Фазометр — это специализированный электроизмерительный прибор, предназначенный для определения угла сдвига фаз между двумя гармоническими сигналами одинаковой частоты. Чаще всего он измеряет разность фаз между напряжением и током в электрических цепях переменного тока. Помимо электротехники, фазометры находят применение в измерительной технике для косвенного определения различных неэлектрических величин. По принципу действия эти приборы делятся на две основные группы: электромеханические и электронные.
Электромеханические фазометры
В основе конструкции электромеханических фазометров лежит измерительный механизм логометрического типа (логометр). Такие приборы могут быть рассчитаны на работу в однофазных или трехфазных сетях, что определяет их конструктивные особенности и область применения.
Принцип действия электронного аналогового фазометра
Типичный аналоговый электронный фазометр представляет собой сложное устройство. Его ключевыми компонентами являются два идентичных входных канала, каждый из которых содержит усилитель-ограничитель, дифференцирующую цепь и диодную схему. Исходные гармонические напряжения, поступающие на входы, проходят через эти каналы, где последовательно преобразуются: сначала в прямоугольные импульсы, а затем, после процесса дифференцирования, — в короткие импульсные всплески. Важно, что фронты этих коротких импульсов точно соответствуют моментам, когда исходные гармонические сигналы пересекают нулевой уровень.
Эти продифференцированные импульсы используются для управления состоянием триггера (электронного переключателя). Импульс с первого канала переводит триггер в одно устойчивое состояние, а импульс со второго канала — возвращает его в исходное состояние. В результате коллекторный ток одного из транзисторов триггера приобретает форму прямоугольного импульса, длительность которого прямо пропорциональна измеряемому фазовому сдвигу между входными сигналами.
Для визуализации результата в коллекторную цепь включается магнитоэлектрический миллиамперметр. Поскольку его показания пропорциональны среднему значению тока за период, а этот средний ток, в свою очередь, зависит от длительности импульса (то есть от фазового сдвига), шкалу прибора можно проградуировать непосредственно в градусах, обычно от 0° до 360°.
Технические характеристики
Современные фазометры обладают широким диапазоном рабочих частот, который может простираться от 20 Гц до 1 МГц. Точность измерений варьируется в зависимости от частоты: на низких и средних частотах (от 20 Гц до 1 кГц) погрешность может составлять всего 0,5°, а в высокочастотной области (от 20 кГц до 1 МГц) погрешность обычно оценивается в 2% от измеряемого значения.
