Khi giải một số bài toán thực tế, thường cần đạt được một độ dịch pha nhất định, không chỉ về độ lớn mà còn theo một hướng nhất định. Những ví dụ như vậy được mô tả trong bài viết “Nhóm kết nối máy biến áp”.
Dịch chuyển 30 và 60°.
Bằng cách kết nối các cuộn dây theo hình ngôi sao và hình tam giác, sẽ thu được độ dịch chuyển là bội số của 30°, tùy thuộc vào cái gì (đầu, đầu) được nối với cái gì và theo hướng nào (từ pha). MỘTđến giai đoạn B hoặc ngược lại), sự dịch chuyển sẽ đạt được theo hướng này hay hướng khác.
Khi kết nối theo hình sao ngoằn ngoèo (xem bài viết "Sơ đồ kết nối ngoằn ngoèo"), phần cuối của một phần được kết nối với phần cuối của phần khác và góc thay đổi 30°. Nếu bạn kết nối không phải từ đầu này đến đầu kia. từ đầu đến cuối, khi đó các vectơ sẽ quay một góc 60° (xem Hình 4, trong bài “Một số lỗi trong các kết nối hình sao, tam giác, ngoằn ngoèo”). Nói cách khác, bằng cách nối lại các cuộn dây, bạn có thể dễ dàng dịch chuyển). là 30 và 60°.
Những điều sau đây phải được ghi nhớ. Thứ nhất, khi nối lại các cuộn dây, không chỉ góc có thể thay đổi (điều này là bắt buộc) mà còn cả điện áp (xem Hình 4, V., trong bài “Một số lỗi khi nối theo hình sao, tam giác, ngoằn ngoèo”). Thứ hai, nối các cuộn dây theo hướng ngược nhau - một trường hợp cực đoan - hoặc thay đổi góc giữa chúng có thể làm giảm điện kháng cảm ứng và điều này sẽ dẫn đến tăng dòng điện. Dòng điện tăng gây nguy hiểm cho cuộn dây và ngoài ra có thể dẫn đến bão hòa mạch từ. Vấn đề nghiêm trọng hơn nhiều so với cái nhìn đầu tiên và do đó, nếu không đảm bảo rằng dòng điện không vượt quá giá trị đã chỉ định thì không thể thực hiện kết nối lại.
Dịch chuyển 90°.
Hãy xem xét một ví dụ phổ biến về việc đạt được độ dịch chuyển 90°. Trong Hình 1, MỘT việc kích hoạt đồng hồ đo năng lượng phản ứng được hiển thị. Lưu ý: cuộn dây hiện tại (đường đậm) cùng pha MỘT, và cuộn dây điện áp được nối với các pha B Và C. Tham khảo sơ đồ vector ở Hình 1, b, dễ dàng thấy rằng theo cách đơn giản nhất này thu được độ dịch chuyển 90°, đây là điều cần thiết trong trường hợp này.
Hình 1. Thu được sự dịch pha 90°.
Chuyển sang bất kỳ góc nào từ 0 đến 90°
dễ dàng để có được với bộ điều chỉnh pha- Máy biến áp quay ba pha. Nó là một máy không đồng bộ có rôto bị khóa. Bằng cách quay rôto so với stato, pha của suất điện động (emf) của rôto được thay đổi trơn tru mà không thay đổi giá trị (độ lớn) của nó.
Cần phân biệt bộ điều chỉnh pha với bộ điều chỉnh điện thế, còn gọi là bộ điều chỉnh cảm ứng. Trong bộ điều chỉnh pha, chỉ có pha thay đổi; Trong bộ điều chỉnh điện thế, cả điện áp và pha đều thay đổi. Ngoài ra, cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của bộ điều chỉnh pha được cách ly lẫn nhau, trong khi cuộn dây của bộ điều chỉnh điện thế được kết nối.
Để kết luận, chúng ta hãy lưu ý rằng bất kỳ sự dịch pha nào cũng có thể đạt được bằng cách kết nối các điện trở và điện dung chủ động và cảm ứng. Bộ chuyển đổi như vậy được sử dụng rộng rãi và được gọi là tĩnh.
