Меню

Измеритель фазы переменного напряжения

Фазометр: назначение, принцип действия, что измеряет и как работает?

Фазометр. Назначение принцип действия 2Фазометр – электроизмерительное диагностическое устройство, устанавливаемые в электрических цепях переменного тока для установления угла сдвига фаз между 2-мя изменяющимися периодическими колебаниями. К примеру, переменного тока в отношении к определяющему его напряжению либо для измерения разности фаз 2-х колебаний в электроцепях.

  1. Область применения фазометров
  2. Принцип действия фазометра
  3. Основные принципы классификации фазометров
  4. Рассмотрим несколько фазометров различных производителей:
  5. 1. ВАФ-А(М) производства ПАРМА
  6. 2. Вольтамперфазометр ВФМ-3 произвдства Челябэнергопробор
  7. Отличительные особенности ВФМ-3
  8. 3. РЕТОМЕТР-М2 производства НПО «Динамика»
  9. Отличительные особенности прибора РЕТОМЕТР-М2:

Область применения фазометров

Свое применение фазометры нашли при эксплуатации электроустановок для контроля коэффициента мощности — cos φ.

Помимо этого, эти приборы используются в радиолюбительской практике во время сборки, настройки и обслуживании электротехнических и электронных аппаратов.

Принцип действия фазометра

Фазометр. Назначение принцип действия 1

Фазометры функционируют используя следующий принцип: благодаря регулируемому фазовращателю и звуковому генератору формируются 2 напряжения синусоидальной формы, сдвинутые на 90°. Они подаются на вертикальные и горизонтальные отклоняющие пластины осциллографа, генерируя круговую развертку.

При этом одно из напряжений подключается ко входу изучаемого четырехполюсника. А к выходуподключается электронное реле. Выходные дифференцированные импульсы электронного реле модулируют электронный луч осциллографа так, что на видимой части экрана трубки появляется метка, местоположение которой определяется фазовым сдвигом, принесенным четырехполюсником. Установление точки начала отсчета производится путем подключения входа электронного реле к входу четырехполюсника, а с помощью оптического устройства производится отсчет угла между точкой начала отсчета и меткой.

Интересное видео о работе фазометра можете посмотреть ниже:

Основные принципы классификации фазометров

Как электроизмерительное устройство фазометры классифицируют по нескольким признаком:

  1. Исходя из конструктивного исполнения:
    • аналоговые (электромеханические, электродинамические);
    • цифровые (электронные).
  2. По количеству фаз:
    • однофазные;
    • трехфазные.

Однофазные приборы предназначены для определения угла сдвига фаз в однофазных цепях, а 3-фазные — позволяют производить измерения в полно проводной трехфазной цепи. Конструктивно такие устройства мало чем отличаются, разница в том, что в однофазном приборе все подвижные рамки расположены друг относительно друга под углом 90 град, а в 3-х-фазном – под 60 град.

Измерение cos φ на промышленных частотах выполняют электромеханическими приборами с непосредственным отсчётом, у которых в качестве измерительного механизма используется логометр (ферродинамический, электромагнитный, индукционный, электродинамический). Отклонение движущийся части логометра определяется сдвигом фаз соотносимых тока, напряжения.

Фазометр. Назначение принцип действия 3

Для широкого диапазона частот в роли фазометра используют электронно-счётные измерители интервалов временных промежутков от момента прохождения соотносимых фазовых колебаний через 0, и градуированные фазовращатели а ансамбле с индикаторами нулевой разности фаз (к примеру, фазовыми детекторами).

Фазометры электронного типа выполняются в виде обособленного блока. На его лицевую панель выводятся микроамперметр, шкала которого градуируется в градусах, выключатель питающей сети, входные клеммы измеряемых сигналов.

Все составленные части прибора смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита и закрепленной на измерительных зажимах микроамперметра.

Подключение платы с входными клеммами выполняется экранированным проводом, что обеспечивает его высокую помехоустойчивость.

Погрешность электромеханического фазометра- 1-3°, электронных- 0,06-0,1°.

Рассмотрим несколько фазометров различных производителей:

ВАФ-2 копия

1. ВАФ-А(М) производства ПАРМА

Цена около 31 тыс. рублей.

