Fazomjeri - namjena, vrste, uređaj i princip djelovanja

Električni mjerni uređaj naziva se fazometar, čija je funkcija mjerenje faznog kuta između dvaju električnih oscilacija konstantne frekvencije. Na primjer, pomoću fazorskog mjerača možete izmjeriti fazni kut u trofaznoj naponskoj mreži. Fazometri se često koriste za određivanje faktora snage, kosinusa phi, bilo koje električne instalacije. Stoga se mjerači faze naširoko koriste u razvoju, puštanju u rad i radu raznih električnih i elektroničkih uređaja i aparata.

Kada je fazor spojen na mjerni krug, uređaj je spojen na naponski krug i na strujni mjerni krug. Za trofaznu opskrbnu mrežu fazor se naponom spaja na tri faze, a strujom na sekundarne namote strujnih transformatora također u tri faze.

Ovisno o uređaju mjerača faze, moguća je i pojednostavljena shema njegove veze, kada je također povezana s tri faze naponom, a strujom - samo s dvije faze.Treća faza se zatim izračunava zbrajanjem vektora samo dvije struje (dvije izmjerene faze). Namjena fazometra — mjerenje kosinusa phi (faktor snage), pa se u običnom jeziku nazivaju i «kosinusni metri».

Danas možete pronaći dva tipa faznih mjerača: elektrodinamički i digitalni. Elektrodinamički ili elektromagnetski fazomjeri temelje se na jednostavnoj shemi s proporcionalnim mehanizmom za mjerenje faznog pomaka. Dva okvira čvrsto spojena jedan na drugi, čiji je kut između 60 stupnjeva, fiksirana su na osi u nosačima i nema suprotnog mehaničkog momenta.

Pod određenim uvjetima, koji se postavljaju promjenom faznog pomaka struja u strujnim krugovima ova dva okvira, kao i kutom pričvršćenja ovih okvira jedan za drugi, pomični dio mjernog uređaja zakreće se za kut jednak na fazni kut. Linearna ljestvica uređaja omogućuje snimanje rezultata mjerenja.

Pogledajmo princip rada elektrodinamičkog fazometra. Ima fiksnu zavojnicu struje I i dvije pomične zavojnice. Struje I1 i I2 teku kroz svaki od pokretnih svitaka. Tekuće struje stvaraju magnetske tokove iu stacionarnoj zavojnici iu pokretnoj zavojnici. Sukladno tome, međusobno djelujući magnetski tokovi zavojnica generiraju dva zakretna momenta M1 i M2.

Vrijednosti ovih momenata ovise o međusobnom položaju dviju zavojnica, o kutu zakreta pokretnog dijela mjernog uređaja, a ti su momenti usmjereni u suprotnim smjerovima.Prosječne vrijednosti momenata ovise o strujama koje teku u pokretnim zavojnicama (I1 i I2), o struji koja teče u nepokretnoj zavojnici (I), o kutovima faznog pomaka struja pokretnih zavojnica u odnosu na struja u stacionarnom svitku (ψ1 i ψ2 ) i na namotima proračunskih parametara.

Kao rezultat toga, pomični dio uređaja rotira pod djelovanjem tih momenata sve dok ne dođe do ravnoteže, uzrokovane jednakošću momenata koja proizlazi iz rotacije. Skala fazometra može se kalibrirati u smislu faktora snage.

Nedostaci elektrodinamičkih mjerača faze su ovisnost očitanja o frekvenciji i značajna potrošnja energije iz proučavanog izvora.

Digitalni mjerači faze mogu se implementirati na različite načine. Na primjer, kompenzacijski mjerač faze ima visok stupanj točnosti iako se pokreće u ručnom načinu rada. Međutim, razmotrite kako radi. Postoje dva sinusna napona U1 i U2, fazni pomak između kojih morate znati.

