülbelül 24 V-os feszültséget kell megmérnünk.
a) Melyik méréshatárt válasszuk? b) Mekkora lenne a relatív hiba az egyes méréshatárokon?

ADOTT:  Op = 1,5 %      várható érték: x ≈ 24 V

1. lépés – a szabály: a várható érték fölötti LEGKISEBB méréshatár:
   30 V > 24 V  →  a 30 V-os méréshatár a helyes választás.
   (A mutató a skála 24/30 = 80 %-ánál áll, tehát a FELSŐ HARMADBAN.)

2. lépés – az abszolút hiba méréshatáronként:  H = Op · x_v / 100

   30 V-on:   H = 1,5 · 30  / 100 = ±0,45 V
   60 V-on:   H = 1,5 · 60  / 100 = ±0,90 V
   150 V-on:  H = 1,5 · 150 / 100 = ±2,25 V
   300 V-on:  H = 1,5 · 300 / 100 = ±4,50 V

3. lépés – a relatív hiba a 24 V-os mért értékre:  h = H / x

   30 V-on:   h = 0,45 / 24 = 0,0188  →  ±1,88 %   (kitérés: 80 % – felső harmad ✔)
   60 V-on:   h = 0,90 / 24 = 0,0375  →  ±3,75 %   (kitérés: 40 % – második harmad)
   150 V-on:  h = 2,25 / 24 = 0,0938  →  ±9,38 %   (kitérés: 16 % – első harmad ✘)
   300 V-on:  h = 4,50 / 24 = 0,1875  →  ±18,75 %  (kitérés: 8 %  – használhatatlan)

Értékelés. A 300 V-os méréshatáron mért „24 V” valójában 19,5 és 28,5 V között bármi lehet –
ez már nem mérés, hanem tippelés. Ugyanaz a műszer, ugyanaz a mennyiség, tízszeres
hibakülönbség: kizárólag a méréshatár megválasztásán múlik. Fontos viszont a sorrend: ha nem
ismerjük a várható értéket, mindig a legnagyobb méréshatárról indulunk, és onnan lépkedünk
lefelé – a műszer védelme fontosabb a pontosságnál.

A mérőzsinór és a szonda

A műszer csak annyira biztonságos, amennyire a hozzá tartozó mérőzsinór, mérőcsúcs és
krokodilcsipesz – a mérőlánc leggyengébb eleme dönt. A követelmények:

• a zsinór szigetelése ép, a vezető sehol nem látszik ki, a csatlakozódugó nem laza;
• a mérőcsúcs ujjvédő gallérral rendelkezik, hogy a kéz ne csúszhasson a feszültség alatti
  részre; a szabadon maradó fémcsúcs rövid legyen;
• a zsinór és a csúcs CAT-besorolása és feszültségértéke legalább akkora legyen, mint a
  műszeré és a mérési helyé;
• a csipeszek, adapterek ugyanezeknek a követelményeknek feleljenek meg.

⭐ Mérési kategóriák: CAT I–IV

Egy hálózaton mérni nemcsak azért veszélyes, mert ott feszültség van, hanem azért is, mert a
hálózaton tranziens túlfeszültségek (villámcsapásból, kapcsolásokból eredő nagyfeszültségű,
rövid lökések) jelennek meg. Ezek a lökések a hálózat impedanciáján áthaladva csillapodnak –
ezért a betáplálási ponthoz közelebb nagyobb energiájú tranziensre kell számítani, mint egy
hosszú végáramkör végén lévő dugaljnál. A műszereket éppen ezért sorolják be aszerint, hogy a
hálózat mely pontján használhatók biztonságosan.

A besoroláshoz tartozó műszaki tartalom teszi érthetővé, miért nem mindegy ez. A kategóriákhoz
tartozó lökőfeszültség-csúcs és a vizsgáló forrás belső ellenállása (600 V névleges
munkafeszültségre):

Ebből következik a gyakorlati választási szabály: épületen belüli villamosbiztonsági méréshez
legalább CAT III, a betáplálási ponton – a csatlakozási pontnál és a fogyasztásmérő helyen –
CAT IV műszer és mérővezeték kell. A fogyasztásmérő hely és a csatlakozó vezeték mérése tehát
CAT IV környezet: ide CAT III műszerrel menni tilos.

