Faasimõõturid - eesmärk, tüübid, seade ja toimimispõhimõte

Elektrilist mõõteseadet nimetatakse faasimõõturiks, mille ülesanne on mõõta faasinurka kahe konstantse sagedusega elektrilise võnkumise vahel. Näiteks faasormõõturi abil saate mõõta faasinurka kolmefaasilises pingevõrgus. Faasimõõtureid kasutatakse sageli mis tahes elektripaigaldise võimsusteguri ehk koosinus phi määramiseks. Seega kasutatakse faasimõõtjaid laialdaselt erinevate elektri- ja elektroonikaseadmete ja -seadmete väljatöötamisel, kasutuselevõtul ja käitamisel.

Kui faasor on ühendatud mõõdetud vooluringiga, ühendatakse seade pingeahelaga ja voolumõõtmisahelaga. Kolmefaasilise toitevõrgu puhul ühendatakse faasor pingega kolme faasiga ja vooluga voolutrafode sekundaarmähistega samuti kolmes faasis.

Sõltuvalt faasimõõturi seadmest on võimalik ka selle ühendamise lihtsustatud skeem, kui see on pingega ühendatud ka kolme faasiga ja vooluga - ainult kahe faasiga.Seejärel arvutatakse kolmas faas ainult kahe voolu (kahe mõõdetud faasi) vektori liitmise teel. Faasimõõturi otstarve — koosinus phi mõõtmine (võimsustegur), nii et tavakeeles nimetatakse neid ka «koosinusmõõturiteks».

Tänapäeval leiate kahte tüüpi faasimõõtureid: elektrodünaamilisi ja digitaalseid. Elektrodünaamilised või elektromagnetilised faasimõõturid põhinevad lihtsal skeemil, millel on faasinihke mõõtmise proportsionaalne mehhanism. Kaks jäigalt teineteise külge kinnitatud raami, mille vaheline nurk on 60 kraadi, on kinnitatud telgedele tugedes ja puudub vastandlik mehaaniline moment.

Teatud tingimustel, mis on seatud nende kahe kaadri vooluahelate faasinihke muutmisega, samuti nende raamide üksteise külge kinnitamise nurka, pööratakse mõõteseadme liikuvat osa võrdse nurga võrra. faasinurgale. Seadme lineaarskaala võimaldab salvestada mõõtmistulemust.

Vaatame elektrodünaamilise faasimõõturi tööpõhimõtet. Sellel on fikseeritud voolu I mähis ja kaks liikuvat mähist. Voolud I1 ja I2 voolavad läbi iga liikuva pooli. Voolavad voolud tekitavad magnetvooge nii statsionaarses kui ka liikuvas mähises. Sellest lähtuvalt tekitavad poolide interakteeruvad magnetvood kaks pöördemomenti M1 ja M2.

Nende momentide väärtused sõltuvad kahe pooli suhtelisest asendist, mõõteseadme liikuva osa pöördenurgast ja need momendid on suunatud vastassuundades.Momentide keskmised väärtused sõltuvad liikuvates mähistes (I1 ja I2) voolavatest vooludest, statsionaarses mähises voolavast voolust (I), liikuvate mähiste voolude faasinihke nurkade suhtes. vool statsionaarses mähises (ψ1 ja ψ2 ) ja projekteerimisparameetrite mähistel.

Selle tulemusena pöörleb seadme liikuv osa nende momentide toimel, kuni tekib tasakaal, mis on põhjustatud pöörlemisest tulenevate momentide võrdsusest. Faasimõõturi skaalat saab kalibreerida võimsusteguri järgi.

Elektrodünaamiliste faasimõõtjate puudusteks on näitude sõltuvus sagedusest ja uuritavast allikast saadav oluline energiakulu.

Digitaalseid faasimõõtjaid saab rakendada mitmel viisil. Näiteks on kompensatsioonifaasimõõturil kõrge täpsus, isegi kui see töötab manuaalrežiimis, kuid mõelge, kuidas see töötab. Siin on kaks siinuspinget U1 ja U2, mille faasinihet peate teadma.