Các pha ban đầu của dao động điện từ hình sin của điện áp sơ cấp và thứ cấp, có cùng tần số, có thể khác nhau đáng kể bởi một góc lệch pha nhất định (góc φ). Các đại lượng thay đổi có thể thay đổi liên tục trong một khoảng thời gian nhất định với tần suất nhất định. Nếu các quá trình điện không thay đổi và độ lệch pha bằng 0, điều này cho thấy tính đồng bộ của các nguồn có giá trị điện áp xoay chiều, ví dụ như máy biến áp. Sự dịch pha là yếu tố quyết định hệ số công suất trong mạng điện xoay chiều.
Góc dịch pha được tìm thấy nếu cần thiết, sau đó nếu một trong các tín hiệu là tín hiệu tham chiếu và tín hiệu thứ hai có pha ở đầu trùng với góc dịch pha.
Góc lệch pha được đo bằng thiết bị có sai số chuẩn hóa.
Máy đo pha có thể đo góc dịch chuyển trong phạm vi từ 0 o đến 360 o, trong một số trường hợp từ -180 o C đến +180 o C và dải tần số tín hiệu đo được có thể nằm trong khoảng từ 20 Hz đến 20 GHz. Phép đo được đảm bảo nếu điện áp tín hiệu đầu vào nằm trong khoảng từ 1 mV đến 100 V, nhưng nếu điện áp tín hiệu đầu vào vượt quá các giới hạn này thì độ chính xác của phép đo không được đảm bảo.
Phương pháp đo góc pha
Có một số cách để đo góc pha, đó là:
- Sử dụng máy hiện sóng hai chùm tia hoặc hai kênh.
- Phương pháp bù dựa trên việc so sánh độ dịch pha đo được với độ dịch pha được cung cấp bởi bộ dịch pha tham chiếu.
- Phương pháp tổng sai phân bao gồm việc sử dụng các tín hiệu sóng vuông điều hòa hoặc hình dạng.
- Chuyển đổi độ dịch pha trong miền thời gian.
Cách đo góc pha bằng máy hiện sóng
Phương pháp dao động có thể được coi là đơn giản nhất với sai số khoảng 5 o. Sự thay đổi được xác định bằng cách sử dụng biểu đồ dao động. Có bốn phương pháp dao động:
- Ứng dụng quét tuyến tính
- Phương pháp hình elip.
- Phương pháp quét vòng tròn.
- Sử dụng dấu độ sáng.
Việc xác định góc dịch pha phụ thuộc vào bản chất của tải. Khi xác định độ lệch pha trong mạch sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp, các góc có thể được coi là bằng nhau và thực tế không khác nhau.
Góc pha của điện áp, được đo bằng nguồn tần số tham chiếu và sử dụng phần tử đo, giúp đảm bảo độ chính xác của tất cả các phép đo tiếp theo. Điện áp pha và góc lệch pha phụ thuộc vào tải, do đó, tải đối xứng xác định sự bằng nhau của điện áp pha, dòng điện tải và góc lệch pha, đồng thời tải xét theo mức tiêu thụ điện năng trong tất cả các pha của hệ thống lắp đặt điện cũng sẽ bằng nhau.
Góc pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch ba pha không đối xứng không bằng nhau. Để tính góc lệch pha (góc φ), các điện trở (điện trở), điện cảm và tụ điện (tụ điện) mắc nối tiếp được đưa vào mạch.
Từ kết quả thí nghiệm có thể xác định rằng độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện có tác dụng xác định phụ tải và không thể phụ thuộc vào dòng điện và điện áp thay đổi trong mạng điện.
Để kết luận, chúng ta có thể nói rằng:
- Các thành phần cấu thành của điện trở phức tạp, chẳng hạn như điện trở và điện dung, cũng như độ dẫn điện, sẽ không phải là đại lượng nghịch đảo.
- Sự vắng mặt của một trong các phần tử sẽ tạo ra các giá trị điện trở và phản kháng, là một phần của điện trở và độ dẫn điện phức tạp, và làm cho chúng trở thành đại lượng nghịch đảo.
