Fazės kampas tarp srovės ir įtampos. Reikiamo fazės poslinkio gavimas

Fazės poslinkio matavimo vienetai yra radianas ir laipsnis:

1° = π/180 rad.

Katalogo klasifikacijoje elektroniniai fazių skirtumo ir grupės vėlavimo laiko skaitikliai žymimi taip: F1 - standartiniai prietaisai, F2 - faziniai skaitikliai, FZ - matavimo fazių poslinkiai, F4 - grupės vėlavimo laiko matuokliai, F5 - koreliacijos matuokliai.

Elektromechaniniai fazių matuokliai priekiniame skydelyje turi ženklą ∆φ.

Fazė apibūdina harmoninio proceso būseną šiuo metu laikas:

u(t) = Um nuodėmė (ωt+ φ).

Fazė yra visas sinusinės funkcijos argumentas ( ωt+ φ). Paprastai ∆φ matuojamas to paties dažnio virpesiams:

u 1(t) =U m nuodėmė ( ωt+ φ 1);

u 2(t) =U m nuodėmė ( ωt+ φ 2).

Šiuo atveju fazės poslinkis

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

Norėdami supaprastinti, pradinę vieno svyravimo fazę laikome nuliu (pavyzdžiui, φ 2 = 0), tada ∆φ = φ 1.

Aukščiau pateikta fazės poslinkio samprata taikoma tik harmoniniams signalams. Neharmoniniams (impulsiniams) signalams taikoma laiko poslinkio (delsimo laiko) sąvoka t 3), kurių diagramos parodytos fig. 5.6.

Ryžiai. 5.6. Streso diagramos su laiko poslinkiu

Fazių poslinkio matavimas plačiai naudojamas pramonės ir itin aukšti dažniai, t.y. visame dažnių diapazone.

Fazės poslinkis įvyksta, pavyzdžiui, tarp keturių gnybtų tinklo įėjimo ir išėjimo įtampų, taip pat kintamosios srovės maitinimo grandinėse tarp srovės ir įtampos ir nustato galios koeficientą (cos φ), taigi ir galią grandinėje pagal studijuoti.

Norėdami išmatuoti fazės poslinkį pramoniniai dažniai Plačiai naudojami elektromechaniniai elektrodinaminių ir ferrodinaminių sistemų fazmačiai. Tokių fazinių skaitiklių trūkumai yra santykinai didelis energijos suvartojimas iš signalo šaltinio ir rodmenų priklausomybė nuo dažnio. Santykinė sumažinta elektromechaninių fazių matuoklių paklaida yra ne didesnė kaip ±0,5%.

Priklausomai nuo reikalaujamo fazės poslinkio ir signalo dažnio matavimo tikslumo, naudojamas vienas iš šių: sekančius metodus: oscilografinis (vienas iš trijų), kompensavimo, elektroninio diskretinio skaičiavimo metodas, fazių poslinkio pavertimo srovės impulsais metodas, matavimo metodas naudojant fazometrus, paremtus mikroprocesorine sistema, signalo dažnio keitimo metodas.

Oscilografiniai metodai, savo ruožtu skirstomi į tris: linijinį nuskaitymą, sinusoidinį nuskaitymą (elipsę) ir apskritą nuskaitymą.

Dėl įgyvendinimo linijinis šlavimo metodas naudokite dviejų kanalų arba dviejų spindulių osciloskopą (arba vieno pluošto osciloskopą su elektroniniu jungikliu). Ekrane sukuriamas sinusinių signalų vaizdas (5.7 pav.).

Ryžiai. 5.7. Dviejų sinusoidinių signalų oscilogramos, matuojant fazės poslinkį tiesinio šlavimo metodu

Signalai u 1(t) Ir u 2(t) tiekiami į osciloskopo įėjimus Y1 ir Y2. Norint užtikrinti oscilogramų nejudumą, reikia sinchronizuoti braukimą su vienu iš tiriamų signalų.

Išmatuotais segmentais 0 a ir 0 b fazės poslinkis apskaičiuojamas iš santykio

(5.11)

Linijinio šlavimo metodas leidžia nustatyti fazės poslinkio ženklą ir apima visą jo matavimo diapazoną – 0...360°. Metodo paklaida yra ± (5...7°) ir nustatoma pagal išsiskleidžiančios įtampos netiesiškumą, atkarpų tiesinių matmenų matavimo netikslumą 0 A ir 0 b, fokusavimo kokybė ir spindulio ryškumas (t. y. operatoriaus įgūdžiai).

Sinuso šlavimo metodasįgyvendinta naudojant vieną; spindulio osciloskopas. Išbandyti įtampos signalai u 1 (t) Ir u2(t) yra tiekiami į osciloskopo X ir Y įėjimus, kai vidinis tiesinio skenavimo generatorius yra išjungtas. Ekrane atsiras elipsės pavidalo figūra (5.8 pav.), kurios forma priklauso nuo fazių poslinkio tarp dviejų įtampų ir jų amplitudių. Fazių poslinkis nustatomas pagal formulę

(5.12)

Ryžiai. 5.8. Gauta oscilograma, matuojant fazės poslinkį naudojant sinusoidinio šlavimo metodą

Siekiant sumažinti paklaidą, prieš matavimą amplitudės išlyginamos X t Ir Ym sklandus jų reguliavimas Y ir X kanaluose.

