Faz ölçerler - amaç, tipler, cihaz ve eylem ilkesi

Fonksiyonu sabit frekanstaki iki elektriksel salınım arasındaki faz açısını ölçmek olan elektrikli bir ölçüm cihazına faz ölçer denir. Örneğin, bir faz ölçer kullanarak, üç fazlı bir gerilim şebekesindeki faz açısını ölçebilirsiniz. Faz ölçerler genellikle herhangi bir elektrik tesisatının güç faktörünü, kosinüs fi'yi belirlemek için kullanılır. Bu nedenle, faz ölçerler, çeşitli elektrikli ve elektronik cihaz ve aparatların geliştirilmesinde, devreye alınmasında ve işletilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Ölçülen devreye fazör bağlandığında, cihaz gerilim devresine ve akım ölçme devresine bağlanır. Üç fazlı bir besleme şebekesi için fazör, gerilimle üç faza ve akımla da akım trafolarının sekonder sargılarına üç fazda bağlanır.

Faz ölçerin cihazına bağlı olarak, aynı zamanda gerilimle üç faza ve akımla - sadece iki faza bağlandığında, bağlantısının basitleştirilmiş bir şeması da mümkündür.Üçüncü faz daha sonra sadece iki akımın (ölçülen iki faz) vektörleri eklenerek hesaplanır. Faz ölçerin amacı — kosinüs phi ölçümü (güç faktörü), bu nedenle günlük dilde "kosinüs ölçer" olarak da adlandırılırlar.

Bugün iki tip faz ölçer bulabilirsiniz: elektrodinamik ve dijital. Elektrodinamik veya elektromanyetik faz ölçerler, faz kaymasını ölçmek için orantılı bir mekanizmaya sahip basit bir şemaya dayanır. Aralarındaki açı 60 derece olan birbirine rijit bir şekilde bağlı iki çerçeve mesnetlerdeki eksenlere sabitlenmiştir ve karşıt mekanik moment yoktur.

Bu iki çerçevenin devrelerindeki akımların faz kayması ve bu çerçevelerin birbirine bağlanma açısı değiştirilerek ayarlanan belirli koşullar altında, ölçüm cihazının hareketli kısmı eşit bir açı ile döndürülür. faz açısına. Cihazın doğrusal ölçeği, ölçüm sonucunu kaydetmenizi sağlar.

Bir elektrodinamik faz ölçerin çalışma prensibine bakalım. Sabit bir akım I bobinine ve iki hareketli bobine sahiptir. I1 ve I2 akımları, hareketli bobinlerin her birinden akar. Akan akımlar, hem sabit bobinde hem de hareketli bobinlerde manyetik akı oluşturur. Buna göre, bobinlerin etkileşen manyetik akıları iki tork M1 ve M2 üretir.

Bu momentlerin değerleri, iki bobinin göreli konumuna, ölçüm cihazının hareketli kısmının dönme açısına bağlıdır ve bu momentler zıt yönlerde yönlendirilir.Momentlerin ortalama değerleri, hareketli bobinlerde akan akımlara (I1 ve I2), sabit bobinde akan akıma (I), hareketli bobinlerin akımlarının faz kayma açılarına göre değişir. sabit bobindeki (ψ1 ve ψ2 ) ve tasarım parametrelerinin sargılarındaki akım.

Sonuç olarak, cihazın hareketli kısmı, dönmeden kaynaklanan momentlerin eşitliğinden kaynaklanan denge oluşana kadar bu momentlerin etkisi altında döner. Faz ölçer ölçeği, güç faktörü açısından kalibre edilebilir.

Elektrodinamik faz sayaçlarının dezavantajları, okumaların frekansa bağlı olması ve incelenen kaynaktan önemli miktarda enerji tüketimidir.

Dijital faz sayaçları çeşitli şekillerde uygulanabilir. Örneğin, bir kompanzasyon faz ölçer, manuel modda çalıştırılsa bile yüksek derecede doğruluğa sahiptir, ancak nasıl çalıştığını düşünün. Aralarındaki faz kaymasını bilmeniz gereken iki sinüzoidal voltaj U1 ve U2 vardır.

U2 voltajı, kontrol ünitesinden (UU) gelen kodla kontrol edilen faz kaydırıcıya (PV) beslenir. U3 ve U2 arasındaki faz kayması, U1 ve U3'ün fazda olduğu bir koşula ulaşılana kadar kademeli olarak değiştirilir. U1 ve U3 arasındaki faz kaymasının işaretini ayarlayarak, faza duyarlı dedektör (PSD) belirlenir.