- Các đại lượng phản ứng trong điện trở và độ dẫn phức tạp được sử dụng với dấu hiệu ngược lại.
Góc pha giữa điện áp và dòng điện luôn được biểu thị là hệ số suy luận chính trong điện trở phức φ.
Định luật Ohm cho dòng điện xoay chiều
Nếu mạch không chỉ chứa các thành phần tác dụng mà còn chứa các thành phần phản kháng (điện dung, điện cảm) và dòng điện có dạng hình sin với tần số tuần hoàn ω thì định luật Ohm được tổng quát hóa; số lượng bao gồm trong nó trở nên phức tạp:
U = I Z
U = U 0 e tôi- hiệu điện thế hoặc hiệu điện thế,
TÔI- cường độ hiện tại,
Z = Re -iδ- điện trở phức tạp (trở kháng),
R = (R Một 2 +R r 2 ) 1/2 - tổng sức đề kháng,
R r = ωL - 1/ωC- phản ứng (sự khác biệt giữa cảm ứng và điện dung),
R MỘT- điện trở hoạt động (ohmic), không phụ thuộc vào tần số,
δ = -arctg R r /R Một- Sự lệch pha giữa điện áp và dòng điện.
Trong trường hợp này, việc chuyển từ các biến phức tạp trong giá trị dòng điện và điện áp sang giá trị thực (đo được) có thể được thực hiện bằng cách lấy phần thực hoặc phần ảo (nhưng trong tất cả các phần tử của mạch đều giống nhau!) giá trị phức tạp của các đại lượng này. Theo đó, quá trình chuyển đổi ngược lại được xây dựng cho, ví dụ, U = U 0 tội lỗi(ωt + φ) sự lựa chọn như vậy U = U 0 e tôi, Cái gì TÔINU = U. Khi đó mọi giá trị dòng điện và điện áp trong mạch phải được coi là F = ImF.
Nếu dòng điện thay đổi theo thời gian, nhưng không phải là hình sin (hoặc thậm chí là tuần hoàn), thì nó có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của các thành phần Fourier hình sin. Đối với các mạch tuyến tính, các thành phần giãn nở Fourier của dòng điện có thể được coi là hoạt động độc lập.
Cũng cần lưu ý rằng định luật Ohm chỉ là phép tính gần đúng đơn giản nhất để mô tả sự phụ thuộc của dòng điện vào hiệu điện thế và đối với một số cấu trúc, nó chỉ có giá trị trong một phạm vi giá trị hẹp. Để mô tả các hệ thống phức tạp hơn (phi tuyến tính), khi không thể bỏ qua sự phụ thuộc của điện trở vào dòng điện, người ta thường thảo luận về đặc tính dòng điện-điện áp. Những sai lệch so với định luật Ohm cũng được quan sát thấy trong trường hợp tốc độ thay đổi của điện trường cao đến mức không thể bỏ qua quán tính của các hạt mang điện.
2. Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện trong mạch điện chứa cuộn dây hoặc điện dung là gì?
Chuyển pha- hiệu giữa các pha ban đầu của hai đại lượng thay đổi tuần hoàn theo thời gian với cùng tần số. Sự dịch pha là một đại lượng không thứ nguyên và có thể được đo bằng độ, radian hoặc phân số của một chu kỳ. Trong kỹ thuật điện, sự dịch pha giữa điện áp và dòng điện xác định hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều.
Trong kỹ thuật vô tuyến, mạch RC được sử dụng rộng rãi, làm lệch pha khoảng 60°. Để chuyển pha 180°, bạn cần nối ba xích RC nối tiếp. Được sử dụng trong máy phát điện RC.
EMF sinh ra trong cuộn thứ cấp của máy biến áp đối với bất kỳ hình dạng dòng điện nào đều trùng pha và hình dạng với EMF trong cuộn sơ cấp. Khi cuộn dây được bật ngược pha, máy biến áp sẽ thay đổi cực tính của điện áp tức thời sang ngược lại; trong trường hợp điện áp hình sin, nó sẽ dịch pha 180°. Được sử dụng trong máy phát điện Meissner, v.v.
