Меню

Измерение мощности угла фазового сдвига



Измерение угла сдвига фаз и коэффициента мощности

Во время изготовления и исследования различных электрических устройств часто возникает потребность в определении угла сдвига фаз между Uи I. Знание φ, cosφпозволяет оценить активную мощность (активную составляющую сопротивления) при определенных значениях тока и напряжения.

Значение φ и cosφявляются полностью определенными только для однофазных и строго симметричных трехфазных цепей. Для трехфазных цепей с несимметричной нагрузкой понятие сдвига фаз между током и напряжением и cosφстановится неопределенным, т.к. в каждой фазе они могут иметь свои определенные, отличающиеся от других значения. В этом случае применяют понятие коэффициент мощности λ.

Коэффициент мощности λэто отношение суммарных значений активной и полной (кажущей ся) мощностей всех трех фаз. В однофазной и симметричной трехфазной цепях при симметричных токах и напряжениях коэффициент мощности λ и cosφ совпадают.

Для прямых измерений угла сдвига фаз между током и напряжением или cosφ в одно и трехфазной цепях переменного тока промышленной и повышенной (до 3000Гц) частоты используют электродинамические и электромагнитные фазометры, которые отличаются простотой применения и надежностью при достаточно высокой точности. Есть электронные фазометры (для частот до 100МГц).

Схема включения электродинамического фазометра подобна схеме включения ваттметров (счетчиков).

В однофазных и симметричных трехфазных цепях значения можно измерить с помощью PA,PV, PW (ток, напряжение, мощность) и (однофазная цепь).

Cosφ= (для трехфазной цепи)

Коэффициент мощности λ в несимметричной трехфазной цепи можно определить измерив активную Р и реактивную мощность.

Для визуального наблюдения угла сдвига фаз можно использовать осциллограф (электромеханический или электронный). Причем делать это можно двумя способами: с помощью осциллограмм исследуемых напряжений, токов.

Измерив Lи lопределяют

Погрешность 3÷10%

С помощью исследования фигур Лиссажу. Два исследуемых напряжения подают на входы каналов горизонтального и вертикального отклонений при выключенном генераторе развертки.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Измерение мощности угла фазового сдвига

Лабораторная работа №5

Измерение угла сдвига фаз.

Цель работы — ознакомление с методами измерения утла сдвига фаз, устройством и принципом действия приборов для измерения угла сдвига фаз, приобретение навыков практического пользования измерительными приборами.

Основные технические характеристики приборов для измерения угла сдвига фаз, пределы измерения угла сдвига фаз, диапазон рабочих частот, напряжение входных сигналов, погрешность измерения, входное сопротивление.

Фаза электромагнитного колебания относится к числу основных параметров, определяющих состояние колебательного процесса в заданный момент времени. Для гармонического колебания (рис. 1) фаза определяется аргументом синусоидальной функции , где — начальная фаза колебания.


Рис.1.

Для двух синусоидальных колебаний U1 и U2 одинаковой частоты (рис.1) разность начальных фаз называют углом сдвига фаз этих колебаний. Угол сдвига фаз обычно находят при условии, что один из сигналов является опорным, а его начальная фаза равна нулю. Тогда второй сигнал имеет начальную фазу, совпадающую с углом сдвига фаз.

Пределы измерения угла сдвига фаз определяют область значений угла сдвига фаз, измеряемых прибором с нормированной погрешностью. Современные фазометры обеспечивают измерение угла сдвига фаз в пределах 0. 360° или от -180° до +180° в широком диапазоне частот входных сигналов от 20 Гц до 20 ГГц.

Напряжение входных сигналов, подводимых к фазометру, должны лежать в определенных пределах, указанных в технических характеристиках приборов. Если напряжения входных сигналов выходят за эти пределы, то измерение угла сдвига фаз с нормированной погрешностью не гарантируется. Современные фазометры работают при изменении напряжений, входных: сигналов от 1 мВ до 100 В.