Sinusoidinio šlavimo metodas leidžia išmatuoti fazės poslinkį diapazone nuo 0...180°, nenustatant ženklo.

Klaida matuojant ∆φ taikant sinusoidinio šveitimo metodą (elipsės metodą) priklauso nuo į (5.12) lygtį įtrauktų segmentų matavimo tikslumo, nuo fokusavimo kokybės ir pluošto ryškumo CRT ekrane. Šios priežastys turi pastebimą poveikį, kai fazės poslinkis artimas nuliui ir 90°.

Abu svarstomi metodai yra netiesioginiai ir gana daug darbo reikalaujantys.

Žiedinis nuskaitymo metodas - Patogiausias oscilografinis metodas fazių poslinkiui matuoti. Šiuo atveju fazės poslinkio ženklas nustatomas visame kampo matavimo diapazone (0...360°). Matavimo paklaida yra pastovi visame diapazone.

Blokinė schema osciloskopas, matuojant fazės poslinkį naudojant apskrito skenavimo metodą, parodytas Fig. 5.9, A.

Ryžiai. 5.9. Apvalaus skenavimo metodo įgyvendinimo blokinė schema (a), kampinis skaitymas b) ir sinusinių signalų diagramos (V) matuojant fazės poslinkį

Osciloskopo X ir Y įėjimai tiekiami sinusoidiniais įtampos signalais U 1 Ir U 3, paslinkti vienas kito atžvilgiu 90°, naudojant fazių keitiklį, kurį sudaro rezistorius ir kondensatorius. Jei rankos varžos lygios, įtampos amplitudės U 1 Ir U 3 taip pat yra lygūs ir ekrane bus matoma apskritimo formos oscilograma (5.9 pav., b).

Palyginami signalai u 1 (t) Ir u2(t) tiekiami į dviejų identiškų formuotojų įvestis, kurios paverčia sinusoidinę įtampą į trumpų vienpolių impulsų su įtampa seka. U 4 Ir U 5(5.9 pav , V) su stačiais frontais. Impulsų pradžia sutampa su sinusoidų perėjimo per laiko ašį momentu, kai jie didėja. Signalai su įtampa U 4 Ir U 5 atvyksta į ARBA loginę grandinę, kur jie sumuojami ir išvestyje pasirodo impulsų seka su įtampa U6, kurie tiekiami į vamzdelio valdymo elektrodą (moduliatorių), reguliuojantį pluošto ryškumą taškuose 1 ir 2, o padidinto ryškumo taškai stebimi apskritime 1 ir 2 taškuose.

Fazių poslinkis tarp signalų vyksta taip (žr. 5.9 pav., b). Matuojant, skaidraus transporterio centras sulygiuotas su apskritimo centru, kurio bendras apskritimas atitinka 360°. Už laikotarpį T tiriami signalai su įtampa U 1 Ir U 2 elektronų pluoštas apibūdina apskritimą. Spindulys apibūdina lanką tarp taškų 1 ir 2, kurio ilgis lygus tam tikram kampui α, šių signalų delsos metu: ∆ t =∆φ T/ 360°, iš kur α= ∆φ.

Absoliuti klaida matavimai apskrito skenavimo metodu siekia 2...5° ir priklauso nuo apskritimo centro nustatymo tikslumo, fazių poslinkio matavimo naudojant transporterį tikslumo ir abiejų formuotojų atsako slenksčio tapatumo laipsnio.

Kompensavimo būdas(perdangos metodas) realizuojamas naudojant osciloskopą. Metodo schema parodyta fig. 5.10, A.

Ryžiai. 5.10. Kompensavimo metodo įgyvendinimo schema ( A) ir oscilograma (6) matuojant fazės poslinkį

Signalai su įtampa U 1 Ir U 2 tiekiami į osciloskopo Y ir X įėjimus, o į Y įėjimą - per graduotą fazių keitiklį ir tiesiai į X įėjimą.

Fazių poslinkis tarp bandomųjų įtampų U 1 Ir U 2 nustatoma keičiant signalo fazę įtampa U 3 fazių keitiklis, kol ekrane pasirodys tiesi pasvirusi linija (5.10 pav., b), tai rodo, kad abiejų signalų fazės yra lygios. Nustatytas fazės poslinkis ∆φ skaičiuojamas fazių poslinkio skalėje, palyginti su pirmine padėtimi, atitinkančia fazės sukimąsi 180°. Norint sumažinti matavimo paklaidą, būtina koreguoti fazių poslinkius, kuriuos sukuria osciloskopo pluošto vertikalių ir horizontalių nukreipimo kanalų stiprintuvai. Ši procedūra atliekama ta pačia seka, kaip ir matuojant fazės poslinkį sinusoidinio šlavimo metodu (žr. 5.8 pav.). Elektroninis voltmetras gali būti naudojamas kaip nulio indikatorius.

