Ángulo de fase entre corriente y tensión. Obtención del cambio de fase requerido

Las unidades de medida para el cambio de fase son radianes y grados:

1° = π/180 rad.

En la clasificación del catálogo, los medidores electrónicos de diferencia de fase y tiempo de retardo de grupo se designan de la siguiente manera: F1 - dispositivos estándar, F2 - medidores de fase, FZ - medición de desfasadores, F4 - medidores de tiempo de retardo de grupo, F5 - medidores de correlación.

Los medidores de fase electromecánicos en el panel frontal tienen el signo ∆φ.

La fase caracteriza el estado del proceso armónico en en este momento tiempo:

tu(t) = Eh pecado (ωt+ φ).

La fase es el argumento completo de la función seno ( ωt+φ). Normalmente, ∆φ se mide para oscilaciones de la misma frecuencia:

tu 1(t) =Eh pecado( ωt+ φ 1);

tu 2(t) =Eh pecado( ωt+φ2).

En este caso, el cambio de fase

∆φ = ( ωt+ φ 1) - ( ωt- φ 2) = φ 1 - φ 2 (5.10)

Para simplificar, tomamos la fase inicial de una oscilación como cero (por ejemplo, φ 2 = 0), luego ∆φ = φ 1.

El concepto anterior de cambio de fase se aplica sólo a señales armónicas. Para señales no armónicas (pulsos) es aplicable el concepto de cambio de tiempo (tiempo de retardo) t 3), cuyos diagramas se muestran en la Fig. 5.6.

Arroz. 5.6. Diagramas de tensión con cambio de tiempo.

La medición de cambio de fase se usa ampliamente en industrias y frecuencias ultra altas, es decir. en todo el rango de frecuencia.

El cambio de fase se produce, por ejemplo, entre los voltajes de entrada y salida de una red de cuatro terminales, así como en circuitos de alimentación de CA entre corriente y voltaje y determina el factor de potencia (cos φ) y, por lo tanto, la potencia en el circuito bajo estudiar.

Para medir el cambio de fase en frecuencias industriales Los medidores de fase electromecánicos de sistemas electrodinámicos y ferrodinámicos se utilizan ampliamente. Las desventajas de estos medidores de fase son el consumo de energía relativamente grande de la fuente de señal y la dependencia de las lecturas de la frecuencia. El error relativo reducido de los medidores de fase electromecánicos no supera el ±0,5%.

Dependiendo de la precisión requerida para medir el cambio de fase y la frecuencia de la señal, se utiliza uno de los siguientes: siguientes métodos: oscilográfico (uno de tres), compensación, método de conteo electrónico discreto, método para convertir el cambio de fase en pulsos de corriente, método de medición utilizando medidores de fase basados ​​​​en un sistema de microprocesador, método de conversión de frecuencia de señal.

métodos oscilográficos, a su vez, se dividen en tres: barrido lineal, barrido sinusoidal (elipse) y barrido circular.

Para implementación método de barrido lineal utilice un osciloscopio de dos canales o dos haces (o un osciloscopio de un solo haz con un interruptor electrónico). La pantalla produce una imagen de señales sinusoidales (Fig. 5.7).

Arroz. 5.7. Oscilogramas de dos señales sinusoidales al medir el cambio de fase utilizando el método de barrido lineal

Señales tu 1(t)Y tu 2(t) se suministran a las entradas Y1 e Y2 del osciloscopio. Para asegurar la inmovilidad de los oscilogramas, es necesario sincronizar el barrido con una de las señales en estudio.

Por segmentos medidos 0 a y 0 b el cambio de fase se calcula a partir de la relación

(5.11)

El método de barrido lineal permite determinar el signo del cambio de fase y cubre todo el rango de medición: 0...360°. El error del método es ± (5...7°) y está determinado por la no linealidad del voltaje desplegado, la imprecisión en la medición de las dimensiones lineales de los segmentos 0 A y 0 b, la calidad del enfoque y el brillo del haz (es decir, la habilidad del operador).

Método de barrido sinusoidal implementado usando uno; osciloscopio de haz. Señales de voltaje probadas tu 1 (t) Y u2(t) se suministran a las entradas X e Y del osciloscopio cuando el generador de escaneo lineal interno está apagado. En la pantalla aparecerá una figura en forma de elipse (Fig. 5.8), cuya forma depende del desfase entre las dos tensiones y sus amplitudes. El cambio de fase está determinado por la fórmula.