Основной метрологической характеристикой фазометра является его погрешность. Погрешность характеризует отклонение результата измерения угла сдвига фаз от его действительного значения. Основу метрологического обеспечения средств измерения фазы составляют специальные эталоны и образцовые средства измерения. Государственный эталон угла сдвига фаз представляет собой резистивно-емкостной фазовращатель, который на частоте 1000 Гц воспроизводит угол сдвига фаз в пределах 0. 360° со среднеквадратическим отклонением 0,3·10 -3 . Погрешность образцовых средств измерения не превышает 0,1°.

Входное сопротивление фазометра (или его входная емкость) характеризует степень влияния прибора на объект измерения. Подключение фазометра к электрической схеме может вызвать изменение угла сдвига фазы в ней, что приведет к дополнительной погрешности измерений.

Методы и средства измерения угла сдвига фаз. Методы измерения угла сдвига фаз делят на осциллографические, компенсационные, сумарно-разностные и с преобразованием фазового сдвига во временной интервал.

Осциллографические методы измерения разового угла относятся к простейшим, обеспечивающим погрешность измерения в пределах 2. 5°. Фазовый сдвиг определяют по характеру и форме осциллограмм. К числу осциллографических методов относят метод линейной развертки, метод эллипса, метод круговой развертки и метод яркостных меток.

При методе линейной развертки на экране двухлучевого или двухканального осциллографа, наблюдают оба напряжения U1 и U2, как показано на рис.1. Измеряя отрезки ab и ad на осциллограмме, определяют фазовый сдвиг по формуле

При использовании метода эллипса на входы Х и У электронного осциллографа подают исследуемые напряжения и на экране осциллографа появляется изображение эллипса (рис.2), уравнение которого имеет вид

где А и В размеры эллипса по осям X и Y.

Приняв X = 0, получим У.= . Аналогично при Y=0, получим .


Рис.2

Из этих уравнений находим значение угла сдвига фаз

Если перед началом измерений уравнять максимальные отклонения луча по осям X и Y , т.е. сделать А = В, то угол сдвига фаз можно определить по формуле

Угол сдвига фаз можно вычислить по длинам большой и малой осей эллипса

Другой способ измерения угла сдвига фаз сводится к вычислению площади эллипса. При обозначениях принятых на рис. 2, площадь эллипса , а угол сдвига фаз рассчитывают по формуле

где — площадь прямоугольника, в который вписан эллипс.

К недостаткам метода эллипса относится сложность установления знака угла сдвига фаз. Установить знак фазового угла можно, если учесть, что при положительных углах луч, описывающий эллипс, вращается в одну сторону, а при отрицательных в другую.

Компенсационный метод измерения угла сдвига фаз заключается в сравнении измеряемого фазового сдвига с фазовым сдвигом, вносимым образцовым фазовращателем. Известны две разновидности компенсационного метода; разностный и нулевой.

Читайте также:  Как проверить мощность понижающего трансформатора

При использовании разностного метода по показаниям прибора определяют разность , где — измеряемый угол сдвига фаз, — фазовый сдвиг, установленный по калиброванному фазовращателю. Зная и измерив , находят .

При использовании нулевого метода разность фаз сводят к нулю и угол сдвига фаз определяют по показаниям калиброванного фазовращателя. Схема измерения угла сдвига фаз компенсационным методом произведена на рис. 3, а в качестве сравнивающего устройства использован электронный осциллограф ЭО. Одно из исследуемых напряжений поступает непосредственно на вход У осциллографа, а другое поступает на вход Х через фазовращатель «ФВ».


Рис.3

Измерения компенсационным методом выполняют следующим образом. При помощи фазовращателя ФВ добиваются нулевого сдвига фаз между напряжениями U1 и U2. При нулевом угле сдвига фаз эллипс на экране ЭО выражается в наклонную прямую линию. Отсчет угла сдвига фаз выполняют по показаниям фазовращателя. Знак Фазового угла можно установить также как и при осциллографическом методе.

