Фазометр. Назначение и принципы построения

Фазометр

1.  Цели и задачи исследований

Уровень 1: Изучить работу фазометров — их принципы действия и метрологические характеристики. Приобрести практические навыки работы с виртуальным прибором в режимах измерения фазового сдвига гармонического сигнала и задержки периодических импульсов.

Уровень 2: Применить фазометр для измерения параметров  сигналов при наличии и отсутствии шумов, а также для испытаний регулируемого фазовращателя, линии задержки и двухканального осциллографа.  

Уровень 3: Изучить и освоить методики поверки фазометра путем определения его основных метрологических характеристик. Выполнить учебную поверку фазометра с помощью образцовых виртуальных приборов.

2.  Назначение и принципы построения

Фазой гармонического напряжения  называется аргумент функции .

Сдвиг фазы представляет собой модуль разности аргументов двух гармонических сигналов U₁(t) иU₂(t) одинаковой частоты. Если  и  постоянны, то  от времени не зависит. При  гармонические напряжения называются синфазными, при  — противофазными.

Физически разность фаз двух сигналов возникает в результате задержки одного из них по отношению к другому. При этом для работы многих электронных устройств сдвиг фазы имеет существенное значение и подлежит измерению и регулировке. Для негармонических колебаний применяют понятия сдвиг или задержка по времени.

Измерение сдвига фазы может выполняться методами непосредственной оценки и сравнения. Измерительные приборы называются фазометрами.

Основные методы измерений:

1. Осциллографические (на основе меток времени или линейной развертки).

Наиболее просто фазовый сдвиг можно измерить двухканальным осциллографом, сделав отсчеты по горизонтальной оси времени или в относительных единицах оси Х:

Достижимая погрешность 2…5^о определяется разрешающей способностью осциллографа. Диапазон частот также ограничивается осциллографом.

2. Компенсационные  (на основе сравнения измеряемого и образцового фазового сдвига, создаваемого регулируемым фазовращателем).

Диапазон частот очень широкий, включает СВЧ. Точность на порядок выше 0,2…0,5^о.

Рис. 1

3. С преобразованием фазового сдвига в напряжение, во временной интервал и др.

Например, в тpиггеpном фазометре опорный и исследуемый сигналы поступают (pис. 2) на входы триггеров Шмитта, вырабатывающих импульсы запуска формирователя интервала задержки измеряемого сигнала по отношению к опорному.

 

Рис. 2

ФНЧ и индикатор интегрируют импульсы t   за период Т. Постоянное напряжение на выходе фильтра низких частот (ФНЧ) пропорционально относительной длительности импульса t/T  на выходе триггера и, соответственно, разности фаз между опорным и исследуемым сигналами. Через измерительный индикатор протекает ток, среднее значение которого пропорционально измеряемой величине. Электронные аналоговые фазометры позволяют измерять сдвиг фаз в диапазоне частот от десятков герц до единиц мегагерц. Относительная погрешность таких фазометров составляет 1-2%, разрешающая способность до 1°.

4. Цифровые

В серийных автономных цифровых фазометрах обычно используется принцип преобразования измеряемого сдвига фазы во временной интервал, длительность которого пропорциональна значению измеряемой величины. Длительность временного интервала определяется методом дискретного (последовательного) счета (рис. 3 и 4) непосредственно или с промежуточным преобразованием временного интервала в пропорциональное ему значение величины напряжения постоянного тока.

Рис. 3

В интервал T_изм

попадает большое число импульсов счета в виде N пачек. Данный фазометр прямопоказывающий, так как сдвиг фазы пропорционален числу счетных импульсов за время T_изм :

где  ;  ;    NT»T_изм.

Рис. 4

Так как здесь осуществляется преобразование Dj во временной интервал, то составляющие погрешности те же, что и при измерении временного интервала. Добавляется погрешность, обусловленная нецелым числом периодов сигнала в интервале измерения T_изм. Эта погрешность при работе с низкими частотами может быть очень высокой, поэтому время измерения увеличивают, оно может достигать десятков секунд, что неудобно.

Микропроцессорный фазометр (см. рис. 5) обладает высоким быстродействием и позволяет измерять фазовые сдвиги за один период сигнала. Здесь два канала, в одном канале измеряется число счетных импульсов m, которое соответствует фазовому сдвигу, в другом канале измеряется число счетных импульсов N, которое соответствует периоду. Фазовый сдвиг вычисляется по формуле:

Рис. 5

Возможен расчет за несколько периодов, т.е. можно оценить средний фазовый сдвиг, это позволяет оценивать флуктуации фазовых сдвигов, оценивать их статистические характеристики.

В современных цифровых фазометрах могут применяться методы обработки дискретизированных сигналов, как во временной, так и в частотной области. Во временной области используются методы дискретного счета и интерполирования. 

В виртуальном фазометре, используемом в лабораторных исследованиях, реализован вычислительный принцип измерения фазового сдвига сигнала на основе БПФ.

3.  Комплекс виртуальных приборов  (КВП)

1.  Общие сведения

КВП содержит 4 виртуальных прибора:

1. Синтезатор сигналов (СС) или калибратор фазового сдвига и времени задержки периодического сигнала.

2. Осциллограф (О).

Типы фазометров и их характеристики

1. Типы фазометров и их характеристики

Фазометр — прибор, применяемый для
получения точной информации о величине
фазового сдвига между двумя меняющимися
время от времени электрическими
колебаниями. Устройство, как правило,
используется для измерений в 3-фазной сети.
Фазометры часто используются в
электрических установках для
вычисления коэффициента реактивной
мощности (косинуса «фи»). Прибор
активно применяется при эксплуатации
электрических подстанций и сетей, при
разработке электронных и
электротехнических изделий.
Для проведения измерений фазометр подключается к цепям напряжения, которые
выступают опорной точкой, и токовой цепи, которая показывает положение измеряемого
вектора. При работе в 3-х фазной сети может потребоваться подключение ко всем фазам.
Особенность современных приборов заключается в упрощенном принципе
применения, поэтому разобраться с особенностями и тонкостями использования
фазометра не составит труда даже малоопытному специалисту.
Измерение производится для двух фаз,
после чего последняя фаза вычисляется
на базе сложения векторов. Кроме того,
фазометр часто применяется для
измерения косинуса «фи», о чем
упоминалось в начале статьи.
Виды:
-Электродинамические
-Цифровые
-Электромеханические.
По числу фаз фазометры бывают:
— Однофазные — для проведения
измерений в 1-фазной цепи.
— Трехфазные — для 3-фазных цепей.
Наибольшим спросом пользуются первые два типа, но рекомендуется применять цифровые
приборы. Они отличаются большей точностью и низким уровнем помех.
Электродинамический
Еще недавно наибольшим спросом пользовались электродинамические (электромагнитные) фазометры.

Конструктивно этот прибор состоит из простого логометрического механизма, позволяющего с точностью
измерять смещение фаз.
В устройстве предусмотрено две рамки, которые жестко
объединены между собой. Угол между упомянутыми
элементами составляет 60 градусов. Рамки крепятся на осях,
зафиксированных на опорных узлах. Благодаря этой
особенности, в устройстве отсутствует механическое
противодействие.
В приборе предусмотрен специальный элемент, который
поворачивается на угол, характеризующий величину текущего
сдвига фаз. С помощью линейной шкалы специалист может
зафиксировать измерение и определить текущий параметр
смещения.
В основе электродинамического фазометра лежит
неподвижная токовая катушка, а также еще два аналогичных,
но подвижных элемента. В смещающихся катушках текут свои
токи, что способствует появлению магнитного потока во всех
катушках — подвижных и неподвижных.
При взаимодействии потоков катушек появляется пара вращающихся моментов, величина которых
зависит от расстояния между перемещающимися элементами устройства. Упомянутые моменты
имеют различное направление, которое противоположно по величине.
Показатели моментов зависят от токов, протекающих в катушках подвижного типа, а также от уровня
тока в фиксированной катушке. Кроме того, упомянутые показатели зависят от конструктивных
особенностей катушки и углового фазного сдвига.
Как результат, перемещающийся элемент фазометра
прокручивается под влиянием упомянутых моментов до
ситуации, когда не возникнет равновесие, то есть
моменты становятся равны.
У самого фазометра часто предусмотрена градация,
позволяющая точно измерить коэффициент мощности.
Преимущества прибора — надежность, высокая точность
показаний, доступная цена.
Недостаток — зависимость измеряемых параметров от
показателя частоты. Еще один минус — повышенная
потребляемая мощность с изучаемого источника.
Цифровой
Как отмечалось, это более предпочтительный тип прибора из-за более удобного применения и высокой точности. Такие
устройства изготавливаются по различным технологиям.
К примеру, компенсационный фазометр делает максимально точные измерения, несмотря на необходимость ручного
применения. Прибор работает на ином принципе. В процессе измерений появляется пара U, имеющих синусоидальный тип, а
главное назначение прибора заключается именно в вычислении сдвига между фазами.
Сначала U подается на фазовращатель, управление которым производится
со специального прибора. Процесс измерения происходит плавно до
момента, пока в не произойдет совпадение фаз. В процессе настройки
величина смещения фаз вычисляется с помощью устройства
фазочувствительного вида.
Сигнал на выходе передается с детектора на управляющий прибор.
Заданный алгоритм реализуется посредством кодировки импульсов. Как
только происходит уравновешивание, код фазовращателя отражает
интересующие сведения.
На современном этапе цифровые фазометры применяют методику, которая
базируется на дискретном счете. Суть способа заключается в прохождении двух
этапов.
Сначала выполнятся процесс по преобразованию смещения фаз в параметр
сигнала с определенной продолжительностью. Далее меняется длина этого
импульса с помощью дискретного счета.
В состав прибора входит:
Преобразователь, обеспечивающий
преобразование смещения фаз в импульс;
Временной селектор;
Элемент, который формирует дискретные
импульсы;
Управляющее устройство и счетчик.
Плюсы фазометров цифрового типа — меньшая
погрешность, благодаря выполнению вычислений
за несколько периодов, большая точность и
удобство применения.
Недостатки — более высокая цена.
Инструкция по эксплуатации
Чтобы разобраться с применением фазометра, главное внимание уделяется инструкции по эксплуатации (входит в
комплект с устройством). Перед началом работы требуется сделать несколько шагов.
Для начала стоит убедиться, что условия работы соответствуют тем, что рекомендует производитель, а частотный
диапазон находится в соответствии с метрологическими характеристиками. После этого собирается сама схема.
Эксплуатация фазометра выполняется по такому алгоритму:
Сначала требуется прочесть инструкцию, которая идет вместе с изделием. В документе раскрываются нюансы и
правила применения прибора.
С помощью корректора выставляется стрелка на 0-ой отметке.
Убедитесь, что кнопки не сработаны.
Подключите пробники на входе к требуемым разъемам.
Нажмите клавишу, которая подает питание на устройство. Обратите внимание на загорание специального
индикатора.
Выждите некоторое время, чтобы прибор хорошо прогрелся. Это необходимо, чтобы добиться максимальной точности
измерений. В среднем выдержка по времени должна составлять около 10-15 минут.
Найдите напряжение на входе.
Жмите на клавишу в зависимости от выбора внешнего напряжения и установите требуемый частотный диапазон.
Жмите «>0
Подключите пробники для каналов в 4-х полюсный вход.
Переключатель границ установите в позицию «20».
После стрелку измерителя поставьте с использованием регулятора в «нулевую» позицию.
Популярные модели на рынке
Фазометры Д5721 и Д5782
Ц302 — трехфазный фазометр
Мегеон 40850
Список литературы:
— Фазометры назначение, устройство и область применения, обзор моделей by elektrikexpert
/ https://yandex. ru/turbo?text=https%3A%2F%2Felektrikexpert.ru%2Ffazometr.html

