Akım Pensi

Elektrik mühendisliğinin temellerinden, elektriğin her zaman bir tüketici ile seri olarak ölçülmesi gerektiği bilinmektedir. Akım penslerinin iç direnci daha sonra kaçınılmaz olarak her zaman tüm devrede bir değişikliğe yol açar. Bu nedenle iç direnç mümkün olduğu kadar küçük olmalıdır. Bununla birlikte, akımın bir ampermetre ile ölçülmesi için devrenin açılması genellikle mümkün değildir veya AC şebekesindeki akım çok yüksektir, bu nedenle bir temas akımı ölçümü mümkün değildir. Burada bir pens ampermetre devreye girmektedir.

Akım Pensi’nin Genel Çalışma Prensibi

Bir akımın geçtiği her elektrik iletkeninin çevresinde, bir manyetik alan doğrusal olarak akan akıma yayılır. Doğru akımda bu bir DC manyetik alandır ve alternatif akımda alternatif bir manyetik alandır. Akım pensleri bu etkiden yararlanır ve akımın türüne bağlı olarak akımı bir Hall sensörü (doğru akım) veya transformatör prensibi (alternatif akım) aracılığıyla ölçer.

Hangi Akım Pensi Kullanılmalıdır?

Akım Pensi seçimi çeşitli faktörlere bağlıdır. İlk faktör, akımın türüdür. En yaygın olanı, alternatif akım için akım pensidir. Doğru akımın bir akım pensi yardımıyla ölçüleceği uygulamalarda, örneğin bir PLC sisteminden akımı ölçmek için, doğru akımı ölçebilen bir akım pensi gereklidir. Çoğu zaman, doğru akımı ölçebilen akım pensleri alternatif akımı da ölçer.

Doğru pens ampermetre seçimi ile ilgili bir diğer soru da amperajdır. Genel olarak ölçülecek akım ne kadar yüksekse akım pensinin tasarımının o kadar büyük olduğu söylenebilir. Rogowski bobini, özel bir akım pensi türüdür. Bu tip pens ampermetre genellikle çok yüksek alternatif akımlar için kullanılır, çünkü burada çok büyük boyutlar elde edilebilir. Rogowski bobinine dayanan akım kelepçesinin en büyük avantajı, ölçüm bobininin ferrit çekirdeğe dayalı akım kelepçesinin ölçme çenelerine kıyasla çok esnek olmasıdır. Esnek akım pensleri, özellikle kontrol panosundaki ölçüm alanında ve aynı zamanda ulaşılması zor diğer birçok yerde sıklıkla kullanılır.

Akım pensleri genellikle elektrik gücünü ölçmek için kullanılır. Bu özel tip akım pensleri, elektriksel ölçüm teknolojisinde yaygın olarak  kullanılmaktadır. Burada aşağıdakilere uyulmalıdır: Üç fazlı akım olarak da bilinen 3 fazlı bir ağda bir akım pensi yardımıyla güç ölçümü ancak simetrik bir yük olması durumunda mümkündür. Bununla birlikte, simetrik yükleme oldukça nadirdir ve pratikte yalnızca 3 fazlı bir motor veya 3  fazlı bir ısıtıcı ile gerçekleşir. Üç fazlı bir ağda asimetrik olarak yüklenmiş fazlar olması durumunda, her faz için ayrı bir akım pensi  kullanılmalıdır. PCE Instruments, güç ölçüm fonksiyonları ile ilgili akım pensleri sunmaktadır. Her iki farklı fazın 3 akımı, ilgili akım kelepçesi ile  ölçüldüğünden ve üç fazlı bir ağda nötr iletken dahil olmak üzere 3 fazın gerilimi ölçüldüğünden, kullanıcı güç ölçüm fonksiyonuna sahip 3 fazlı  bir akım pensinden bir dizi ölçülmüş ve hesaplanmış sonuçlar alır. Bunlar ayrıntılı olarak: fazlar arasındaki gerilimler, faz ile nötr iletken  arasındaki gerilimler, pens metre ile ölçülen faz akımı, faz ve toplam başına aktif, görünen ve reaktif güç, güç faktörleri, faz başına faz kaymaları  ve görünen enerjidir.

