Фазометры – назначение, виды, устройство и принцип работы

Фазометры. Виды и работа. Устройство. Особенности. Применение

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.

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.

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.

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.

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 приборы 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.

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.

Читайте также:  Согласованный режим работы электрической цепи

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.

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: http://ElektrikExpert.ru/fazometr.html

Что такое фазометр?

Главная » Электромонтаж » Инструменты электрика » Что такое фазометр?

Фазометр – это специальное устройство, которое относится к электроизмерительной серии. В его функции входит измерение угла сдвига фаз относительно пары электрических колебаний с постоянной частотой.

Что такое фазометр?

С помощью этого устройства у вас появится замечательная возможность определить угол, который показывает сдвиг фаз в сети напряжения трехфазного типа. Именно это и является его основной областью использования. В этой статье мы расскажем про устройство и принцип работы фазометра. Также вы узнаете правила его использования.

Что такое фазометр

В процессе включения устройства в цепь измерения его одновременно подсоединяют к токовым цепям, а также к цепям напряжения. Если возникает необходимость одновременно осуществлять рабочий процесс с тремя фазами тогда подключение устройства осуществляется к каждой фазе. Подключение по току должно выполняться ко вторичным обмоткам трансформатора.

В приборе присутствует упрощенная схема подключения. Поэтому разобраться с назначением фазометра будет достаточно просто. Подключение по току выполняется по двум фазам.

Именно поэтому третья фаза будет определяться на основе сложения векторов только пары токов (фазы, которые измерялись). Назначение фазометра заключается в измерении коэффициента мощности.

В некоторых случаях этот прибор называют еще косинусфиметром.

На данный момент в специализированных магазинах можно встретить два вида фазометра. Их область применения заключается в определении коэффициента мощности. Это цифровой, а также электродинамический прибор. Теперь пришло время рассмотреть каждый вид фазометра более детально.

Электродинамический

Электродинамический фазометр в некоторых случаях называют электромагнитным. В основе конструкции этого прибора лежит цепь простейшего типа с механизмом логометрического направления. Именно он позволяет проводить различные работы по измерению сдвига фаз.

В конструкции прибора также можно заметить пару рамок, которые жестко соединяются друг с другом. Между ними присутствует острый угол, который равняется 60 градусам.

Рамки в свою очередь устанавливаются на осях, которые закреплены в опорах, поэтому противодействующий момент механического характера в этом приборе отсутствует.

Подвижный компонент фазометра поворачивается на величину угла, равную углу, который характеризует показатель сдвига фаз. На приборе присутствует шкала линейного типа, которая дает возможность фиксировать результаты проведенных измерений.

Электродинамический фазометр

Теперь пришло время рассмотреть принцип работы электродинамического фазометра. В конструкции этого устройства присутствует катушка неподвижного типа и пара катушек в подвижном виде. В каждой из катушек будут протекать свои токи, создающие магнитные потоки в неподвижной и подвижной катушке.

В результате этого можно предположить, что потоки катушек, которые взаимодействуют между собой порождают пару вращающихся моментов.

Величины этих моментов будут находиться в прямой зависимости от расположения пары катушек относительно друг друга, а также угла на который будут поворачиваться все подвижные компоненты вашего фазометра.

Принцип действия электродинамического фазометра

Эти элементы направлены в стороны противоположные друг другу. Средние величины этих элементов будут находиться в зависимости от токов, которые текут в подвижных катушках и от тока в неподвижной катушке. Также есть зависимость от конструкции катушек и от углов сдвига фаз между катушками.

Исходя из информации выше можно сделать вывод, что подвижная составляющая фазометра будет поворачиваться под работой этих моментов, пока не получится состояние равновесия, которое будет вызвано равенством моментов по итогам поворота.

Сама шкала может иметь градацию в системе коэффициентов мощности, что будет достаточно удобно для проведения ряда измерений. Электродинамические фазометры также могут иметь и минусы. К основному относят то, что существует прямая зависимость получаемых показаний от величины частоты.

Кроме этого, также будет отличаться значительная мощность потребления от источника, который подвергается исследованию.

Цифровой

Цифровой фазометр могут изготовлять несколькими способами. Например самую высокую степень точности будет иметь фазометр компенсационного типа. Принцип работы подобного устройства совершенно другой. В конструкции прибора присутствует пара напряжений синусоидального типа. Назначение прибора заключается в определении фазового сдвига между ними.

