위상 측정기 - 목적, 유형, 장치 및 작동 원리

전기 측정 장치를 위상 측정기라고 하며, 그 기능은 일정한 주파수의 두 전기 진동 사이의 위상각을 측정하는 것입니다. 예를 들어 페이저 미터를 사용하여 3상 전압 네트워크에서 위상각을 측정할 수 있습니다. 위상계는 종종 모든 전기 설비의 역률, 코사인 파이를 결정하는 데 사용됩니다. 따라서 위상계는 다양한 전기 및 전자 장치 및 장치의 개발, 시운전 및 작동에 널리 사용됩니다.

페이저가 측정 회로에 연결되면 장치는 전압 회로와 전류 측정 회로에 연결됩니다. 3상 공급 네트워크의 경우 페이저는 전압으로 3상에 연결되고 전류로 변류기의 2차 권선에도 3상으로 연결됩니다.

위상 측정기의 장치에 따라 전압으로 3상에 연결되고 전류로 2상으로만 연결될 때 단순화된 연결 방식도 가능합니다.그런 다음 두 개의 전류(2개의 측정된 위상)의 벡터를 추가하여 세 번째 위상을 계산합니다. 위상 측정기의 목적 — 코사인 파이 측정 (역률), 그래서 일반 언어에서는 «코사인 미터»라고도 합니다.

오늘날 전기 역학 및 디지털의 두 가지 유형의 위상 미터를 찾을 수 있습니다. 전기 역학 또는 전자기 위상 미터는 위상 편이를 측정하기 위한 비례 메커니즘이 있는 간단한 체계를 기반으로 합니다. 60도 사이의 각도로 서로 단단히 부착된 두 개의 프레임이 지지대의 축에 고정되어 반대되는 기계적 모멘트가 없습니다.

이 두 프레임의 회로에서 전류의 위상 편이와 이러한 프레임이 서로 부착되는 각도를 변경하여 설정된 특정 조건에서 측정 장치의 가동 부분은 동일한 각도로 회전합니다. 위상 각에. 장치의 선형 스케일을 사용하면 측정 결과를 기록할 수 있습니다.

전기 역학 위상 측정기의 작동 원리를 살펴보겠습니다. 전류 I의 고정 코일과 두 개의 이동 코일이 있습니다. 전류 I1 및 I2는 각 가동 코일을 통해 흐릅니다. 흐르는 전류는 고정 코일과 가동 코일 모두에 자속을 생성합니다. 따라서 코일의 상호 작용하는 자속은 두 개의 토크 M1 및 M2를 생성합니다.

이 모멘트의 값은 측정 장치의 움직이는 부분의 회전 각도에 따라 두 코일의 상대 위치에 따라 달라지며 이러한 모멘트는 반대 방향으로 향합니다.모멘트의 평균값은 가동 코일(I1 및 I2)에 흐르는 전류, 고정 코일(I)에 흐르는 전류, 고정 코일(ψ1 및 ψ2) 및 설계 매개변수의 권선에 흐르는 전류.

결과적으로 장치의 가동 부분은 회전으로 인한 모멘트의 균등으로 인해 평형이 발생할 때까지 이러한 모멘트의 작용으로 회전합니다. 위상 미터 스케일은 역률 측면에서 보정할 수 있습니다.

전기 역학적 위상계의 단점은 주파수에 대한 판독 값의 의존성과 연구 대상 소스의 상당한 에너지 소비입니다.

디지털 위상 측정기는 다양한 방식으로 구현될 수 있습니다. 예를 들어 보상 위상계는 수동 모드로 실행하더라도 정확도가 높지만 작동 방식을 고려하십시오. 두 개의 정현파 전압 U1과 U2가 있으며 그 사이의 위상 편이를 알아야 합니다.

전압 U2는 제어 장치(UU)의 코드에 의해 제어되는 위상 시프터(PV)에 공급됩니다. U3과 U2 사이의 위상 편이는 U1과 U3이 위상이 일치하는 조건에 도달할 때까지 점진적으로 변경됩니다. U1과 U3 사이의 위상 편이 부호를 조정하여 위상 민감 검출기(PSD)를 결정합니다.