Matavimo paklaida naudojant kompensavimo metodą yra maža (0,2...0,5°) ir daugiausia nulemta fazių poslinkio kalibravimo kokybės.

Kompensavimo metodas taip pat naudojamas mikrobangų diapazone, kai matuojamas fazės poslinkis, kurį įveda bet kuris papildomai mikrobangų kelias (filtras, bangolaidžio sekcija). 5.11.

Ryžiai. 5.11. Fazės poslinkio matavimo mikrobangų diapazone kompensavimo metodu blokinė schema

Matavimo procesas atliekamas tokia tvarka. Atjungus bandomąjį elementą Z, fazių keitiklio išėjime mikrobangų kelias trumpai jungiamas kištuku. Įjungus generatorių, kelyje susidaro stovinčioji banga. Nuo minimumo stovinti banga yra ryškesnis nei maksimalus, tada reguliuojant fazių poslinkį stovinčios bangos mazgas perkeliamas skersinės zondo plokštumos atžvilgiu taip, kad lygintuvo įtaisas (miliametras) parodytų minimumą, o φ 1 rodmenis – fazių keitiklį. , yra pažymėti. Tada tarp fazių poslinkio ir kištuko prijungiamas bandomasis elementas Z, sukuriantis stovinčios bangos įtampos mazgo poslinkį, ir vėl naudojant fazės keitiklį pasiekiamas minimalus indikatoriaus rodmuo, kuris bus φ 2 skaičiuojant fazių keitiklio skalė.

Fazės poslinkis, kurį tiriamas elementas Z įveda į mikrobangų kelią, nustatomas pagal formulę

Vietoj fazės keitiklio ir zondo nagrinėjamoje grandinėje gali būti naudojama matavimo linija. Aprašytas kompensavimo būdas yra netiesioginis.

Dviejų kanalų fazės matuoklis leidžia tiesiogiai matuoti fazės poslinkį. Dviejų kanalų fazinio matuoklio veikimo principas pagrįstas fazės poslinkio konvertavimu į stačiakampius impulsus. Dviejų kanalų fazinio matuoklio blokinė schema, jo veikimą paaiškinančių signalų laiko diagramos ir santykinio ∆φ indikatoriaus rodmenų grafikas pateikti pav. 5.12.

Ryžiai. 5.12. Dviejų kanalų fazinio skaitiklio blokinė schema ( A), signalo laiko diagramos, paaiškinančios jo veikimą (6) ir indikatoriaus rodmenų grafikas, palyginti su ∆φ ( V)

Fazinis matuoklis susideda iš keitiklio ∆φ į laiko poslinkį ∆ t, lygus norimam fazės poslinkiui ∆φ ir matavimo indikatoriui. Konverteris susideda iš dviejų identiškų signalo kondicionierių ir sumatoriaus, kuris naudojamas kaip trigeris.

Išbandyti įtampos signalai U 1 Ir U 2 su fazės poslinkiu ∆φ yra tiekiami į dviejų vienodų formuotojų įėjimus, kurie įeinančius sinusinius signalus paverčia trumpų impulsų su įtampa seka. U 3 Ir U4. Impulsai su įtampa U 3 paleidžia gaiduką ir įtampos impulsus U 4 nustatykite jį į pradinę padėtį. Dėl to išėjime susidaro periodinė impulsų seka, kurios pasikartojimo periodas ir trukmė yra lygūs pasikartojimo periodui T ir laiko poslinkis ∆ t tyrinėjo signalus su amplitude aš m.

Kaip matavimo indikatorius dažniausiai naudojamas magnetoelektrinės sistemos mikroampermetras, kurio rodmenys yra proporcingi vidutinei srovės vertei per signalo pasikartojimo laikotarpį. T.

Kaip matyti iš laiko diagramos I = f (t) (žr. pav. 5.12, b), matavimo prietaiso grandinėje gaunami stačiakampiai impulsai, kurių trukmė ∆ t. Vadinasi, vidutinė srovės, tekančios per prietaisus per laikotarpį, vertė yra proporcinga dvigubam santykiniam laiko intervalui:

Iš grafiko (žr. 5.12 pav. b) iš to seka, kad fazės poslinkis tarp tiriamų signalų su įtampa U 1 Ir U 2 atitinka laiko poslinkį ∆ t ir gali būti išreikštas formule

iš ko išplaukia, kad fazinis kampas tiesiškai priklauso nuo santykio ∆ t/t:

Pakeitę lygtį (5.15) į išraišką (5.14), gauname

(5.16)

At pastovią vertę išėjimo impulsų amplitudės skalė, rodanti vidutinę srovės reikšmę aš 0, sugraduota ∆φ reikšmėmis. Šiuo atveju fazės matuoklio indikatoriaus skalė bus linijinė. Dviejų kanalų fazinio skaitiklio pranašumas yra tiesioginis matavimas∆φ ±180° diapazone.

Elektroninis metodas atskira sąskaita yra skaitmeninio fazinio matuoklio veikimo pagrindas ir susideda iš dviejų pagrindinių etapų: fazės poslinkio konvertavimo į atitinkamą laiko intervalą ir šio laiko intervalo matavimo naudojant diskretinio skaičiavimo metodą.

Supaprastinta skaitmeninio fazės matuoklio blokinė schema ir jo veikimą paaiškinančios laiko diagramos pateiktos fig. 5.13.

Ryžiai. 5.13. Fazmačio blokinė schema matuojant fazės poslinkį taikant diskrečiųjų skaičiavimo metodą (a) ir signalų laiko diagramos, paaiškinančios jo veikimą b)

Kvarcinio osciliatoriaus generuojamas sinusinis signalas tiekiamas į formavimo bloką, kurio išėjime generuojami skaičiavimo impulsai, patenkantys į vieną laiko parinkiklio įvestį. Kita jo įvestis gauna konvertuotą ∆ trukmės impulsų seką t su tiriamų signalų pasikartojimo periodu T. Selektorius atsidaro tik tam laikui, lygiam trukmei ∆ t impulsai su įtampa U 3 ir perduoda įtampos impulsus į skaitiklį U 4 nuo generatoriaus. Laiko parinkiklis generuoja impulsų paketus su įtampa U 5 ( nekeičiant laikotarpio T), prie prekystalio atkeliauja viename pakete.

Kur T 0 - kvarcinio osciliatoriaus impulsų skaičiavimo pasikartojimo periodas.

Santykio ∆ pakeitimas formulėje (5.17) t iš (5.16) formulės nustatome ∆φ signalams su įtampa U 1 Ir U 2

(5.18)

Bendra matavimo paklaida šiuo metodu priklauso nuo diskretiškumo paklaidos, kuri atsiranda dėl to, kad intervalas ∆ t matuojamas vieno periodo tikslumu T 0, ir dėl keitiklio reakcijos laiko nestabilumo.

Puikios galimybės turėti fazių matuoklius su įmontuotu mikroprocesoriumi, kuris gali matuoti fazės poslinkį tarp dviejų periodinių signalų bet kuriuo pasirinktu periodu.

5.14 paveiksle parodyta fazinio matuoklio su įmontuotu mikroprocesoriumi blokinė schema ir signalų laiko diagramos, paaiškinančios jo veikimą.

Po įvesties įrenginio sinusoidiniai signalai su įtampa U 1 Ir U 2 atvyksta į impulsų keitiklio įėjimus, kuriuose jie paverčiami trumpais impulsais su įtampa U"1 ir U" 2 Naudodamas pirmąją šių impulsų porą, vairuotojas 1 generuoja impulsą su įtampa U 3 trukmės ∆ t, kuris yra lygus signalų laiko poslinkiui su įtampa U 1 Ir U2.Šis impulsas atidaro laiko parinkiklį 1 ir jo veikimo metu skaičiuojami impulsai su pasikartojimo periodu pereina į skaitiklio 1 įvestį T 0, kurias generuoja mikroprocesorius. 1 paketas įtampos impulsų perduotas į skaitiklio įėjimą U 4 parodyta pav. 5.14, b. Impulsų skaičius pakete išreiškiamas formule

Tuo pačiu metu vairuotojas 2 generuoja impulsus su įtampa U5, su trukme, lygus laikotarpiui tirtų signalų kartojimas su įtampa U 1 Ir U2.Šis impulsas atidaro selektorius 2 (jo veikimo trukmei) ir perduoda įtampos impulsų paketą iš mikroprocesoriaus į skaitiklį 2 U 6 ir su laikotarpiu T0, kurių numeris pakuotėje yra

Ryžiai. 5.14. Fazinio matuoklio su įmontuotu mikroprocesoriumi blokinė schema ( A) ir signalo laiko diagramas, paaiškinančias jo veikimą b)

Norint nustatyti pageidaujamą fazės poslinkio ∆φ reikšmę pasirinktam signalo pasikartojimo periodui T reikia rasti dydžių (5.19) ir (5.20) santykį, lygų

tada atsižvelgiant į pagrindinė formulė∆φ = 360° ∆ t/T padauginkite šį santykį iš 360°:

(5.21)

Šis skaičiavimas atlieka mikroprocesorius, į kurį perduodami skaitiklių 1 ir 2 generuojami skaičių kodai n Ir N. Naudojant atitinkamą mikroprocesoriaus programą, ekrane rodoma bet kurio pasirinkto laikotarpio fazės poslinkio ∆φ reikšmė T. Palyginus tokius poslinkius skirtingi laikotarpiai tampa įmanoma stebėti ∆φ svyravimus ir įvertinti jų statinius parametrus, į kuriuos įeina matematinis lūkestis, dispersija, standartinis nuokrypis, išmatuotas vidutinis fazės poslinkis.

