Что такое фазометр и как им пользоваться?

Фазометр — принцип работы, устройство, подключение, уход и ремонт прибора

Если вы часто сталкиваетесь с электричеством или ваша работа непосредственно связана с ним, готов поспорить, что фазометр будет не лишним для вас. Этот прибор занимается измерением изменения фаз электрических колебаний, которые находятся на постоянной частоте.

Зачем нужен фазометр

В физическом плане, этот прибор предназначен для измерения в определенной точке сети, угла между напряжением и током. Шкала прибора не имеет никаких конкретных величин, а значения являются косинусом угла, который измеряется. Диапазон измерений ограничен крайними значениями в размере -0,5 и 0,5. Центральным является значение равно единице. Дальше поговорим почему он так устроен.

Во время активной нагрузки, когда ток полностью совпадает с имеющимся напряжением, прибор будет показывать единицу. В момент столкновения индуктивности и сопротивления, происходит изменение напряжения, которое начинает отрываться от значений тока.

Демонстрирует это и фазометр, стрелка которого постепенно отклоняется к правому значению шкалы. Такая картина характерна для электросетей, к которым подключены электродвигатели высокой мощности или приборы, в составе которых имеются индуктивные катушки.

Обратите внимание

Теперь, когда мы знаем принцип работы фазометра, можно двигаться дальше. Картина, описанная выше, может меняться. Вызывается это доминированием емкости в электросети. В это время значение тока начинает превышать такой же показатель напряжения, а стрелка фазометра начинает стремиться в левую часть шкалы.

Направление уклона стрелки демонстрирует индуктивность типа нагрузки, или же его емкостный тип. На основании этого соотношения и получается отклонение, описывающее разность уровней тока и напряжения, которые образовались в сети.

Управление коэффициентом мощности

Как это работает на практике. Если вы видите, что показатель косинуса близок к единице, стоит понимать, что соотношение энергии, которая потребляется максимально точно используется для полезной работы.

Если стрелка уходит в левую часть, электроэнергия начинает расходоваться на бесполезный нагрев приборов, подключенных к сети, таких, как электродвигатели, обмотки разных трансформаторов, или простые кабельные линии.

Сопровождается это снижением напряжения в сети, что влечет за собой увеличение потребляемой мощности всем оборудованием, для обеспечения стандартной полезной работы.

С тем, что такое фазометр, мы разобрались, ровно, как и с тем, как он работает, и что показывает. Приемлемыми значениями прибора будут коэффициенты в пределах 1-0,95, при отклонении в сторону индуктивности, вправо. Но, если значение будет переходить в индуктивность, то как это компенсировать?

Это не проблема, поскольку на всех электрических подстанциях устанавливаются специальные батареи из конденсаторов, которые занимаются компенсированием так званой реактивной мощности.

Уже по описанию не сложно понять, чем такие устройства занимаются.

Они уравнивают, компенсируют имеющуюся в сети индуктивность, которая создает негативное сопротивление, а значит нивелируют угол, образовавшийся между осями напряжения и тока, что в последствии и продемонстрирует такой прибор, как фазометр.

В таком сценарии, компенсирование становится не просто низкоэффективным, но и местами вредным. Принцип работы фазометра заключается и в обнаружении подобных проблем. Если нет необходимости, установки для компенсации устроены так, что могут работать в автоматическом режиме, и, если нет необходимости, не вмешиваются в электрическую сеть.

Важно

Управляется это специальными автоматами, которые включают установку только при определенном значении косинуса угла. Происходит это за счет изменения емкости батареи, тем самым регулируя нужный уровень соотношения тока и напряжения в сети. Такие установки являются очень мощными, и работают под напряжением в несколько тысяч вольт.

Автоматические системы обычно устанавливают на крупных предприятиях, где идет значительное потребление электроэнергии за счет огромного количества высокомощных приборов. В локальных подстанциях, которые расположены в жилых районах города и в сельской местности, емкость установки рассчитывается при монтаже, после чего не меняется.

Применение фазометров

Такой прибор является неотъемлемой частью при работе с электрической сетью. Чаще всего он находит свое прямое применение в местах, где производится влияние на соотношение тока и напряжения – мощности сети. Чаще всего это как раз установки для компенсации, которые описаны выше, но могут быть и синхронные электродвигатели, которые подключены к одному контуру.

Также применение прибора необходимо при работе с синхронными генераторами, которые размещаются на электрических станциях. Рассмотрим оба эти варианта.

Синхронные генераторы

Персоналу, который допускается к работе с синхронными генераторами, инструкция по использованию фазометра не нужна, поскольку это квалифицированные электрики. Такие люди знают, что мощность синхронного генератора прямо пропорционально зависима и от мощности ротора, в частности от уровня тока, который в нем возбужден.

Во время своей работы, специалисты должны следить и постоянно отслеживать изменения в значении косинуса угла, который показывает фазометр. Отталкиваясь от этого значения, регулировать уровень тока внутри контура. Обычно, в режиме нормальной работы, за всё это отвечает автоматическая система, которая регулирует необходимые значения.

При этом не нужно знать, как правильно подключать фазометр, поскольку он уже подключен к контуру. Он постоянно отслеживает изменения в сети, и когда стрелка уходит в правую сторону, срабатывает предупреждение, ведь в такой ситуации может произойти существенный перегрев генератора и обмотки его статора.

Если стрелку повело в право, а нагрузка перешла в емкостную, также срабатывает сигнализация. Всё потому, что в таком режиме генератор начинает потреблять самостоятельно энергию из сети, а это уже аварийная ситуация в режиме работы.

Синхронные электродвигатели

Как и с предыдущим вариантом, мощность двигателя, а значит и продуктивность его работы, зависит от напряжения, которое возбуждается в сети.

Эта задача лежит на возбудительной станции, которая и регулирует уровень возбуждения тока.

Такой электродвигатель имеет особенный режим работы, во время которого он способен выпускать в сеть так званую реактивную энергию, тем самым он берет на себя роль прибора, компенсирующего реактивную мощность.

Виды фазометров

Как и при выборе любого другого устройства, здесь перед покупателем стоит простой вопрос – какой фазометр лучше выбрать?

Фазометры, которые работают по щитовому принципу, могут быть двух модификаций – оборудованы стрелочным интерфейсом, или же более современным цифровым. Отличий в качестве работы между ними нету, но стрелочные более распространены среди профильного персонала, который работает с электроэнергией, поскольку более наглядно демонстрирует изменения в сети.

Актуальным стандартом для комплексного электрооборудования, использующегося для накладки, все измерительные приборы исполняются в варианте с циферблатами. Более того, чаще всего они являются частью какого-то универсального устройства, которое находит множество областей для применения.

То же самое происходит и с щитовыми устройствами, при создании которых тоже используется принцип универсальности. Многие из них также объединяются в один многозадачный прибор, который одновременно может работать со многими величинами, что определяется режимом использования и потребностями пользователя.

Фото фазометров

Источник: http://electrikmaster.ru/fazometr/

Фазометр

Это приборы для измерения различных параметров электричества используются как в научно – исследовательских целях, так и для наблюдения за работающим оборудованием.

Отображение электрических параметров оборудования требует одновременного размещения большого количества приборов. Поэтому их изготавливают в специальном щитовом исполнении.

Совет

При этом амперметры, вольтметры, частотомеры, фазометры и фазоуказатели могут быть изготовлены на основе различных измерительных механизмов.

Фазометры, основанные на принципе преобразования переменного тока в постоянный при помощи диодов, содержат магнитоэлектрический измерительный механизм. Примером таких приборов являются малогабаритные щитовые фазометры Ц1424. Они применяются для измерения cosφ в трехфазных электросетях. Обязательным условием использования этих фазометров должны быть:

  • равномерная нагрузка;
  • симметрия напряжений.

Приборы включаются в последовательную цепь либо напрямую, либо через токовый трансформатор.

Электромагнитные фазометры содержат несколько неподвижных катушек. Они создают магнитные потоки, воздействующие на подвижную конструкцию, изготовленную с использованием ферромагнетика. Катушки имеют специальное пространственное расположение.

По каждый из них течет ток, который имеет фазовый сдвиг определенный и отличный от токов в других катушках. Примером таких фазометров является модель Э144. Это малогабаритный, герметичный и ударопрочный фазометр с непосредственным отсчетом.

Применяется в мобильном электрооборудовании для измерения cosφ в трехфазных электросетях. Обязательным условием использования этих фазометров должны быть:

  • равномерная нагрузка;
  • симметрия напряжений.

Приборы включаются в последовательную цепь либо напрямую, либо через токовый трансформатор. Схема прибора Э144 показана ниже:

В нем есть три неподвижных обмотки, отмеченные на схеме как 1, 2 и 3. Обмотки 1 и 2 сделаны двухсекционными.

Обратите внимание

Между секциями размещена подвижная часть прибора в виде сердечника из магнитомягкого железного сплава по форме напоминающего букву Z, который поворачивается на оси.

Секции обмоток имеют пространственное расположение относительно друг друга в 60 градусов. Обмотка 3 изготовлена как коаксиальная с осью подвижного сердечника катушка цилиндрической формы.

В электроцепях постоянного и переменного тока используются электро- и ферродинамические фазометры. Их работа основана на взаимодействии двух катушек. Эти подвижная и неподвижная катушки создают магнитные потоки, которые и обуславливают взаимодействие между ними.

Если у катушек отсутствует сердечник, то прибор именуется электродинамическим фазометром. Если стальной сердечник имеется в наличии – ферродинамическим фазометром. Ферродинамические приборы более чувствительны, но менее точны.

Применяются такие фазометры как мобильные лабораторные приборы.

Примером электродинамического фазометра может быть модель Д5781. Этот переносной экранированный прибор предназначен для измерения угла фазового сдвига и cosφ в однофазных электросетях. В трехфазных электросетях для измерения угла фазового сдвига и cosφ применяется ферродинамическая модель Д120. Схема, а также изображение этого фазометра показаны далее.

Перечисленные модели фазометров далеко не единственные в своем роде. Но их еще очень много в работающем оборудовании. Дальнейшее развитие электроизмерительных приборов основано на применении цифровой обработки сигналов. То же относится и к фазометрам. Хотя и сейчас аналоговые приборы также производятся. Современные фазометры показаны далее на изображении:

Источник: http://podvi.ru/elektrotexnika/fazometr.html

Фазометры. Виды и работа. Устройство и применение. Особенности

Фазометр – это электрический прибор, которым измеряют сдвиг фаз двух колебаний постоянной частоты, например, в сети 3-фазного напряжения. Чаще всего фазометры используются для вычисления коэффициента мощности электроустановки.

Фазометры стали популярными при проектировании, наладке различных электрических устройств. Они применяются в оборудовании, где электрическая сеть работает в изменяемом режиме, при этом она влияет на коэффициент мощности. Такими устройствами можно назвать синхронные двигатели, генераторы на электростанциях.

Электрический двигатель синхронного типа имеет коэффициент мощности, зависящий от тока возбуждения. При некотором режиме работы синхронный двигатель способен отдать в сеть питания реактивную энергию. При этом он играет роль компенсатора реактивной мощности. Чтобы оценить режим функционирования электродвигателя, на его щите управления подключают фазометр.

Синхронный генератор при работе имеет коэффициент мощности, зависящий от вида нагрузки и тока возбуждения. В процессе функционирования автоматическая система следит за cos φ, который характеризует коэффициент мощности, и поддерживает его в определенных пределах путем регулировки тока ротора.

Важно

Во время запуска генератора и при возникающих неисправностях регулировку переключают с автоматического режима на ручной. Управление берет на себя оператор. Для ручной регулировки коэффициента мощности на пульте управления подключен фазометр.

Читайте также:  Подбор led драйвера для светодиодов cree xm-l2 u2

При отклонении стрелки прибора вправо и уменьшении cos φ (при индуктивной нагрузке) обмотка статора может перегреться. При емкостной нагрузке независимо от ее значения, генератор расходует ток из сети. Это является аварийным режимом эксплуатации генератора.

Регулировка коэффициента мощности

Большая часть нагрузок потребителей будет тратиться на полезную работу при приближении cos φ к единице.