Hình 305
Cơm. 305. Kinh nghiệm phát hiện sự dịch pha giữa dòng điện và điện áp: bên trái - sơ đồ thí nghiệm, bên phải - kết quả cho biết dạng điện áp giữa các bản của tụ điện (điểm a và b), bởi vì trong vòng lặp này của máy hiện sóng, dòng điện tại mỗi thời điểm tỷ lệ với điện áp. Kinh nghiệm cho thấy rằng trong trường hợp này, đường cong dòng điện và điện áp lệch pha, với dòng điện dẫn trước điện áp cùng pha một phần tư chu kỳ (p/2). Nếu chúng ta thay tụ điện bằng một cuộn dây có độ tự cảm cao (Hình 305, b), thì dòng điện sẽ lệch pha với điện áp một phần tư chu kỳ (p/2). Cuối cùng, theo cách tương tự, có thể chỉ ra rằng trong trường hợp điện trở hoạt động, điện áp và dòng điện cùng pha (Hình 305, c). Trong trường hợp chung, khi một phần của mạch không chỉ chứa điện trở hoạt động mà còn có điện trở phản kháng (điện dung, cảm ứng hoặc cả hai), điện áp giữa các đầu của phần này bị dịch pha so với dòng điện và phạm vi dịch pha từ +p/2 đến -p/2 và được xác định bởi tỷ số giữa điện kháng và điện kháng của một phần mạch nhất định. Lý do vật lý cho sự dịch chuyển pha quan sát được giữa dòng điện và điện áp là gì? Nếu mạch không bao gồm tụ điện và cuộn dây, tức là có thể bỏ qua điện trở điện dung và điện cảm của mạch so với mạch tích cực, thì dòng điện sẽ theo điện áp, truyền đồng thời với nó qua các giá trị cực đại và 0, như thể hiện trong Quả sung. 305, v. Nếu mạch có độ tự cảm đáng chú ý L thì khi có dòng điện xoay chiều chạy qua nó EMF. tự cảm ứng. EMF này, theo quy tắc Lenz, được định hướng theo cách mà nó có xu hướng cản trở những thay đổi trong từ trường (và do đó, những thay đổi trong dòng điện tạo ra trường này) gây ra emf. d.s. hướng dẫn. Khi dòng điện tăng lên, e. d.s. tự cảm ứng ngăn chặn sự gia tăng này, và do đó dòng điện đạt cực đại muộn hơn so với khi không có hiện tượng tự cảm ứng. Khi dòng điện giảm, e. d.s. tự cảm ứng có xu hướng duy trì dòng điện và giá trị dòng điện bằng 0 sẽ đạt được muộn hơn so với khi không có hiện tượng tự cảm ứng. Do đó, khi có điện cảm, dòng điện sẽ trễ pha với dòng đi ra khi không có điện cảm, và do đó chậm pha với điện áp của nó. Nếu điện trở hoạt động của mạch R có thể bỏ qua so với điện kháng cảm ứng của nó XL=wL, khi đó độ trễ thời gian của dòng điện và điện áp 
bằng T/4(sự dịch pha là p/2), tức là tối đa bạn trùng với tôi=0, như thể hiện trong hình. 305, b. Thật vậy, trong trường hợp này điện áp trên điện trở tác dụng Ri=0, bởi vì R=0, và do đó tất cả các ứng suất bên ngoài bạnđược cân bằng bởi suất điện động cảm ứng ngược chiều với nó theo hướng: u=LDi/Dt. Như vậy, tối đa bạn trùng với giá trị lớn nhất Di/Dt, tức là xảy ra tại thời điểm khi Tôi thay đổi nhanh nhất và điều này xảy ra khi tôi=0. Ngược lại, tại thời điểm Tôiđi qua giá trị lớn nhất thì dòng điện thay đổi nhỏ nhất ( Di/Dt=0), tức là tại thời điểm này u=0. Nếu điện trở tác dụng của mạch R không nhỏ đến mức có thể bỏ qua thì một phần điện áp bên ngoài sẽ giảm trên điện trở. R, và phần còn lại được cân bằng bởi e. d.s. tự cảm ứng: u=Ri+LDi/Dt. Trong trường hợp này tối đa Tôi khoảng cách từ điểm tối đa và trong thời gian nhỏ hơn T/4(ít dịch pha hơn p/2) như được hiển thị 