Схема фазометра » Паятель.Ру — Все электронные схемы

Для регулировки лентопротяжных механизмов магнитофонов, проверки правильности подключения магнитных головок, контроля фазовых характеристик высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуры, и для некоторых других целей, необходим прибор, который мог бы измерять величину сдвига фаз исследуемых сигналов, — фазометр.

С его помощью можно исследовать сигналы прямоугольной, треугольной и синусоидальной форм. Если не требуется высокая точность, то на вход прибора можно подавать сигналы произвольной формы.

Основные технические характеристики:

1. Диапазон рабочих частот…………. 10…60000Hz.
2. Диапазон измерения сдвига фаз ……. 0…180 .
3. Диапазон входных напряжений….. 20mV…50V.
4. Напряжение питания …………………. ±5…10V.
5. Потребляемый ток по цепям ±7,5V …… 6. Потребляемая мощность от электросети -220V не более. ………………. 3 W.

Принцип работы фазометра

В качестве индикатора используется обычная стрелочная измерительная головка с рамкой и нулем в начале шкалы (микроамперметр).

Входные сигналы через защитные цепи R1VD1VD2 и R4VD3VD4 поступают на операционные усилители А1.1 и А1.2, включенные как компараторы с небольшим гистерезисом.

Эти усилители преобразуют сигнал произвольной формы в последовательность прямоугольных импульсов. Транзисторные ключи VT1 и VT2 согласуют выходные сигналы этих ОУ с входами КМОП микросхемы D1.

На D1 (К561ЛА7) собран аналог логического элемента «исключающее ИЛИ». Если на обоих входах элемента D1.2 в какой-то момент времени присутствуют одинаковые логические уровни, то на выходе D1.4 будет логический ноль. Ну, а если уровни разные, то на выходе D1.4 будет единица.

Длительность импульсов положительной полярности на выходе D1.4 пропорциональна сдвигу фаз исследуемого сигнала. Следовательно, стрелка микроамперметра отклоняется тем больше, чем больше сдвиг фаз контролируемых сигналов. Свечение светодиода НИ хорошо заметно при сдвиге фаз всего в несколько десятых долей градуса.

Диоды VD1-VD4 защищают операционный усилитель от повреждения высокими уровнями входного сигнала. Переключателем S1 при необходимости можно уменьшить чувствительность прибора.

Фазометр питается от простого двуполярного источника питания, выдающего стабилизированные напряжения ±7,5V. Так как ток потребления логической частью прибора очень мал, используются простейшие однополупериодные выпрямители на диодах VD7 и VD8 с параметрическими стабилизаторами на стабилитронах VD5 и VD6. Небольшой разбаланс питающих напряжений на точности измерения не сказывается.

В конструкции использованы постоянные резисторы MЛT, подстроенный резистор R15 — СПЗ-16. Диоды VD1-VD4 любые из серий КД522, КД509, Д223 или другие маломощные кремниевые. VD7 и VD8 могут быть КД102, КД103, КД208, КД105 с любыми буквенными индексами. Стабилитроны VD5 и VD6 — КС168, Д814А, Д814Б. Светодиод НИ — любой видимого спектра излучения. Транзисторы КТ3102 можно заменить на любые другие аналогичные, например КТ312, КТ315, КТ342.

Микросхему К157УД3 можно заменить на К157УД2. Применив более быстродействующие ОУ, например, К140УД10, КР140УД18, К544УД2, можно расширить частотный диапазон прибора в сторону более высоких частот. Не следует забывать, что многие типы ОУ с префиксами К или КР могут иметь разные цоколевки. Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К1561ЛА7, К564ЛА7, К176ЛА7.

Микроамперметр типов М2003, М4204, М4260 или другой с током полного отклонения стрелки 50…500 мкА. Трансформатор изготовлен на сердечнике Ш15×15 мм. Обмотка 1 содержит 4900 витков провода ПЭВ-1 0 0,06 мм. Обмотка 2 — 250 витков провода ПЭВ-1 0 0,1 мм. Можно использовать готовый трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 8…14V.

Переключатель S1 — П2К с фиксацией, S2 -любой на рабочее напряжение не менее 250V. Вместо резистора R19 можно поставить предохранитель на 0,16А, но лучше использовать специальные разрывные резисторы Р1-25.

Для калибровки шкалы Р1 правильно собранного фазометра, один из входов соединяют с общим проводом, а другой подключают к одному из питающих напряжений. После зажигания светодиода, подстроечным резистором R15 стрелку прибора устанавливают на последнее деление шкалы, что будет соответствовать сдвигу фаз на 180°.

Электронный научный архив ТПУ: Металлоискатель по принципу фазометра

Please use this identifier to cite or link to this item: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/16746

Title:	Металлоискатель по принципу фазометра
Authors:	Ермошин, Н. И. Миляев, Дмитрий Васильевич
Keywords:	металлоискатели; фазометры; разностные системы; первичные преобразователи; фазы
Issue Date:	2014
Publisher:	Томский политехнический университет
Citation:	Ермошин Н. И. Металлоискатель по принципу фазометра / Н. И. Ермошин, Д. В. Миляев // Вестник науки Сибири. — 2014. — № 4 (14). — [С. 62-66].
Abstract:	Рассмотрен новый способ обработки сигнала металлоискателя, основанный на измерениях фазы разностного сигнала. Определены преимущества над разработанными металлоискателями, имеющими фазометрическую схему. Описан принцип работы наиболее распространённого металлоискателя. Предложен новый метод обработки сигнала, обладающий повышенной чувствительностью. Изучена зависимость фазы разностного сигнала от амплитуды входных сигналов и разности их фаз. Проведен анализ чувствительностей к разности амплитуд входных сигналов и разности фаз. Установлено, что данный металлоискатель обладает большей чувствительности по сравнению с известными разработками и способен детектировать металл при малейшем изменении выходного сигнала первичного преобразователя. Разработана структурная схема для предлагаемого металлоискателя на основе фазометрического метода и приведено описание принципа работы.
URI:	http://earchive.tpu.ru/handle/11683/16746
ISSN:	2226-0064
Appears in Collections:	Векторы благополучия: экономика и социум

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
710.pdf		700,37 kB	Adobe PDF	View/Open

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Автоматический фазометр (Курсовая работа) — TopRef.ru

Содержание

Введение

1. Выбор структуры автоматического фазометра

2. Расчет блока питания

3. Разработка алгоритма работы программы

4. Описание алгоритма программы для МК

5. Программа для МК

6. Описание алгоритма программы для ПК

7. Программа для ПК

Выводы

Введение

Фазометр — электроизмерительный прибор, предназначенный для измерения углов сдвига фаз между двумя изменяющимися периодически электрическими колебаниями. Фазой гармонического напряжения

U(t)=U_msin(ωt+φ₀)

называется аргумент функции U(t), описывающей колебательный процесс. Фаза гармонического напряжения является линейной функцией времени. Угол сдвига фаз представляет собой модуль разности фаз двух гармонических сигналов U₁(t) b U₂(t) одинаковой частоты. Таким образом, если

U₁(t)=U_1msin(ωt+φ₁), a U₂(t)=U_2msin(ωt+φ₂),

то по определению угол сдвига фаз Δφ равен Δφ=|φ₁ — φ₂|. Если φ₁ и φ₂ постоянные, то Δφ+ от времени не зависит. При Δφ = 0 гармонические напряжения называются синфазными, при Δφ = ±π — противофазными. Выбор метода измерения угла сдвига фаз зависит от диапазона частот, амплитуды сигнала и от требуемой точности измерения. Измерение угла сдвига фаз может выполняться как методом непосредственной оценки, так и методом сравнения. Результат измерения выражается либо в градусах, либо в радианах. Измерительные приборы, специально предназначенные для измерения угла сдвига фаз, называются фазометрами.