При его уменьшении снижается мощность, которая расходуется на ненужное нагревание электрооборудования: линий кабелей, электромоторов, обмоток трансформаторов и т.д.

Напряжение в питающей сети уменьшается, а для выполнения такой же работы устройствам необходима значительная мощность.

Наиболее оптимальной величиной коэффициента мощности является 0,95 в индуктивном виде.

Как действовать, когда в сети питания имеется много индуктивных потребителей? В таком случае трансформаторных подстанциях монтируют конденсаторы, которые называются реактивными компенсаторами.

По названию можно понять их назначение. Они выравнивают индуктивную составляющую сопротивления. При этом они приближают угол сдвига к нулю, а коэффициент мощности к 1.

При монтаже емкостей с постоянным номиналом появляется другой недостаток: при изменении числа потребителей с индуктивным сопротивлением cos φ изменяется. Такая компенсация не является эффективной, и даже вредна.

Совет

Для устранения этой причины, такие устройства делают автоматическими. Автоматика подключает или выключает емкости от сети в зависимости от угла между напряжением и током.

При этом изменяется емкость батареи.

Принцип действия

Фазометры, работают по следующему принципу. В приборе контролируемый сдвиг фаз преобразуется в промежуток времени (рисунки «а» и «б»). Благодаря устройствам формирования ФУ из напряжений u1 и u2 образуются импульсы во время перехода напряжений через ноль в сторону повышения. Эти импульсы приходят на входы триггера Т, на выходе триггера образуются прямоугольные импульсы.

Их длительность t напрямую зависит от фазового сдвига: t = φ*Т / 360. Средняя величина выходного напряжения триггера, зависящего от фазового сдвига равна:

Это напряжение измеряется встроенным вольтметром. Амплитуда импульсов Um подбирается так, чтобы результат на вольтметре совпадал со сдвигом фаз φ, который выражается в градусах.

Такой способ измерения сдвига фаз имеет систематическую погрешность вследствие несимметричного ограничения контролируемых напряжений в формирующем устройстве. В таком случае выходное напряжение ограничителя в ФУ1 станет иметь постоянную составляющую (рисунок «в»).

Дифференциальная цепь, которая входит в устройство формирования, не пропускает постоянную составляющую, поэтому моменты прохождения напряжения через ноль смещаются. На рисунке это изображено стрелками. Изменение диапазона t создает погрешность измерения сдвига фаз.

Виды и особенности

Фазометры являются электроизмерительными устройствами, которые классифицируются по различным признакам. Подробнее рассмотрим наиболее часто применяемые приборы.

Электродинамические фазометры

Такие приборы также называют электромагнитными. Они основаны на простой цепи с логометрическим приспособлением для замера сдвига фаз. Две рамки жестко соединены друг с другом. Между ними угол 60 градусов. Рамки зафиксированы на осях.

При работе в цепи в момент возникновения фазного сдвига, двигающаяся часть фазометра поворачивается на угол, соответствующий фазному сдвигу. На шкале фиксируется результат.

Принцип действия

В приборе установлены 2 подвижные катушки и 1 неподвижная. По подвижным частям проходят токи I1 и I2, которые образуют магнитные потоки, образующие два момента вращения М1 и М2.

Их значения зависят от угла поворота подвижного элемента, от расположения 2-х катушек. Моменты имеют противоположные направления. Средние моменты зависят от токов (I1 и I2), проходящих по подвижным катушкам, и тока (I), проходящего по неподвижной катушке, а также от конструкции катушек и углов сдвига фаз (ψ1 и ψ2) подвижных катушек.

В результате подвижный элемент поворачивается до наступления равновесия. Шкала прибора имеет градуировку по величине коэффициента мощности.

Отрицательным фактором такого типа приборов можно отметить зависимость результатов от мощности контролируемого источника.

Цифровые

Такие приборы выполняются по различным принципам. Компенсационный фазометр имеет повышенную степень точности, хотя выполнен для ручного управления.

Принцип действия

Необходимо определить сдвиг фаз между напряжениями синусоидальной формы U1 и  U2. Напряжение U1 поступает на фазовозвращатель ФВ, на который воздействует код с управляющего устройства УУ. Сдвиг медленно изменяется пока U1 и  U3 не будут синфазными.

Сигнал на выходе детектора поступает на управляющее устройство УУ. С помощью кодоимпульсного метода выполняется алгоритм выравнивания. По окончании процесса выравнивания, код на входе фазовозвращателя ФВ будет определять сдвиг фаз напряжений U1 и U2.

Чаще всего новые модели фазометров функционируют на дискретном счете. Этот способ действует в 2 этапа:

  1. Преобразование фазного сдвига в электрический сигнал.
  2. Определение времени дискретным подсчетом.

Прибор состоит из селектора ВС, преобразователя фазного сдвига, образователя импульсов (f/fn), счетчика (СЧ), цифрового усилителя ЦОУ.

Импульсный преобразователь фазного сдвига из U1 и U2 с фазным сдвигом Δφ создает прямоугольный вид импульсов U3 в форме последовательности.

Такие импульсы U3 обладают скважностью и частотой повторений, которые соответствуют частоте и сдвигу сигналов входа по времени U1 и U2.

Обратите внимание

Импульсы напряжений U4 и U3 образуют счетные дискретные импульсы с периодом Т0, подающиеся на селектор времени. В итоге на выходе селектора образуются импульсы U5, которые имеют период следования Т.

Счетчик определяет число импульсов в группе U5. В результате число пришедших импульсов зависит от сдвига фаз между U1 и U2. Показания фазометра видны в градусах. Степень дискретности прибора позволяет достичь точности показаний до десятых долей. Погрешность связана с измерением Δt с точностью до 1 периода импульсов.

Средние по cos φ фазометры могут снизить погрешность за счет определения средней величины за несколько периодов Т контролируемого сигнала. Структура цифрового прибора средней величины имеет отличия от структуры дискретного счета наличием дополнительного селектора времени ВС2, генератора импульсов ГИ, создателя дискретных импульсов ФИ.

