Phasemètres - objectif, types, dispositif et principe d'action

Un appareil de mesure électrique est appelé phasemètre dont la fonction est de mesurer l'angle de phase entre deux oscillations électriques de fréquence constante. Par exemple, à l'aide d'un phaseur, vous pouvez mesurer l'angle de phase dans un réseau de tension triphasé. Les compteurs de phase sont souvent utilisés pour déterminer le facteur de puissance, cosinus phi, de toute installation électrique. Ainsi, les compteurs de phase sont largement utilisés dans le développement, la mise en service et le fonctionnement de divers dispositifs et appareils électriques et électroniques.

Lorsque le phaseur est connecté au circuit de mesure, l'appareil est connecté au circuit de tension et au circuit de mesure de courant. Pour un réseau d'alimentation triphasé, le phaseur est connecté en tension aux trois phases, et en courant aux enroulements secondaires des transformateurs de courant également en trois phases.

Selon l'appareil du compteur de phase, un schéma simplifié de sa connexion est également possible, lorsqu'il est également connecté à trois phases par tension et par courant - à seulement deux phases.La troisième phase est alors calculée en additionnant les vecteurs de seulement deux courants (deux phases mesurées). But du phasemètre — mesure du cosinus phi (facteur de puissance), donc dans le langage courant on les appelle aussi «cosinusmètres».

Aujourd'hui, vous pouvez trouver des phasemètres de deux types : électrodynamique et numérique. Les phasemètres électrodynamiques ou électromagnétiques sont basés sur un schéma simple avec un mécanisme proportionnel pour mesurer le déphasage. Deux cadres rigidement attachés l'un à l'autre, dont l'angle est de 60 degrés, sont fixés sur les axes dans les supports et il n'y a pas de moment mécanique opposé.

Sous certaines conditions, qui sont fixées en modifiant le déphasage des courants dans les circuits de ces deux châssis, ainsi que l'angle de fixation de ces châssis l'un à l'autre, la partie mobile de l'appareil de mesure est tournée d'un angle égal à l'angle de phase. L'échelle linéaire de l'appareil vous permet d'enregistrer le résultat de la mesure.

Regardons le principe de fonctionnement d'un phasemètre électrodynamique. Il a une bobine fixe de courant I et deux bobines mobiles. Les courants I1 et I2 traversent chacune des bobines mobiles. Les courants circulants créent des flux magnétiques à la fois dans la bobine fixe et dans les bobines mobiles. Ainsi, les flux magnétiques en interaction des bobines génèrent deux couples M1 et M2.

Les valeurs de ces moments dépendent de la position relative des deux bobines, de l'angle de rotation de la partie mobile de l'appareil de mesure, et ces moments sont dirigés dans des sens opposés.Les valeurs moyennes des moments dépendent des courants circulant dans les bobines mobiles (I1 et I2), du courant circulant dans la bobine fixe (I), des angles de déphasage des courants des bobines mobiles par rapport au courant dans la bobine fixe (ψ1 et ψ2 ) et sur les enroulements des paramètres de conception.

Il en résulte que la partie mobile du dispositif tourne sous l'action de ces moments jusqu'à l'équilibre provoqué par l'égalité des moments résultant de la rotation. L'échelle du phasemètre peut être calibrée en termes de facteur de puissance.

Les inconvénients des compteurs de phase électrodynamiques sont la dépendance des lectures à la fréquence et la consommation importante d'énergie de la source étudiée.

Les compteurs de phase numériques peuvent être mis en œuvre de différentes manières. Par exemple, un compteur de phase de compensation a un haut degré de précision même s'il est exécuté en mode manuel.Toutefois, réfléchissez à son fonctionnement. Il existe deux tensions sinusoïdales U1 et U2, dont vous devez connaître le déphasage.

La tension U2 est fournie au déphaseur (PV), qui est commandé par le code de l'unité de commande (UU). Le déphasage entre U3 et U2 est progressivement modifié jusqu'à ce qu'une condition soit atteinte où U1 et U3 sont en phase. En ajustant le signe du déphasage entre U1 et U3, le détecteur sensible à la phase (PSD) est déterminé.