При измерении угла сдвига фаз суммарно-разностным методом используется свойство гармонических сигналов, согласно которому

Суммировать или вычитать можно не только гармонические сигналы, но и специально сформированные сигналы прямоугольной формы. Структурная схема фазометра, работающего по суммарно-разностному методу приведена на рис. 4,а.


Рис.4.

Исследуемые напряжения U1 и U2 поступают на два идентичных канала, которые состоят из усилителей формирователей УФ1 и УФ2. С помощью этих формирователей сигналы U1 и U2 преобразуются в прямоугольные импульсы, изображенные на рис. 4,б. Прямоугольные импульсы поступают в формирователь Ф, на выходе которого появляются однополярные импульсы с длительностью , пропорциональной углу сдвига фаз . К выходу формирователя Ф подключен измерительный прибор магнитоэлектрической системы, который измеряет средний ток пропорциональный углу сдвига фаз

В цифровых фазометрах широко используется метод преобразования угла сдвига фаз в интервал времени, аналогичный рассмотренному выше ( рис. 3). При этом угол сдвига фаз определяют по формуле

а временные интервалы и Т измеряют путем заполнения их импульсами образцовой частоты с периодом Т. Подсчет числа импульсов выполняется счетчиком. Структурная схема цифрового фазометра приведена на рис. 5,а.

Исследуемые сигналы U1 и U2, поступают на усилители-формирователи УФ1 и УФ2, преобразующие гармонические сигналы в импульсы прямоугольной формы, как показано на рис. 5,6. Полученные прямоугольные импульсы поступают на формирователь Ф, выходные импульсы которого имеют длительность , пропорциональную углу сдвига фаз .

Импульсы образцовой частоты f от генератора ГОЧ проходят в счетчик СЧ через электронный ключ ЭК, который управляется выходным напряжением формирователя Ф. Индикация результатов измерения производится цифровым отсчетным устройством ЦОУ, показания которого пропорциональны углу сдвига фаз

Если подсчет числа импульсов от ГОЧ производится за n периодов исследуемого сигнала, то показания цифрового фазометра пропорциональна среднему значению угла сдвига фаз


Рис. 5.

Основные характеристики цифровых фазометров приведены в табл. 1.

Образцовые фазовращатели. В качестве образцовых используют: дифференцирующие и интегрирующие RC — цепи, мостовые схемы, индукционные емкостные фазовращатели, линии задержки.

Простейшими фазовращателями являются RС — цепи. Для дифференцирующей RС -цепи фазовый угол определяется формулой

При использовании интегрирующей RC- цепи фазовый угол имеет значение

Фаэовращатели RС-типа, используют для получения фиксированного или плавно изменяющегося фазового сдвига в области низких частот. Также фазовращатели позволяют получить достаточно малые погрешности от 0,1 до 0.01°, если использовать питающие напряжения с коэффициентом нелинейных искажений, не более 0,2%.

Схема мостового фазовращателя с RС- цепью изображена на рис.6. Векторная диаграмма мостового фазовращателя приведена на рис.7.


Рис.6. Рис.7.

Фазовый сдвиг, вносимый мостовым фазовращателем, определяют по формуле

Недостатком RC-фазовращателей является частотная зависимость угла сдвига фаз.

  1. Измерение угла сдвига фаз методом линейной развертки.
  2. Измерение угла сдвига фаз методом эллипса.
  3. Градуировка образцового фазовращателя.
  4. Измерение угла сдвига фаз компенсационным методом.

Порядок выполнения работы

1. Измерение угла сдвига фаз методом линейной развертки выполняют по схеме, изображенной на рис. 8. с помощью электронного, осциллографа С1-93.


Рис.8.

В работе измеряется угол сдвига фаз, ВНОСИМЫЙ исследуемым четырехполюсником. Для этого напряжение, подводимое ко входу четырехполюсника, поступает на вход У2 электронного осциллографа С1-93, а напряжение с выхода четырехполюсника — на вход У1. В результате на экране осциллографа получают изображения двух напряжений, сдвинутых на некоторый угол, как показано на рис.1. Расчет угла сдвига фаз выполняют по формуле (1).