В данном случае преобразователь фазового сдвига в группе импульсов U5 вмещает в себя генератор ГИ и селектор времени ВС1. За градуированный диапазон времени Тк, который значительно больше Т, несколько групп импульсов поступают на устройство, на его выходе образуется несколько групп, что требуется для получения среднего результата.

Время импульсов U6 кратна Т0, так как создатель импульсов ФИ действует по принципу разделения частоты с определенным коэффициентом. Сигнальные импульсы U6 открывают селектор времени ВС2. В результате на вход поступает несколько групп импульсов. Разрешающая возможность прибора зависит от кратности U6.

На отклонения в показаниях фазометра влияет малая точность фиксации фазного сдвига во время перехода сигналов через нули. Однако такие погрешности уменьшаются при получении среднего результата за период Тк, который намного выше периода входных сигналов.

По числу фаз фазометры делятся на:

Эти приборы по устройству практически не отличаются, кроме того, что в 1-фазном фазометре подвижные рамки находятся под прямым углом, а в 3-фазном под 60 градусов.

Щитовые фазометры применяются для контроля технологических процессов. Они бывают цифровыми или стрелочными. Обе модели хорошо выполняют свои функции. Однако для работников удобнее работать со стрелочным прибором из-за его наглядности.

Лабораторные фазометры применяются для запуска и наладки электроустановок, также для ремонта и настройки аппаратуры в радиоэлектронике.

В инновационных измерительных цифровых комплексах для настройки оборудования чаще всего приборы изготавливаются цифровые. Они входят в устройство одного универсального прибора, который определяет сразу несколько параметров.

Также обстоит дело и с щитовыми фазометрами. Чтобы уменьшить число приборов, применяют универсальные комплексы, которые выдают на один экран несколько измеряемых параметров в одно время.

Оператор имеет возможность быстро изменить их состав в зависимости от режима функционирования электроустановки.

При этом на дисплей выводятся различные физические параметры, или один из них, для каждой контрольной фазы.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/ustrojstva/fazometry/

Что такое фазометр – назначение, области применения, популярные модели

Фазометры — прибор, применяемый для получения точной информации о величине фазового сдвига между двумя меняющимися время от времени электрическими колебаниями. Устройство, как правило, используется для измерений в 3-фазной сети.

Фазометры часто используются в электрических установках для вычисления коэффициента реактивной мощности (косинуса «фи»). Прибор активно применяется при эксплуатации электрических подстанций и сетей, при разработке электронных и электротехнических изделий.

Коротко о фазометре

Для проведения измерений фазометр подключается к цепям напряжения, которые выступают опорной точкой, и токовой цепи, которая показывает положение измеряемого вектора. При работе в 3-х фазной сети может потребоваться подключение ко всем фазам.

Особенность современных приборов заключается в упрощенном принципе применения, поэтому разобраться с особенностями и тонкостями использования фазометра не составит труда даже малоопытному специалисту.

Измерение производится для двух фаз, после чего последняя фаза вычисляется на базе сложения векторов. Кроме того, фазометр часто применяется для измерения косинуса «фи», о чем упоминалось в начале статьи.

Виды

Все фазометры по принципу работы делятся на три вида:

  • Электродинамические;
  • Цифровые;
  • Электромеханические.

Наибольшим спросом пользуются первые два типа, но рекомендуется применять цифровые приборы. Они отличаются большей точностью и низким уровнем помех.

По числу фаз фазометры бывают:

  • Однофазные — для проведения измерений в 1-фазной цепи.
  • Трехфазные — для 3-фазных цепей.

Электродинамический

Еще недавно наибольшим спросом пользовались электродинамические (электромагнитные) фазометры. Конструктивно этот прибор состоит из простого логометрического механизма, позволяющего с точностью измерять смещение фаз.

В устройстве предусмотрено две рамки, которые жестко объединены между собой. Угол между упомянутыми элементами составляет 60 градусов. Рамки крепятся на осях, зафиксированных на опорных узлах. Благодаря этой особенности, в устройстве отсутствует механическое противодействие.

В приборе предусмотрен специальный элемент, который поворачивается на угол, характеризующий величину текущего сдвига фаз. С помощью линейной шкалы специалист может зафиксировать измерение и определить текущий параметр смещения.

Важно

В основе электродинамического фазометра лежит неподвижная токовая катушка, а также еще два аналогичных, но подвижных элемента. В смещающихся катушках текут свои токи, что способствует появлению магнитного потока во всех катушках — подвижных и неподвижных.

При взаимодействии потоков катушек появляется пара вращающихся моментов, величина которых зависит от расстояния между перемещающимися элементами устройства. Упомянутые моменты имеют различное направление, которое противоположно по величине.

Показатели моментов зависят от токов, протекающих в катушках подвижного типа, а также от уровня тока в фиксированной катушке. Кроме того, упомянутые показатели зависят от конструктивных особенностей катушки и углового фазного сдвига.

Как результат, перемещающийся элемент фазометра прокручивается под влиянием упомянутых моментов до ситуации, когда не возникнет равновесие, то есть моменты становятся равны.

У самого фазометра часто предусмотрена градация, позволяющая точно измерить коэффициент мощности.

Преимущества прибора — надежность, высокая точность показаний, доступная цена.

Недостаток — зависимость измеряемых параметров от показателя частоты. Еще один минус — повышенная потребляемая мощность с изучаемого источника.

Цифровой

Как отмечалось, это более предпочтительный тип прибора из-за более удобного применения и высокой точности. Такие устройства изготавливаются по различным технологиям.

Читайте также:  Что такое промежуточное реле и для чего оно нужно?

К примеру, компенсационный фазометр делает максимально точные измерения, несмотря на необходимость ручного применения. Прибор работает на ином принципе. В процессе измерений появляется пара U, имеющих синусоидальный тип, а главное назначение прибора заключается именно в вычислении сдвига между фазами.

Сначала U подается на фазовращатель, управление которым производится со специального прибора. Процесс измерения происходит плавно до момента, пока в не произойдет совпадение фаз. В процессе настройки величина смещения фаз вычисляется с помощью устройства фазочувствительного вида.