(5.12)

Arroz. 5.8. El oscilograma resultante al medir el cambio de fase utilizando el método de barrido sinusoidal

Para reducir el error, las amplitudes se ecualizan antes de la medición. Xt Y Ym su suave regulación a lo largo de los canales Y y X.

El método de barrido sinusoidal le permite medir el cambio de fase en el rango de 0...180° sin determinar el signo.

El error al medir ∆φ mediante el método de barrido sinusoidal (método de la elipse) depende de la precisión de la medición de los segmentos incluidos en la ecuación (5.12), de la calidad del enfoque y del brillo del haz en la pantalla CRT. Estas razones tienen un efecto notable con un cambio de fase cercano a cero y 90°.

Ambos métodos considerados son indirectos y bastante laboriosos.

Método de escaneo circular - el método oscilográfico más conveniente para medir el cambio de fase. En este caso, el signo del desfase se determina en todo el rango de medición del ángulo (0...360°). El error de medición es constante en todo el rango.

Diagrama de bloques osciloscopio al medir el cambio de fase usando el método de escaneo circular se muestra en la Fig. 5.9, A.

Arroz. 5.9. Diagrama de bloques de la implementación del método de escaneo circular. (a), lectura de ángulo (b) y diagramas de señales sinusoidales. (V) al medir el cambio de fase

Las entradas X e Y del osciloscopio se alimentan con señales de tensión sinusoidales. tu 1 Y U 3, desplazados entre sí 90° mediante un desfasador que consta de una resistencia y un condensador. Si las resistencias de los brazos son iguales, las amplitudes de voltaje tu 1 Y tu 3 también son iguales y en la pantalla se observará un oscilograma en forma de círculo (Fig. 5.9, b).

Señales comparables tu 1 (t) Y u2(t) se suministran a las entradas de dos modeladores idénticos, que convierten voltajes sinusoidales en una secuencia de pulsos unipolares cortos con voltaje U 4 Y U 5(Figura 5.9 , V) con frentes empinados. El inicio de los pulsos coincide con el momento de transición de las sinusoides a lo largo del eje del tiempo a medida que aumentan. Señales con voltaje U 4 Y U 5 llegan al circuito lógico OR, donde se suman, y aparece una secuencia de pulsos con voltaje en la salida U6, que se alimentan al electrodo de control (modulador) del tubo, controlando el brillo del haz en los puntos 1 y 2, y se observan puntos de mayor brillo en el círculo en los puntos 1 y 2.

El cambio de fase entre señales ocurre de la siguiente manera (ver Fig. 5.9, b). Al medir, el centro del transportador transparente está alineado con el centro del círculo, cuya circunferencia total corresponde a 360°. Para el periodo t señales en estudio con voltaje tu 1 Y tu 2 el haz de electrones describe un círculo. El haz describe un arco entre los puntos 1 y 2, cuya longitud es igual a un cierto ángulo α, durante el tiempo de retardo de estas señales: ∆ t =∆φ t/ 360°, desde donde α= ∆φ.

error absoluto las mediciones utilizando el método de escaneo circular alcanzan 2...5° y dependen de la precisión de determinar el centro del círculo, la precisión de medir el cambio de fase utilizando un transportador y el grado de identidad del umbral de respuesta de ambos formadores.

Método de compensación(método de superposición) se implementa utilizando un osciloscopio. El diagrama del método se muestra en la Fig. 5.10, A.

Arroz. 5.10. Esquema para implementar el método de compensación ( A) y oscilograma (6) al medir el cambio de fase

Señales con voltaje tu 1 Y tu 2 se suministran a las entradas Y y X del osciloscopio, a la entrada Y, a través de un desfasador graduado, y a la entrada X directamente.

Cambio de fase entre voltajes de prueba. tu 1 Y tu 2 determinado cambiando la fase de la señal con voltaje tu 3 desfasador hasta que aparezca una línea recta inclinada en la pantalla (Fig. 5.10, b), lo que indica que las fases de ambas señales son iguales. El desfase determinado ∆φ se cuenta en la escala del desfasador con respecto a la posición primaria, correspondiente a una rotación de fase de 180°. Para reducir el error de medición, es necesario corregir los cambios de fase creados por los amplificadores de los canales de desviación vertical y horizontal del haz del osciloscopio. Este procedimiento se lleva a cabo en la misma secuencia que cuando se mide el cambio de fase utilizando un método de barrido sinusoidal (ver Fig. 5.8). Se puede utilizar un voltímetro electrónico como indicador de cero.

