Fasemålere - formål, typer, anordning og handlingsprincip

Et elektrisk måleapparat kaldes en fasemåler, hvis funktion er at måle fasevinklen mellem to elektriske svingninger med konstant frekvens. For eksempel kan du ved hjælp af en fasemåler måle fasevinklen i et trefaset spændingsnetværk. Fasemålere bruges ofte til at bestemme effektfaktoren, cosinus phi, for enhver elektrisk installation. Således er fasemålere i vid udstrækning brugt til udvikling, idriftsættelse og drift af forskellige elektriske og elektroniske enheder og apparater.

Når faseren er forbundet til det målte kredsløb, er enheden forbundet til spændingskredsløbet og til strømmålekredsløbet. For et trefaset forsyningsnetværk er faseren forbundet med spænding til tre faser og med strøm til strømtransformatorernes sekundære viklinger også i tre faser.

Afhængigt af fasemålerens enhed er et forenklet skema for dets forbindelse også muligt, når det også er forbundet til tre faser med spænding og med strøm - til kun to faser.Den tredje fase beregnes derefter ved at addere vektorerne for kun to strømme (to målte faser). Formål med fasemåleren - cosinus phi måling (effektfaktor), så i almindeligt sprog kaldes de også for «cosinusmålere».

I dag kan du finde fasemålere af to typer: elektrodynamisk og digital. Elektrodynamiske eller elektromagnetiske fasemålere er baseret på et simpelt skema med en proportional mekanisme til måling af faseforskydningen. To rammer stift fastgjort til hinanden, vinklen mellem hvilke er 60 grader, er fastgjort på akserne i understøtningerne, og der er intet modsatrettet mekanisk moment.

Under visse betingelser, som er indstillet ved at ændre faseforskydningen af ​​strømmene i kredsløbene i disse to rammer, samt fastgørelsesvinklen af ​​disse rammer til hinanden, drejes den bevægelige del af måleanordningen med en vinkel, der er lig med til fasevinklen. Enhedens lineære skala giver dig mulighed for at registrere måleresultatet.

Lad os se på princippet om drift af en elektrodynamisk fasemåler. Den har en fast spole af strøm I og to bevægelige spoler. Strømmen I1 og I2 strømmer gennem hver af de bevægelige spoler. De strømmende strømme skaber magnetiske fluxer i både den stationære spole og de bevægelige spoler. Følgelig genererer spolernes interagerende magnetiske flux to drejningsmomenter M1 og M2.

Værdierne af disse momenter afhænger af den relative position af de to spoler, af rotationsvinklen for den bevægelige del af måleanordningen, og disse momenter er rettet i modsatte retninger.De gennemsnitlige værdier af momenterne afhænger af strømmene, der flyder i de bevægelige spoler (I1 og I2), af strømmen, der flyder i den stationære spole (I), af faseforskydningsvinklerne for strømmene af de bevægelige spoler i forhold til strøm i den stationære spole (ψ1 og ψ2 ) og på viklingerne af designparametrene.

Som et resultat roterer den bevægelige del af indretningen under påvirkning af disse momenter, indtil der opstår ligevægt, forårsaget af ligheden mellem momenterne, der er et resultat af rotationen. Fasemålerskalaen kan kalibreres med hensyn til effektfaktor.

Ulemperne ved elektrodynamiske fasemålere er aflæsningernes afhængighed af frekvensen og det betydelige energiforbrug fra den undersøgte kilde.

Digitale fasemålere kan implementeres på en række forskellige måder. For eksempel har en kompensationsfasemåler en høj grad af nøjagtighed, selvom den køres i manuel tilstand. Overvej dog, hvordan den virker. Der er to sinusformede spændinger U1 og U2, faseforskydningen mellem hvilke du skal kende.