Цифровой фазометр

Изначально напряжение подается на фазовращатель, который управляется специальным кодом с управляющего устройства. Сдвиг между фазами будет изменяться постепенно, пока не будет достигнуто состояние синфазности.

В процессе подстройки знак сдвига этих фаз будут определять с помощью детектора фазочувствительного типа. Выходной сигнал из этого детектора будет подаваться на управляющее устройство. Алгоритм управления будет реализовываться методом кодирования импульсов.

После уравновешивания входной код фазовращателя покажет величину сдвига между фазами. В этом заключается основной принцип работы этого устройства.

Принцип работы цифровых фазометров основывается на дискретном счете. Этот метод способен осуществлять свою работу в двух этапах. Изначально происходит процесс, который связан с преобразованием сдвига фаз в показатель сигнала, который имеет определенную длительность.

Затем будет происходить изменение длины этого импульса с помощью дискретного счета.

В составе этого устройства присутствует специальный преобразователь для сдвига фаз в импульс, селектор временного типа, формирователь дискретных импульсов, а также счетчик и устройство управления.

Если будет интересно тогда можете прочесть о том, как использовать мультиметр.

Рекомендации по эксплуатации

Перед тем, как использовать определенный фазометр, вам потребуется изучить его инструкцию по эксплуатации. Перед тем, как приступить к измерениям также следует выполнить ряд последовательных действий.

Убедитесь в том, что диапазон частот полностью соответствует метрологическим характеристикам. Также убедитесь, что внешние условия полностью соответствуют рабочим.

После этого можно приступать к сборке устройства.

Использование фазометра

Процесс эксплуатации фазометра должен осуществляться в следующей последовательности:

  1. Ознакомьтесь с инструкцией по эксплуатации. Обычно она прилагается в комплекте с вашим прибором.
  2. С помощью корректора установите стрелку на отметке нулевого значения.
  3. Посмотрите, чтобы все кнопки на приборе находились в отжатом положении.
  4. Подключите пробники в соответствующие разъемы.
  5. Включите кнопку сети и в этом случае должен загореться специальный индикатор.
  6. Сразу приступать к измерениям не следует. Это связано с тем, что сначала устройство должно прогреться. Обычно подобная процедура занимает 15 минут.
  7. Найдите напряжение сигнала со стороны входа.
  8. Нажмите на специальную кнопку, которая отвечает за установку необходимого диапазона частот.
  9. Теперь нажмите «>00

Источник: http://vse-elektrichestvo.ru/elektromontazh/instrumenty-elektrika/chto-takoe-fazometr.html

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.

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:

Читайте также:  Жидкие диэлектрики

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

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

назначение, устройство и принцип работы

Фазометром принято именовать устройство электроизмерительной серии, в функции которого входит измерение угла сдвига фаз относительно пары электрических колебаний с постоянной частотой.

Например, с помощью такого устройства можно определить угол, показывающий сдвиг фаз в сети напряжения трёхфазного типа. Это его основная область применения.

В этой статье мы рассмотрим устройство и принцип работы фазометра, а также правила пользования данным прибором.

Кратко о фазометре

Во время включения устройства в цепь измерения, его подсоединяют одновременно к токовым цепям и цепям напряжения. Если же необходимо работать с сетями, имеющими три фазы напряжения, то выполняется подключение устройства одновременно ко всем этим фазам по напряжению. Подключение по току выполняется ко вторичным обмоткам трансформатора.

В приборе используется упрощённая схема подключения. Поэтому несложно будет разобраться самому с назначением фазометра.

Подключение по току выполняется по двум фазам, поэтому третья фаза определяется на основе сложения векторов лишь пары токов (имеется в виду измеряемые фазы).

Также назначение фазометра заключается в измерении коэффициента мощности. Этот прибор на простом языке именуется ещё как косинусфиметром.

На данный момент встречается два вида фазометров, область применения которых состоит в определении коэффициента мощности. Это цифровой и электродинамический прибор. Рассмотрим их более подробно.

Электродинамический

Электродинамический фазометр ещё часто именуется электромагнитным. В основе конструкции этого вида измерителя лежит цепь простейшего типа с механизмом логометрического направления, который позволяет проводить работы по измерению сдвига фаз.

В этом фазометре присутствует пара рамок, жёстко соединённых друг с другом. Между ними существует острый угол, равный 60 градусам.