Bir akım pensinde üzerindeki özel bir ölçüm fonksiyonu, demeraj fonksiyonudur. Bu fonksiyon, makinelerin veya motorların başlangıç akımının ölçülmesi gerektiğinde her zaman kullanılır. Etkinleştirmeden sonra, pens ampermetre bir tür bekleme modundadır. Kelepçe tarafından bir akım algılanır algılanmaz, çok yüksek bir örnekleme oranı ile algılanır ve açıldıktan sonra akım tekrar daha düşük bir seviyede olsa bile ekranda tepe değeri gösterilir.

Bir TRMS akım pensinde TRMS akım değerini ölçebilir. TRMS fonksiyonu olmayan bir akım pensi tepe değeri ölçer ve sinüzoidal bir salınım varsayar ve ilgili form faktörüyle mevcut değeri hesaplar. Ancak, tüketici veya orijinal voltaj formu nedeniyle akım sinüzoidal değilse, akım pensi yanlış bir ölçüm değeri gösterir. Gerilim ölçümü veya direnç ölçümü ve sıcaklık ölçümleri gibi diğer özel işlevler, bir akım pensinin kapsamını tamamlar.

Akım Pensi Hakkında Bilgi

Akım taşıyan iletkenlerdeki elektrik akımını dolaylı olarak ölçmek için bir akım pensi kullanılır. Muayene edilecek devrenin ayrılmasını gerektiren doğru akım ölçümünün aksine, bir akım pensi temassız ölçüm yapar. Cihazlar, akım taşıyan hatların ölçülebilir bir elektrik alanı oluşturduğu manyetik indüksiyonun temel fiziksel prensibini kullanır. Temassız ölçümün birçok avantajı vardır. Bir yandan, elektrikli cihazların ve makinelerin devam eden çalışmasını kesintiye uğratmak zorunda kalmadan yalıtılmış iletkenler üzerinde de ölçümler gerçekleştirilebilir. Öte yandan, bu yöntem, ölçüm yanlışlıklarını önleyen ölçülen değişken ve ölçülen sinyalin potansiyel eşleşmesinden vazgeçer.

Bir elektriksel alternatif akım iletkenini çevreleyen elektriksel alanın gücünü belirleyerek, akım pensi, alternatif akımların gücünü çok hassas bir şekilde belirleyebilir. Doğru akım için bir akım pensi, bir Hall sensörü yardımıyla akımı belirler. Bu, DC akımının geçtiği bir iletken etrafındaki manyetik alanı ölçer. Bu amaçla akım taşıyan iletken, akım pensinin ön tarafındaki lamine, yalıtılmış ve ayrılabilir bir göbek içinden geçirilir. Modern akım pensleri, ortaya çıkan manyetik alanı kelepçeler vasıtasıyla akım pensi içindeki elektronik devrelere ve amplifikatörlere aktarır ve ayara ve tasarıma, doğru akıma veya alternatif akıma bağlı olarak elektrik alanını veya manyetik alan kuvvetini çevirir. Akım pensi üzerinde ölçülen değer genellikle bir LC ekranda gösterilir. Akım pensinin tasarımına ve boyutuna bağlı olarak, bu ekran grafiksel ilerlemeleri görselleştirebilir.

Karşılık gelen ölçülen değerler daha sonra dijital bir ekranda okunabilir. Bu dolaylı ve pratik ölçüm yönteminin ölçüm aralığı iki parametre ile sınırlıdır. Bir yandan, indüklenen manyetik alanlar artık tespit edilemediğinden, çok küçük akımlar akım pensleri ile neredeyse ölçülebilir. Öte yandan, büyük akımlar için gerekli olan iletken kesitleri ve uygun şekilde boyutlandırılmış kelepçe göbekleri, bu ölçüm cihazlarının kullanımını sınırlar. Bir akım pensi, özellikle küçük akımlar ve çok büyük iletken kesitleri ve erişilemeyen yerlerdeki ölçümler için ideal ölçüm cihazı olmasa bile, bu pratik ve hızlı ölçüm cihazının performans spektrumu çok sayıda uygulama için yeterlidir. Otomotiv teknolojisi buna bir örnektir. Burada akım kelepçeleri yardımı ile arızalı araç elektroniği incelenebilir; Bir akım pensi, bir araç içindeki kaçak akımları ararken de yararlı bir yardımcıdır. Bu cihazlar, hobi alanında basit kişisel kullanımdan atölye kullanımına, elektrik parametrelerinin teknisyen ve mühendisler tarafından büyük ölçekli analizine ve değerlendirilmesine kadar birçok alanda kullanılmaktadır.