Fasemeters - doel, typen, apparaat en werkingsprincipe

Een elektrisch meetapparaat wordt een fasemeter genoemd, waarvan de functie is om de fasehoek tussen twee elektrische oscillaties met constante frequentie te meten. Met behulp van een fasemeter kunt u bijvoorbeeld de fasehoek in een driefasig spanningsnetwerk meten. Fasemeters worden vaak gebruikt om de arbeidsfactor, cosinus phi, van een elektrische installatie te bepalen. Fasemeters worden dus veel gebruikt bij de ontwikkeling, inbedrijfstelling en bediening van verschillende elektrische en elektronische apparaten en apparaten.

Wanneer de fasor is aangesloten op het gemeten circuit, is het apparaat aangesloten op het spanningscircuit en op het stroommeetcircuit. Voor een driefasig voedingsnetwerk is de fasor door spanning verbonden met drie fasen en door stroom met de secundaire wikkelingen van stroomtransformatoren ook in drie fasen.

Afhankelijk van het apparaat van de fasemeter is ook een vereenvoudigd schema van de verbinding mogelijk, wanneer het ook op drie fasen is aangesloten door spanning en door stroom - tot slechts twee fasen.De derde fase wordt dan berekend door de vectoren van slechts twee stromen (twee gemeten fasen) op te tellen. Doel van de fasemeter — cosinus phi meting (power factor), dus in gewone taal worden ze ook «cosinusmeters» genoemd.

Tegenwoordig kunt u fasemeters van twee typen vinden: elektrodynamisch en digitaal. Elektrodynamische of elektromagnetische fasemeters zijn gebaseerd op een eenvoudig schema met een proportioneel mechanisme voor het meten van de faseverschuiving. Twee frames die stevig aan elkaar zijn bevestigd, met een hoek van 60 graden, zijn bevestigd op de assen in de steunen en er is geen tegengesteld mechanisch moment.

Onder bepaalde voorwaarden, die worden ingesteld door de faseverschuiving van de stromen in de circuits van deze twee frames te veranderen, evenals de hoek van bevestiging van deze frames aan elkaar, wordt het beweegbare deel van het meetapparaat geroteerd over een hoek gelijk aan naar de fasehoek. Met de lineaire schaal van het apparaat kunt u het meetresultaat vastleggen.

Laten we eens kijken naar het werkingsprincipe van een elektrodynamische fasemeter. Het heeft een vaste stroomspoel I en twee bewegende spoelen. Stromen I1 en I2 vloeien door elk van de bewegende spoelen. De stromende stromen creëren magnetische fluxen in zowel de stationaire spoel als de bewegende spoelen. Dienovereenkomstig genereren de op elkaar inwerkende magnetische fluxen van de spoelen twee koppels M1 en M2.

De waarden van deze momenten zijn afhankelijk van de relatieve positie van de twee spoelen, van de rotatiehoek van het bewegende deel van het meetapparaat, en deze momenten zijn in tegengestelde richtingen gericht.De gemiddelde waarden van de momenten zijn afhankelijk van de stromen die vloeien in de bewegende spoelen (I1 en I2), van de stroom die vloeit in de stationaire spoel (I), van de faseverschuivingshoeken van de stromen van de bewegende spoelen ten opzichte van de stroom in de stationaire spoel (ψ1 en ψ2 ) en op de wikkelingen van de ontwerpparameters.

Dientengevolge roteert het beweegbare deel van het apparaat onder invloed van deze momenten totdat evenwicht ontstaat, veroorzaakt door de gelijkheid van de momenten die het gevolg zijn van de rotatie. De schaal van de fasemeter kan worden gekalibreerd in termen van arbeidsfactor.

De nadelen van elektrodynamische fasemeters zijn de afhankelijkheid van de meetwaarden van de frequentie en het aanzienlijke energieverbruik van de bestudeerde bron.

Digitale fasemeters kunnen op verschillende manieren worden geïmplementeerd. Een compensatiefasemeter heeft bijvoorbeeld een hoge mate van nauwkeurigheid, ook al wordt deze in de handmatige modus gebruikt. Bedenk echter hoe het werkt. Er zijn twee sinusvormige spanningen U1 en U2, de faseverschuiving waartussen u moet weten.

De spanning U2 wordt geleverd aan de faseverschuiver (PV), die wordt bestuurd door een code van de besturingseenheid (UU). De faseverschuiving tussen U3 en U2 wordt geleidelijk gewijzigd totdat een toestand wordt bereikt waarbij U1 en U3 in fase zijn. Door het teken van de faseverschuiving tussen U1 en U3 aan te passen, wordt de fasegevoelige detector (PSD) bepaald.

Het uitgangssignaal van de fasegevoelige detector wordt naar de besturingseenheid (CU) geleid. Het balanceeralgoritme wordt geïmplementeerd met behulp van de pulscodemethode. Nadat het balanceringsproces is voltooid, drukt de code van de faseverschuivingsfactor (PV) de faseverschuiving uit tussen U1 en U2.

De meeste moderne digitale fasemeters gebruiken het principe van discrete telling.Deze methode werkt in twee stappen: de faseverschuiving omzetten in een signaal van een bepaalde duur, en vervolgens de duur van deze puls meten met een discreet getal. Het apparaat bevat een fase-naar-pulsomzetter, een tijdkiezer (VS), een discrete vormpuls (f / fn), een teller (MF) en een DSP.

Een fase-naar-pulsomzetter wordt gevormd uit U1 en U2 met een faseverschuiving Δφ rechthoekige pulsen U3 als een reeks. Deze pulsen U3 hebben een herhalingsfrequentie en werkcyclus die overeenkomen met de frequentie en tijdverschuiving van de ingangssignalen U1 en U2. De pulsen U4 en U3 vormen discrete meetpulsen met een periode TO die aan de tijdkiezer worden toegevoerd. De tijdkiezer gaat op zijn beurt open voor de duur van de U3-puls en doorloopt de U4-pulsen. Als resultaat van de output van de tijdkiezer worden bursts van pulsen U5 verkregen, waarvan de herhalingsperiode T is.

De teller (MF) telt het aantal pulsen in het seriepakket U5, waardoor het aantal pulsen dat bij de teller (MF) wordt ontvangen evenredig is met de faseverschuiving tussen U1 en U2. De code van de teller wordt naar het centrale controlecentrum gestuurd en de meetwaarden van het apparaat worden weergegeven in graden met een nauwkeurigheid van tienden, wat wordt bereikt door de mate van discretie van het apparaat. De discretiefout houdt verband met het vermogen om At te meten met een nauwkeurigheid van één pulstelperiode.

Digitale cosinus phi middeling elektronische fasemeters kunnen de fout verkleinen door middeling over meerdere perioden T van het testsignaal.De structuur van de digitale gemiddelde fasemeter verschilt van de discrete circuittelling door de aanwezigheid van nog een tijdkiezer (BC2), evenals een pulsgenerator (GP) en een discrete pulsgenerator (PI).

Hier bevat de faseverschuivingsomzetter U5 een pulsgenerator (PI) en een tijdkiezer (BC1). Gedurende een gekalibreerde tijdsduur Tk, veel groter dan T, worden meerdere pakketten aan de inrichting toegevoerd, aan de uitgang waarvan meerdere pakketten worden gevormd, dit is nodig voor het middelen van de resultaten.

De U6-pulsen hebben een duur die een veelvoud is van T0, aangezien de pulsvormer (PI) werkt volgens het principe van het delen van de frequentie door een bepaalde factor. Signaal U6 pulsen openen de tijdkiezer (BC2). Als gevolg hiervan arriveren verschillende pakketten bij de ingang. Het U7-signaal gaat naar de teller (MF) die is aangesloten op de centrale besturingscentrale. De resolutie van het apparaat wordt bepaald door de set van U6.

De fout van de fasemeter wordt ook beïnvloed door de slechte nauwkeurigheid van het vaststellen van de faseverschuiving door de omzetter gedurende het tijdsinterval van de overgangsmomenten van signalen U2 en U1 door nullen. Maar deze onnauwkeurigheden worden verminderd bij het middelen van het resultaat van berekeningen voor een periode Tk, die veel groter is dan de periode van de bestudeerde ingangssignalen.

We hopen dat dit artikel u heeft geholpen een algemeen begrip te krijgen van hoe fasemeters werken. Meer gedetailleerde informatie kunt u altijd vinden in speciale literatuur, waarvan er tegenwoordig gelukkig veel op internet te vinden is.