Фазомери — предназначение, видове, устройство и принцип на действие

Електрическо измервателно устройство се нарича фазомер, чиято функция е да измерва фазовия ъгъл между две електрически трептения с постоянна честота. Например, с помощта на фазомер, можете да измерите фазовия ъгъл в трифазна мрежа с напрежение. Често фазомери се използват за определяне на коефициента на мощност, косинус фи, всяка електрическа инсталация. По този начин фазомерите се използват широко при разработването, въвеждането в експлоатация и експлоатацията на различни електрически и електронни устройства и апарати.

Когато фазомерът е свързан към измерената верига, устройството е свързано към веригата за напрежение и към веригата за измерване на ток. За трифазна захранваща мрежа фазомерът е свързан по напрежение към три фази, а по ток — към вторичните намотки на токови трансформатори също в три фази.

В зависимост от устройството на фазомера, е възможна и опростена схема на неговото свързване, когато по напрежение той също е свързан към три фази, а по ток — само на две фази. След това третата фаза се изчислява чрез добавяне на вектори само на два тока (две измерени фази). Предназначение на фазомера — измерване на косинус фи (коефициент на мощност), така че в обикновения език те се наричат ​​още «косинусометри».

Днес можете да намерите фазомери от два вида: електродинамични и цифрови. Електродинамичните или електромагнитните фазомери се основават на проста схема с пропорционален механизъм за измерване на фазовото изместване. Две рамки, здраво закрепени една към друга, ъгълът между които е 60 градуса, са фиксирани върху осите в опорите и няма противоположен механичен момент.

При определени условия, които се задават чрез промяна на фазовото изместване на токовете във веригите на тези две рамки, както и ъгъла на закрепване на тези рамки един към друг, подвижната част на измервателното устройство се завърта под ъгъл, равен на фазовия ъгъл. Линейната скала на устройството ви позволява да записвате резултата от измерването.

Нека разгледаме принципа на работа на електродинамичен фазомер. Има фиксирана намотка с ток I и две движещи се бобини. Токове I1 и I2 протичат през всяка от движещите се бобини. Течащите токове създават магнитни потоци както в неподвижната намотка, така и в движещите се бобини. Съответно, взаимодействащите магнитни потоци на бобините генерират два въртящи момента M1 и M2.

Стойностите на тези моменти зависят от относителното положение на двете намотки, от ъгъла на въртене на движещата се част на измервателното устройство и тези моменти са насочени в противоположни посоки. Средните стойности на моментите зависят от токовете, протичащи в движещите се бобини (I1 и I2), от тока, протичащ във неподвижната бобина (I), от ъглите на фазово изместване на токовете на движещите се бобини спрямо ток в неподвижната намотка (ψ1 и ψ2) и върху намотките на проектните параметри.

В резултат на това подвижната част на устройството се върти под действието на тези моменти, докато настъпи равновесие, причинено от равенството на моментите в резултат на въртенето. Скалата на фазомера може да се калибрира по отношение на коефициента на мощност.

Недостатъците на електродинамичните фазомери са зависимостта на показанията от честотата и значителната консумация на енергия от изследвания източник.

Цифровите фазомери могат да бъдат внедрени по различни начини. Например, измервател на фаза на компенсация има висока степен на точност, въпреки че се изпълнява в ръчен режим.Помислете обаче как работи. Има две синусоидални напрежения U1 и U2, фазовото изместване между които трябва да знаете.

Напрежението U2 се подава към фазовия превключвател (PV), който се управлява с код от блока за управление (UU). Фазовото изместване между U3 и U2 постепенно се променя, докато се достигне състояние, при което U1 и U3 са във фаза. При регулиране на знака на фазовото изместване между U1 и U3 се определя фазочувствителният детектор (PSD).

Изходният сигнал на фазочувствителния детектор се подава към блока за управление (CU). Алгоритъмът за балансиране се реализира с помощта на метода на импулсния код. След приключване на процеса на балансиране, кодът на фазата на фазоразместващия фактор (PV) ще изрази фазовото изместване между U1 и U2.

По -голямата част от съвременните цифрови фазомери използват принципа на дискретно броене. Този метод работи на два етапа: преобразуване на фазовото изместване в сигнал с определена продължителност и след това измерване на продължителността на този импулс с помощта на дискретен брой. Устройството съдържа фазово-импулсен преобразувател, селектор за време (VS), дискретен оформящ импулс (f / fn), брояч (MF) и DSP.

Образува се преобразувател на фазово изместване в импулс от U1 и U2 с фазово изместване Δφ правоъгълни импулси U3 като последователност. Тези импулси U3 имат честота на повторение и работен цикъл, съответстващи на честотното и времевото отместване на входните сигнали U1 и U2. Импулсите U4 и U3 образуват дискретни отчитащи импулси с период T0, които се прилагат към селектора на времето. Селекторът за време от своя страна се отваря за продължителността на U3 импулса и преминава през U4 импулсите. В резултат на изхода на селектора за време се получават изблици на импулси U5, чийто период на повторение е T.

Броячът (MF) отчита броя на импулсите в последователния пакет U5, в резултат на което броят на импулсите, приети на брояча (MF), е пропорционален на фазовото изместване между U1 и U2. Кодът от брояча се изпраща до централния контролен център, а показанията на устройството се показват в градуси с точност до десети, което се постига чрез степента на дискретност на устройството. Грешката в дискретността е свързана с възможността за измерване на Δt с точност от един период на преброяването на импулсите.

Цифровите електронни фазомери с средна стойност на косинус фи могат да намалят грешката чрез изчисляване на средната стойност за няколко периода T на изследвания сигнал. Структурата на цифровия среден фазомер се различава от дискретното броене на веригата с наличието на още един времеви селектор (BC2), както и генератор на импулси (GP) и дискретен генератор на импулси (PI).

Тук преобразувателят с фазово изместване U5 включва генератор на импулси (PI) и селектор за време (BC1). За калибриран период от време Tk, много по -голям от T, към устройството се подават няколко пакета, на изхода от които се формират няколко пакета, това е необходимо за усредняване на резултатите.

Импулсите U6 имат продължителност, кратна на T0, тъй като формообразувателят на импулси (PI) работи на принципа на разделяне на честотата с даден коефициент. Сигнал U6 импулси отваря селектора за време (BC2). В резултат на това няколко пакета идват до входа му. Сигналът U7 се подава към брояча (MF), който е свързан към централния контролен център. Разделителната способност на устройството се определя от множеството U6.

Грешката на фазомера също се влияе от лошата точност на фиксиране на фазовото изместване от преобразувателя през интервала от време на моментите на преход на сигнали U2 и U1 през нули. Но тези неточности се намаляват при осредняване на резултата от изчисленията за период Tk, който е много по -голям от периода на изследваните входни сигнали.

Надяваме се, че тази статия ви е помогнала да получите общо разбиране за принципите на работа на фазомери. Винаги можете да намерите по -подробна информация в специална литература, от която, за щастие, днес има много в мрежата.