Matuojant fazės matuokliu su įmontuotu mikroprocesoriumi, vidutinė fazės poslinkio vertė ∆φ nurodytas kiekis KAM laikotarpiais T skaitikliai 1 ir 2 kaupia impulsų, gautų per jų įėjimus, kodus KAM laikotarpiais, t.y. skaičių kodai PC Ir N.K. atitinkamai perduodami į mikroprocesorių.

Nedidelę paklaidą matuojant ∆φ su šiuo faziniu matuokliu galima gauti tik esant pakankamai žemam tiriamų signalų dažniui. Preliminarus (heterodino) signalo konvertavimas leidžia išplėsti dažnių diapazoną.

Pagrindinės fazinių skaitiklių metrologinės charakteristikos, kurias reikia žinoti renkantis įrenginį, yra šios:

· įrenginio paskirtis;

· fazių poslinkio matavimo diapazonas;

· dažnių diapazonas;

· leistina matavimo paklaida.

Omo dėsnis už AC

Jei grandinėje yra ne tik aktyvieji, bet ir reaktyvieji komponentai (talpa, induktyvumas), o srovė yra sinusinė, kurios ciklinis dažnis ω, tada Ohmo dėsnis yra apibendrintas; į jį įtraukti kiekiai tampa sudėtingi:

U = I Z

U = U 0 e iωt- įtampos arba potencialo skirtumas,

aš- srovės stiprumas,

Z = Re -iδ- kompleksinė varža (impedancija),

R = (R a 2 +R r 2 ) 1/2 - bendras pasipriešinimas,

R r = ωL – 1/ωC- reaktyvumas(skirtumas tarp indukcinio ir talpinio),

R A- aktyvioji (ominė) varža, nepriklausoma nuo dažnio,

δ = -arctg R r /R a- fazės poslinkis tarp įtampos ir srovės.

Šiuo atveju perėjimas nuo sudėtingų srovės ir įtampos verčių kintamųjų prie realių (išmatuotų) verčių gali būti atliktas imant tikrąją arba įsivaizduojamą dalį (bet visuose grandinės elementuose ta pati!) sudėtingas šių dydžių vertes. Atitinkamai, atvirkštinis perėjimas yra sukurtas, pavyzdžiui, U = U 0 sin(ωt + φ) tokia atranka U = U 0 e iωt, Ką ašnU = U. Tada visos grandinės srovių ir įtampų vertės turi būti laikomos F = ImF.

Jei srovė kinta laikui bėgant, bet nėra sinusinė (ar net periodinė), tada ją galima pavaizduoti kaip sinusoidinių Furjė komponentų sumą. Linijinėse grandinėse galima laikyti, kad Furjė srovės plėtimosi komponentai veikia nepriklausomai.

Taip pat reikia pažymėti, kad Ohmo dėsnis yra tik paprasčiausias aproksimavimas, apibūdinantis srovės priklausomybę nuo potencialų skirtumo, o kai kurioms struktūroms jis galioja tik siaurame reikšmių diapazone. Apibūdinant sudėtingesnes (netiesines) sistemas, kai negalima nepaisyti varžos priklausomybės nuo srovės, įprasta aptarti srovės-įtampos charakteristiką. Nukrypimai nuo Ohmo dėsnio pastebimi ir tais atvejais, kai elektrinio lauko kitimo greitis yra toks didelis, kad negalima nepaisyti krūvininkų inercijos.

2. Koks yra fazės poslinkis tarp įtampos ir srovės grandinėje, kurioje yra ritė arba talpa?

Fazės poslinkis- skirtumas tarp pradinės fazės du kintamieji dydžiai, kurie periodiškai keičiasi laikui bėgant tuo pačiu dažniu. Fazės poslinkis yra bematis dydis ir gali būti matuojamas laipsniais, radianais arba periodo dalimis. Elektrotechnikoje fazės poslinkis tarp įtampos ir srovės lemia galios koeficientą kintamosios srovės grandinėse.

Radijo inžinerijoje plačiai naudojamos RC grandinės, kurios fazę perkelia maždaug 60°. Norėdami pakeisti fazę 180°, turite nuosekliai sujungti tris RC grandines. Naudojamas RC generatoriuose.

Bet kokios srovės formos transformatoriaus antrinėse apvijose indukuotas EML faze ir forma sutampa su EML pirminėje apvijoje. Kai apvijos įjungiamos priešfazėje, transformatorius pakeičia momentinės įtampos poliškumą į priešingą, esant sinusinei įtampai, fazę perkelia 180°. Naudojamas Meissner generatoriuje ir kt.

