Содержание

Методика измерения петли Фаза-Ноль - Электролаборатория

1.Цель проведения измерения.

       Измерение сопротивления петли  “фаза-нуль” проводится с целью проверки срабатывания защиты электрооборудования и отключения аварийного участка при замыкании фазы на корпус. По измеренному полному сопротивлению петли  “фаза-нуль” определяется ток однофазного короткого замыкания. Полученная расчетом величина тока сравнивает с номинальным током защитного аппарата.

2.Меры безопасности.

Пред началом работ необходимо:

  • Получить наряд (разрешение) на производство работ
  • Подготовить рабочее место в соответствии с характером работы: убедиться в достаточности принятых мер безопасности со стороны допускающего (при работах по наряду), либо принять все меры безопасности самостоятельно (при работах по распоряжению).
  • Подготовить необходимый инструмент и приборы.
  • При выполнении работ действовать в соответствии с программами (методиками) по испытанию электрооборудования типовыми или на конкретное присоединение.
  • При окончании работ на электрооборудовании убрать рабочее место, восстановив нарушенные в процессе работы коммутационные соединения (если таковое имело место).
  • Сдать наряд (сообщить об окончании работ руководителю или оперативному персоналу).
  • Оформить протокол на проведённые работы

Измерения сопротивления петли «фаза – нуль» необходимо производить, пользуясь диэлектрическими перчатками, предварительно необходимо обесточить испытуемую цепь. Только после отключения напряжения необходимо проводить подключение прибора с последующей подачей напряжения и проведением измерения.

3.Нормируемые величины.

      Измерения сопротивления петли “фаза-нуль” проводится в сроки, устанавливаемые графиком планово-предупредительного ремонта (ППР). По сопротивлению петли “ фаза-нуль”  Zфо (Ом) ток короткого замыкания Iкз (А) определяется по формуле  Iкз=Uср/Zфо

      где Uср — среднее значение питающего напряжения, В.

      В электроустановках до 1кВ с глухим заземленной нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем:

  • в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя;
  • в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику.

    При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (отсечку), проводимость указанных проводников должна обеспечивать ток не ниже уставки тока мгновенного срабатывания, умноженной на коэффициент, учитывающий разброс(по заводским данным), и на коэффициент запаса 1,1.

4.Определяемые характеристики.

Согласно ПУЭ в электроустановках до 1000В с глухозаземлённой нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых рабочих и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой проводник возникал ток короткого замыкания, который обеспечивает время автоматического отключения питания не превышающего значений, указанных в табл.

1.7.1.

Таблица 1.7.1 Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN

Номинальное фазное напряжение U0, В

Время отключения, с

127

0,8

220

0,4

380

0,2

Более 380

0,1

Приведенные значения времени отключения считаются достаточными для обеспечения электробезопасности, в том числе в групповых цепях, питающих передвижные и переносные электроприемники и ручной электроинструмент класса 1. В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с.

Допускаются значения времени отключения более указанных в табл. 1.7.1, но не более 5 с в цепях, питающих только стационарные электроприемники от распределительных щитов или щитков при выполнении одного из следующих условий:

1) полное сопротивление, защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком не превышает значения, Ом:

 

50=Zц/U0,

 

где Zц — полное сопротивление цепи «фаза-нуль», Ом;

U0 — номинальное фазное напряжение цепи, В;

50 — падение напряжения на участке защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком, В;

2) к шине РЕ распределительного щита или щитка присоединена дополнительная система уравнивания потенциалов, охватывающая те же сторонние проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов.

Допускается применение УЗО, реагирующих на дифференциальный ток.

А также ток возникающий при однофазном КЗ во взрывоопасных зонах должен превышать:

В 6 раз номинальный ток автоматического выключателя с обратнозависимой характеристикой

во взрывоопасном помещении.

В 4 раза номинальный ток плавкой вставки во взрывоопасном помещении

При защите автоматическими выключателями имеющими только электромагнитный расцепитель время отключения должно соответствовать данным таблицы 1.7.1

Для расчёта тока однофазного КЗ по результатам измерения сопротивления петли «фаза–нуль» используют следующую формулу:

Z = U / I,

 

где Z— сопротивление петли «фаза—нуль», Ом;

U — измеренное испытательное напряжение, В ;

I — измеренный испытательный ток, А..

По рассчитанному току однофазного КЗ определяют пригодность аппарата защиты установленного в цепи питания электроприёмника.

В системе IT время автоматического отключения питания при двойном замыкании на открытые проводящие части должно соответствовать табл. 1.7.2.

Таблица 1.7.2 Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы IT

Номинальное линейное напряжение U0, В

Время отключения, с

220

0,8

380

0,4

660

0,2

Более 660

0,1

Для определения времени отключения аппарата защиты после измерения сопротивления петли «фаза-нуль» и расчёта тока однофазного КЗ необходимо использовать время-токовые характеристики данного аппарата (смотри «Методику проведения испытаний автоматических выключателей и аппаратов управления напряжением 0,4кВ»).

5.Условия испытаний и измерений

Измерение сопротивления петли «фаза – нуль» следует производить при положительной температуре окружающего воздуха, в сухую, спокойную погоду. Атмосферное давление особого влияние на качество проводимых испытаний не оказывает, но фиксируется для занесения данных в протокол.

Влияние нагрева проводников на результаты измерений:

а) Рассмотрение повышения сопротивления проводников, вызванного повышением температуры.

Когда измерения проведены при комнатной температуре и малых токах, чтобы принять в расчет повышение сопротивления проводников в связи с повышением температуры, вызванного током замыкания, и убедиться для системы TN в соответствии измеренной величины сопротивления петли «фаза—нуль» требованиям таблицы 1.7.1, может быть применена нижеприведенная методика.

Считают, что требования таблицы 1.7.1 выполнимы, если петля «фаза—нуль» удовлетворяет следующему уравнению

                       Z S(m)≤ 2U0 / 3Ia,                       

 

Где ZS(m) — измеренная величина сопротивления петли «фаза—нуль», Ом;

U0 — фазное напряжение. В;

Ia — ток, вызывающий автоматическое срабатывание аппаратов защиты в течение времени, указанного в таблице 1.7.1., или в течение 5 с для стационарных электроприёмников

Если измеренная величина сопротивления петли «фаза—нуль» превышает 2 U0/3Iа, более точную оценку соответствия требованиям таблицы 1.7.1 можно сделать путем измерения величины сопротивления петли «фаза—нуль» в следующей последовательности:

— сначала измеряют сопротивление петли «фаза—нуль» источника питания на вводе электроустановки Ze;

— измеряют сопротивление фазного и защитного проводников сети от ввода до распределительного пункта или щита управления;

— измеряют сопротивление фазного и защитного проводников от распределительного пункта или щита управления до электроприемника;

— величины сопротивлений фазного и нулевого защитного проводников увеличивают для учета повышения температуры проводников при протекании по ним тока замыкания. При этом необходимо учитывать величину тока срабатывания аппаратов защиты;

— эти увеличенные значения сопротивления добавляют к величине сопротивления петли «фаза—нуль» источника питания Ze и в результате получают реальную величину ZS в условиях замыкания.

  1. Применяемые приборы, инструменты и аппараты.

      Измерения проводятся специальным приборами типа EurotestXE 2,5 кВ MI 3102H, позволяющим определять полное сопротивление петли “фаза-нуль” при наличии напряжения на источнике питания в электроустановках напряжением 380 В с глухозаземленной нейтралью питающего трансформатора. Во время работы применяют инструмент с изолированными ручками и индикатор напряжения.

  1. Методика проведения измерения.

      7.1 Полное сопротивление контура и предполагаемый ток короткого замыкания

В данной функции доступны две подфункции измерения полного сопротивления контура: Подфункция Z LOOP применяется для измерения полного сопротивления контура в системах питания без встроенного УЗО. Подфункция Zs (узо) – функция блокировки срабатывания УЗО – применяется для измерения полного сопротивления контура в системах питания со встроенным УЗО.

 

7.1.1. Полное сопротивление контура

Полное сопротивление контура представляет собой полное сопротивление контура  повреждения при возникновении короткого замыкания на открытых проводящих частях (замыкание между фазным проводником и защитным проводником заземления).

7.1.2. Порядок проведения измерения полного сопротивления контура

Шаг 1.  С помощью переключателя функций выберите функцию Контур. Используя кнопки, выберите подфункцию полного сопротивления контура Z LOOP. Подключите измерительный кабель к прибору EurotestХЕ 2,5 кВ.

Шаг 2. Установите следующие параметры измерения:

􀂉 Тип предохранителя,

􀂉 Номинальный ток предохранителя,

􀂉 Время срабатывания предохранителя,

􀂉 Масштабный коэффициент IPSC

Шаг 3. Для измерения полного сопротивления контура подключите прибор к испытываемому объекту в соответствии со схемой соединения, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1: Подключение измерительного кабеля с вилкой и 3-проводного измерительного кабеля

 

Шаг 4.  

Перед началом измерения проверьте отображаемые на дисплее предупреждения и оперативное напряжение / выходной монитор. Если измерение разрешено, нажмите кнопку TEST. После завершения измерения на дисплее отображаются результаты измерений и оценка результата.

Отображаемые результаты:

Z ………….Полное сопротивление контура,

ISC ………..Предполагаемый ток короткого замыкания,

Lim ………Минимальный предел предполагаемого тока короткого замыкания (если применяется).

Примечания:

􀂉 Измерительные выводы L и N автоматически заменяются в следующих случаях: если измерительные провода L/L1 и N/L2 (3-проводный измерительный кабель) подключены в обратном порядке, если выходы сетевой вилки перепутаны или если щуп «commander» перевернут.

􀂉 Минимальный предел тока короткого замыкания зависит от типа предохранителя, номинального тока и времени срабатывания предохранителя, а также от масштабного коэффициента IPSC.

􀂉 Указанная погрешность измеренных параметров действительна только тогда, когда сетевое напряжение стабильно во время измерений. 􀂉 Измерение полного сопротивления контура в подфункции Z LOOP приводит к срабатыванию УЗО.

 

7.1.3. Функция блокировки срабатывания УЗО

В данной подфункции Zs (узо) измерение полного сопротивления контура не вызывает срабатывания УЗО, благодаря низкому измерительному току. Данная подфункция также может применяться для измерения полного сопротивления контура в электроустановках, оснащенных УЗО с номинальным током срабатывания 10 мA.

 

7.1.4. Порядок проведения измерения полного сопротивления контура в функции блокировки срабатывания УЗО

Шаг 1. С помощью переключателя функций выберите функцию Контур. Используя кнопки, выберите подфункцию блокировки срабатывания УЗО Zs (узо). Подключите измерительный кабель к прибору EurotestХЕ 2,5 кВ.

Шаг 2. Установите следующие параметры измерения:

􀂉 Тип предохранителя,

􀂉 Номинальный ток предохранителя,

􀂉 Время срабатывания предохранителя,

􀂉 Масштабный коэффициент IPSC

Шаг 3. Для измерения полного сопротивления контура в функции блокировки срабатывания УЗО подключите прибор к испытываемому объекту в соответствии со схемой соединения, приведенной на рисунке 1. При необходимости воспользуйтесь меню помощи.

Шаг 4.  Перед началом измерения проверьте отображаемые на дисплее предупреждения и оперативное напряжение / выходной монитор. Если измерение разрешено, нажмите кнопку TEST. После завершения измерения на дисплее отображаются результаты измерений и оценка

результата.

Отображаемые результаты:

Z ………….Полное сопротивление контура,

ISC ………..Предполагаемый ток короткого замыкания,

Lim ………Минимальный предел предполагаемого тока короткого замыкания (если применяется). Сохраните отображенные результаты с целью дальнейшего документирования.

 

Примечания:

􀂉 При проведении измерения полного сопротивления контура в функции блокировки срабатывания УЗО, срабатывания УЗО, как правило, не происходит. Однако срабатывание УЗО может произойти вследствие протекания тока утечки по РЕ-проводнику или в случае наличия емкостного соединения между фазным и защитным проводниками.

􀂉Указанная погрешность измеренных параметров действительна только тогда, когда сетевое напряжение стабильно во время измерений.

 

7.2. Полное сопротивление линии и предполагаемый ток короткого замыкания

Полное сопротивление линии – это полное сопротивление токовой петли при возникновении короткого замыкания между фазным и нулевым проводниками в однофазной системе или между двумя фазными проводниками в трехфазной системе.

 

7.2.1Порядок проведения измерения полного сопротивления линии

Шаг 1. С помощью переключателя функций выберите функцию Линия.

Подключите измерительный кабель к прибору EurotestХЕ 2,5 кВ.

Шаг 2. Установите следующие параметры измерения:

􀂉 Тип предохранителя,

􀂉 Номинальный ток предохранителя,

􀂉 Время срабатывания предохранителя,

􀂉 Масштабный коэффициент IPSC

Шаг 3.Для измерения сопротивления линии фаза – фаза или фаза – нейтраль подключите прибор к испытываемому объекту согласно схеме соединений, приведенной на рисунке 2.

Рисунок 2: Подключение измерительного кабеля с вилкой или 3-проводного измерительного кабеля при измерении полного сопротивления линии

Шаг 4 Перед началом измерения проверьте отображаемые на дисплее предупреждения и оперативное напряжение / выходной монитор. Если измерение разрешено, нажмите кнопку TEST. После завершения измерения на дисплее отображаются результаты измерений и оценка результата

Отображаемые результаты:

Z ………….Полное сопротивление линии,

ISC ………..Предполагаемый ток короткого замыкания,

Lim ………Минимальный предел предполагаемого тока короткого

замыкания (если применяется).

Примечания:

􀂉 Минимальный предел тока короткого замыкания зависит от типа предохранителя, номинального тока и времени срабатывания предохранителя, а также от масштабного коэффициента IPSC.

􀂉 Указанная погрешность измеренных параметров действительна только тогда, когда сетевое напряжение стабильно во время измерений.