El error de medición utilizando el método de compensación es pequeño (0,2...0,5°) y está determinado principalmente por la calidad de la calibración del desfasador.

El método de compensación también se utiliza en el rango de microondas cuando se mide el cambio de fase introducido por cualquier elemento incluido adicionalmente en la ruta de microondas (filtro, sección de guía de ondas). El diagrama de bloques para medir el cambio de fase usando el método de compensación se muestra en la Fig. 5.11.

Arroz. 5.11. Diagrama de bloques para medir el cambio de fase en el rango de microondas mediante un método de compensación

El proceso de medición se realiza en el siguiente orden. Cuando se desconecta el elemento de prueba Z, se cortocircuita con un enchufe la ruta de microondas en la salida del desfasador. Cuando se enciende el generador, se establece una onda estacionaria en el camino. desde el minimo onda estacionaria es más pronunciado que el máximo, luego, al ajustar el desfasador, el nodo de onda estacionaria se mueve con respecto al plano transversal de la sonda para que el dispositivo rectificador (miliamperímetro) muestre el mínimo, y las lecturas de φ 1, el desfasador , se anotan. Luego, entre el desfasador y el enchufe, se conecta el elemento de prueba Z, creando un desplazamiento del nodo de voltaje de onda estacionaria, y nuevamente, usando el desfasador, se logra la lectura mínima del indicador, que será φ 2 cuando se cuente la escala del desfasador.

El cambio de fase introducido por el elemento Z en estudio en la ruta de microondas está determinado por la fórmula

En lugar de un desfasador y una sonda, en el circuito considerado se puede utilizar un cable de medición. El método de compensación descrito es indirecto.

Un medidor de fase de dos canales le permite medir el cambio de fase directamente. El principio de funcionamiento de un medidor de fase de dos canales se basa en convertir el desfase en pulsos rectangulares. En la Fig. 5.12.

Arroz. 5.12. Diagrama de bloques de un medidor de fase de dos canales ( A), diagramas de temporización de la señal que explican su funcionamiento. (6) y un gráfico de lecturas del indicador en relación con ∆φ ( V)

El medidor de fase consta de un convertidor ∆φ en un cambio de tiempo ∆ t, igual al cambio de fase deseado ∆φ y al indicador de medición. El convertidor consta de dos acondicionadores de señal idénticos y un sumador que sirve como disparador.

Señales de voltaje probadas tu 1 Y tu 2 con un cambio de fase ∆φ se alimentan a las entradas de dos modeladores idénticos, que convierten las señales sinusoidales entrantes en una secuencia de pulsos cortos con voltaje tu 3 Y U4. Pulsos con voltaje tu 3 dispara el gatillo y los pulsos de voltaje U 4 colóquelo en su posición original. Como resultado, se forma una secuencia periódica de pulsos en la salida, cuyo período de repetición y duración son iguales al período de repetición. t y cambio de tiempo ∆ t señales estudiadas con amplitud Soy.

Como indicador de medición se utiliza con mayor frecuencia un microamperímetro de un sistema magnetoeléctrico, cuyas lecturas son proporcionales al valor de corriente promedio durante el período de repetición de la señal. T.

Como se puede ver en el diagrama de tiempos. Yo = f (t) ( ver fig. 5.12, b), en el circuito del dispositivo de medición se obtienen pulsos rectangulares con una duración de ∆ t. En consecuencia, el valor medio de la corriente que circula por los dispositivos durante el período es proporcional al doble del intervalo de tiempo relativo:

Del gráfico (ver Fig. 5.12, b) De ello se deduce que el cambio de fase entre las señales estudiadas con voltaje. tu 1 Y tu 2 corresponde al cambio de tiempo ∆ t y se puede expresar mediante la fórmula

de lo cual se deduce que el ángulo de fase depende linealmente de la relación ∆ t/t:

Sustituyendo la ecuación (5.15) en la expresión (5.14), obtenemos

(5.16)

En valor constante amplitud de los pulsos de salida escala de un indicador que mide el valor promedio de la corriente yo 0, graduado en valores ∆φ. En este caso, la escala indicadora del medidor de fase será lineal. La ventaja de un medidor de fase de dos canales es medición directa∆φ en el rango de ±180°.

método electrónico cuenta discreta es la base para el funcionamiento de un medidor de fase digital y consta de dos etapas principales: convertir el cambio de fase en el intervalo de tiempo correspondiente y medir este intervalo de tiempo mediante el método de conteo discreto.