Вольтамперфазометр нового поколения.

Измерение тока от 0 до 3000 А, графический индикатор, подключение прибора к ПК через USB, сохранение данных на ПК, память на 100 измерений, встроенные часы, режим «Регистратор», аккумуляторное питание.

Отличительные особенности прибора ВАФ-А(М):

  • измерение тока от 0 до 3000 А в четырех диапазонах (комплектуется тремя типами токоизмерительных клещей);
  • графический индикатор;
  • подключение прибора к ПК через USB-интерфейс для обновления ПО и зарядки аккумуляторов;
  • доступ к записанным данным стандартными средствами MS-Office; работа с прибором как с внешним накопителем;
  • древовидная система меню настроек прибора, возможность доступа и редактирования их с помощью индикатора и двухкнопочной клавиатуры;
  • память на 100 измерений;
  • автоматическое определение типа подключаемых клещей;
  • встроенные часы;
  • режим «Регистратор» — запись измеренных каналов (ток и напряжение) и двух опорных каналов как дискретов с заданным временем усреднения и интервалом записи; формат записи — CSV;
  • калибровка прибора в интерактивном автоматизированном режиме с участием только внутреннего ПО прибора;
  • управление контрастностью и подсветкой ЖКИ;
  • подача звукового сигнала при возникновении неисправностей, перегрузке или снижении напряжения питания.

ВФМ-3 копия2. Вольтамперфазометр ВФМ-3 произвдства Челябэнергопробор

Цена около 50 тыс. рублей.

Вольтамперфазометр ВФМ-3 — малогабаритный полностью автоматизированный универсальный прибор. Предназначен для измерения действующего значения трех фазных и трех линейных напряжений и действующего значения силы трех переменных токов с одновременным вычислением активной, реактивной и полной мощностей в трех цепях, измерения частоты, угла сдвига фаз между токами и напряжениями одноименных фаз.

Читайте также:  Сильно щелкает стабилизатор напряжения

Прибор ВФМ-3 выводит на дисплей графическое изображение векторной диаграммы контролируемой цепи.

Вольтамперфазометр ВФМ-3 может применяться при комплексных испытаниях защит генераторов, трансформаторов, линий, в цепях трансформаторов тока и напряжения, наладки фазочувствительных схем релейной защиты и др.

Отличительные особенности ВФМ-3

  • Самый компактный и легкий (0,3 кг) из современных 3-фазных вольтамперфазометров.
  • На 4.3” цветном индикаторе помещаются одновременно все основные результаты измерений, может выводиться векторная диаграмма.
  • Измерение силы переменного тока в пределах 0…50 мА без разрыва цепи. При этом абсолютная погрешность не превышает ±1 мА.
  • Измерение сдвига фаз между напряжением и током, в том числе при токе менее 50 мА. Абсолютная погрешность при токе от 50 мА и более — в пределах ±1 град, при токе 15 мА — не более ±3 град.
  • Переноска в сумке осуществляется при воткнутых в измерительный блок проводах. Для перехода в рабочее положение не требуется втыкать разъемы, достаточно просто открыть сумку.

Ретометр-23. РЕТОМЕТР-М2 производства НПО «Динамика»

Цена около 50 тыс. рублей)

Это трехфазный многофункциональный и полностью автоматизированный прибор нового поколения, предназначенный для измерения параметров в трехфазных и однофазных электрических цепях с рабочей частотой 50 Гц.

Прибор является незаменимым помощником для персонала служб релейной защиты и автоматики энергопредприятий, службы главного энергетика, промышленных предприятий и многих других специалистов, занятых эксплуатацией электроустановок.

