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

Фазометр – 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.

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

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.

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:

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.

2. 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.

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.

3. 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: