Фазометр — прибор, применяемый для получения точной информации о величине фазового сдвига между двумя меняющимися время от времени электрическими колебаниями. Устройство, как правило, используется для измерений в 3-фазной сети.
Фазометры часто используются в электрических установках для вычисления коэффициента реактивной мощности (косинуса «фи»). Прибор активно применяется при эксплуатации электрических подстанций и сетей, при разработке электронных и электротехнических изделий.
Коротко о фазометре
Для проведения измерений фазометр подключается к цепям напряжения, которые выступают опорной точкой, и токовой цепи, которая показывает положение измеряемого вектора. При работе в 3-х фазной сети может потребоваться подключение ко всем фазам.
Особенность современных приборов заключается в упрощенном принципе применения, поэтому разобраться с особенностями и тонкостями использования фазометра не составит труда даже малоопытному специалисту.
Измерение производится для двух фаз, после чего последняя фаза вычисляется на базе сложения векторов. Кроме того, фазометр часто применяется для измерения косинуса «фи», о чем упоминалось в начале статьи.
Виды
Все фазометры по принципу работы делятся на три вида:
- Электродинамические;
- Цифровые;
- Электромеханические.
Наибольшим спросом пользуются первые два типа, но рекомендуется применять цифровые приборы. Они отличаются большей точностью и низким уровнем помех.
По числу фаз фазометры бывают:
- Однофазные — для проведения измерений в 1-фазной цепи.
- Трехфазные — для 3-фазных цепей.
Электродинамический
Еще недавно наибольшим спросом пользовались электродинамические (электромагнитные) фазометры. Конструктивно этот прибор состоит из простого логометрического механизма, позволяющего с точностью измерять смещение фаз.
В устройстве предусмотрено две рамки, которые жестко объединены между собой. Угол между упомянутыми элементами составляет 60 градусов. Рамки крепятся на осях, зафиксированных на опорных узлах. Благодаря этой особенности, в устройстве отсутствует механическое противодействие.
В приборе предусмотрен специальный элемент, который поворачивается на угол, характеризующий величину текущего сдвига фаз. С помощью линейной шкалы специалист может зафиксировать измерение и определить текущий параметр смещения.
В основе электродинамического фазометра лежит неподвижная токовая катушка, а также еще два аналогичных, но подвижных элемента. В смещающихся катушках текут свои токи, что способствует появлению магнитного потока во всех катушках — подвижных и неподвижных.
При взаимодействии потоков катушек появляется пара вращающихся моментов, величина которых зависит от расстояния между перемещающимися элементами устройства. Упомянутые моменты имеют различное направление, которое противоположно по величине.
Показатели моментов зависят от токов, протекающих в катушках подвижного типа, а также от уровня тока в фиксированной катушке. Кроме того, упомянутые показатели зависят от конструктивных особенностей катушки и углового фазного сдвига.
Как результат, перемещающийся элемент фазометра прокручивается под влиянием упомянутых моментов до ситуации, когда не возникнет равновесие, то есть моменты становятся равны.
У самого фазометра часто предусмотрена градация, позволяющая точно измерить коэффициент мощности.
Преимущества прибора — надежность, высокая точность показаний, доступная цена.
Недостаток — зависимость измеряемых параметров от показателя частоты. Еще один минус — повышенная потребляемая мощность с изучаемого источника.
Цифровой
Как отмечалось, это более предпочтительный тип прибора из-за более удобного применения и высокой точности. Такие устройства изготавливаются по различным технологиям.
К примеру, компенсационный фазометр делает максимально точные измерения, несмотря на необходимость ручного применения. Прибор работает на ином принципе. В процессе измерений появляется пара U, имеющих синусоидальный тип, а главное назначение прибора заключается именно в вычислении сдвига между фазами.
Сначала U подается на фазовращатель, управление которым производится со специального прибора. Процесс измерения происходит плавно до момента, пока в не произойдет совпадение фаз. В процессе настройки величина смещения фаз вычисляется с помощью устройства фазочувствительного вида.
Сигнал на выходе передается с детектора на управляющий прибор. Заданный алгоритм реализуется посредством кодировки импульсов. Как только происходит уравновешивание, код фазовращателя отражает интересующие сведения.
На современном этапе цифровые фазометры применяют методику, которая базируется на дискретном счете. Суть способа заключается в прохождении двух этапов.
Сначала выполнятся процесс по преобразованию смещения фаз в параметр сигнала с определенной продолжительностью. Далее меняется длина этого импульса с помощью дискретного счета.
В состав прибора входит:
- Преобразователь, обеспечивающий преобразование смещения фаз в импульс;
- Временной селектор;
- Элемент, который формирует дискретные импульсы;
- Управляющее устройство и счетчик.
Плюсы фазометров цифрового типа — меньшая погрешность, благодаря выполнению вычислений за несколько периодов, большая точность и удобство применения. Недостатки — более высокая цена.
Инструкция по эксплуатации
Чтобы разобраться с применением фазометра, главное внимание уделяется инструкции по эксплуатации (входит в комплект с устройством). Перед началом работы требуется сделать несколько шагов.
Для начала стоит убедиться, что условия работы соответствуют тем, что рекомендует производитель, а частотный диапазон находится в соответствии с метрологическими характеристиками. После этого собирается сама схема.
Эксплуатация фазометра выполняется по такому алгоритму:
- Сначала требуется прочесть инструкцию, которая идет вместе с изделием. В документе раскрываются нюансы и правила применения прибора.
- С помощью корректора выставляется стрелка на 0-ой отметке.
- Убедитесь, что кнопки не сработаны.
- Подключите пробники на входе к требуемым разъемам.