Для определения действительного значения угла сдвига фаз используют цифровой фазометр Ф2-16, входы А1 и Б1 подключают параллельно входам У1 и У2 электронного осциллографа С1-93. Результаты измерений угла сдвига фаз на различных: частотах генератораГЗ-109 заносят в ф.1.

Частота f, Гц 50 100 500 1000 5000 10000
, град
, град
, град

При измерениях напряжение на выходе генератора устанавливают равным 5 В. По результатам измерений угла сдвига фаз образцовым фазометром и электронным осциллографом рассчитывают абсолютного погрешность измерений и относительную погрешность .Результаты расчета свести в ф. 1. По результатам расчета построить графики и .

2, Измерение угла сдвига фаз методом эллипса выполняют при помощи электронного осциллографа С1-93 по схеме, изображенной на рис.9.


Рис.9

Так же как и в п. 1 измеряют угол сдвига фаз, вносимый исследуемым четырехполюсыиком. Однако, в отличие от схемы, изображенной на рис. 6. выходной сигнал четырехполюсника подводят к входу У1 осциллографа С1-93, а входной сигнал — к входу X. При этом на экране осциллографа получают изображение фигуры Лиссажу в виде эллипса, как показано на рис. 2. Расчет угла сдвига фаз выполняют по формулам — (4), (5) или (6).

Для определения действительного значения угла сдвига фаз: используют цифровой фазометр Ф2-16, входы А1 и Б1 которого подключают параллельно входам У1 и Х электронного осциллографа С1-93. Результаты измерений угла сдвига фаз на различных частотах генератора ГЗ—109 заносят в ф. 2.

Частота f, Гц 50 100 500 1000 5000 10000
, град
, град
, град

Для получения эллипса на экране осциллографа регулируют выходное напряжение генератора и усиление по оси У электронного осциллографа. По результатам измерений угла сдвига фаз образцовым фазометром и по изображению эллипса рассчитывают абсолютную погрешность и относительную погрешность . Результаты расчета свести в ф. 2. По результатам расчета построить графики и .

Читайте также:  Переключатель мощности для плиты индезит

3. Градуировку образцового фазовращателя выполняют по схеме, изображенной на рис. 10.


Рис.10

В качестве образцового фазовращателя используют дифференцирующую RC — цепь, составленную из магазинов сопротивлений Р4830 и емкостей Р544. Расчет угла сдвига фаз образцового фазовращателя можно выполнять по формуле (14).

Градуировку образцового фазовращателя выполняют при трех различных частотах, указанных В ф.3. При градуировке используют емкость магазина Р544, равную 0,5 мгф, и выходное напряжение генератора ГЗ-109, равное 5 В. Изменением сопротивления магазина Р4830 добиваются показаний фазометра Ф2-16, указанных в ф.3. Результаты измерений сводят В ф.3.

Источник

Измерение мощности и энергии. Измерение фазы и частоты.

Измерение мощности и энергии.

Электрическая мощность определяется работой, совершаемой источником электромагнитного поля в единицу времени.

Активная (поглощаемая электрической цепью) мощность

,(3.1)

где U, I – действующие значения напряжения и тока; φ – угол сдвига фаз.

. (3.2)

.

Эти три типа мощности связаны выражением

. (3.3)

Так, мощность измеряется в пределах 1 Вт. 10 ГВт (в цепях постоянного и однофазного переменного тока) с погрешностью ±(0,01. 0,1) %, а при СВЧ – с погрешностью ±(1. 5) %. Реактивная мощность от единиц вар до Мвар измеряется с погрешностью ±(0,1-0,5) %.

Диапазон измерения электрической энергии определяется диапазонами измерения номинальных токов (1 нА. 10 кА) и напряжений (1 мкВ. 1 MB), погрешность измерения составляет ±(0,1. 2,5)%.

Измерение реактивной энергии представляет интерес только для промышленных трехфазных цепей.

Измерение мощности в цепях постоянного тока. При косвенном измерении мощности используют метод амперметра и вольтметра и компенсационный метод.

Метод амперметра и вольтметра. В этом случае приборы включаются по двум схемам (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Схемы измерения мощности по показаниям вольтметра и амперметра при малых (а) и больших (б) сопротивлениях нагрузки

Метод прост, надежен, экономичен, но обладает рядом существенных недостатков: необходимостью снимать показания по двум приборам; необходимостью производить вычисления; невысокой точностью за счет суммирования погрешности приборов.

Мощность , вычисленная по показаниям приборов (рисунок 3.1 а), имеет вид

.

Она больше действительного значения мощности, расходуемой в нагрузке , на значение мощности потребления вольтметра ,т.е. .

Погрешность определения мощности в нагрузке тем меньше, чем больше входное сопротивление вольтметра и меньше сопротивление нагрузки.

Мощность , вычисленная по показаниям приборов (рисунок 3.1 б), имеет вид

.

Она больше действительного значения мощности потребления нагрузки на значение мощности потребления амперметром . Методическая погрешность тем меньше, чем меньше входное сопротивление амперметра и больше сопротивление нагрузки.

Компенсационный метод применяется, когда требуется высокая точность измерения мощности. С помощью компенсатора поочередно измеряется ток нагрузки и падение напряжения на нагрузке. Измеряемая мощность равна:

. (3.4)

При прямом измерении активная мощность измеряется электромеханическими (электродинамической и ферродинамической систем), цифровыми и электронными ваттметрами.

Электродинамические ваттметры применяются как переносные приборы для точных измерений мощности (класс 0,1 . 2,5) в цепях постоянного и переменного тока с частотой до нескольких тысяч герц.

Рисунок 3.2 – Схема включения электродинамического ваттметра через измерительные трансформаторы тока и напряжения

В широком диапазоне частот применяются цифровые ваттметры, в которых осуществляется автоматический выбор пределов измерений, самокалибровка и предусмотрен внешний интерфейс. Для измерения мощности в высокочастотных цепях также используются специальные и электронные ваттметры.

Измерение активной мощности в цепях трехфазного тока. Метододного ваттметра. Этот метод применяется только в симметричной системе с равномерной нагрузкой фаз, одинаковыми углами сдвига по фазе между векторами I и U и с полной симметрией напряжений.

Метод двух ваттметров применяется в трехфазной трехпроводной цепи независимо от схемы соединения и характера нагрузки как при симметрии, так и при асимметрии токов и напряжений (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – Схемы включения двух ваттметров в трехфазную цепь

Полная мощность может быть выражена в виде суммы показаний двух ваттметров , где , – угол сдвига фаз между током , и линейным напряжением ; – угол сдвига фаз между током и линейным напряжением .

Метод трех ваттметров используется для измерения мощности трехфазной цепи при несимметричной нагрузке, и общая мощность при наличии нулевого провода будет равна арифметической сумме показаний трех ваттметров. В этом случае каждый ваттметр измеряет мощность одной фазы, показания ваттметра независимо от характера нагрузки будут положительные (параллельная обмотка включается на фазное напряжение, т.е. между линейным проводом и нулевым). Если нулевая точка недоступна и нулевой провод отсутствует, то параллельные цепи приборов могут образовать искусственную нулевую точку при условии, что сопротивления этих цепей равны между собой.

Измерение реактивной мощности в однофазных и трехфазных цепях.Несмотря на то, что реактивная мощность не определяет ни совершаемой работы, ни передаваемой энергии за единицу времени, ее измерение также важно. Наличие реактивной мощности приводит к дополнительным потерям электрической энергии в линиях передачи, трансформаторах и генераторах. Реактивные ваттметры преимущественно применяются для лабораторных измерений и поверки реактивных счетчиков.

Измерение мощности в цепях повышенной частоты.С этой целью можно использовать как прямые, так и косвенные измерения и в ряде случаев предпочтительнее могут оказаться косвенные, так как иногда легче измерить ток и напряжение на нагрузке, чем непосредственно мощность.