En la figura 1 se presenta un diagrama de bloques simplificado de un medidor de fase digital y diagramas de tiempo que explican su funcionamiento. 5.13.

Arroz. 5.13. Diagrama de bloques de un medidor de fase al medir el cambio de fase mediante el método de conteo discreto (a) y diagramas de tiempos de señales que explican su funcionamiento. (b)

La señal sinusoidal generada por el oscilador de cuarzo se alimenta al bloque de formación, en cuya salida se generan pulsos de conteo que llegan a una entrada del selector de tiempo. Su otra entrada recibe una secuencia convertida de pulsos de duración ∆ t con período de repetición de las señales estudiadas T. El selector se abre sólo durante un tiempo igual a la duración ∆ t pulsos con voltaje tu 3 y pasa pulsos de voltaje al contador U 4 del generador. El selector de tiempo genera paquetes de pulsos con voltaje. U 5 ( sin cambiar el período T), llegando al mostrador en un solo paquete.

Dónde T 0 - Período de repetición del conteo de pulsos de un oscilador de cuarzo.

Sustituyendo la relación por ∆ en la fórmula (5.17) t A partir de la fórmula (5.16), determinamos ∆φ para señales con voltaje. tu 1 Y tu 2

(5.18)

El error de medición general mediante este método depende del error de discreción, que se debe al hecho de que el intervalo ∆ t medido con precisión a un período T 0, y de la inestabilidad del tiempo de respuesta del convertidor.

Grandes oportunidades Tienen medidores de fase con un microprocesador incorporado, que puede medir el cambio de fase entre dos señales periódicas para cualquier período seleccionado.

La Figura 5.14 muestra un diagrama de bloques de un medidor de fase con un microprocesador incorporado y diagramas de tiempos de señales que explican su funcionamiento.

Después del dispositivo de entrada, señales sinusoidales con voltaje. tu 1 Y tu 2 llegan a las entradas de un convertidor de pulsos, en el que se convierten en pulsos cortos con voltaje Ud." 1 y Ud." 2 Usando el primer par de estos pulsos, el controlador 1 genera un pulso con voltaje tu 3 duración ∆ t, que es igual al cambio de tiempo de las señales con voltaje tu 1 Y U2. Este pulso abre el selector de tiempo 1, y durante su funcionamiento, los pulsos de conteo con un período de repetición pasan a la entrada del contador 1. T 0, que son generados por el microprocesador. 1 paquete de pulsos de voltaje pasado a la entrada del contador U 4 mostrado en la Fig. 5.14, b. El número de pulsos en un paquete se expresa mediante la fórmula

Al mismo tiempo, el controlador 2 genera pulsos con voltaje. U5, con duración, igual al periodo repetición de las señales estudiadas con voltaje. tu 1 Y U2. Este pulso abre el selector 2 (mientras dura su acción) y pasa un paquete de pulsos de voltaje desde el microprocesador al contador 2. U 6 y con punto T0, cuyo número en el paquete es

Arroz. 5.14. Diagrama de bloques de un medidor de fase con microprocesador incorporado ( A) y diagramas de temporización de la señal que explican su funcionamiento. (b)

Para determinar el valor deseado del cambio de fase ∆φ para el período de repetición de señal seleccionado t es necesario encontrar la razón de las cantidades (5.19) y (5.20), igual a

entonces teniendo en cuenta fórmula básica∆φ = 360° ∆ t/t multiplica esta relación por 360°:

(5.21)

Este cálculo realizado por un microprocesador, al que se transmiten los códigos numéricos generados por los contadores 1 y 2 norte Y NORTE. Con el programa de microprocesador apropiado, la pantalla muestra el valor del cambio de fase ∆φ para cualquier período seleccionado T. Al comparar tales cambios en diferentes periodos Es posible observar fluctuaciones de ∆φ y estimar sus parámetros estáticos, que incluyen expectativa matemática, dispersión, desviación estándar, cambio de fase promedio medido.