 8.Оформление результатов измерений.

Первичные записи рабочей тетради должны содержать следующие данные:

-дату измерений

-температуру,

-влажность и давление

-наименование, тип, заводской номер оборудования

-номинальные данные объекта испытаний

-результаты испытаний

-используемую схему

По данным испытаний и измерений производятся соответствующие расчёты и сравнения. Вычислив ток однофазного КЗ необходимо определить время срабатывания защитного аппарата по его время-токовой характеристике, и затем дать заключение о времени срабатывания выключателя и его соответствии требованиям ПУЭ. Пример работы с время- токовой характеристикой автоматического выключателя, выполненного в соответствии с ГОСТ Р 50345-99 представлен на рисунке 5. Определённый (измеренный, рассчитанный) ток однофазного КЗ откладывается на время-токовой характеристике в виде вертикальной прямой линии. Токи правее зоны срабатывания обеспечивает срабатывание автоматического выключателя со временем менее 0,4 с. Токи внутри зоны срабатывания обеспечивают отключение автоматического выключателя со временем менее 5 с. Таким образом считаем, что для обеспечения требуемого времени срабатывания автоматического выключателя в пределах менее 0,4 с, ток КЗ должен превышать 10Iн для автоматического выключателя с характеристикой типа С (работает электромагнитный расцепитель).

 

Рисунок 3. Работа с время-токовой характеристикой автоматического выключателя с характеристикой типа С

Если время срабатывания автоматического выключателя должно быть не более 5 с, то в этом случае считаем, что наиболее вероятно срабатывание обратнозависимого расцепителя, поэтому для определения зоны срабатывания необходимо пользоваться индивидуальной время-токовой характеристикой конкретного автоматического выключателя. На рисунке 5 индивидуальная время-токовая характеристика построена черной линией, принципы построения данной индивидуальной характеристики описаны в «Методике проведения испытаний автоматических выключателей и аппаратов управления напряжением 0,4кВ». При работе с время токовой характеристикой автоматических выключателей промышленного исполнения уставка электромагнитного расцепителя считается основой для определения времени срабатывания. Соответственно при величине однофазного тока КЗ, превышающем уставку электромагнитного расцепителя, считаем, что автоматический выключатель отключится за время меньше 0,4 с. Для определения тока однофазного КЗ при котором автоматический выключатель отключится с временем не более 5 с необходимо, как и в первом случае, пользоваться индивидуальной время-токовой характеристикой для конкретного автоматического выключателя. Цепи с применением УЗО в качестве дополнительных защитных устройств также необходимо проверять на соответствие полного сопротивления петли «фаза-нуль» и времени срабатывания защитных аппаратов, реагирующих на сверхток.

Измерение сопротивления петли фаза-ноль в Туле

Наша электротехническая лаборатория выполняет измерение петли фаза-ноль высоковольтных выключателей, а также другие работы по проверке, наладке и запуску электрооборудования. Мы предлагаем комплекс услуг по диагностике электроустановок во время приёмо-сдаточных и проверочных испытаний, гарантируем высокую точность и качество измерений.

Главное назначение этого тестирования – это определение того, как поведет себя защитная автоматика при коротком замыкании в сети. Это нештатная ситуация, возникает при повреждении кабеля или его изоляции.

Если электрическое оборудование имеет заземленную нейтраль, то его нулевой и защитный проводники связаны нейтральной линией в трансформаторе. Все это соответственно соединено с контуром заземления. Контур же, образованный полученным соединением и фазным проводником и называется петля фаза – ноль. Измерение петли фаза ноль, должно показать время, за которое сработают автоматы защиты электрического оборудования.

Мы выполняем измерение сопротивления петли «фаза-ноль» на основе действующего свидетельства о регистрации электролаборатории, с учетом действующих нормативных документов: Правил Устройства Электроустановок, Правил Технической Эксплуатации Электроустановок Потребителей, ГОСТ и других.

На основании проделанных работ, наши специалисты составляют протокол и технический отчет. Мы предоставляем заказчикам выводы относительно проведенных измерений, рекомендации насчет дальнейшей эксплуатации и устранения неполадок.

Определение полного сопротивление петли «фаза-нуль»

Проверка сопротивления петли «фаза-нуль» необходимо для надежной защиты электроустановки в случае возникновения аварийных режимов. Электроустановки до 1000В, имеющие глухозаземленную нейтраль, в момент различных повреждений, сохраняются в рабочем состоянии с помощью отключения поврежденного участка с минимальным по времени показателем. При возникновении аварийного режима между фазным и, соединенным с нейтралью генератора, нулевым проводами образуется токопроводящий контур, который состоит из цепи фазного и нулевого проводников. Такую цепь называют петля «фаза-нуль».

Межфазное короткое замыкание имеет большую силу тока, чем однофазное. Сопротивление петли «фаза-нуль» должно быть максимально маленьким, именно в этом случае ток короткого замыкания петли будет наибольшим и защита сработает максимально быстро. Процесс измерения петли «фаза-нуль» необходим для того, чтобы определить время срабатывания защитных устройств в зависимости от их характеристик.

Характеристики, влияющие на сопротивление

Необходимо учитывать, что на сопротивление петли фаза-ноль влияют сразу несколько факторов:

  • Длина линии;
  • Сечение проводников;
  • Способ соединения участков;
  • Количество контактных соединений;
  • Качество прокладки линии;
  • Характеристики силового трансформатора.

Измерение фазы-ноль проводится в два шага:

  1. Тщательный внешний осмотр:

    • Сечений отходящих линий;
    • Силовых щитов и сборок на наличие механических повреждений;
    • Автоматических выключателей и предохранителей.
  2. Сам процесс измерения:

    • Замер производим на самой удаленной точке линии;
    • Составление заключения по итогам проверки.

Проверка соответствия группового автомата производится измерение петли фаза-ноль в самой удаленной точке. Поскольку чем длиннее линия электропередач, тем больше ее сопротивление, а значит ток короткого замыкания будет на конце этой электропроводки. Основная цель измерения узнать сработает защитный автомат во время короткого замыкания или нет.

Любительскими приборами измерить петлю фаза-ноль практически невозможно из-за больших величин и погрешности. Для точных измерений используют приборы повышенного класса точности. Они требуют специальных навыков и умений. Также прибор необходимо регулярно проверять в метрологической службе. Поэтому данную работу лучше доверить профессионалам. Специалисты нашей компании смогут провести измерение петли фаза-ноль по Туле и области.

Измерение полного сопротивления петли «фаза-нуль»

Электролаборатория

Измерение полного сопротивления петли «фаза-нуль» (тока однофазного короткого замыкания) в установках напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью.

В электроустановках напряжением ниже 1000В с глухозаземлённой и изолированной нейтралью защита участков сети осуществляется автоматическими выключателями реагирующими на сверхток, как основной параметр аварийного состояния электроустановки (ГОСТ Р50571-2, ПУЭ). В электроустановках с изолированной нейтралью участки сети могут дополнительно защищаться устройствами защитного отключения (УЗО), реагирующими на сверхток, устройствами контроля изоляции и т.п. В электроустановках с глухозаземлённой нейтралью УЗО также могут применяться для защиты розеточных групп зданий, при условии, что к этим розеткам могут быть подключены переносные электроприборы.

Для проверки временных параметров срабатывания защитных устройств реагирующих на сверхток (автоматических выключателей) проводится измерение полного сопротивления петли «фаза-нуль» или токов однофазных замыканий. Работа устройств защитного отключения проверяется другим образом.

Полное сопротивление петли «фаза-нуль», и, соответственно, ток однофазного замыкания будет зависеть в основном от нескольких факторов: характеристик силового трансформатора, сечения фазных и нулевых жил питающего кабеля или ВЛ и контактных соединений в цепи. Проводимость фазных и нулевых проводников на практике можно не только определить, но и изменить, кроме того, расчётное определение проводимости, в стадии проектирования электроустановки может исключить множество проектных ошибок.

Главной целью измерения полного сопротивления петли «фаза-нуль» (тока однофазного короткого замыкания) является определение соответствия номинального тока аппаратов защиты требуемым стандартам. Вторичная цель – это выяснение сечения проводов данной цепи. В большинстве случаев замеры петли «фаза-ноль» осуществляются на самых удаленных точках электрооборудования текущего участка.

В электроустановках напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью

В электроустановках напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью безопасность работы оборудования обеспечивается отключением поврежденного участка с как можно более меньшим временем при пробое на корпус. Когда фазный провод замыкается на нулевой провод, соединенный с нейтралью, например, трансформатора или генератора, то это образует контур, который принято называть петлей «фаза-ноль».

Периодичность измерения полного сопротивления петли фаза-ноль в электроустановках напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью определяется общим состоянием оборудования и условиями эксплуатации. Рекомендуется проводить данные испытания при ремонте. Наиболее эффективна проверка примерно 1 или 2 раза в год. Любая проверка – плановая или внеплановая – будет всегда актуальной, поэтому не стоит пренебрегать этим, ведь от этого может зависеть не только работоспособность оборудования и системы электроснабжения в целом, но и жизни людей. Частые проверки – это гарантия того, что короткое замыкание не случится и не вызовет пожар, последствия которого могут быть самыми плачевными.

Для измерения петли «фаза-нуль» используют несколько методов

Для измерения петли «фаза-нуль» используют несколько методов, однако самым популярным и наиболее эффективным является метод падения напряжения на нагрузочном сопротивлении. Этот метод весьма отличается безопасностью и быстротой осуществления. Каждый наш клиент в лице частного лица или коммерческой организации желает, чтобы его электрооборудование работало максимально надежно и эксплуатировалось без сбоев. Это особо актуально для случаев короткого замыкания или скачков напряжения в сети, приводящим к перегрузкам. Необходимо, чтобы в таких ситуациях, от которых, к сожалению, никто не застрахован на 100 процентов, мгновенно срабатывали системы защиты, которые защищают оборудование и проводку от выхода из строя.

Нужно проводить своевременные измерения и диагностики всей системы

Самое главное – это, чтобы каждый работник вашего предприятия был максимально защищен, что также в большой степени зависит от таких систем автоматического срабатывания. Практически все аварии происходят от того, что электрическая сеть неисправна или часть ее необходимо заменить, чтобы продлить срок службы и исключить любые аварийные ситуации. Нужно проводить своевременные измерения и диагностики всей системы в целом и каждого ее модуля. Одним из таких измерений является замер полного сопротивления петли «фаза – нуль». Измерения сопротивления цепи «фаза-нуль» необходимо осуществлять с частотой, предписанной системой планово-предупредительного ремонта (ППР).

Согласно ПТЭЭП, проверка петли «фаза-нуль» проводится при:

  • • Ремонте;
  • • В обязательном порядке не менее одного раза в два года;
  • • Отказе устройств защиты.

Измерение и проверка петли фаза-нуль в Москве по доступной цене: замер полного сопротивления цепи кабеля 0

Что такое петля фаза-ноль

Данная цепь образуется, когда подключают Ф-проводник к 0 или к защитному проводу. Это приводит к возникновению замкнутого контура с особенным сопротивлением. На деле он зачастую включает намного больше элементов. Основная проблема, возникающая у пользователей, если не учесть перекошенные фазовые показатели по цепи – протечка тока. В связи с этим необходимо регулярно проверять все подстанции, которые работают на 1000 В и более и имеют нейтраль, напрямую подключенную к заземлителю.

Теоретически замер можно провести самостоятельно, но «домашние» испытания петли фаза-ноль отличаются тем, что:

  • практически невозможно учесть все рубильники, коммутаторы и прочие дополнительные включения, особенно на большом предприятии;
  • не происходит расчета аварий – важный аспект нашей профессиональной работы.

Поэтому рекомендуется применять проверенные аппараты, для этого следует обратиться в электролабораторию «Тествольт». У нас современное оборудование, которое постоянно испытывается на предмет соответствия всем нормам.

Для чего проводится тестирование и кому нужна услуга

Наша лаборатория предлагает производить расчет, замер и проверку полного сопротивления петли фаза-ноль и кабелей по доступным расценкам. Эти процедуры следует реализовывать в трех случаях:

  • При первичном запуске нового или отремонтированного оборудования.
  • Если в схеме произведена замена или добавлены другие детали.
  • При осмотре различных служб, контролирующих надежность эксплуатации сетей (пожарные инспекции, «Ростехнадзор»).
  • По требованию владельца используемой площади.

В процессе деятельности периодически возникают ограничивающие проблемы. Их факторы:

  • Утечки, связанные с электрическим сопротивлением на подстанции и техническими свойствами трансформатора.
  • Потери самого провода и линий.
  • Переходные электросопротивления дополнительных переключателей, защитных оборудований, автоматов.
  • Ток высокого напряжения, рассчитываемый путем деления значений по цепи на R.

Получаемые метрики считаются приближенными к точной информации, потому что во время работы показатели могут меняться, влияя на общий итоговый результат. Все проводимые измерения петли фаза-0 и другого оборудования нужны, чтобы вовремя принять меры по охране имеющейся техники и самих токоведущих элементов от перегрева и возможного возгорания.

Периодичность проведения проверок

Первое обслуживание является пусконаладочным, то есть применяется перед запуском, сразу после монтажа. Сроков здесь не предусмотрена, но нужно учесть, что чем раньше будут выявлены отклонения при монтаже (если они были допущены), тем быстрее можно требовать компенсации у компании, которая проводила электрификацию всего объекта. В обратном случае, если все с электроустановкой хорошо, полученное заключение послужит официальной бумагой, согласно которой можно проводить безопасный ввод в эксплуатацию прибора.

Если в последующем не произошло ситуации для скорого обращения в нашу электролабораторию, например, интерес обслуживающей фирмы или требования потребителя электричества, то плановая проверка обязана быть осуществлена не реже, чем 1 раз в 2 года при условии агрессивной среды, которой происходит использование.

