Фазометр принцип работы

Зачем нужен фазометр

В физическом плане, этот прибор предназначен для измерения в определенной точке сети, угла между напряжением и током. Шкала прибора не имеет никаких конкретных величин, а значения являются косинусом угла, который измеряется. Диапазон измерений ограничен крайними значениями в размере -0,5 и 0,5. Центральным является значение равно единице. Дальше поговорим почему он так устроен.

Во время активной нагрузки, когда ток полностью совпадает с имеющимся напряжением, прибор будет показывать единицу. В момент столкновения индуктивности и сопротивления, происходит изменение напряжения, которое начинает отрываться от значений тока.

Угол между током и напряжением прямо пропорционально зависит от индуктивности и ее влияния на сеть. Это естественным образом сказывается на изменении коэффициента мощности, который постепенно уменьшается.

Демонстрирует это и фазометр, стрелка которого постепенно отклоняется к правому значению шкалы. Такая картина характерна для электросетей, к которым подключены электродвигатели высокой мощности или приборы, в составе которых имеются индуктивные катушки.

Теперь, когда мы знаем принцип работы фазометра, можно двигаться дальше. Картина, описанная выше, может меняться. Вызывается это доминированием емкости в электросети. В это время значение тока начинает превышать такой же показатель напряжения, а стрелка фазометра начинает стремиться в левую часть шкалы.

Направление уклона стрелки демонстрирует индуктивность типа нагрузки, или же его емкостный тип. На основании этого соотношения и получается отклонение, описывающее разность уровней тока и напряжения, которые образовались в сети.

Управление коэффициентом мощности

Как это работает на практике. Если вы видите, что показатель косинуса близок к единице, стоит понимать, что соотношение энергии, которая потребляется максимально точно используется для полезной работы. Если стрелка уходит в левую часть, электроэнергия начинает расходоваться на бесполезный нагрев приборов, подключенных к сети, таких, как электродвигатели, обмотки разных трансформаторов, или простые кабельные линии. Сопровождается это снижением напряжения в сети, что влечет за собой увеличение потребляемой мощности всем оборудованием, для обеспечения стандартной полезной работы.

С тем, что такое фазометр, мы разобрались, ровно, как и с тем, как он работает, и что показывает. Приемлемыми значениями прибора будут коэффициенты в пределах 1-0,95, при отклонении в сторону индуктивности, вправо. Но, если значение будет переходить в индуктивность, то как это компенсировать?

Это не проблема, поскольку на всех электрических подстанциях устанавливаются специальные батареи из конденсаторов, которые занимаются компенсированием так званой реактивной мощности. Уже по описанию не сложно понять, чем такие устройства занимаются. Они уравнивают, компенсируют имеющуюся в сети индуктивность, которая создает негативное сопротивление, а значит нивелируют угол, образовавшийся между осями напряжения и тока, что в последствии и продемонстрирует такой прибор, как фазометр.

У такого подхода есть и свои минусы. Если такие конденсаторы имеют постоянную емкость, это приводит к проблемам, которые возникают во время подключения к сети пользователей, которые располагают небольшим уровнем индуктивного сопротивления. В таком случае происходит изменение коэффициента соотношения в мощности.

В таком сценарии, компенсирование становится не просто низкоэффективным, но и местами вредным. Принцип работы фазометра заключается и в обнаружении подобных проблем. Если нет необходимости, установки для компенсации устроены так, что могут работать в автоматическом режиме, и, если нет необходимости, не вмешиваются в электрическую сеть.

Управляется это специальными автоматами, которые включают установку только при определенном значении косинуса угла. Происходит это за счет изменения емкости батареи, тем самым регулируя нужный уровень соотношения тока и напряжения в сети. Такие установки являются очень мощными, и работают под напряжением в несколько тысяч вольт.

Автоматические системы обычно устанавливают на крупных предприятиях, где идет значительное потребление электроэнергии за счет огромного количества высокомощных приборов. В локальных подстанциях, которые расположены в жилых районах города и в сельской местности, емкость установки рассчитывается при монтаже, после чего не меняется.

Синхронные генераторы

Персоналу, который допускается к работе с синхронными генераторами, инструкция по использованию фазометра не нужна, поскольку это квалифицированные электрики. Такие люди знают, что мощность синхронного генератора прямо пропорционально зависима и от мощности ротора, в частности от уровня тока, который в нем возбужден.

