Санкт-Петербургское государственное общеобразовательное учреждение среднего профессионального образования «Политехнический колледж городского хозяйства»

СОГЛАСОВАНО	УТВЕРЖДЕНО
Председатель цикловой комиссии	Заместитель директора по УР
_____________________ /Двуличанская Т.В./	_____________________ /Виноградов Ю.Н./
«____»_______________________ 2014 г.	«____»_______________________ 2014 г.

Руководство по выполнению практической работы № 18 «Измерение угла сдвига фаз»

Дисциплина: «Электроизмерительная практика»___________________________

____________________________________________________________________

Специальность: 09.02.01 (230113); 11.02.01 (210413); 11.02.02 (210414); 27.02.02 (221413)

Разработал преподаватель:

________________/__________________/

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

________________/__________________/

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

«____»_____________________2014 г.

1. Учебная цель:

1. Освоить методику измерения временного сдвига фаз с помощью двухканального осциллографа;

2. Освоить методику измерения временного сдвига фаз с помощью цифрового фазометра;

3. Закрепить знания, полученные на теоретических занятиях.

2. Используемые приборы:

№ п/п	Название прибора	Тип	Параметры
1	Генератор	Г3-109	Диапазон частот от 20 Гц до 200 кГц
2	Осциллограф	DSO 3062А	Двухканальный; Диапазон частот до 60 МГц; Погрешность измерения ± 3 %; RВХ = 1 МОм; CВХ = 13 пФ. Входное напряжение до 300 В (среднеквадратическое)
3	Фазометр	CNT-90	Таймер/счетчик/анализатор; 10 Гц – 300 МГц; погрешность δ = ±1%
4	Фазовращатель	Макет	Низкочастотный RC мостовой фазовращатель; Диапазон регулирования от 00 до 180º.

2. Общие методические указания:

Внимание ! Прежде чем приступить к выполнению практической работы необходимо получить инструктаж по правилам техники безопасности в лаборатории ЭРИ и расписаться в журнале. Изучить разделы технических описаний используемых приборов, касающиеся безопасных методов обслуживания.

Отчет о проделанной работе ведется в “Дневнике практики по ЭРИ“ по мере выполнения отдельных пунктов практической работы. Следует обратить внимание на чистоту и аккуратность выполнения записей и графиков.

Отчет должен содержать следующие разделы:

1. Технические характеристики используемых приборов.

2. Выделенные заголовки выполняемых пунктов практической работы.

3. Схемы соединений приборов.

4. Результаты измерений, результаты расчетов, пример расчета одного данного, графики.

5. Выводы по каждому пункту выполненной работы.

6. Вывод по всей выполненной работе с личным заключением о качестве усвоения материала.

7. Ответы на контрольные вопросы.

Сдвигом фаз или фазовым сдвигом j называется модуль разности начальных фаз двух гармонических сигналов одинаковой частоты: j = çj1 - j2÷. Фазовый сдвиг появляется, когда сигнал проходит через цепь, в которой он задерживается. К таким цепям относятся усилители, трансформаторы, колебательные контуры, фильтры, и т.д.

Тогда j = w×tЗ, где tЗ - время задержки.

Фазовращателем называется устройство, при помощи которого в цепь прохождения сигнала специально вводится известный и регулируемый фазовый сдвиг.

Поскольку фазовращатель является относительно узкополосным устройством, то конкретная схема и конструкция фазовращателя зависят от диапазона рабочих частот.

В данной работе исследуется схема простейшего низкочастотного RC мостового фазовращателя, схема и векторная диаграмма которого приведена на рисунке 1.

Рисунок 1

В качестве трансформатора Тр. используется согласующий трансформатор генератора Г3-109, который имеет отвод от средней точки СТ. Для создания симметричного выходного напряжения.

Сопротивление R с помощью переключателя на 6 положений можно изменять от 0 до ∞. Емкость конденсатора С постоянна. Напряжение на конденсаторе С UC и на резисторе R UR имеют фазовый сдвиг относительно друг друга 900. Сумма этих напряжений всегда равна входному напряжению U_ВХ. Выходное напряжение U_ВЫХ снимается с диагонали моста (точки 2 - 4). Вектор U_ВЫХ описывает полуокружность при изменении сопротивления резистора R от 0 до ∞, а вносимый фазовый сдвиг равен:

С помощью такого фазовращателя можно добиться изменения фазового сдвига между входным и выходным напряжениями от 00 до 1800. Диапазон рабочих частот фазовращателя предстоит определить самому студенту. Шкала градуировки фазовращателя неравномерная и действительна только для одной частоты.

На первом этапе в данной работе проводится измерение угла сдвига фаз между двумя сигналами осциллографическим методом (способ линейной развертки). Следует иметь ввиду, что с помощью осциллографа можно измерить только временной сдвиг двух напряжений прямым методом. Фазовый сдвиг определяется путем расчета по формуле (косвенный метод измерения).

На втором этапе измерение фазового сдвига производится методом дискретного счета (электронно-счетным). В данном случае принцип электронного счета заключается в подсчете электронным счетчиком числа импульсов кварцевого генератора, которые называют метками времени, пришедших на его вход после временного селектора за время счёта пропорциональное временному сдвигу.

Кроме указанных, в дисциплине ЭРИ изучаются другие методы измерения фазового сдвига: компенсационный метод, метод преобразования фазового сдвига во временной интервал, и осциллографический метод при синусоидальной развертке.