305 pav

Ryžiai. 305. Patirtis nustatant fazių poslinkius tarp srovės ir įtampos: kairėje - eksperimentinė diagrama, dešinėje - rezultatai pateikia įtampos formą tarp kondensatoriaus plokščių (taškai a ir b), nes šioje osciloskopo kilpoje srovė kiekvienu laiko momentu yra proporcinga įtampai. Patirtis rodo, kad šiuo atveju srovės ir įtampos kreivės pasislenka faze, o srovė įtampa fazėje pirmauja ketvirtadaliu periodo (p/2). Jeigu kondensatorių pakeistume didelio induktyvumo rite (305 pav., b), išeitų, kad srovė ketvirtadaliu periodo (p/2) nefazinė nuo įtampos. Galiausiai tokiu pat būdu būtų galima parodyti, kad esant aktyviajai varžai įtampa ir srovė yra fazėje (305 pav., c). Įprastu atveju, kai grandinės atkarpoje yra ne tik aktyvioji, bet ir reaktyvioji (talpinė, indukcinė arba abi) varža, įtampa tarp šios sekcijos galų yra fazinė poslinkio srovės atžvilgiu, o fazių poslinkio diapazonai. nuo +p/2 iki -p/2 ir nustatomas pagal tam tikros grandinės atkarpos aktyviosios ir reaktyviosios galios santykį. Kokia yra stebimo fazės poslinkio tarp srovės ir įtampos fizinė priežastis? Jei grandinėje nėra kondensatorių ir ritių, ty grandinės talpinės ir indukcinės varžos gali būti nepaisomos, palyginti su aktyvia, tada srovė seka įtampą, kartu su ja eidama per maksimalias ir nulines reikšmes, kaip parodyta paveikslėlyje. Fig. 305, v. Jei grandinė turi pastebimą induktyvumą L, tada, kai per jį praeina kintamoji srovė, a EMF. saviindukcija. Šis EML, pagal Lenco taisyklę, yra nukreiptas taip, kad jis yra linkęs trukdyti tiems magnetinio lauko pokyčiams (taigi ir srovės, kuri sukuria šį lauką), pokyčiams, kurie sukelia emf. d.s. indukcija. Didėjant srovei, el. d.s. savaiminė indukcija neleidžia šiam padidėjimui, todėl srovė pasiekia maksimumą vėliau nei nesant savaiminės indukcijos. Srovei mažėjant, el. d.s. savaiminė indukcija palaiko srovę, o nulinės srovės vertės bus pasiektos greičiau vėlyvas momentas nei nesant saviindukcijos. Taigi, esant induktyvumui, srovė atsilieka nuo ištekėjimo, jei nėra induktyvumo, ir todėl atsilieka nuo jos įtampos. Jei grandinės aktyvioji varža R gali būti nepaisoma, lyginant su jo indukcine varža XL = wL, tada srovės ir įtampos atsilikimas lygus T/4(fazės poslinkis yra p/2), t. y. maksimaliai u sutampa su i=0, kaip parodyta pav. 305, gim. Iš tiesų, šiuo atveju įtampa per aktyviąją varžą Ri=0, nes R=0, taigi ir visas išorinis stresas u yra subalansuotas sukeltas emf, kuris yra priešingas šia kryptimi: u=LDi/Dt. Taigi maksimaliai u sutampa su maksimaliu Di/Dt, t.y. įvyksta tuo momentu, kai i keičiasi greičiausiai, ir tai atsitinka tada, kai i=0. Priešingai, tuo momentu, kai i eina per didžiausią vertę, srovės pokytis yra mažiausias ( Di/Dt=0), t. y. šiuo metu u = 0. Jei grandinės R aktyvioji varža nėra tokia maža, kad ją būtų galima nepaisyti, tada dalis išorinės įtampos krinta per varžą R, o likusią dalį subalansuoja e. d.s. saviindukcija: u=Ri+LDi/Dt. Šiuo atveju maksimalus i atstumas nuo maksimumo ir laike mažesnis nei T/4(mažiau fazės poslinkio p/2), kaip parodyta

Pirminės ir antrinės įtampos elektromagnetinių sinusinių virpesių pradinės fazės, su dažniu tokio pat dydžio, gali labai skirtis tam tikru fazės poslinkio kampu (kampu φ). Kintami dydžiai gali keistis pakartotinai per tam tikrą laikotarpį ir tam tikru dažnumu. Jeigu elektriniai procesai turi nepakitusią charakterį ir fazės poslinkį lygus nuliui, tai rodo kintamos įtampos šaltinių, pavyzdžiui, transformatorių, sinchronizavimą. Fazės poslinkis yra lemiamas galios koeficiento veiksnys elektros tinklai AC.

Jei reikia, randamas fazės poslinkio kampas, tada, jei vienas iš signalų yra atskaitos signalas, o antrasis signalas su faze pačioje pradžioje sutampa su fazės poslinkio kampu.

Fazių poslinkio kampas matuojamas naudojant prietaisą, kurio paklaida yra normali.

