Замер петля фаза ноль: Петля фаза ноль определение — советы электрика

Измерение петли «фаза-ноль»: методика и порядок проведения

Измерение петли «фаза – ноль» производится во время приемосдаточных испытаний при введении новой электроустановки в эксплуатацию или после ремонта (реконструкции) старой. Проверка состояния защитных коммутационных аппаратов по требованию службы охраны труда также может сопровождаться измерениями сопротивления контура, образующегося при соединении фазного проводника с нулевым.

Почему измерения предпочтительнее расчетов

Расчет этого параметра возможен, но истинное значение будет отличаться от полученного в результате вычислений. Причина в том, что такие факторы, как переходные сопротивления рубильников, контакторов и прочих аппаратов учесть в расчете невозможно. Кроме того, неизвестен точный путь прохождения тока в режиме короткого замыкания, ведь в цепь включено такое оборудование, как контур заземления, различные трубопроводы и металлические конструкции. Измерение сопротивления петли «фаза – ноль» и тока КЗ с помощью специального прибора все эти факторы автоматически учитывает.

Методика измерения петли «фаза — ноль»

Применяются следующие методы измерения: падения напряжения в отключенной цепи, то же – на нагрузочном сопротивлении и метод КЗ. Второй способ реализован в принципе действия прибора производства Sonel типа MZC-300. Методика выполнения измерений таким методом изложена в ГОСТе 50571.16-99. Достоинство этого метода – в простоте и безопасности.

Прежде, чем приступить к основным измерениям, следует испытать сопротивление и непрерывность защитных проводников. Во время проведения измерений прибором MZC-300 следует учитывать, что возможна автоматическая блокировка процесса в следующих случаях:

1. Напряжение в сети превышает 250 В: прибор в это время издает звуковой продолжительный сигнал, а на дисплее появляется надпись «OFL». В таком случае измерения необходимо прекратить.
2. При разрыве цепи PE/N на дисплее появится символ в виде двойного тире и будет звучать сигнал после нажатия на кнопку «start». Необходимо быть осторожным: защита от токов КЗ в сети отсутствует.
3. При снижении напряжения в испытуемой цепи менее 180 В на дисплее загорается символ «U», что сопровождается двумя продолжительными звуковыми сигналами после нажатия на кнопку «start».
4. В случае перегрева прибора из-за значительных нагрузок появляется на дисплее символ «Т» и звучат два сигнала. В этом случае нужно уменьшить количество операций за единицу времени.

Для проведения измерений соответствующие клеммы прибора подключают к одной из фаз и глухозаземленной нейтрали (в сети с защитным заземлением вместо нейтрали подключают прибор к заземляющему проводнику). При проверке состояния защиты электроустановки от замыкания на корпус прибор MZC-300 подключают к заземляющей клемме корпуса и фазному проводу. Необходимо следить за тем, чтобы контакт был надежным: применять следует проверенные наконечники (если необходимо – заостренные зонды), а место соединения должно быть очищено от окиси.

Во время измерения прибором серии MZC-300 происходит имитация короткого замыкания: ток протекает через резистор с известным сопротивлением (10 Ом) в течении 30 мс. Уменьшенное значение силы тока является одним из параметров, участвующих в образовании результата. Непосредственно перед определением значения такого тока прибор измеряет реальное напряжение в сети. Производится поправка по векторам тока и напряжения, после чего процессор высчитывает полное сопротивление петли КЗ, раскладывая его на реактивную и активную составляющие и угол сдвига фаз, образующийся в измеряемой цепи во время протекания тока КЗ. Диапазон измерения полного сопротивления выбирается прибором автоматически.

Считывание и оформление результата

После измерения результат может быть отображен на дисплее в виде значения полного сопротивления петли КЗ или тока КЗ. Для просмотра и смены режима отображения следует нажать клавишу Z/I. Полное сопротивление отражает дисплей, а значение тока КЗ необходимо вычислять.

После подключения прибора к испытуемой цепи определяется напряжение, после чего нажатием на кнопку «start» включается измерительный режим. Если не действуют факторы, которые могут стать причиной блокировки процесса, на дисплее появляется ожидаемое значение тока КЗ или полного сопротивления. Если необходимо знать значения других параметров (реактивного и активного сопротивления, угол сдвига фаз), следует воспользоваться кнопкой SEL. Предельное значение реактивного, активного и полного сопротивления – 199,9 Ом. При превышении этого предела дисплей отразит символ OFL, если же прибор будет находиться в режиме измерения тока КЗ, отобразится символ UFL, означающий малую величину. При необходимости увеличить диапазон нужно использовать другую модификацию прибора — MZC-ЗОЗЕ: специальная функция RCD позволяет получить результаты до 1999 Ом.

Периодичность проведения измерений сопротивления петли «фаза – ноль» определяется документом ПТЭЭП и системой ППР, которая предусматривает своевременное проведение капитальных и текущих ремонтов электрооборудования. В случае выхода из строя устройств защиты после их ремонта или замены проводятся внеплановые работы по установлению значений параметров цепи «фаза – ноль».

Заключение о результатах измерений выполняется следующим образом. После выполнения всех работ по изложенной выше методике, получаем величину однофазного тока КЗ. Сравниваем результат с током, при котором срабатывает расцепитель выключателя-автомата или с номиналом плавко вставки. Делаем выводы о пригодности оборудования защиты. Все полученные результаты заносятся в протокол установленной формы.

Еще по теме:

Петля фаза ноль расчет — Всё о электрике

Петля фаза ноль расчет

Проверка согласования параметров цепи «ФАЗА-НУЛЬ»
с характеристиками защитных аппаратов

Определение «петли ФАЗА-НУЛЬ

Петлёй «ФАЗА-НУЛЬ» принято называть цепь, состоящую из фазы трансформатора и проводников – нулевого и фазного.

Цель проведения испытаний

По измеренному полному сопротивлению петли «ФАЗА-НУЛЬ» производится расчет тока однофазного короткого замыкания. Основной целью является проверка временных параметров срабатывания аппаратов защиты от cверхтоков при замыкании фазы на корпус. Данная проверка так же подверждает непрерывность PE цепи. Время срабатывания аппаратов защиты должно удовлетворять требованиям п. 1.7.79 ПУЭ.

Надёжность срабатывания защиты от сверхтоков является одним из основных требований как при проектировании, так и при монтаже и требует расчетной и натурной проверки.

Поскольку речь идёт о замыкании на корпус, то под нулевым проводником мы понимаем совокупность защитных (PE) и защитно-рабочих (PEN) проводников от “корпуса” до трансформатора. Таким образом, проверка петли “ФАЗА-НУЛЬ” позволяет оценить и качество защитной цепи.

Теория

• Полное сопротивление цепи «ФАЗА-НУЛЬ» достаточно точно можно рассчитать по следующей формуле:

Zфо=Zn+Zт/3

где: Zфо – полное сопротивление цепи «ФАЗА-НУЛЬ»; Zn – полное сопротивление цепи фазного и нулевого проводника; Zт – полное сопротивление трансформатора.
Полное сопротивление «складывается» из активного и реактивного сопротивлений.

• Ток короткого замыкания отражается в следующей зависимости:

Iкз=Uo/Zфо

где: Iкз – ток короткого замыкания; Uо – фазное напряжение.

• Для расчета ожидаемого тока короткого замыкания принята формула:

Iкз=Uo•0,85/(Zn+Zт/3)

• Должны удовлетворяться требования:

Iкз>Iра•Kg

где: Iра – номинальный ток срабатывания расцепителя автомата; Kg – коэффициент допустимой кратности тока короткого замыкания к номинальному току срабатывания расцепителя.

Zpe•Uo/Zфо≤Uснн

где: Zpe – полное сопротивление защитного проводника между главной заземляющей шиной и корпусом распределительного устройства; Uснн – сверхнизкое напряжение (напряжение прикосновения), обычно принимается равным 50В (п. 1.7.79 и 1.7.104 ПУЭ).

Iра>Iн

где: Iн – номинальный ток нагрузки.

Измерения

Существует несколько методик измерения сопротивления петли «ФАЗА-НУЛЬ» и токов короткого замыкания, как с отключением напряжения линии, так и без.