В основе работы цифровых фазометров всех систем лежит принцип преобразования измеряемого угла сдвига фаз во временной интервал, длительность которого пропорциональна значению измеряемой величины. Длительность временного интервала определяется при этом методом дискретного счета непосредственно, или с промежуточным преобразованием длительности временного интервала в пропорциональное ему значение величины напряжения постоянного тока.

Фазометры с непосредственным преобразованием значения длительности временного интервала в код в свою очередь подразделяются на две группы: с измерением за один период входных напряжений и с измерением за несколько периодов входных напряжений. Фазометры первой группы называются фазометрами мгновенного значения, а второй группы — фазометрами среднего значения. Фазометры среднего значения, называемые также фазометрами с постоянным временем измерения, благодаря хорошим характеристикам получили наибольшее распространение.

1. Выбор структуры автоматического фазометра

Для нахождения фазы сигнала проще всего измерять время между прохождением эталонного и измеряемого сигналов через ноль t_±. При этом зная частоту измеряемого сигнала можно найти его фазу исходя из следующей формулы:

(1),

где t_± — время между прохождением эталонного и измеряемого сигнала через ноль, f – частота измеряемого сигнала, множитель 360 переводит безразмерную величину в градусы.

Исходя из того, что данные измерений следует передавать в компьютер через COM-порт, то фазометр будет содержать микроконтроллер, так как с помощью него наиболее просто реализовать связь с компьютером по интерфейсу RS-232.

Также микроконтроллер можно использовать для измерения фазы, так как почти каждый микроконтроллер имеет интегрированный таймер-счетчик.

По заданию, а именно – максимальная частота сигнала f_max=100кГц и погрешность измерения фазы δ=0.2% определяем минимальное время измерения. Это время находится по формуле:

нс (2).

Для измерения такого времени микроконтроллер должен обладать таким же или меньшим временем цикла. При этом он должен иметь частоту f=50·n МГц, где n – количество тактов в машинном цикле микроконтроллера, то есть как минимум 50 МГц. Микроконтроллеры с такой частотой очень дороги и их нецелесообразно использовать для данной задачи. Поэтому для измерения фазы следует использовать отдельный таймер и генератор прямоугольных импульсов с тактовой частотой 50 МГц или выше, при этом требования к микроконтроллеру упрощаются. В данном случае микроконтроллер, один раз за период должен считывать данные со счетчика. Так как максимальная частота сигнала 100 кГц, то время считывания не должно превышать 10 мкс. К тому же контроллер должен поддерживать интерфейс UART для связи с компьютером. Согласно этим требованиям выбираем микроконтроллер фирмы Atmel ATMega48 с тактовой частотой 1МГц и временем цикла 1 мкс.

Структурная схема проектируемого устройства изображена на рис. 1

Рис. 1. Структурная схема фазометра

На систему определения фазы подается два сигнала. В момент прохождения одного сигнала через ноль включается таймер. В этот интервал времени таймер начинает считать такты генератора импульсов. Когда второй сигнал достигнет нулевого значения – в таймере будет храниться число, которое соответствует разности фаз эталонного и измеряемого сигналов, и произойдет сброс таймера. Это число считывается микроконтроллером и передается по интерфейсу RS-232, через преобразователь уровней в компьютер. В компьютере это число переводится в градусы и отображается на экран.

Определитель фазы выполняет следующие функции:

1. Как только измеряемый сигнал меняет полярность, на выходе этого устанавливается сигнал для запуска таймера.

2. Таймер продолжает работать пока другой сигнал не пройдет через ноль.

По заданию необходимо выполнить гальваническую развязку.

Функциональная схема этого узла изображена ниже.

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

Рис. 2. Функциональная схема системы определения перехода через ноль

Работа системы определения фазы.

Измеряемое и эталонное напряжение подается на вход компараторов через ограничители напряжения, который обрезает напряжения большие некоторой величины. Это сделано из-за того, что максимальное значение напряжения сигнала может достигать 100В, что выведет из строя компараторы. На выходе компаратора реализована развязка на оптических элементах.

Компараторы выдают сигнал высокого уровня если соответствующее напряжение больше нуля и сигнал низкого уровня – если меньше нуля. На выходе компараторов будет меандр. Далее эти сигналы поступают на вход защелки C D-триггеров DD2.1 и DD2.2. По переднему фронту меандра на выходе триггеров установится сигнал, который присутствует на D- входе.

В момент прихода положительного фронта на С-вход триггера DD2.2 на его прямом выходе установится логический «0», и это приведет к установке на выходе триггера DD2. 1 логического «0» (так как выход триггера DD2.2 связан со входом сброса триггера DD2.1). На выходе триггера DD2.2 вновь появится сигнал высокого уровня. Фактически по первому переднему фронту на защелке триггера DD2.2 происходит инициализация системы. Теперь она готова к работе. При приходе положительного фронта на С-вход триггера DD2.1 на его выходе установится «1», т.к. на D-входе постоянно присутствует напряжение питания. Сигналы с выходов триггеров DD2.1 и DD2.2 поступают на входы микросхемы 2И DD3.1, и на ее выходе в промежуток времени между переходами измеряемого и эталонного напряжения через ноль будет сигнал логической «1». После того как напряжение эталонного сигнала перейдет из отрицательного значения в положительное, то произойдет процесс инициализации и на выходе системы вновь появится сигнал логического «0». Таким образом, на выходе системы присутствует логическая единица в промежуток времени между переходами через 0 напряжений измеряемого и эталонного сигналов.

трехфазный, цифровые и другие.

Что это и что измеряет? Принцип действия суммирующих и вычитающих фазометров

Исходя из самого термина «фазометр» можно определить, что с помощью такого прибора измеряется фаза. Если быть точнее, то речь идет о сдвиге фаз. Примечательно, что это понятие в электроэнергетике актуально не только для физических проводников под напряжением.

Параллельно речь идет об уровне этого самого потенциала, а также величине силы тока в конкретный момент. С учетом эффективности приборов и важности их показателей стоит рассмотреть, какие бывают фазометры и где их в наши дни используют.

Что это такое?

По своей сути любой фазометр – это специальное приспособление для получения определенных данных, касающихся работы той или иной электросети. В качестве примера можно привести измерение угла сдвига фаз с учетом их соотношения с колебаниями фиксированной частоты. Замеры при этом проводят как в одно-, так и трехфазных схемах.

С учетом принципа действия устройство подсоединяют как к токовым, так и к сетям напряжения. Если же речь идет о трехфазных цепях, то подсоединение выполняется к каждой. Независимо от особенностей сети, всегда требуется соблюдать определенные правила. Так, процесс подключения простой модели включает в себя следующие действия.

• Уделить внимание инструкции.
• Выставить стрелку строго на ноль.
• Убедиться в том, что все кнопки в деактивированном положении.
• Подсоединить к разъемам пробники.
• Включить устройство. Если не было допущено ошибок, загорится индикаторная лампа.
• Сделать 15-минутную паузу для разогрева прибора.
• Найти напряжение сигналов от входа.
• Нажать на ноль или же кнопки, отвечающие за плюс и минус.
• Включить пробник на вход с 4-мя полюсами.
• Выставить на нужное значение регулятор пределов.

Стоит заметить, что электронные образцы рассматриваемого измерительного оборудования использовать намного проще.

Виды

Все существующие на сегодня приборы классифицируют по нескольким ключевым характеристикам. К примеру, есть фазометры, работающие по суммирующему и вычитающему, то есть, суммарно-разностному методу. Как уже было отмечено, с учетом количества фаз в схеме устройства делят на однофазные и трехфазные. Если же оценивать конструктивные и эксплуатационные особенности оборудования в контексте принципа функционирования, то необходимо выделить следующие разновидности фазометров.

• Электромеханические.
• Электродинамические.
• Цифровые.

На практике чаще всего используются два последних вида измерительных приборов. При этом электронные современные устройства выгодно отличаются от своих «собратьев» точностью показаний на фоне минимального уровня помех и простотой эксплуатации.

Еще сравнительно недавно пальма первенства в рейтингах популярности принадлежала электродинамическим фазометрам. Конструкция данного агрегата основана на элементарном логометрическом узле. В устройстве также присутствуют две объединенные под углом 60 градусов рамки. Каждая из них располагается на оси, зафиксированной на опорных элементах.

Специальный элемент в аппаратах, относящихся к описываемой категории, при выполнении измерений отклоняется на угол, позволяющий дать характеристику сдвига фаз. А необходимые показатели специалисты получают при помощи линейной шкалы.

Основу рассматриваемой разновидности фазометров составляют одна статичная и две подвижные токовые катушки. В двух последних текут собственные токи, что обеспечивает создание магнитного поля на всех трех катушках.

В процессе взаимодействия потоков указанных катушек образуется два вращающихся момента, определяемых интервалом между подвижными составляющими, а также токами на них и неподвижной части конструкции. Стоит заметить, что они являются противоположно направленными.

С учетом всех перечисленных нюансов под действием моментов подвижный элемент начинает вращаться до того, пока не установится равновесие. Имеется в виду ситуация, при которой упомянутые моменты выровняются.

К явным преимуществам этой категории фазометров можно смело отнести:

• максимальную надежность оборудования;
• достаточно высокую точность показаний;
• доступную стоимость.

Если вести речь о недостатках, то в первую очередь следует акцентировать внимание на зависимости исследуемых параметров сети от частоты. Не менее значимый момент заключается в высоком потреблении мощности.

Цифровые модели описываемого измерительного оборудования разрабатываются и выпускаются при активном внедрении передовых технических решений. В результате компенсационные модификации измерительной аппаратуры гарантируют самую высокую точность снимаемых показаний, невзирая на применение оборудования в ручном режиме. Принцип функционирования здесь базируется на появлении в процессе измерений пары U синусоидального типа. Следует помнить, что главная задача устройств – это предельно точное определение анализируемого смещения (сдвига).

Изначально напряжение направляется на элемент, именуемый не иначе как фазовращатель, контролируемый специальным прибором. Сам процесс снятия нужных показаний является плавным и длится до момента совпадения фаз. Степень смещения же измеряется другим элементом (фазочувствительным). На выходе соответствующий сигнал подается с детектора на управляющий блок.

Стоит отметить, что весь алгоритм исполняется за счет кодирования импульсов.

Современные электронные фазометры функционируют на базе дискретного счета. Смысл подобного метода заключается в необходимости прохождения двух стадий. Изначально речь идет о преобразовании сдвига фаз в сигнал, имеющий конкретную продолжительность. На следующем этапе параметры этого импульса корректируются посредством именно дискретного счета. При этом конструктивными элементами цифрового фазометра являются такие.

• Устройство, отвечающее за управление процессом.
• Счетчик.
• Элемент, формирующий импульсы дискретного типа.
• Селектор временной.
• Устройство, при помощи которого происходит преобразование в импульсы смещения фаз.

Неоспоримыми плюсами, а, следовательно, конкурентными преимуществами цифровых фазометров являются минимальная погрешность и максимальное удобство использования. Повышенная точность снятия показаний обеспечивается, прежде всего, принципом работы таких измерительных приборов. Речь в данном случае идет о выполнении предусмотренных алгоритмом вычислений в несколько этапов. Если говорить о минусах, то единственное, что является существенным – это сравнительно высокая цена.

Сферы применения

Фазометры с учетом их назначения и основных эксплуатационных характеристик являются неотъемлемым элементом арсенала специалистов, работающих с электросетями. Как правило, такое оборудование находит применение там, где требуется влиять на соотношение тока и напряжения, то есть, на мощность сети. И речь идет, в частности, о компенсирующих установках, а также синхронных моторах, являющихся элементами одного контура.

Еще одна сфера успешного использования фазометров – это выполнение работ с генераторами синхронного типа. Имеются в виду агрегаты, размещаемые на электростанциях. Стоит заметить, что персоналу, обслуживающему такие установки, не требуются инструкции по эксплуатации измерительных приборов, включая, естественно, описываемый тип.

Это обусловлено тем, что к таким работам допускаются исключительно специалисты (высококвалифицированные электрики с соответствующим опытом).

С одной стороны, при нормальной работе генераторов указанного вида все параметры отслеживаются и регулируется автоматизированными системами. В первую очередь речь идет об отклонениях значений косинуса угла, которые и показывают фазометры. Именно с учетом таких показателей приборов осуществляется регулирование тока в контуре. Специалисты будут необходимы при активации установок, а также на случай внештатных ситуаций, когда требуется незапланированная остановка генераторов и их перезапуск в ручном режиме. Кстати, измерительные приборы вмонтированы в панели управления.

Популярные модели

На данный момент в соответствующем сегменте рынка измерительной техники представлен достаточно широкий ассортимент продукции многих производителей. Соответственно, на разных ресурсах публикуются не только обзоры приборов, но также и актуальные рейтинги популярности. Так, в соответствии со статистикой и отзывами пользователей можно выделить пользующиеся спросом модели фазометров.

• Д5721 и Д5782 – устройства, предназначенные и применяемые для исследования 1-фазных электросетей переменного тока при частоте 50-60 Гц. Помогают определить сдвиг фаз между гармоническими составляющими А и U при классе точности 0,5. Диапазон определяемых углов отклонений составляет от 0 до 360 градусов. При этом вес прибора не превышает 6,5 кг.

• Мегеон-40850 – фазоуказатель, относящийся к семейству компактных устройств, главными преимуществами которых являются хорошая точность показаний при минимальных габаритах и весе. На фронтальной части аппарата расположены светодиоды, с помощью которых и определяются ошибки при чередовании фаз. Еще одна важная особенность модели – это наличие интегрированного зуммера.

• Ц302 – трехфазная разновидность фазометра, основной задачей которой является определение с максимально возможной точностью коэффициента ФИ при переменном токе. Важно принимать во внимание, что частота последнего может варьироваться в более чем широком диапазоне (от минимальных 50 до максимальных 10 000 Гц). Еще одно ключевое преимущество состоит в повышенной прочности и ударостойкости корпуса прибора.

• Э35000 – образец оборудования, предназначенного для тестирования моделей Д578 и Д5782. Помимо этого, сам аппарат успешно используется для проверки электросетей с учетом того, что погрешность при снятии показаний с сети составляет не более 0,1%, а его вес не превышает отметку в 7 кг.

• Д5000 – измерительная техника, которая чаще всего применяется в рамках проверки точности работы других фазоопределителей при исследовании сетей со стандартным номиналом частоты, то есть, 50 гц. Такие приборы нередко интегрируются в схемы с раздельными цепями тока и напряжения.

• С302-М1 – 1-фазный агрегат, используемый для вычисления коэффициента мощности в 50-герцевых электрических цепях. Важно учесть, что одним из ключевых условий в данном случае будет симметрия линейных U, а также нагрузок на исследуемые фазы.

В перечень конструктивных элементов этой модели входят прежде всего цифровой преобразователь и магнитоэлектрический индикатор, заключенные в один корпус.

• Ц42305 – фазометр, способный определять коэффициент мощности в трехфазных электрических сетях, номинальная мощность которых составляет 50 Гц, при симметричных нагрузках и линейных напряжениях. Класс точности прибора – 2,5.

Устройство функционирует на основе электронного преобразователя входных сигналов. Номинальные значения напряжения в данном случае составляют 100, 127, 220 и 380 В.

Конечно же, это далеко не полный перечень популярных приборов, широко используемых в разных сферах для проведения описываемых измерений. Также стоит заметить, что модельные ряды лидеров отрасли постоянно расширяются и обновляются.

Это позволяет потенциальным покупателям выбирать наиболее подходящие устройства с учетом потребностей, условий и интенсивности эксплуатации, а также финансовых возможностей.

ИЗМЕРИТЕЛЬ СДВИГА ФАЗЫ

Этот простой измеритель сдвига фазы разрабатывался как приставка к компьютеру для снятия фазо-частотных характеристик акустических систем при разработке и настройке разделительных фильтров, но он также может быть использован самостоятельно, так как обладает встроенным отсчетным устройством. Сопряжение с компьютером происходит через звуковую карту. Фазометр выдает переменное напряжение фиксированной частоты с амплитудой пропорциональной фазе измеряемого сигнала. Так как фаза сигнала может иметь различную полярность, а передача сигнала к компьютеру производится на переменном токе, то для получения отрицательных значений приходится сдвигать нуль в область положительных значений. Так, нулевому сдвигу фазы соответствует некоторое определенное значение напряжения которое калибруется перед измерением. Выбирая различные комбинации переключателей расположенных на лицевой панели прибора можно получить на выходе сигналы соответствующие -180, -90, 0, 90 и 180 градусам фазового сдвига.

Принцип работы схемы

В виду невысоких требований к точности показаний была применена простая архитектура измерителя. Сигналы обоих каналов преобразовываются в прямоугольные цифровые после чего вычитаются на исключающем ИЛИ. Полученный сигнал имеет скважность пропорциональную модулю фазового сдвига. Для преобразования скважности в амплитуду используется интегрирующая RC цепочка. Напряжение полученное на цепочке измеряется стрелочной головкой по которой можно непосредственно отсчитывать фазу. Для определения полярности сдвига используется D триггер на тактовый вход которого подается опорный сигнал, а на вход данных измеряемый сигнал, в результате в зависимости от того, опережает ли измеряемый сигнал опорный или отстает, триггер переключается в то или иное состояние. В зависимости от состояния триггера изменяется полярность напряжения на выходе интегрирующей цепочки. После чего полученное напряжение модулируется, фильтруется от гармоник и подается на выход.

Сигнал с микрофона подается на чувствительный вход In1, пройдя через усилители на DA1 и DA2 поступает на фильтр верхних частот предназначенный для уменьшения помех. Переменный резистор на выходе DA1 позволяет в небольших пределах регулировать чувствительность микрофонного входа. На вход In2 поступает опорный сигнал.

С целью получения возможности подключения непосредственно к выходу усилителя установлен переключатель SA1 который уменьшает чувствительность входа. Так как уровень сигнала в этом канале намного выше, используется только буфер на DA4. На выходе буфера стоит такая же цепочка фильтра верхних частот, только тут постоянную времени фильтра можно менять с целью компенсации фазового сдвига в каналах измерения.