Al medir con un medidor de fase con un microprocesador incorporado, el valor promedio del cambio de fase ∆φ para cantidad especificada A periodos t Los contadores 1 y 2 acumulan códigos para el número de pulsos recibidos en sus entradas durante A períodos, es decir códigos numéricos ordenador personal Y N.K. respectivamente, transmitidos al microprocesador.

Sólo se puede obtener un pequeño error al medir ∆φ con este medidor de fase a una frecuencia suficientemente baja de las señales en estudio. La conversión de señal preliminar (heterodina) le permite ampliar el rango de frecuencia.

Las principales características metrológicas de los medidores de fase que es necesario conocer al elegir un dispositivo incluyen las siguientes:

· finalidad del dispositivo;

· rango de medición del cambio de fase;

· rango de frecuencia;

· error de medición permitido.

la ley de ohm para C.A.

Si el circuito contiene no solo componentes activos, sino también reactivos (capacitancia, inductancia) y la corriente es sinusoidal con una frecuencia cíclica ω, entonces la ley de Ohm está generalizada; las cantidades incluidas en él se vuelven complejas:

U = I Z

U = U 0 mi iωt- tensión o diferencia de potencial,

I- fuerza actual,

Z = Re -iδ- resistencia compleja (impedancia),

R = (R a 2 +R r 2 ) 1/2 - resistencia total,

R r = ωL - 1/ωC- resistencia reactiva(diferencia entre inductivo y capacitivo),

R A- resistencia activa (óhmica), independiente de la frecuencia,

δ = -arctgR r /R a- desfase entre tensión y corriente.

En este caso, la transición de variables complejas en los valores de corriente y voltaje a valores reales (medidos) se puede realizar tomando la parte real o imaginaria (¡pero en todos los elementos del circuito igual!) del valores complejos de estas cantidades. En consecuencia, la transición inversa se construye para, por ejemplo, U = U 0 pecado(ωt + φ) tal selección U = U 0 mi iωt, Qué InorteU = U. Entonces todos los valores de corrientes y voltajes en el circuito deben considerarse como F = ImF.

Si la corriente varía con el tiempo, pero no es sinusoidal (ni siquiera periódica), entonces puede representarse como la suma de componentes sinusoidales de Fourier. Para circuitos lineales, se puede considerar que las componentes de la expansión de Fourier de la corriente actúan de forma independiente.

También cabe señalar que la ley de Ohm es sólo la aproximación más simple para describir la dependencia de la corriente de la diferencia de potencial y para algunas estructuras es válida sólo en un rango estrecho de valores. Para describir sistemas más complejos (no lineales), cuando no se puede descuidar la dependencia de la resistencia de la corriente, se acostumbra discutir la característica corriente-voltaje. También se observan desviaciones de la ley de Ohm en los casos en que la tasa de cambio del campo eléctrico es tan alta que no se puede descuidar la inercia de los portadores de carga.

2. ¿Cuál es el cambio de fase entre voltaje y corriente en un circuito que contiene una bobina o capacitancia?

cambio de fase- diferencia entre fases iniciales dos cantidades variables que cambian periódicamente a lo largo del tiempo con la misma frecuencia. El cambio de fase es una cantidad adimensional y se puede medir en grados, radianes o fracciones de período. En ingeniería eléctrica, el cambio de fase entre tensión y corriente determina el factor de potencia en los circuitos de CA.

En la técnica de radio se utilizan ampliamente circuitos RC, que desplazan la fase aproximadamente 60°. Para cambiar la fase 180°, es necesario conectar tres cadenas RC en serie. Utilizado en generadores RC.