Рамки устанавливаются на осях, которые закреплены в опорах, поэтому противодействующий момент механического характера отсутствует в устройстве.

Есть определённые условия, задавать которые возможно только при помощи сдвига фаз токов именно в цепях таких рамок. Подвижный компонент фазометра проворачивается на величину угла, равную углу, который характеризует показатель сдвига фаз. Шкала линейного типа на приборе даёт возможность фиксации результата проведённого измерения.

Рассмотрим принцип работы электродинамического фазометра. В таком устройстве есть катушка неподвижного типа с током и пара катушек в подвижном виде. В каждой из катушек подвижного типа протекают свои токи, создающие магнитные потоки в неподвижной и в подвижных катушках.

Поэтому можно предположить, что потоки катушек, которые взаимодействуют, порождают пару вращающихся моментов.

Величины этих моментов во многом находятся в прямой зависимости от расположения пары катушек относительно друг друга, а также угла, на который поворачиваются подвижные компоненты фазометра. Эти моменты направлены в разные стороны, противоположные друг другу.

Средние величины данных моментов находятся в зависимости от токов, которые текут в подвижных катушках, и от тока в неподвижной катушке. Есть зависимость также от конструкции катушек и от углов сдвига фаз между катушками.

Таким образом, подвижная составляющая фазометра будет проворачиваться под работой этих моментов, пока не получится состояние равновесия, которое будет вызвано равенством самих моментов по итогам поворота. Сама же шкала такого прибора может иметь градацию в системе коэффициентов мощности, что будет удобно для проведения ряда измерений.

Минусом электродинамических фазометров в основном является прямая зависимость получаемых показаний от величины частоты. Кроме этого отмечается и большая мощность потребления от источника, который подвергается исследованию

Цифровой

Данный тип фазометра изготавливается несколькими способами. К примеру, фазометр компенсационного типа имеет одну из самых высоких степеней точности, несмотря на то, что выполняется в ручном виде.

Принцип действия компенсационного фазометра совсем другой. В таком приборе имеется пара напряжений синусоидального типа. При этом назначение состоит в определении именно фазового сдвига между ними.

Первоначально напряжение подаётся на так называемый фазовращатель, управляемый специальным кодом непосредственно с управляющего устройства. Сдвиг между фазами будет изменяться постепенно, пока не достигнет состояния синфазности. Во время подстройки знак сдвига этих фаз определяется при помощи детектора фазочувствительного типа.

Выходной сигнал подается непосредственно с этого детектора на управляющее устройство. Алгоритм управления реализуется непосредственно методом кодирования импульсов. После уравновешивания входной код фазовращателя покажет величину сдвига между фазами. В этом есть его основной принцип работы.

На сегодняшний день цифровые фазометры используют в своей работе принцип, основанный на дискретном счёте. Такой метод работает в двух этапах. Первоначально происходит процесс, связанный с преобразованием сдвига фаз в показатель сигнала, имеющего определённую длительность.

Потом происходит изменение самой длины данного импульса при помощи дискретного счёта. Данное устройство в своём составе имеет преобразователь для сдвига фаз в импульс, селектор временного типа, формирователь дискретных импульсов, а также счётчик и устройство управления.

Важно знать, что цифровые фазометры имеют меньшую погрешность измерений, т.к. вычисления проводятся за счет несколько периодов.

Инструкция по эксплуатации

Лучшим пособием, объясняющим как пользоваться фазометром, является его инструкция по эксплуатации, которая должна обязательно входить в комплектацию.

Перед началом работы необходимо выполнить ряд последовательных действий.

Важно первым делом убедиться, что диапазон частот соответствует метрологическим характеристикам, а также что внешние условия соответствуют рабочим. После этого уже можно собирать схему.

Итак, эксплуатация фазометра должна осуществляться в следующей последовательности:

  1. Первоначально необходимо внимательно ознакомится с инструкцией по эксплуатации, прилагаемой к прибору, где можно узнать о его назначении и правилах пользования.
  2. При помощи корректора устанавливается стрелка на отметке нулевого значения.
  3. Нужно посмотреть, чтобы все кнопки были в положении отжатого типа.
  4. Пробники на входе подключите к соответствующим разъёмам.
  5. Теперь необходимо включить кнопку сети. В это момент должен загореться специальный индикатор.
  6. Далее не следует сразу приступать к измерениям, так как прибору необходимо время для прогрева. Примерно на данную процедуру понадобиться четверть часа.
  7. Теперь находим напряжение сигнала со стороны входа.
  8. Нажимаем одну из кнопок в зависимости от нужного напряжения и устанавливаем необходимый диапазон частот.
  9. После этого нажимаем «>00>

Источник: http://remontostroitel.blogspot.com/2017/10/blog-post_4.html

Формирующее устройство фазометра (его варианты)

1.

