192656. lajstromszámú szabadalom • Eljárás áramváltó hibájának csökk és nagypontosságú áramváltó
3 192656 4 A találmány tárgya eljárás áramváltó hibájának csökkentésére és ennek megfelelően kialakított nagypontosságú áramváltó. A műszaki gyakorlatban széles körben használnak áramváltókat váltakozóáram transzformálására, mérésére. Ezen áramváltók hibájának fő forrása az, hogy a vasmag mágnesezéséhez mágnesezóáramra van szükség, s emiatt áttételi és szöghiba keletkezik. A mágnesezóáram okozta hiba csökkentésére számos megoldás ismeretes. Passziv áramváltók esetén például jó minőségű, drága vasanyag felhasználásával magát a mágnesezőáramot csökkentik, mig aktiv, kétfokozatú áramváltók esetén a mágnesezőáram okozta hibát - például elektronikusan - kompenzálják. Mindezen műszaki intézkedések azonban hatástalanok az áramváltó tekercseléseinek menetkapacitásai által okozott hibákkal szemben, amelyek nagy menetszámok, illetve nagy pontossági igény esetén már nem elhanyagolható hibát okoznak. A kialakult szakmai felfogás szerint a menetkapacitások okozta hiba nem szüntethető meg, csak csökkenthető, különleges, kis dielektromos állandójú, vástag rétegszigetelések és speciális, kapacitásszegény tekercselési módok alkalmazásával. Az ilyen módon elérhető javulás 2...4-szeresre becsülhető, ami sok esetben már nem elegendő. A találmány célkitűzése olyan eljárás és áramváltó létrehozása, amelynek révén a menetkapacitások okozta hiba nagy mértékben csökkenthető. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy ha az áramváltó vasmagja fluxusának változási sebességével arányos kompenzáló jellel táplálunk meg egy kompenzáló tekercset, a menetkapacitások okozta hiba jelentősen csökken. A találmány tehát egyrészt eljárás vasmagon elhelyezett primer és szekunder tekercsrendszert tartalmazó áramváltó hibájának csökkentésére, amelynek során az áramváltó vasmagja fluxusának változási sebességével arányos első villamos jelet állítunk elő, és az első villamos jellel a tekercsrendszerek menetkapacitásaiból eredő gerjesztéseket kompenzáló kompenzálótekercset táplálunk meg. Az első villamos jelet egyszerűen előállíthatjuk az áramváltó vasmagjában a fluxusváltozás sebességének tekercs útján történő érzékelése alapján. Előállíthatjuk azonban az első villamos jelet olyan módon is, hogy az áramváltó vasmagjában a fluxust érzékeljük, pl, egy Hali-szondával, és az érzékelt fluxusnak megfelelő jelet differenciáljuk. A találmány szerinti intézkedéssel a menetkapacitások okozta hiba jelentős mértékben, mintegy két nagyságrenddel csökkenthető, azaz gyakorlatilag megszüntethető. Igen előnyös, ha a kompenzálótekercset a fluxusváltozá8 sebességével arányos első feszültséggel soros első kondenzátoron keresztül tápláljuk meg. Ekkor ugyanis a hibakompenzáció közel független lesz a frekvenciától. Felismertük továbbá, hogy a menetkapacitásokból eredő hibának a szekunder tekercsrendszerhez kapcsolódó terhelő impedanciától való függése miatt még tökéletesebb kompenzáció érhető el, ha a fluxusváltozás sebességével arányos második villamos jelet is előállítunk, és a szekunder tekercsrendszerhez csatlakozó terhelő impedanciát a második villamos jellel tápláljuk meg. Ekkor is előnyös a frekvenciafüggetlenség végett, ha a terhelő impedanciát a fluxusváltozás sebességével arányos második feszültséggel soros második kondenzátoron keresztül tápláljuk meg. Olyan áramváltóknál, melyek méréshatára átkapcsolható, még tökéletesebb hibakompenzáció biztosítható, ha a fluxusváltozás sebessége és az első, illetve a második villamos jel közötti aranyossági tényezőt az áramváltó méréshatárának függvényében változtatjuk. A találmány másrészt nagypontosságú áramváltó vasmagon elhelyezett primer és szekunder tekercsrendszerrel, amelynek a vasmag fluxusának változási sebességét érzékelő jeladója, a vasmagon vagy indikátormagon elhelyezett kompenzálótekercse és a jeladó kimenetére csatlakoztatott első erősítője van, amely első erősítő kimenete a kompenzálótekercshez van csatlakoztatva. Egy előnyös kiviteli alakban a jeladó kimenetéhez második erősítő is csatlakoztatva van, amely második erősitó kimenete a szekunder tekercsrendszer terhelő impedanciához vezető kapcsára csatlakozik. A jeladót igen egyszerűen a vasmagon elhelyezett érzékelőtekerccsel lehet megvalósítani, lehetséges azonban egyéb megoldás is, pl. a vasmagban lévő fluxust érzékelő Hall-szonda alkalmazása. Előnyös az olyan kialakítás, ahol az első, illetve a második erősítő beállítható erősítési tényezője és kimenetén kondenzátor van sorbakapcsolva. A sorbakapcsolt kondenzátor a híbakompenzálás frekvenciafüggetlenségét biztosítja. Átkapcsolható méréshatású áramváltóknál a pontosság még tovább növelhető, ha az áramváltónak az erősitó(k) erősítési tényezőjét a méréshatárváltással szinkron beállító kapcsolórendszere van. Ez történhet például műveleti erősítők visszacsatoló ellenállásának átkapcsolásával. A találmány szerinti eljárást és áramváltót részletesebben az ábra alapján ismertetjük, amely egy előnyös kiviteli alak kapcsolási vázlatát mutatja. Az ábrán látható példaként! aktív, kétfokozatú 1 áramváltó toroid alakú vasmagon elhelyezett 5 primer tekercsrendszert és 6 szekunder tekercsrendszert, a 4 vasmagon (munkamagon) belül lévő, ugyancsak toroid alakú 7 indikétormagon elhelyezett 8 indikátortekercset és 9 kompenzáló tekercsrend5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