Измерение энергии в однофазных и трехфазных цепях. Энергия измеряется электромеханическими и электронными счетчиками электрической энергии. Электронные счетчики электрической энергии обладают лучшими метрологическими характеристиками, большей надежностью и являются перспективными средствами измерений электрической энергии.

Измерение фазы и частоты. Фаза характеризует состояние гармонического сигнала в определенный момент времени t. Фазовый угол в начальный момент времени (начало отсчета времени), т.е. при , называют нулевым (начальным) фазовым сдвигом. Разность фаз измеряют обычно между током и напряжением либо между двумя напряжениями. В первом случае чаще интересуются не самим углом сдвига фаз, а величиной , или коэффициентом мощности. – это косинус того угла, на который опережает или отстает ток нагрузки от напряжения, приложенного к этой нагрузке. Фазовым сдвигом двух гармонических сигналов одинаковой частоты называют модуль разности их начальных фаз . Фазовый сдвиг не зависит от времени, если остаются неизменными начальные фазы и . Разность фаз выражается в радианах или градусах.

Читайте также:  Расчет мощности солнечной панели для заряда аккумулятора

Методы измерения угла сдвига фаз зависят от диапазона частот, уровня и формы сигнала, от требуемой точности и наличия средств измерений. Различают косвенное и прямое изменения угла сдвига фаз.

Косвенное измерение. Такое измерение угла сдвига фаз между напряжением U и током I в нагрузке в однофазных цепях осуществляют с помощью трех приборов – вольтметра, амперметра и ваттметра (рисунок 3.4). Угол φ определяется расчетным путем из найденного значения :

.

Метод используется обычно на промышленной частоте и обеспечивает невысокую точность из-за методической погрешности, вызванной собственным потреблением приборов, достаточно прост, надежен, экономичен.

Рисунок 3.4 – Измерение угла сдвига фаз методом трех приборов

В трехфазной симметричной цепи величина может быть определена следующими измерениями:

– мощность, ток и напряжение одной фазы;

– измерение активной мощности методом двух ваттметров;

– измерение реактивной мощности методом двух ваттметров с искусственной нейтральной точкой.

Осциллографический метод измерения фазы, позволяющий наблюдать и фиксировать исследуемый сигнал в любой момент времени, используется в широком диапазоне частот в маломощных цепях при грубых измерениях (5. 10%). Метод линейной развертки предполагает применение двухлучевого осциллографа, на горизонтальные пластины которого подают линейное развертывающее напряжение, а на вертикальные пластины – напряжение, между которыми измеряется фазовый сдвиг. Для синусоидальных кривых на экране получаем изображение двух напряжений (рисунок 3.5 а) и по измеренным отрезкам АБ и АС вычисляется угол сдвига между ними , где АБ – отрезок между соответствующими точками кривых при переходе их через нуль по оси Х АС – отрезок, соответствующий периоду.

Если вместо линейной развертки использовать синусоидальное развертывающее напряжение, то получаемые на экране фигуры Лиссажу при равных частотах исследуемых напряжений дают на экране осциллографа изображение эллипса (рисунок 3.5 б). Угол сдвига . Этот метод позволяет измерять в пределах 0. без определения знака фазового угла. Погрешность измерения также определяется погрешностью отсчета и расхождениями в фазовых сдвигах каналов X и Y осциллографа.

Рисунок 3.5 – Кривые, получаемые на экране двухлучевого осциллографа: при линейной (а) и синусоидальной (б) развертке

Прямое измерение. Прямое измерение угла сдвига фаз осуществляют с помощью электродинамических, ферродинамических, электромагнитных, электронных и цифровых фазометров.

Наиболее часто из электромеханических фазометров используют электродинамические и электромагнитные логометрические фазометры. Шкала у этих приборов линейная. Используются на диапазоне частот от 50 Гц до 6. 8 кГц. Классы точности – 0,2; 0,5. Для них характерна большая потребляемая мощность (5. 10 Вт). В трехфазной симметричной цепи измерение угла сдвига фаз φ или осуществляется однофазным или трехфазным фазометрами.