Затем сигналы с обоих входов поступают на компараторы с гистерезисом DA3. 1. DA3.2. Буферы на DD1.1 и DD1.2 обостряет фронты сигналов с компараторов. Причем DD1.1 инвертирует сигнал который ранее был инвертирован DA2. Полученные цифровые сигналы вычитаются на DD1.3, но подавать этот сигнал на интегрирующую цепочку пока рано ввиду того, что он изменяется от минус питания, до плюс питания, а требуется изменение от земли до плюс питания. Поэтому положительная полуволна проходит через диод, а отрицательная этим же диодом отсекается, в это время открывается полевой транзистор замыкающий выход на землю. Управляющий сигнал для транзистора получается путем инвертирования исходного посредством DD1.4. 

Сигнал со скважностью пропорциональной сдвигу фазы проходит через интегрирующую RC цепочку и аналоговый ключ DD2.1 и подается на измерительную головку. Также этот сигнал подается на буфер DA5 и после на инвертор на DA6. В зависимости от направления сдвига фазы, на фильтр на DA7 через ключи DD2.2 или DD2.3 поступает прямой или инвертированный сигнал. 

Управляет ключами триггер DD3. 1 который определяет знак фазы. После фильтрации напряжение пропорциональное фазовому сдвигу поступает на модулятор на ключе  DD2.4, опорное напряжение которому выдает буфер DA8, а тактовую частоту генератор на триггере DD3.2. Полученный меандр отфильтровывается от гармоник фильтром на DA9. После чего сигнал пройдя через регулятор выходной амплитуды  и буфер DA11 поступает на выходной разъем Out. 

Узел на DA10 служит для индикации при недостаточном уровни входного сигнала. Недостаточному уровню соответствует свечение светодиода. Также светодиод сигнализирует при отклонении формы входного сигнала от меандра, в этом случаи показания будут ошибочными. Переключатель SA3 служит для калибровки полярности фазы и позволяет выбрать ее положительной, отрицательной или реальной. Переключатель SA2 используется для получения калибровочных сдвигов фазы 90 и 180 градусов. 

При установке переключателя в среднее положение, пока заряжается конденсатор, напряжение на выходе соответствует нулевому сдвигу фазы.

Для автономной работы от батареи требуется наличие двухполярного напряжение, положительная часть которого берется непосредственно от батареи, а отрицательная берется от преобразователя на микросхеме DA12. Преобразователь включен по типичной для него схеме и в комментариях не нуждается.

Настройка измерителя фаз

Настройка данного прибора не представляет особых трудностей ввиду практический полной самокалибровки, однако отладка потребует наличие вольтметра и генератора, пусть даже из звуковой карты, в особо тяжелых случаях придется применить осциллограф и разбираться в принципах работы схемы. 

Для начала проверяют работу преобразователя напряжения и наличие генерации триггера DD3.2. После чего на оба входа подается сигнал частотой в районе 5-7 килогерц. Вращая подстроечный резистор на выходе DA4 добиваются минимальных показаний показывающего прибора. Затем подают сигнал частотой пару килогерц со сдвигом в 180 градусов. Если такого сигнала под рукой нет, то можно подать сигнал только на вход In1, а вход In2 подключить на выход DA2. Подбирая резистор последовательно с головкой для получения полного отклонения стрелки.

Переключатель SA2 при этом должен быть в среднем положении. Напряжение на входе DA5 не должно быть больше 2 вольт, в противном случаи параллельно головки ставят дополнительные шунты. Переводя переключатель SA2 в положение 90 и 180 градусов вращая соответствующие подстроечники добиваются отклонения стрелки на требуемые значения шкалы. В завершение настройки переключатель SA3 переводят в положение отрицательной фазы и вращая резистор смещения нуля добиваются нулевого выходного напряжения прибора. На этом настройка прибора заканчивается.

Вместо завершения

Так как конструкция изначально задумывалась как проект выходного дня, она была собрана частично навесом, частично на макетных платах, и дабы не шокировать неокрепшие умы начинающих радиолюбителей содержимое коробочки публике показывать не буду. 

Работа с прибором довольно интуитивна. Ко входу In1 подключается микрофон, желательно со своим предусилителем, на In2 подается сигнал с усилителя. Выход Out соединяют с микрофонным или линейным входом компьютера. Строить графики фазы можно непосредственно в программах измерения АЧХ при измерении свипом, только выбрать линейный масштаб шкалы по вертикале. Переключателями выбирают сдвиг фазы +180 градусов и изменяя выходное напряжение фазометра добиваются требуемой амплитуды сигнала на графике. Затем перебирая различные положения переключателей калибруют остальные точки шкалы. Ручку чувствительности устанавливают в минимальное положение и увеличивают в случаи зажигания светодиода во время измерения. На низких частотах светодиод светится постоянно. Специально для сайта Радиосхемы — SecreTUseR.

   Форум по измерениям

   Форум по обсуждению материала ИЗМЕРИТЕЛЬ СДВИГА ФАЗЫ

Трехфазный счетчик энергии — Строительство и эксплуатация

В прошлой статье мы рассмотрели счетчик энергии однофазного индукционного типа, который можно использовать для измерения энергии, потребляемой в однофазной цепи. Для измерения энергопотребления трехфазной цепи используются трехфазные счетчики энергии. Трехфазный счетчик энергии может быть построен из двух однофазных счетчиков энергии, добавление показаний двух счетчиков дает общее потребление энергии в трехфазной цепи.

Строительство трехфазного счетчика энергии:

Конструкция трехфазного счетчика энергии индукционного типа представляет собой сборку двух однофазных счетчиков энергии индукционного типа в одном корпусе, имеющих общий шпиндель и регистрирующий механизм. Принципиальная схема измерителя показана на рисунке ниже.

Основными частями трехфазного счетчика электроэнергии являются:

• Система привода
• Система перемещения
• Тормозная система
• Регистрирующая система.

Система привода:

Комбинация шунта и последовательного магнита называется элементом. Итак, он состоит из двух элементов. Соединения для обмотки этих электромагнитов показаны на рисунке. Обмотки шунтирующих магнитов предусмотрены таким образом, что в условиях холостого хода крутящий момент, развиваемый обоими шунтирующими магнитами, имеет противоположный характер.

Чтобы сделать результирующий крутящий момент равным нулю, в измерителе предусмотрен магнитный шунт.Его положение регулируется до тех пор, пока диски не перестанут вращаться на холостом ходу. Необходимый крутящий момент достигается за счет взаимодействия между шунтирующим и последовательным магнитными полями на диске в каждом элементе.

Система перемещения:

Подвижная система состоит из двух алюминиевых дисков (по одному на каждый элемент), установленных на одном шпинделе. Крутящий момент, развиваемый каждым диском, будет добавлен, и в результате общий крутящий момент будет пропорционален трехфазной мощности, потребляемой нагрузкой.

Тормозная система:

Эта система обеспечивает необходимое тормозное действие на диски. Для каждого диска предусмотрен индивидуальный постоянный магнит. Предусмотрено регулирование положения каждого тормозного магнита для изменения тормозного момента.

Система регистрации:

Эта система прикреплена к подвижной системе через шестерню и зубчатую передачу. Он непрерывно считает или регистрирует количество оборотов, сделанных дисками. Это означает, что он объединяет мощность, потребляемую трехфазной нагрузкой за рассматриваемый период времени, которая представляет собой не что иное, как энергию.

Работа трехфазного счетчика энергии:

Принцип работы трехфазного счетчика электроэнергии аналогичен однофазному счетчику электроэнергии. Когда к измерителю подключена нагрузка, и катушка давления, и катушка тока двух элементов, установленных на шунте и последовательном магните, создают магнитный поток. Этот поток, когда он соединяется с дисками, вызывает вихревой ток.

Взаимодействие вихревых токов с магнитным потоком, создаваемым двумя катушками, вызывает возникновение крутящего момента на дисках. Поскольку два диска прикреплены к одному шпинделю, крутящий момент, прилагаемый к двум дискам, складывается механически. Следовательно, вращение вала дает потребляемую трехфазную энергию.

Индикатор чередования фаз — работа и важность

Индикатор чередования фаз — это прибор, который определяет чередование фаз в трехфазной системе питания. Последовательность фаз или часто называемое чередованием фаз в трехфазной системе питания определяется как последовательность или порядок, в котором напряжение в фазах R, Y и B достигает своего максимального значения.Обычно последовательность фаз — RYB. Это означает, что сначала напряжение фазы R достигает своего пикового значения, а затем фазы Y и B. Эта последовательность фаз определяется этим индикатором.

Следует отметить, что измеритель или индикатор последовательности фаз определял только последовательность фаз. Он явно не определяет, является ли конкретный провод фазой R, фазой Y или фазой B.

Принцип работы индикатора чередования фаз

В основном есть два типа индикатора чередования фаз: вращающийся тип и статический тип

Индикатор чередования фаз вращающегося типа

Очень распространен индикатор чередования фаз вращающегося типа. Он состоит из диска, на котором отмечена стрелка. Этот индикатор имеет три вывода: красный, желтый и синий. Когда эти три провода R, Y и B подключены к трехфазному источнику питания, диск начинает вращаться. Если диск вращается в направлении, отмеченном стрелкой, то последовательность фаз питания будет RYB. Но если диск вращается в направлении, противоположном отмеченному стрелкой, тогда последовательность фаз питания будет не RYB, а YRB, т.е. обратная. На рисунке ниже показан индикатор вращающегося типа.

Примечание: Внимательно следите за номинальным напряжением индикатора, показанным на рисунке выше.На нем четко видно, что этот индикатор рассчитан на 50-500 В переменного тока. Следовательно, его следует использовать для идентификации последовательности фаз для трехфазных систем переменного тока с напряжением 415 В или ниже. Если напряжение превышает 500 В, этот индикатор можно использовать с вторичной обмоткой трансформатора напряжения (напряжение от вторичной фазы трансформатора напряжения к фазе обычно составляет 110 В переменного тока).