A műszer kiválasztása – összefoglaló szempontrendszer

6.7 Elektrotechnikai alaptörvények igazolása méréssel

Miért mérünk le olyasmit, amit már tudunk?

A tanulómérés célja nem az, hogy „kiderítsük”, igaz-e az Ohm-törvény. A cél kettős: egyrészt
megtanuljuk a mérés fogásait olyan feladaton, ahol az eredményt előre ki tudjuk számolni –
tehát azonnal észrevesszük a durva hibát; másrészt megtapasztaljuk, hogy a valóság sosem esik
tökéletesen egybe a számítással, és megtanuljuk ezt az eltérést értelmezni.

Az Ohm-törvény igazolása

A mérés menete: egy ismert ellenállásra állítható feszültséget kapcsolunk, több beállításnál
megmérjük a feszültséget és az áramot, majd a mért értékpárokat táblázatba írjuk és ábrázoljuk.

Mérési adatsor – Ohm-törvény igazolása egy R = 100 Ω-os ellenálláson
(feszültséghelyes kapcsolás, digitális multiméter, ±(0,5 % rdg + 3 digit))

 #  |  U [V]  |  I [mA]  |  R = U/I [Ω]  |  eltérés a névlegestől
----+---------+----------+---------------+-----------------------
 1  |   2,00  |   19,8   |     101,0     |        +1,0 %
 2  |   4,00  |   39,7   |     100,8     |        +0,8 %
 3  |   6,00  |   59,8   |     100,3     |        +0,3 %
 4  |   8,00  |   79,9   |     100,1     |        +0,1 %
 5  |  10,00  |   99,9   |     100,1     |        +0,1 %

Következtetés: a hányados a mérési hibán belül állandó → U/I = R = állandó,
azaz az áram a feszültséggel egyenesen arányos (Ohm törvénye).
Az U–I jelleggörbe EGYENES, amely az origón megy át.

Az izzólámpával elvégzett ugyanilyen mérés viszont görbét ad: az izzószál ellenállása a
melegedéssel nő, tehát a hányados nem állandó. Ez a nemlineáris fogyasztó első
tapasztalata – és jó alkalom arra, hogy a mérési hibát és a tényleges fizikai jelenséget
megkülönböztessük egymástól.

Kirchhoff törvényeinek igazolása

A csomóponti törvény igazolásához egy elágazó áramkörben megmérjük a becsatlakozó és a
kilépő áramokat, majd összegezzük őket előjelesen: a mérési hibán belül nullát kell kapnunk. A
huroktörvény igazolásához egy zárt hurokban megmérjük az egyes elemek feszültségét, és
összevetjük a forrásfeszültséggel.

Kirchhoff I. (csomóponti törvény) – mérési adatsor

  becsatlakozó áram:   I    = 152 mA
  kilépő áramok:       I₁   =  99 mA
                       I₂   =  54 mA
                       ─────────────────
                       I₁+I₂ = 153 mA

  eltérés: 153 − 152 = 1 mA  →  1/152 = 0,66 %

  A hármas mérés hibája (3 × ±(0,5 % + digit)) ezt bőven lefedi,
  tehát a törvény a mérési hibán belül teljesül.

6.8 Teljesítmény- és energiamérés alapjai

A teljesítmény meghatározása méréssel

Egyenáramú körben – és tiszta ellenállásos váltakozó áramú terhelésnél – a teljesítményt a
feszültségből és az áramból számítjuk:

P = U · I = I² · R = U² / R        [W]
W = P · t                          [Ws]; 1 kWh = 3,6 · 10⁶ Ws = 3,6 MJ

Ez a közvetett teljesítménymérés: két műszerrel mérünk, és szorzunk. A gyakorlatban azonban
sok esetben nem elég ennyi, mert a váltakozó áramú körben a feszültség és az áram között
fáziseltolás lehet; ilyenkor a szorzat nem a valóban felvett hatásos teljesítményt adja. A
váltakozó áramú teljesítményfajtákkal (hatásos, meddő, látszólagos) és a teljesítménytényezővel a
11. fejezetben foglalkozunk – itt csak azt rögzítjük, hogy erre való a wattmérő.

