ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ

Фаза или временной сдвиг наблюдаются между током и напряжением; между двумя напряжениями, поэтому приборы несколько отличаются.

ИЗМЕРЕНИЕ ФАЗОВОГО СДВИГА МЕЖДУ

ДВУМЯ НАПРЯЖЕНИЯМИ

На временной диаграмме их можно показать как сдвинутые по времени два сигнала одной частоты.

U (A) M₁ U₂ Δ t

вх АU₁ = U_mnn (wt + φ₁)

вх BU₂ = U_m nn (wt + φ₂)

ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

I. Использование временной развертки одно- или двухлучевого осциллографа.

Синхронизация при этом — от одного из сигналов, например, А.

Однолучевой осциллограф. Второе напряжение используется как синхронизирующее, то есть запускающее начало развертки. Первое напряжение может выглядеть

По линейной развертке можно определить временной сдвиг Δ t.

II. Метод Эллипса.

Исследуемое напряжение подается на пластины Х и У осциллографа и в случае разности по фазе на экране наблюдается эллипс, наклон которого и фазовый сдвиг.

_a

_b

U₁

Вычисляют наибольшую высоту и ширину сигнала, эллипс может иметь различный наклон, поэтому знак разности не определяется. Интервал от 0 до 180 о амплитуда сигнала U1 и U2 различны. (Если они одинаковы, то получим круг). Осциллографические методы используются для оценки фазового сдвига (точность не выше 5-10 %).

ЦИФРОВОЙ МЕТОД

Цифровой фазометр использует принцип временного интервала между двумя сигналами.

U₁(t) t

U₂(t) t

T

U₁ t

Δ T

В момент перехода через 0 U₁ формируется начало импульса, конец которого в момент перехода через 0 U₂. Отсчет интервала Δ T по известному методу частотомера. Этот метод непосредственной оценки (то есть значение в единицах измеряемой величины) системной точки.

ИЗМЕРЕНИЕ УГЛА СДВИГА МЕЖДУ I и U

Косвенный метод. Изменим ток А и U V и мощность W. По результату 3-х измерений вычисляем угол сдвига фаз как

непосредственно на промышленной частоте угол сдвига фазы между током и напряжением измеряют фазометрами. В основе его — логометр электродинамической или электромеханической системы. Точнее приборы электродинамической системы. Неподвижная катушка прибора включена последовательно в цепь нагрузки. Две подвижные параллельные нагрузки через резистор (активная нагрузка) и индуктивность L. Угол отклонения стрелки зависит от отклоняющего и тормозящего момента и пропорционален углу сдвига фазы. Такие приборы достаточно удобны. Выпускаются как в стационарном, так и переносном вариантах и имеют невысокую точность. Причина: потребление энергии через катушки логометра. То есть свой собственный сдвиг система добавляет.

I₁ I₂

Z_H

R₁ R₂

U (t) L

α = F (p)

Заключение:

Приборы для измерения угла сдвига фазы стрелочные имеют невысокую точность, цифровые — выше уровень. Применяют как прямые методы, так и косвенные через основные электрические характеристики.

Измерение R

Косвенные измерения. Основой для получения величины R является связь между током и напряжением (U и I) и связь между Р и током (P, I). Поэтому первая зависимость позволяет оценить величину сопротивления на каком-то участке цепи с использованием последовательно включенного (А) и параллельно (V).

R

А

V

Этот подход имеет значительную погрешность, особенно при малых величинах R*. Если R* мало, то расчеты не будут соответствовать истинным. Сопротивление прибора добавляется в цепь, уменьшая тем самым величину тока (I меньше номинального). (V) какое бы внутри сопротивление не имел уменьшает реально падение напряжения, поэтому можно обозначить его

при малых сопротивления R результат косвенного измерения превышает номинальное значение. Аналогично можно использовать величину мощности как один из аргументов, связывающих параметры цепи. При этом часто на практике можно оценить порядок сопротивления по рассеиваемой мощности в резисторе. Если резистор быстро перегревается, то зная примерно тип можно оценить порядок сопротивления.