Принцип работы индикатора чередования фаз вращающегося типа такой же, как у трехфазного асинхронного двигателя. Когда к индикатору подключено трехфазное питание, создается вращающееся магнитное поле.Это вращающееся магнитное поле соединяется с алюминиевым диском инструмента, создавая в нем вихревой ток. Этот вихревой ток в алюминиевом диске взаимодействует с вращающимся магнитным полем и создает крутящий момент. Этот крутящий момент вызывает вращение алюминиевого диска в направлении вращающегося магнитного поля. Поскольку направление вращения магнитного поля определяется последовательностью фаз напряжения питания, алюминиевый диск будет вращаться в направлении чередования фаз, то есть чередования фаз питания.

Статический индикатор чередования фаз

В этом типе индикатора нет вращающейся части. На рисунке ниже показана типовая принципиальная схема индикатора чередования фаз статического типа.

Две лампы соединены в двух разных фазах, т. е. одна в фазе R, а другая — в фазе Y. Когда к клеммам этого индикатора подключено трехфазное питание, эти лампочки горят. Если яркость лампы B больше яркости лампы A, то последовательность фаз питания будет RYB.Но если яркость лампы A больше, то последовательность фаз питания будет YRB.

Давайте теперь разберемся, как яркость лампы связана с чередованием фаз питания. Пусть последовательность фаз питания — RYB. Поэтому напряжения питания можно записать как

Это напряжение вызовет протекание тока I _R , I _Y и I _B в фазах R, Y и B соответственно таким образом, что

Решая приведенное выше уравнение, мы получаем

Таким образом, ток в фазе R составляет только 27% от тока, протекающего в фазе Y.Поскольку обе лампы идентичны, лампа B будет ярче лампы A. Этот принцип применяется для идентификации фаз в индикаторе чередования фаз.

Существует еще один тип индикатора чередования фаз, в котором неоновые лампы используются вместе с последовательным сопротивлением, как показано на рисунке ниже.

Сопротивление серии

ограничивает ток, протекающий через неоновые лампы. Это важно для защиты неоновых ламп от повреждений из-за перенапряжения.

Если к этому индикатору подключено напряжение питания с чередованием фаз RYB, лампа 1 будет гореть, а лампа 2 не будет гореть. Лампа 2 будет светиться, а лампа 1 не будет светиться, если последовательность фаз питания — YRB.

Почему последовательность фаз важна или почему мы должны знать последовательность фаз?

Трехфазная система питания очень распространена в отраслях промышленности, которые питают различные виды нагрузок. LT Motor является одним из таких примеров, когда для его работы используется трехфазный источник питания 415 В переменного тока. Согласно IEC / IS 60034-8 «Маркировка клемм и направление вращения», когда обмотки U, V и W двигателя соединены с фазами R, Y и B соответственно, вал двигателя будет вращаться по часовой стрелке, если смотреть со стороны приводной конец. Это означает, что при правильном чередовании фаз на клеммах двигателя направление вращения будет по часовой стрелке. Но когда чередование фаз противоположное, то есть YRB, двигатель будет вращаться против часовой стрелки.

Таким образом, перед подключением к клеммам двигателя очень важно определить последовательность фаз.Если чередование фаз входного питания неправильное, двигатель (связанный с нагрузкой, такой как насос) будет вращаться в противоположном направлении, что, в свою очередь, может привести к повреждению присоединенной нагрузки.

Измеритель последовательности фаз

— типы и применение

Что такое измеритель последовательности фаз?

Измеритель последовательности фаз

— это электромагнитный испытательный и измерительный прибор, который показывает последовательность фаз в заданной трехфазной электрической цепи. Проще говоря, измеритель последовательности фаз может показывать направление или вращение трехфазных двигателей.Этот портативный и прочный индукционный прибор чаще всего представляет собой небольшой электродвигатель с алюминиевым диском. Назначение алюминиевого диска — указать последовательность фаз путем вращения в заданном магнитном поле, в котором три тока проходят в трех обмотках. Этот индукционный испытательный и измерительный прибор имеет три контактных метки, которым соответствует последовательность фаз.

Типы измерителей последовательности фаз

Есть два основных типа индикаторов фазы.

• Вращающийся тип — Измеритель поворота фаз работает по тому же принципу, что и асинхронные двигатели. Если вы понимаете, как работает трехфазный двигатель, у вас не будет проблем с пониманием принципа работы счетчика чередования фаз.

  Короче говоря, трехфазный двигатель нуждается в трехфазном питании, которое поступает в определенной последовательности. Обычно фаза питания вращающегося двигателя имеет последовательность фаз RYB. Это когда трехфазный двигатель вращается по часовой стрелке.Если трехфазное питание подается в обратной последовательности, двигатель будет вращаться против часовой стрелки. ЭДС — это вращающееся магнитное поле, создаваемое катушками, на которые подается трехфазное питание.

  Измеритель поворота фаз содержит три отдельные катушки, соединенные в пространстве под углом 10 градусов. Их концы подключаются к трем клеммам (по звездному пути), отмеченным символами RYB. Кроме того, есть алюминиевый диск, который соединен с каждой из верхних из трех катушек.Этот диск измерителя поворота фаз вращается в направлении чередования фаз питания, что показано стрелкой, вращающейся в направлении вращения диска.

• Статический тип — Статический тип включает один индуктор, подключенный к фазе B, и две лампы, подключенные к двум разным фазам, R и Y. К обеим лампам также подключены резисторы, основная функция которых — контролировать и поддерживать необходимое напряжение и ток, а также предотвращать пробой.В зависимости от чередования фаз одна лампа гаснет, а вторая светится.

Приложения

Чаще всего используется измеритель чередования фаз. Этот прибор является незаменимым элементом оборудования для проверки новых электрических соединений в различных приложениях. Кроме того, счетчик чередования фаз используется для отслеживания электрического соединения как во время установки, так и во время обслуживания электрического соединения. Вы можете использовать его для электромонтажа распределительных щитов, когда требуется трехфазное питание.Кроме того, проверяя последовательность, это устройство используется для проверки вращения в трехфазных вращающихся двигателях.

Принцип работы счетчика энергии; электросчетчик рабочий

Электрический счетчик, или счетчик ватт-часов, устройство, измеряющее количество электроэнергии. Один киловатт-час — это количество электроэнергии, необходимое для выработки 1000 ватт электроэнергии в течение одного часа.

Электроэнергетический бизнес использует электрические счетчики для количественной оценки количества электроэнергии, потребленной каждым из них.Он выставляет счет потребителю за уровень электроэнергии и время от времени снимает показания счетчика.
Самый распространенный вид — это в основном электрический асинхронный двигатель, который приводит в движение цепочку зубчатых колес, соединенных с датчиками на лицевой стороне счетчика. Такой счетчик был создан с использованием переменного тока. Он состоит из металлического диска, который может свободно вращаться между ними, и двух электромагнитов. Ток, протекающий через электрические цепи здания, питается непосредственно от тока входящих линий электропередачи; другой, один электромагнит.Взаимодействие заставляет диск вращаться. Два постоянных магнита рядом с пограничным тормозом диска, при таком способе вращения скорость пропорциональна нарисованному уровню. Когда диск вращается, он вращает цепь зубчатых колес, связанных с датчиками на лицевой стороне счетчика.

Схема выше показывает, как работает однофазный счетчик энергии, аналогичный будет применим к трехфазным счетчикам энергии.

Подробная информация о работе однофазного счетчика приведена ниже: —
Однофазный счетчик энергии индукционного типа, кроме того, широко известен как счетчик ватт-часов. Это имя дано ему. Этот пост посвящен его работе и конструктивным особенностям. Счетчик энергии индукционного типа в основном состоит из следующих компонентов:

1. Приводная система

2. Подвижная система

3. Тормозная система

4. Регистрирующая система

Приводная система
Катушка с большим количеством витков намотана на средней ножке шунтирующего магнита.

Эта катушка напряжения имеет много витков и должна иметь такую ​​же высокую индуктивность, как и потенциал.Проще говоря, катушка напряжения создает высокое отношение индуктивности к сопротивлению.


Это приводит к тому, что магнитный поток и ток отстают от напряжения питания почти на 90 градусов.

Building

Однофазный индукционный счетчик киловатт-часов — Building

На центральном конце шунтирующего магнита предусмотрены гибкие медные затемняющие полосы, чтобы напряжение питания составляло примерно 90 градусов, а сдвиг фазового угла настраивался шунтирующим магнитом.

Медные затененные полосы также можно назвать компенсатором коэффициента мощности или компенсирующим контуром.Поток, создаваемый этим магнитом, пропорционален току нагрузки и находится в фазе.

Система перемещения
Система перемещения в основном состоит из легкого вращающегося алюминиевого диска, установленного на валу или вертикального шпинделя. Зубчатая передача соединяет вращающийся вал, который поддерживает алюминиевый диск, с часовым механизмом на передней панели, чтобы дать совет, который израсходовал энергию.
Изменяющиеся во времени (синусоидальные) потоки, создаваемые шунтом и последовательным магнитом, индуцируют вихревые токи в алюминиевом диске.

Взаимодействие между обоими этими магнитными полями и вихревыми токами создает крутящий момент в диске.

Таким образом, количество оборотов диска пропорционально энергии, потребляемой нагрузкой в ​​конкретный интервал времени, и обычно измеряется в киловатт-часах (кВтч).