Цифровые фазометры используются в маломощных цепях в диапазоне частот от единиц Гц до 150 МГц, классы точности – 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,5; 1,0. В электронно-счетных цифровых фазометрах сдвиг по фазе между двумя напряжениями преобразуется во временной интервал, заполняемый импульсами стабильной частоты с определенным периодом, которые подсчитываются электронным счетчиком импульсов. Составляющие погрешности этих приборов: погрешность дискретности, погрешность генератора стабильной частоты, погрешность, зависящая от точности формирования и передачи временного интервала.

Методы измерения частоты. Частота является одной из важнейших характеристик периодического процесса. Определяется числом полных циклов (периодов) изменения сигнала в единицу времени. Диапазон используемых в технике частот очень велик и колеблется от долей герц до десятков. Весь спектр частот подразделяется на два диапазона – низкие и высокие.

Низкие частоты: инфразвуковые – ниже 20 Гц; звуковые – 20..20000 Гц; ультразвуковые – 20. 200 кГц. Высокие частоты: высокие – от 200 кГц до 30 МГц; ультравысокие – 30. 300 МГц. Поэтому выбор метода измерения частоты зависит от диапазона измеряемых частот, необходимой точности измерения, величины и формы напряжения измеряемой частоты, мощности измеряемого сигнала, наличия средств измерений и т.д.

Прямое измерение. Метод основан на применении электромеханических, электронных и цифровых частотомеров.

Электромеханические частотомеры используют измерительный механизм электромагнитной, электродинамической и ферродинамической систем с непосредственным отсчетом частоты по шкале логометрического измерителя. Они просты в устройстве и эксплуатации, надежны, обладают довольно высокой точностью. Их используют в диапазоне частот от 20 до 2500 Гц. Классы точности – 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5.

Электронные частотомеры применяются при измерениях в частотном диапазоне от 10 Гц до нескольких мегагерц, при уровнях входного сигнала 0,5. 200 В. Они имеют большое входное сопротивление, что обеспечивает малое потребление мощности. Классы точности – 0,5; 1,0 и ниже.

Цифровые частотомеры применяются для очень точных измерений в диапазоне 0,01 Гц. 17 ГГц. Источниками погрешности являются погрешность от дискретности и нестабильности кварцевого генератора.

Мостовой метод измерения частоты основан на использовании частотозависимых мостов переменного тока, питаемых напряжением измеряемой частоты. Наиболее распространенной мостовой схемой для измерения частоты является емкостной мост. Мостовой метод измерения частоты применяют для измерения низких частот в пределах 20 Гц. 20 кГц, погрешность измерения составляет 0,5. 1 %.

Косвенное измерение. Метод осуществляется с использованием осциллографов: по интерференционным фигурам (фигурам Лиссажу) и круговой развертки. Методы просты, удобны и достаточно точны. Их применяют в широком диапазоне частот 10 Гц. 20 МГц. Недостатком метода Лиссажу является сложность расшифровки фигур при соотношении фигур более 10 и, следовательно, возрастает погрешность измерения за счет установления истинного отношения частот. При методе круговой развертки погрешность измерения в основном определяется погрешностьюквантования образцовой частоты.

Контрольные вопросы

1 Приборы каких систем можно использовать для измерения постоянного тока и напряжения?

2 Какими приборами осуществляются:

а) прямые измерения малых токов и напряжений;

б) косвенные измерения малых токов и напряжений;

в) прямые измерения малых количеств электричества;

г) прямые измерения больших количеств электричества;

д) прямые измерения больших постоянных токов и напряжений?

3 Приборы каких систем можно использовать для измерения переменного тока и напряжения?

4 В чем сущность прямых и косвенных измерений:

а) малых и больших переменных токов;

б) малых и больших переменных напряжений;

в) мощности в цепях постоянного тока;

г) мощности в цепях переменного тока;

5 Приведите схемы включения индукционных счетчиков электрической энергии в однофазных и трехфазных цепях.

Источник