La FEM inducida en los devanados secundarios de un transformador para cualquier forma de corriente coincide en fase y forma con la FEM en el devanado primario. Cuando los devanados se encienden en antifase, el transformador cambia la polaridad de la tensión instantánea a la opuesta; en el caso de tensión sinusoidal, desplaza la fase 180°. Utilizado en el generador Meissner, etc.

figura 305

Arroz. 305. Experiencia en la detección de cambios de fase entre corriente y voltaje: a la izquierda - diagrama experimental, a la derecha - resultados da la forma del voltaje entre las placas del capacitor (puntos a y b), porque en este bucle del osciloscopio la corriente en cada instante de tiempo es proporcional al voltaje. La experiencia demuestra que en este caso las curvas de corriente y tensión están desplazadas en fase, con la corriente adelantando a la tensión en fase un cuarto de período (p/2). Si reemplazamos el capacitor con una bobina con alta inductancia (Fig. 305, b), resultaría que la corriente está desfasada con el voltaje en un cuarto de período (en p/2). Finalmente, de la misma manera se podría demostrar que en el caso de resistencia activa, el voltaje y la corriente están en fase (Fig. 305, c). En el caso general, cuando una sección de un circuito contiene no solo resistencia activa, sino también reactiva (capacitiva, inductiva o ambas), el voltaje entre los extremos de esta sección está desfasado en relación con la corriente, y los rangos de cambio de fase de +p/2 a -p/2 y está determinada por la relación entre la reactivación y la reactancia de una sección determinada del circuito. ¿Cuál es la razón física del cambio de fase observado entre corriente y voltaje? Si el circuito no incluye condensadores ni bobinas, es decir, la resistencia capacitiva e inductiva del circuito se puede despreciar en comparación con la activa, entonces la corriente sigue al voltaje, pasando simultáneamente con él a través de valores máximos y cero, como se muestra en Higo. 305, v. Si el circuito tiene una inductancia notable l, entonces cuando la corriente alterna pasa a través de él, un CEM. autoinducción. Esta EMF, según la regla de Lenz, está dirigida de tal manera que tiende a interferir con los cambios en el campo magnético (y, en consecuencia, los cambios en la corriente que crea este campo) que causan la fem. d.s. inducción. A medida que aumenta la corriente, e. d.s. la autoinducción impide este aumento y, por tanto, la corriente alcanza su máximo más tarde que en ausencia de autoinducción. A medida que la corriente disminuye, e. d.s. la autoinducción tiende a mantener la corriente y se alcanzarán valores de corriente cero en más momento tardío que en ausencia de autoinducción. Por lo tanto, en presencia de inductancia, la corriente se retrasa en fase con el flujo de salida en ausencia de inductancia y, por lo tanto, se retrasa en fase con su voltaje. Si la resistencia activa del circuito R puede despreciarse en comparación con su reactancia inductiva XL=wL, entonces el desfase de tiempo de la corriente y el voltaje. es igual T/4(el cambio de fase es p/2), es decir, máximo tu coincide con yo=0, como se muestra en la Fig. 305, b. De hecho, en este caso el voltaje a través de la resistencia activa Ri=0, porque R=0, y por lo tanto todo estrés externo tu esta equilibrado fem inducida, que es opuesto a él en la dirección: u=LDi/Dt. Así, el máximo tu coincide con el máximo Di/Dt, es decir, ocurre en el momento en que i cambia más rápidamente, y esto sucede cuando yo=0. Por el contrario, en el momento en que i pasa por el valor máximo, el cambio actual es el más pequeño ( Di/Dt=0), es decir, en este momento u=0. Si la resistencia activa del circuito R no es tan pequeña como para despreciarla, entonces parte del voltaje externo cae a través de la resistencia. R, y el resto se equilibra con e. d.s. autoinducción: u=Ri+LDi/Dt. En este caso el máximo i distancia del máximo y en tiempo menor que T/4(cambio de fase menos p/2) como se muestra

Fases iniciales de oscilaciones sinusoidales electromagnéticas de tensión primaria y secundaria, con frecuencia. mismo tamaño, pueden diferir significativamente en un cierto ángulo de cambio de fase (ángulo φ). Las cantidades variables pueden cambiar repetidamente durante un cierto período de tiempo con una determinada frecuencia. Si procesos electricos tener un carácter sin cambios, y el cambio de fase igual a cero, esto indica el sincronismo de fuentes de valores de voltaje alterno, por ejemplo, transformadores. El cambio de fase es el factor determinante para el factor de potencia en redes electricas C.A.

El ángulo de cambio de fase se encuentra si es necesario, entonces si una de las señales es una señal de referencia y la segunda señal con una fase al principio coincide con el ángulo de cambio de fase.

El ángulo de cambio de fase se mide utilizando un dispositivo que tiene un error normalizado.