Napon U2 se dovodi do faznog pomicača (PV), koji se kontrolira kodom iz upravljačke jedinice (UU). Fazni pomak između U3 i U2 postupno se mijenja dok se ne postigne stanje u kojem su U1 i U3 u fazi. Podešavanjem predznaka faznog pomaka između U1 i U3 određuje se fazno osjetljivi detektor (PSD).

Izlazni signal fazno osjetljivog detektora dovodi se do upravljačke jedinice (CU). Algoritam balansiranja implementiran je metodom pulsnog koda. Nakon što je proces balansiranja završen, kod faktora faznog pomaka (PV) će izraziti fazni pomak između U1 i U2.

Većina modernih digitalnih mjerača faze koristi princip diskretnog brojanja.Ova metoda radi u dva koraka: pretvaranje faznog pomaka u signal određenog trajanja, a zatim mjerenje trajanja tog impulsa pomoću diskretnog broja. Uređaj sadrži pretvarač faze u impuls, selektor vremena (VS), diskretni impuls za oblikovanje (f / fn), brojač (MF) i DSP.

Iz U1 i U2 s faznim pomakom Δφ formiran je pretvarač faze u impuls pravokutni impulsi U3 kao niz. Ovi impulsi U3 imaju brzinu ponavljanja i radni ciklus koji odgovara frekvenciji i vremenskom pomaku ulaznih signala U1 i U2. Impulsi U4 i U3 formiraju diskretne senzorske impulse perioda T0 koji se primjenjuju na selektor vremena. Izbornik vremena se otvara za vrijeme trajanja U3 impulsa i kruži kroz U4 impulse. Kao rezultat izlaza selektora vremena dobivaju se nizovi impulsa U5, čiji je period ponavljanja T.

Brojač (MF) broji broj impulsa u serijskom paketu U5, s rezultatom da je broj primljenih impulsa na brojaču (MF) proporcionalan faznom pomaku između U1 i U2. Kod sa brojača šalje se u središnji kontrolni centar, a očitanja uređaja prikazuju se u stupnjevima s točnošću od desetinki, što se postiže stupnjem diskrecije uređaja. Pogreška diskretnosti povezana je s mogućnošću mjerenja Δt s točnošću jednog perioda brojanja impulsa.

Digitalni kosinusni phi usrednjavajući elektronički mjerači faze mogu smanjiti pogrešku usrednjavanjem kroz nekoliko razdoblja T testnog signala.Struktura digitalnog mjerača prosječne faze razlikuje se od brojača diskretnog kruga prisutnošću još jednog selektora vremena (BC2), kao i generatora impulsa (GP) i generatora diskretnih impulsa (PI).

Ovdje pretvarač faznog pomaka U5 uključuje generator impulsa (PI) i selektor vremena (BC1). Za kalibrirano vremensko razdoblje Tk, mnogo veće od T, u uređaj se dovodi nekoliko paketa, na čijem se izlazu formira nekoliko paketa, što je potrebno za usrednjavanje rezultata.

Impulsi U6 imaju trajanje koje je višekratnik T0, budući da oblikovatelj impulsa (PI) radi na principu dijeljenja frekvencije s danim faktorom. Signal U6 impulsno otvara vremenski birač (BC2). Kao rezultat toga, nekoliko paketa stiže na njegov ulaz. Signal U7 dovodi se do brojača (MF) koji je povezan sa središnjim kontrolnim centrom. Razlučivost uređaja određena je skupom U6.

Na pogrešku faznog mjerača također utječe loša točnost fiksiranja faznog pomaka od strane pretvarača tijekom vremenskog intervala trenutaka prijelaza signala U2 i U1 kroz nule. Ali te se netočnosti smanjuju kada se usrednjava rezultat izračuna za period Tk, koji je mnogo veći od perioda proučavanih ulaznih signala.

Nadamo se da vam je ovaj članak pomogao da steknete opće razumijevanje o tome kako fazometri rade. Detaljnije informacije uvijek možete pronaći u posebnoj literaturi, kojih danas, srećom, ima puno na internetu.