Pinge U2 antakse faasimuundurile (PV), mida juhitakse juhtseadme (UU) koodiga. Faasinihet U3 ja U2 vahel muudetakse järk-järgult, kuni saavutatakse seisund, kus U1 ja U3 on faasis. Reguleerides faasinihke märki U1 ja U3 vahel, määratakse faasitundlik detektor (PSD).

Faasitundliku detektori väljundsignaal suunatakse juhtseadmesse (CU). Tasakaalustusalgoritm realiseeritakse impulsskoodi meetodil. Pärast tasakaalustamisprotsessi lõppu väljendab faasinihketeguri (PV) kood faasinihet U1 ja U2 vahel.

Enamik kaasaegseid digitaalseid faasimõõtjaid kasutab diskreetse loenduse põhimõtet.See meetod toimib kahes etapis: faasinihke teisendamine teatud kestusega signaaliks ja seejärel selle impulsi kestuse mõõtmine diskreetse numbri abil. Seade sisaldab faas-impulssmuundurit, aja valijat (VS), diskreetset kujundavat impulssi (f / fn), loendurit (MF) ja DSP-d.

Faas-impulssmuundur moodustatakse U1-st ja U2-st faasinihkega Δφ ristkülikukujulised impulsid U3 jadana. Nendel impulssidel U3 on kordussagedus ja töötsükkel, mis vastavad sisendsignaalide U1 ja U2 sagedusele ja ajanihkele. Impulssid U4 ja U3 moodustavad perioodi T0 diskreetsed tajuimpulsid, mis rakendatakse ajavalijale. Aja valija avaneb omakorda U3 impulsi ajaks ja liigub läbi U4 impulsside. Ajavalija väljundi tulemusena saadakse impulsside U5 pursked, mille kordusperiood on T.

Loendur (MF) loendab jadapaketis U5 olevate impulsside arvu, mille tulemusena loendurile (MF) vastuvõetud impulsside arv on võrdeline faasinihkega U1 ja U2 vahel. Kood loendurilt saadetakse kesksesse juhtimiskeskusesse ning seadme näidud kuvatakse kraadides kümnendiku täpsusega, mis saavutatakse seadme diskreetsuse astmega. Diskreetsuse viga on seotud võimega mõõta Δt ühe impulsi loendusperioodi täpsusega.

Digitaalsed koosinus-phi keskmistavad elektroonilised faasimõõturid võivad viga vähendada, arvutades testsignaali mitme perioodi T keskmistamise.Digitaalse keskmise faasimõõturi struktuur erineb diskreetse vooluahela loendusest veel ühe ajavalija (BC2), samuti impulsigeneraatori (GP) ja diskreetse impulsi generaatori (PI) olemasolu poolest.

Siin sisaldab faasinihke muundur U5 impulsigeneraatorit (PI) ja ajavalijat (BC1). Kalibreeritud ajavahemikuks Tk, mis on palju suurem kui T, söödetakse seadmesse mitu paketti, mille väljundis moodustub mitu paketti, see on vajalik tulemuste keskmistamiseks.

U6 impulsside kestus on T0 kordne, kuna impulsi kujundaja (PI) töötab sageduse jagamise põhimõttel antud teguriga. Signaali U6 impulsid avavad ajavalija (BC2). Selle tulemusena saabub selle sisendisse mitu paketti. U7 signaal suunatakse loendurisse (MF), mis on ühendatud keskjuhtimiskeskusega. Seadme eraldusvõime määrab U6 komplekt.

Faasimõõturi viga mõjutab ka muunduri faasinihke fikseerimise halb täpsus signaalide U2 ja U1 üleminekuhetkede ajal nullidest. Kuid need ebatäpsused vähenevad, kui keskmistada arvutuste tulemus perioodi Tk kohta, mis on palju suurem kui uuritud sisendsignaalide periood.

Loodame, et see artikkel on aidanud teil saada üldise arusaama faasimõõturite tööpõhimõtetest. Täpsemat infot leiab alati ka erikirjandusest, mida õnneks tänapäeval internetis palju leidub.