Fazmatis gali matuoti poslinkio kampą diapazone nuo 0 o iki 360 o, kai kuriais atvejais nuo -180 o C iki +180 o C, o išmatuotų signalų dažnių diapazonas gali svyruoti nuo 20 Hz iki 20 GHz. Matavimas garantuojamas, jei įėjimo signalo įtampa yra nuo 1 mV iki 100 V, tačiau jei įvesties signalo įtampa viršija šias ribas, matavimo tikslumas negarantuojamas.

Fazinio kampo matavimo metodai

Yra keli fazės kampo matavimo būdai:

1. Naudojant dviejų spindulių arba dviejų kanalų osciloskopą.
2. Kompensavimo metodas pagrįstas išmatuoto fazės poslinkio palyginimu su etaloninio fazės poslinkio fazės poslinkiu.
3. Sumos skirtumo metodas susideda iš harmoninių arba formos kvadratinių bangų signalų naudojimo.
4. Fazių poslinkio konvertavimas laiko srityje.

Kaip išmatuoti fazės kampą osciloskopu

Oscilografinis metodas gali būti laikomas paprasčiausiu su maždaug 5 o paklaida. Poslinkis nustatomas naudojant oscilogramas. Yra keturi oscilografiniai metodai:

1. Linijinio šlavimo taikymas.
2. Elipsės metodas.
3. Žiedinio skenavimo metodas.
4. Ryškumo ženklų naudojimas.

Fazių poslinkio kampo nustatymas priklauso nuo apkrovos pobūdžio. Nustatant fazės poslinkį transformatoriaus pirminėje ir antrinėje grandinėse, kampai gali būti laikomi vienodais ir praktiškai nesiskiria vienas nuo kito.

Įtampos fazės kampas matuojamas informacinis šaltinis dažnis ir naudojant matavimo korpusą leidžia užtikrinti visų vėlesnių matavimų tikslumą. Fazinės įtampos ir fazių poslinkio kampas priklauso nuo apkrovos, todėl simetriška apkrova lemia fazinės įtampos, apkrovos srovių ir fazių poslinkio kampo vienodumą, o apkrova energijos suvartojimo požiūriu visose elektros instaliacijos fazėse taip pat bus vienoda.

Fazių kampas tarp srovės ir įtampos asimetrinėse trifazėse grandinėse nėra lygus viena kitai. Fazinio poslinkio kampui (kampui φ) apskaičiuoti į grandinę įtraukiamos nuosekliai sujungtos varžos (rezistoriai), induktyvumai ir kondensatoriai (kondensatoriai).

Iš eksperimento rezultatų galima nustatyti, kad fazės poslinkis tarp įtampos ir srovės yra skirtas apkrovai nustatyti ir negali priklausyti nuo kintamos srovės ir įtampos elektros tinkle.

Apibendrinant galime pasakyti, kad:

1. Sudėtingos varžos sudedamosios dalys, tokios kaip rezistorius ir talpa, taip pat laidumas, nebus abipusiai dydžiai.
2. Vieno iš elementų nebuvimas paverčia varžos ir reaktyviąsias vertes, kurios yra kompleksinio atsparumo ir laidumo dalis, ir paverčia jas abipusiais dydžiais.
3. Reaktyvieji dydžiai sudėtinguose atsparumo ir laidumo dydžiuose naudojami su priešingu ženklu.

Fazinis kampas tarp įtampos ir srovės visada išreiškiamas kaip pagrindinis argumentuotas kompleksinės varžos φ veiksnys.

Fazės poslinkis yra bematis dydis ir gali būti matuojamas radianais (laipsniais) arba periodo dalimis. Jie sako, kad esant pastoviam, ypač nuliniam fazės poslinkiui apie sinchroniškumą du procesus arba apie užbaigtą dviejų kintamų dydžių šaltinių sinchronizavimą.

Fazė (fazės kampas) yra kampas $\backslash varphi\; =\; 2\; \backslash pi\; \backslash frac\; (t)\; (T)\; ,$ Kur $T$- laikotarpis, $t$- fazės poslinkio periodo dalis, kai sinusoidai yra vienas ant kito. Taigi, jei kreivės ( kintamieji- sinusoidai: virpesiai, srovės) pasislenka viena kitos atžvilgiu ketvirtadaliu periodo, tada sakome, kad jos pasislenka faze $\backslash frac\; (\backslash pi)\; (2)\; ~\; (90^\backslash circ)\; ,$ jei aštuntai laikotarpio daliai (daliai), tai reiškia už $\backslash frac\; (\backslash pi)\; (4)$ ir tt
Kalbėdami apie keletą nefazių sinusoidų, technikai kalba apie srovės arba įtampos vektorius. Vektoriaus ilgis atitinka sinusoidės amplitudę, o kampas tarp vektorių – fazės poslinkį. Daugelis techninių prietaisų duoda mums ne paprastą sinusoidinę srovę, o tokią, kurios kreivė yra kelių sinusoidų (atitinkamai pasislinkusių faze) suma.

