Fāzes mērītāji - mērķis, veidi, ierīce un darbības princips

Elektrisko mērierīci sauc par fāzes mērītāju, kura funkcija ir izmērīt fāzes leņķi starp divām nemainīgas frekvences elektriskām svārstībām. Piemēram, izmantojot fāzorometru, jūs varat izmērīt fāzes leņķi trīsfāzu sprieguma tīklā. Fāzes mērītājus bieži izmanto, lai noteiktu jebkuras elektroinstalācijas jaudas koeficientu, kosinusu phi. Tādējādi fāzu mērītāji tiek plaši izmantoti dažādu elektrisko un elektronisko ierīču un aparātu izstrādē, nodošanā ekspluatācijā un ekspluatācijā.

Kad fazors ir pievienots izmērītajai ķēdei, ierīce tiek pievienota sprieguma ķēdei un strāvas mērīšanas ķēdei. Trīsfāzu barošanas tīklam fazors ar spriegumu tiek savienots ar trim fāzēm, bet ar strāvu pie strāvas transformatoru sekundārajiem tinumiem arī trīs fāzēs.

Atkarībā no fāzes skaitītāja ierīces ir iespējama arī vienkāršota tā savienojuma shēma, kad tas ir savienots arī ar trim fāzēm ar spriegumu un ar strāvu - tikai ar divām fāzēm.Pēc tam trešo fāzi aprēķina, saskaitot tikai divu strāvu vektorus (divas izmērītās fāzes). Fāzes skaitītāja mērķis - kosinusa phi mērīšana (jaudas koeficients), tāpēc parastajā valodā tos sauc arī par "kosinusa skaitītājiem".

Šodien jūs varat atrast divu veidu fāzes skaitītājus: elektrodinamisko un digitālo. Elektrodinamiskie vai elektromagnētiskie fāzes skaitītāji ir balstīti uz vienkāršu shēmu ar proporcionālu mehānismu fāzes nobīdes mērīšanai. Divi viens pie otra stingri piestiprināti rāmji, kuru leņķis ir 60 grādi, ir piestiprināti pie asīm balstos un nav pretēja mehāniskā momenta.

Noteiktos apstākļos, kas tiek iestatīti, mainot strāvu fāzes nobīdi šo divu rāmju ķēdēs, kā arī šo rāmju stiprinājuma leņķi viens pret otru, mērierīces kustīgā daļa tiek pagriezta par vienādu leņķi. līdz fāzes leņķim. Ierīces lineārā skala ļauj ierakstīt mērījumu rezultātu.

Apskatīsim elektrodinamiskā fāzes skaitītāja darbības principu. Tam ir fiksēta strāvas I spole un divas kustīgas spoles. Caur katru kustīgo spoli plūst strāvas I1 un I2. Plūstošās strāvas rada magnētiskās plūsmas gan stacionārajā spolē, gan kustīgajās spolēs. Attiecīgi spoļu mijiedarbīgās magnētiskās plūsmas rada divus griezes momentus M1 un M2.

Šo momentu vērtības ir atkarīgas no abu spoļu relatīvā stāvokļa, no mērierīces kustīgās daļas griešanās leņķa, un šie momenti ir vērsti pretējos virzienos.Momentu vidējās vērtības ir atkarīgas no strāvām, kas plūst kustīgajās spolēs (I1 un I2), no strāvas, kas plūst stacionārajā spolē (I), no kustīgo spoļu strāvu fāzes nobīdes leņķiem attiecībā pret strāva stacionārajā spolē (ψ1 un ψ2 ) un uz projektēšanas parametru tinumiem.

Rezultātā ierīces kustīgā daļa šo momentu ietekmē griežas, līdz iestājas līdzsvars, ko izraisa rotācijas rezultātā radušos momentu vienādība. Fāzes mērītāja skalu var kalibrēt jaudas koeficienta izteiksmē.

Elektrodinamisko fāzes mērītāju trūkumi ir rādījumu atkarība no frekvences un ievērojamais enerģijas patēriņš no pētītā avota.

Digitālie fāzes skaitītāji var tikt ieviesti dažādos veidos. Piemēram, kompensācijas fāzes skaitītājam ir augsta precizitātes pakāpe, pat ja tas tiek darbināts manuālajā režīmā, tomēr apsveriet, kā tas darbojas. Ir divi sinusoidālie spriegumi U1 un U2, fāzes nobīde starp kuriem jums jāzina.

Spriegums U2 tiek piegādāts fāzes pārveidotājam (PV), ko kontrolē ar vadības bloka (UU) kodu. Fāzes nobīde starp U3 un U2 tiek pakāpeniski mainīta, līdz tiek sasniegts stāvoklis, kad U1 un U3 atrodas fāzē. Pielāgojot fāzes nobīdes zīmi starp U1 un U3, tiek noteikts fāzes jutīgais detektors (PSD).

Fāzu jutīgā detektora izejas signāls tiek ievadīts vadības blokā (CU). Balansēšanas algoritms tiek realizēts, izmantojot impulsa koda metodi. Kad balansēšanas process ir pabeigts, fāzes nobīdes koeficienta (PV) kods izteiks fāzes nobīdi starp U1 un U2.

Lielākā daļa mūsdienu digitālo fāzes skaitītāju izmanto diskrētās skaitīšanas principu.Šī metode darbojas divos posmos: fāzes nobīdi pārvērš noteikta ilguma signālā un pēc tam mēra šī impulsa ilgumu, izmantojot diskrētu skaitli. Ierīce satur fāzes-impulsa pārveidotāju, laika selektoru (VS), diskrētu formēšanas impulsu (f / fn), skaitītāju (MF) un DSP.

No U1 un U2 tiek veidots fāzes-impulsa pārveidotājs ar fāzes nobīdi Δφ taisnstūra impulsi U3 kā secība. Šiem impulsiem U3 ir atkārtošanās ātrums un darba cikls, kas atbilst ieejas signālu U1 un U2 frekvencei un laika nobīdei. Impulsi U4 un U3 veido diskrētus T0 perioda sajūtu impulsus, kas tiek pielietoti laika selektoram. Laika selektors savukārt tiek atvērts uz U3 impulsa laiku un cikliski griežas pa U4 impulsiem. Laika selektora izejas rezultātā tiek iegūti impulsu U5 uzliesmojumi, kuru atkārtošanās periods ir T.

Skaitītājs (MF) saskaita impulsu skaitu seriālajā paketē U5, kā rezultātā skaitītājā (MF) saņemto impulsu skaits ir proporcionāls fāzes nobīdei starp U1 un U2. Kods no skaitītāja tiek nosūtīts uz centrālo vadības centru, un ierīces rādījumi tiek parādīti grādos ar desmitdaļu precizitāti, kas tiek panākta ar ierīces rīcības brīvības pakāpi. Diskrētības kļūda ir saistīta ar spēju izmērīt Δt ar viena impulsa skaitīšanas perioda precizitāti.

Ciparu kosinusa phi vidējo vērtību noteikšanas elektroniskie fāzes mērītāji var samazināt kļūdu, nosakot vidējo testa signāla vairākos periodos T.Digitālā vidējā fāzes skaitītāja struktūra atšķiras no diskrēto ķēžu skaita ar vēl vienu laika selektoru (BC2), kā arī impulsu ģeneratoru (GP) un diskrēto impulsu ģeneratoru (PI).

Šeit fāzes nobīdes pārveidotājs U5 ietver impulsu ģeneratoru (PI) un laika selektoru (BC1). Kalibrētajā laika periodā Tk, kas ir daudz lielāks par T, ierīcei tiek ievadītas vairākas paketes, kuru izejā tiek izveidotas vairākas paketes, tas ir nepieciešams rezultātu vidējai noteikšanai.

U6 impulsu ilgums ir T0 reizinājums, jo impulsu veidotājs (PI) darbojas pēc principa, dala frekvenci ar noteiktu koeficientu. Signāla U6 impulsi atver laika selektoru (BC2). Tā rezultātā tās ievadē nonāk vairākas paketes. U7 signāls tiek padots uz skaitītāju (MF), kas ir savienots ar centrālo vadības centru. Ierīces izšķirtspēju nosaka U6 komplekts.

Fāzes skaitītāja kļūdu ietekmē arī vājā precizitāte, fiksējot pārveidotāja fāzes nobīdi signālu U2 un U1 pārejas momentu laikā starp nullēm. Taču šīs neprecizitātes tiek samazinātas, vidējo aprēķinu rezultātu aprēķinot periodam Tk, kas ir daudz lielāks par pētīto ieejas signālu periodu.

Mēs ceram, ka šis raksts ir palīdzējis jums iegūt vispārēju izpratni par fāzes mērītāju darbību. Sīkāku informāciju vienmēr var atrast speciālajā literatūrā, kuras, par laimi, mūsdienās internetā ir daudz.