Hãy làm thí nghiệm sau. Chúng ta hãy lấy máy hiện sóng có hai vòng được mô tả ở § 153 và nối nó với mạch sao cho (Hình 305, a) vòng 1 được nối với mạch nối tiếp với tụ điện và vòng 2 song song với tụ điện này. Rõ ràng, đường cong thu được từ vòng 1 mô tả hình dạng của dòng điện chạy qua tụ điện và từ vòng 2 cho biết hình dạng điện áp giữa các bản của tụ điện (điểm và ), bởi vì trong máy hiện sóng này, dòng điện chạy qua mỗi thời điểm. thời gian tỷ lệ thuận với điện áp. Kinh nghiệm cho thấy rằng trong trường hợp này, đường cong dòng điện và điện áp lệch pha, với dòng điện dẫn trước điện áp cùng pha một phần tư chu kỳ (bằng ). Nếu chúng ta thay tụ điện bằng một cuộn dây có độ tự cảm cao (Hình 305, b), thì dòng điện sẽ lệch pha với điện áp trong một phần tư chu kỳ (bằng ). Cuối cùng, theo cách tương tự, có thể chỉ ra rằng trong trường hợp điện trở hoạt động, điện áp và dòng điện cùng pha (Hình 305, c).
Cơm. 305. Kinh nghiệm phát hiện sự lệch pha giữa dòng điện và điện áp: bên trái - sơ đồ thí nghiệm, bên phải - kết quả
Trong trường hợp chung, khi một phần của mạch không chỉ chứa điện trở hoạt động mà còn có điện trở phản kháng (điện dung, cảm ứng hoặc cả hai), thì điện áp giữa hai đầu của phần này bị dịch pha so với dòng điện và sự dịch pha nằm ở đó. trong khoảng từ đến và được xác định bởi mối quan hệ giữa điện trở tác dụng và điện trở phản kháng của một đoạn mạch nhất định.
Lý do vật lý cho sự dịch chuyển pha quan sát được giữa dòng điện và điện áp là gì?
Nếu mạch không bao gồm tụ điện và cuộn dây, tức là có thể bỏ qua điện trở điện dung và điện cảm của mạch so với mạch tích cực, thì dòng điện sẽ theo điện áp, truyền đồng thời với nó qua các giá trị cực đại và 0, như thể hiện trong Quả sung. 305, v.
Nếu một mạch có độ tự cảm đáng chú ý thì khi một dòng điện xoay chiều chạy qua nó sẽ xảy ra hiện tượng phát xạ trong mạch. d.s. tự cảm ứng. Cái này e. d.s. theo quy tắc Lenz, nó được điều khiển theo cách có xu hướng ngăn chặn những thay đổi trong từ trường (và do đó, những thay đổi trong dòng điện tạo ra trường này) gây ra e. d.s. hướng dẫn. Khi dòng điện tăng lên, e. d.s. tự cảm ứng ngăn chặn sự gia tăng này, và do đó dòng điện đạt cực đại muộn hơn so với khi không có hiện tượng tự cảm ứng. Khi dòng điện giảm, e. d.s. tự cảm ứng có xu hướng duy trì dòng điện và giá trị dòng điện bằng 0 sẽ đạt được muộn hơn so với khi không có hiện tượng tự cảm ứng. Do đó, khi có cuộn cảm, dòng điện lệch pha với dòng điện khi không có cuộn cảm, và do đó lệch pha với điện áp của nó.
Nếu điện trở hoạt động của mạch có thể bị bỏ qua so với điện trở cảm ứng của nó, thì độ trễ thời gian của dòng điện so với điện áp bằng (độ dịch pha bằng), tức là cực đại trùng với, như trong Hình. 305, b. Thật vậy, trong trường hợp này điện áp trên điện trở tác dụng là , for , và do đó, tất cả điện áp bên ngoài được cân bằng bởi e. d.s. cảm ứng ngược chiều với nó: . Do đó, mức tối đa trùng với mức tối đa, tức là nó xảy ra tại thời điểm nó thay đổi nhanh nhất và điều này xảy ra khi . Ngược lại, tại thời điểm nó vượt qua giá trị lớn nhất thì sự thay đổi hiện tại là nhỏ nhất, tức là tại thời điểm này.
Nếu điện trở tác dụng của mạch không nhỏ đến mức có thể bỏ qua thì một phần điện áp bên ngoài sẽ giảm trên điện trở và phần còn lại được cân bằng bởi e. d.s. tự cảm ứng: 
. Trong trường hợp này, mức tối đa cách xa mức tối đa theo thời gian nhỏ hơn (độ dịch pha nhỏ hơn), như trong Hình 2. 306. Tính toán cho thấy trong trường hợp này độ trễ pha có thể được tính bằng công thức
. (162.1)
Khi chúng ta có và , như đã giải thích ở trên.
Cơm. 306. Sự chuyển pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch điện chứa điện trở tác dụng và điện cảm
Nếu mạch điện gồm một tụ điện và có thể bỏ qua điện trở tác dụng thì các bản của tụ điện nối với nguồn dòng có điện áp sẽ được tích điện và xuất hiện điện áp giữa chúng. Điện áp trên tụ tuân theo điện áp của nguồn dòng gần như ngay lập tức, nghĩa là nó đạt cực đại đồng thời và về 0 khi.
Mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp trong trường hợp này được thể hiện trong hình. 307, A. Trong bộ lễ phục. 307,b mô tả quy ước quá trình sạc lại tụ điện liên quan đến sự xuất hiện của dòng điện xoay chiều trong mạch.
Cơm. 307. a) Sự dịch pha giữa điện áp và dòng điện trong mạch điện có điện kháng khi không có điện trở tác dụng. b) Quá trình nạp lại tụ điện trong mạch điện xoay chiều
Khi tụ điện được tích điện đến mức tối đa (tức là và do đó có giá trị cực đại), dòng điện và toàn bộ năng lượng của mạch là điện năng của tụ điện đã tích điện (điểm trong Hình 307, a). Khi điện áp giảm, tụ điện bắt đầu phóng điện và xuất hiện dòng điện trong mạch; nó hướng từ tấm 1 sang tấm 2, tức là hướng về phía điện áp. Vì vậy, trong hình. 307 và nó được mô tả là âm (các điểm nằm bên dưới trục thời gian). Đến thời điểm tụ điện phóng điện hoàn toàn (và) và dòng điện đạt giá trị (điểm) cực đại; năng lượng điện bằng 0 và toàn bộ năng lượng bị khử thành năng lượng của từ trường do dòng điện tạo ra. Hơn nữa, điện áp thay đổi dấu hiệu và dòng điện bắt đầu yếu đi, duy trì cùng hướng. Khi (và) đạt đến mức tối đa, tất cả năng lượng sẽ lại trở thành điện và dòng điện (điểm). Sau đó (và) bắt đầu giảm, tụ điện phóng điện, dòng điện tăng, lúc này có chiều từ tấm 2 sang tấm 1, tức là dương; dòng điện đạt cực đại tại thời điểm (điểm), v.v. Từ Hình. 307, nhưng rõ ràng là dòng điện đạt cực đại sớm hơn điện áp và đi qua số 0, tức là dòng điện đi trước điện áp cùng pha, như đã giải thích ở trên.
Cơm. 308. Sự chuyển pha giữa dòng điện và điện áp trong mạch chứa điện trở tác dụng và điện dung
Pha đặc trưng cho giá trị tức thời của tín hiệu hài tại một thời điểm nhất định. Đơn vị đo pha là độ điện hoặc radian. Sự dịch pha được xác định bằng hai phương pháp chính: đánh giá và so sánh trực tiếp.