Более подробную периодичность можно узнать, заказав консультацию нашего эксперта.

Какие приборы используют

Современное оборудование, которое постоянно проверяется на предмет технической исправности. Вся аппаратура – профессиональная. Если не хватает тех  измерительных сведений, которые можно провести на объекте, осуществляется тестирование в условиях электролаборатории. У каждой бригады в ходе измерения фазы-ноль имеется некоторые из популярных приборов:

  • М-417. Из плюсов – нет необходимости отключать источник питания, просто применять. Есть цифровой индикатор вместо стрелочек. Имеет небольшие габариты. Максимально допустимый показатель напряжения – до 380В.
  • MZC-300. Более современный аналог. Методика проверки – имитация короткого замыкания на линии. Берет менее обширные границы техники – до 250В. Есть индикаторы перегруженности и перегрева. Показывает результат за 0,3 секунды.
  • ИФН-200. Очень надежный, минимальная погрешность – не более 3% при разрешенных 5-10%. Широкий спектр напряжений, сеть может быть от 30 до 280 В. Удачное новшество – встроенная память, прибор записывает до 35 предыдущих параметров.

Проведение испытаний

При тестировании фазных и нулевых проводов наша лаборатория применяет определенные методы, обеспечивающие корректное считывание данных:

  1. Работа с отключением и подключением нагрузки в сети. Конечные результаты рассчитываются и сравниваются с нормативными документами.
  2. Воспроизведение режима короткого замыкания. Для этого производят присоединение прибора, искусственно создающего такие условия. Подобным образом выполняются измерения сопротивления петли фаза 0 и фаза-фаза, после которых осуществляется анализ полученных сведений о проводниках.
  3. Отключение напряжения и последующее применение трансформатора переменного тока, который выполняет соединение токоведущей жилы на корпус проверяемой электроустановки. Называют такие манипуляции методом амперметра-вольтметра, благодаря которому производятся вычисления требуемых параметров.

По окончании измерительных действий вся снятая информация фиксируется в протоколе. На его основе специалисты делают выводы по электрической системе и проверяют ее на согласование с нормативно-технической документацией.

Ниже более подробно приведем этапы наших работ.

Подготовительная стадия

На ней следует подготовить помещение, а именно избавить его от любых загрязнений и влажности. Прежде чем приступать к самой петле, проводят дополнительные предварительные испытания, например, проверка непрерывности и уровня сопротивлений защитных линий или тот же показатель между контуром заземления и корпусом.

Методика измерения

Самым простым и точным способом считается замер по падению напряжения в цепи. В электросеть включается элемент с высокой нагрузкой, подается. Можно проводить испытания. Подключенный прибор MZC-300 может измерять показания между фазовым проводом и:

  • нулевым;
  • РЕ;
  • защитой заземления.

Использованное оборудование должно привести к включению устройства защитного отключения. Но перед этим будут получены данные для последующих вычислений.

Соблюдение определенных условий цепи при расчете сопротивления петли фаза-нуль

У измерителя есть характерные особенности работы, это:

  • Нельзя проводить тестирование при напряжении выше 250В.
  • Если защитные или нулевые проводники оборваны, прозвучит звуковой сигнал, на экране появится знак «––».
  • При несоблюдении условий температурного равновесия, т. е при перегреве, прибор отключается автоматически и показывает символ «Т».
Выбор способа подключения

Есть несколько схем, характерных для разных проверок.

Классическое снятие показателей с петли С-N:

Между фазовым проводом и РЕ:

А вот чертеж, если есть защитное сопротивление:

Для проверки заземления корпуса:

Анализ результатов измерения и выводы

Данные записываются в книгу учета, анализируется состояние всей сети, в том числе в профилактических целях. По показаниям составляется отчет, в котором могут быть приняты меры по модернизации всей электросети или ряда ее составляющих или составлено заключение о том, что можно продолжать эксплуатировать изделие. Присутствуют такие варианты:

  • После определения надежности всей проводки и элементов сети, защитных аппаратов, резюмируется, что можно дальше проводить использование без вмешательств.
  • Поиск проблем с дальнейшими советами и рекомендациями по их замене, ремонте.
  • Определяются наиболее верные способы модернизации для улучшения работы и увеличения эффективности.

Форма протокола измерения

После всех процедур на месте и лабораторных вычислений, мы даем официальное заключение. Для этого протоколируем все данные по определенному формату. В таблицу заносятся сведения, касающиеся проверки – от даты и используемого прибора до результатов и вынесенной оценки. В заключение также дается итоговый отчет – можно или нет далее эксплуатировать сеть, если нельзя, то приводится перечень действий, необходимых для исправления ситуации. Напоминаем, что нужно проводить профилактические работы, которые помогают значительно увеличить общий срок оборудования.

Меры безопасности

Данные процедуры могут проводить только сотрудники электролаборатории, которые имеют специальные навыки и допуск. Наши бригады оснащены всеми инструментами и методами индивидуальной защиты.

Доверяйте выполнение необходимых испытаний нашим профессионалам, прошедшим специализированное обучение. У нас:

  • высококвалифицированные сотрудники;
  • быстрое исполнение заказов;
  • надежные, современные приборы;
  • предоставление официального отчета, необходимого для проверяющих инстанций;
  • многочисленные положительные отзывы от клиентов, среди которых «Евросеть», «Детский мир», «Промсвязьбанк», «РЖД» и другие;
  • приятные расценки: замер полного сопротивления петли фаза-нуль производится по скромной цене, которая зависит от величины электрической цепи.

Оформляйте заявку на услуги по указанным телефонам или онлайн, и мы оперативно приступим к работе!

Измерение петли фаза-нуль

Замер полного сопротивления цепи "фаза-нуль"

Измерение полной петли фаза-нуль, выполняемое в электроустановках до 1000В, имеющих глухозаземлённую нейтраль, производится согласно ПТЭЭП для осуществления контроля за срабатыванием защиты в автоматическом режиме при замыкании фазы на защитный нулевой проводник или на землю. Такие электроизмерения выполняет любая электроизмерительная лаборатория, в том числе и наша.

 

Измерение петли фаза-нуль

Разработано и выпущено огромное количество измерительных приборов, которые предназначены для выполнения такой операции, как замер сопротивления петли "фаза-нуль". Производителями представлены как отечественные, так и зарубежные варианты измерительных устройств. Отличаются они друг от друга чувствительностью и количеством, а также видами проводимых замеров. Среди часто используемых вариантов MZC-300, MI-3102H.

Целесообразно проводить замер полного сопротивления цепи фаза-нуль для потребителей, которые удалены или имеют большую мощность. Вывод о работоспособности электроустановки можно сделать при наличии 10% от всего количества имеющихся потребителей. Для вычисления полного сопротивления петли фаза-нуль суммируется треть полного сопротивления трансформатора, осуществляющего питание и полное сопротивление кабельной линии петли фаза-ноль. По полному сопротивлению возможен расчёт тока короткого замыкания (однофазного). Если при расчёте обнаруживается, что ток завышен на более, чем 30% относительно установленных допустимых значений, указанных в ПУЭ, то возникает необходимость в проведении непосредственных расчётов тока короткого замыкания (пониженное напряжение).

Проводиться измерение петли фаза-ноль может в таких вариантах:

  • • замер полного сопротивления цепи фаза-нуль амперметром и вольтметром с выполнением подсчётов тока короткого замыкания (однофазного) и совпадений его уставкам автоматов;
  • • измерение реального тока замыкания с использованием приборов MZC-300, MI-3102H;
  • • замер сопротивления петли "фаза-нуль" с применением прибора М-417.

В том случае, если проверка цепи фаза-нуль осуществляется при помощи амперметра и вольтметра, трансформатор следует отключить и обеспечить включение автоматического выключателя на линии питания, которая проверяется до потребителя. Далее ток подаётся на первичную обмотку от трансформатора, расположенного на самом близком расстоянии. Необходимо выполнить подключение вывода вторичной обмотки к нулевому проводнику. Подключение другого полюса осуществляется к фазному проводу между выключенным трансформатором и автоматом потребителя, находящимся во включённом состоянии. Чтобы имитировать замыкание, выполняют объединение фазы с корпусом.

Ток, рекомендованный для замера – не менее 10А. В соответствии с определёнными пунктами ПУЭ ток короткого замыкания в три или больше раз должен быть выше тока защитной вставки предохранителя. Необходимо при электромагнитном расцеплении обеспечить отключение с запасом в 10% и более. В случае отсутствия данных завода-производителя, принимается кратность тока к уставке, равная 1,4 для выключателей до 100А. Данное значение для автоматических выключателей выше 100А составляет 1,25.

 

Измерение петли фаза-ноль, замер полного сопротивления цепи фаза-нуль

Измерение цепи фаза-нуль

2. 00 Br

Мы проводим измерение петли фаза-ноль, работаем с любыми объектами на всей территории Республики Беларусь. Оперативно и качественно выполняем проверку, быстро оформляем протоколы и гарантируем честные цены.

Стоимость можно рассчитать онлайн в нашем Калькуляторе. Не забудьте нажать на кнопку «Получить предложение», чтобы коммерческое предложение с уникальной скидкой пришло на вашу электронную почту.

Рассчитать цену онлайн

Заказать обратный звонок

Заказать обратный звонок

Описание

Есть такое явление как короткое замыкание.  Когда оно возникает на оборудовании, петля фаза-нуль  дает определенное сопротивление для срабатывания защиты оборудования. Измерения сопротивления петли фаза-нуль  проводятся для того, чтобы обеспечить безопасную работу оборудования и определить соответствие параметров щитка с автоматом и проводки.

Когда нужно делать измерение цепи фаза-нуль?

Замер полного сопротивления цепи фаза-нуль входит в обязательный список мероприятий ЭФИ. Периодичность установлена в ТКП 181-2009 – 1 раз в 6 лет. После процедур специалисты должны оформить и выдать протокол установленного образца.

Сделать замеры можно лишь с помощью профессионального оборудования.

Как проводят измерения петли фаза-нуль?

Измерения проводятся на самом отдаленном объекте. Прибором измеряется полное сопротивление цепи фаза-нуль, потом рассчитывается ток короткого замыкания, время срабатывания и другие параметры.

Бывают случаи, когда автоматы срабатывают только от короткого замыкания, но не срабатывают от теплового тока. Тогда специалисты проверяют полное сопротивление цепи фаза-нуль, чтобы автомат срабатывал в двух случаях.

Стоимость измерений сопротивления цепи фаза-нуль?

Цена рассчитывается индивидуально после получения информации о количестве точек на объекте. Обратитесь к нашему специалисту, даже если не знаете количество точек. Менеджер уточнит всю необходимую информацию и подготовит ценовое предложение.

Помните, проверка сопротивления  петли фаза-нуль позволяет определить корректность работы эксплуатируемых сетей и оценить надежность защитного оборудования. Позаботьтесь о своей безопасности, позвоните нам!

Мы выезжаем на объекты в Минске и за его пределами – работаем по всей территории Беларуси.

Методика проведения измерения сопротивления петли фаза-нуль • Energy-Systems

Стандартная методика проведения измерения сопротивления петли фаза-нуль

Для оп

ределения величины данного показателя используется комплекс испытаний, в ходе которого проводится несколько замеров. В частности, методика проведения измерения сопротивления петли фаза-нуль предполагает снятие показателя на проводе, автоматическом выключателе, а также на прочих элементах, входящих в цепь данной установки. Путем суммирования всех показателей получается конечный показатель, который должен пройти дополнительную корректировку.

Когда анализируется, к примеру, электроснабжение офиса, необходимо учитывать перепады температуры и приводить все показатели к уровню 20 градусов. Затем полученная сумма сравнивается с нормативным значением – если она не превышает его, эксплуатация установки допускается.

Короткое замыкание в методике проведения измерения сопротивления петли фаза-нуль

Получив данный показатель, специалист должен также осуществить проверку правильности подбора защитного оборудования. В частности, методика проведения измерения сопротивления петли фаза-нуль предполагает расчет тока короткого замыкания. Для этого величину фазного напряжения – фиксированную или среднюю, необходимо разделить на сопротивление петли, в результате чего и будет найден искомый ток. Стоит отметить, что при наличии нескольких элементов в цепи стоит определять полное сопротивление по указанному выше способу – то есть с учетом суммирования данных всех приборов и участков.

Как и протокол проверки целостности жил кабеля, данное исследование позволяет получить сведения о безопасности системы – в частности, оно показывает, смогут ли вовремя сработать защитные приспособления, представленные автоматическими расцепителями. Стандартная методика проведения измерения сопротивления петли фаза нуль предполагает также сопоставление показателя с номиналом автомата. При необходимости он должен быть заменен, чтобы обеспечить моментальное отключение установки при возникновении коротких замыканий в цепи.

Как обеспечить правильное соблюдение методики проведения измерения сопротивления петли фаза-нуль?

Если вы хотите, чтобы все работы были выполнены с максимальной точностью и предоставлением полученных показателей в минимальные сроки, вам стоит обратиться к специалистам нашего предприятия. Они предоставят необходимые разъяснения относительно работы с установкой, а также предоставления официальных документов. Кроме того, сотрудники лаборатории проведут измерение с учетом требований техники безопасность, что позволит исключить нанесение вреда установке.

Наличие у компании допуска СРО означает, что ваш объект будет находиться под надежной юридической защитой. Оформленные документы имеют полную силу, что позволяет предоставлять их контролирующим органам – например, пожарной инспекции и эксплуатационным службам. Мы используем только утвержденную методику измерений, схема которой отображена на  рисунке.

Пример технического отчета

Назад

1из27

Вперед

Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости услуг электролаборатории.

Онлайн расчет стоимости проектирования

Тестовая цепь имеет нулевую фазу. Электротехническая лаборатория. Измерение сопротивления цепи «фаза-ноль». Электрические измерения

В соответствии с ПТЭЭП для измерения чувствительности защит к однофазным замыканиям на землю в установках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью необходимо проводить измерения сопротивления контура «фаза-ноль». .