Отличительные особенности прибора РЕТОМЕТР-М2:

  • высокая чувствительность, расчет всех параметров начинается с момента реального измерения тока и напряжения (от 1 мА и 5 мВ);
  • широкий диапазон измерения напряжения до 750 В, что позволяет работать в сетях 660 В;
  • широкий диапазон измерения переменного тока до 40 А, что в ряде случаев позволяет выполнять измерение первичного тока;
  • малогабаритные токовые клещи, входящие в комплект поставки, позволяют измерять ток в самых труднодоступных местах (например, в современных панелях и ячейках);
  • опционные токовые клещи РЕТ-ДТ расширяют диапазон измерения тока до 30 кА;
  • измерение истинных среднеквадратичных значений тока и напряжения (TRUE RMS);
  • измерение угла сдвига фаз выполняется на основной гармонике, при этом шумы и искажения сигнала не влияют на точность измерений;
  • возможность фиксации на экране измеряемых параметров в режиме «HOLD»;
  • простой способ определения полярности обмоток трансформаторов тока и трансформаторов напряжения;
  • безопасная проверка целостности соединений в режиме «Прозвонка», который не включается при наличии внешнего напряжения;
  • высококонтрастный индикатор, позволяющий выводить большое количество информации;
  • Li-ion аккумулятор обеспечивает длительную автономную работу, быстрый заряд и отсутствие эффекта памяти;
  • автоматическое выключение прибора.

Ещё одно интересное видео о ВАФе Ретомерт М2:

Источник



Как измерять напряжение?

Тусклый свет от приборов освещения или отказ стиральной машины выполнять свои функциональные обязанности свидетельствует о возможном падении питающего напряжения ниже нормы. В таких случаях необходимо произвести измерение напряжения, что позволит определить его соответствие заданному номиналу электрической сети.

Такая же процедура производится при ремонте электронных приборов, где измеряется падение напряжения на радиодеталях и отдельных участках цепи. Данная процедура выполняется довольно легко, но без понимания физики процесса и особенностей проведения замеров, человек рискует не только повредить дорогостоящее оборудование, но и получить электротравму, поэтому далее мы рассмотрим основные принципы измерения.

Используемые приборы

В каждом доме прибор учета электроэнергии находится в состоянии постоянного измерения переменного напряжения, но крайне редко эти данные где-либо отображаются. Некоторые из них подключаются напрямую, другие через измерительные трансформаторы.

В практических целях для измерения уровня напряжения могут применяться:

  • Вольтметры;
  • Мультиметры
  • Осциллографы.

Вольтметр представляют собой устройство для проверки разности потенциалов. На практике могут встречаться как цифровые, так и аналоговые вольтметры, на которых измеряемое напряжение отображается на дисплее или посредством отклонения стрелки на циферблате соответственно.

Важными параметрами при выборе как электронного, так и стрелочного вольтметра являются единицы измерений (мВ, В, кВ), рабочий диапазон и класс точности. Однако сфера их применения ограничена и применяется, чаще всего, для лабораторных исследований, поскольку в бытовых и производственных нуждах содержать один прибор для измерения одной электрической величины нецелесообразно.

Мультиметр или цифровой тестер является более универсальным прибором, который может работать с несколькими параметрами: электрическим током, сопротивлением, частотой, температурой, напряжением и т.д. Для измерения напряжения мультиметр переключается в режим вольтметра, щупы подключаются к соответствующим разъемам. Конструктивно встречаются и цифровые и аналоговые модели, в некоторых из них можно переключать диапазон измерений, выбирать род тока, в других мультиметрах все эти величины могут подбираться автоматически.

Читайте также:  Как правильно проверить наличие напряжения

Осциллограф – это довольно сложный прибор для измерения разности потенциалов, так как в нем на цифровом или аналоговом дисплее выводится кривая измеряемой величины. При этом можно растянуть или сократить диапазон частот, чтобы рассмотреть форму импульсных напряжений, длительность импульсов, нарастание и провалы в кривой функции. Поэтому осциллограф для измерения напряжения применяется в электрических цепях и приборах высокой точности, при изготовлении и проверке радиодеталей и т.д. Мало кто держит дома осциллограф из-за высокой стоимости и сложности выполнения операций.

Измерение напряжения в сети

Чтобы правильно выполнить измерение напряжения необходимо четко представлять принцип и объект исследования. Поэтому следует отметить, что напряжение представляет собой такую электрическую величину, которая показывает разность заряда между двумя электрическими точками. К примеру, если в одной точке заряд составит +35 В, а в другой +310 В, то разница между этими точками составит 310 – 35 = 275 В, это и будет напряжение. Соответственно измерение напряжения может производиться только относительно чего-то, поэтому используются сразу две точки.

