Vaihemittarit - tarkoitus, tyypit, laite ja toimintaperiaate

Sähköistä mittalaitetta kutsutaan vaihemittariksi, jonka tehtävänä on mitata kahden vakiotaajuisen sähköisen värähtelyn välinen vaihekulma. Esimerkiksi osoitinmittarilla voit mitata vaihekulman kolmivaiheisessa jänniteverkossa. Vaihemittareita käytetään usein minkä tahansa sähköasennuksen tehokertoimen, kosini phi:n, määrittämiseen. Näin ollen vaihemittareita käytetään laajasti erilaisten sähköisten ja elektronisten laitteiden ja laitteiden kehittämisessä, käyttöönotossa ja käytössä.

Kun osoitin on kytketty mittauspiiriin, laite kytketään jännitepiiriin ja virranmittauspiiriin. Kolmivaiheisessa syöttöverkossa osoitin on kytketty jännitteellä kolmeen vaiheeseen ja virralla virtamuuntajien toisiokäämeihin myös kolmessa vaiheessa.

Vaihemittarin laitteesta riippuen sen yksinkertaistettu kytkentäkaavio on myös mahdollista, kun se on myös kytketty kolmeen vaiheeseen jännitteellä ja virralla - vain kahteen vaiheeseen.Kolmas vaihe lasketaan sitten lisäämällä vain kahden virran vektorit (kaksi mitattua vaihetta). Vaihemittarin käyttötarkoitus - kosini phi mittaus (tehokerroin), joten tavallisella kielellä niitä kutsutaan myös "kosinusmittariksi".

Nykyään voit löytää kahdenlaisia ​​vaihemittareita: sähködynaamisia ja digitaalisia. Sähködynaamiset tai sähkömagneettiset vaihemittarit perustuvat yksinkertaiseen kaavioon, jossa on suhteellinen mekanismi vaihesiirron mittaamiseksi. Kaksi jäykästi toisiinsa kiinnitettyä runkoa, joiden välinen kulma on 60 astetta, on kiinnitetty akseleille kannattimissa, eikä vastakkaista mekaanista momenttia ole.

Tietyissä olosuhteissa, jotka asetetaan muuttamalla näiden kahden kehyksen piireissä olevien virtojen vaihesiirtoa sekä näiden kehysten kiinnityskulmaa toisiinsa, mittauslaitteen liikkuvaa osaa kierretään kulman verran, joka on yhtä suuri. vaihekulmaan. Laitteen lineaarisen asteikon avulla voit tallentaa mittaustuloksen.

Katsotaanpa sähködynaamisen vaihemittarin toimintaperiaatetta. Siinä on kiinteä virran I käämi ja kaksi liikkuvaa käämiä. Virrat I1 ja I2 kulkevat kunkin liikkuvan kelan läpi. Virtaavat virrat synnyttävät magneettivuot sekä paikallaan pysyvään kelaan että liikkuviin käämiin. Vastaavasti kelojen vuorovaikutuksessa olevat magneettivuot synnyttävät kaksi vääntömomenttia M1 ja M2.

Näiden momenttien arvot riippuvat kahden kelan suhteellisesta asennosta, mittalaitteen liikkuvan osan kiertokulmasta ja nämä momentit on suunnattu vastakkaisiin suuntiin.Momenttien keskiarvot riippuvat liikkuvissa käämeissä (I1 ja I2) kulkevista virroista, kiinteässä kelassa kulkevasta virrasta (I), liikkuvien käämien virtojen vaihesiirtokulmista suhteessa virta kiinteässä kelassa (ψ1 ja ψ2 ) ja suunnitteluparametrien käämeissä.

Tämän seurauksena laitteen liikkuva osa pyörii näiden momenttien vaikutuksesta, kunnes syntyy tasapaino, joka johtuu pyörimisestä aiheutuvien momenttien yhtäläisyydestä. Vaihemittarin asteikko voidaan kalibroida tehokertoimella.

Sähködynaamisten vaihemittareiden haittoja ovat lukemien riippuvuus taajuudesta ja merkittävä energiankulutus tutkitusta lähteestä.

Digitaalisia vaihemittareita voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Esimerkiksi kompensointivaihemittarilla on korkea tarkkuus, vaikka sitä ajetaan manuaalisessa tilassa, mutta harkitse kuinka se toimii. On olemassa kaksi sinimuotoista jännitettä U1 ja U2, joiden välinen vaihesiirto sinun on tiedettävä.