Для измерения сопротивления петли «фаза-ноль» существует ряд устройств, различающихся схемами, точностью и т. Д.Сферы применения различных устройств приведены в таблице. 1.

Приборы для измерения электрических параметров заземляющих устройств, включая измерения сопротивления контура, фаза-ноль

Проверка проводится для наиболее удаленных и мощных электроприемников, но не менее 10% от их общего количества. Проверка может быть выполнена расчетом по формуле Zpt = Zn + Zm / 3, где Zn - полное сопротивление проводов контура фаза-ноль; Zm - полное сопротивление питающего трансформатора.Для алюминиевых и медных проводов Zпт = 0,6 Ом / км.

Согласно Zpet определяется ток однофазного замыкания на землю: Ik = Uf / Zpet Если расчет показывает, что кратность тока однофазного замыкания на землю на 30% выше, чем допустимые устройства защиты, указанные в , то вы можете ограничиться расчетом. В противном случае следует проводить прямые измерения тока короткого замыкания специальными приборами, например ЭКО-200, ЭЦЗ-01 или методом амперметра-вольтметра при пониженном напряжении.

Амперметр-вольтметр метод измерения сопротивления контура фаза-ноль

Проверяемое электрооборудование отключено от сети. Измерение производится на переменном токе от понижающего трансформатора. Для измерения производится искусственное замыкание одного фазного провода на корпусе электроприемника. Схема испытаний представлена ​​на рисунке.

Схема измерения сопротивления контура фаза-ноль методом амперметра-вольтметра.

После подачи напряжения, тока I и напряжения U измерительный ток должен быть не менее 10-20 А. Сопротивление измеряемого контура Zn = U / I. Полученное значение Zn следует арифметически объединить с Расчетное значение импеданса одной фазы питающего трансформатора R м / 3.

Программа для измерения сопротивления контура фаза-ноль

1. Ознакомление с проектной и исполнительной документацией и результатами предыдущих испытаний и измерений.

2. Подготовка необходимых электроизмерительных приборов и испытательных устройств, проводов и средств защиты.

3. После завершения организационно-технических мероприятий и допуска на объект, выполнение замеров и испытаний

4. Оценка и обработка результатов измерений и испытаний.

5. Оформление измерений и испытаний.

6. Корректировка схем, оформление подписей о пригодности (непригодности) электрооборудования к дальнейшей эксплуатации.

Со временем работы линии электропитания в них происходят изменения, которые невозможно проверить визуально или установить математическими расчетами. Для стабильной и бесперебойной работы электрооборудования необходимо периодически измерять определенные параметры. Один из них - это измерение контура фаза-ноль, которое производится с помощью специальных приборов. Если фазный провод замкнут на ноль в точке потребления, то между фазным и нулевым проводниками образуется фаза, которая является петлей фаза-ноль.В его состав входят: трансформатор, автоматические выключатели, выключатели, пускатели - все коммутационное оборудование. Ниже мы расскажем читателям, как измерить сопротивление контура, используя существующие методы и оборудование.

Периодичность и обозначение измерений

Для надежной работы электросети необходимо периодически проверять силовой кабель и оборудование. Эти испытания проводятся перед вводом объекта в эксплуатацию, после капитального и текущего ремонта электрических сетей, после ввода в эксплуатацию, а также по графику, установленному руководителем предприятия. Измерения производятся по следующим основным параметрам:

  • сопротивление изоляции;
  • сопротивление шлейфа фаза-ноль;
  • параметров заземления;
  • параметров автоматических выключателей.

Основная задача измерения параметра контура фаза-ноль - защита электрооборудования и кабелей от возникновения в процессе эксплуатации. Повышенное сопротивление может привести к перегреву лески и, как следствие, к возгоранию. Окружающая среда оказывает большое влияние на качество кабеля, воздуховода.Температура, влажность, агрессивная среда, время суток - все это сказывается на состоянии сети.

Схема измерения включает контакты автоматической защиты, автоматические выключатели, контакторы, а также проводники для подачи напряжения на электроустановки. Этими проводниками могут быть силовые кабели, питающие фазу и ноль, или воздушные линии, выполняющие ту же функцию. Если есть защитное заземление, фазовый провод и заземляющий провод. Такая цепочка имеет определенное сопротивление.

Импеданс контура фаза-ноль можно рассчитать по формулам, которые будут учитывать поперечное сечение проводников, их материал, длину линии, хотя точность расчетов будет небольшой. Более точный результат можно получить, измерив физическую схему имеющимися устройствами.

В случае использования устройства защитного отключения () в сети, оно должно быть отключено во время измерения. Параметры УЗО рассчитаны таким образом, что при прохождении больших токов оно отключит сеть, что не даст достоверных результатов.

Обзор техники

Существуют различные методы проверки контура фаза-ноль, а также множество специальных измерительных приборов. Что касается методов измерения, то основными считаются:

  1. Метод падения напряжения. Измерения производятся при выключенной нагрузке, после чего подключается сопротивление нагрузки известного значения. Работы проводятся с помощью специального приспособления. Результат обрабатывается и путем расчетов производится сравнение с нормативными данными.
  2. Метод короткого замыкания. В этом случае устройство подключается к цепи и искусственно создает короткое замыкание в дальней точке потребления. С помощью прибора определяют ток короткого замыкания и время срабатывания защит, после чего делают вывод, что они соответствуют нормам данной сети.
  3. Амперметр-вольтметровый метод. Снимают напряжение питания, затем с помощью понижающего трансформатора переменного тока замыкают фазный провод на корпус действующей электроустановки.Полученные данные обрабатываются и по формулам определяется требуемый параметр.

Основной метод этого теста заключался в измерении падения напряжения при подключении сопротивления нагрузки. Этот метод стал основным ввиду простоты использования и возможности дальнейших расчетов, которые необходимо провести для получения дальнейших результатов. При измерении контура фаза-ноль в пределах одного здания сопротивление нагрузки прикладывается к самой дальней части цепи как можно дальше от источника питания. Приборы подключаются к хорошо очищенным контактам, что необходимо для надежных измерений.

Сначала измеряется напряжение без нагрузки, после подключения амперметра к нагрузке измерения повторяются. По полученным данным рассчитывается сопротивление фаза-ноль. Воспользовавшись готовым приспособлением, предназначенным для такой работы, можно сразу получить необходимое сопротивление на шкале.

После проведения измерения составляется протокол, в который заносятся все необходимые величины.Протокол должен быть стандартной формы. Он также включает данные об использованных измерительных приборах. В конце протокола подведите итоги соответствия (несоответствия) данному разделу нормативно-технической документации. Образец заполнения протокола:


Какие устройства используются?

Чтобы ускорить процесс измерения контура, промышленность выпускает различные измерительные приборы, которые можно использовать для измерения параметров сети различными методами. Самыми популярными моделями были:

Вы можете узнать, как измерить импеданс контура фаза-ноль с помощью инструментов, просмотрев эти видео-примеры.

Электричество в настоящее время - это не только удобство и качество проживания, но и большая опасность для человека. И хорошо, если электромонтаж в доме сделают профессионалы. Ведь они всегда проверяют свою работу на степень безопасности. Как? Для этого используется метод, основанный на создании большой нагрузки в электропроводке.Этот метод электриков называется измерением сопротивления нулевой фазы контура.

Что это такое, и как формируется схема проверки

Начать надо с пути, по которому электрический ток проходит от подстанции до розетки в доме. Обращаем ваше внимание на то, что в старых домах у электриков обычно бывает сеть без контура заземления (заземления), то есть для розетки подходит фазный провод и ноль (фаза и ноль).

Итак, от подстанции до дома протяженность сети может составлять несколько сотен метров, к тому же она разделена на несколько участков, где используются разные кабели и несколько коммутаторов. То есть это довольно сложное общение. Но самое главное, вся площадка имеет определенное сопротивление, что приводит к потерям мощности и напряжения. И это вне зависимости от того, качественно ли произведена сборка и монтаж. Этот факт известен специалистам, поэтому проектирование сети выполняется с учетом данных потерь.

Безусловно, правильно проведенная установка - это гарантия корректной работы сетевого сайта. Если в процессе сборки и электромонтажа были допущены отклонения от норм и требований или просто допущены ошибки, то это гарантия возрастающих потерь, сбоев в работе сети, аварий.Поэтому специалисты проводят измерения сетевых индикаторов и анализируют их.

Следует отметить, что вся электрическая цепь представляет собой петлю петли, образованную фазовой петлей и нулевой петлей. По сути, это своего рода петля. Поэтому он называется нулевой фазой контура.

Как измеряется сеть

Чтобы понять это, необходимо рассмотреть схему, в которой есть потребитель, подключенный через стандартную розетку. Итак, к розетке, как уже было сказано выше, подводятся фаза и ноль.В этом случае на розетку теряется напряжение из-за сопротивления основных кабелей и проводов. Это давно известно, этот процесс описывается формулой Ома:

Правда, эта формула описывает соотношение величин постоянного электрического тока. Чтобы перевести его на переменный ток, необходимо учесть некоторые показатели:

  • Активная составляющая сопротивления сети.
  • Реактивный, состоящий из емкостной и индуктивной части.

Что это значит? Необходимо понимать, что электродвижущая сила, возникающая в обмотках трансформатора, образует электрический ток. Он теряет напряжение при прохождении потребителя и подводящих проводов. При этом сам ток преодолевает несколько видов сопротивления:

  • Актив - это потребитель и провода. Это самая большая часть сопротивления.
  • Индуктивность - это сопротивление встроенных обмоток.
  • Емкостной - это сопротивление отдельных элементов.


Для расчета полного сопротивления сети (фаза и нулевой контур) необходимо определить электродвижущую силу, которая создается на обмотках трансформатора. Правда, без специального разрешения подстанцию ​​не пустят, поэтому замер петли фаза-ноль придется производить в самой розетке. Обратите внимание, что сокет не должен быть загружен. Затем необходимо измерить напряжение под нагрузкой. Для этого в розетку подключается любое устройство, это может быть даже обычная лампа накаливания.Измеряются напряжение и сила тока.

Внимание! Нагрузка на розетку во время измерения должна быть стабильной. Это первое. Во-вторых, лучший вариант, если ток в цепи составляет от 10 до 20 ампер. В противном случае дефекты сетевой области могут не появиться.

Теперь по закону Ома можно определить импеданс контура. При этом необходимо учитывать, что напряжение (измеренное) в розетке может отклоняться от номинального как при нагрузке, так и без нее. Поэтому сначала необходимо рассчитать сопротивление при разных значениях напряжения. Понятно, что, когда напряжение нагрузки больше, следовательно, полное сопротивление контура - это разница между двумя сопротивлениями:

Rn = R2-R1, где R2 - сопротивление контура под нагрузкой, R1 - без.

По поводу точных измерений. Самодельные приборы это умеют, здесь проблем нет, но только точность измерений в этом случае будет очень низкой. Поэтому для этого процесса рекомендуется использовать вольтметры и амперметры с высокой точностью (класс 0.2). Правда, сегодня такие средства измерений используются в основном в измерительных лабораториях. Вы должны уметь справляться с ними. К тому же такие устройства требуют частого тестирования.


Хотя надо отдать должное рынку, сегодня такие устройства можно купить в свободном доступе. Стоят они недешево, но для профессионала это необходимая вещь.

Где измерить

Измерение петли фаза-ноль - розетки. Но опытные электрики знают, что это место не единственное.Например, дополнительное место - это клеммы в распределительном щите. Если в дом подведена трехфазная электрическая сеть, то необходимо проверить фазное сопротивление шлейфа на трех клеммах фаз. Ведь всегда есть вероятность, что контур одной из фаз был собран неправильно.

Цель измерений

Итак, вторая цель - определить качество эксплуатируемых сетей и оценить надежность защитных блоков и устройств.

Что касается первой позиции, то здесь необходимо сравнить полученные замеры, а точнее сопротивление шлейфа с расчетным. При этом, если расчетный показатель был выше нормативного, то на самом деле явно неправильный монтаж или другие дефекты в магистрали. Например, грязь или коррозия контактов, малое сечение кабелей и проводов, неграмотные скрутки, плохая изоляция и так далее. Если проект электрической сети по каким-либо причинам отсутствует, то для сравнения расчетного сопротивления шлейфа с номинальным необходимо будет обратиться в проектную организацию.Чтобы самостоятельно разобраться в таблицах и расчетах, вы должны сначала обладать инженерными знаниями в области электротехники.


Что касается второй позиции. В принципе, также необходимо произвести некоторые расчеты на основе закона и формулы Ома. Основная задача - определить ток короткого замыкания, ведь чаще всего от него потребуется защитить электрическую сеть. Поэтому в данном случае используется формула:

Ik = Uom / Rn.

Если предположить, что сопротивление фазы контура к нулю равно, например, 1.47 Ом, тогда ток короткого замыкания будет 150 ампер. Под этим значением вам нужно будет выбрать устройство защиты, то есть автомат. Правда, в правилах ПУЭ есть определенные нормы, которые создают определенный запас прочности. Таким образом, I n увеличится в 1,1 раза.

Вы можете найти автомат по всем указанным выше значениям, если сравните их в таблицах ПУЭ. В нашем случае нам понадобится автомат класса «C» с In = 16 A и кратностью 10. В итоге получаем:

I = 16х10х1,1 = 176 А.Расчетная сила тока короткого замыкания в нашей стране составила - 150 А. Что это значит.

  • Во-первых, машина была неправильно выбрана и установлена. Его обязательно нужно заменить.
  • Во-вторых, ток КЗ в сети меньше, чем у автомата. Так что он не выключится. А это может привести к пожару.

Похожие записи:

Современный человек привык, что электричество постоянно служит его запросам и выполняет большую полезную работу.Нередко сборку электрических схем, подключение электроприборов, электромонтаж внутри частного дома выполняют не только обученные электрики, но и домашние мастера или наемные гастарбайтеры.