A wattmérő bekötése

A wattmérőnek két mérőköre van, és ez a bekötésének a kulcsa:

• az áramtekercs kis ellenállású, ezért a fogyasztóval sorosan kell bekötni – mint egy
  ampermérőt;
• a feszültségtekercs nagy ellenállású, ezért a fogyasztóval párhuzamosan kell bekötni –
  mint egy voltmérőt.

A műszer ezek szorzatával arányos kitérést ad, és így közvetlenül a hatásos teljesítményt
mutatja. A bekötésnél figyelni kell a kapcsok jelölésére (a két tekercs „azonos” végét kell a
betáplálás felé kötni), különben a műszer ellenkező irányba tér ki.

6. mintapélda: teljesítménymérés és a hiba továbbterjedése

Feladat. Egy egyenáramú fűtőellenálláson a következő értékeket mérjük: U = 24,0 V
(±1,5 % relatív hibával) és I = 2,40 A (±2,0 % relatív hibával).
a) Mekkora a teljesítmény? b) Mekkora lehet legrosszabb esetben a teljesítmény relatív
hibája? c) Mennyi energiát vesz fel a fogyasztó 8 óra alatt?

ADOTT:  U = 24,0 V ± 1,5 %      I = 2,40 A ± 2,0 %      t = 8 h

a) A teljesítmény:

   P = U · I = 24,0 · 2,40 = 57,6 W

b) A hiba továbbterjedése – szorzatnál a relatív hibák ÖSSZEADÓDNAK.
   Levezetés (legrosszabb eset, mindkét hiba azonos irányba):

   P_max = U(1 + h_U) · I(1 + h_I) = U·I · (1 + h_U + h_I + h_U·h_I)

   A h_U · h_I szorzat elhanyagolható (0,015 · 0,02 = 0,0003), tehát:

   h_P ≈ h_U + h_I = 1,5 % + 2,0 % = ±3,5 %

   Abszolút hiba:  H_P = 0,035 · 57,6 = ±2,02 W

   Eredmény:  P = 57,6 W ± 2,0 W   (±3,5 %)
              vagyis a valódi érték 55,6 és 59,6 W között van.

c) Az energia 8 óra alatt:

   W = P · t = 57,6 W · 8 h = 460,8 Wh = 0,4608 kWh ≈ 0,46 kWh

Értékelés. Két fontos tanulság. Egyrészt a számított mennyiség hibája mindig nagyobb, mint
a mért mennyiségeké: két, egyenként pontosnak tűnő mérésből származó szorzat már 3,5 %-os
bizonytalanságú. Másrészt éppen ezért nem szabad a „57,6 W”-ot három értékes jegyre kikerekítve
felírni: a jegyzőkönyvbe 58 W (±2 W) kerül.

Energiamérés: a fogyasztásmérő

Az elszámolási energiamérés eszköze a fogyasztásmérő, amely a teljesítményt folyamatosan
integrálja az idő szerint, és a felvett energiát kWh-ban mutatja. A nagy fogyasztóknál a
közvetlen mérés nem lehetséges: ilyenkor mérőváltós (indirekt) mérést alkalmaznak,
áramváltóval, nagyfeszültségen feszültségváltóval. A mérőváltók pontossági osztálya
(0,5; 0,5S; 1; 3), a mérőhely kialakítása, a plombálás és a méretlen fővezeték szabályai a
27. fejezet anyaga. Itt csak azt rögzítjük, hogy az elszámolási mérésnél a mérőváltó
pontossági osztálya is beleszámít a mérés hibájába.

6.9 ⭐ A mérési jegyzőkönyv kötelező tartalma

Miért a dokumentálás a mérés fele?