Во время своей работы, специалисты должны следить и постоянно отслеживать изменения в значении косинуса угла, который показывает фазометр. Отталкиваясь от этого значения, регулировать уровень тока внутри контура. Обычно, в режиме нормальной работы, за всё это отвечает автоматическая система, которая регулирует необходимые значения.

Но специалист необходим во время нештатных ситуаций, таких, как запуск генератора для работы, или же во время его отказа, когда нужно перезагрузить и запустить его в ручном режиме. Для этого используется панель генератора, в которую вмонтирован фазометр.

При этом не нужно знать, как правильно подключать фазометр, поскольку он уже подключен к контуру. Он постоянно отслеживает изменения в сети, и когда стрелка уходит в правую сторону, срабатывает предупреждение, ведь в такой ситуации может произойти существенный перегрев генератора и обмотки его статора.

Если стрелку повело в право, а нагрузка перешла в емкостную, также срабатывает сигнализация. Всё потому, что в таком режиме генератор начинает потреблять самостоятельно энергию из сети, а это уже аварийная ситуация в режиме работы.

Виды фазометров

Как и при выборе любого другого устройства, здесь перед покупателем стоит простой вопрос – какой фазометр лучше выбрать?

Фазометры, которые работают по щитовому принципу, могут быть двух модификаций – оборудованы стрелочным интерфейсом, или же более современным цифровым. Отличий в качестве работы между ними нету, но стрелочные более распространены среди профильного персонала, который работает с электроэнергией, поскольку более наглядно демонстрирует изменения в сети.

Есть еще фазометры, которые применяются только в лабораториях. Они чаще используются в настольных установках, радиоэлектронных приборах и устройствах, нуждающихся в ремонте. Принцип их работа абсолютно идентичен обычным фазометрам.

Актуальным стандартом для комплексного электрооборудования, использующегося для накладки, все измерительные приборы исполняются в варианте с циферблатами. Более того, чаще всего они являются частью какого-то универсального устройства, которое находит множество областей для применения.

То же самое происходит и с щитовыми устройствами, при создании которых тоже используется принцип универсальности. Многие из них также объединяются в один многозадачный прибор, который одновременно может работать со многими величинами, что определяется режимом использования и потребностями пользователя.

Цифровые фазометры

• Цифровые частотомеры и фазометры.

  Современные цифровые частотомеры многофункциональны, т.с. они могут работать в разных режимах измерения — частоты синусоидального или импульсного напряжения, интервала времени. Принцип действия цифрового частотомера заключается в следующем (рис. 6.3.5). Из периодического сигнала u(Fx),…
  (ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА. ТОМ 3. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ)

• Использование электронной цифровой подписи

  В Правилах электронного документооборота корпоративной информационной системы обязательно предусматривается порядок использования в электронном документе электронной цифровой подписи (ЭЦП) и сертификатов ключей ЭЦП: o электронный документ считается подписанным уполномоченным лицом, если он заверен (подписан)…
  (Коммерческая логистика)

• Цифровые отношения

  Компании, желающие выиграть в новую эпоху, должны учитывать, что потребители формируют свой пользовательский опыт на основе собственных потребностей и ожиданий. Покупатели ожидают, что компания предоставит им возможность удобным образом контролировать и менять способы взаимодействия с поставщиком в зависимости…
  (Маркетинг)

• Стадия «ранний рост»: высокотемпературные радиационно-стойкие цифровые датчики, ООО «ЭКСА», 2013

  Инновационный продукт – высокотемпературный радиационно-стойкий цифровой датчик, разработанный МИП ООО «ЭКСА» в настоящий момент представлен в качестве экспериментального образца. В результате тестирования прототипа (на предыдущей стадии) были определены технические характеристики. Установленные…
  (Инновационный менеджмент)

• ОСНОВЫ СХЕМОТЕХНИКИ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ

  В результате изучения главы 3 студент должен: знать • арифметические и логические основы построения цифровой полупроводниковой электроники; • основные виды комбинационных цифровых устройств; • основные виды последовательностных цифровых устройств; уметь • разрабатывать принципиальные электрические…
  (Электроника)

