相位計 - 用途、類型、裝置和作用原理
一種電測量裝置稱為相位計，其功能是測量兩個恆定頻率的電振蕩之間的相位角。例如，使用相量表，您可以測量三相電壓網絡中的相角。相位計通常用於確定任何電氣裝置的功率因數餘弦 phi。因此，相位計廣泛用於各種電氣和電子設備和儀器的開發、調試和操作。
當相量連接到被測電路時，設備連接到電壓電路和電流測量電路。對於三相供電網絡，相量通過電壓連接到三相，通過電流連接到電流互感器的次級繞組也是三相。
根據相位計的設備，當它也通過電壓和電流連接到三相時 - 僅連接到兩相時，它的連接的簡化方案也是可能的。然後通過僅添加兩個電流（兩個測量相位）的矢量來計算第三相。相位計的用途—— 餘弦 phi 測量 （功率因數），所以在普通語言中它們也被稱為“餘弦計”。
今天，您可以找到兩種類型的相位計：電動式和數字式。電動或電磁相位計基於一種簡單的方案，具有用於測量相移的比例機制。兩個彼此剛性連接的框架，其間的角度為 60 度，固定在支架中的軸上，並且沒有相反的機械力矩。
在某些條件下，通過改變這兩個框架電路中電流的相移以及這些框架彼此的連接角度來設置，測量設備的可移動部分旋轉一個相等的角度到相位角。設備的線性刻度允許您記錄測量結果。
讓我們看一下電動相位計的工作原理。它有一個電流 I 的固定線圈和兩個動圈。電流 I1 和 I2 流過每個動圈。流動的電流在固定線圈和移動線圈中產生磁通量。因此，線圈的相互作用磁通量產生兩個轉矩M1和M2。
這些力矩的值取決於兩個線圈的相對位置，取決於測量裝置運動部分的旋轉角度，並且這些力矩指向相反的方向。力矩的平均值取決於流過動圈的電流（I1 和 I2）、流過靜止線圈的電流（I）、動圈電流相對於線圈的相移角固定線圈中的電流 (ψ1 和 ψ2 ) 和繞組的設計參數。
結果，設備的可移動部分在這些力矩的作用下旋轉，直到平衡出現，這是由旋轉產生的力矩相等引起的。相位計刻度可以根據功率因數進行校準。
電動相位計的缺點是讀數對頻率的依賴性以及所研究源的大量能量消耗。
數字相位計可以多種方式實現。例如，補償相位計即使在手動模式下運行也具有很高的精度，但要考慮其工作原理。有兩個正弦電壓 U1 和 U2，您需要知道它們之間的相移。
電壓 U2 提供給移相器 (PV)，移相器由控制單元 (UU) 的代碼控制。 U3 和 U2 之間的相移逐漸改變，直到達到 U1 和 U3 同相的條件。通過調整 U1 和 U3 之間相移的符號，確定相敏檢測器 (PSD)。
相敏檢測器的輸出信號被饋送到控制單元 (CU)。平衡算法是使用脈衝編碼方法實現的。平衡過程完成後，相移係數 (PV) 代碼將表示 U1 和 U2 之間的相移。
大多數現代數字相位計都使用離散計數原理。該方法分兩步進行：將相移轉換為一定持續時間的信號，然後使用離散數測量該脈衝的持續時間。該器件包含一個相脈沖轉換器、一個時間選擇器 (VS)、一個離散整形脈衝 (f/fn)、一個計數器 (MF) 和一個 DSP。
相脈沖轉換器由 U1 和 U2 形成，相移為 Δφ 矩形脈衝 U3 作為序列。這些脈衝U3具有對應於輸入信號U1和U2的頻率和時間偏移的重複率和占空比。脈衝 U4 和 U3 形成周期為 T0 的離散感測脈衝，應用於時間選擇器。時間選擇器依次在 U3 脈衝持續時間內打開並循環通過 U4 脈衝。作為時間選擇器輸出的結果，獲得脈衝串 U5，其重複週期為 T。
計數器 (MF) 對串行數據包 U5 中的脈衝數進行計數，結果是計數器 (MF) 接收到的脈衝數與 U1 和 U2 之間的相移成正比。來自計數器的代碼被發送到中央控制中心，設備的讀數以度數顯示，精度為十分之一，這是通過設備的自由度來實現的。離散誤差與以一個脈衝計數週期的精度測量 Δt 的能力有關。
數字餘弦 phi 平均電子相位計可以通過對測試信號的幾個週期 T 進行平均來減少誤差。數字平均相位計的結構與離散電路計數的不同之處在於多了一個時間選擇器 (BC2)，以及一個脈衝發生器 (GP) 和一個離散脈衝發生器 (PI)。
這裡，移相轉換器U5包括脈衝發生器(PI)和時間選擇器(BC1)。對於比 T 大得多的校準時間段 Tk，多個數據包被饋送到設備，在其輸出端形成幾個數據包，這對於平均結果是必要的。
脈衝 U6 的持續時間是 T0 的倍數，因為脈衝整形器 (PI) 的工作原理是將頻率除以給定因子。信號 U6 脈衝打開時間選擇器 (BC2)。結果，幾個數據包到達了它的輸入端。 U7 信號被饋送到連接到中央控制中心的計數器 (MF)。設備的分辨率由U6的設置決定。
相位計的誤差還受轉換器在信號U2和U1過零時刻的時間間隔期間固定相移的精度差的影響。但是，當對周期 Tk 的計算結果進行平均時，這些不准確度會降低，Tk 比所研究的輸入信號的周期大得多。
我們希望本文能幫助您大致了解相位計的工作原理。您總是可以在特殊文獻中找到更詳細的信息，幸運的是，今天在 Internet 上有很多。