Jännite U2 syötetään vaiheensiirtimeen (PV), jota ohjataan ohjausyksikön (UU) koodilla. Vaihesiirtoa U3:n ja U2:n välillä muutetaan asteittain, kunnes saavutetaan tila, jossa U1 ja U3 ovat samassa vaiheessa. Säätämällä vaihesiirron etumerkkiä U1:n ja U3:n välillä määritetään vaiheherkkä ilmaisin (PSD).

Vaiheherkän ilmaisimen lähtösignaali syötetään ohjausyksikköön (CU). Tasapainotusalgoritmi toteutetaan pulssikoodimenetelmällä. Kun tasapainotusprosessi on valmis, vaihesiirtokertoimen (PV) koodi ilmaisee vaihesiirron U1:n ja U2:n välillä.

Suurin osa nykyaikaisista digitaalisista vaihemittareista käyttää diskreetin laskennan periaatetta.Tämä menetelmä toimii kahdessa vaiheessa: muunnetaan vaihesiirto tietynkestoiseksi signaaliksi ja mitataan sitten tämän pulssin kesto diskreetin luvun avulla. Laite sisältää vaihe-pulssimuuntimen, aikavalitsimen (VS), diskreetin muotoilupulssin (f / fn), laskurin (MF) ja DSP:n.

Vaihe-pulssi-muunnin muodostetaan U1:stä ja U2:sta vaihesiirrolla Δφ suorakaiteen muotoisia pulsseja U3 sarjana. Näillä pulsseilla U3 on toistotaajuus ja toimintajakso, jotka vastaavat tulosignaalien U1 ja U2 taajuutta ja aikapoikkeamaa. Pulssit U4 ja U3 muodostavat diskreettejä tuntopulsseja jakson T0, jotka syötetään aikavalitsimeen. Aikavalitsin puolestaan ​​avautuu U3-pulssin ajaksi ja selaa U4-pulssien läpi. Aikavalitsimen lähdön seurauksena saadaan pulssipurskeita U5, joiden toistojakso on T.

Laskuri (MF) laskee sarjapaketin U5 pulssien lukumäärän, minkä seurauksena laskuriin (MF) vastaanotettujen pulssien lukumäärä on verrannollinen vaihesiirtoon U1:n ja U2:n välillä. Koodi laskurilta lähetetään keskusohjauskeskukseen, ja laitteen lukemat näytetään asteina kymmenesosien tarkkuudella, mikä saavutetaan laitteen harkinnan asteen mukaan. Diskreettisyysvirhe liittyy kykyyn mitata Δt yhden pulssin laskentajakson tarkkuudella.

Digitaaliset kosini-phi-keskiarvoiset elektroniset vaihemittarit voivat vähentää virhettä laskemalla keskiarvoa testisignaalin useille jaksoille T.Digitaalisen keskimääräisen vaihemittarin rakenne eroaa diskreetistä piirilaskennasta yhden lisäaikavalitsimen (BC2) sekä pulssigeneraattorin (GP) ja diskreetin pulssigeneraattorin (PI) avulla.

Tässä vaihesiirtomuunnin U5 sisältää pulssigeneraattorin (PI) ja aikavalitsimen (BC1). Kalibroidulle ajanjaksolle Tk, joka on paljon suurempi kuin T, laitteeseen syötetään useita paketteja, joiden lähdössä muodostuu useita paketteja, tämä on tarpeen tulosten keskiarvon laskemiseksi.

U6-pulssien kesto on T0:n kerrannainen, koska pulssin muotoilija (PI) toimii periaatteella jakaa taajuus tietyllä kertoimella. Signaali U6 pulssit avaa aikavalitsimen (BC2). Tämän seurauksena useita paketteja saapuu sen sisääntuloon. U7-signaali syötetään laskuriin (MF), joka on kytketty keskusohjauskeskukseen. Laitteen resoluutio määräytyy U6-sarjan mukaan.

Vaihemittarin virheeseen vaikuttaa myös muuntimen vaihesiirtymän kiinnityksen huono tarkkuus signaalien U2 ja U1 siirtymishetkien aikavälillä nollien välillä. Mutta nämä epätarkkuudet vähenevät, kun lasketaan laskelmien tulosten keskiarvo ajanjaksolle Tk, joka on paljon suurempi kuin tutkittujen tulosignaalien jakso.

Toivomme, että tämä artikkeli on auttanut sinua saamaan yleiskäsityksen vaihemittarin toiminnasta. Erikoiskirjallisuudesta löytyy aina tarkempaa tietoa, jota onneksi nykyään löytyy Internetistä paljon.