• Алгебра логики и цифровые электронные схемы

  Возникает вопрос: как можно представить логические функции с помощью электрических схем? Так как логические переменные могут иметь только два дискретных значения, следует обратить внимание на схемы, которые могут находиться в двух легко различимых состояниях. Такими схемами являются электрические переключающие…
  (Электроника)

• СХЕМОТЕХНИКА ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЦИФРОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

  В результате изучения главы 4 студент должен: знать • основы построения запоминающих устройств; • структуру микропроцессорных систем и режимы обмена; • работу основных узлов микропроцессора; • работу основных интерфейсных устройств; • виды программируемых логических интегральных схем; • принципы…
  (Электроника)

• Цифровая запись информации

  Одновременно с управленческими текстовыми документами развивались и другие системы записи информации. Так, в 3-м тыс. до н.э. в Вавилоне применялась клинописная запись счета. Это была позиционная система, когда от положения (позиции) значка зависел его смысл. Следы этой шестидесятеричной системы сохранились…
  (Документоведение)

• Разновидности цифровых растровых изображений

  Цветное индексированное изображение – такое изображение, цвет каждого элемента которого задается в специальной таблице – палитре. Каждый элемент изображения имеет в качестве цвета некий условный индекс, который расшифровывается по таблице цветов (палитре) в реальные компоненты цвета, что позволяет для…
  (Информатика для гуманитариев)

5. Простой фазоуказатель

Простой фазоуказатель

Нередко при подключении электрических устройств, питающихся от трехфазного напряжения, бывает необходимо знать порядок расположения фаз. Под правильной фазировкой подключения понимается положение когда по отношению к проводу, условно принятому за фазу А, положительный максимум напряжения наступает сначала в фазе В, затем в С, после чего снова в А, и т.д., как это показано на рис. 1.18.

Если при подключении асинхронного трехфазного электромотора нужное направление вращения можно получить, поменяв местами любые два подходящих провода, то эксперименты при подключении схемы мощного электропривода без соблюдения заданной фазировки могут привести к его повреждению.

Простое устройство, схема которого приведена на рис. 1.19, позволяет легко определить последовательность фаз. В отличии от фазоуказателя промышленного изготовления, данное не содержит вращающихся частей и имеет меньшие габариты, что более удобно. Кроме того, он работает в любом положении. Светящаяся лампа (одна из двух) покажет, к какому проводу фазоуказателя подключена фаза В. Если же светятся одновременно две лампы, то это говорит об отсутствии соединения в цепи А.

Работа устройства основана на использовании свойств комплексного значения сопротивления конденсатора (фазовый сдвиг проходящего через него напряжения).

Подробно принцип работы данного устройства и его математическое обоснование описано в литературе . В случае если проводимости цепей конденсатора и лампы на частоте 50 Гц выбраны

одинаковыми, то в результате векторного сложения напряжения в цепи R1-HL1, подключенной к фазе В, будет действовать напряжение 1,4Uф, а в цепи фазы С — 0,4Uф, где Uф — фазное напряжение в проводах. Но так как используемые лампы обладают нелинейным сопротивлением, которое в десятки раз выше в нагретом состоянии, то светиться будет только одна лампа, которая подключена к фазе В.

В конструкции применены конденсаторы С1, С2 типа К73-17 на 630 В, резисторы R1…R4 типа МЛТ-2 (с рассеиваемой мощностью не менее 2 Вт). Их сопротивление может быть 7,5 кОм или 8,2 кОм. Лампы HL1, HL2 любые малогабаритные (индикаторные) на рабочее напряжение 28 В и мощностью 2,8 Вт (сопротивление лампы около 50 Ом).

При использовании указанных деталей схема конструктивно легко помещается в диэлектрической (пластмассовой) коробке с размерами 65х60х25 мм, рис. 1.20. Из нее выходят три толстых провода

с острыми концами. В качестве контактных проводов лучше использовать изолированные одножильные (медные) с сечением 2,5…4 мм кв., например типа ПВ-3. Они обеспечат достаточную жесткость для прижима к токопроводящим цепям. А в случае необходимости — легко изгибаются в нужном направлении. Это позволяет проводить измерение только одной рукой.

Для удобства использования фазоуказателя лампы HL1 и HL2 лучше располагать рядом с соответствующим контактным проводом. В этом случае место, где будет светиться индикаторная лампа, соответствует фазе В.