위상 감지 검출기의 출력 신호는 제어 장치(CU)에 공급됩니다. 밸런싱 알고리즘은 펄스 코드 방법을 사용하여 구현됩니다. 밸런싱 프로세스가 완료된 후 위상 편이 계수(PV) 코드는 U1과 U2 사이의 위상 편이를 표현합니다.

대부분의 최신 디지털 위상 미터는 이산 계수 원리를 사용합니다.이 방법은 두 단계로 작동합니다. 위상 편이를 특정 지속 시간의 신호로 변환한 다음 이산 숫자를 사용하여 이 펄스의 지속 시간을 측정합니다. 이 장치에는 위상-펄스 변환기, 시간 선택기(VS), 이산 성형 펄스(f/fn), 카운터(MF) 및 DSP가 포함되어 있습니다.

U1과 U2에서 위상 편이 Δφ로 위상-펄스 변환기가 형성됩니다. 직사각형 펄스 시퀀스로서의 U3. 이러한 펄스 U3은 입력 신호 U1 및 U2의 주파수 및 시간 오프셋에 해당하는 반복률 및 듀티 사이클을 갖습니다. 펄스 U4 및 U3은 시간 선택기에 적용되는 기간 T0의 개별 감지 펄스를 형성합니다. 시간 선택기는 U3 펄스 기간 동안 차례로 열리고 U4 펄스를 순환합니다. 시간 선택기의 출력 결과로 펄스 U5의 버스트가 얻어지며 반복 기간은 T입니다.

카운터(MF)는 직렬 패킷 U5의 펄스 수를 카운트하며 그 결과 카운터(MF)에서 수신된 펄스 수는 U1과 U2 사이의 위상 편이에 비례합니다. 카운터의 코드는 중앙 제어 센터로 전송되고 장치의 판독 값은 장치의 재량에 따라 달성되는 10분의 1의 정확도로 도 단위로 표시됩니다. 불연속성 오류는 하나의 펄스 카운트 기간의 정확도로 Δt를 측정하는 능력과 관련이 있습니다.

전자 위상 미터를 평균화하는 디지털 코사인 파이는 테스트 신호의 여러 기간 T를 평균화하여 오류를 줄일 수 있습니다.디지털 평균 위상 측정기의 구조는 하나 이상의 시간 선택기(BC2)와 펄스 발생기(GP) 및 이산 펄스 발생기(PI)가 있다는 점에서 이산 회로 수와 다릅니다.

여기서, 위상 변이 변환기(U5)는 펄스 생성기(PI) 및 시간 선택기(BC1)를 포함한다. T보다 훨씬 큰 보정된 기간 Tk 동안 여러 패킷이 장치에 공급되고 그 출력에서 ​​여러 패킷이 형성되며 이는 결과를 평균화하는 데 필요합니다.

U6 펄스는 펄스 셰이퍼(PI)가 주파수를 주어진 계수로 나누는 원리에 따라 작동하기 때문에 T0의 배수인 지속 시간을 가집니다. 신호 U6 펄스는 시간 선택기(BC2)를 엽니다. 결과적으로 여러 패킷이 입력에 도착합니다. U7 신호는 중앙 제어 센터에 연결된 카운터(MF)에 공급됩니다. 장치의 해상도는 U6 세트에 의해 결정됩니다.

위상계의 오류는 신호 U2 및 U1이 0으로 전환되는 시간 간격 동안 변환기에 의한 위상 편이 고정의 정확도가 좋지 않음에도 영향을 받습니다. 그러나 이러한 부정확성은 연구된 입력 신호의 기간보다 훨씬 더 큰 기간 Tk에 대한 계산 결과를 평균화할 때 감소합니다.

이 기사가 위상 미터의 작동 방식에 대한 일반적인 이해를 얻는 데 도움이 되었기를 바랍니다. 다행스럽게도 오늘날 인터넷에는 많은 특수 문헌이 있습니다.