Fasemålere - formål, typer, enhet og handlingsprinsipp

En elektrisk måleenhet kalles en fasemåler, hvis funksjon er å måle fasevinkelen mellom to elektriske svingninger med konstant frekvens. Ved å bruke en fasemåler kan du for eksempel måle fasevinkelen i et trefaset spenningsnettverk. Fasemålere brukes ofte til å bestemme effektfaktoren, cosinus phi, for enhver elektrisk installasjon. Således er fasemålere mye brukt i utvikling, igangkjøring og drift av forskjellige elektriske og elektroniske enheter og apparater.

Når faseren er koblet til den målte kretsen, kobles enheten til spenningskretsen og til strømmålekretsen. For et trefaset forsyningsnettverk er faseren koblet med spenning til tre faser, og med strøm til sekundærviklingene til strømtransformatorer også i tre faser.

Avhengig av fasemålerens enhet, er et forenklet skjema for tilkoblingen også mulig, når den også er koblet til tre faser med spenning og med strøm - til bare to faser.Den tredje fasen beregnes deretter ved å addere vektorene til bare to strømmer (to målte faser). Hensikten med fasemåleren - cosinus phi-måling (effektfaktor), så på vanlig språk kalles de også «kosinusmålere».

I dag kan du finne fasemålere av to typer: elektrodynamisk og digital. Elektrodynamiske eller elektromagnetiske fasemålere er basert på et enkelt skjema med en proporsjonal mekanisme for å måle faseforskyvningen. To rammer stivt festet til hverandre, vinkelen mellom disse er 60 grader, er festet på aksene i støttene og det er ikke noe motsatt mekanisk moment.

Under visse forhold, som er satt ved å endre faseforskyvningen til strømmene i kretsene til disse to rammene, samt festevinkelen til disse rammene til hverandre, roteres den bevegelige delen av måleanordningen med en vinkel som er lik til fasevinkelen. Den lineære skalaen til enheten lar deg registrere måleresultatet.

La oss se på prinsippet for drift av en elektrodynamisk fasemåler. Den har en fast spole med strøm I og to bevegelige spoler. Strømmene I1 og I2 flyter gjennom hver av de bevegelige spolene. De flytende strømmene skaper magnetiske flukser i både den stasjonære spolen og de bevegelige spolene. Følgelig genererer de samvirkende magnetiske fluksene til spolene to dreiemomenter M1 og M2.

Verdiene til disse momentene avhenger av den relative posisjonen til de to spolene, av rotasjonsvinkelen til den bevegelige delen av måleenheten, og disse momentene er rettet i motsatte retninger.Gjennomsnittsverdiene av momentene avhenger av strømmene som flyter i de bevegelige spolene (I1 og I2), på strømmen som flyter i den stasjonære spolen (I), på faseforskyvningsvinklene til strømmene til de bevegelige spolene i forhold til strøm i den stasjonære spolen (ψ1 og ψ2 ) og på viklingene til designparameterne.

Som et resultat roterer den bevegelige delen av enheten under påvirkning av disse momentene inntil likevekt oppstår, forårsaket av likheten mellom momentene som følge av rotasjonen. Fasemålerskalaen kan kalibreres med tanke på effektfaktor.

Ulempene med elektrodynamiske fasemålere er avhengigheten av avlesningene på frekvensen og det betydelige forbruket av energi fra den studerte kilden.

Digitale fasemålere kan implementeres på en rekke måter. For eksempel har en kompensasjonsfasemåler en høy grad av nøyaktighet selv om den kjøres i manuell modus, men vurder hvordan den fungerer. Det er to sinusformede spenninger U1 og U2, faseforskyvningen mellom som du trenger å vite.

Spenningen U2 tilføres faseskifteren (PV), som styres av kode fra styreenheten (UU). Faseskiftet mellom U3 og U2 endres gradvis inntil en tilstand er nådd hvor U1 og U3 er i fase. Ved å justere tegnet på faseforskyvningen mellom U1 og U3, bestemmes den fasefølsomme detektoren (PSD).

Utgangssignalet til den fasefølsomme detektoren mates til kontrollenheten (CU). Balanseringsalgoritmen implementeres ved hjelp av pulskodemetoden. Etter at balanseringsprosessen er fullført, vil faseforskyvningsfaktor-koden (PV) uttrykke faseforskyvningen mellom U1 og U2.

Flertallet av moderne digitale fasemålere bruker prinsippet om diskret telling.Denne metoden fungerer i to trinn: å konvertere faseforskyvningen til et signal med en viss varighet, og deretter måle varigheten av denne pulsen ved hjelp av et diskret tall. Enheten inneholder en fase-til-puls-omformer, en tidsvelger (VS), en diskret formingspuls (f/fn), en teller (MF) og en DSP.

En fase-til-puls-omformer er dannet av U1 og U2 med en faseforskyvning Δφ rektangulære pulser U3 som en sekvens. Disse pulsene U3 har en repetisjonshastighet og driftssyklus som tilsvarer frekvensen og tidsforskyvningen til inngangssignalene U1 og U2. Pulsene U4 og U3 danner diskrete avfølingspulser av perioden TO som påtrykkes tidsvelgeren. Tidsvelgeren åpner igjen så lenge U3-pulsen varer og går gjennom U4-pulsene. Som et resultat av utgangen fra tidsvelgeren oppnås utbrudd av pulser U5, hvis repetisjonsperiode er T.

Telleren (MF) teller antall pulser i seriepakken U5, med det resultat at antall pulser mottatt ved telleren (MF) er proporsjonal med faseforskyvningen mellom U1 og U2. Koden fra telleren sendes til det sentrale kontrollsenteret, og avlesningene til enheten vises i grader med en nøyaktighet på tideler, som oppnås av enhetens skjønnsgrad. Diskrethetsfeilen er relatert til evnen til å måle Δt med en nøyaktighet på én pulstellingsperiode.

Digital cosinus phi gjennomsnittlig elektronisk fasemåler kan redusere feilen ved å beregne gjennomsnitt over flere perioder T av testsignalet.Strukturen til den digitale gjennomsnittlige fasemåleren skiller seg fra den diskrete kretstellingen ved tilstedeværelsen av en ekstra tidsvelger (BC2), samt en pulsgenerator (GP) og en diskret pulsgenerator (PI).

Her inkluderer faseforskyvningsomformeren U5 en pulsgenerator (PI) og en tidsvelger (BC1). For en kalibrert tidsperiode Tk, mye større enn T, mates flere pakker til enheten, ved utgangen av hvilke flere pakker dannes, dette er nødvendig for å beregne gjennomsnittet av resultatene.

U6-pulsene har en varighet som er et multiplum av T0, siden pulsformeren (PI) fungerer etter prinsippet om å dele frekvensen med en gitt faktor. Signal U6 pulserer åpner tidsvelgeren (BC2). Som et resultat kommer flere pakker til inngangen. U7-signalet mates til telleren (MF) som er koblet til sentralsentralen. Oppløsningen til enheten bestemmes av settet med U6.

Feilen til fasemåleren påvirkes også av den dårlige nøyaktigheten av å fikse faseforskyvningen av omformeren i løpet av tidsintervallet for overgangsmomentene til signalene U2 og U1 gjennom null. Men disse unøyaktighetene reduseres ved gjennomsnitt av resultatet av beregninger for en periode Tk, som er mye større enn perioden for de studerte inngangssignalene.

Vi håper denne artikkelen har hjulpet deg med å få en generell forståelse av hvordan fasemålere fungerer. Du kan alltid finne mer detaljert informasjon i spesiallitteratur, som det heldigvis finnes mye av på Internett i dag.