Сигнал на выходе передается с детектора на управляющий прибор. Заданный алгоритм реализуется посредством кодировки импульсов. Как только происходит уравновешивание, код фазовращателя отражает интересующие сведения.

На современном этапе цифровые фазометры применяют методику, которая базируется на дискретном счете. Суть способа заключается в прохождении двух этапов.

Сначала выполнятся процесс по преобразованию смещения фаз в параметр сигнала с определенной продолжительностью. Далее меняется длина этого импульса с помощью дискретного счета.

В состав прибора входит:

  • Преобразователь, обеспечивающий преобразование смещения фаз в импульс;
  • Временной селектор;
  • Элемент, который формирует дискретные импульсы;
  • Управляющее устройство и счетчик.

Плюсы фазометров цифрового типа — меньшая погрешность, благодаря выполнению вычислений за несколько периодов, большая точность и удобство применения. Недостатки — более высокая цена.

Инструкция по эксплуатации

Чтобы разобраться с применением фазометра, главное внимание уделяется инструкции по эксплуатации (входит в комплект с устройством). Перед началом работы требуется сделать несколько шагов.

Для начала стоит убедиться, что условия работы соответствуют тем, что рекомендует производитель, а частотный диапазон находится в соответствии с метрологическими характеристиками. После этого собирается сама схема.

Эксплуатация фазометра выполняется по такому алгоритму:

  • Сначала требуется прочесть инструкцию, которая идет вместе с изделием. В документе раскрываются нюансы и правила применения прибора.
  • С помощью корректора выставляется стрелка на 0-ой отметке.
  • Убедитесь, что кнопки не сработаны.
  • Подключите пробники на входе к требуемым разъемам.
  • Нажмите клавишу, которая подает питание на устройство. Обратите внимание на загорание специального индикатора.
  • Выждите некоторое время, чтобы прибор хорошо прогрелся. Это необходимо, чтобы добиться максимальной точности измерений. В среднем выдержка по времени должна составлять около 10-15 минут.
  • Найдите напряжение на входе.
  • Жмите на клавишу в зависимости от выбора внешнего напряжения и установите требуемый частотный диапазон.
  • Жмите «>0

Источник: https://ElektrikExpert.ru/fazometr.html

Как выбрать фазометр

Люди часто сталкиваются в своей жизни с электромонтажом, или их работа связана непосредственно с электрооборудованием, кроме других нужных измерительных приборов, возможно, потребуется также фазометр.

Эти приборы по-большому счету используются при производстве, отладке и эксплуатации приборов и устройств различных модификаций. Фазометр замеряет изменение фаз электроколебаний, находящихся на постоянной частоте.

Инструменты используются в радиотехнике во время сборки, настраивания и обслуживания электронных и электротехнических устройств. Вдобавок такой метод измерений применяется в научно-исследовательской деятельности.

Что такое фазометр

Фазометр это измерительное средство, которое замеряет угол сдвига фаз по отношению к двум электрическим колебаниям с постоянной частотой. Зачастую при помощи данного прибора определяют угол в трехфазной электрической цепи.

При подключении настоящего устройства в замеряемую цепь, его соединяют с цепью напряжения, а также присоединяют к электрической сети, которая подвергается измерению.

В трехфазной линии прибор подсоединяется ко всем фазам, а по току – к обмоткам трансформатора трех фаз. Существует более простая схема, когда по напряжению также идет подключение к трем фазам, а по току – к двум фазам вторичной обмотки.

Разновидности фазометров

Как любое другое устройство фазометр делится на два основных вида: электродинамический и цифровой. Отличительных особенностей в качестве работы у них нет, но стрелочные имеют большую популярность среди профессионалов в данной области, так как они наглядно показывают изменение в сети.

Существуют фазометры, использующиеся только в лабораториях. Они зачастую применяются в электроустановках, требующих ремонта. Принцип действия их ничем не отличается между собой.

Совет

Оптимальным стандартом для электрооборудования, требующего наладки, применяются фазометры электродинамического типа. Кроме этого, чаще всего они становятся частью какого-нибудь универсального устройства, которое находит применение в различных областях.

Такое же действие происходит и со щитовыми устройствами, при производстве которых также применяется правило универсальности. Большое количество таких приборов соединяется в один, который имеет множество функций, измеряющий многие показатели, отвечающий потребностям пользователей.

Электродинамический

Конструкция данного вида инструмента заключается в простом логометрическом устройстве, способному верно определять перемещение фаз. Прибор имеет две рамки, которые плотно соединены, угол их равняется 60 градусам. Эти рамки прикрепляются к осям, которые фиксируются на поддерживающих узлах. Данная характерная черта способствует отсутствию механического сопротивления.

В устройстве имеется специальный механизм, разворачивающийся на угол, который определяет параметр перемещения фаз. При помощи линейной шкалы профессионал в данной области имеет возможность фиксировать величину и установить значение текущего смещения.

Устройство приспособления выполнено из фиксированной токовой катушки и двух подвижных токоведущих катушек. В этой паре катушек протекают собственные токи, благодаря которым возникает электромагнитный поток во всех трех катушках.

При соприкосновении магнитных потоков зарождается пара крутящихся моментов, размер которых обуславливается дистанцией между элементами изобретения.

Объем вращающихся моментов определяется количеством тока, текущего в катушках динамического рода, а так же величиной тока в неподвижной катушке. Вдобавок, данные параметры имеют зависимость от технических характеристик и смещения фазного угла.

В результате подвижный элемент инструмента вращается под воздействием крутящихся моментов до тех пор, пока они не выровняются.

Минусовыми качествами является то, что показатели обуславливаются параметрами частоты. Кроме этого при использовании этого типа измерительного прибора происходит большой расход мощности.

Цифровой

Производство цифровых фазометров происходит по различным технологиям. Так, компенсационный прибор содержит ручное управление, но показатели, полученные в результате замеров, имеют достаточно точные значения. В основе этого типа фазометра лежит ионный принцип действия.

При производстве замеров возникает пара, которая имеет синусоидальный вид. На начальном этапе процесса посредством этой пары снабжается фазовращатель, который управляется при помощи специального механизма.