Тормозная система
Диск проходит между зазорами магнита.

Перенаправив номер туда или изменив положение тормозного магнита, можно управлять скоростью вращения диска.


Схема одноступенчатого индукционного счетчика киловатт-часов
Система счета или регистрации в основном состоит из зубчатой ​​передачи, приводимой в действие шестерней или червячной передачей на вращающемся валу диска, которая поворачивает стрелки, указывающие на циферблатах, во сколько раз диск перевернулся.

Таким образом, счетчик энергии обнаруживает и складывает или интегрирует все мгновенные значения мощности, чтобы гарантировать понимание всей энергии, использованной в течение определенного интервала.

Таким образом, этот счетчик можно также назвать «интегрирующим».

Работа однофазного индукционного счетчика энергии
Основная работа однофазного индукционного счетчика энергии сосредоточена на двух механизмах:

Механизм вращения алюминиевого диска, который вращается с пропорциональной скоростью к электричеству.


Механизм и отображение переданного уровня.

Давайте кратко рассмотрим этот механизм:

Механизм поворота алюминиевого диска

Который вращается на электричестве.

На металлический диск действуют две катушки. Одна катушка соединена таким образом, что она создает магнитный поток пропорционально напряжению, а другая — пропорционально. 90 градусов задерживают поле катушки напряжения.

Это создает вихревые токи в диске, и эффект таков, что к диску прилагается сила, пропорциональная произведению мгновенного тока и напряжения.

Постоянный магнит создает противодействующую силу, пропорциональную скорости вращения диска — это действует как тормоз, который заставляет диск перестать вращаться, когда перестает поступать электричество, вместо того, чтобы позволять ему вращаться все быстрее и быстрее.Это заставляет диск вращаться с используемой мощностью.

Механизм отображения количества переданной энергии
По величине вращения.

Алюминиевый диск поддерживается шпинделем с червячной передачей, приводящей в движение кассовый аппарат. Регистр — это набор циферблатов, которые фиксируют уровень потребляемой энергии.

Следует отметить, что при использовании стрелочного типа со шкалой смежные стрелки обычно вращаются в противоположных направлениях из-за зубчатого механизма.
Электронные ваттметры обычно дороже, чем электромеханические, но более точные. Они обладают такими характеристиками, как возможность индивидуальной записи энергии, потребляемой в разное время суток, и способность сообщать показания счетчиков с помощью знаков, отправляемых в энергетическую компанию по линиям электропередач.

Что такое трехфазный счетчик энергии? и трехфазный счетчик энергии рабочий

Счетчик электроэнергии трехфазный рабочий, конструкция

Счетчик энергии используется для измерения потребляемой энергии в киловатт-часах.Это используется в каждом доме и отрасли для расчета потребляемой ими энергии. Трехфазный счетчик энергии имеет те же элементы, что и однофазный счетчик энергии . Мы подробно рассмотрим каждого из них в этом посте.

Конструкция трехфазного счетчика электроэнергии:

Трехфазный счетчик электроэнергии имеет следующие системы. Эти системы одинаковы как для однофазных, так и для трехфазных счетчиков энергии. Их:

1. Система привода.

2. Подвижная система.

3. Разрывная система.

4. Система регистрации или подсчета.

Система привода:

Он состоит из катушки, намотанной на центральную часть шунтирующего электромагнита, который действует как катушка давления, также известная как катушка напряжения. Эта катушка должна иметь высокую индуктивность, что означает, что отношение индуктивности к сопротивлению этой катушки очень велико. Из-за этого индуктивного характера поток тока будет отставать от напряжения питания примерно на 90 °.

На центральном плече шунтирующего магнита предусмотрены медные затемняющие полосы для получения сдвига фазового угла на 90 ° между магнитным полем, создаваемым шунтирующим магнитом, и напряжением питания. У нас есть еще один серийный электромагнит, на который намотана токовая катушка. Эта токовая катушка включена последовательно с нагрузкой, поэтому ток нагрузки будет проходить через нее. Поток, создаваемый последовательным магнитом, пропорционален и синфазен с током нагрузки. Система привода трехфазного счетчика электроэнергии состоит из этих элементов.

Система перемещения:

К вертикальному шпинделю или валу прикреплен легкий вращающийся алюминиевый диск. С помощью зубчатой ​​передачи алюминиевый диск крепится к часовому механизму на передней стороне счетчика, что помогает измерять энергию, потребляемую нагрузкой.

Вихревые токи индуцируются изменяющимся во времени потоком, создаваемым последовательными и шунтирующими магнитами. Приводной момент создается из-за взаимодействия между этими двумя магнитными полями и вихревыми токами.

Следовательно, количество оборотов диска пропорционально энергии, потребляемой нагрузкой за определенный промежуток времени, и измеряется в киловатт-часах (кВтч).

Разрывная система:

Для демпфирования алюминиевого диска мы держим небольшой постоянный магнит, диаметрально противоположный обоим магнитам переменного тока (параллельно, последовательно). Теперь этот диск движется в магнитном поле, пересекая воздушный зазор. Когда это происходит, в алюминиевом диске индуцируются вихревые токи, которые взаимодействуют с магнитным полем и создают тормозной момент.

Скорость вращающегося диска можно контролировать, изменяя положение тормозного магнита или отклоняя часть магнитного потока.

Счетная система:

Имеет зубчатую передачу, к которой прикреплен указатель. Это связано с алюминиевым диском, который управляет этим указателем. Этот указатель перемещается по циферблату и показывает количество поворотов диска.

Это можно увидеть на схеме, приведенной ниже:

Трехфазный асинхронный двигатель имеет те же четыре системы, но они устроены иначе, как показано на рисунке ниже.

Это двухэлементный трехфазный счетчик электроэнергии. На общем шпинделе установлены два диска, и каждый диск имеет свой тормозной магнит. Движущаяся система приводит в движение шестерню. Каждый блок снабжен своим собственным медным затеняющим кольцом, затеняющей полосой, компенсатором трения и т. Д., Чтобы вносить корректировки для получения правильных показаний.

Это дает конструкцию трехфазного счетчика энергии.

Работает по трехфазному счетчику электроэнергии:

Теперь давайте посмотрим, как работает трехфазный счетчик электроэнергии.

Для одинаковой мощности / энергии крутящий момент должен быть одинаковым в обоих элементах. Для регулировки крутящего момента в обоих элементах у нас есть две катушки тока, подключенные противофазно, и две катушки потенциала, подключенные параллельно. Ток полной нагрузки проходит через токовую катушку, и это расположение приводит к противодействию двух крутящих моментов, и диск не перемещается, если крутящие моменты равны. Магнитный шунт регулируется, если существует неравенство крутящих моментов, чтобы диск остановился. Перед тестированием таким образом получается баланс крутящего момента трехфазного счетчика энергии.

На алюминиевые диски действуют две катушки, одна из которых является катушкой напряжения, а другая — катушкой тока. Катушка напряжения создает магнитный поток, пропорциональный напряжению, а катушка тока создает магнитный поток, пропорциональный току. Поле катушки напряжения запаздывает на 90 градусов за счет использования катушки запаздывания.

Из-за этих двух моментов в алюминиевых дисках возникают вихревые токи, и диски вращаются на общем валу. Сила, действующая на алюминиевый диск, пропорциональна произведению мгновенного тока и напряжения.На этом валу сделана зубчатая передача, и к этой шестерне прикреплена игла, поэтому, когда диски вращаются, эта игла перемещается по шкале и подсчитывает количество оборотов диска.

Постоянный магнит используется для создания силы, противоположной и пропорциональной скорости диска. Когда питание отключается, это действует как тормоз и заставляет диск перестать вращаться вместо того, чтобы вращаться быстрее. Диск вращается со скоростью, пропорциональной потребляемой мощности.

Мгновенная мощность может быть рассчитана по формуле

Пи = (3600 * N) / (T * R)

где

Pi = Реальная мощность, используемая в данный момент времени в кВт

T = время (в секундах), в течение которого диск совершает N оборотов или часть оборота

N = количество подсчитанных полных оборотов.

R = количество оборотов на киловатт-час (об / кВтч) используемого счетчика.

Таким образом, мы используем трехфазный счетчик энергии для расчета энергии, потребляемой нагрузкой .

Измеритель коэффициента мощности

— ваш электротехнический гид

Коэффициент мощности цепи можно определить по показаниям ваттметра, а также по показаниям вольтметра и амперметра, соответствующим образом подключенных к цепи.

Коэффициент мощности = показание ваттметра / (показание вольтметра x показание амперметра).

Коэффициент мощности = истинная мощность / полная мощность

Этот метод включает математические вычисления. Иногда требуется мгновенно измерить коэффициент мощности схемы, когда коэффициент мощности нагрузки постоянно меняется.

Для этой цели необходимо подключить в цепь измеритель коэффициента мощности динамометрического типа. Он указывает коэффициент мощности схемы прямо на шкале путем отклонения стрелки.

Основной принцип работы измерителя коэффициента мощности аналогичен принципу работы ваттметра динамометрического типа i.е. когда поле, создаваемое движущейся системой, пытается соответствовать полю, создаваемому неподвижной катушкой, на движущуюся систему действует отклоняющий момент, который отклоняет прикрепленный к ней указатель (движущаяся система).

Конструкция измерителя коэффициента мощности

Измеритель коэффициента мощности динамометрического типа состоит из двух неподвижных катушек FF , соединенных последовательно, по которым проходит ток нагрузки (или его определенная часть), образующий токовую цепь, и двух идентичных подвижных катушек A и B , закрепленных на почти под прямым углом друг к другу, повернутые на одном и том же шпинделе, образующем контур давления, как показано на рисунке.