Egy mérés, amelyet nem dokumentáltunk, néhány óra múlva már nem bizonyít semmit. A jegyzőkönyv
attól jegyzőkönyv, hogy egy másik szakember is meg tudja ismételni belőle a mérést, és
ellenőrizni tudja a következtetést. Ez a szemlélet a szakmai gyakorlatban és a vizsgán is
ugyanaz: az ágazati alapvizsga gyakorlati részében a mérési jegyzőkönyv a vizsgafeladat
kiírt tartalmi eleme (a mért értékek pontossága az értékelés 20 %-a), a szakmai vizsga
projektfeladatának 3. vizsgarészében pedig a mérés dokumentálása önállóan pontozott, 15 %.
(A projektfeladat portfóliójának kötelező melléklete nem a mérési jegyzőkönyv, hanem a
munkanapló – erről a 6.10. alfejezet szól.)

⭐ A kötelező tartalom a vizsgakövetelmény szerint

A képzési és kimeneti követelmények a gyakorlati vizsgához kötelező tartalmat írnak elő. A
jegyzőkönyvnek tartalmaznia kell:

• a rajz szerint megadott méreteket és a tűrések szerinti határméreteket;
• a tanuló által mért gyártási méretet;
• a tanuló értékelését a gyártott alkatrész megfelelőségére vonatkozóan;
• a villamos paraméterek mért értékeinek rögzítését és kiértékelését.

Figyeljük meg a szerkezetet: előírt érték → mért érték → minősítés. Ez a hármas a mérési
dokumentáció gerince, akár egy reszelt alkatrészről, akár egy áramkör feszültségéről van szó. A
minősítés nélküli jegyzőkönyv befejezetlen: attól, hogy leírtuk a mért értéket, még nem mondtuk
ki, hogy megfelel-e.

7. mintapélda: megfelelőségi döntés tűrésmezővel

Feladat. A rajz szerint egy alkatrész mérete 20 ± 0,2 mm, a hozzá tartozó áramkörben a
tápfeszültségre 24 V ± 5 % az előírás. A mérés eredménye: a méret 20,15 mm, a feszültség
22,6 V. Minősítsd a két eredményt!

a) MÉRET

   névleges méret:  N = 20 mm      tűrés: ±0,2 mm
   határméretek:    felső: 20 + 0,2 = 20,20 mm
                    alsó:  20 − 0,2 = 19,80 mm
   tűrésmező:       19,80 mm ... 20,20 mm

   mért érték: 20,15 mm  →  19,80 ≤ 20,15 ≤ 20,20   →  MEGFELEL

b) FESZÜLTSÉG

   névleges érték:  24 V           tűrés: ±5 %
   a tűrés abszolút értékben: 0,05 · 24 = 1,2 V
   határértékek:    felső: 24 + 1,2 = 25,2 V
                    alsó:  24 − 1,2 = 22,8 V

   mért érték: 22,6 V  →  22,6 < 22,8   →  NEM FELEL MEG (a tűrésmező alatt van)

   eltérés a névlegestől:  (22,6 − 24) / 24 = −0,0583  →  −5,83 %

Értékelés. A minősítés mindig a határértékekhez viszonyít, nem a névleges értékhez. A
b) eset azonban ennél tanulságosabb, mert itt a mérés bizonytalanságát is figyelembe kell
venni. Ha a műszer hibahatára ±1 %, akkor

   H = 0,01 · 22,6 V = 0,226 V
   a valódi érték sávja:  22,6 − 0,226 = 22,37 V  …  22,6 + 0,226 = 22,83 V

és ennek a sávnak a felső vége (22,83 V) már a 22,8 V-os alsó tűréshatár fölé esik. A mért
érték tehát a tűrésmezőn kívül van, de a bizonytalansági sáv rálóg a határértékre: ebből az
egyetlen mérésből a „nem felel meg” minősítés nem mondható ki biztonsággal. Ilyenkor a helyes
eljárás vagy a mérés megismétlése kisebb hibahatárú műszerrel, vagy a minősítés mellett a
bizonytalanság és a határérték-átfedés kiírása a jegyzőkönyvbe. Ugyanezzel a helyzettel a
villamosbiztonsági méréseknél is találkozunk – a szabványok éppen ezért építenek ráhagyást a
megfelelőségi döntésbe (37. fejezet).