- Нажмите клавишу, которая подает питание на устройство. Обратите внимание на загорание специального индикатора.
- Выждите некоторое время, чтобы прибор хорошо прогрелся. Это необходимо, чтобы добиться максимальной точности измерений. В среднем выдержка по времени должна составлять около 10-15 минут.
- Найдите напряжение на входе.
- Жмите на клавишу в зависимости от выбора внешнего напряжения и установите требуемый частотный диапазон.
- Жмите «>0<» пары каналов и «+».
- Подключите пробники для каналов в 4-х полюсный вход.
- Переключатель границ установите в позицию «20».
- После стрелку измерителя поставьте с использованием регулятора в «нулевую» позицию.
Популярные модели на рынке
Рассмотрим несколько моделей фазометров, которые пользуются наибольшим спросом сегодня.
Фазометры Д5721 и Д5782
Применяются для работы в 1-фазных цепях переменного тока с частотой 50 (60) Герц и позволяют измерить смещение фаз между гармоническими составляющими тока и напряжения.
Прибор имеет высокий класс точности (0,5), позволяет измерять углы в диапазоне от 0 до 360 градусов. Вес прибора не больше 6,5 кг, а размеры — 23*28*14 см.
Мегеон 40850
Эта модель фазоуказателя относится к категории портативных (компактных) приборов, позволяющих с высокой скоростью и точностью выполнять измерения.
Для диагностики правильности чередования фаз или наличия ошибок применяются светодиоды, установленные на передней панели. Также имеется встроенный зуммер.
Плюсы Мегеона 490850 заключается в готовности к работе и соответствии 2-му классу безопасности. В процессе измерения применяются «крокодилы» (идут в комплекте), что упрощает процесс пользования прибором.
В комплектацию входит сам прибор, зажимы «крокодил» (3 ед.), запястный ремешок (3 ед.), инструкция по эксплуатации, а также чехол для хранения и перевозки прибора.
Масса брутто изделия всего 810 грамм, а размеры коробки — 15*10*15 см. Прибор производит измерения при напряжении от 200 до 400 В. Уровень защиты IP65. Оптимальная рабочая температура от -10 до +40 градусов Цельсия.
Ц302 — трехфазный фазометр
Главное назначение фазометра Ц302 в том, что с его помощью можно быстро и точно измерить коэффициент «фи» в переменной сети. Частота тока может быть различной — от 50 до 10 тысяч Гц. Размеры прибора 12*12*9,5 см, класс точности — 2,5.
Рассматриваемая модель отличается повышенной стойкостью к ударам и вибрациям. Принцип действия измерителя построен на преобразовании входного синусоидального сигнала в прямоугольные импульсы с последующим преобразованием в постоянный ток.
Параметр I зависит от угла фазного сдвига. В состав Ц302 входит электрический измеритель и индикатор магнитоэлектрической системы.
Фазометр Э35000
Задача этого оборудования заключается в том, чтобы убедиться в корректности работы фазометров Д578 и Д5782.
Кроме того, изделие применяется для проведения измерений в различных цепях с высоким классом точности, составляющим 0,2 (в случае применения без трансформатора).
Работа изделия базируется на основе сравнения полученного угла разности между первоначальными параметрами фаз искажения напряжения и тока с заданным показателем. Погрешность модели составляет до 0,1%. Габариты — 23*28*14 см. Вес 7 кг.
Фазометр Д5000
Модель Д5000 применяется для определения точности однофазных фазометров, работающих на частоте, равной 50 Гц. Этот тип измерительного устройства часто монтируется в схемы с разделенными токовыми и напряженческими цепями.
Номинальный ток и напряжение прибора — 5 и 10 А, а также 100, 127 и 220 В соответственно. Мощность потребления при последовательном/параллельном подсоединении 5 и 8 Ампер соответственно. Внешне похож на предыдущий прибор.
Однофазный фазометр С302-М1
Модель С302-М1 примеряется для измерения коэффициента мощности в 3-фазной сети переменного тока, имеющего частоту 50 Гц. Главным условием считается симметрия линейных напряжений, а также симметрия нагрузки фаз.
Конструктивно прибор состоит из преобразователя электронного типа, а также индикатора магнитоэлектрической системы (оба элемента находятся в одном корпусе).
Фазометр Ц42305
Модель фазоизмерительного устройства Ц42305 используется для измерения коэффициента мощности в 3-х фазных сетях с номинальной частотой в 50 Гц при условии симметричной нагрузки и наличии симметрии линейных U.
В основе устройства входит электронное устройство, которое преобразовывает входной сигнал, а также магнитоэлектрический элемент.
Класс точности модели составляет 2,5. Номинальное напряжение (220, 100, 380 или 127 В). Подключение осуществляется непосредственно через ТТ или ТН.
Фазометр Ц42309
Измеритель Ц42309 применяется для вычисления точного коэффициента мощности в 3-фазных сетях переменного тока. Принцип действия построен на работе преобразователя электронного типа, который принимает входные сигналы и преобразовывает их постоянный ток.
Класс точности прибора составляет 2,5. Номинальные напряжения — 220, 100, 380 или 127 В.
Прочие модели
Кроме рассмотренных выше фазометров, стоит выделить еще ряд моделей — фазометры PIC144A, FTZ144 500V, FEMC144 110V, FEMC96 100/v3, FEMC96 100V FTZ96 230V, FEMC96 100V и другие.
Важность фазометров сложно переоценить. С помощью этого прибора удается точно измерить коэффициент «фи». Этот параметр показывает наличие реактивной составляющей в сети.
По результатам измерения специалистами принимают решение о необходимости коррекции коэффициента мощности и общем характере нагрузки.