Формирующее устройство фазометра , содержащее последовательно соединенные усилитель и ограничитель , отличающееся тем, что, с целью повышения точности привязки формируемых импульсов к нулевым переходам исследуемого сигнала , оно снабжено измерителем амплитуды ,, измерителем частоты, микропроцессорным вычислительным блоком и постоянным запоминакнцим злементом , причем усилите: ь входом подключен к входу устройства, измеритель амплитуды и измеритель частоты по входам соединены с выходами усилителя и ограничителя соответственно, а по выходам – с входами микропроцессорного вычислительного блока, постоянный запоминающий элемент соединен с микропроцессорным вычислительным блоком, выход которого соединен с вторым выходом устройст (П ва, его первый выход – с выходом ограничителя.

C0lO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСЙИХ

РЕСПУБЛИК

yg 4 С 01 R 25/00

4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ И ОТКРЫТИЙ (21) 3679289/24-21 (22) 26, 12.83 (46) 30,12.85. Бюл. № 48 (72) А.С.Глинченко, С.В.Чепурных, М.К.Чмых, П.В.Якушин, З.В.Маграчев, В.И,Назаренко и В.Я.Беляев (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № -312210, кл. С 01 R 25/00, 1971.

Шляндин В.M. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. M.

Высш. школа, 1973, с. 171. (54) ФОРМИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ФАЗОМЕТРА (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Формирующее устройство фазометра, содержащее последовательно соединенные усилитель и ограничитель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности

„„SU„„1201779 А привязки формируемых импульсов к нулевым переходам исследуемого сигнала, оно снабжено измерителем ам-.

плитуды, измерителем частоты, микропроцессорным вычислительным блоком и постоянным запоминающим элементом, причем усилитель входом подключен к входу устройства, измеритель амплитуды и измеритель частоты по входам соединены с выходами усилителя и ограничителя соответственно, а по выходам — с входами микропроцессорного вычислительного блока, постоянный запоминающий элемент соединен с микропроцессорным вычислительным блоком, выход которого соединен с вторым выходом устройства, его первый выход — с выходом ограничителя.

1201779

2.

Формирующее устройство фазометра, содержащее последовательно соединенные усилитель и ограничитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности привязки формируемых импульсов к нулевым переходам исследуемого сигнала, оно снабжено дискретно регулируемым делителем напряжения, цифровым блоком управления, измерителем частоты, микропроцессорным вычислительным блоком и постоянным запоминающим элементом, причем дискретно регулируемый делитель напряжения первым входом подключен к входу устройст1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для построения фазоизмерительных устройств и систем, работающих в широком динамическом диапазоне.

Цель изобретения — повышение точности привязки формирующих импульсов к нулевым переходам исследуемого сигнала путем коррекции привязки формируемых импульсов методом поправок. Выбор структуры предлагаемого устройства обусловлен соотношением необходимых точностных характеристик и заданным объемом аппаратур.ных затрат.

На фиг.1 и 2 приведена блок-схема формирующего устройства фазометра, первый и второй варианты соответственно.

По первому варианту формирующее устройство фазометра состоит из усилителя 1, последовательно соединенного с ограничителем 2, выход ограничителя 2 соединен с измерителем 3 частоты и с первым выходом устройства, микропроцессорный вычислительный блок 4 соединен с постоянным запоминающим элементом 5, вход измерителя 6 амплитуды соединен с усилителем 1, а выходы измерителя 3 частоты и измерителя 6 амплитуды подключены к микропроцессорному.вычислительному блоку 4, выход ва, а выходом — к входу усилителя, цифровой блок управления по входу соединен с выходом усилителя, по выходам — с вторым входом дискретно регулируемого делителя напряжения и входом микропроцессорного вычислительного блока, измеритель частоты входом подключен к выходу ограничителя, соединенного с первым выходом устройства, а выходом — к входу микропроцессорного вычислительного блока, постоянный запоминающий эле- . мент соединен с микропроцессорным вычислительным блоком, выход которого соединен с вторым выходом устройства. микропроцессорного вычислительного блока 4 соединен с вторым выходом устройства, вход усилителя 1 соединен со входом устройства.

