Điện điện tử - Chapter 10: Phase and time measurement

Chapter 10: Phase and Time measurementContentGeneral ConceptMeasuring phase by straight conversion methodMeasuring phase by complement conversion methodGeneral ConceptPhase angleBasic parameters of oscillation process X(t) = Xm.cos(ωt+φ)2 oscillations with the same frequency x1 = X1m.cos(ωt+φ1) x2 = X2m.cos(ωt+φ2)  Dephasing angle: φ = φ1 – φ2 If frequency of 2 oscillation are multiple hoặc With multi-harmonic signal, dephasing angle φ is angle of first harmonic.General ConceptPhase 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 methodElectrodynamic FazometterUse electrodynamic logometer indicatorPhase angle between U and I is measured phase φU và I lệch nhau góc φ cần đoMoving coil 1 is connected in series with its current I1 Movig coil 2 is connected with L2, current I2Choose I1=I2 β = γ α = φ Đo góc pha bằng phương pháp biến đổi thẳngFazomet điện độngNhược điểm : chỉ tính được cho một cấp điện ápSai số phụ thuộc tần số, vì có cuộn cảm trong mạchKhắc phục sai số: chia cuộn 1 thành 2 cuộn song song ωL = 1/ωC Mở rộng thang đo về dòng : phân cuộn tĩnh ra làm nhiều phần khác nhau mắc nối tiếp hoặc song song, ta sẽ được các cấp dòng điện khác nhauĐo góc pha bằng phương pháp biến đổi thẳngFazomet điện tửdựa trên việc biến đổi góc lệch pha trực tiếp thành dòng hay áp.các tín hiệu hình sin ở đầu vào, nhờ các bộ tạo xung đã biến độ lệch pha thành khoảng thời gian giữa các xungSai số của phép đo này chủ yếu do sự biến động của Im và sai số của phép đo dòng trung bình Itb .đo góc lệch pha 0 ±180o, tần số 20Hz ÷ 200kHzĐo góc pha bằng phương pháp biến đổi thẳngFazomet chỉ thị sốĐo góc pha bằng phương pháp biến đổi thẳngFazomet chỉ thị sốdựa trên nguyên tắc biến đổi góc pha thành mãgóc lệch pha giữa 2 tín hiệu được biến thành khoảng thời gianlấp đầy khoảng thời gian đó bằng các xung với tần số đã biết trướcPhép đo này không phụ thuộc tần số f0 và fx nên có độ chính xác caoSai số này chỉ phụ thuộc vào hệ số k của bộ chia tần để tạo khoảng thời gian tuĐo góc pha bằng phương pháp bùNguyên lý:góc lệch pha cần đo được so sánh với góc lệch pha chuẩn φk do một bộ quay pha tạo ra φx – φk = Δφ So sánh cân bằng Δφ = 0So sánh không cân bằng φx = φk + Δφ Đo góc pha bằng phương pháp bùFazomet kiểu bù điều khiển bằng tayquay pha φk ở vị trí ‘0’ bằng cách thay đổi quay pha phụ để đạt được vị trí 0 ở bộ chỉ thị cân bằng.khóa S được chuyển sang vị trí 2 và điều chỉnh quay pha chuẩn cho đến khi đạt vị trí 0 ở bộ chỉ thị cân bằng. kết quả đo sẽ được đọc ở bộ quay pha chuẩn φkĐo góc pha bằng phương pháp bùFazomet kiểu bù tự độngMột đầu vào U2 được đưa trực tiếp đến bộ chỉ thị cân bằngđầu vào U1 qua một loạt các bộ quay pha nối tiếp nhau ϕ1 ÷ ϕn , chúng cho ra góc lệch pha tương ứng 180o/20 ... 180o/2n-1 Độ lệch pha sẽ được ấn định bởi những bộ quay pha, mạch phân bố bằng trigơ và bộ chỉ thị ở đầu ra.Quay pha thông sốQuay pha trònQuay pha đường dây trễĐo khoảng thời gianViệc đo thời gian thường được biểu hiện dưới dạng độ dài các xung, độ lệch thời gian giữa các xung, độ dài sườn xung Với một máy đếm điện tử, để đo thời gian cần phải có 2 đầu vào, một để tạo xung “bắt đầu”, và một để tạo xung “chấm dứt”Thời gian cần đoThời gian có chu kì/ không có chu kìTín hiệu đơn chiếcTín hiệu dạng xungKhoảng thời gian giữa 2 mức của 1 xungĐo khoảng thời gianĐo khoảng thời gian bằng cách biến thành số xung tỉ lệ với nóKhoảng thời gian khóa K mở bằng khoảng thời gian cần đo tx Xung từ máy phát chuẩn tần số f0 được đưa vào máy đếm qua khóa K trong khoảng thời gian tx. Số xung đếm được từ máy đếmtx = N.T0Đo khoảng thời gianĐo khoảng thời gian với sự biến đổi tọa độ thời gianbiến đổi tọa độ thời gian : giá trị thời gian cần đo tx được biến đổi thành xung mà biên độ của nó tỉ lệ với độ dài khoảng thời gian đóBiên độ của xung tiếp theo lại được biến đổi thành khoảng thời gian t’x t’x = k.txXung ở đầu ra mở khóa K qua bộ đếmƯu điểm : có độ chính xác cao và độ tác động nhanh caoBài tậpMột công tơ một pha ghi 600 vòng/kWh. Sai số 2%. Mắc cho tải có cos=0,71. Trong 10 giây công tơ quay được 3 vòng. Công suất toàn phần của tải ?Bài tậpMột công tơ một pha ghi 600 vòng/kWh, Uđm=220V, Iđm=10A. Mắc đo tải thuần trở có công suất P=9,9kW, Uđm=110V. Số vòng quay của công tơ trong 1 phút ?Bài tậpDùng Wattmet, voltmet, ampermet để đo công suất tải. Wattmet chỉ 2kW, voltmet chỉ 220V, ampermet chỉ 12A, cos=0,74. Sai số tương đối của Wattmet