Máy đo pha để đánh giá trực tiếp bao gồm các thiết bị cơ điện tương tự có cơ chế đo tỷ lệ, máy đo pha điện tử analog và máy đo pha kỹ thuật số.
Phương pháp so sánh được đo bằng máy hiện sóng. Phương pháp này được sử dụng trong các mạch công suất thấp, với mức tín hiệu đo được nhỏ, khi không yêu cầu độ chính xác cao. Để có kết quả chính xác hơn, phương pháp bù được sử dụng, trong đó máy hiện sóng đóng vai trò là chỉ báo về độ bằng pha.
Khi đo trong dải tần số tín hiệu từ vài chục đến 6-8 kHz, các dụng cụ đo tỷ lệ được sử dụng, giúp đo tín hiệu biên độ lớn với độ chính xác thấp và mức tiêu thụ bên trong cao của thiết bị.
Máy đo pha điện tử analog. Hoạt động của mạch hai kênh, máy đo pha điện tử tương tự, dựa trên việc chuyển đổi góc dịch chuyển giữa các tín hiệu thành khoảng thời gian giữa các xung T, tiếp theo là chuyển đổi thành chênh lệch hiện tại ICP, giá trị trung bình của nó tỉ lệ với góc này.
Công thức biểu thị sự phụ thuộc của góc dịch chuyển vào dòng điện ra của mạch được viết như sau:
Ψ=(180*Icp)/Iм;
Ở đâu Ψ
- góc lệch pha;
ICP- giá trị trung bình của độ chênh lệch dòng điện ở đầu ra của mạch điện;
Tôi– biên độ của xung đầu ra.
Tín hiệu hài U1 Và U2được cung cấp tương ứng cho các phần tử tham chiếu và đầu vào tín hiệu của mạch. Phần tử đầu vào là bộ giới hạn bộ khuếch đại của tín hiệu đầu vào và được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu hình sin thành một chuỗi xung có độ dốc cạnh không đổi.
Bộ dao động đa năng đồng bộ, dưới tác động của tín hiệu đầu vào, tạo ra các xung hình chữ nhật (biểu đồ 3). Tín hiệu đầu ra của bộ đa hài có thời lượng không đổi T/2 và dịch chuyển tương đối với nhau trong một thời gian ΔT, tỉ lệ với góc ψ .
Tín hiệu đầu ra từ phần tham chiếu và tín hiệu của mạch được đưa đến một phần tử vi phân đặc biệt, ở đầu ra của tín hiệu đó được tạo ra. Xung dương được chuyển thành các cạnh, xung âm thành vết cắt (đồ thị 4).
Các tín hiệu sau đây được nhận ở bộ đa hài đầu ra. Ngày nghỉ MV kênh tham chiếu: xung dương của kênh tham chiếu và xung âm của kênh đo. MV đầu ra của kênh đo: xung dương của kênh đo và xung âm của kênh tham chiếu.
Đồng thời, ở đầu ra của tài liệu tham khảo MV thu được tín hiệu về thời lượng (T/2+ΔT) và ở đầu ra của phép đo MV–(T/2-ΔT).
Một microampe đo được kết nối với độ chênh lệch xung của MV đầu ra cho thấy giá trị trung bình của độ chênh lệch dòng điện:
Icp=(2ΔТ/Т)Iм;
Nếu chúng ta thay thế các công thức vào biểu thức này ψ=ωΔТ, ω=2π/Т, chúng tôi nhận được:
ψ=360°ΔT/T=(180°Icp)/Im;
Thang đo ampe kế được hiệu chỉnh theo đơn vị góc pha. Lỗi khi sử dụng phương pháp này phụ thuộc vào cấp độ chính xác của thiết bị.
Máy đo pha kỹ thuật số. Nguyên lý hoạt động của các thiết bị số này dựa trên sự phụ thuộc ψ=360°ΔТ/Т, nhưng thay vì số nhân ΔТ/Т công thức liên quan đến giá trị của số lượng xung mẫu N. Hoạt động của máy đo pha kỹ thuật số được minh họa trong Hình 2.