Faza duyarlı dedektörün çıkış sinyali kontrol ünitesine (CU) beslenir. Dengeleme algoritması, darbe kodu yöntemi kullanılarak uygulanır. Dengeleme işlemi tamamlandıktan sonra faz kayma faktörü (PV) kodu U1 ve U2 arasındaki faz kaymasını ifade edecektir.

Modern dijital faz sayaçlarının çoğu, ayrık sayım ilkesini kullanır.Bu yöntem iki adımda çalışır: faz kaymasını belirli bir süre için bir sinyale dönüştürmek ve ardından bu darbenin süresini ayrık bir sayı kullanarak ölçmek. Cihaz bir fazdan darbeye dönüştürücü, bir zaman seçici (VS), ayrı bir şekillendirme darbesi (f / fn), bir sayaç (MF) ve bir DSP içerir.

U1 ve U2'den faz kayması Δφ ile bir fazdan darbeye dönüştürücü oluşturulur dikdörtgen darbeler Bir dizi olarak U3. Bu darbeler U3, giriş sinyalleri U1 ve U2'nin frekansına ve zaman kaymasına karşılık gelen bir tekrar oranına ve görev döngüsüne sahiptir. Darbeler U4 ve U3, zaman seçiciye uygulanan T0 periyodunun ayrı duyu darbelerini oluşturur. Zaman seçici sırayla U3 darbesinin süresi boyunca açılır ve U4 darbeleri arasında geçiş yapar. Zaman seçicinin çıktısının bir sonucu olarak, tekrar periyodu T olan U5 darbe patlamaları elde edilir.

Sayaç (MF), U5 seri paketindeki darbelerin sayısını sayar ve sonuç olarak sayaçta (MF) alınan darbelerin sayısı, U1 ve U2 arasındaki faz kaymasıyla orantılıdır. Sayaçtan gelen kod merkezi kontrol merkezine gönderilir ve cihazın okumaları, cihazın takdir derecesi ile elde edilen onda bir doğrulukla derece cinsinden görüntülenir. Ayrıklık hatası, Δt'yi bir darbe sayma periyodunun doğruluğu ile ölçebilme yeteneği ile ilgilidir.

Dijital kosinüs phi ortalaması alan elektronik faz ölçerler, test sinyalinin birkaç T periyodu boyunca ortalamasını alarak hatayı azaltabilir.Dijital ortalama faz ölçerin yapısı, ayrık devre sayısından bir kez daha seçicinin (BC2) yanı sıra bir puls üreteci (GP) ve bir ayrık puls üretecinin (PI) varlığıyla farklılık gösterir.

Burada faz kaydırmalı dönüştürücü U5, bir puls üreteci (PI) ve bir zaman seçici (BC1) içerir. Kalibre edilmiş bir süre Tk için, T'den çok daha büyük, cihaza birkaç paket beslenir ve çıktısında birkaç paket oluşturulur, bu, sonuçların ortalamasını almak için gereklidir.

U6 darbeleri, T0'ın katı olan bir süreye sahiptir, çünkü darbe şekillendirici (PI), frekansı belirli bir faktöre bölme prensibiyle çalışır. Sinyal U6 darbeleri zaman seçiciyi (BC2) açar. Sonuç olarak, girişine birkaç paket gelir. U7 sinyali, merkezi kontrol merkezine bağlı sayaca (MF) beslenir. Cihazın çözünürlüğü U6 seti tarafından belirlenir.

Faz ölçerin hatası, U2 ve U1 sinyallerinin sıfırlardan geçiş anlarının zaman aralığı sırasında dönüştürücü tarafından faz kaymasını sabitlemenin zayıf doğruluğundan da etkilenir. Ancak, çalışılan giriş sinyallerinin süresinden çok daha büyük olan bir Tk dönemi için hesaplamaların sonucunun ortalaması alınırken bu yanlışlıklar azalır.

Umarız bu makale, faz ölçerlerin nasıl çalıştığına dair genel bir anlayış kazanmanıza yardımcı olmuştur. Her zaman daha ayrıntılı bilgileri, neyse ki bugün internette çokça bulunan özel literatürde bulabilirsiniz.