El medidor de fase puede medir el ángulo de cambio dentro del rango de 0 o a 360 o, en algunos casos de -180 o C a +180 o C, y el rango de frecuencias de la señal medida puede oscilar entre 20 Hz y 20 GHz. La medición está garantizada si el voltaje de la señal de entrada está entre 1 mV y 100 V, pero si el voltaje de la señal de entrada excede estos límites, no se garantiza la precisión de la medición.

Métodos para medir el ángulo de fase.

Existen varias formas de medir el ángulo de fase, estas son:

1. Utilizando un osciloscopio de doble haz o doble canal.
2. El método de compensación se basa en comparar el desfase medido con el desfase proporcionado por un desfasador de referencia.
3. El método de suma-diferencia consiste en utilizar señales armónicas o de onda cuadrada conformada.
4. Conversión de cambio de fase en el dominio del tiempo.

Cómo medir el ángulo de fase con un osciloscopio

El método oscilográfico puede considerarse el más sencillo con un error de alrededor de 5o. El cambio se determina mediante oscilogramas. Hay cuatro métodos oscilográficos:

1. Aplicación del barrido lineal.
2. Método de la elipse.
3. Método de escaneo circular.
4. Usando marcas de brillo.

La determinación del ángulo de cambio de fase depende de la naturaleza de la carga. Al determinar el cambio de fase en los circuitos primario y secundario de un transformador, los ángulos pueden considerarse iguales y prácticamente no difieren entre sí.

Ángulo de fase de voltaje medido por fuente de referencia La frecuencia y el uso de un cuerpo de medición permiten garantizar la precisión de todas las mediciones posteriores. Los voltajes de fase y el ángulo de cambio de fase dependen de la carga, por lo que una carga simétrica determina la igualdad del voltaje de fase, las corrientes de carga y el ángulo de cambio de fase, y la carga en términos de consumo de energía en todas las fases de la instalación eléctrica también será igual.

El ángulo de fase entre corriente y tensión en circuitos trifásicos asimétricos no es igual entre sí. Para calcular el ángulo de cambio de fase (ángulo φ), se incluyen en el circuito resistencias (resistencias), inductancias y condensadores (condensadores) conectados en serie.

A partir de los resultados del experimento, se puede determinar que el cambio de fase entre voltaje y corriente sirve para determinar la carga y no puede depender de la corriente y el voltaje variables en la red eléctrica.

Como conclusión podemos decir que:

1. Los elementos constituyentes de una resistencia compleja, como la resistencia y la capacitancia, así como la conductividad, no serán cantidades recíprocas.
2. La ausencia de uno de los elementos hace que los valores resistivos y reactivos, que forman parte del complejo resistencia y conductividad, sean cantidades recíprocas.
3. Las cantidades reactivas en resistencia y conductividad complejas se utilizan con el signo opuesto.

El ángulo de fase entre tensión y corriente siempre se expresa como el principal factor razonado en la resistencia compleja φ.

El cambio de fase es una cantidad adimensional y se puede medir en radianes (grados) o fracciones de período. Con un cambio de fase constante, en particular cero, dicen sobre la sincronicidad dos procesos, o sobre la sincronización completa de dos fuentes de variables.

La fase (ángulo de fase) es el ángulo $\backslash varphi\; =\; 2\; \backslash pi\; \backslash frac\; (t)\; (T)\; ,$ Dónde $t$- período, $t$- la fracción del período de cambio de fase cuando las sinusoides se superponen entre sí. Entonces si las curvas ( variables- las sinusoides: oscilaciones, corrientes) se desplazan entre sí en un cuarto de período, entonces decimos que están desplazadas en fase en $\backslash frac\; (\backslash pi)\; (2)\; ~\; (90^\backslash circ)\; ,$ si por una octava parte (participación) de un período, entonces significa por $\backslash frac\; (\backslash pi)\; (4)$ etc.
Cuando se habla de varias sinusoides desfasadas, los técnicos hablan de vectores de corriente o de tensión. La longitud del vector corresponde a la amplitud de la sinusoide y el ángulo entre los vectores corresponde al cambio de fase. Muchos dispositivos técnicos nos proporcionan no una simple corriente sinusoidal, sino una cuya curva es la suma de varias sinusoides (respectivamente, desfasadas).