A jegyzőkönyv felépítése – az általánosan használt váz

A vizsgakövetelmény által előírt tartalmon túl a szakmai gyakorlat a következő felépítést
használja. Ezt érdemes fejből tudni, mert a vizsgán a jegyzőkönyv szerkezete önmagában pontot ér.

A jegyzőkönyv leggyakoribb hibái

6.10 Munkanapló vezetése; fényképes dokumentáció

A mérési jegyzőkönyv egyetlen mérésről szól. A munkánk egészét a munkanapló dokumentálja,
amely a szakmai vizsga portfóliójának kötelező mellékleti eleme (KKK 8.4, 1. vizsgarész).
A vizsgakövetelmény a munkanapló meglétét írja elő, a tartalmát nem részletezi; az alábbi
felsorolás ezért javasolt tartalom, a szakmai gyakorlatban bevált gyakorlat alapján:

• dátum és a munkahely megnevezése;
• az elvégzett tevékenység leírása;
• a felhasznált anyagok és eszközök;
• a munkaidő;
• az oktató vagy a gyakorlati vezető aláírása;
• a fényképes melléklet hivatkozása.

A fényképes dokumentáció ma már a szakmai munka természetes része, mert olyan állapotokat
rögzít, amelyek a munka befejezése után már nem hozzáférhetők: a falba kerülő vezetékek
nyomvonalát, a szerelés előtti állapotot, a kötések kialakítását a burkolat felszerelése előtt.
Néhány gyakorlati szabály:

• fényképezz minden takarásba kerülő szakaszról, lehetőleg valamilyen méretskálával
  (mérőszalag a képen) és tájékozódási ponttal;
• a képen legyen felismerhető, hol készült – a részletfotó önmagában azonosíthatatlan;
• a fájlokat dátummal és helyszínnel nevezd el, és a naplóban hivatkozz rájuk;
• a mérési jegyzőkönyvhöz csatolt fotó a műszer kijelzőjéről akkor bizonyít, ha a mérési
  helyszín is látszik rajta.

6.11 Mérési eredmények rögzítése és kiértékelése táblázatkezelővel

Miért táblázatkezelővel?

A mérési eredményeket a követelmények szerint szövegszerkesztőben vagy táblázatkezelőben kell
rögzíteni. A táblázatkezelő három dolgot ad, amit kézzel nehézkes megoldani: automatikusan
számol (a származtatott értékeket képlettel kapjuk, nem számológéppel), diagramot rajzol, és
egységes formában őrzi meg az adatokat, így a következő méréssel összehasonlíthatók.

Egy jól felépített mérési munkalap felépítése:

Mérési munkalap szerkezete

  1. fejrész:  a mérés megnevezése, dátum, mérő neve, műszeradatok
  2. bemenő adatok oszlopai:  a KÖZVETLENÜL MÉRT értékek (U, I, t …)
  3. számított oszlopok:      képlettel (pl.  = U_oszlop / I_oszlop)
  4. statisztika sorai:       átlag, legkisebb, legnagyobb érték, szórás
  5. minősítés oszlopa:       feltételes képlettel („megfelel” / „nem felel meg”)
  6. diagram:                 a mért pontok és a várt jelleggörbe

8. mintapélda: ismételt mérés átlaga és szórása

Feladat. Ugyanazt a feszültséget ötször mérjük meg egymás után. A leolvasott értékek:
23,8 – 24,1 – 23,9 – 24,2 – 24,0 V. Határozd meg az átlagot és a szórást, és értékeld az
eredményt!

ADOTT:  x₁ = 23,8   x₂ = 24,1   x₃ = 23,9   x₄ = 24,2   x₅ = 24,0   [V]   n = 5

1. lépés – az átlag:

   x̄ = (23,8 + 24,1 + 23,9 + 24,2 + 24,0) / 5 = 120,0 / 5 = 24,00 V

2. lépés – az egyes eltérések és négyzeteik:

   x_i − x̄ :  −0,2    +0,1    −0,1    +0,2     0,0    [V]
   (x_i − x̄)²:  0,04    0,01    0,01    0,04    0,00   [V²]
                 ─────────────────────────────────────
   összeg:                                     0,10 V²

3. lépés – a tapasztalati szórás:

   s = √( Σ(x_i − x̄)² / (n − 1) ) = √( 0,10 / 4 ) = √0,025 = 0,158 V ≈ 0,16 V

4. lépés – az eredmény megadása:

   U = 24,00 V ± 0,16 V   (a szórás a mért érték 0,66 %-a)

   Az ötszöri mérés ÁTLAGA megbízhatóbb, mint bármelyik egyszeri leolvasás,
   mert az átlagolás a VÉLETLEN hibát csökkenti.

Értékelés. A szórás azt mutatja meg, mennyire szórnak az egyes leolvasások az átlag körül –
ez a véletlen hiba mérőszáma. Két dolgot azonban nem mutat meg: a rendszeres hibát (ha a
műszer következetesen 2 %-kal többet mutat, az öt leolvasás szépen egyezni fog, mégis mind rossz
lesz), és a durva hibát. Ezért a szórás mellett mindig meg kell adni a műszer
hibahatárát is – a kettő együtt adja a mérés bizonytalanságát.

6.12 A műszaki dokumentáció fajtái: terv, megvalósulási dokumentáció, üzemeltetési utasítás

A mérési jegyzőkönyv és a munkanapló nem önmagában áll: egy nagyobb dokumentumrendszer részei.
Érdemes már most átlátni, milyen dokumentumfajták kísérik végig egy villamos berendezés életét,
mert a technikus mindegyikkel találkozik.

A megvalósulási dokumentáció külön figyelmet érdemel, mert a technikustól elvárt kompetencia.
A jogszabály szerint akkor kell elkészíteni, ha a kivitelezés eltért a záradékolt tervtől; a
megvalósult állapotot ábrázolja, elkészítéséről az építtető gondoskodik (a gyakorlatban a
kivitelező készíti el), és az e-építési napló tervnaplójába kell feltölteni. A szerelő
számára ebből az következik, hogy a saját felmérési rajza, fotói és mérési jegyzőkönyvei ennek
a dokumentációnak az alapanyagát adják – tehát nem „papírmunka”, hanem a munka része.

A portfólió felépítésével és a hozzá tartozó dokumentumokkal az F5 függelék
(portfólió-útmutató) foglalkozik részletesen; a villamosbiztonsági ellenőrzés dokumentációjával,
a minősítő irattal és az időszakos felülvizsgálat jegyzőkönyvével pedig a 37. fejezet.

6.13 A mérés tipikus hibái – összefoglaló ellenőrzőlista

Ez az alfejezet szándékosan rövid: egyetlen táblázat, amelyet érdemes a mérés előtt átfutni.

Ellenőrző kérdések

1. Mit jelent a mérés fogalma, és miből áll egy teljes mérési eredmény?
2. Írd fel az abszolút és a relatív hiba képletét, és mondd meg, melyiket mikor használjuk!
3. Mi a különbség a rendszeres, a véletlen és a durva hiba között? Melyikkel mit lehet kezdeni?
4. Mit fejez ki az osztálypontosság, és mire vonatkoztatva adja meg a hibát a gyártó?
5. Miért nem szabad kis értéket nagy méréshatáron mérni? Fogalmazd meg a „felső harmad” szabályát!
6. Hogyan adja meg a gyártó a digitális műszer pontosságát, és melyik adatot kell figyelembe venni?
7. Hogyan kötjük be a feszültségmérőt és hogyan az árammérőt? Milyen belső ellenállás tartozik
   mindkettőhöz, és miért?
8. Mi történik, ha az árammérőt párhuzamosan kötjük be? Sorolj fel három szabályt, amellyel ez
   megelőzhető!
9. Mi a sönt és mi az előtétellenállás szerepe? Melyiket melyik műszerhez kapcsoljuk, és hogyan?
10. Mikor használunk feszültséghelyes és mikor áramhelyes kapcsolást? Mi a hiba forrása a két
    esetben?
11. Mikor kell háromvezetékes, és mikor négyvezetékes ellenállásmérést alkalmazni?
12. Miért csak feszültségmentes áramkörön szabad ellenállást mérni, és mit kell tenni a
    párhuzamos áramutakkal?
13. Sorold fel a négy mérési kategóriát, és mondj mindegyikre egy tipikus mérési helyet!
14. Miért lehet egy CAT III 600 V-os műszer biztonságosabb elosztószekrényben, mint egy
    CAT II 1000 V-os?
15. Hogyan kell a wattmérő két tekercsét bekötni, és miért éppen így?
16. Sorold fel a mérési jegyzőkönyv kötelező tartalmi elemeit, és mondd meg, melyik hármas
    alkotja a dokumentálás gerincét!

Tudáspróba

1. Egy 1,5 osztálypontosságú, 300 V méréshatárú voltmérő 150 V-ot mutat. Mekkora az abszolút
hiba?
a) ±2,25 V b) ±4,5 V c) ±1,5 V d) ±9,0 V

2. Ugyanennél a műszernél mekkora a relatív hiba a 150 V-os mért értéknél?
a) ±1,5 % b) ±2,25 % c) ±3 % d) ±4,5 %

3. Melyik állítás igaz az analóg műszer hibájára?
a) az abszolút hiba állandó, a relatív hiba a kitérés növekedésével csökken b) az abszolút
hiba a kitéréssel arányosan nő, a relatív hiba viszont a skála minden pontján ugyanakkora
c) az abszolút és a relatív hiba is állandó, mert mindkettő a méréshatárból adódik d) az
abszolút és a relatív hiba is a kitéréssel együtt nő

4. Egy digitális műszer pontossága ±(0,5 % rdg + 2 digit), a kijelzés 100,0 V (1 digit =
0,1 V). Mekkora a hibahatár?
a) ±0,5 V b) ±0,2 V c) ±0,7 V d) ±2,0 V

5. Hogyan kell bekötni az árammérőt, és milyen a belső ellenállása?
a) sorosan, kis belső ellenállással b) sorosan, nagy belső ellenállással
c) párhuzamosan, kis belső ellenállással d) párhuzamosan, nagy belső ellenállással

6. Mi történik, ha egy árammérésre kapcsolt multiméter zsinórjait feszültség alatti dugaljba
dugjuk?
a) a műszer a feszültséget mutatja, mert a bemenetén felismeri a jelfajtát b) semmi nem
történik, a műszer árammérő állásban nem reagál a feszültségre c) rövidzár keletkezik,
a biztosíték kiég, ívhúzás léphet fel d) a műszer automatikusan feszültségmérésre vált,
és a mérés eredménye hibátlan lesz

7. Melyik kapcsolást használjuk nagy ellenállás közvetett mérésekor?
a) négyvezetékes b) feszültséghelyes c) mindegy, a hiba azonos d) áramhelyes

8. Mi a négyvezetékes (Kelvin-) mérés fő előnye?
a) lényegesen gyorsabb és egyszerűbb, mint a kétvezetékes mérés b) kiküszöböli a
bekötővezetékek és az érintkezők ellenállását c) feszültség alatt lévő áramkörön is
biztonságosan használható d) nem igényel a műszerből saját mérőáramot, ezért kíméli az elemet

9. Melyik mérési kategóriába tartozik a fogyasztásmérő hely és a csatlakozási pont mérése?
a) CAT I b) CAT II c) CAT III d) CAT IV

10. Melyik adat NEM kötelező eleme a mérési jegyzőkönyvnek?
a) a műszer beszerzési ára b) a felhasznált műszer típusa és méréshatára c) a mérést végző
neve és a dátum d) a mért érték mértékegységgel és a minősítés

Források