Читайте также:  Виды трансформаторов

По второму варианту формирующее устройство фазометра состоит из усилителя 1, последовательно соединенного с ограничителем 2, выход ограничителя 2 соединен с измерите10 лем 3 частоты и первым выходом устройства, микропроцессорный вычислительный блок 4 соединен с постоянным запоминающим элементом 5, выход усилителя 1 через цифровой блок 7

15 управления соединен с вторым входом дискретно регулируемого делителя 8 напряжения, который первым входом соединен с входом устройства, а выходом — с входом, усилителя

2о 1, выходы измерителя 3 частоты и . цифрового блока 6 управления подключены к входам микропроцессорного вычислительного блока 4, выход которого соединен с вторым выходом уст25 ройства.

Устройство по первому варианту работает следующим образом.

На вход устройства (вход усилителя 1) подается исследуемое напряже3g ние, на первом выходе устройства, т.е. на выходе ограничителя 2 выделяются интервалы времени, привязанные к моментам переходов исследуе0 мого напряжения через нуль. Усили1201779

40

45 тель 1 может иметь постоянный или автоматически регулируемый коэффициент передачи. Точность привязки зависит от амплитуды исследуемого напряжения, причем эта зависимость непостоянна по частоте. Измеритель

6 амплитуды определяет амплитуду входного .сигнала, а измеритель 3 частоты — частоту.

Зная частоту и амплитуду входного сигнала, и имея 10 в постоянном запоминающем элементе 5 информацию, необходимую при коррекции, с помощью микропроцессорного вычислительного блока 4 определяется числовое значение поправки па- 15 раметра, который является исследуемым в системе с данным формирующим устройством.

Информация, необходимая при коррекции, определяется при предварительном испытании последователь- 20 но соединенного усилителя 1 и ограничителя 2на образцовых средствах,и затем заносится в постоянный запоминающий элемент 5 в виде коэффициентов разложения в ряд погрешности привязки 25 в зависимости от амплитуды и частоты исследуемого сигнала или по дискретным выборкам. Числовое значение поправки вычисляется в микропроцессорном вычислительном блоке 4 в соответствии с принятым математическим описанием погрешности (например, разложением в ряд Тейлора) и снимается с второго выхода устройства.

Устройство по второму варианту работает следующим образом.

На вход устройства подается исследуемое напряжение, через дискретно регулируемый делитель 8 напряжения исследуемый сигнал поступает на вход усилителя 1, последовательно, I соединенного с ограничителем 2, .и на первом выходе устройства выделя- ются интервалы времени, привязанные к моментам переходов исследуемого напряжения через нуль.

Информация об амплитуде сигнала, подаваемого на вход усилителя 1, поступает в соединенный с ним цифровой блок 7 управления, который управляет дискретно регулируемым делителем 8 напряжения, в результате уменьшается динамический диапазон сигнала на входе усилителя 1.

Уменьшение динамического диапазона сигнала на входе усилителя 1 позволяет повысить точность привязки формируемых импульсов к нулевым переходам исследуемого сигнала, но полностью не устраняет погрешности привязки. Измеритель 3 частоты, подключенный к ограничителю 2, определяет частоту сигнала, а состояние цифрового блока 7 управления характеризует значение амплитуды.

Зная частоту и амплитуду входного сигнала и имея в постоянном запоминающем элементе 5 информацию, необходимую при коррекции, с помощью микропроцессорного вычислительного блока 4 определяется числовое значение поправки параметра.

Информация, необходимая при коррекции, определяется при предварительном испытании усилителя 1, последовательно соединенного с ограничителем 2, и дискретно регулируемого делителя 8 напряжения на образцовых средствах и затем заносится в постоянный запоминающий. элемент 5.

Числовое значение поправки снимается с второго выхода устройства.

Максимальная погрешность привязки формируемых импульсов к нулевым переходам исследуемого сигнала при использовании данных формирующих устройств фазометра составляет 0,20,3 при перепаде входного напряжео ния относительно одного вольта на

60d В в диапазоне частот 100 Гц—

5 мГц.