Thời gian mở của bộ chọn thời gian phụ thuộc vào khoảng thời gian đo T. Trong khoảng thời gian này, tín hiệu tần số tham chiếu đi qua bộ chọn thời gian cho và thời lượng mẫu mực Cái đó, được tạo ra bởi bộ tạo dấu thời gian. Số xung N trong thời gian T sẽ là:
N=T/Tới;
Tín hiệu đầu vào U1 Và U2 thông qua một bộ tạo xung nhấp nháy được chuyển đổi thành một chuỗi các xung được dịch chuyển theo thời gian bằng cách ΔT, tỷ lệ thuận với độ lệch pha của tín hiệu. Thời gian trạng thái mở của bộ chọn tạm thời là ΔT và số xung bị nhỡ của tần số tham chiếu bằng:
n=ΔT/Tới;
Sau đó phụ thuộc ψ từ tần số và số xung của tần số tham chiếu sẽ được viết như sau:
ψ=360°n/N hoặc ψ=360°(fo/f)n;
Máy đo tần số như vậy được sử dụng với điều kiện tần số tham chiếu lớn hơn 1000 lần tần số tín hiệu.
Để đo độ lệch pha trung bình, một bộ chọn thời gian khác được điều khiển bởi bộ chia điện áp được thêm vào mạch đo pha kỹ thuật số. Trong trường hợp này, một số nhóm xung tỷ lệ thuận với độ lớn của góc dịch chuyển sẽ đi qua hai bộ chọn thời gian được kết nối tuần tự.
Đo lường bằng phương pháp so sánh. Để xác định độ lệch pha bằng cách so sánh, người ta sử dụng máy hiện sóng điện tử. Chuyển pha ψ
được tìm thấy bằng các tham số của các số hiển thị trên màn hình của máy hiện sóng hoạt động ở chế độ quét tuyến tính hoặc quét tròn.
Khi sử dụng máy hiện sóng chùm tia kép, hai tín hiệu có cùng tần số được cung cấp cho các tấm lệch dọc, giữa đó đo độ lệch pha. Khi các đường ngang của hai tín hiệu được kết hợp, sơ đồ trong Hình 3 được quan sát trên màn hình máy hiện sóng dựa trên các đoạn được đo theo tỷ lệ. bụng Và ACđịnh nghĩa:
ψ=360°ΔТ/Т=360°.
Lỗi của phương pháp này nằm ở việc không chính xác trong việc xác định các đoạn bụng Và AC, căn chỉnh không chính xác các đường ngang và độ dày của chùm sáng trên màn hình.
Khi đo ψ
Theo số liệu của Lissajous, điện áp đo được cung cấp cho đầu vào ngang và dọc của máy hiện sóng. Trên màn hình xuất hiện một hình elip.
Tâm của hình elip được căn chỉnh với tâm của hệ tọa độ. Đo kích thước các đoạn trên màn hình MỘT Và TRONG, độ dịch pha được tìm theo công thức:
ψ=arctg(A/B);
Lỗi đo lường ψ sử dụng phương pháp tính toán Lissajous là 5-10%. Một nhược điểm khác của phương pháp này là phép đo độ dịch pha mà không xác định dấu.
Nhược điểm này được giải quyết như sau: điện áp u2được đưa đồng thời tới các tấm nằm ngang và tới bộ điều chế ống tia âm cực với độ dịch pha 90°. Hơn nữa, trong vùng giá trị dương ψ - phần trên của hình elip phát sáng hơn và khi âm, phần dưới phát sáng hơn.
Những định nghĩa chính xác nhất ψ được thực hiện bằng phương pháp bù. Đối với điều này, một bộ dịch pha tiêu chuẩn (mạch RC, cầu hoặc mạch biến áp) được sử dụng, kết nối với mạch của một trong các điện áp. Bộ dịch pha tạo ra sự dịch pha bằng hoặc ngược lại với dịch pha được đo ψ .
Khi chuyển số ψ Trên màn hình dao động ký, đường nghiêng sẽ lệch sang phải so với phương thẳng đứng. Nếu đường thẳng lệch sang trái thì độ dịch chuyển bằng (180°-ψ).