Процедура замеров происходит в размеренном состоянии, пока не совпадут фазы. При регулировании показатель сдвига фаз прослеживается фазочувствительным устройством.

Обратите внимание

В результате импульс отправляется с детектора на направляющий механизм. После совпадения параметров появляются необходимые данные.

Новые модели фазометров настоящего вида основываются на дискретном счете. При этом процедура содержит два периода. Вначале происходит преобразование фаз с установленной продолжительностью.

Затем изменяется длина данного сигнала посредством дискретного счета.

Минус данного прибора — высокая стоимость.

Популярные модели на рынке

Наиболее востребованными фазометрами считаются приборы марки Д5721 и Д5782.

Этот тип используется в однофазных токоведущих сетях, частота которых составляет 50-60 Герц. Масса более 6,5 кг. Производит замеры показателя смещения фаз напряжения и тока.

Мегеон 40850 имеет малогабаритные размеры. Процесс замеров происходит за достаточно короткое время, при этом точность их высока. Данный прибор комплектуется светодиодами, зажимами-крокодилами, а также вмонтированным зуммером.

Изобретение имеет вес 810 грамм, второй класс безопасности. Он способен работать при температуре воздуха от -10 до +40 градусов, и производит замеры в электрооборудованиях находящихся под напряжением от 200-400 вольт.

Ц302 производит замеры в трехфазной линии, при этом частота тока может варьироваться от 50 до 10000 Герц. Данный вид легко переносит вибрацию.

Источник: https://uzotoka.ru/instrumenty/kak-vybrat-fazometr.html

Фазометр в программе, компонент SCADA системы, описание

Режим проектировщикаРежим оператора
Не имеет

Входные

  • Канал 1 — входной канал № 1, на который поступает сигнал № 1 (базовый канал, относительно которого меряется фазовый сдвиг);
  • Канал 2 — входной канал № 2, на который поступает сигнал № 2;
  • ВклВыкл — включение и выключение фазометра.

Выходные

  • Фаза — измеренные значения разности фаз между двумя каналами (выводится фаза, относительно сигнала № 2);
  • Канал — виртуальный канал измеренных значений разности фаз двух входящих каналов.

Общие свойства (окружение)

  • Приведены по данной ссылке.

Частные свойства (в скобках значение, установленное по умолчанию):

  • averagetime (1) — устанавливает время усреднения:
    1. 0.1 секунду.
    2. 1 секунду.
    3. 10 секунд.
  • meashuretype (градусы) — тип измерения (градусы, радианы):
  • Activate (true) — состояние подачи сигнала (подан или отключен).

При использовании компонента в сценарии и программируемом компоненте (скрипте) необходимо учитывать диапазоны значений подаваемых на входные ножки компонента, диапазоны значений свойств компонента, а также диапазоны значений параметров методов компонента.

Входные

  • Канал 1 — измерительный канал № 1, на который поступает сигнал № 1 (базовый канал, относительно которого меряется фазовый сдвиг) (от 0 до (количество каналов — 1));
  • Канал 2 — измерительный канал № 2, на который поступает сигнал № 2 (от 0 до (количество каналов — 1)).

Общие свойства (окружение)

  • Приведены по данной ссылке.

Частные свойства (в скобках значение, установленное по умолчанию):

  • BSTR AverageTime — установка и чтение усреднения: 0.1 сек; 1 сек;10 сек (строка).
  • BSTR MeasureType — установка и чтение типа измерения: Градусы; Радианы (строка).
  • VARIANT_BOOL Activate — установка и чтение состояния работы фазометра:
    • true — состояние работы фазометра включен;
    • false — состояние работы фазометра выключен.

Фазометр — электроизмерительный прибор, предназначенный для измерения углов сдвига фаз между двумя изменяющимися периодически электрическими колебаниями, например в трёхфазной системе электроснабжения

Под активной мощности P понимают среднее значение мгновенной мощности p за период T:

Если ток:  .

А напряжение на участке цепи  . То:Выражение для эффективной мощности в цепи синусоидального тока имеет вид:

 где V и I – среднеквадратичные значения напряжения и тока. Входящие в выражение множитель cos φ называется коэффициентом мощности. Единицей измерения эффективной мощности является [Вт].

  • В чисто резистивных цепях (φ = 0) коэффициент мощности равен 1, а эффективная мощность определяется выражением P=V*I.
  • В чисто реактивных цепях (φ = ±90°) коэффициент мощности, а, следовательно, и эффективная мощность равны 0.
  • В резистивно-емкостных и резистивно-индуктивных цепях (-90° < φ < 90°) эффективная мощность всегда положительная.

Выражение для реактивной мощности в цепи синусоидального тока имеет вид:

Из треугольника напряжений:

Выражение для полной мощности в цепи синусоидального тока имеет вид:

Эффективная электрическая мощность может быть преобразована в другие формы мощности (тепловую, механическую и т. д.). А реактивная мощность, в свою очередь, не может быть преобразована в любые другие виды энергий.

Фазометр позволяет определить и знак угла, на основании чего можно сделать вывод и о типе нагрузке (резистивно-емкостная, резистивно-индуктивная и т. д.).

Проект в SCADA ZETView

В этой схеме компонент Фазометр производит измерение разности фаз между каналами Входной канал 1 и Входной канал 2.

ZETFormula служит для генерирования двух синусоидальных сигналов, причем одна из синусоид имеет фазовый сдвиг относительно другой. Компонент Цифровой индикатор служит для графического вывода значения разности фаз.

Данный компонент используется для создания различных проектов, в том числе таких как контрольно измерительные инструменты.