Bet kokios srovės formos transformatoriaus antrinėse apvijose indukuotas EML faze ir forma sutampa su EML pirminėje apvijoje. Kai apvijos įjungiamos priešfazėje, transformatorius pakeičia momentinės įtampos poliškumą į priešingą, esant sinusinei įtampai, fazę perkelia 180°. Naudojamas Meissner generatoriuje ir kt.

Parašykite apžvalgą apie straipsnį "Fazės poslinkis"

Pastabos

Taip pat žr

Fazių poslinkį apibūdinanti ištrauka

Iš serijos "Fiziniai pagrindai garsas" skirta paaiškinti pagrindams fiziniai procesai su kuriais tenka susidurti muzikantams ir tiesiog melomanams. Medžiaga pateikiama nuo technologijų nutolusiems žmonėms prieinama kalba, o šiandien pažvelgsime į signalo fazę ir fazių poslinkį.

Mes priartėjome prie paaiškinimo, kas yra fazė.

Pažvelkime į formulę, kuri apibūdina sinusinį virpesį:

S(t) = Amp*sin (Ф),

Kur S(t) yra signalo vertė (garso slėgio lygis, imties dydis,

įtampos lygis garsiakalbio įėjime) momentu t;

Amp- signalo amplitudė (maksimali galima prasmėšiai vibracijai);

nuodėmė- sinusoidinė funkcija.

F- signalo fazė yra lygi:

Ф=2*PI*f+ф/360*2*PI

P.I.- skaičius „pi“;

f- signalo dažnis (aukštis) hercais;

f- signalo fazės poslinkis laipsniais.

Fazė svyravimo laikotarpiu keičiasi nuo 0 iki 360 laipsnių. Tada vėl – nuo ​​0 iki 360 ir t.t. Kadangi fazė yra vienareikšmiškai susijusi su svyravimų lygiu fazę atitinkančio laikotarpio taške, tada:

Fazė, su tam tikra prielaida, gali būti laikoma momentiniu signalo lygiu tam tikru laiko momentu per laikotarpį.

Kai fazės reikšmė yra 0 laipsnių, signalo lygis (sinusinė banga) yra 0.

Kai fazės vertė yra 90 laipsnių - 1 Pa.

Kai fazės vertė yra 180 laipsnių - vėl 1 Pa.

Kai fazės vertė yra 360 laipsnių (tas pats kaip 0 kito laikotarpio laipsnių) - vėl 0 Pa.

Laikui bėgant signalo lygis keičiasi pagal tam tikrą dėsnį, todėl apytiksliai galime pasakyti taip:

SIGNALO FAZĖ yra signalo lygis in dabartinis momentas laiko.

SIGNALO FAZĖ- tai garso slėgio lygis esamu laiko momentu mūsų erdvės taške.

Dabar pakalbėkime apie tai, kaip tokia virtuali koncepcija kaip SIGNALO FAZĖ veikia realų gyvenimą.

Tarkime, kad du garsiakalbiai klausytojo vietoje sukuria kintamą garso slėgį, kuris vienas kitą papildo. Šie spaudimai arba didėja, arba mažėja. Ir jei darysime prielaidą, kad abiejų stulpelių slėgis keičiasi vienodai, bet visada į priešinga pusė. tai yra

slėgis iš pirmos stulpelio yra 0,5 Pa (paskaliai), o iš antrojo - 0,5 Pa,

nuo pirmo minus 1 Pa, nuo antro 1 Pa.

Šis reiškinys vadinamas antifazė. Bendras garso stiprumas klausytojo taške visada yra lygus nuliui.

Kas yra antifazė pagal sinusinių virpesių formulę?

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

Tai yra tada, kai signalas viename stulpelyje keičiasi pagal formulę

S(t)=Amp*sin(2*PI*f+0), fazės poslinkis f = 0 laipsnių.

O kitame stulpelyje signalas keičiasi pagal formulę (signalai vienodos formos, bet su laiko uždelsimu)

S(t) = Amp*sin (2*PI*f+180/360*2*PI), fazės poslinkis f = 180 laipsnių.

360 laipsnių yra signalo periodo ilgis, 180 laipsnių yra pusė signalo periodo.

Kitaip tariant svyravimas antrajame stulpelyje vėluoja puse periodo(180 laipsnių).

Jeigu vėlavimas lygus nuliui, tada signalo lygis, atvirkščiai, didėja, nes slėgis iš pirmos kolonėlės yra 1 Pa, iš antrojo 1 Pa, iš viso 1+1=2 Pa. Šiuo atveju jie taip sako signalai fazėje(fazės poslinkis yra 0 laipsnių).

At fazių poslinkio vertės nuo 0 iki 180 laipsnių- iš viso garsumo lygis tampa mažiau, dar ne taps lygus nuliui pagal vertę fazių poslinkis 180 laipsnių.

Jeigu fazės poslinkis tampa daugiau nei 180 laipsnių, tada iš viso garso lygis vėl padidėja.

TĘSINIS...