Таким образом, обеспечивается существенное уменьшение погрешности измерения.

1201779

Составитель Н.Агеева

Техред С.Мигунова Корректор В.Бутяга

Редактор Л.Пчелинская филиал ППП “Патент”, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8000/46 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, Москва, .Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

    

Источник: http://www.FindPatent.ru/patent/120/1201779.html

Фазометр Ц302

Фазометр Ц302 предназначен для измерения коэффициента мощности в однофазных сетях переменного тока частотой 50, 500, 1000, 2400, 4000, 8000 и 10 000 Гц. Применяется на вертикальных пультах и щитах стационарных установок.

Принцип работы и устройство

Принцип действия электронного измерительного преобразователя заключается в преобразовании с помощью широтно-импульсных модуляторов входных синусоидальных сигналов в последовательность прямоугольных импульсов с последующим их интегрированием в постоянный ток, значение которого зависит от угла сдвига фаз входных сигналов.

Фазометр Ц302 состоит из индикатора магнитоэлектрической системы с внутрирамочным измерительным механизмом, с подвижной частью на кернах и электронного измерительного преобразователя, размещенных в корпусе фазометра.

Принцип действия электронного измерительного преобразователя заключается в преобразовании с помощью широтно-импульсных модуляторов входных синусоидальных сигналов в последовательность прямоугольных импульсов с последующим их интегрированием в постоянный ток, значение которого зависит от угла сдвига фаз входных сигналов.

Конструктивные особенности

  • Класс точности 2,5.
  • Предел допустимой основной погрешности фазометра ±2,5% длины шкалы, при этом ток в последовательной цепи может изменяться в пределах 50… 100% номинального значения.
  • Предел допустимой вариации показаний фазометра 3,75%.
  • Фазометр рассчитан для подключения как непосредственно на номинальный ток 5 А и номинальные напряжения 127, 220, 380 В при частоте 50 Гц, так и через трансформаторы тока со вторичной обмоткой на 5 А и через трансформаторы напряжения со вторичной обмоткой на 100 В при частотах 50, 500, 1000, 2400, 4000, 8000, 10 000 Гц.
  • Диапазоны измерения коэффициента мощности 0,5…1…0,5.

Предел допустимой дополнительной погрешности, вызванной:

  • ±2,5% изменением положения фазометра от вертикального положения в любом направлении на ±5°;
  • ±2,5% изменением температуры окружающего воздуха от нормальной до любой в пределах -Ю…+50°С на каждые 10°С;
  • ±2,5% изменением относительной влажности окружающего воздуха от нормальной до 95% при 30°С;
  • ±2,5% отклонением частоты от нормальной на ±2%;
  • ±1,5% влиянием внешнего однородного постоянного магнитного поля с индукцией 0,5 мТл, а также переменного магнитного поля с индукцией:
    • 0,5 мТл при частотах 50, 500 и 1000 Гц;
    • 0,2 мТл при частоте 2400 Гц;
    • 0,12 мТл при частоте 4000 Гц;
    • 0,06 мТл при частоте 8000 Гц;
    • 0,05 мТл при частоте 10 000 Гц при самых неблагоприятных направлениях и фазе магнитного поля;
  • ±1,25% влиянием ферромагнитного щита толщиной (2±0,5) мм;
  • ±2,5% отклонением напряжения на ±10% номинального значения.

Длина шкалы фазометра не менее 90 мм.

  • Время установления показаний не превышает 4 с.
  • Время установления рабочего режима (предварительного прогрева) 15 мин.
  • Изоляция между корпусом и изолированными от корпуса по постоянному току электрическими цепями выдерживает в течение 1 мин действие испытательного напряжения переменного тока частотой 50 Гц, действующее значение которого 2 кВ.
  • Изоляция между последовательной и параллельной цепями фазометра выдерживает в течение 1 мин действие испытательного напряжения частотой 50 Гц, действующее значение которого 600 В – для значений номинального напряжения 100, 127, 220 В; 760 В – для значения номинального значения 380 В.
  • Испытательное напряжение между параллельной и последовательной цепями фазометра, включаемого только с трансформатором тока (без трансформатора напряжения): 0,5 кВ – для значения номинального напряжения 127 В; 1,5 кВ – для значения номинального напряжения 220 В; 2 кВ – для значения номинального напряжения 380 В. Сопротивление изоляции между корпусом и изолированными от корпуса по постоянному току электрическими цепями не менее 20 МОм.

