Bài giảng Kỹ thuật đo lường (Trương Thị Bích Thanh) - Chương 10 Đo góc pha và thời gian

Chapter 10: Phase and Time measurement Content General Concept  Measuring phase by straight conversion method  Measuring phase by complement conversion method  General Concept  Phase angle – Basic parameters of oscillation process X(t) = Xm.cos(ωt+φ)t+φ)φ)) – oscillations with the same frequency x1 = X1m.cos(ωt+φ)t+φ)φ)1) x2 = X2m.cos(ωt+φ)t+φ)φ)2)  Dephasing angle: φ) = φ)1 – φ)2 If frequency of 1 oscillation are multiple      1  1  2 hoặc 1 2 With multi-harmonic signal, dephasing angle φ) is angle of first harmonic General Concept  Phase angle measurement method: – – Based on conversion method : straight conversion method and complement conversion method Based on measured information achieving method : use information when signal overcomes a determined threshold, and all achieved information is used Measuring phase angle by straight conversion method  Electrodynamic Fazometter – Use electrodynamic logometer indicator Phase angle between U and I is measured phase φ) U và I lệch góc φ) cần đo Moving coil is connected in series with its current I1 – Movig coil is connected with L2, current I2 – – – ỉI1 cos( I I1 ) ỉI1 cos(b - j ) ỉI1 cos(g - a ) ữ ữ ữ ỗ ỗ ỗ ữ ữ ữ f (a ) = F ỗ = F = F ç ç ÷ ÷ ÷ ç ç ç ÷ ÷ ữ ỗI cos( I I ) ứ ỗ I cos j ỗ I cos a ứ è è ø è Choose I1=I2 β=γ  α=φ Đo góc pha bằng phương pháp biến đổi thẳng  Fazomet điện đợng – – – Nhược điểm : tính cho một cấp điện áp Sai số phụ thuộc tần số, có c̣n cảm mạch Khắc phục sai số: chia cuộn thành cuộn song song ωt+φ)L = 1/ωC ωt+φ)C Mở rợng thang đo dịng : phân cuộn tĩnh làm nhiều phần khác mắc nối tiếp hoặc song song, ta cấp dòng điện khác Đo góc pha bằng phương pháp biến đổi thẳng  Fazomet điện tử – – – – dựa việc biến đổi góc lệch pha trực tiếp thành dịng hay áp tín hiệu hình sin đầu vào, nhờ bộ tạo xung biến độ lệch pha thành khoảng thời gian xung Sai số phép đo này chủ yếu biến động Im và sai số phép đo dịng trung bình Itb đo góc lệch pha ±180o, tần số 20Hz ÷ 200kHz I tb I m t  I m T 360 o  I tb 360 o Im Đo góc pha bằng phương pháp biến đổi thẳng  Fazomet thị số Đo góc pha bằng phương pháp biến đổi thẳng  Fazomet thị số – – – dựa nguyên tắc biến đổi góc pha thành mã góc lệch pha tín hiệu biến thành khoảng thời gian lấp đầy khoảng thời gian đó xung với tần số biết trước t u t x k T0 Tx k N    x x o o Tx T0 Tx 360 T0 360 – Phép đo này không phụ thuộc tần số f0 và fx nên có đợ xác cao – Sai số này phụ thuộc vào hệ số k bộ chia tần để tạo khoảng thời gian tu Đo góc pha bằng phương pháp bù  Nguyên lý: – góc lệch pha cần đo so sánh với góc lệch pha chuẩn φ)k một bộ quay pha tạo φ)x – φ)k = Δφ) – So sánh cân Δφ) = – So sánh không cân φ)x = φ)k +φ) Δφ) Đo góc pha bằng phương pháp bù  Fazomet kiểu bù điều khiển tay – – – quay pha φ)k vị trí ‘0’ cách thay đổi quay pha phụ để đạt vị trí bộ thị cân khóa S chuyển sang vị trí và điều chỉnh quay pha chuẩn đạt vị trí bợ thị cân kết đo đọc bộ quay pha chuẩn φ)k Đo góc pha bằng phương pháp bù  Fazomet kiểu bù tự động – Một đầu vào U2 đưa trực tiếp đến bộ thị cân – đầu vào U1 qua một loạt bợ quay pha nối tiếp ϕ1 ÷ ϕn , chúng cho góc lệch pha tương ứng 180o/ωC 20 180o/ωC 2n-1 Độ lệch pha ấn định bộ quay pha, mạch phân bố trigơ và bộ thị đầu – • Quay pha thơng số • Quay pha trịn • Quay pha đường dây trễ Đo khoảng thời gian    Việc đo thời gian thường biểu hiện dạng độ dài xung, độ lệch thời gian xung, độ dài sườn xung Với một máy đếm điện tử, để đo thời gian cần phải có đầu vào, một để tạo xung “bắt đầu”, và một để tạo xung “chấm dứt” Thời gian cần đo – – – – Thời gian có chu kì/ωC khơng có chu kì Tín hiệu đơn Tín hiệu dạng xung Khoảng thời gian mức xung Đo khoảng thời gian  Đo khoảng thời gian cách biến thành số xung tỉ lệ với nó – Khoảng thời gian khóa K mở khoảng thời gian cần đo tx – Xung từ máy phát chuẩn tần số f0 đưa vào máy đếm qua khóa K khoảng thời gian tx – Số xung đếm từ máy đếm N tx  f t x T0 tx = N.T0 Đo khoảng thời gian  Đo khoảng thời gian với biến đổi tọa độ thời gian – – biến đổi tọa độ thời gian : giá trị thời gian cần đo t x biến đổi thành xung mà biên độ nó tỉ lệ với độ dài khoảng thời gian đó Biên độ xung lại biến đổi thành khoảng thời gian t’ x t’x = k.tx Xung đầu mở khóa K qua bộ đếm – N t ' x k t x  k f t x T0 T0 Ưu điểm : có đợ xác cao và độ tác động nhanh cao – Bài tập Một cơng tơ pha ghi 600 vịng/kWh Sai số 2% Mắc cho tải có cos=0,71 Trong 10 giây cơng tơ quay vịng  Cơng suất tồn phần tải ?  Bài tập  Một công tơ pha ghi 600 vòng/kWh, Uđm=220V, Iđm=10A Mắc đo tải trở có cơng suất P=9,9kW, Uđm=110V  Số vịng quay công tơ phút ? Bài tập  Dùng Wattmet, voltmet, ampermet để đo công suất tải Wattmet 2kW, voltmet 220V, ampermet 12A, cos=0,74 Sai số tương đối Wattmet