Катушки тока FF намотаны толстой проволокой, а катушки давления A и B намотаны тонкой проволокой. Катушки давления, закрепленные на том же шпинделе, к которому прикреплен указатель, составляют движущуюся систему.

Катушка давления A подключена к источнику питания через неиндуктивное сопротивление, а катушка давления B подключена к источнику питания через высокоиндуктивную дроссельную катушку с индуктивностью L .Значение сопротивления R и индуктивности L выбрано таким образом, чтобы для основной частоты питания ток в двух катушках давления A и B был одинаковым.

Таким образом, поля, создаваемые двумя катушками, имеют одинаковую силу. Поле, создаваемое катушкой B , отстает от поля, создаваемого катушкой A , чуть менее 90 ° из-за сопротивления катушки. Соответственно, при фиксации катушки B плоскость этой катушки смещается от плоскости катушки A на электрический угол, который немного меньше 90 °.

Однако при обсуждении действия (работы) прибора предполагается, что разность фаз между двумя токами, протекающими через катушки A и B, составляет 90 °, и то же самое является углом между плоскостями катушек.

Хотя измеритель коэффициента мощности является показывающим прибором, в этом приборе не предусмотрено управление крутящим моментом. Токи подводятся к движущимся катушкам A, и B тонкими связками, которые не контролируют их.

Поскольку в этом приборе не предусмотрен регулирующий крутящий момент, поэтому, когда он не подключен к цепи, движущиеся катушки останутся в том положении, в котором они были повернуты. Это произойдет только тогда, когда движущаяся система будет идеально сбалансирована.

Когда прибор подключен к цепи нагрузки, ток течет через неподвижные катушки FF и подвижные катушки A и B , магнитный поток задается неподвижными катушками и подвижными катушками.

За счет совмещения двух полей крутящий момент развивается i. е. Результирующее поле, создаваемое движущимися катушками, пытается согласоваться с полем, создаваемым фиксированными катушками, и крутящий момент развивается до тех пор, пока оба из них не сравняются друг с другом. Есть три экстремальных условия, в которых этот прибор включен в цепь.

1. Когда коэффициент мощности цепи равен единице : В этом случае ток находится в фазе с напряжением цепи. Ток, протекающий через катушку потенциала , A , находится в фазе с напряжением, которое также находится в фазе с током, протекающим через катушку тока FF .
   
   В то же время, ток, протекающий через катушку напряжения B, отстает от напряжения, как и ток, протекающий через катушку тока FF на 90 ^o . Таким образом, катушка давления A будет испытывать вращающий момент, поэтому ее плоскость окажется в положении, параллельном плоскости катушки тока FF . Крутящий момент, действующий на катушку давления B , равен нулю. Таким образом, стрелка указывает на единицу коэффициента мощности на шкале.
2. Когда коэффициент мощности цепи равен нулю, отставание : В этом случае ток отстает от напряжения цепи на 90 °.Следовательно, ток, протекающий через катушку давления B , будет синфазным с током в катушках тока FF , причем обе будут отставать от напряжения цепи на 90 °.
   
   Ток, протекающий через катушку давления A , опережает ток в катушке тока FF на 90 °. Таким образом, вращающий момент действует на катушку давления B и переводит ее плоскость, параллельную плоскости катушки тока FF , и стрелка указывает на отставание по нулевому коэффициенту мощности.
3. Когда коэффициент мощности цепи равен нулю, опережающий : В этом случае ток опережает напряжение цепи на 90 ^o . Следовательно, ток, протекающий через катушку давления A, , отстает от тока в катушке FF на 90 °, а ток, протекающий через катушку давления B , отстает от тока в катушке FF для тока на 180 °.
   
   Таким образом, поле, создаваемое движущейся системой, просто инвертировано так, как в случае (2). Таким образом, противоположный крутящий момент действует на катушку давления B и переводит ее плоскость, параллельную плоскости катушки тока FF , и стрелка указывает на опережение с нулевым коэффициентом мощности.

Для промежуточных коэффициентов мощности подвижная система измерителя коэффициента мощности занимает промежуточные положения, и стрелка указывает коэффициент мощности соответственно.

Трехфазный измеритель коэффициента мощности динамометрического типа дает правильные показания только при сбалансированной нагрузке. Основной принцип этого прибора такой же, как у измерителя коэффициента мощности однофазного динамометрического типа. Единственная разница в конструкции.

Строительство трехфазного измерителя коэффициента мощности

Он состоит из двух неподвижных катушек FF , соединенных последовательно в одной из фаз, и передает линейный ток, как показано на рисунке.



Две идентичные движущиеся катушки A, и B закреплены своими плоскостями на расстоянии 120 ° друг от друга и соединены между двумя оставшимися фазами соответственно через высокое сопротивление, как показано на рисунке.

В этом случае нет необходимости в искусственном разделении фаз, так как требуемый сдвиг фаз между токами в движущихся катушках может быть получен от самого источника питания.

Принцип работы трехфазного измерителя коэффициента мощности

Когда трехфазный измеритель коэффициента мощности подключен к цепи, в условиях сбалансированной нагрузки угол, на который стрелка отклоняется от положения с единичным коэффициентом мощности, равен фазовому углу схемы, поскольку две движущиеся катушки фиксируются на расстоянии 120 ° друг от друга.

Отклонения трехфазного измерителя коэффициента мощности не зависят от частоты и формы сигнала, поскольку любое изменение частоты влияет на токи в двух движущихся катушках одинаково.

Подключение измерителя коэффициента мощности

показано на рисунке.



Спасибо, что прочитали о Принцип работы измерителя коэффициента мощности . Поделитесь, если вам понравились мои работы.

Электроизмерительные приборы | Все сообщения

© http: // www.yourelectricalguide.com/ Принцип работы измерителя коэффициента мощности динамометрического типа.

Принцип работы многофазного расходомера

Что такое многофазные расходомеры?

Многофазные расходомеры (MPFM) — это устройства, используемые для измерения отдельных расходов нефти, воды и газа в многофазном потоке. Термин MPFM используется также для определения измерения потоков влажного газа (то есть многофазного потока, в котором содержание газа очень велико).

Многофазный расходомер — это устройство, используемое для измерения расходов отдельных фаз составляющих фаз в данном потоке (например, в нефтегазовой промышленности), где смеси нефти, воды и газа первоначально смешиваются вместе во время процессов добычи нефти. .

Многофазный расходомер Принцип

Магнитный резонанс использует фундаментальное свойство атомов и, по сути, позволяет «подсчитывать» атомы водорода. Поскольку нефть, газ и вода содержат атомы водорода, многофазный поток можно измерить с помощью магнитного резонанса.

Для этого жидкости намагничиваются и затем возбуждаются радиочастотными импульсами. Атомы водорода реагируют на импульсы и посылают отраженное эхо, которое записывается.

Амплитуда эхо-сигналов и скорость их затухания используются для расчета скорости потока.Различие в магнитно-резонансных свойствах позволяет различать расход нефти, газа и воды.

Концептуально магнитно-резонансный многофазный расходомер состоит из трех последовательных ступеней:

1. Создание чистой намагниченности путем выравнивания магнитных моментов атомов водорода в приложенном постоянном магнитном поле.
2. Нарушение ориентации атомов водорода с помощью электромагнитных радиочастотных (РЧ) импульсов.
3. Обнаружение радиочастотного сигнала, излучаемого атомами водорода при их возвращении к равновесному выравниванию во внешнем магнитном поле

Этот принцип измерения также лежит в основе измерения расхода на основе магнитного резонанса.

Преимущества многофазных расходомеров

Известно, что

многофазных расходомеров (MPFM) обеспечивают ряд дополнительных преимуществ для нефтегазового производства:

Удельный вес учета:

MPFM может использоваться для согласования измерений нефти, газа и воды на всех точках входа и выхода из производственной сети, сводя к минимуму возможные серьезные экономические последствия с точки зрения налогов и коммерческого учета из-за неправильного распределения;

Налоговый или коммерческий перевод:

, когда одна перерабатывающая установка используется разными производителями, MPFM могут использоваться для измерения добычи от каждого владельца лицензии;

Оптимизация производства:

Многофазные расходомеры могут предоставлять в режиме реального времени непрерывные данные о производстве различных фаз; поэтому они могут быть очень полезны для управления резервуаром и для оптимизации добычи;

Обеспечение потока:

Непрерывное измерение, получаемое от MPFM, предоставляет дополнительную информацию для обнаружения потенциальных проблем в производственной системе.

Применение многофазного расходомера

Многофазные потоки типичны для нефтегазовых месторождений, поскольку добывающие скважины обычно генерируют смесь жидких и газообразных углеводородов с переменным количеством воды. Знание единых дебитов газа, жидкости и воды имеет решающее значение для производственной отрасли, чтобы контролировать пласт, улучшать характеристики скважины и оптимизировать добычу.

Традиционное решение представлено испытательными сепараторами, большими сосудами, в которых различные фазы разделяются и затем измеряются стандартными однофазными методами.Тем не менее, MPFM становятся все более и более привлекательными для нефтедобывающей и газодобывающей промышленности, зарекомендовав себя как ценная альтернатива испытательным сепараторам.

Артикул: krohne & Abb

статей, которые могут вам понравиться:

Усредняющая трубка Пито

Основы измерения расхода

Принцип действия датчика потока рабочего колеса

Что такое расходомер Кориолиса?

Ультразвуковые расходомеры

.