Схема измерения напряжения

Рис. 1. Схема измерения напряжения

Если говорить о падении напряжения на каком-либо объекте или участке цепи, то измерение напряжения проводиться относительно концов прибора или цепи, точек подключения и т.д. При этом важно учитывать, что цифровой вольтметр или мультиметр в режиме измерения считается бесконечным сопротивлением или разрывом в цепи.

Падение напряжения возможно только при условии протекания тока, поэтому подключение вольтметров последовательно с измеряемым объектом недопустимо, так как через него перестанет протекать ток. Аналоговый или электронный вольтметр должен подключаться только параллельно по отношению к измеряемому сигналу.

С практической точки зрения следует заметить, что аналоговые модели измерительных приборов имеют входное сопротивление равное 10 – 20 кОм, а современные мультиметры могут похвастаться 1МОм. Так как через сопротивление на входе в измерительное устройство может протекать ток утечки, этот делитель напряжения будет обуславливать снижение точности измерений. Поэтому чем ближе сопротивление на входе к бесконечности, тем более точный прибор вы используете.

Важно отметить, что замеры производятся под напряжением, из-за чего присутствует угроза поражения электротоком. Поэтому важно соблюдать элементарные меры предосторожности. Далее рассмотрим порядок выполнения измерения для постоянного и переменного напряжения.

Постоянного тока

Измерение постоянного напряжения

Рис. 2. Измерение напряжения постоянного тока

Для цепи постоянного тока расмотрим порядок измерения напряжения при помощи цифрового мультиметра. Для этого:

  1. Переведите переключатель мультиметра в положение для постоянного напряжения. На панели обозначается латинской буквой V со значком « = », знаками «+ и – », также может обозначаться аббревиатурой DC.
  2. Выберете нужный предел измерения, который будет максимально приближен к предполагаемому номиналу, но выше измеряемого.
  3. Установите щупы в соответствующие разъемы – черный к выводу COM, красный к выводу V.
  4. Приложите щупы мультиметра сразу к двум точкам – красный к плюсу, черный к минусу. Если вы заранее не знаете положение потенциалов, и показание прибора имеет отрицательное значение, нужно просто поменять полярность подключения.

На дисплее вы увидите показания вольтметра, если значение слишком малое, переключите ручку на меньший предел измерений. Прикладывая щупы, создавайте хорошее усилие, чтобы избежать большого переходного сопротивления, иначе они внесут ощутимую погрешность измерений.

Переменного тока

Измерение переменного напряжения

Рис. 3. Измерение переменного напряжения

В цепи переменного тока бытовой цепи важно учитывать ее опасность из-за номинала в 220/380 В. Поэтому при невозможности подключения мультиметра непосредственно в процессе эксплуатации, его присоединение должно выполняться при отключенном напряжении при помощи «крокодилов».

В остальном процесс измерения идентичен:

    Переключите ручку мультиметра в положение для измерения переменного напряжения. На панели оно обозначается как V со значком «

» или аббревиатурой AC.

  • Установите ручкой деление на нужный предел по принципу ближайшего большего потенциала относительно измеряемого номинала.
  • Выполните подключение щупов к соответствующим выводам: черный к выводу COM, красный к выводу V.
  • Подключите измерительный прибор к нужному устройству, заметьте, что полярность щупов здесь значения не имеет.
  • На дисплее у вас отобразится действующее значение разности потенциалов, именно оно и является основным для всех расчетов. Но, помимо этого существует и амплитудное значение, которое больше действующего на √2 раз или 1,41 раза.

    Реальные примеры измерения напряжения

    Наиболее простым примером измерения напряжения в бытовых условиях является пальчиковая батарейка. В ней вам необходимо приложить черный щуп к выводу «– », а красный к выводу « + », позицию переключателя установить на 2 В постоянного напряжения.

    Читайте также:  При каком напряжении необходимо выполнять защиту при косвенном с

    Пример измерения напряжения на батарейке

    Рис. 4. Пример измерения напряжения на батарейке

    Если показания для батарейки 1,5 В будут в пределах от 1,6 до 1,2 В, то такой источник питания считается пригодным для всего оборудования, в случае снижения значений до 1 – 0,7 В, от батарейки будут запускаться импульсные устройства, к примеру, часы. Если вольтметр покажет 0,6 В и менее, разряд достиг критического значения.