В настоящее время в основном применяются современные микропроцессорные измерительные приборы, реализующие методику измерения полного сопротивления петли «ФАЗА-НУЛЬ» без отключения напряжения, и автоматического расчета тока короткого замыкания на основании значения сопротивления петли. Применение данных приборов упрощает процесс испытаний. Кроме того, испытания оказываются более щадящими по отношению к испытываемым линиям и аппаратам защиты. Некоторые из этих приборов позволяют проводить измерения без искючения из испытываемой линии УЗО и не вызывают их срабатывания, что представляется достаточно важным и удобным, поскольку измерения проводятся между фазным проводником и нулевым защитным проводником. Измерения проводятся на концах проводников, защищаемых аппаратами защиты от сверхтока.

Пример схемы измерения петли “ФАЗА-НУЛЬ” без снятия напряжения:

Результаты измерений оформляются протоколом установленного образца.

Перед проведением измерений петли «ФАЗА-НУЛЬ» рекомендуется провести измерение сопротивлений защитных проводников, проверку их непрерывности (проверка металлосвязи, проверка заземления).

Устранение дефектов

Если при проведении измерений петли «ФАЗА-НУЛЬ» в действующей электроустановке получены неудовлетворительные результаты, то требуется срочное устранение дефекта. Как правило, бывает достаточно заменить аппарат защиты от сверхтоков на другой, с более подходящими характеристиками. Но иногда требуется замена существующего кабеля на кабель с другим сечением жил. Подобные случаи, как правило, сложнее с точки зрения монтажа.

Расчет петли «ФАЗА-НУЛЬ»

С целью своевременного согласования параметров кабельных линий и аппаратов защиты от сверхтоков необходимо производить расчёты петли «ФАЗА-НУЛЬ» на стадии проектных работ. Подобные расчеты удобно проводить в комплексе: мощность нагрузки; cos φ; длина кабельной линии; сечение жилы; вид монтажа; падение напряжения на линии; расчетное полное сопротивление петли; прогнозируемый ток короткого замыкания; номинальный ток аппарата защиты; характеристика аппарата защиты. Расчет петли «ФАЗА-НУЛЬ» является одним из наиболее сложных, поскольку требует принятия во внимание ряда трудно учитываемых параметров.

Дополнение

Иногда необходимо произвести измерение или сделать расчёт петли “ФАЗА – РАБОЧИЙ НУЛЬ” или “ФАЗА – ФАЗА”. Методики подобны описанным выше, за исключением замены защитного проводника рабочим или фазным.

Расчет токов однофазного кз в сети 0,4 кВ

В данной статье речь пойдет об определении величины тока однофазного тока к.з. в сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью.

Данный вопрос очень актуален, так как электрические сети 0,4 кВ, являются наиболее распространёнными.

В настоящее время существует два метода расчета однофазного КЗ – точный и приближенный и оба метода основаны на методе симметричных составляющих.

1. Точный метод определения тока однофазного КЗ

1.1 Точный метод определения тока однофазного КЗ, представлен в ГОСТ 28249-93 формула 24, и рассчитывается по формуле:

Используя данный метод можно с большой степенью точности определять токи КЗ при известных сопротивлениях прямой, обратной и нулевой последовательности цепи фаза-нуль.

К сожалению, на практике данный метод не всегда возможно использовать, из-за отсутствия справочных данных на сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности для кабелей с алюминиевыми и медными жилами с учетом способов прокладки фазных и нулевых проводников.

2. Приближенный метод определения тока однофазного КЗ

2.1 Приближенный метод определения тока однофазного кз при большой мощности питающей энергосистемы (Хс

где:

• Uф – фазное напряжение сети, В;
• Zт – полное сопротивление трансформатора току однофазного замыкания на корпус, Ом;
• Zпт – полное сопротивление петли фаза-нуль от трансформатора до точки КЗ, Ом.

2.2 Если же питающая энергосистема имеет ограниченную мощность, то тогда ток однофазного кз определяется по формуле 2-26 [ Л3, с 39]:

2.3 Значение Z_∑ определяется по таблице 2.9 или можно определить по формуле 2-25 [ Л3, с 39]:

где:
х_1т и r_1т; х_2т и r_2т; х_0т и r_0т — индуктивное и активное сопротивления трансформатора токам прямой, обратной и нулевой последовательности, мОм. Принимаются по таблице 2.4 [Л3, с 29].

Значение Zт/3 для различных трансформаторов с вторичным напряжением 400/230 В, можно принять по таблицам 2, 3, 4 [Л1, с 6,7].

Сопротивления контактов шин, аппаратов, трансформаторов тока в данном методе не учитываются, поскольку арифметическая сумма Zт/3 и Zпт создает не который запас.

2.4 Полное сопротивление трансформатора Zт, определяется по формуле 2-24 [Л3, с 39]:

2.5 Полное сопротивление петли фаза-нуль, определяется по формуле 2-27 [Л3, с 40]:

где:

• Zпт.уд. – полное удельное сопротивление петли фаза-нуль для каждого участка от трансформатора до места КЗ определяется по таблицам 2.10 – 2.14 [Л3, с 41,42] или по таблицам [Л2], мОм/м;
• l – длина участка, м.

Ниже представлены справочные таблицы со значениями удельного сопротивления петли фаза-нуль для различных кабелей и шинопроводов согласно [Л3, с 41,42].

Справочные таблицы 7, 10 со значениями активных сопротивления медных и алюминиевых проводов, кабелей [Л1, с 6, 14].

Справочные таблицы 11, 12, 13 со значениями полного расчетного сопротивления цепи фаза-нуль для 3(4) — жильных кабелей с различной изоляций и при температуре жилы +65(+80) С [Л1, с 15, 16].

На практике согласно [Л1, с 5] рекомендуется использовать приближенный метод определения тока однофазного КЗ. При таком методе, допустимая погрешность в расчете тока однофазного КЗ при неточных исходных данных в среднем равна – 10% в сторону запаса; 18-20% — при схеме соединения трансформатора Y/Y0, когда преобладает активная нагрузка и для зануления используется 4-я жила либо оболочка кабеля; 10-12% — при использовании стальных труб для зануления электропроводки.

Из выше изложенного, следует, что при использовании данного метода, создаётся не который запас при расчете, который гарантирует срабатывания защитного аппарата, согласно требованиям ПУЭ.

1. Рекомендации по расчету сопротивления цепи «фаза-нуль». Главэлектромонтаж. 1986 г.
2. ГОСТ 28249-93 – Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.
3. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Учебное пособие. 2008 г.

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

В данной статье речь пойдет о расчете токовой отсечки для электродвигателей напряжением выше 1.

Расчет токов самозапуска электродвигателей производиться для выбора тока срабатывания максимальной.

Выбор мощности трансформатора напряжения сводиться к расчету нагрузки для основной и.

В данной статье я хотел бы рассказать о проверке чувствительности для максимальной токовой защиты (МТЗ).

В данном примере рассмотрим расчет уставок защит для ячейки 6 кВ питающей реакторное устройство плавного.

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Что такое петля фаза-ноль простым языком – методика проведения измерения

Электроприборы должны работать без нареканий, если электрическая цепь соответствует всем нормам и стандартам. Но в линиях электропитания происходят изменения, которые со временем сказываются на технических параметрах сети. В связи с этим необходимо проводить периодическое измерение показателей и профилактику электропитания. Как правило, проверяют работоспособность автоматов, УЗО, а также параметры петли фаза-ноль. Ниже описаны подробности об измерениях, какие приборы использовать и как анализировать полученные результаты.

Что подразумевается под термином петля фаза-ноль?

Согласно правилам ПУЭ в силовых подстанциях с напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью необходимо регулярно проводить замер сопротивления петли фаза-ноль. Электроэнергия, подаваемая потребителям, поступает с выходных обмоток трехфазного трансформатора, который подключен по схеме звезда. В результате естественного перекоса фаз по цепи нейтрали может протекать ток, поэтому для предотвращения проблемы измеряют фазу-ноль.

Петля фаза-ноль образуется в том случае, если подключить фазный провод к нулевому или защитному проводнику. В результате создается контур с собственным сопротивлением, по которому перемещается электрический ток. На практике количество элементов в петле может быть значительно больше и включать защитные автоматы, клеммы и другие связующие устройства. При необходимости, можно провести расчет сопротивления вручную, но у метода есть несколько недостатков:

• сложно учесть параметры всех коммутационных элементов, в том числе выключателей, автоматов, рубильников, которые могли измениться за время эксплуатации сети;
• невозможно рассчитать влияние аварийной ситуации на сопротивление.

Наиболее надежным способом считается замер значения с помощью поверенного аппарата, который учитывает все погрешности и показывает правильный результат. Но перед началом измерения необходимо совершить подготовительную работу.

Для чего проверяют сопротивление петли фаза-ноль

Проверка необходима для профилактических целей, а также обеспечения корректной работы защитных устройств, включая автоматические выключатели, УЗО и диффавтоматы. К примеру, распространенная проблема, когда в розетку включается чайник или другой электроприбор, а автомат отключает нагрузку.

Важно! Большое сопротивление является причиной ложного срабатывания защиты, нагрева кабелей и пожара.

Причина может заключаться во внешних факторах, на которые сложно повлиять, а также в несоответствии номинала защиты действующим параметрам. Но в большинстве случаев, дело во внутренних проблемах. Наиболее распространенные причины ошибочного срабатывания автоматов:

• неплотный контакт на клеммах;
• несоответствие тока характеристикам провода;
• уменьшение сопротивления провода из-за устаревания.

Использование измерений позволяет получить подробные данные про параметры сети, включая переходные сопротивления, а также влияние элементов контура на его работоспособность. Другими словами, петля фаза-ноль используется для профилактики защитных устройств и корректного восстановления их функций.

Зная параметры автомата защиты конкретной линии, после проведения измерения, можно с уверенностью сказать, сможет ли автомат сработать при коротком замыкании или начнут гореть провода.

Периодичность проведения измерений

Надежная работа электросети и всех бытовых приборов возможна только в том случае, если все параметры соответствуют нормам. Для обеспечения нужных характеристик требуется периодическая проверка петли фазы-ноль. Замеры проводятся в следующих ситуациях:

1. После ввода оборудования в эксплуатацию, ремонтных работ, модернизации или профилактики сети.
2. При требовании со стороны обслуживающих компаний.
3. По запросу потребителя электроэнергии.

Справка! Периодичность проверки в агрессивных условиях — не менее одного раза в 2 года.

Основной задачей измерений является защита электрооборудования, а также линий электропередач от больших нагрузок. В результате роста сопротивления кабель начинает сильно нагреваться, что приводит к перегреву, срабатыванию автоматов и пожарам. На величину влияет множество факторов, включая агрессивность среды, температура, влажность и т.д.

Какие приборы используют?

Для измерения параметров фазы используют специальные поверенные устройства. Аппараты отличаются методиками замеров, а также конструктивными особенностями. Наибольшей популярностью среди электриков пользуются следующие измерительные приборы:

• М-417. Проверенное опытом и временем устройство, предназначенное для измерения сопротивления без отключения источника питания. Из особенностей выделяют простоту использования, габариты и цифровую индикацию. Прибор применяют в любых сетях переменного тока напряжением 380В и допустимыми отклонениями 10%. М-417 автоматически размыкает цепь на интервал до 0,3 секунды для проведения замеров.
• MZC-300. Современное оборудование для проверки состояния коммутационных элементов. Методика измерений описаны в ГОСТе 50571.16-99 и заключается в имитации короткого замыкания. Устройство работает в сетях с напряжением 180-250В и фиксирует результат за 0,3 секунды. Для большей надежности работы предусмотрены индикаторы низкого или высокого напряжения, а также защита от перегрева.
• ИФН-200. Устройство с микропроцессорным управлением для измерения сопротивления петли фаза-ноль без отключения питания. Надежный прибор гарантирует точность результата с погрешностью до 3%. Его используют в сетях с напряжением от 30В до 280В. Из дополнительных преимуществ следует выделить измерение тока КЗ, напряжения и угла сдвига фаз. Также прибор ИНФ-200 запоминает результаты 35 последних замеров.

Важно! Точность результатов измерения зависит не только от качества прибора, но и от соблюдения правил выполнения выбранной методики.

Как измеряется сопротивление петли фаза ноль

Измерение характеристик петли зависит от выбранной методики и прибора. Выделяют три основных способа:

• Короткое замыкание. Прибор подключается к рабочей цепи в наиболее отдаленной точке от вводного щита. Для получения нужных показателей устройство производит короткое замыкание и замеряет ток КЗ, время срабатывания автоматов. На основе данных автоматически рассчитываются параметры.
• Падение напряжения. Для подобного способа необходимо отключить нагрузку сети и подключить эталонное сопротивление. Испытание проводят с помощью прибора, который обрабатывает полученные результаты. Метод считается одним из наиболее безопасных.
• Метод амперметра-вольтметра. Достаточно сложный вариант, который проводят при снятом напряжении, а также используют понижающий трансформатор. Замыкая фазный провод на электроустановку, измеряют параметры и делают расчеты характеристик по формулам.

{SOURCE}

Измерение петли фаза-ноль — ElectrikTop.ru

Если в вашем доме или квартире регулярно срабатывают автоматические выключатели на вводах (перед электросчетчиком), и даже увеличение их номинала не дает результата – невозможно, например, одновременно включить стиральную машину и электрический чайник, то вам стоит провести замер полного сопротивления цепи. На языке профессионалов эта процедура называется «измерение сопротивления петли фаза-ноль».

Что такое петля фаза-ноль?

В силовых подстанциях напряжением до 1 тыс. вольт, с которых подается электроэнергия бытовым потребителям, выходные обмотки трехфазного трансформатора соединены звездой – c так называемой глухозаземленной технической нейтралью. По ней, вследствие естественного перекоса фаз, не выходящего за пределы норм эксплуатации электроустановок, может течь ток.

Теперь условно представьте, что вы единственный потребитель на линии и у вас есть только один электроприбор – электрическая лампочка. Один конец подающейся вам фазы подключен к технической нейтрали трансформатора, другой – к центральной клемме (надеемся, что это именно так) электропатрона. Через нить лампы она соединяется с нейтральным проводом.

Так образуется непрерывное кольцо, по которому циркулирует электрический ток. Вот оно и называется петлей фаза-ноль, которая обладает сопротивлением, складывающимся из удельного сопротивления проводников и нити лампы накаливания.

На практике количество элементов, составляющих полное сопротивление цепи, может быть значительно большим. Часть из них является естественным условием нормальной эксплуатации электроустановки. Другие возникают в результате нарушений, которые до поры до времени не приводят к катастрофическим последствиям.

Например, дома у вас могут быть ослаблены скрутки в клеммных коробках. Они способны добавить в общую копилку до сотен Ом! А на уличном столбе треснувший изолятор отдает часть фазы земле или заброшенный мальчишками на провода воздушный змей частично закорачивает электролинию и вызывает едва заметное – на пару вольт, падение напряжения. Вот именно эти нарушения и выявляются измерением петли фаза-ноль.

Почему срабатывают автоматы на вводах

Причины частого и необъяснимого срабатывания автоматов на вводах бывают двух типов:

1. Внешние, обусловленные нарушениями в работе электролинии.
2. Внутренние, из-за неисправности электропроводки в доме.

Внешние характеризуются стойким несоответствием норме номинала напряжения. Например, оно у вас постоянно не 220, а 200 вольт. Это сопровождается увеличением силы тока, протекающего по вашей домашней электропроводке. Увеличение номинала автоматического выключателя на входе, например, с 25 до 40 А в этом случае вам ничего не даст, кроме того, что сам автомат будет нагреваться, а при дальнейшем вашем упорствовании может даже эффектно взорваться.

Внутренних причин несколько. Самые распространенные из них:

• Неплотный контакт в клеммных коробках.
• Не соответствующее номиналу тока сечение проводов.
• Уменьшение сопротивления изоляции проводов в результате естественного старения.

Внешне они проявляются нагревом проводников и скруток. Поэтому установка более мощных автоматических выключателей приведет к пожару. Конечно, можно потратить день на то, чтобы руками перещупать все розетки, провода и скрутки в доме. Но, во-первых, это чревато электротравмой. И, во-вторых, слишком субъективно. Измерение даст лучший результат.

Как и чем измерять

Сразу скажем, что замерить сопротивление петли фаза-ноль на внешнем контуре (от силовой подстанции до вводов в дом) могут только лица из оперативно-технического персонала местного РЭС. Вам этого делать категорически нельзя. Во-вторых, это сделать не удастся из-за отсутствия нужных приборов, а если и получится, то вы не сможете воспользоваться полученным значением. Ведь вам не с чем его сравнивать – у вас нет доступа к протоколам испытаний электрической сети.

Дома вы можете сделать это двумя способами:

1. Использовать сетевое напряжение и прибор с эталонным сопротивлением.
2. Протестировать схему с помощью внешнего источника напряжения.