Сопротивление изоляции между последовательной и параллельной цепями фазометра не менее 10 МОм. Собственное потребление фазометра при номинальных токе, напряжении и частоте не более:

  • 1 В-А для последовательной цепи;
  • 5 В-А для параллельной цепи.

Фазометр длительно ( в течение 2 ч) выдерживает перегрузку током и напряжением, равными 120% номинального значения.

  • Габаритные размеры 120х120х95 мм.
  • Масса не более 1,0 кг.

Условия эксплуатации

  • температура окружающего воздуха -Ю…+50°С;
  • относительная влажность 95% при 30°С.

Фазометр Ц302, поставляемый в районы с тропическим климатом, предназначен для работы при температуре -Ю…

+50°С и относительной влажности 95% при 30°С в помещениях с кондиционированным или частично кондиционированным воздухом (при отсутствии воздействия прямого солнечного излучения, атмосферных осадков, ветра, песка и пыли наружного воздуха).

Фазометр вибро и ударопрочный. Выдерживает (без упаковки) без повреждений воздействие 2000 ударов с максимальным ускорением 70 м/с2 и частотой 10…50 ударов/мин и вибрацию с максимальным ускорением 15 м/с при частоте 30 Гц.

Источник: https://xn--c1aky3c.xn--p1ai/pribor/fazometr-c302.html

Фазометры

Измерения фазовых сдвигов может осуществляться двумя путями:

1) без преобразования фазовых сдвигов в какую-либо промежуточную частоту;

2) с преобразованием фазовых сдвигов в промежуточную частоту.

В электронных фазометрах первой группы фазовый сдвиг, ᴛ.ᴇ. сдвиг двух напряжений во времени, непосредственно преобразуется в пропорциональный ему сдвиг каких-либо отметок в пространстве. Чаще всœего эти отметки наблюдают на экране двухлучевого ЭО и по расстоянию между ними судят о величинœе разового сдвига.

Можно для этой цели использовать и однолучевой осциллограф со специальным электронным коммутатором. Картина, получаемая на экране, имеет вид, показанный на рисунке. Здесь

рад.

Таким образом можно измерять углы от 0 до 360˚.

Можно осуществлять измерение фазового сдвига с помощью электронного осциллографа (ЭО), когда одно из исследуемых напряжений подается на вертикальные отклонения пластины, а второе – на горизонтальные.

отклонения по соответст-вующим осям

(1)

(2)

Но из (1)

;

(3)

Частные случаи:

1),,

– прямая.

2),,,

;- эллипс.

При- окружность.

Определим точки пересечения кривой (3) с осями координат.

Читайте также

  • – Электронные аналоговые фазометры

    Схема фазометра должна обеспечивать независимость в заданных пределах результатов измерений от амплитуд сигналов и от их частоты. На рис.16.20 изображены схема модели фазометра. Измеряется разность фаз напряжений источников V1 (синяя – канал 1) и V2 (красная – канал 2). В модели… [читать подробнее].

  • – Электронные аналоговые фазометры

    Схема фазометра должна обеспечивать независимость в заданных пределах результатов измерений от амплитуд сигналов и от их частоты. На рис.16.20 изображены схема модели фазометра. Измеряется разность фаз напряжений источников V1 (синяя – канал 1) и V2 (красная – канал 2). В модели… [читать подробнее].

  • – Цифровые фазометры с промежуточным преобразованием фазового сдвига в постоянное напряжение.

    Классификация фазометров. Цифровые фазометры. Способы расширения частотного диапазона при измерении разности фаз. 1 способ.Он используется при малых фазовых сдвигах. Исходную частоту умножают в n-раз. Это приводит к увеличению фазового… [читать подробнее].

  • – Фазометры со спусковой схемой (с формированием коротких импульсов (однотактные)).

    Рассмотрим блок схему такого фазометра: Рис. 2 О – ограничители; ДЦ – дифференцирующая цепь. Измеряемое напряжение U1 и опорное U2 при своем преобразовании проходят 2 совершенно одинаковых канала, состоящие из У1,У2, О1,О2, ДЦ1, ДЦ2. В этом методе фазовый сдвиг определяется… [читать подробнее].

  • Источник: http://referatwork.ru/category/obrazovanie/view/205377_fazometry

    Ссылка на основную публикацию