Аналогичное по принципу работы устройство, но более малогабаритное, можно собрать по схеме, показанной на рис. 1.21. В ней в качестве индикаторов фазы «В» могут использоваться две одинаковые неонки любого типа. Электрическая схема содержит больше радиоэлементов, но все они малогабаритные, так как работают при меньшем токе, что позволяет использовать малогабаритные резисторы (меньшей мощности).

Резистор R3 не является обязательным, но он позволяет исключить сохранение на конденсаторах С1, С2 остаточного заряда (аналогично его можно установить и на схеме рис. 1.19).

Конденсаторы подойдут любого типа с допустимым обратным напряжением не менее чем 500 В, например К42У-2 на 630 В.

При изготовлении устройства может потребоваться подбор номиналов резисторов R2 и R5 для того чтобы исключить одновременное свечение индикаторов.

Как выполнить проверку?

Сам прибор (предоставлен на фото ниже) представляет собой три обмотки и диск, который вращается при проверке. На нем нанесены черные метки, которые чередуются с белыми. Это сделано для удобства считывания результата. Работает прибор по принципу асинхронного двигателя.

Итак, подключаем на выводы прибора три провода от источника трехфазного напряжения. Нажимаем кнопку на приборе, которая расположена на боковой стенке. Увидим, что диск начал вращаться. Если он крутится по направлению нарисованной на приборе стрелки, значит, чередование фаз прямое и соответствует одному из вариантов порядка АВС, ВСА или САВ. Когда диск будет вращаться в противоположную стрелке сторону, можно говорить об обратном чередовании. В таком случае возможен один из таких трех вариантов – СВА, ВАС или АСВ.

Если возвращаться к истории с монтажниками, то все что они сделали – это лишь определение чередования фаз. Да, в обоих случаях порядок совпал. Однако нужно было еще проверить фазировку. А ее невозможно выполнить с помощью фазоуказателя. При включении были соединены разноименные фазы. Чтобы узнать где условно А, В и С, нужно было применить мультиметр или осциллограф.

Мультиметром измеряется напряжение между фазами разных источников питания и если оно равно нулю, то фазы одноименные. Если же напряжение будет соответствовать линейному напряжению, то они разноименные. Это самый простой и действенный способ. Более подробно о том, как пользоваться мультиметром, вы можете узнать в нашей статье. Можно, конечно, воспользоваться осциллографом и смотреть по осциллограмме какая фаза от какой отстает на 120 градусов, но это нецелесообразно. Во-первых, так на порядок усложняется методика, и во-вторых такой прибор стоит немалых денег.

На видео ниже наглядно показывается, как проверить чередование фаз:

Когда нужно учитывать порядок?

Проверить чередование фаз нужно при эксплуатации трехфазных электродвигателей переменного тока. От порядка фаз будет меняться направление вращения двигателя, что иногда бывает очень важно, особенно если на участке находится много механизмов, использующих двигатели.

Также важно учитывать порядок следования фаз при подключении электросчетчика индукционного типа СА4. Если порядок будет обратный возможно такое явление как самопроизвольное движение диска на счетчике. Новые электронные счетчики, конечно, нечувствительны к чередованию фаз, но на их индикаторе появится соответствующее изображение.

Если имеется электрический силовой кабель, с помощью которого необходимо выполнить подключение трехфазной сети питания, и нужен контроль фазировки, выполнить его можно и без специальных приборов. Зачастую жилы внутри кабеля отличаются по цвету изоляции, что сильно упрощает процесс «прозвонки». Так, чтобы узнать где условно находится фаза А, В или С понадобится лишь снять наружную изоляцию кабеля. На двух концах мы увидим жилы одинакового цвета. Их мы и примем за одинаковые. Подробнее о цветовой маркировке проводов вы можете узнать из нашей статьи.

Но все же слепо доверяться такой маркировке нельзя. Так, на практике бывают случаи, что производители кабеля не могут гарантировать что в начале и в конце кабеля цвет жил будет один и тот же. Поэтому нужно все равно прозвонить жилы прозвонкой.

Теперь вы знаете, что такое чередование фаз в трехфазной сети и как его проверить с помощью приборов. Надеемся, информация была для вас полезной и интересной!

Советуем также прочитать:

• Методика измерения петли фаза-ноль
• Что такое реле контроля напряжения
• Как выбрать тепловое реле для защиты двигателя