Читайте также:  Типовая схема электропроводки в 2-х комнатной квартире

Результат работы проекта

Источник: https://zetlab.com/fazometr/

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Цифровой фазометр Ф5126 измеряет средний фазовый сдвиг между двумя периодическими непрерывными напряжениями частоты 1 – 150 МГц. Используется при проверке и настройке фазочувстви-тельных устройств электроники.  [1]

Цифровые фазометры для измерения мгновенного значения сдвига фаз применяются для измерения сдвига фаз на инфранизких и низких частотах, так как диапазон измерения ограничивается быстродействием счетчиков импульсов. Для расширения диапазона измерения в сторону высоких частот и измерения малых сдвигов фаз используют умножение длительности интервалов времени, пропорциональных измеряемому фазовому сдвигу.  [2]

Цифровые фазометры используют в маломощных цепях в диапазоне частот от единиц Гц до 150 МГц. Цифровые фазометры относятся к цифровым приборам с времяимпульсным кодированием. Сдвиг по фазе между двумя напряжениями преобразуется во временной интервал, заполняемый импульсами стабильной частоты с определенным периодом, которые подсчитываются электронным счетчиком импульсов.  [3]

Важно

Цифровые фазометры применяются для измерения мгновенного или среднего сдвига фаз между двумя синусоидальными напряжениями или между двумя последовательностями электрических импульсов с одинаковой частотой следования.

Такие приборы используются для определения фазовых соотношений в различных четырехполюсниках, снятия фазочастотных характеристик в широком диапазоне, исследования различных импульсных приборов и устройств, для измерения выходных величин различных измерительных преобразователей с фа-зовым выходом и устройств с фазовой модуляцией.

Такие устройства применяются для измерения расстояний, малых углов поворота, разностей электрических потенциалов и других величин.  [4]

Цифровые фазометры используют в маломощных цепях в диапазоне частот от единиц Гц до 150 МГц. Цифровые фазометры относятся к цифровым приборам с времяимпульсным кодированием. Сдвиг по фазе между двумя напряжениями преобразуется во временной интервал, заполняемый импульсами стабильной частоты с определенным периодом, которые подсчитываются электронным счетчиком импульсов.  [5]

Цифровой фазометр работает следующим образом.  [7]

Цифровые фазометры с промежуточным преобразованием фазового сдвига в напряжение получили распространение в связи стем, что оказалось весьма просто соединить в один прибор готовые кон струкции фазометра с аналоговым отсчетным устройством ( например, триггер с диодным Коммутатором, рассмотренный в § 7.5) с цифровым вольтметром.  [8]

Цифровой фазометр, построенный по схеме с жесткой логикой.  [9]

Структурная схема реле времени.  [10]

Поэтомуцифровые фазометры, как правило, являются и частотомерами.  [11]

Погрешностьцифрового фазометра может быть снижена до 0 5 – 0 1 % от предела измеряемой фазы.  [12]

Большинствоцифровых фазометров с целью расширения частотного диапазона строятся по принципу измерения среднего значения фазового сдвига. Сущность этого способа основана на том, что интервал времени А измеряется не за один, а за достаточно большое число периодов.

При этом погрешность дискретности, которая имеет случайный характер, с возрастанием числа периодов, в течение которых проводится измерение, в соответствии с законом сложения случайных ошибок убывает и может быть сделана достаточно малой при небольшом отношении f0 / f – Данный способ измерения иногда называют способом перекрытия.

Совет

На рис. 7.80 приведена структурная схема устройства для измерения фазового сдвига способом перекрытия. После ограничения эти сигналы, а также счетные импульсы образцовой частоты / о поступают на селекторы / и 2, представляющие собой схемы типа И.

На выходе этих схем образуются импульсы сч и исч, синхронные счетным, если соответствующие входные сигналы положительны в момент прихода счетных импульсов.  [13]

Погрешностьцифровых фазометров для измерения среднего значения возникает как при квантовании интервала tx, так и при подсчете общего числа / г импульсов в пачках.  [14]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: http://www.ngpedia.ru/id559266p1.html

Фазометр. Назначение и принципы построения

Фазометр

1.  Цели и задачи исследований

Уровень 1: Изучить работу фазометров – их принципы действия и метрологические характеристики. Приобрести практические навыки работы с виртуальным прибором в режимах измерения фазового сдвига гармонического сигнала и задержки периодических импульсов.

Уровень 2: Применить фазометр для измерения параметров  сигналов при наличии и отсутствии шумов, а также для испытаний регулируемого фазовращателя, линии задержки и двухканального осциллографа.  

Уровень 3: Изучить и освоить методики поверки фазометра путем определения его основных метрологических характеристик. Выполнить учебную поверку фазометра с помощью образцовых виртуальных приборов.

2.  Назначение и принципы построения

https://www.youtube.com/watch?v=Bn1MdVXSgvA

Фазой гармонического напряжения  называется аргумент функции. Сдвиг фазы представляет собой модуль разности аргументов двух гармонических сигналов U1(t) иU2(t) одинаковой частоты. Если и постоянны, то от времени не зависит. При гармонические напряжения называются синфазными, при противофазными.

Физически разность фаз двух сигналов возникает в результате задержки одного из них по отношению к другому. При этом для работы многих электронных устройств сдвиг фазы имеет существенное значение и подлежит измерению и регулировке. Для негармонических колебаний применяют понятия сдвиг или задержка по времени.

Измерение сдвига фазы может выполняться методами непосредственной оценки и сравнения. Измерительные приборы называются фазометрами.

Основные методы измерений:

1. Осциллографические (на основе меток времени или линейной развертки).

Наиболее просто фазовый сдвиг можно измерить двухканальным осциллографом, сделав отсчеты по горизонтальной оси времени или в относительных единицах оси Х:

Достижимая погрешность 2…5о определяется разрешающей способностью осциллографа. Диапазон частот также ограничивается осциллографом.

2. Компенсационные  (на основе сравнения измеряемого и образцового фазового сдвига, создаваемого регулируемым фазовращателем).

Диапазон частот очень широкий, включает СВЧ. Точность на порядок выше 0,2…0,5о.

Рис. 1

3. С преобразованием фазового сдвига в напряжение, во временной интервал и др.

Например, в тpиггеpном фазометре опорный и исследуемый сигналы поступают (pис. 2) на входы триггеров Шмитта, вырабатывающих импульсы запуска формирователя интервала задержки измеряемого сигнала по отношению к опорному.

Рис. 2

Обратите внимание

ФНЧ и индикатор интегрируют импульсы t   за период Т. Постоянное напряжение на выходе фильтра низких частот (ФНЧ) пропорционально относительной длительности импульса t/T  на выходе триггера и, соответственно, разности фаз между опорным и исследуемым сигналами.

Через измерительный индикатор протекает ток, среднее значение которого пропорционально измеряемой величине. Электронные аналоговые фазометры позволяют измерять сдвиг фаз в диапазоне частот от десятков герц до единиц мегагерц.

Относительная погрешность таких фазометров составляет 1-2%, разрешающая способность до 1°.

4. Цифровые

В серийных автономных цифровых фазометрах обычно используется принцип преобразования измеряемого сдвига фазы во временной интервал, длительность которого пропорциональна значению измеряемой величины.

Длительность временного интервала определяется методом дискретного (последовательного) счета (рис.

3 и 4) непосредственно или с промежуточным преобразованием временного интервала в пропорциональное ему значение величины напряжения постоянного тока.

Рис. 3

В интервал Tизм попадает большое число импульсов счета в виде N пачек. Данный фазометр прямопоказывающий, так как сдвиг фазы пропорционален числу счетных импульсов за время Tизм :

где  ; ;    NT»Tизм.

Рис. 4

Так как здесь осуществляется преобразование Dj во временной интервал, то составляющие погрешности те же, что и при измерении временного интервала.

Важно

Добавляется погрешность, обусловленная нецелым числом периодов сигнала в интервале измерения Tизм.

Эта погрешность при работе с низкими частотами может быть очень высокой, поэтому время измерения увеличивают, оно может достигать десятков секунд, что неудобно.

Микропроцессорный фазометр (см. рис. 5) обладает высоким быстродействием и позволяет измерять фазовые сдвиги за один период сигнала.

Здесь два канала, в одном канале измеряется число счетных импульсов m, которое соответствует фазовому сдвигу, в другом канале измеряется число счетных импульсов N, которое соответствует периоду. Фазовый сдвиг вычисляется по формуле:

Рис. 5

Возможен расчет за несколько периодов, т.е. можно оценить средний фазовый сдвиг, это позволяет оценивать флуктуации фазовых сдвигов, оценивать их статистические характеристики.

В современных цифровых фазометрах могут применяться методы обработки дискретизированных сигналов, как во временной, так и в частотной области. Во временной области используются методы дискретного счета и интерполирования. 

В виртуальном фазометре, используемом в лабораторных исследованиях, реализован вычислительный принцип измерения фазового сдвига сигнала на основе БПФ.

3.  Комплекс виртуальных приборов  (КВП)

1.  Общие сведения

КВП содержит 4 виртуальных прибора:

1. Синтезатор сигналов (СС) или калибратор фазового сдвига и времени задержки периодического сигнала.

2. Осциллограф (О).

Источник: https://vunivere.ru/work63543

Фазометр (с печатной платой)

  В ряде случаев, например, при настройке фазовращателей систем пространственного звука, при установке угла наклона рабочих зазоров магнитных головок в стереофоническом магнитофоне и т.п., требуется точно определять сдвиг фаз между двумя напряжениями одной частоты.

В отличие от фазометров с детектором на RS-триггере [1] или по схеме ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ [2], фазометр с импульсным частотно-фазовым детектором (ИЧФД) позволяет измерять не только сдвиг фаз, но и фиксировать знак сдвига (опережение или запаздывание). Предлагаемый фазометр (рис.

1) выполнен как приставка к цифровому мультиметру (можно использовать и обычный авометр).

Рис.1. Принципиальная схема фазометра

Совет

    На входах фазометра на операционных усилителях DA1 и DA2 выполнены гистерезисные компараторы (триггеры Шмитта). Чувствительность компараторов – около 30 мВ. С выходов компараторов сигналы поступают на импульсный частотно-фазовый детектор с тремя состояниями, выполненный на D-триггерах DD1.1, DD1.2 и транзисторах VT5, VT6. Нагрузкой

детектора служит резистор R17.

   
Для выделения постоянной составляющей, пропорциональной сдвигу фаз, служит фильтр НЧ второго порядка на DA3.

    Питание транзисторов детектора выбрано равным ±3,6 В, что соответствует сдвигу фаз ±360° (т.е. 1 В соответствует фазовому сдвигу 100°). Точность измерений зависит от амплитуды входных сигналов – чем она больше, тем выше точность измерений. При малых уровнях исследуемых

сигналов (до 100…200 мВ) их амплитуды должны быть близки по величине.

    Напряжения ±3,6 В получаются из стабилизированных напряжений питания ±5 В с помощью схемы на транзисторах VT1…VT4, в которой VT1 и VT2 служат

для термостабилизации.

   
Налаживание фазометра заключается в установке с помощью резисторов R7 и R8 напряжений ±3,6 В на эмиттерах транзисторов VT3 и VT4, а также в балансировке DA3. Для балансировки DA3 один и тот же сигнал подается на оба входа. Поскольку сдвиг фаз при этом равен нулю, на выходе детектора не должно быть никаких импульсов. Резистором R20

добиваются минимального напряжения на выходе фазометра.

   
Конструкция и детали. Фазометр выполнен на печатной плате размерами 87×55 мм (рис.2). Вывод 4 DD1 соединен с выводом 11 перемычкой поверх микросхемы. Аналогично можно соединить и вывод 5 DD1 с выводом 12 и вывод 3 с выводом 10. При наличии двустороннего стеклотекстолита последние две связи можно провести печатным способом

со стороны установки элементов. Остальные

    связи выполнены печатным монтажом. Сборочный чертеж платы показан на рис.3. В качестве операционных усилителей DA1, DA2 использованы К544УД2А, DA3 – К140УД608. Триггер DD1 -типа К561ТМ2. Электролитические конденсаторы – типа К50-35 на напряжение 10 В. Транзисторы – КТ3107Б и КТ3102Б. Все микросхемы (цифровые и аналоговые) питаются

стабилизированным двухполярным напряжением ±5 В.

Источники

  1. А.Конюхов, Фазометр в налаживании магнитофона. – Радио, 1983, N1, С.З0.
  2. А.Гончаренко, Фазометр на микросхемах. – Радио, 1984, N12, С.29.

Источник: http://nauchebe.net/2012/10/fazometr-s-pechatnoj-platoj/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector