„Kisfeszültségű áramváltó” változatai közötti eltérés

Az áramváltó egy olyan árammérő [[transzformátor]], melynek primer tekercsén folyik át a mérendő áram, szekunder tekercsét pedig a mérőműszer zárja rövidre. Az áramváltó működésének alapja a transzformátor gerjesztési egyenlete. Ha a mérendő áramnak nincs egyenáramú összetevője, akkor érvényes az <center>'''<math>N_1</math> × <math>I_1</math> + <math>N_2</math> × <math>I_2</math> = <math>N_1</math> × I_1,vas'''</center> összefüggés, ahol '''<math>N_1</math>''' és '''<math>N_2</math>''' a primer és szekunder menetek száma, '''<math>I_1</math>''' és '''<math>I_2</math>''' a primer és a szekunder áram, '''I _1,vas''' pedig a vasmag üzemi átmágnesezéséhez szükséges primer áram. Ez utóbbi igen kicsi, ha a transzformátor rövidre van zárva. '''I_1,vas ≈ 0''', tehát <center>'''<math>N_1</math> × <math>I_1</math> + <math>N_2</math> × <math>I_2</math> ≡ 0'''.</center> Ebből következően <center>'''<math>N_1</math> × <math>I_1</math> ≡ <math>N_2</math> × <math>I_2</math>''',</center> vagy

Univerzális kézi műszereknél szokás áramváltót (és csatoló kondenzátort) használni az egymásra szuperponált, [[egyenáram]]ú és [[váltakozó áram]]ú összetevők szétválasztására. Ezeket az áramváltókat általában U és I lemezekből összeállított vasmagon, két teljesen egyenértékű [[Tekercs (elektronikaáramköri alkatrész)|tekercseléssel]] készítik. A tekercsek az U lemez két szárán helyezkednek el oly módon, hogy gerjesztési irányuk megegyezzen. Mivel egymáshoz képest 180°-kal el vannak forgatva, a külső mágneses terek az egyik tekercs gerjesztését erősítik, de ugyanakkor a másikét gyengítik, és így a hatásuk kiegyenlítődik.

Igen nagy egyenáramok<ref>Akár {{szám|50000}} A</ref> mérésére használható a Krämer-féle egyenáramú áramváltó. A mérendő egyenáram két, egymástól térben elkülönült, és így anyagilag független '''A''' és '''B''' lemezelt vasmagot, például gyűrűt, sínáramváltó módjára mágnesez. Mindkét vasmagra, a kerület mentén egyenletesen elosztva '''N₂''' és '''N₂''' azonos menetszámú menet van tekercselve szekunder mérőrendszerként. A két szekunder tekercs sorba van kapcsolva, és az U_v váltakozófeszültségről táplálva; sorba kapcsolásuk olyan, hogy amikor a bennük keringő váltakozó áram az egyik vasmagban ugyanolyan irányban mágnesez, mint az egyenáram, akkor a másik vasmagban a váltakozó áram gerjesztése szembe van fordítva az egyenáram gerjesztésével. Mivel a vasmag anyaga permalloy, mumetal, vagy hasonló anyag, rendkívül csekély gerjesztéssel a vasban mágneses telítettség érhető el. A gerjesztés további növelése gyakorlatilag nem változtatja meg a mágneses indukciót, tehát a gerjesztés (az áram) növelése nincs korlátozva. A vasmagok ezen tulajdonsága miatt a segédáramforrás váltakozó áramát az a vasmag befolyásolja, amelyikben a kétféle, az egyenáramú és a váltakozóáramú gerjesztés éppen egymás ellen működik. Ez a kölcsönhatás azt eredményezheti, hogy erre a vasmagra nézve az egyenáramú és a váltakozóáramú gerjesztés egymást éppen kompenzálja: <br /><center>'''I₁₍₌₎ = N₁ / I₂ × N₂ = 0''' ,</center> vagy <br /><center>'''I₁₍₌₎ = N₂ / N₁ × I₂'''.</center><br /> Ez a kompenzálás az U_v segédfeszültség fél periódusa alatt az egyik, a következő fél periódusa alatt a másik vasmagon következik be. A váltakozó áram derékszögű négyszöghullámú görbével áramlik. Ha ezt a váltakozó áramot kétutasan egyenirányítják, az így keletkező egyenáram igen csekély eltéréssel a mérendő egyenáraméval azonos gerjesztésnek felel meg. Az eltérésnek részben a szerkezet üresjárási árama a magyarázata. Ha '''I₁₍₌₎ = 0''', akkor '''I₂ ≠ 0'''. Valami csekély gerjesztést a segédáramforrás ilyenkor is létesít, de ennek mértéke elhanyagolható.<br />Ha a vasmag mágnesezési görbéje a permalloytípusnak felel meg, az egyenlet érvényessége nem függ az U_v segédfeszültségnek sem a nagyságától, sem frekvenciájától. Ez az erőátviteli frekvenciákon korlátlanul igaz addig, míg az áramkörben csak mágnesezésről van szó. Ha a szekunder körben teher is van, (ami elkerülhetetlen) ennek teljesítményét a segédáramforrásnak kell fedeznie, amire már a feszültség ingadozása nem teljesen közömbös, ám az ezzel okozott hiba nagysága elhanyagolható.<br />Az egyenáramú áramváltó mérőképessége a segédfeszültség működőképességéhez van kötve. Ennek előnye: nem terheli a mérendő kört, de hátránya is, mert a mérés biztonsága így csökken. Mivel igen nagy áramerősségek mérésére használják, mégis szinte nélkülözhetetlen, mivel az ilyen nagy egyenáramok közelsége a közönséges [[lengőtekercses műszer]]t mágnesesen zavarná, másrészt hagyományos módon sönttel mérve a felvett teljesítménye is rendkívüli: például {{szám|50000}} A és 60 mV esetén 3&nbsp;kW.<ref>Karsa Béla: Villamos mérőműszerek és mérések. (Műszaki Könyvkiadó.1962) i. m. 357-359. oldal</ref>

A pontossági osztály meghatározza az áramváltó legnagyobb áttételi hibáját ('''%'''-banszázalékban), valamint a szöghibáját ('''crad'''-ban<ref>Egy kör szöge=360°=2π (radián) ebből 1 crad=1,8°</ref>) a névleges primer áram és névleges terhelés figyelembe vételével.<ref>http://www.ganzinst.hu/frameset1.htm</ref>

'''A bekötő vezeték, és a műszerek teljesítményfelvétele VA-ben:'''

A normál hálózatoknak megfelelően értéke általában <u>50...60</u> Hz.<ref>Az aláhúzás a referenciaértéket jelöli, ahol az áramváltó az osztálypontosságon belüli hibával rendelkezik. Természetesen ezen érték alatt és felett is működőképes, de akkor egy járulékos hiba társulhat a referenciaértéken mért hibához képest.</ref>

* Műgyantaházas áramváltók szokásos hőállósági osztálya: '''„A”''' (105&nbsp;°C), vagy '''„B”''' (130&nbsp;°C)

Primer tekercses áramváltóknál a primer és a szekunder kapcsok között, valamint valamennyi kivitel típusvizsgálatánál (a külső részek alumíniumfóliába tekerése után) az alumíniumfólia és a kapcsok között 4 k_Veff 50&nbsp;Hz, 1 perc, színuszosszinuszos feszültséggel kell vizsgálni.

Mint a legtöbb villamos mérőeszköz, teljesítményt vesz le a mért áramkörből, akkor használható, ha ez a terhelés a megengedett hibahatáron belül van. Amennyiben terhelés nem engedhető meg, más – például térerő mérésen alapuló – mérőeszközzel kell kiváltani. A mérés teljesítményszükséglete az '''<math>I² ×^2 R'''</math> képlettel számítható, ahol '''<math>I'''</math> a mérőkörben folyó áram, '''<math>R'''</math> pedig a mérőkör ellenállása (a szekunder tekercs, bekötő vezeték, és a mérőműszer ellenállásának összege).

Az áramváltónak mindig van áttételi hibája. Az árammérő transzformátor szekunder kapcsai a terhelő eszközzel (mérőműszerrel) majdnem rövidre vannak zárva. A szekunder '''<math>I_2</math>''' áram a transzformátor szekunder tekercsében '''<math>{I_2</math> × <math>}{R_2}</math>''' ohmos és '''<math>{I_2</math> × <math>}{X_2}</math>''' induktív feszültségesést okoz. A terhelő kör impedanciája '''<math>Z_2</math>''', a transzformátor szekunder kapocsfeszültsége '''<math>U_2</math> = <math>{I_2</math> × <math>}{Z_2}</math>'''. Ha ezt [[vektor]]osan hozzáadjuk a belső feszültségesésekhez, kapjuk az indukált feszültséget.

'''Javítása:'''<br />

Az áramváltónak mindig van szöghibája. Az árammérő transzformátor szekunder kapcsai a terhelő eszközzel (mérőműszerrel) majdnem rövidre vannak zárva. A szekunder '''I<submath>2I_2</submath>''' áram a transzformátor szekunder tekercsében '''I<submath>2{I_2}{R_2}</submath> × R₂''' ohmos és '''I<submath>2</sub> × X<sub>2{I_2}{X_2}</submath>''' induktív feszültségesést okoz. A terhelő kör impedanciája<ref><math>Z =ω×L {\omega}{L}</math>, ahol <math>L</math> a tekercs önindukciós tényezője, ω<math>\omega</math> a körfrekvencia (ω<math>\omega =2×π×f 2 \pi f</math>, ahol <math>f</math> a frekvencia)</ref> '''Z<submath>2Z_2</submath>''', a transzformátor szekunder kapocsfeszültsége '''U<sub>2</submath>U_2 = I₂ × Z<sub>2{I_2}{Z_2}</submath>'''. Ha ezt vektorosan hozzáadjuk a belső feszültségesésekhez, kapjuk az indukált feszültséget.

A [[Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem|BME]] által kifejlesztett berendezéssel történik. Témavezető dr. [[Zoltán István]] docens.<ref>[http://home.mit.bme.hu/~izoltan/cvm.html Szakmai önéletrajz]</ref> A berendezés az [[Országos Mérésügyi Hivatal|OMH]], [[Ganz Műszer Művek EKM gyára|Ganz Műszer Művek]], és az [[Budapesti Elektromos Művek|ELMŰ]] részére lett kifejlesztve. A berendezés a gyártási számmal megegyező műbizonylatot készít, melyen a pontossági osztálynak megfelelő tényleges áttételi hibát és szöghibát a névleges áram vizsgálandó pontjain számszerűsíti.

! colspan="43" |'''A berendezés projektje'''