Le signal de sortie du détecteur sensible à la phase est transmis à l'unité de commande (CU). L'algorithme d'équilibrage est mis en œuvre à l'aide de la méthode du code d'impulsion. Une fois le processus d'équilibrage terminé, le code du facteur de déphasage (PV) exprimera le déphasage entre U1 et U2.

La majorité des compteurs de phase numériques modernes utilisent le principe du comptage discret.Cette méthode fonctionne en deux étapes : convertir le déphasage en un signal d'une certaine durée, puis mesurer la durée de cette impulsion à l'aide d'un nombre discret. Le dispositif contient un convertisseur phase-impulsion, un sélecteur de temps (VS), une impulsion de mise en forme discrète (f/fn), un compteur (MF) et un DSP.

Un convertisseur phase-impulsion est formé de U1 et U2 avec un déphasage Δφ impulsions rectangulaires U3 comme séquence. Ces impulsions U3 ont un taux de répétition et un rapport cyclique correspondant à la fréquence et au décalage temporel des signaux d'entrée U1 et U2. Les impulsions U4 et U3 forment des impulsions de détection discrètes de période TO qui sont appliquées au sélecteur de temps. Le sélecteur de temps s'ouvre à son tour pendant la durée de l'impulsion U3 et parcourt les impulsions U4. À la suite de la sortie du sélecteur de temps, des rafales d'impulsions U5 sont obtenues, dont la période de répétition est T.

Le compteur (MF) compte le nombre d'impulsions dans le paquet série U5, de sorte que le nombre d'impulsions reçues au compteur (MF) est proportionnel au déphasage entre U1 et U2. Le code du compteur est envoyé au centre de contrôle central et les lectures de l'appareil sont affichées en degrés avec une précision au dixième, qui est obtenue par le degré de discrétion de l'appareil. L'erreur de discrétion est liée à la capacité de mesurer Δt avec une précision d'une période de comptage d'impulsions.

Les phasemètres électroniques à moyennage numérique en cosinus phi peuvent réduire l'erreur en faisant la moyenne sur plusieurs périodes T du signal de test.La structure du compteur de phase moyen numérique diffère du comptage de circuits discrets par la présence d'un sélecteur de temps supplémentaire (BC2), ainsi que d'un générateur d'impulsions (GP) et d'un générateur d'impulsions discrètes (PI).

Ici, le convertisseur de déphasage U5 comprend un générateur d'impulsions (PI) et un sélecteur de temps (BC1). Pendant une durée calibrée Tk, bien supérieure à T, plusieurs paquets sont amenés au dispositif, à la sortie desquels plusieurs paquets se forment, cela est nécessaire pour moyenner les résultats.

Les impulsions U6 ont une durée multiple de T0, puisque le conformateur d'impulsions (PI) fonctionne sur le principe de la division de la fréquence par un facteur donné. Les impulsions du signal U6 ouvrent le sélecteur de temps (BC2). En conséquence, plusieurs paquets arrivent à son entrée. Le signal U7 est envoyé au compteur (MF) qui est connecté au centre de contrôle central. La résolution de l'appareil est déterminée par l'ensemble de U6.

L'erreur du phasemètre est également affectée par la mauvaise précision de la fixation du déphasage par le convertisseur pendant l'intervalle de temps des instants de transition des signaux U2 et U1 par des zéros. Mais ces imprécisions sont réduites lorsqu'on fait la moyenne du résultat des calculs sur une période Tk, qui est beaucoup plus grande que la période des signaux d'entrée étudiés.

Nous espérons que cet article vous a aidé à acquérir une compréhension générale du fonctionnement des compteurs de phase. Vous pouvez toujours trouver des informations plus détaillées dans la littérature spécialisée, dont, heureusement, il y en a beaucoup sur Internet aujourd'hui.