Spændingen U2 tilføres faseskifteren (PV), som styres af kode fra styreenheden (UU). Faseskiftet mellem U3 og U2 ændres gradvist, indtil der nås en tilstand, hvor U1 og U3 er i fase. Ved at justere fortegnet for faseforskydningen mellem U1 og U3, bestemmes den fasefølsomme detektor (PSD).

Udgangssignalet fra den fasefølsomme detektor føres til styreenheden (CU). Balanceringsalgoritmen implementeres ved hjælp af pulskodemetoden. Efter at balanceringsprocessen er afsluttet, vil faseforskydningsfaktoren (PV)-koden udtrykke faseforskydningen mellem U1 og U2.

Størstedelen af ​​moderne digitale fasemålere bruger princippet om diskret tælling.Denne metode fungerer i to trin: at konvertere faseforskydningen til et signal af en vis varighed og derefter måle varigheden af ​​denne puls ved hjælp af et diskret tal. Enheden indeholder en fase-til-puls-konverter, en tidsvælger (VS), en diskret formimpuls (f/fn), en tæller (MF) og en DSP.

En fase-til-puls konverter er dannet af U1 og U2 med en faseforskydning Δφ rektangulære impulser U3 som en sekvens. Disse impulser U3 har en gentagelseshastighed og arbejdscyklus svarende til frekvensen og tidsforskydningen af ​​indgangssignalerne U1 og U2. Impulserne U4 og U3 danner diskrete affølingsimpulser af perioden TO, som påtrykkes tidsvælgeren. Tidsvælgeren åbner igen under U3-impulsens varighed og skifter gennem U4-impulserne. Som et resultat af udgangen af ​​tidsvælgeren opnås udbrud af impulser U5, hvis gentagelsesperiode er T.

Tælleren (MF) tæller antallet af impulser i den serielle pakke U5, med det resultat, at antallet af impulser modtaget ved tælleren (MF) er proportional med faseforskydningen mellem U1 og U2. Koden fra tælleren sendes til det centrale kontrolcenter, og enhedens aflæsninger vises i grader med en nøjagtighed på tiendedele, hvilket opnås af enhedens diskretion. Diskrethedsfejlen er relateret til evnen til at måle Δt med en nøjagtighed på én pulstællingsperiode.

Digitale cosinus phi-midler til elektroniske fasemålere kan reducere fejlen ved at tage et gennemsnit over flere perioder T af testsignalet.Strukturen af ​​den digitale gennemsnitlige fasemåler adskiller sig fra den diskrete kredsløbstælling ved tilstedeværelsen af ​​endnu en tidsvælger (BC2) samt en impulsgenerator (GP) og en diskret impulsgenerator (PI).

Her omfatter faseforskydningskonverteren U5 en impulsgenerator (PI) og en tidsvælger (BC1). I en kalibreret tidsperiode Tk, meget større end T, tilføres flere pakker til enheden, ved hvis output dannes flere pakker, dette er nødvendigt for at beregne et gennemsnit af resultaterne.

U6-impulserne har en varighed, der er et multiplum af T0, da pulsformeren (PI) arbejder efter princippet om at dividere frekvensen med en given faktor. Signal U6 pulserer åbner tidsvælgeren (BC2). Som et resultat ankommer flere pakker til dets input. U7-signalet føres til tælleren (MF), som er forbundet til den centrale kontrolcentral. Enhedens opløsning bestemmes af sættet af U6.

Fejlen i fasemåleren er også påvirket af den dårlige nøjagtighed af fastsættelse af faseforskydningen af ​​konverteren i tidsintervallet for overgangsmomenterne for signalerne U2 og U1 gennem nuller. Men disse unøjagtigheder reduceres ved gennemsnit af resultatet af beregninger for en periode Tk, som er meget større end perioden for de undersøgte inputsignaler.

Vi håber, at denne artikel har hjulpet dig med at få en generel forståelse af, hvordan fasemålere fungerer. Du kan altid finde mere detaljeret information i speciallitteratur, som der heldigvis er meget af på internettet i dag.