    При измерении разности потенциалов в бытовой сети, вам следует коснуться щупами контактов розетки. Так как изолированная часть щупа имеет ограничительное кольцо, за которым расположен длинный стержень, вы можете безопасно проникнуть в розетку, не рискуя прикоснуться к токоведущим элементам. Допустимыми считаются отклонения от номинала на 10%, то есть от 198 до 142 В.

    Также можно замерить разность потенциалов на выходе автомобильного аккумулятора или на другом элементе цепи электрической проводки. Для этого черный щуп мультиметра устанавливается на «– » клемму аккумулятора, а красный на « + » клемму.

    Если аккумулятор заряжен, то показания вольтметра должны находиться в пределах от 12 до 14 В, но встречаются модели и с большим разбросом. Такое измерение позволяет диагностировать различные причины неполадок.

    Видео по теме

    Источник

    Как выбрать фазометр — обзор, назначение, принцип действия, область применения + инструкция по применению с фото

    При выборе любого измерительного прибора основными критериями являются: точность измерений, помехоустойчивость, функциональность, удобство эксплуатации и цена.

    Прежде чем рассматривать преимущества и недостатки видов фазометров необходимо пояснить, для регистрации каких параметров переменного напряжения они предназначены, и что это за параметры.

    Краткое содержимое статьи:

    Что такое фаза и сдвиг фаз

    По названию прибора можно догадаться, что измеряется фаза. На самом деле – сдвиг фаз. В электроэнергетике этим словом обозначаются сразу два разных понятия – физический проводник, на котором имеется потенциал (напряжение), и состояние уровня этого потенциала или силы тока в конкретный момент времени.

    Из школьной программы все помнят график изменения переменного напряжения и тока в виде синусоид. В идеальном случае они полностью совпадают. Но на практике это не всегда выполняется.

    При подключении в сеть оборудования, которое имеет высокую индуктивность (электродвигателей или трансформаторов большой мощности) происходит отставание скорости нарастания тока от напряжения. Это и называется сдвигом фаз.

    Реактивная мощность и косинус фи

    Объясняется это явление тем, что индуктивность препятствует увеличению силы тока, а убывание – наоборот замедляет, и при нулевом значении напряжения отдает его обратно в сеть.

    «>
    «>
    «>
    «>
    «>

    В этот момент ток возвращается к питающему трансформатору и частично расходуется на нагрев проводов. Эти непроизводительные потери называются реактивной мощностью, которая создает дополнительную нагрузку на сеть и снижает реальную мощность подключенного оборудования.

    Если посмотреть на график такого процесса, то можно увидеть, что угол между синусоидой тока и напряжения изменяется пропорционально отставанию.

    Численное значение косинуса этого угла (от -1 до +1) соответствует отношению реактивной мощности к полной, и называется коэффициентом мощности или косинусом фи. Он показывает, какая часть поступающего тока используется по назначению.

    Основная задача фазометра и заключается в измерении этого параметра. В трехфазной сети можно определить относительный сдвиг фаз при неравномерной нагрузке.

    Виды фазометров и их отличия

    Существует два типа таких приборов – электродинамические (аналоговые) и цифровые, в исполнении для однофазной или трехфазной сети. У всех есть свои достоинства и недостатки.

    Первые имеют относительно простую конструкцию, удобную и наглядную стрелочную шкалу, и приемлемую стоимость. На фото такого фазометра видно, что отклонение стрелки вправо показывает значение косинуса фи при индуктивной нагрузке, а отклонение влево – преобладание емкостной.

    Но они не отличаются высокой точностью. Погрешность измерений составляет 1-3%. Требуется предварительный прогрев от 15 минут до одного часа. К тому же на работу влияют помехи и изменения частоты.

    Тем не менее, благодаря отработанной технологии производства и неприхотливости к условиям эксплуатации, такие устройства получили широкое распространение и используются на многих стационарных пунктах контроля параметров электросетей.

    Устройство цифровых фазометров сложнее, но они значительно точнее и более устойчивы к помехам. Благодаря отсутствию механических движущихся деталей – более надежны.

    «>
    «>

    Источник