La FEM inducida en los devanados secundarios de un transformador para cualquier forma de corriente coincide en fase y forma con la FEM en el devanado primario. Cuando los devanados se encienden en antifase, el transformador cambia la polaridad de la tensión instantánea a la opuesta; en el caso de tensión sinusoidal, desplaza la fase 180°. Utilizado en el generador Meissner, etc.

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Notas

Ver también

Un extracto que caracteriza el cambio de fase.

De la serie "Conceptos básicos físicos sonido" dedicado a explicar los conceptos básicos procesos fisicos con el que tienen que lidiar los músicos y simplemente los amantes de la música. El material se presenta en un lenguaje accesible para personas alejadas de la tecnología, y hoy veremos la fase de la señal y el cambio de fase.

Nos hemos acercado a explicar qué es una fase.

Veamos la fórmula que describe una oscilación sinusoidal:

S(t)=Amp*sin(Ф),

Dónde Calle) es el valor de la señal (nivel de presión sonora, tamaño de la muestra,

nivel de voltaje en la entrada del altavoz) en el momento t;

Amperio- amplitud de la señal (máxima posible significado para esta vibración);

pecado- función sinusoidal.

F- la fase de la señal es igual a:

Ф=2*PI*f+ф/360*2*PI

PI.- número "pi";

F- frecuencia (tono) de la señal en Hertz;

F- cambio de fase de señal en grados.

Fase durante el período de fluctuación cambia de 0 a 360 grados. Luego otra vez, de 0 a 360, y así sucesivamente. Dado que la fase está únicamente relacionada con el nivel de oscilación en el punto del período correspondiente a la fase, entonces:

La fase, con algunas suposiciones, puede considerarse como el nivel de señal instantáneo en un determinado momento dentro de un período.

Cuando el valor de fase es 0 grados, el nivel de señal (onda sinusoidal) es 0.

Con un valor de fase de 90 grados - 1 Pa.

Con un valor de fase de 180 grados, nuevamente 1 Pa.

Con un valor de fase de 360 ​​grados (lo mismo que 0 grados del siguiente período), nuevamente 0 Pa.

Con el tiempo, el nivel de la señal cambia según una determinada ley, por lo que, a grandes rasgos, podemos decir esto:

FASE DE SEÑAL es el nivel de señal en momento actual tiempo.

FASE DE SEÑAL- este es el nivel de presión sonora en el momento actual en nuestro punto en el espacio.

Ahora hablemos de cómo un concepto tan virtual como FASE DE SEÑAL afecta la vida real.

Digamos que dos altavoces generan presiones sonoras variables en la ubicación del oyente, que se suman entre sí. Estas presiones aumentan o disminuyen. Y si suponemos que las presiones de ambas columnas cambian por igual, pero siempre en el lado opuesto. Eso es,

La presión de la primera columna es de 0,5 Pa (pascales), y de la segunda menos 0,5 Pa,

del primero menos 1 Pa, del segundo 1 Pa.

Este fenómeno se llama antifase. El volumen total del sonido en el punto del oyente es siempre cero.

¿Qué es la antifase según la fórmula de oscilación sinusoidal?

S(t)=Amp*sen(2*PI*f+f/360*2*PI)

Esto es cuando la señal en una columna cambia según la fórmula

S(t)=Amperio*sen(2*PI*f+0), cambio de fase f=0 grados.

Y en la otra columna la señal cambia según la fórmula (las señales tienen la misma forma, pero con un retraso de tiempo)

S(t)=Amperios*sen(2*PI*f+180/360*2*PI), cambio de fase f=180 grados.

360 grados es la duración del período de la señal, 180 grados es la mitad del período de la señal.

En otras palabras la oscilación en la segunda columna se retrasa la mitad del período(180 grados).

Si el retraso es cero, entonces el nivel de la señal, por el contrario, aumenta, porque La presión de la primera columna es 1 Pa, de la segunda 1 Pa, en total 1+1=2 Pa. En este caso dicen que señales en fase(el cambio de fase es 0 grados).

En valores de cambio de fase de 0 a 180 grados- total nivel de volumen se convierte menos, aún no será igual a cero en valor cambio de fase 180 grados.

Si cambio de fase se convierte más de 180 grados, entonces el total el nivel de volumen vuelve a subir.

CONTINUARÁ...