Однако всем известно, что электричество опасно, оно может травмировать и поэтому требует качественного выполнения всех технологических операций для надежного прохождения токов в рабочем контуре и обеспечения их высокой изоляции от окружающей среды.

Сразу возникает вопрос: как проверить эту надежность после того, как работа вроде бы сделана, а внутренний голос терзают сомнения в ее качестве?

Ответ на него позволяет дать метод электрических измерений и анализа, основанный на создании повышенной нагрузки, которая на языке электриков называется измерением сопротивления контура фаза-ноль.

Принцип формирования цепочки для проверки схемы

Вкратце представьте себе, как электричество проходит от источника - питающей трансформаторной подстанции до розетки в квартире типового многоэтажного дома.


Обратим внимание, что в старых оборудованных зданиях до сих пор не может быть завершен переход на схему TN-C-S. В этом случае расщепление PEN-проводника в распределительном электрощите дома производиться не будет.Поэтому розетки подключаются только с фазным проводом L и рабочим нулем N без защитного PE-провода.

Глядя на рисунок, можно понять, что длина кабельных линий от обмоток трансформаторной подстанции до конечной розетки состоит из нескольких участков и в среднем может составлять сотни метров. В этом примере участвуют три кабеля, два коммутатора с коммутационными аппаратами и несколько точек подключения. На практике количество соединительных элементов намного больше.

Такая секция имеет определенное электрическое сопротивление и вызывает потери и падение напряжения даже при правильной и надежной установке. Эта величина регламентируется техническими стандартами и определяется при составлении проекта работ.

Любые нарушения правил сборки электрических цепей вызывают ее усиление и создают неуравновешенный режим работы, а в некоторых ситуациях - аварию в системе. По этой причине участок от обмотки трансформаторной подстанции до розетки в квартире подвергается электрическим замерам и анализирует полученные результаты для корректировки технического состояния.

По всей длине смонтированная цепь от вывода до обмотки трансформатора напоминает обычную петлю, а поскольку она образована двумя токопроводящими фазными и нулевыми линиями, она называется фазовой и нулевой петлей.

Более наглядное представление его образования дает следующий упрощенный рисунок, на котором более подробно показан один способ прокладки проводов внутри квартиры и пропускания по ней токов.


Здесь, например, входящий в комплект автоматический выключатель AB расположен внутри электрического щитка корпуса, контакты распределительной коробки, к которым подключаются провода кабеля и нагрузка в виде лампы накаливания.Через все эти элементы при нормальной работе протекает ток.

Принципы измерения сопротивления контура фаза-ноль

Как видите, напряжение на розетку подается по проводам от нижней обмотки трансформаторной подстанции, что создает ток через лампочку, подключенную к розетке. При этом некоторая часть напряжения теряется на сопротивлении проводов питающей сети.

Соотношение между сопротивлением, током и падением напряжения на участке цепи описывает знаменитый закон Ома.

Только надо учесть, что у нас не постоянный ток, а переменный синусоидальный, который характеризуется векторными величинами и описывается сложными выражениями. На его полную величину влияет не одна активная составляющая сопротивления, но и реактивная, в которую входят индуктивная и емкостная части.

Эти закономерности описываются треугольником сопротивлений.


Электродвижущая сила, генерируемая в обмотке трансформатора, создает ток, который образует падение напряжения на лампочке и проводах цепи.Преодолеваются следующие сопротивления:

    активен на нити накала, проводах, контактных соединениях;

    индуктивный от встроенных обмоток;

    емкостных отдельных элемента.

Активная часть - это основная часть общего сопротивления. Поэтому при монтаже схемы для приблизительной оценки ее можно измерить от источников постоянного напряжения.

Полный импеданс S участка контура фаза-ноль с учетом нагрузки определяется следующим образом.Во-первых, определяется значение ЭДС, генерируемой на обмотке трансформатора. Его значение точно покажет вольтметр V1.

Однако доступ к этому месту обычно ограничен, и провести такое измерение невозможно. Поэтому делается упрощение - вольтметр вставляется в контакты розетки без нагрузки и показание напряжения фиксируется. Тогда:

    - записываются показания прибора;

    расчет выполнен.

При выборе нагрузки необходимо обращать на нее внимание:

    стабильность при измерении;

    возможность генерации тока в цепи порядка 10-20 ампер, так как при меньших значениях дефекты монтажа могут не появиться.

Величина импеданса контура с учетом подключенной нагрузки получается делением значения E, измеренного вольтметром V1, на ток I, определенный амперметром A.

Z1 = E / I = U1 / I

Импеданс нагрузки рассчитывается делением падения напряжения в ее секции U2 на силу тока I.

Теперь осталось только исключить сопротивление нагрузки Z2 из расчетного значения Z1. Получается полное сопротивление контура фаза-ноль Zn.Zn = Z2-Z1.

Технологические особенности измерения

Любительскими измерительными приборами точно определить сопротивление контура практически невозможно из-за большой величины их погрешности. Работы следует проводить амперметрами и вольтметрами с повышенным классом точности 0,2, и их обычно используют только в электролабораториях. Кроме того, они требуют умелого обращения и частых периодов поверки в метрологической службе.

По этой причине лучше доверять специалистам лаборатории. Однако, скорее всего, они будут использовать не единичный амперметр и вольтметр, а специально созданные для этого высокоточные измерители сопротивления контура фаза-ноль.


Они уже продаются в широком ассортименте и стоят от 16 тысяч российских рублей по ценам декабря 2015 года.

Рассмотрим их устройство на примере прибора под названием измеритель тока короткого замыкания типа 1824LP.Насколько верен этот термин, судить не будем. Скорее всего, его используют маркетологи для привлечения покупателей в рекламных целях. Ведь этот прибор не умеет измерять токи короткого замыкания. Это помогает только рассчитать их после измерений при нормальной работе сети.


Измеритель поставляется вместе с проводами и наконечниками, помещенными внутри крышки. На его передней панели расположена одна кнопка управления и дисплей.

Внутри полностью реализована электрическая схема измерения, исключающая лишние манипуляции пользователя.Для этого он оснащен сопротивлением нагрузки R и измерителем напряжения и тока, подключаемым нажатием кнопки.


Силовые элементы, внутренняя плата и разъем для подключения соединительных проводов показаны на фото.

Такие устройства подключаются измерительными выводами к розетке и работают в автоматическом режиме. Некоторые из них имеют оперативную память, в которую записываются результаты измерений. Через некоторое время их можно будет просматривать последовательно.

Технология измерения сопротивления автоматическими измерителями

На подготовленном к эксплуатации приборе соедините концы подключения с розетками и подключите их к розеткам с обратной стороны. Измеритель немедленно автоматически определяет напряжение и отображает его в цифровом виде. В примере это 229,8 вольт. Затем нажмите кнопку режима.


Устройство замыкает внутренний контакт для подключения сопротивления нагрузки, что создает в сети ток более 10 ампер.После этого измеряется сила тока и производятся расчеты. Значение импеданса контура фаза-ноль отображается на дисплее. На фото это 0,61 Ом.


Отдельные счетчики при работе используют алгоритм расчета тока короткого замыкания и дополнительно отображают его на дисплее.

Места измерения

Метод определения сопротивления, показанный на двух предыдущих фотографиях, полностью применим к монтажным схемам, собранным из устаревшей системы TN-C.Когда в проводке присутствует PE-проводник, необходимо определить его качество. Это осуществляется подключением проводов устройства между фазным контактом и защитным нулем. Других отличий метода нет.


Электрики не только оценивают сопротивление контура фаза-ноль на выводной розетке, но часто эту процедуру необходимо выполнять на промежуточном элементе, например, клеммной колодке распределительного шкафа.

В трехфазных системах электроснабжения состояние цепи каждой фазы проверяется отдельно.Через любой из них когда-нибудь может протекать ток короткого замыкания. А как они собраны покажут замеры.

Почему измеряется?

Тест сопротивления нулевой цепи контура выполняется для двух целей:

1. определение качества монтажа для выявления слабых мест и ошибок;

2. Оценка надежности выбранной защиты.

Идентификация качества монтажа

Метод позволяет сравнить измеренное значение реального сопротивления с расчетным сопротивлением, допускаемым проектом при планировании работ.Если электромонтаж электропроводки был выполнен качественно, измеренное значение будет соответствовать требованиям технических норм и обеспечивать условия безопасной эксплуатации.

Когда расчетное значение шлейфа неизвестно, а измерено реальное значение, есть возможность обратиться к специалистам проектной организации для выполнения расчетов и последующего анализа состояния сети. Второй способ - попытаться самостоятельно составить расчетные таблицы, но для этого потребуются инженерные знания.

Если сопротивление шлейфа слишком велико, надо будет искать брак в работе. Их может быть:

    грязь, следы коррозии на контактных соединениях;

    заниженное сечение кабеля, например, с использованием 1,5 квадрата вместо 2,5;

    некачественное выполнение скрутки уменьшенной длины без приварки концов;

    использование материала для токоведущих проводов с повышенным удельным сопротивлением;

    другие причины.

Оценка надежности выбранной защиты

Проблема решается следующим образом.

Нам известно значение номинального напряжения сети и определено значение полного сопротивления контура. Если по этой цепи произойдет металлическое замыкание фазы на ноль, то протечет ток однофазного короткого замыкания.

Его значение определяется по формуле Ik = Uom / Zn.

Рассмотрим этот вопрос для значения импеданса, например, 1.47 Ом. Ikz = 220 В / 1,47 Ом = 150 А

Мы определили это значение. Теперь осталось оценить качество подбора номиналов установленного в этой цепи автоматического выключателя для ликвидации аварий.

Предположим, что в распределительном щите установлен автоматический выключатель класса «С» номинальным током 16 ампер кратностью 10. Для него ток отключения КЗ электромагнитного расцепителя не должен быть меньше рассчитанного по формуле: I = 1,1х16х10 = 176 А.И мы рассчитали 150 А.

Делаем 2 вывода:

1. Ток электромагнитной отсечки меньше того, который может возникнуть в цепи. Следовательно, автоматический выключатель не будет отключен от него, а произойдет только срабатывание теплового расцепителя. Но его время превысит 0,4 секунды и не обеспечит безопасности - велика вероятность возгорания.

2. Автоматический выключатель установлен неправильно и подлежит замене.

Все вышеперечисленное позволяет понять, почему профессиональные электрики уделяют особое внимание надежной сборке электрических цепей и измеряют сопротивление контура фаза-ноль сразу после монтажа, периодически в процессе эксплуатации и сомневаясь в правильности работы защитных устройств. устройств.

Измерение петли «фаза-ноль» производится при приемочных испытаниях при вводе в эксплуатацию новой электроустановки или после ремонта (реконструкции) старой. Проверка состояния защитных коммутационных аппаратов по запросу службы охраны труда также может сопровождаться измерениями сопротивления цепи, образующейся при подключении фазного провода к нулю.

Почему измерения предпочтительнее расчетов

Расчет этого параметра возможен, но истинное значение будет отличаться от результирующего расчета.Причина в том, что такие факторы, как переходное сопротивление рубильников, контакторов и других устройств, нельзя учесть при расчете. Кроме того, точный путь протекания тока в режиме короткого замыкания неизвестен, поскольку оборудование включает в себя цепь, такую ​​как контур заземления, различные трубопроводы и металлические конструкции. Измерение сопротивления контура «фаза-ноль» и тока короткого замыкания с помощью специального прибора все эти факторы автоматически учитывает.

Метод измерения петли «фаза-ноль»

Используются следующие методы измерения: падение напряжения в отключенной цепи, то же сопротивление нагрузки и метод короткого замыкания. Второй способ реализован в принципе устройства Sonel типа MZC-300. Методика проведения измерений этим методом описана в ГОСТ 50571.16-99. Преимущество этого метода в простоте и безопасности.

Перед тем, как приступить к основным измерениям, следует проверить сопротивление и целостность защитных проводов.При измерении с помощью MZC-300 следует учитывать, что автоматическая блокировка процесса возможна в следующих случаях:

  1. Напряжение в сети превышает 250 В: устройство в это время издает непрерывный звуковой сигнал, а на дисплее отображается «OFL». В этом случае измерение необходимо остановить.
  2. При разрыве цепи PE / N на дисплее появляется двойной штрих, а после нажатия кнопки «пуск» раздается звуковой сигнал. Необходимо соблюдать осторожность: защиты от токов короткого замыкания в сети нет.
  3. Когда напряжение в тестовой цепи меньше 180 В, на дисплее загорается символ «U», который сопровождается двумя длинными звуковыми сигналами после нажатия кнопки «пуск».
  4. В случае перегрева устройства из-за значительных нагрузок на дисплее появляется символ «T» и звучат два сигнала. В этом случае нужно уменьшить количество операций в единицу времени.

Для проведения измерений соответствующие клеммы прибора подключаются к одной из фаз и к защитной нейтрали (в сети с защитным заземлением вместо нейтрали подключают прибор к заземляющему проводу).При проверке состояния защиты электроустановки от короткого замыкания на корпус MZC-300 подключается к клемме заземления корпуса и фазному проводу. Необходимо следить за надежностью контакта: использовать проверенные щупы (при необходимости - заостренные), а место подключения должно быть очищено от оксида.

Во время измерения серии MZC-300 происходит короткое замыкание: ток течет через резистор с известным сопротивлением (10 Ом) в течение 30 мс.Приведенное значение силы тока - один из параметров, участвующих в формировании результата. Непосредственно перед определением величины этого тока прибор измеряет фактическое напряжение в сети. Выполняется коррекция векторов тока и напряжения, после чего процессор вычисляет полное сопротивление контура короткого замыкания, разлагая его на реактивную и активную составляющие, а также фазовый угол, возникающий в измеряемой цепи во время протекания тока короткого замыкания.Диапазон измерения импеданса выбирается прибором автоматически.

Чтение и регистрация результата

После измерения результат может отображаться на дисплее как значение полного сопротивления короткого замыкания или тока короткого замыкания. Чтобы просмотреть и изменить режим отображения, нажмите Z / I. Импеданс отражает отображение, и необходимо рассчитать значение тока повреждения.

После подключения прибора к проверяемой цепи определяется напряжение, после чего нажатием кнопки «пуск» включается режим измерения.Если нет факторов, которые могут вызвать блокировку процесса, на дисплее будет отображаться ожидаемый ток короткого замыкания или полное сопротивление. Если вам необходимо узнать значения других параметров (реактивного и активного сопротивления, угла сдвига фаз), используйте кнопку SEL. Предельное значение реактивного, активного и импеданса составляет 199,9 Ом. Если этот предел превышен, на дисплее отобразится символ OFL, если устройство находится в режиме измерения тока короткого замыкания, отобразится символ UFL, означающий небольшое значение.При необходимости увеличения дальности действия необходимо использовать другую модификацию прибора - MZC-ZOZE: специальная функция УЗО позволяет получать результаты до 1999 Ом.

Периодичность проведения измерений сопротивления контура «фаза-ноль» определяется документом ПТЭЭП и системой ППР, которая предусматривает своевременное проведение капитального и текущего ремонтов электрооборудования. При выходе из строя защитных устройств после ремонта или замены проводятся внеплановые работы по установлению значений параметров цепи «фаза-ноль».

Заключение о результатах измерений осуществляется следующим образом. Выполнив все работы по вышеуказанному способу, получаем значение тока однофазного короткого замыкания. Мы сравниваем результат с током, при котором срабатывает расцепитель автоматического выключателя, или с номиналом плавкой вставки. Делаем выводы о пригодности средств защиты. Все полученные результаты заносятся в протокол установленной формы.

Phase Detector - обзор

3.10.2 Формулировка ФАПЧ

Весь анализ, представленный здесь, применим независимо от типа частичных разрядов (аналоговый или цифровой). Однако для простоты мы будем рассматривать частные разряды смесительного типа. Для других PD, таких как трехкаскадный компаратор фаза-частота, удобные поведенческие модели, такие как те, что в [3]. [42,46,47] следует ввести в рецептуру. В случае смесителя PD низкочастотная составляющая выходного сигнала имеет вид:

(3.96) ut = Kdsinωit − θotN = Kdsinϕ, ϕ = ωit − θotN

, где ωi = 2πfi - опорная частота, θ o ( t ) - мгновенная выходная фаза ГУН, N - порядок деления и ϕ ( t ) - переменная фазовой ошибки.Влияние высокочастотной составляющей выходного сигнала частичных разрядов не учитывалось из-за наличия петлевого фильтра. Обратите внимание, что узел наблюдения, рассматриваемый в модели проводимости (3.95), может отличаться от узла вывода генератора. В этом случае между двумя узлами будет существовать постоянный фазовый сдвиг Δ φ , такой, что:

(3,97) θot = θnt + Δφ

Для упрощения формулировки без потери общности предполагается, что что напряжение смещения В T 0 добавляется к выходному сигналу фильтра для смещения ГУН.Затем, согласно формуле. (3.94) выходное напряжение фильтра согласуется с переменной возмущения Δ В T ( t ). Здесь будет рассматриваться следующий фильтр первого порядка:

(3.98) Fs = τ1s + 1τ2s + 1 = ΔVTsus

Объединение уравнений. (3.95) - (3.98) система дифференциальных уравнений, управляющих динамикой ФАПЧ, имеет вид:

(3.99) τ1Kdϕ˙cosϕ + Kdsinϕ = τ2ΔV˙T + ΔVT, YVTΔVT + YVΔV + YωNωi − ωo − Nϕ˙ − jΔV˙V1 = 0

Система (3.99) состоит из трех реальных нелинейных дифференциальных уравнений в переменных состояния ( ϕ , Δ V , Δ V T ), поскольку уравнение адмиттанса является сложным.Его можно записать в матричной форме как:

(3.100) MX˙x¯˙t + MXx¯t + G¯x¯t = 0¯, x¯ = ϕ, ΔV, ΔVTt

с:

( 3.101) MX˙ = τ1Kdcosϕ0 − τ2 − NYωrYωi / V10 − NYωiYωr / V0, MX = 00−10YVrYVTr0YViYVTi, G¯ = KdsinϕYωrNωi − ωoYωiNωi − ωo

, где средние и мнимые части r и мнимые части r - действительные и мнимые части. Тогда уравнение. (3.99) можно выразить в следующей компактной форме:

(3.102) x¯˙t = −MX˙ − 1MXx¯t + G¯x¯t = f¯x¯t

Можно использовать систему (3.102) для моделирования эволюции переменных системы ФАПЧ во время перехода в состояние с синхронизацией по фазе.Решение с синхронизацией по фазе представляет собой ЭП системы (3.102), которая определяется выражением:

(3.103) x¯˙t = f¯x¯t = 0¯ → x¯t = x¯0

Обратите внимание, что x ¯˙t = 0¯ означает, что решение x¯0 с синхронизацией по фазе имеет постоянную частоту и амплитуду. Система (3.103) позволяет прогнозировать изменение амплитуды решения с фазовой синхронизацией в зависимости от опорной частоты или любого другого параметра.

(PDF) Определение запаса по фазе в конфигурации с замкнутым контуром

-14-

2. Графическое представление (

GR, пик) –1 f (|

Z |) на основе как минимум двух подходящих значений

Z

(после (A11) и рис.4) и отождествление перехода через нуль при |

Z | 

PM. Этот график

легко построить, используя возможности постпроцессора программы моделирования (Per-

formance Analysis, PA). Для этого в разделе 3.2 предоставляется подходящая целевая функция GF f (1/

GR, пиковая)

.

Примечание: До сих пор рассматривались только сети второго порядка. Однако в ответе

систем более высокого порядка - с дополнительными полюсами и / или нулями - в большинстве случаев также преобладает однополюсная пара

.Следовательно, приведенные выше соображения также применимы к большинству других активных схем

, представляющих практический интерес. Это верно, в частности, если введенные дополнительные значения фазы сдвигают доминирующую пару полюсов

довольно близко к мнимой оси s-плоскости. По этой причине может быть полезно, чтобы

проходил через более чем два значения Z

во время анализа переменного тока. В этом случае должен применяться второй подход

для оценки экстремумов групповой задержки (анализ производительности, целевая функция GF).

Ссылки

1. Миддлбрук Р.Д .: Измерение коэффициента усиления контура в системах с обратной связью. Международный журнал

Электроника

, 38, 485-512 (1975)

2. Джейкокс, Дж. М .: Инструменты CAE разрушают барьеры измерения обратной связи. Electronic Design, 28 мая,

117-120 (1987)

3. Хагеман, С.К .: Используйте современные методы SPICE для анализа цепей обратной связи.

IEEE Circuits and Devices Magazine, 5 (4), 54-55 (1989)

4. Тиан, М., Вишванатан, В., Хантган, Дж., Кундерт, К .: Стремление к стабильности слабых сигналов. IEEE

Circuits and Devices Magazine, 17, 31-41 (2001)

5. Джустолизи, Г., Палумбо, Г.: Подход к проверке параметров разомкнутого контура усилителей обратной связи

. IEEE Transactions on Circuits and Systems - I: Fundamental Theory and

Applications, 49, 70-75 (2002)

Измерение отклика обратной связи с обратной связью | Оценочная инженерия

Импульсные источники питания

полагаются на контуры управления с обратной связью, чтобы гарантировать, что требуемые напряжение и ток поддерживаются при различных условиях нагрузки.Конструкция контура управления с обратной связью влияет на многие факторы, включая регулирование, стабильность и переходные характеристики.

Контур управления с обратной связью будет колебаться, когда есть частота, при которой коэффициент усиления контура равен единице или больше, а общее фазовое отставание равно 360 °. Стабильность обычно измеряется двумя факторами:

  • Запас по фазе, разница между фактическим запаздыванием по фазе и 360 °, когда коэффициент усиления контура равен единице, выражается в градусах.
  • Запас усиления, величина, на которую усиление упало ниже единицы, когда общая фазовая задержка составляет 360 °, выражается в децибелах.

Для большинства систем управления с обратной связью с обратной связью запас по фазе больше 45 ° (меньше 315 °), когда усиление контура больше 0 дБ. Запас по усилению составляет -20 дБ или ниже, когда фазовая задержка контура достигает 360 °.

Если эти условия соблюдены, контур управления будет иметь почти оптимальную реакцию; он будет безоговорочно стабильным, без недостаточного или чрезмерного демпфирования. Обычно измерение частотной характеристики выполняется далеко за пределами рабочей полосы пропускания контура управления, чтобы гарантировать выявление всех возможных условий.

График Боде, показанный на рис. 1 , представляет кривые усиления и фазовой характеристики контура управления для импульсного источника питания с одним выходом. Измерения проводились с использованием анализатора фазы усиления GP102, автономного прибора для оценки коэффициента усиления контура регулирования и запаса по фазе, а затем импортировались в электронную таблицу.

В этом случае запас по фазе, измеренный от точки кроссовера 0 дБ до 360 °, составляет 82 ° (от 360 ° до 278 °). Запас усиления составляет -35 дБ, измеренный от 0 дБ до точки, где фаза пересекает 360 °.Сравнение этих запасов по усилению и фазе с целевыми значениями запаса по усилению -20 дБ и запаса по фазе 60 ° подтверждает, что переходная характеристика и регулирование тестируемого источника питания будут чрезмерно демпфированными и неприемлемыми.

Точка кроссовера 0 дБ составляет 160 Гц, что увеличивает медленность петли. В идеале желательно положительное усиление контура на частоте 1 или 2 кГц, и, учитывая очень консервативные запасы усиления и фазы, динамику контура можно улучшить, не приближаясь к областям нестабильности.Требуются небольшие изменения в компонентах компенсации усилителя ошибок. После модификации контур управления можно повторно протестировать, чтобы гарантировать безусловную стабильность.

Обычно эти измерения выполняет анализатор частотной характеристики (FRA) или анализатор фазы усиления. В этих приборах используются методы дискретного преобразования Фурье (ДПФ), поскольку измеряемые сигналы часто малы и замаскированы шумом и искажениями, создаваемыми каскадом переключения источника питания. ДПФ используется для извлечения интересующего сигнала.

Подача тестового сигнала

Для выполнения измерения FRA вводит сигнал возмущения или ошибки на известной частоте в контур управления. Два канала измерения FRA используются для определения того, сколько времени занимает нарушение от входа усилителя ошибки до выхода источника питания.

Инжекция должна происходить там, где сигнал обратной связи контура управления ограничен одним трактом и подается от источника с низким импедансом. Соединение тракта обратной связи с выходом источника питания или выходом усилителя ошибки является хорошим местом для подачи сигнала помехи.

Часто генератор сигналов подключается к тестируемой цепи через изолирующий трансформатор, как показано на рис. , рис. 2 , что обеспечивает электрическую изоляцию между генератором сигнала FRA и тестируемой цепью. Метод инжекции, представленный на рисунке 2, добавляет сигнал помехи на входе усилителя ошибки. Этот метод подходит для выходных напряжений источника питания в пределах максимального входного напряжения FRA.

Если проверяемый источник питания выдает высокое выходное напряжение, то первый метод впрыска неприменим.В , рис. 3 , сигнал помехи был введен после усилителя ошибки, где напряжение контура управления относительно земли низкое. Этот метод ввода следует использовать, если выходное напряжение источника питания превышает входной диапазон FRA.

После выбора подходящей точки ввода необходимо тщательно настроить амплитуду сигнала помехи. Реакцию на помехи можно увидеть на осциллографе, подключенном к выходу источника питания.

Амплитуда генератора сигналов FRA должна быть установлена ​​на ноль и низкую частоту, обычно в нижней части полосы пропускания контура управления.Медленно увеличивайте амплитуду генератора FRA. Хорошая отправная точка для определения амплитуды генератора сигналов FRA - это когда на осциллографе можно увидеть небольшое возмущение, около 5% от номинального выходного напряжения источника питания.

Этот процесс следует повторить в верхней части полосы пропускания контура управления, чтобы понять, можно ли использовать один и тот же уровень возбуждения во всей полосе пропускания контура. Генератор FRA не должен понижать или повышать мощность контура управления. Любые измерения, выполненные в этих условиях, будут неправильными.

Маловероятно, что одна и та же установка генератора сигналов FRA может использоваться во всей полосе пропускания контура управления. В этих условиях сжатие амплитуды может использоваться для поддержания устойчивого сигнала возмущения по мере того, как частота качается и изменяется усиление контура. Это достигается за счет управления амплитудой генератора сигналов FRA для поддержания постоянного входного сигнала усилителя ошибки.

Проведение измерений

Два входа FRA подключены к двум концам вторичной обмотки развязывающего трансформатора, как показано на рисунках 2 и 3.Ch3 измеряет выход контура управления, а Ch2 измеряет вход контура управления. Измерения производятся относительно земли.

Выполните развертку от 10 Гц до 30 кГц и обратите внимание на повторяемость измерений усиления и фазы как на хорошие индикаторы того, что к контуру управления применяется правильный уровень инжекции. Оцените коэффициент усиления контура управления и запас по фазе, руководствуясь инструкциями по усилению по фазе.

Подходящие компоненты компенсации могут быть применены к каскаду усилителя ошибки. Выполнение новой развертки покажет эффект изменений значений компенсации.В идеале усиление контура должно составлять -20 дБ за декаду, особенно когда усиление контура проходит через единицу.

Цепи коррекции коэффициента мощности

Контур управления с обратной связью не ограничивается регулированием мощности импульсного источника питания. Активная коррекция коэффициента мощности (PFC), обычно используемая после мостового выпрямителя, использует два контура управления для достижения синусоидального входного тока, что приводит к коэффициенту мощности нагрузки, близкому к 1,0. Схемы PFC обычно основаны на специальной ИС контроллера, переключающем устройстве и индукторе накопления энергии - так называемом звене постоянного тока.
Первый контур, контур напряжения, пытается поддерживать постоянное напряжение постоянного тока в звене постоянного тока или на выходе схемы PFC. Этот контур относительно медленный, пересекает 0 дБ примерно на 10 Гц. Второй контур, контур управления током, эффективно контролирует форму волны входного тока. Эта схема прерывателя с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) должна отслеживать форму выпрямленного синусоидального напряжения, поэтому, по сути, задание для контура управления током является динамическим. Поскольку текущий контур управления должен отслеживать частоту линии, точка кроссовера может составлять несколько килогерц.

Тестирование контура управления напряжением

Тестирование контура управления медленным напряжением и контура управления быстрым током требует разных подходов:

Контур управления напряжением PFC

Петля напряжения проста. Никаких модификаций схемы не требуется, и фактически контур регулирования тока остается активным во время тестирования контура напряжения. При выборе точки впрыска действуют обычные правила. Вы должны найти место в контуре, где источник является точкой с низким сопротивлением и ограничен одним путем.Номинальное сопротивление инжекционного резистора, вероятно, составит 1000 Вт.

Контур управления током PFC

Тестирование более быстрого контура управления током требует большой осторожности и внимания, потому что для получения точной оценки запаса по усилению и фазе необходимо несколько модификаций схемы:

  1. Используйте источник постоянного тока от 0 до 400 В для подачи питания на вход цепи PFC. Электропитание переменного тока не требуется, и его следует отключить.
  2. Отключить контур управления напряжением, но не всю ИС.
  3. При необходимости обеспечьте вспомогательное питание для ИС контроллера PFC, обычно +18 В.
  4. Используйте источник постоянного тока от 0 до 10 В для управления выходным током PFC для соответствующего уровня входного напряжения. Фактически, источник питания от 0 до 10 В постоянного тока будет управлять усилением в контроллере и заменять опорное напряжение, которое обычно изменяется от 100 до 120 раз в секунду для частоты сети 50 или 60 Гц. Контур обратной связи по току должен отслеживать входное напряжение, следовательно, использование источника питания от 0 до 10 В постоянного тока для установки различных условий.
  5. Подайте переменную нагрузку на выход PFC.
  6. Используйте инжекторный резистор 100 Вт, подключенный между резистором измерения тока и входом датчика PFC.
  7. Развертка от 50 Гц до примерно половины частоты переключения. Проверьте реакцию контура с различными настройками и комбинациями, описанными в пунктах 4 и 5. Например, контур следует протестировать при нулевом токе, пиковом токе и на полпути.

Измерения в зоне PFC опасны. Изолируйте входные каналы анализатора АЧХ и генератор от земли и друг от друга.

Об авторах

Кен Зальц - президент компании Clarke-Hess Communication Research. До прихода в компанию он был президентом и основателем North Atlantic Instruments. Г-н Зальц написал множество статей, посвященных измерению и моделированию переменного тока, и получил степень бакалавра наук. из Университета Хофстра и степень магистра делового администрирования Нью-Йоркского технологического института. Clarke-Hess Communication Research, 21-09 43rd Ave. Long Island City, NY 11101, 718-784-0445, электронная почта: kens @ clarke-hess.com

Вернуться на домашнюю страницу EE

Опубликовано EE-Evaluation Engineering
Все содержимое © 2001 Nelson Publishing Inc.
Запрещается перепечатка, распространение или повторное использование на любом носителе без явного письменного согласия издателя.

Декабрь 2001 г.

Недорогое устройство измерения фазового шума |

Малошумящие кварцевые генераторы

могут иметь исключительно низкий фазовый шум, который невозможно измерить напрямую с помощью анализатора спектра или частотного дискриминатора.Наиболее распространенный метод измерения сравнивает фазу тестируемого генератора с опорным генератором с аналогичными или превосходными шумовыми характеристиками. Обычная система ФАПЧ может упростить измерение, удерживая относительную фазу двух осцилляторов на уровне квадратуры, что обычно является наилучшей точкой для преобразования небольших фазовых изменений в изменения напряжения. Хотя система ФАПЧ постоянно работает над устранением этих фазовых изменений, постоянную времени можно установить достаточно большой, чтобы сохранить интересующие самые медленные фазовые изменения.Типичная блок-схема показана ниже, где тестируемый генератор и опорный генератор напрямую подключены к двойному сбалансированному диодному смесителю. Выход смесителя подключен через фильтр нижних частот, чтобы блокировать радиочастоты с усилителем фазовой синхронизации. Резисторы и конденсатор выбираются так, чтобы ширина полосы контура была значительно ниже самой низкой измеряемой частоты. Наклон фазы выражается в вольтах на радиан, а чувствительность настройки - в радианах в секунду - вольтах, которые составляют 2 пи Гц на вольт. (См .: полезные электронные таблицы )

Фильтр нижних частот должен удалять радиочастоты, но не должен иметь частоту спада около полосы пропускания контура, иначе контур может стать нестабильным, и он должен быть достаточно широкополосным, чтобы пропускать шум на самой высокой интересующей частоте.Выходной шум обычно направляется на малошумящий усилитель, за которым следует анализатор спектра звука, анализатор волн или фильтр. Усилитель с низким уровнем шума может не потребоваться, если минимальный уровень шума анализатора достаточно низкий.

Осложнения

Приведенная выше схема проста на вид, но имеет ряд вариантов, сложностей и подводных камней.

  • Во-первых, смеситель преобразует изменения фазы в изменения напряжения с чувствительностью преобразования, которую необходимо определить.
    • Один из способов определения коэффициента преобразования - отключить электрическую настройку и отрегулировать частоты генератора до тех пор, пока на выходе смесителя не будет наблюдаться биение с помощью осциллографа. Наклон перехода через ноль можно определить в вольтах на радиан, имея в виду, что одна полная нота ударов соответствует 2 пи радианам. Подводные камни: усилители, подключенные к системе ФАПЧ, могут быть перегружены нотами ударов и вызвать ошибку измерения. Если они отключены, то нагрузка смесителя изменяется, что может изменить наклон фазы, особенно если на выходе смесителя не используется нагрузка с низким импедансом (для лучшего наклона фазы).Полезен усилитель, который можно переключить на меньшее усиление без изменения его входных характеристик. Кроме того, наклон положительной и отрицательной фазы может быть различным, и возникает необходимость определить, какой наклон используется, когда контур заблокирован. Различные положительные и отрицательные наклоны могут указывать на «блокировку впрыска», вызванную недостаточной изоляцией генератора. Буферные усилители или даже умножители частоты обычно уменьшают или устраняют блокировку инжекции. Наклон фазы проверяется только на одной частоте, и может быть не плоская частотная характеристика, особенно если для увеличения наклона фазы используется необычная схема смесителя.Если необходимо измерить только шум вблизи или минимальный уровень шума не выходит за пределы измерения, рекомендуется ограничить выход смесителя сопротивлением 50 Ом.
    • Другой метод определения наклона - это тщательное определение чувствительности электрической настройки одного из генераторов и применение звукового сигнала для генерации точной частотной модуляции. Сеть электрической настройки генератора должна иметь достаточную полосу пропускания, чтобы не спадать сигнал модуляции, и при перемещении точки постоянного тока необходимо учитывать нелинейность настройки.Может оказаться целесообразным подключить напряжение настройки системы ФАПЧ к O.U.T. так что модуляция может быть применена к электрической настройке опорного генератора с фиксированным смещением постоянного тока. Чтобы измерить наклон, заблокируйте ФАПЧ и примените небольшой звуковой тон на низкой частоте (в пределах полосы настройки генератора), достаточно малой, чтобы не перегружать малошумящий усилитель. Результирующий уровень радианной модуляции рассчитывается как Xrad = Vmod (вольт) x чувствительность настройки (Гц / вольт) / тональная частота (Гц).Измерьте высоту сигнала на анализаторе, и отношение этого измерения к вычисленному значению в радианах будет наклоном фазы. Некоторые анализаторы используют переменную полосу измерения, а затем нормализуют измерение шума на 1 Гц. Не забудьте отключить эту нормализацию полосы пропускания (вольт на корень-Гц) при измерении наклона фазы или других неслучайных сигналов. Вы также можете измерить калибровочную модуляцию с помощью осциллографа, подключенного к выходу малошумящего усилителя.
  • Шум, вносимый ФАПЧ, может перекрывать шум генератора.Используйте резисторы меньшего номинала и операционный усилитель с низким уровнем шума.
  • Низкий коэффициент демпфирования в системе ФАПЧ может вызвать шумовой «удар», который преувеличивает шум около частоты полосы пропускания контура.
  • Сильные сигналы, связанные с линией частоты и низкочастотный шум большой амплитуды могут вызвать перегрузку усилителя, что приведет к ошибочным показаниям.
  • Звуковой шум на земле может попасть в малошумящий усилитель звука и вызвать ложно завышенные показания. По возможности шунтируйте токи печи и другие токи источника питания обратно к источнику питания, а не через коаксиальный кабель.

Упрощенная процедура измерения фазового шума следующая:

  • Измерьте наклон фазы.
  • Подключите электрическую настройку и систему ФАПЧ и малошумящий усилитель. Отрегулируйте частоту генератора, чтобы обеспечить синхронизацию с напряжением настройки, близким к середине диапазона настройки. На выходе LPF должно быть около нуля вольт.
  • Измерьте звуковой спектр на выходе малошумящего усилителя.

Вот пример типичного измерения и необходимых расчетов:

Предположим, что анализатор волн с полосой пропускания 9 Гц измеряет 17 мкВ среднеквадратичного значения на частоте 1 кГц, а наклон фазы смесителя равен 0.8 вольт / радиан. Также предположим, что малошумящий усилитель имеет усиление 60 дБ. Сначала разделите 17 мкВ на 0,8 вольт / радиан, чтобы преобразовать напряжение в радианы. Теперь разделите на квадратный корень из ширины полосы измерения (sqrt (9) = 3), чтобы нормализовать ее до полосы пропускания 1 Гц. Теперь вычислите логарифм (основание 10) и умножьте на 20. Вычтите коэффициент усиления усилителя (60 дБ), вычтите 3 дБ, если вы предполагаете, что генераторы вносят одинаковый шум в измерение, и вычтите 3 дБ, чтобы исправить тот факт, что измерение является собственно двусторонняя полоса:

L (ж) = 20log (17 x 10-6 / (0.8 x 3)) - 60-3-3 = -169 дБн.


Измерение наклона фазы с использованием метода нот ударов:

Отсоедините электрическую настройку и малошумящий усилитель. Подключите осциллограф к выходу LPF. Вход осциллографа и триггер должны быть связаны по постоянному току! Расстраивайте один осциллятор до тех пор, пока один полный цикл не заполнит экран с довольно медленной скоростью развертки. Увеличьте скорость развертки точно в 100 раз. Размер полного экрана теперь составляет 0,02 пи радиана. Отрегулируйте триггер (не вертикальное положение!), Чтобы измерить наклон кривой, когда она пересекает нулевое напряжение.Если кривая кривая, попробуйте оценить линию, которая лучше всего соответствует кривой в точке пересечения нуля. Например, если кривая (или лучшая прямая линия) охватывает 50 мВ, то наклон фазы составляет 0,05 / 0,02 пи = 0,8 вольт / радиан


Цепи

Усилитель звука

: довольно легко построить отличный малошумящий усилитель звука с помощью обычных операционных усилителей. Многие усилители доступны с шумовым напряжением ниже 5 нВ на основную частоту Гц, а некоторые из них демонстрируют шум ниже 1 нВ. Полезно иметь выбор связи по переменному или постоянному току и, возможно, две настройки усиления.Для настройки усиления используйте резисторы с низким сопротивлением и низким уровнем шума. В технической библиотеке имеется необычная схема усилителя с малошумящими полевыми транзисторами. Эта схема обеспечивает усиление по переменному току 60 дБ с тремя настройками высоких частот, настройкой 30 дБ по постоянному току и настройкой усиления 0 дБ для измерения наклона фазы. Усилитель фазовой синхронизации включает в себя поворотный переключатель для фазовой синхронизации скорости. Вход и выход ФАПЧ буферизированы. Теперь доступен новый модуль аудиоусилителя Blue Top (LNAA) с шумом ниже 1 нВ / корень Гц и усилением от 30 до 60 дБ.Полоса пропускания превышает 2 МГц при усилении 30 дБ. Модуль имеет силовой выходной буфер и дополнительную входную нагрузку 50 Ом. Этот модуль новый, и его спецификация находится в стадии подготовки.

PLL: Усилитель с фазовой синхронизацией может быть обычным операционным усилителем в большинстве приложений. Схема усилителя, приведенная выше, включает усилитель с ФАПЧ. Полная система ФАПЧ, включая фазовый детектор, фильтр, усилитель блокировки и регулятор напряжения, доступна в модуле Blue Top (LNPLL).

Смеситель

, фильтр: Лучшим выбором смесителя для измерения фазового шума является обычный двухбалансный диодный смеситель.Фильтр, который следует за смесителем, не особенно важен, поскольку RF-сигналы, которые должны быть заблокированы, обычно намного выше по частоте, чем самая высокая частота фазового шума, представляющая интерес. Подходящие смесители и фильтры доступны в линейке Blue Tops .

Другой вариант - коммерческая система измерения фазового шума. Доступны системы по цене от нескольких тысяч до почти ста тысяч долларов, а поставщики варьируются от компаний с небольшим количеством сотрудников до крупнейших производителей оборудования.

Измерение отклика контура управления источником питания с помощью графика Боде II

Стабильность - одна из важнейших характеристик в конструкции источника питания. Традиционно для измерения стабильности требуются дорогостоящие анализаторы частотной характеристики (АЧХ), которые не всегда доступны в лаборатории. Компания SIGLENT представила функции графика Боде Ⅱ для осциллографов серий SIGLENT SDS1104X-E, SDS1204X-E, SDS2000X-E, SDS2000X Plus и SDS5000X. В сочетании с генератором сигналов произвольной формы Siglent (SDG или SAG) и инжекционным трансформатором можно создавать быстрые кривые частотной характеристики.

В этом примечании к применению мы покажем вам основные принципы выполнения этого измерения стабильности и способы использования этих инструментов для выполнения измерения.

Рисунок 1: Установка Bode II

Стабилизированный источник питания на самом деле представляет собой усилитель с обратной связью с большим током. Любая теория, относящаяся к базовому усилителю с обратной связью, также применима к регулируемому источнику питания.

В теории обратной связи стабильность системы обратной связи может быть определена путем оценки передаточной функции контура.Более практичный способ - измерить график Боде петлевого усиления. На рисунке 2 показана типичная система обратной связи.

Передача с обратной связью A - это математическая связь между входом x и выходом y. Коэффициент усиления контура T, по его названию, определяется как усиление сигнала, проходящего по контуру.

Рисунок 2: Типичный контур обратной связи

Поскольку α и β являются комплексными переменными, они имеют не только величину, но и фазовый угол, как и коэффициент усиления контура T. Если фазовый угол T достигает -180 °, а величина равна 1, передаточная функция замкнутого контура A становится бесконечностью.В этой ситуации система будет поддерживать выходной сигнал, пока нет входа. Таким образом, система действует как генератор, а не как усилитель, а это означает, что система нестабильна.

Если мы построим контурное усиление на графике Боде, мы можем оценить стабильность, найдя запас по фазе и запас по усилению. Запас по фазе определяется как количество градусов, на которое фаза может быть уменьшена до достижения -180 °, когда величина равна 1 (или 0 дБ). Запас усиления определяется как количество дБ по величине, которое может быть добавлено до достижения 1 (или 0 дБ), когда фаза составляет -180 °.

Рисунок 3: График Боде, фаза и запас усиления

Чтобы получить желаемое усиление петли, мы просто разрываем петлю. На рисунке 4 показано, как разорвать петлю в типичной системе обратной связи. Технически вы можете разорвать петлю в любом месте, где захотите. Обычно мы выбираем разрыв петли в точке между выходом усилителя и цепью обратной связи. Затем мы вставляем тестовый сигнал i для обхода контура. Коэффициент усиления контура - это математическая зависимость между выходом y и тестовым сигналом i .

Рисунок 4: Разрыв цикла в типичной системе обратной связи

На самом деле, мы никогда не сможем действительно разорвать петлю, потому что петля обратной связи служит для поддержания постоянной рабочей точки постоянного тока цепей. Без контура обратной связи тестируемое устройство станет насыщенным из-за небольшого входного напряжения смещения, и тогда полезный результат будет невозможно измерить.

Чтобы преодолеть это, мы должны измерить отклик разомкнутого контура внутри замкнутого контура.Поэтому мы просто вводим сигнал в цикл, а не прерываем его. На рисунке 5 показан типичный метод закачки контура. Точка инжекции выбирается так, чтобы полное сопротивление при взгляде в направлении петли было намного выше, чем при взгляде назад. Одна из возможных точек находится между выходом и цепью обратной связи резисторного делителя. Могут быть выбраны другие точки, отвечающие этому требованию.

Рисунок 5: Контурное впрыскивание

Для поддержания замкнутого контура в точке впрыска вставлен небольшой инжекторный резистор Ri.Резистор должен быть достаточно маленьким, чтобы он мало влиял на схему, а также, чем ниже номинал резистора, тем ниже частота работы трансформатора. Picotest рекомендует использовать резистор 4,99 Ом для J2100A, и в зависимости от схем может быть выбрано большее значение. Затем сигнал инжекции подается на резистор инжекции.

Подаваемый сигнал не должен влиять на рабочую точку цепи постоянного тока. Метод решения проблемы общего заземления заключается в использовании инжекционного трансформатора, как показано на рисунке 6.

Рисунок 6: Инжекторный трансформатор

Сигнал инжекции начинается на одном конце резистора инжекции, проходит через цепь обратной связи резисторного делителя, усилитель ошибки и транзистор проходного элемента и, наконец, на выход, который является другим концом резистора инжекции. Связь между инжекционным сигналом i и выходным сигналом y - это коэффициент усиления контура, который мы хотим измерить.

Имейте в виду, что мы измеряем параметр разомкнутого контура внутри замкнутого контура, фаза начинается с 180 ° и уменьшается до 0 °, а не начинается с 0 ° и уменьшается до -180 °.Так что запас по фазе следует измерять относительно 0 °.

Осциллограф: Siglent SDS1204X-E с версией прошивки выше 6.1.27R1 (выпуск Bode Plot Ⅱ)

Источник сигнала: Siglent SDG2042X

Источник питания: Siglent SPD3303X

Датчик: Пассивный датчик Siglent PP215 переключен на 1X

Инжекторный трансформатор : Picotest J2100A

Тестируемое устройство: Picotest VRTS v1.51

Picotest VRTS v1.51 - демонстрационная плата для тестирования регуляторов напряжения. Технически это линейный стабилизатор, построенный на основе известного TL431 и дискретного транзистора. Схема показана на рисунке 7. Можно выбрать разные выходные конденсаторы, чтобы увидеть влияние на стабильность контура управления.

Рисунок 7: Схема VRTS v1.51

Для предлагаемого измерения отклика контура управления блоком питания точка ввода - TP3 и TP4.Схема подключения показана на рисунке 8.

Генератор подключается к осциллографу через USB (также поддерживается подключение через Ethernet).

Инжекторный трансформатор подключен параллельно инжекционному резистору, так что сигнал подается в контур, предотвращая влияние генератора на рабочую точку контура постоянного тока.

Точки TP3 и TP4 также подключены к осциллографу, а TP4 определяется как вход DUT, а TP3 - как выход DUT на графике Боде.

Рисунок 8: Подключение цепи

Рисунок 9: Подключение датчика и трансформатора к DUT

В этом разделе мы покажем, как должна быть выполнена конфигурация ключа, чтобы измерения были выполнены правильно. Полные инструкции к графику Боде Ⅱ см. В руководстве пользователя и кратком руководстве.

Перед входом в график Боде Ⅱ рекомендуется активировать настройку предела полосы пропускания осциллографа 20 МГц.

Сейчас мы хотим измерить график Боде от 10 Гц до 100 кГц. Этого частотного диапазона должно быть достаточно для схемы с ожидаемой частотой кроссовера около 10 кГц.

Войдите в меню Config и установите для параметра Sweep Type значение Simple, затем введите Set Sweep, чтобы установить частоту развертки. Установите режим Decade и Start на 10 Гц, Stop на 100 кГц. Установите Points / dec на 20, что достаточно для типичной развертки. Войдите в меню Set Stimulus, чтобы установить амплитуду на 50 мВ. Войдите в меню Set Channel, чтобы установить DUT Input на Ch2 и DUT Output на Ch3.

Рисунок 10: Конфигурация прицела Bode II

После завершения настройки вернитесь в главное меню и нажмите «Выполнить», чтобы начать сканирование.

Подождите, чтобы увидеть результаты, как показано на Рисунке 11.

Результат несколько сбивает с толку и вызывает подозрения из-за того, что кривая на низкой частоте, особенно фазовая кривая, чередуется вверх и вниз. В следующем разделе мы представим метод, называемый Vari-level, для решения этой проблемы.

Рисунок 11: Результаты измерений

После завершения развертки снова нажмите кнопку «Выполнить», чтобы остановить ее.Войдите в меню Display, а затем войдите в меню Cursors, чтобы включить курсоры. Используйте ручку Adjust, чтобы переместить курсоры и установить запас по фазе, как показано на Рисунке 12.

Рисунок 12: Измерение курсором на графике Боде

Вы также можете включить функцию «Список» в меню «Данные», чтобы проверить измеренные данные, или можете экспортировать данные во внешний USB-флэш-драйвер для дальнейшего анализа на компьютере.

Рисунок 13: Экспорт данных

В предыдущем разделе мы видим, что результаты не идеальны для отраженной трассы на низкой частоте.Это связано с тем, что на низкой частоте разница амплитуд между входным и выходным каналами относительно велика, и поскольку мы используем относительно небольшой стимулирующий сигнал (на этот раз 50 мВpp), сигнал, представленный на входном канале DUT, чрезвычайно мал, так что коммерческий осциллограф общего назначения не может измерить его точно.

Но мы не можем просто увеличить амплитуду сигнала стимула. Результат будет аналогичен тому, что показано на рисунке 14. Сильный сигнал вблизи частотной области кроссовера вызывает серьезные искажения контура.Искаженный сигнал во временной области показан на рисунке 15.

Помните, что график Боде имеет смысл только в линейной системе и не имеет смысла в сильно нелинейной системе. Результат бесполезен.

Рисунок 14: Повышенная амплитуда и искажение стимулирующего сигнала

Рисунок 15: Искажения во временной области

Одним из возможных решений проблемы является вариационный уровень (другие производители могут называть его «фигурным уровнем» или «профилем уровня»). Концепция переменного уровня проста: амплитуда стимулирующего сигнала изменяется в зависимости от частоты.Если мы используем большой сигнал на низких частотах и ​​уменьшаем амплитуду до довольно небольшого уровня вблизи области кроссовера, чтобы он не искажал контур, теоретически мы можем получить идеальный результат.

В меню «Настройка» установите для параметра «Тип развертки» значение «Простой» значение «Уровень переменной» и нажмите «Установить уровень переменной», чтобы войти в редактор профиля уровня переменной.

Рисунок 16. Установите для типа развертки значение Vari-level

На рис. 17 показан редактор профиля на уровне переменных. Параметр «Профиль» позволяет пользователю выбрать и сохранить до 4 профилей.Узлы задают количество узлов в трассировке профиля, минимально допустимое количество узлов - 2, потому что по крайней мере 2 точки могут определять линию, и всегда первый и последний узлы устанавливают начало и конец трассировки. Нажмите Edit Table для входа в режим редактора профиля. Редактируемый параметр выделяется курсорами, и затем снова нажмите Edit Table для переключения курсоров между «Freq», «Ampl» и всей строкой, что позволяет пользователю перемещаться по всей таблице. Пользователи могут использовать ручку Adjust для установки выделенного параметра, а нажатие на ручку вызовет визуальную клавиатуру, которая позволяет напрямую вводить параметр.Параметры «Установить развертку» и «Установить стимул» в чем-то похожи на опцию «Простая развертка», но они не коррелированы. На этот раз мы установили режим развертки на Десятилетие, и достаточно 40 точек на декаду. Профиль, показанный на Рисунке 17, используется в этом измерении. Это не оптимальный профиль для этой трассы, но с него следует начать.

Рисунок 17: Редактор профиля на уровне переменных

На практике всегда следует экспериментировать с этими параметрами, чтобы найти оптимальное решение для конкретной схемы.

Практический способ сделать это - контролировать сигнал во временной области, уменьшать амплитуду стимулирующего сигнала до тех пор, пока не будут наблюдаться видимые искажения, а затем уменьшить амплитуду еще на 6 дБ. Затем запишите амплитуду и частоту, перейдите к другой частоте и повторите процесс.

Есть лучший способ найти оптимальный профиль, если у вас уже есть заведомо хороший профиль. Уменьшите амплитуду сигнала на 6 дБ и выполните развертку, чтобы увидеть, изменится ли график.Если он изменился, уменьшите амплитуду еще на 6 дБ и снова выполните развертку. Пока результат не изменится, вы можете увеличить амплитуду на 6 дБ, и это оптимальный профиль. Это занимает много времени, но необходимо для получения значимого результата.

После завершения редактирования профиля вернитесь в главное меню и нажмите «Выполнить», чтобы начать сканирование. На рисунке 18 показан окончательный результат измерения с Vari-level. Изменение переключателя выбора конденсатора S1 на демонстрационной плате VRTS v1.51 изменит отклик контура из-за воздействия различных конденсаторов.

Рисунок 18: Результаты с уровнем вариации

Осциллограф Siglent с недавно выпущенным графиком Боде Ⅱ вместе с генератором сигналов Siglent и инжекционным трансформатором Picotest предлагает очень гибкую и простую в использовании систему измерения контура управления источником питания.

SRF Испытание полости с использованием самовозбужденного контура FPGA (Технический отчет)

Бен-Цви, Илан. Испытание полости SRF с использованием самовозбужденного контура ПЛИС .США: Н. П., 2017. Интернет. DOI: 10,2172 / 1458517.

Бен-Цви, Илан. Испытание полости SRF с использованием самовозбужденного контура ПЛИС . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1458517

Бен-Цви, Илан. Мы б . «Тестирование полости SRF с использованием самовозбужденного контура FPGA».Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1458517. https://www.osti.gov/servlets/purl/1458517.

@article {osti_1458517,
title = {Тестирование полости SRF с использованием самовозбужденного контура FPGA},
author = {Бен-Цви, Илан},
abstractNote = {В этом документе содержится подробное описание процедур высокоточной калибровки и тестирования сверхпроводящих ВЧ-резонаторов с использованием цифровой низкоуровневой ВЧ-электроники (LLRF) на основе программируемых вентильных матриц (FPGA).Использование самовозбужденного контура с инновационной процедурой быстрого включения позволяет измерять прямую, отраженную и передаваемую мощность от одного порта направленного ответвителя перед резонатором, тем самым устраняя некоторые ошибки измерения. Описаны различные процедуры измерения добротности как функции полей резонатора, в том числе метод одиночного РЧ-импульса. Приведены оценки погрешностей измерений.},
doi = {10.2172 / 1458517},
url = {https: // www.osti.gov/biblio/1458517}, журнал = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {2017},
месяц = ​​{8}
}

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *