Фазометр — назначение, устройство и принцип работы

Фазометром принято именовать устройство электроизмерительной серии, в функции которого входит измерение угла сдвига фаз относительно пары электрических колебаний с постоянной частотой. Например, с помощью такого устройства можно определить угол, показывающий сдвиг фаз в сети напряжения трёхфазного типа. Это его основная область применения. В этой статье мы рассмотрим устройство и принцип работы фазометра, а также правила пользования данным прибором.

Кратко о фазометре

Во время включения устройства в цепь измерения, его подсоединяют одновременно к токовым цепям и цепям напряжения. Если же необходимо работать с сетями, имеющими три фазы напряжения, то выполняется подключение устройства одновременно ко всем этим фазам по напряжению. Подключение по току выполняется ко вторичным обмоткам трансформатора.

В приборе используется упрощённая схема подключения. Поэтому несложно будет разобраться самому с назначением фазометра. Подключение по току выполняется по двум фазам, поэтому третья фаза определяется на основе сложения векторов лишь пары токов (имеется в виду измеряемые фазы). Также назначение фазометра заключается в измерении коэффициента мощности. Этот прибор на простом языке именуется ещё как косинусфиметром.

На данный момент встречается два вида фазометров, область применения которых состоит в определении коэффициента мощности. Это цифровой и электродинамический прибор. Рассмотрим их более подробно.

Электродинамический

Электродинамический фазометр ещё часто именуется электромагнитным. В основе конструкции этого вида измерителя лежит цепь простейшего типа с механизмом логометрического направления, который позволяет проводить работы по измерению сдвига фаз. В этом фазометре присутствует пара рамок, жёстко соединённых друг с другом. Между ними существует острый угол, равный 60 градусам. Рамки устанавливаются на осях, которые закреплены в опорах, поэтому противодействующий момент механического характера отсутствует в устройстве.

Есть определённые условия, задавать которые возможно только при помощи сдвига фаз токов именно в цепях таких рамок. Подвижный компонент фазометра проворачивается на величину угла, равную углу, который характеризует показатель сдвига фаз. Шкала линейного типа на приборе даёт возможность фиксации результата проведённого измерения.

Рассмотрим принцип работы электродинамического фазометра. В таком устройстве есть катушка неподвижного типа с током и пара катушек в подвижном виде. В каждой из катушек подвижного типа протекают свои токи, создающие магнитные потоки в неподвижной и в подвижных катушках. Поэтому можно предположить, что потоки катушек, которые взаимодействуют, порождают пару вращающихся моментов. Величины этих моментов во многом находятся в прямой зависимости от расположения пары катушек относительно друг друга, а также угла, на который поворачиваются подвижные компоненты фазометра. Эти моменты направлены в разные стороны, противоположные друг другу. Средние величины данных моментов находятся в зависимости от токов, которые текут в подвижных катушках, и от тока в неподвижной катушке. Есть зависимость также от конструкции катушек и от углов сдвига фаз между катушками.

Таким образом, подвижная составляющая фазометра будет проворачиваться под работой этих моментов, пока не получится состояние равновесия, которое будет вызвано равенством самих моментов по итогам поворота. Сама же шкала такого прибора может иметь градацию в системе коэффициентов мощности, что будет удобно для проведения ряда измерений.

Минусом электродинамических фазометров в основном является прямая зависимость получаемых показаний от величины частоты. Кроме этого отмечается и большая мощность потребления от источника, который подвергается исследованию

Цифровой

Данный тип фазометра изготавливается несколькими способами. К примеру, фазометр компенсационного типа имеет одну из самых высоких степеней точности, несмотря на то, что выполняется в ручном виде. Принцип действия компенсационного фазометра совсем другой. В таком приборе имеется пара напряжений синусоидального типа. При этом назначение состоит в определении именно фазового сдвига между ними.

Первоначально напряжение подаётся на так называемый фазовращатель, управляемый специальным кодом непосредственно с управляющего устройства. Сдвиг между фазами будет изменяться постепенно, пока не достигнет состояния синфазности. Во время подстройки знак сдвига этих фаз определяется при помощи детектора фазочувствительного типа.

Выходной сигнал подается непосредственно с этого детектора на управляющее устройство. Алгоритм управления реализуется непосредственно методом кодирования импульсов. После уравновешивания входной код фазовращателя покажет величину сдвига между фазами. В этом есть его основной принцип работы.

На сегодняшний день цифровые фазометры используют в своей работе принцип, основанный на дискретном счёте. Такой метод работает в двух этапах. Первоначально происходит процесс, связанный с преобразованием сдвига фаз в показатель сигнала, имеющего определённую длительность. Потом происходит изменение самой длины данного импульса при помощи дискретного счёта. Данное устройство в своём составе имеет преобразователь для сдвига фаз в импульс, селектор временного типа, формирователь дискретных импульсов, а также счётчик и устройство управления. Важно знать, что цифровые фазометры имеют меньшую погрешность измерений, т.к. вычисления проводятся за счет несколько периодов.

Инструкция по эксплуатации

Лучшим пособием, объясняющим как пользоваться фазометром, является его инструкция по эксплуатации, которая должна обязательно входить в комплектацию. Перед началом работы необходимо выполнить ряд последовательных действий. Важно первым делом убедиться, что диапазон частот соответствует метрологическим характеристикам, а также что внешние условия соответствуют рабочим. После этого уже можно собирать схему.

Итак, эксплуатация фазометра должна осуществляться в следующей последовательности:

1. Первоначально необходимо внимательно ознакомится с инструкцией по эксплуатации, прилагаемой к прибору, где можно узнать о его назначении и правилах пользования.
2. При помощи корректора устанавливается стрелка на отметке нулевого значения.
3. Нужно посмотреть, чтобы все кнопки были в положении отжатого типа.
4. Пробники на входе подключите к соответствующим разъёмам.
5. Теперь необходимо включить кнопку сети. В это момент должен загореться специальный индикатор.
6. Далее не следует сразу приступать к измерениям, так как прибору необходимо время для прогрева. Примерно на данную процедуру понадобиться четверть часа.
7. Теперь находим напряжение сигнала со стороны входа.
8. Нажимаем одну из кнопок в зависимости от нужного напряжения и устанавливаем необходимый диапазон частот.
9. После этого нажимаем «>0<» двух каналов и «+-«.
10. Пробники для каналов включаются в четырёхполюсный вход.
11. Далее переключатель для пределов ставим на положение «20».
12. После этого стрелку самого измерителя выставляем с применением регулятора «>0<» на нулевое положение.

Гораздо проще пользоваться цифровым фазомтером. На видео обзоре ниже наглядно показывается эксплуатация данного прибора:

Теперь вы знаете, как пользоваться фазометром и для чего нужен этот прибор. Надеемся, предоставленный материал был для вас полезным и понятным!