Перед началом измерений вам надо определить общую длину электрических проводников и вычислить их удельное сопротивление. При этом вы должны считать, что их сечение соответствует нормам электробезопасности при пропускании через них тока, сила которого равна номиналу автоматических выключателей на вводе. После этого рассчитываете сопротивление всех энергопотребителей, для чего делите квадрат напряжения на величину их паспортной мощности. Полученное значение суммируете с удельным сопротивлением проводников.

Измерение прибором с эталонным сопротивлением

В этом случае вы оставляете домашнюю электропроводку подключенной к электрической сети. Находите самую дальнюю от вводных автоматов розетку. Если контуров несколько, то измерение проводятся отдельно для каждого. Ваша цель – установить величину падения напряжения при включении эталонного сопротивления в цепь измерителя.

Если у вас нет специальных приборов для таких измерений, то используйте мультиметр и сопротивление 100 Ом, рассчитанное на работу с напряжением 230 вольт. Установив количество вольт в розетке без нагрузки, подключаете эталонное сопротивление к нейтральной линии и повторяете опыт.

После этого вам надо сравнить расчетное падение напряжения с фактическим, эти значения не должны отличаться более чем на 5–6 вольт. Проведя подобные опыты с каждой розеткой, и сдвигаясь при этом в сторону вводных автоматов, вы найдете проблемную клеммную коробку или участок проводки.

От необходимости проводить вычисления после опытов вас избавят приборы MZC-300 или ИФН-200, они выводят на дисплей значение сопротивления тестируемого участка цепи.

Измерение с внешним источником напряжения

Внешним источником напряжения может стать гальванический мегомметр. Однако при его использовании надо принять меры предосторожности и подготовить электропроводку.

• Отключить внешнюю сеть.
• Закоротить выходные клеммы автоматического выключателя на вводах или в ближайшей клеммной коробке.
• Отключить всех потребителей от розеток, вместо них установить эталонные сопротивления по 100 Ом каждое.
• Вместо светодиодных и люминесцентных ламп (экономок) установить лампы накаливания.
• Если есть дифавтоматы (АВДТ) или УЗО, установить между входными и выходными клеммами с маркировкой N перемычки из проводников того же сечения, что и в фазной линии.

Предел измерений мегомметра устанавливается по шкале кОм. Произведите опыт на самой дальней розетке и сравните полученное значение с вычисленной суммой удельного сопротивления проводников, всех эталонных сопротивлений в розетках и ламп в светильниках.

Измерение полного сопротивления цепи фаза-ноль является частью регламента по обслуживанию электрических сетей и электроустановок. Оно дает наиболее точную картину их состояния.

Поэтому результаты протоколируются и являются основанием для проведения ремонта или нахождения виновных в случае чрезвычайных ситуаций. В бытовых условиях оно применяется редко. Однако вы можете провести его и самостоятельно. При этом надо строго соблюдать все меры электробезопасности.

Измерение сопротивления петли «фаза-нуль» ВИДЕО

Добрый вечер, друзья!

Сегодня по многочисленным просьбам читателей выкладываю видео о измерении сопротивления петли «фаза-нуль».

Прошу не стрелять в «пианиста», я сыграл, как смог.

Как говорится, первый блин комом.

Поэтому после видео будет комментарий.

А теперь мои извинения, за то что я путаюсь в терминах и числах. Надеюсь в следующий раз все пойдет гораздо лучше.

Зачем измерять сопротивление петли «фаза-нуль»? 

Так как основная величина воздействующая на защитный орган автоматического выключателя (тепловое и электромагнитное реле)  является ток, возникающий в цепи, в которой установлен этот автоматический выключатель, нам необходимо знать его максимально возможную величину.

Величина тока в цепи ограничивается только сопротивлением этой цепи.

По закону Ома U=IR. Т.е. зная сопротивление цепи и напряжение, легко узнать максимально возможный ток .

Именно этот ток возникает при коротком замыкании.

Автоматический выключатель должен в течении минимального времени ( для сети с линейным напряжением 380В это время составляет 0,4 секунды) отключить аварийный участок, для предотвращения поражения током человека и уменьшения негативных последствий для другого оборудования.

Время срабатывания автомата определяется по характеристике зависимости времени отключения от тока протекающего через автомат.

Т.е. зная ток короткого замыкания мы можем по характеристике автоматического выключателя определить время его отключения при возникновении тока короткого замыкания и сделать вывод о правильности выбора автоматического выключателя.

Помните, правильно подобранный автомат возможно когда-то спасет и вашу жизнь!!! 

Отмечу, что производители как правило гарантируют мгновенное отключение автоматического выключателя (0,02 с) при протекании через него тока отсечки (ток срабатывания электромагнитного реле). Этот ток указывается обычно в кратах на крышке автомата к номинальному току.

например, как 12 Iн или «С» — характеристика при которой ток отсечки лежит в интервале от 5Iн до 10Iн.

Согласно норм автоматы следует подбирать так, чтобы их ток отсечки был на 10-25% меньше возникающего в них тока короткого замыкания для 100% уверенности их срабатывания.

То есть зная сопротивление петли «фаза-нуль» какой-то цепи, а соответственно и ток короткого замыкания, мы легко можем подобрать автомат для защиты  этой цепи или определить правильно ли подобран уже установленный автомат.

На этом у меня на сегодня все.

Успехов и жду ваших вопросов

Основы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) | Analog Devices

Реферат:

Цепи фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) используются в широком спектре высокочастотных приложений, от простых схем очистки часов до гетеродинов (гетеродинов) для высокопроизводительных каналов радиосвязи и сверхбыстрых синтезаторов частоты переключения в векторных анализаторах цепей ( ВНА). В этой статье объясняются некоторые из строительных блоков схем ФАПЧ со ссылками на каждое из этих приложений, в свою очередь, чтобы помочь новичку и эксперту в области ФАПЧ ориентироваться в выборе компонентов и компромиссах, присущих каждому отдельному приложению.В статье упоминаются семейства аналоговых устройств ADF4xxx и HMCxxx с ФАПЧ и генераторов, управляемых напряжением (ГУН), и используется ADIsimPLL (собственный симулятор схемы ФАПЧ компании Analog Devices) для демонстрации этих различных параметров производительности схемы.

Базовая конфигурация: Цепь очистки часов

В своей самой базовой конфигурации, петля фазовой автоподстройки сравнивает фазы опорного сигнала (F _REF ) к фазе регулируемого сигнала обратной связи (RF _В ) F ₀ , как показано на рисунке 1.На рисунке 2 показан контур управления с отрицательной обратной связью, работающий в частотной области. Когда сравнение находится в установившемся состоянии, а выходная частота и фаза согласованы с входящей частотой и фазой детектора ошибок, мы говорим, что ФАПЧ заблокирована. Для целей этой статьи мы будем рассматривать только классическую архитектуру цифровой ФАПЧ, реализованную в семействе ФАПЧ Analog Devices ADF4xxx.

Первым важным элементом в этой цепи является фазочастотный детектор (PFD).PFD сравнивает частоту и фазу входа REF _IN с частотой и фазой обратной связи RF _IN . ADF4002 — это система ФАПЧ, которая может быть сконфигурирована как автономный PFD (с делителем обратной связи N = 1). Таким образом, его можно использовать с высококачественным кварцевым генератором, управляемым напряжением (VCXO), и узким фильтром нижних частот для устранения зашумленных часов REF _IN .

Рисунок. 1 Базовая конфигурация ФАПЧ. Рисунок 2. Базовая конфигурация ФАПЧ.

Детектор фазовой частоты

Рисунок 3.Частотно-фазовый детектор.

Частотно-фазовый детектор на рисунке 3 сравнивает входной сигнал с F _REF на + IN и сигнал обратной связи на –IN. В нем используются два триггера D-типа с элементом задержки. Один выход Q включает источник положительного тока, а другой выход Q включает источник отрицательного тока. Эти источники тока известны как зарядовая накачка. Дополнительные сведения о работе PFD см. В разделе «Контуры фазовой автоподстройки частоты для высокочастотных приемников и передатчиков».

Используя эту архитектуру, вход на + IN ниже имеет более высокую частоту, чем -IN (рисунок 4), и результирующий выход зарядового насоса имеет высокий ток накачки, который при интеграции в фильтр нижних частот ФАПЧ будет подталкивать напряжение настройки VCO вверх.Таким образом, частота –IN будет увеличиваться по мере увеличения VCO, и два входа PFD в конечном итоге сойдутся или зафиксируются на одной и той же частоте (рисунок 5). Если частота до –IN выше, чем + IN, происходит обратное.

Рисунок 4. PFD вне фазы и синхронизации частоты. Рисунок 5. Частотно-фазовый детектор, частота и фазовая синхронизация.

Возвращаясь к нашему первоначальному примеру с зашумленными часами, которые требуют очистки, профиль фазового шума тактовых импульсов, автономный VCXO и замкнутый контур ФАПЧ можно смоделировать в ADIsimPLL.

Рисунок 6. Эталонный шум. Рисунок 7. Автономный VCXO. Рисунок 8. Общий шум ФАПЧ.

Как видно из представленных графиков ADIsimPLL, зашумленный профиль фазового шума REF _IN (рисунок 6) фильтруется фильтром нижних частот. Все в полосе шума предоставлены ссылки ФАПЧ и ОФП схема отфильтровывается фильтром нижних частот, в результате чего только намного ниже, VCXO шум (рисунок 7) за пределами полосы пропускания контура (рис 8). Когда выходная частота равна входной частоте, создается одна из простейших конфигураций ФАПЧ.Такая ФАПЧ называется ФАПЧ с очисткой тактовой частоты. Для таких приложений очистки тактовой частоты рекомендуется узкая (<1 кГц) полоса пропускания фильтра нижних частот.

Высокочастотная архитектура с целым числом N

Для генерации диапазона более высоких частот используется VCO, который настраивается в более широком диапазоне, чем VCXO. Это регулярно используется при скачкообразной перестройке частоты или при скачкообразной перестройке частоты с расширенным спектром (FHSS). В таких схемах ФАПЧ выходной сигнал многократно превышает опорную частоту. Генераторы, управляемые напряжением, содержат регулируемый элемент настройки, такой как варакторный диод, который изменяет свою емкость в зависимости от входного напряжения, обеспечивая настраиваемый резонансный контур, который позволяет генерировать диапазон частот (рисунок 9).ФАПЧ можно рассматривать как систему управления для этого ГУН.

Делитель обратной связи используется для деления частоты ГУН на частоту ЧФД, что позволяет ФАПЧ генерировать выходные частоты, кратные частоте ЧФД. Делитель может быть также использован в опорном канале, что позволяет более высокие опорные частоты, которые будут использоваться, чем частота ПФО. Такой PLL является ADF4108 от Analog Devices. Счетчики PLL — второй важный элемент, который необходимо учитывать в нашей схеме.

Рисунок 9. Генератор, управляемый напряжением.

Ключевыми рабочими параметрами ФАПЧ являются фазовый шум, нежелательные побочные продукты процесса синтеза частоты или паразитные частоты (для краткости шпоры). Для систем ФАПЧ с целым N паразитные частоты генерируются частотой PFD. Ток утечки от зарядового насоса будет модулировать порт настройки ГУН. Этот эффект ослабляется фильтром нижних частот, и чем он уже, тем сильнее фильтруется паразитная частота. Идеальный тон не должен иметь шума или дополнительной паразитной частоты (рисунок 10), но на практике фазовый шум проявляется как юбка вокруг несущей, как показано на рисунке 11.Фазовый шум с одной боковой полосой — это относительная мощность шума несущей в полосе пропускания 1 Гц, заданная при смещении частоты от несущей.

Рисунок 10. Идеальный спектр гетеродина. Рисунок 11. Фазовый шум с одной боковой полосой.

Делитель целых и дробных чисел

Для узкополосных приложений разнос каналов мал (обычно <5 МГц) и счетчик обратной связи N высокий. Получение высоких значений N с помощью небольшой схемы достигается за счет использования предварительного делителя с двойным модулем P / P + 1, как показано на рисунке 12, и позволяет вычислять значения N с вычислением N = PB + A, которое, используя в примере предварительного делителя 8/9 и значения N, равного 90, вычисляется значение 11 для B и 2 для A.Предварительный делитель двойного модуля будет делить на 9 для A или двух циклов. Затем он будет делиться на 8 для оставшихся (BA) или 9 циклов, как описано в Таблице 1. Прескалер обычно разрабатывается с использованием высокочастотной схемы, такой как схемы с биполярной эмиттерно-связанной логикой (ECL), тогда как A и B счетчики могут принимать этот выходной сигнал предделителя более низкой частоты и могут быть изготовлены с использованием более низкоскоростной КМОП-схемы. Это уменьшает площадь схемы и потребление энергии. Низкочастотные очищающие ФАПЧ, такие как ADF4002, не используют этот предделитель.

Рис. 12. ФАПЧ с двойным модулем N счетчика.

Внутриполосный (внутри полосы пропускания фильтра контура ФАПЧ) фазовый шум напрямую зависит от значения N, а внутриполосный шум увеличивается на 20log (N).Итак, для узкополосных приложений, в которых значение N высокое, внутриполосный шум преобладает за счет высокого значения N. Система, которая допускает гораздо более низкое значение N, но все же обеспечивает высокое разрешение, включается синтезатором дробного N, например ADF4159 или HMC704. Таким образом можно значительно уменьшить внутриполосный фазовый шум. На рисунках с 13 по 16 показано, как это достигается. В этих примерах две системы ФАПЧ используются для генерации частот, подходящих для гетеродина (гетеродина) системы 5G, в диапазоне от 7.От 4 ГГц до 7,6 ГГц с разрешением канала 1 МГц. ADF4108 используется в конфигурации с целым числом N (рисунок 13), а HMC704 используется в конфигурации с дробным N. HMC704 (рисунок 14) может использоваться с частотой PFD 50 МГц, что снижает значение N и, следовательно, внутриполосный шум, при этом допускает размер шага по частоте 1 МГц (или даже меньше) — улучшение на 15 Отмечается дБ (при частоте смещения 8 кГц) (рисунок 15 и рисунок 16). Однако ADF4108 вынужден использовать PFD 1 МГц для достижения того же разрешения.

Необходимо проявлять осторожность при использовании ФАПЧ с дробным коэффициентом деления, чтобы паразитные тональные сигналы не ухудшали работу системы. В системах ФАПЧ, таких как HMC704, наибольшее беспокойство вызывают целочисленные граничные шпоры (генерируемые, когда дробная часть значения N приближается к 0 или 1, например, 147,98 или 148,02, очень близка к целочисленному значению 148). Это можно смягчить путем буферизации выхода VCO на вход RF и / или тщательного планирования частоты, в котором REF _IN может быть изменен, чтобы избежать этих более проблемных частот.

Рисунок 13. Целое число N PLL.

Рисунок 14. ФАПЧ с дробным коэффициентом деления.

Рисунок 15. Внутриполосный фазовый шум ФАПЧ с целым числом N.

Рисунок 16. Внутриполосный фазовый шум ФАПЧ с дробным коэффициентом деления.

Для большинства систем ФАПЧ внутриполосный шум сильно зависит от значения N, а также от частоты PFD. Вычитание 20log (N) и 10log (F _PFD ) из плоской части измерения внутриполосного фазового шума дает добротность (FOM). Обычная метрика для выбора ФАПЧ — это сравнение FOM.Еще одним фактором, влияющим на внутриполосный шум, является шум 1 / f, который зависит от выходной частоты устройства. Вклад FOM и шум 1 / f вместе с эталонным шумом доминируют над внутриполосным шумом системы ФАПЧ.

Узкополосный гетеродин для связи 5G

Для систем связи главными спецификациями с точки зрения ФАПЧ являются величина вектора ошибок (EVM) и спецификации блокировки VCO. EVM аналогичен по объему интегрированному фазовому шуму, который учитывает вклад шума в диапазоне смещений.Для системы 5G, перечисленной ранее, пределы интеграции довольно широки, начиная с 1 кГц и заканчивая 100 МГц. EVM можно представить как процентное ухудшение идеально модулированного сигнала от его идеальной точки, выраженное в процентах (рисунок 17). Подобным образом интегрированный фазовый шум объединяет мощность шума при различных смещениях от несущей и выражает этот шум как число дБн по сравнению с выходной частотой. ADIsimPLL можно настроить для расчета EVM, интегрированного фазового шума, среднеквадратичной фазовой ошибки и джиттера.Современные анализаторы источников сигналов также включают эти числа одним нажатием кнопки (Рисунок 18). По мере увеличения плотности схем модуляции значение EVM становится критическим. Для 16-QAM требуемая минимальная EVM согласно спецификации ETSI 3GPP TS 36.104 составляет 12,5%. Для 64-QAM требование составляет 8%. Однако, поскольку EVM состоит из различных других неидеальных параметров из-за искажений усилителя мощности и нежелательных продуктов смесителя, интегральный шум (в дБн) обычно определяется отдельно.

Рисунок 17.Визуализация фазовой ошибки.

Рисунок 18. График анализатора источника сигнала.

Спецификации блокировки

VCO очень важны в сотовых системах, которые должны учитывать наличие сильных передач. Если сигнал приемника слабый, и если ГУН слишком шумный, то сигнал ближайшего передатчика может смешаться и заглушить полезный сигнал (Рисунок 19). На рисунке 19 показано, как ближайший передатчик (на расстоянии 800 кГц), передающий с мощностью –25 дБмВт, может, если ГУН приемника зашумлен, подавить полезный сигнал с уровнем –101 дБмВт.Эти спецификации являются частью стандарта беспроводной связи. Спецификации блокировки напрямую влияют на требования к производительности VCO.

Рисунок 19. Шумоподавители VCO.

Генераторы, управляемые напряжением (ГУН)

Следующим элементом схемы ФАПЧ, который следует рассмотреть в нашей схеме, является генератор, управляемый напряжением. При использовании ГУН необходим фундаментальный компромисс между фазовым шумом, частотным покрытием и потребляемой мощностью. Чем выше добротность (Q) генератора, тем ниже фазовый шум ГУН.Однако схемы с более высокой добротностью имеют более узкие частотные диапазоны. Увеличение мощности также снизит фазовый шум. Если посмотреть на семейство ГУН компании Analog Devices, HMC507 охватывает диапазон от 6650 МГц до 7650 МГц, а шум ГУН на частоте 100 кГц составляет приблизительно –115 дБн / Гц. Напротив, HMC586 покрывает полную октаву от 4000 МГц до 8000 МГц, но имеет более высокий фазовый шум –100 дБн / Гц. Одна из стратегий минимизации фазового шума в таких ГУН — увеличить диапазон настройки напряжения V _TUNE до ГУН (до 20 В или больше).Это увеличивает сложность схемы ФАПЧ, так как большинство накачки ФАПЧ могут настраиваться только на 5 В, поэтому активный фильтр, использующий операционные усилители, используется для увеличения напряжения настройки схемы ФАПЧ самостоятельно.

Многополосные интегрированные ФАПЧ и ГУН

Другой стратегией увеличения частотного охвата без ухудшения фазового шума ГУН является использование многополосного ГУН, в котором перекрывающиеся диапазоны частот используются для покрытия октавы частотного диапазона, а более низкие частоты могут генерироваться с помощью делителей частоты на выходе ГУН. .Таким устройством является ADF4356, в котором используются четыре основных ядра VCO, каждое с 256 перекрывающимися частотными диапазонами. Внутренние делители эталонной частоты и обратной связи используются устройством для выбора соответствующего диапазона ГУН, этот процесс известен как выбор диапазона ГУН или автокалибровка.

Широкий диапазон настройки многополосных VCO делает их пригодными для использования в широкополосной аппаратуре, в которой они генерируют широкий диапазон частот. 39-битное разрешение дробного N также делает их идеальными кандидатами для приложений с точной частотой.В таких приборах, как векторные анализаторы цепей, очень важна сверхбыстрая скорость переключения. Это может быть достигнуто за счет использования очень широкой полосы пропускания фильтра нижних частот, который очень быстро настраивается на конечную частоту. В этих приложениях можно обойти процедуру автоматической калибровки частоты, используя справочную таблицу со значениями частот, непосредственно запрограммированными для каждой частоты. Настоящие одноядерные широкополосные ГУН, такие как HMC733, также могут использоваться с меньшей сложностью.

Для схем с фазовой автоподстройкой частоты полоса пропускания фильтра нижних частот имеет прямое влияние на время установления системы.Фильтр нижних частот — последний элемент в нашей схеме. Если время установления критично, полосу пропускания контура следует увеличить до максимально допустимой для достижения стабильной синхронизации и соответствия целям фазового шума и паразитных частот. Узкополосные требования в канале связи означают, что оптимальная ширина полосы фильтра нижних частот для минимального интегрированного шума (от 30 кГц до 100 МГц) составляет около 207 кГц (рисунок 20) с использованием HMC507. Это обеспечивает приблизительно –51 дБн интегрального шума и обеспечивает синхронизацию частоты с погрешностью 1 кГц примерно за 51 мкс (рисунок 22).

В отличие от этого, широкополосный HMC586 (охватывающий от 4 ГГц до 8 ГГц) обеспечивает оптимальный среднеквадратичный фазовый шум с более широкой полосой пропускания ближе к полосе пропускания 300 кГц (рисунок 21), достигая –44 дБн интегрального шума. Однако он обеспечивает синхронизацию частоты с той же спецификацией менее чем за 27 мкс (рисунок 23). Правильный выбор деталей и схема окружения имеют решающее значение для достижения наилучшего результата для приложения.

Рисунок 20. Фазовый шум HMC704 плюс HMC507.

Рисунок 21. Фазовый шум HMC704 плюс HMC586.

Рисунок 22. Установка частоты: HMC704 плюс HMC507.

Рисунок 23. HMC704 плюс HMC586.

Тактовая частота с низким джиттером

Для высокоскоростных цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) и высокоскоростных аналого-цифровых преобразователей (АЦП) чистая тактовая частота дискретизации с низким уровнем джиттера является важным строительным блоком. Для минимизации внутриполосного шума желательно низкое значение N; но для минимизации паразитного шума предпочтительнее целое число N.Тактовая частота обычно имеет фиксированную частоту, поэтому частоты можно выбирать так, чтобы частота REF _IN была точным целым кратным входной частоты. Это обеспечивает наименьший внутриполосный шум ФАПЧ. ГУН (интегрированный или нет) необходимо выбирать так, чтобы он имел достаточно низкий уровень шума для приложения, уделяя особое внимание широкополосному шуму. Затем необходимо аккуратно разместить фильтр нижних частот, чтобы гарантировать, что внутриполосный шум ФАПЧ пересекается с шумом ГУН — это обеспечивает наименьшее среднеквадратичное дрожание.Фильтр нижних частот с запасом по фазе 60 ° обеспечивает самый низкий пиковый уровень фильтра, что минимизирует джиттер. Таким образом, синхронизация с низким джиттером находится между применением очистки тактовой частоты первой схемы, обсуждаемой в этой статье, и возможностью быстрого переключения последней обсуждаемой схемы.

Для схем синхронизации среднеквадратичное дрожание тактовой частоты является ключевым параметром производительности. Это можно оценить с помощью ADIsimPLL или измерить с помощью анализатора источника сигнала. Для высокопроизводительных компонентов системы ФАПЧ, таких как ADF5356, относительно широкая полоса пропускания фильтра нижних частот 132 кГц вместе со сверхнизким источником REF _IN , таким как Wenxel OCXO, позволяет пользователю разрабатывать тактовые частоты со среднеквадратичным джиттером ниже 90 фс (Рисунок 26 ).Управление размещением полосы пропускания петлевого фильтра (LBW) системы ФАПЧ показывает, как ее слишком сильное уменьшение приводит к тому, что шум ГУН начинает преобладать при малых смещениях (Рисунок 24), когда внутриполосный шум ФАПЧ фактически будет ниже, и увеличивается. это слишком много означает, что внутриполосный шум преобладает на смещениях, где вместо этого шум ГУН будет значительно ниже (рисунок 25).

Рисунок 24. LBW = 10 кГц, джиттер 331 фс.

Рисунок 25. LBW = 500 кГц, джиттер 111 фс.

Рисунок 26. LBW = 132 кГц, джиттер 83 фс.

Ссылки

Коллинз, Ян. «Интегрированные ФАПЧ и ГУН для беспроводных приложений». Радиоэлектроника , 2010.

Кертин, Майк и Пол О’Брайены. «Контуры фазовой автоподстройки частоты для высокочастотных приемников и передатчиков». Аналоговый диалог, Том. 33, 1999.

.

Измерение коэффициента усиления контура [Analog Devices Wiki]

Цель:

Целью этой лабораторной работы является применение метода инжекции напряжения с использованием анализатора цепей ADALM2000 и трансформатора для измерения коэффициента усиления контура системы отрицательной обратной связи, такой как каскад усиления инвертирующего операционного усилителя.

Фон:

Отрицательная обратная связь обычно используется в системах управления.На рисунке 1 показана простая система с отрицательной обратной связью.

Рисунок 1 Система отрицательной обратной связи

Выходное напряжение связано с входным напряжением следующим образом:

Это передаточная функция с обратной связью. T (S) называется усилением контура, которое является произведением всех усилений вокруг контура и в данном случае равно T (S) = G (S) H (S).

С помощью коэффициента усиления контура мы можем применить критерий устойчивости Найквиста для измерения коэффициента усиления и запаса по фазе и определения общей стабильности замкнутой системы.

Коэффициент усиления системы может быть получен из математической модели системы. Такие модели часто не учитывают всех паразитов и нежелательных эффектов, которые могут существовать в реальной системе. Может быть очень полезно измерить усиление контура системы отрицательной обратной связи в процессе проектирования.

Измерение коэффициента усиления контура

Одним из методов измерения коэффициента усиления контура в системах с отрицательной обратной связью является метод ввода напряжения. Ниже показано, как метод ввода напряжения может быть применен на практике и что необходимо учитывать для достижения правильных результатов.

Используя подходящий инжекционный трансформатор (комплект аналоговых деталей ADALP2000 содержит HPh2-1400L), мы можем подать тестовое напряжение в соответствующую точку инжекции в контуре обратной связи системы. Затем отклик контура можно измерить с помощью сетевого анализатора, такого как ADALM2000.

На рисунке 2 показана установка, использующая метод ввода напряжения для измерения коэффициента усиления системы обратной связи. В контур обратной связи в точке инжекции вставлен резистор низкого номинала.Вторичная обмотка инжекционного трансформатора подключена к инжекционному резистору для подачи испытательного напряжения. Это позволяет подавать испытательное напряжение без изменения рабочей точки смещения постоянного тока в системе.

Рисунок 2 Метод подачи напряжения

Входы анализатора цепей подключаются к обеим сторонам инжекционного резистора с помощью датчиков напряжения. Затем измеряется усиление контура путем измерения комплексного усиления напряжения от точки A до B.

Где T (S) — измеренное усиление контура, а В _Sig и В _Ref — напряжения, измеренные анализатором цепей.

Измеренное усиление контура, T (S) приблизительно равно фактическому усилению контура, если выполняются следующие два условия.

Состояние 1

Полное сопротивление вокруг контура обратной связи (Z _IN (S) блока H (S)) намного больше, чем полное сопротивление при взгляде назад от точки впрыска (Z _OUT (S) блока G (S)) .

Условие 2

Второе условие, которое должно быть выполнено, чтобы гарантировать, что измеренное усиление контура приблизительно равно реальному усилению контура:

Из этих условий мы видим, что важно выбрать подходящую точку впрыска, которая удовлетворяет обоим условиям.

Первое условие часто выполняется, например, на выходе операционного усилителя, который обычно имеет низкий импеданс. Другие подходящие точки обычно находятся на входах с высоким импедансом, таких как входы операционных усилителей.

Второе условие проверить сложнее. Особенно внимательно следует проверять результаты с малым усилением контура выше частоты кроссовера.

Величина инжектируемого напряжения должна быть как можно более низкой, чтобы избежать больших эффектов сигнала, поскольку насыщение или другие нелинейности будут влиять на измерение.

Размер инжекционного резистора не влияет напрямую на результат измерения, если он остается относительно небольшим. 50 Ом или меньше — хорошее число.

Частотная характеристика трансформатора и динамический диапазон анализатора цепей ограничивают измерение коэффициента усиления контура. В приведенной ниже лабораторной работе вы будете использовать трансформатор HPh2-1400L, который имеет полезную частотную характеристику от 10 кГц до 5 МГц . Для измерения отклика контура на более низких частотах потребуется трансформатор с гораздо большей индуктивностью обмотки.HPh2-1400L или аналогичные широкополосные трансформаторы, такие как T1-6T (Minicircuits) или WB1010 (Coilcraft), должны быть достаточными для наблюдения отклика контура, близкого к единичному усилению (0 дБ ) некоторых операционных усилителей, поставляемых в ADALP2000. Комплект аналоговых деталей при подключении в качестве инвертирующих каскадов усиления с соотношениями резисторов обратной связи (H (S)) или коэффициентом обратной связи от 1/2 до 1/11.

Материалы:

Модуль активного обучения ADALM2000
Макетная плата без пайки и комплект перемычек
Резисторы 2–10 Ом
1– Резистор 100 Ом
2– Резисторы 1 кОм
Резистор 1–10 кОм
1 — Операционный усилитель OP27
1 — OP37 op -усилитель
1 — операционный усилитель OP97
1 — трансформатор HPh2-1400L (или трансформаторы, T1-6T от Minicircuits, WB1010 от Coilcraft)
2 — 0.Конденсаторы 1 мкФ (используются для разъединения источников питания Vp и Vn)

Направление:

Создайте схему измерения, как показано на рисунке 3 ниже. Не забудьте подать питание на операционный усилитель, +5 В на контакт 7 и -5 В на контакт 4 с помощью конденсаторов емкостью 0,1 мкФ, используемых для разъединения источников питания Vp и Vn (для простоты на схематической диаграмме не показаны). Если вы используете трансформатор HPh2-1400L для T ₁ , вы должны соединить три из 6 обмоток последовательно для первичной и оставшиеся три обмотки последовательно для вторичной (более подробную информацию см. В этом упражнении по трансформаторам).Резистор R ₁ установлен на 1 кОм, а R ₂ установлен на 1 кОм или 10 кОм для проверки различных коэффициентов усиления контура с тремя разными операционными усилителями. Делитель напряжения R ₄ и R ₅ служит двум целям. Сначала резистор 10 Ом R ₄ соответствует сопротивлению резистора, вставленного в контур обратной связи, R ₃ . AWG в ADALM2000 не может напрямую управлять резистором 10 Ом, поэтому 100 Ом R ₅ увеличивает сопротивление нагрузки до значения, достаточно высокого для безопасного управления AWG.Ослабление делителя также позволяет нам установить достаточно высокую амплитуду AWG, чтобы обеспечить сигнал с низким уровнем шума, при этом подавая небольшой сигнал в контур.

Рисунок 3 Настройка измерения усиления контура

Настройка оборудования:

Зеленые квадраты указывают, где подключить модуль ADALM2000 AWG, каналы осциллографа и источники питания. Обязательно включайте блоки питания только после того, как дважды проверите проводку.

Откройте окно управления источником питания, чтобы включить и выключить фиксированные источники питания +5 и -5 В.Откройте инструмент анализатора цепей и установите развертку на запуск с частотой 10 кГц и остановку на частоте 5 МГц . Максимальное усиление должно быть установлено на 1X. Установите амплитуду на 3 В от пика до пика и смещение на ноль вольт. По шкале Боде установите максимальное значение 40 дБ и диапазон 80 дБ . Установите верхнюю часть фазы на 180º и диапазон на 360º. В области каналов нажмите на использовать канал 1 как ссылку. Установите количество шагов на 500.

Рисунок 4. Макетная схема измерения коэффициента усиления контура.

Процедура:

Начните с использования усилителя OP97 с меньшей полосой пропускания из комплекта деталей ADALP2000 для ваших первых измерений.При обоих R ₁ и R ₂ равных 1 кОм. Включите источники питания и выполните одиночную развертку. Обратите внимание на частоту, на которой коэффициент усиления контура равен единице (0 дБ ), и фазу на этой частоте. Обязательно экспортируйте данные развертки в файл .csv для дальнейшего анализа в Excel или Matlab.

Пример графика представлен на рисунке 5.

Рисунок 5. График измерения коэффициента усиления контура

Затем замените усилитель OP97 на усилитель OP27 с большей полосой пропускания из комплекта деталей.Обязательно отключите источники питания перед отключением операционного усилителя от вашей схемы. Включите источники питания и выполните одиночную развертку. Обратите внимание на новую частоту, где коэффициент усиления контура равен единице (0 дБ ), и фазу на этой частоте и сравните ее с результатом измерения для OP97. Обязательно экспортируйте данные развертки в файл .csv для дальнейшего анализа в Excel или Matlab. Теперь замените R ₂ резистором 10 кОм. Выполните одиночный проход. Обратите внимание на новую частоту, на которой коэффициент усиления контура равен единице (0 дБ ), и фазу на этой частоте и сравните ее с результатом измерения для OP27 с R ₂ , равным 1 кОм.

Затем замените усилитель OP27 на усилитель OP37 из комплекта деталей. Обязательно отключите источники питания перед отключением операционного усилителя от вашей схемы. Включите источники питания и выполните одиночную развертку. Обратите внимание на новую частоту, где коэффициент усиления контура равен единице (0 дБ ), и фазу на этой частоте и сравните это с результатом измерения для OP27 с R ₂ , равным 10 кОм. Обязательно экспортируйте данные развертки в файл .csv для дальнейшего анализа в Excel или Matlab.

Вопросы:

университет / курсы / электроника / electronics-lab-loop-gain.txt · Последнее изменение: 25 июня 2020 г., 22:07 (внешнее редактирование)

.

Zero Overhead Loop — Справка разработчика

Переключить навигацию

• Инструменты разработки
  • Какие инструменты мне нужны?
  • Программные средства
    • Начни здесь
    • MPLAB® X IDE
      • Начни здесь
      • Установка
      • Введение в среду разработки MPLAB X
      • Переход на MPLAB X IDE
        • Переход с MPLAB IDE v8
        • Переход с Atmel Studio
      • Конфигурация
      • Плагины
      • Пользовательский интерфейс
      • Проектов
      • файлов
      • Редактор
        • Редактор
        • Интерфейс и ярлыки
        • Основные задачи
        • Внешний вид
        • Динамическая обратная связь
        • Навигация
        • Поиск, замена и рефакторинг
        • Инструменты повышения производительности
          • Инструменты повышения производительности
          • Автоматическое форматирование кода
          • Список задач
          • Сравнение файлов (разница)
          • Создать документацию
      • Управление окнами
      • Сочетания клавиш
      • Отладка
      • Контроль версий
      • Автоматизация
        • Язык управления стимулами (SCL)
        • Отладчик командной строки (MDB)
        • Создание сценариев IDE с помощью Groovy
      • Поиск и устранение неисправностей
      • Работа вне MPLAB X IDE
      • Прочие ресурсы
    • Улучшенная версия MPLAB Xpress
    • MPLAB Xpress
    • MPLAB IPE
    • Программирование на C
    • Компиляторы MPLAB® XC
      • Начни здесь
      • Компилятор MPLAB® XC8
      • Компилятор MPLAB XC16
      • Компилятор MPLAB XC32
      • Компилятор MPLAB XC32 ++

      Охват кода

      • MPLAB
    • Компилятор IAR C / C ++
    • Конфигуратор кода MPLAB (MCC)
    • Гармония MPLAB v2
    • Гармония MPLAB v3
    • среда разработки Atmel® Studio
    • Atmel СТАРТ (ASF4)
    • Advanced Software Framework v3 (ASF3)
      • Начни здесь
      • ASF3 Учебники
        • ASF Audio Sine Tone Учебное пособие
        • Интерфейс ЖК-дисплея с SAM L22 MCU Учебное пособие
    • Блоки устройств MPLAB® для Simulink®
    • Утилиты

    Инструменты проектирования

    • FPGA
    • Аналоговый симулятор MPLAB® Mindi ™
  • Аппаратные средства
    • Начни здесь
    • Сравнение аппаратных средств
    • Средства отладки и память устройства
    • Исполнительный отладчик
    • Демо-платы и стартовые наборы
    • Внутрисхемный эмулятор MPLAB® REAL ICE ™
    • Эмулятор SAM-ICE JTAG

    Внутрисхемный эмулятор

    • Atmel® ICE
    • Power Debugger
    • Внутрисхемный отладчик MPLAB® ICD 3
    • Внутрисхемный отладчик MPLAB® ICD 4

    Внутрисхемный отладчик

    • PICkit ™ 3
    • Внутрисхемный отладчик MPLAB® PICkit ™ 4
    • MPLAB® Snap
    • MPLAB PM3 Универсальный программатор устройств
    • Принадлежности
      • Заголовки эмуляции и пакеты расширения эмуляции
      • Пакеты расширения процессора и отладочные заголовки
        • Начни здесь

        Обзор

        • PEP и отладочных заголовков
        • Требуемый список заголовков отладки
          • Таблица обязательных отладочных заголовков
          • AC162050, AC162058
          • AC162052, AC162055, AC162056, AC162057
          • AC162053, AC162054
          • AC162059, AC162070, AC162096
          • AC162060
          • AC162061
          • AC162066
          • AC162083
          • AC244023, AC244024
          • AC244028
          • AC244045
          • AC244051, AC244052, AC244061
          • AC244062
        • Необязательный список заголовков отладки
          • Список необязательных отладочных заголовков — устройства PIC12 / 16
          • Необязательный список заголовков отладки — устройства PIC18
          • Необязательный список заголовков отладки — устройства PIC24
        • Целевые следы заголовка отладки
        • Отладочные подключения заголовков
    • SEGGER J-Link
    • K2L Сетевые инструментальные решения
    • Рекомендации по проектированию средств разработки
    • Ограничения отладки — микроконтроллеры PIC
    • Инженерно-технические примечания (ETN) [[li]] Встраиваемые платформы chipKIT ™

• Проектов
  • Начни здесь
  • Преобразование мощности
    • AN2039 Четырехканальный секвенсор питания PIC16F1XXX
  • 8-битные микроконтроллеры PIC®
  • 8-битные микроконтроллеры AVR®
  • 16-битные микроконтроллеры PIC®
  • 32-битные микроконтроллеры SAM
  • 32-битные микропроцессоры SAM
    • Разработка приложений SAM MPU с MPLAB X IDE

    Примеры пакетов программного обеспечения

    • SAM MPU
  • Запланировано дополнительное содержание…

• Продукты
  • 8-битные микроконтроллеры PIC

.

Расчет трехфазной активной и реактивной мощности

Блок измерения мощности (трехфазный) измеряет действительную и
реактивная мощность элемента в трехфазной сети. Блок выводит мощность
количества для каждого частотного компонента, указанного в выбранном симметричном
последовательность.

Используйте этот блок для измерения мощности как для синусоидальных, так и для несинусоидальных периодических сигналов.
сигналы. Для измерения однофазной мощности рассмотрите возможность использования Power
Блок измерения.

Установите для параметра Время выборки значение 0 для
работа в непрерывном режиме или явно для работы в дискретном времени.

Укажите вектор всех частотных компонентов, которые необходимо включить в выходную мощность, используя
Номера гармоник параметр:

Уравнения

Для каждой указанной гармоники k блок вычисляет действительную
мощность P _k и реактивная мощность
Q _k для указанной последовательности от
уравнение вектора:

Pk + jQk = 32 (VkejθVk) (IkejθIk¯),

где:

• VkejθVk — вектор, представляющий
  k — составляющая напряжения выбранной последовательности.

• IkejθIk¯ — комплексное сопряжение IkejθIk, вектора, представляющего
  k — составляющая тока выбранной последовательности.

Выберите симметричную последовательность, используемую при расчете мощности, используя
Последовательность параметр:

• Положительный :

  VkejθVk = Vk + ejθVk +, IkejθIk = Ik + ejθIk +

• Отрицательный :

  VkejθVk = Vk − ejθVk−, IkejθIk = Ik − ejθIk−

• Ноль :

  VkejθVk = Vk0ejθVk0, IkejθIk = Ik0ejθIk0

Блок вычисляет симметричный набор векторов напряжения + -0
из набора векторов напряжения abc с использованием симметричного
преобразование компонентов S :

[Vk + ejθVk + Vk − ejθVk − Vk0ejθVk0] = S [VkaejθVkaVkbejθVkbVkcejθVkc].

Дополнительные сведения об этом преобразовании см. В разделе Симметричный.
Преобразование компонентов.

Блок получает этот набор векторов напряжения abc от
трехфазное входное напряжение V (t) as:

[VkaejθVkaVkbejθVkbVkcejθVkc] = 2T∫t − TtV (t) sin (2πkFt) dt + j2T∫t − TtV (t) cos (2πkFt) dt,

где T — период входного сигнала, или
эквивалентно обратной его базовой частоте F .

Блок вычисляет симметричный набор векторов тока точно так же, как и
делает напряжение.

Если входные сигналы имеют конечное число гармоник n ,
общая активная мощность P и полная реактивная мощность Q
для указанной последовательности можно рассчитать из их составляющих:

Суммирование для Q не включает DC
компонент ( k = 0 ), потому что этот компонент только способствует
Реальная власть.

.