Закрыть

Проверка петли фаза ноль методика: Методика измерения полного сопротивления цепи «фаза-нуль» и тока короткого замыкания

Содержание

существующие методики расчёта, используемые приборы контроля цепи

Представить себе жизнь современного человека без электричества и разнообразных электроприборов попросту невозможно. Сборку различных агрегатов и электрических схем можно выполнить самостоятельно. Необходимо лишь в точности следовать имеющейся документации, а также проводить замер полного сопротивления цепи фаза-ноль, что позволит обеспечить беспроблемность эксплуатации электрооборудования и его полную безопасность.

Параметры защиты

Электрический ток имеет разрушительную силу, поэтому опасен для оборудования, материальных ценностей и живых организмов. Для защиты от поражения высоким напряжением в прошлом использовались различные изоляции из диэлектриков и проводились замеры параметров работы электролиний.

Сегодня при эксплуатации разнообразных электроустройств используются всевозможные устройства защитного отключения и автоматические выключатели, которые обеспечивают полную безопасность эксплуатации оборудования. Также применяются защитные меры, в том числе разделение рабочего нуля и заземление электротехники.

В процессе эксплуатации параметры электросетей и используемого оборудования может изменяться, что объясняется особенностями работы техники и износом силовых линий.

Потребуется на регулярной основе выполнять проверку соответствия текущих характеристик требуемым нормативам по безопасности электрических сетей. Только так можно будет обеспечить полную беспроблемность эксплуатации техники, исключив одновременно поражение электротоком.

Выполняются следующие замеры и контроль:

  • Проверка ДИФ-автоматов и УЗО.
  • Испытание током нагрузки автоматических выключателей.
  • Замер сопротивления цепи.
  • Измерение цепи фазы.
  • Замер сопротивления изоляции.
  • Испытание другого защитного технологического оборудования.

Подобные работы не представляют особой сложности, поэтому, имея начальные навыки в электротехнике и используя соответствующее оборудование, можно все замеры выполнить самостоятельно, что обеспечивает правильность работы техники и экономит расходы домовладельца на обращение к профессиональным специалистам.

Контроль параметров электросети выполняется на постоянной основе, вне зависимости от типа приборов и режимов их эксплуатации.

Для чего осуществляют измерение

Основной задачей выполнения измерения петли фазы-ноль является защита кабелей и электрооборудования от перегрузок, которые могут возникать в процессе эксплуатации техники. Высокое сопротивление электрокабелей приводит к перегреву линии, что, в конечном счёте, может спровоцировать короткое замыкание и пожар. На показатели фазы влияют различные параметры, в том числе окружающая среда, характеристики воздушной линии, качество кабеля.

При выполнении замеров в обязательном порядке включают контакты имеющейся автоматической защиты, контакторы, рубильники, проводники напряжения к электроустановкам. В качестве таких проводников используются силовые кабели, которые подают в фазу-ноль к запитываемой технике.

Полное сопротивление фазы-ноль рассчитывается с помощью специальных формул, которые учитывают материал и сечение проводников, протяжённость линии и ряд других параметров. Получить максимально точные результаты измерений можно лишь обследовав физическую цепь, к которой подключены различные электроустройства.

При наличии в электроцепи устройства защитного отключения его при выполнении измерений в обязательном порядке отключают, что позволяет получить максимально точные данные. Используемые УЗО при прохождении больших токов обесточивают сеть, поэтому получить достоверные результаты будет невозможно.

Существующие методики расчетов

Измерение фазы-ноль может выполняться с помощью различных методик.

В промышленности и с электрооборудованием, где требуется максимально возможная точность расчетов, используются специальные приборы, которые имеют минимальную погрешность. Также в таком случае используются соответствующие формулы, которые учитывают различные факторы, влияющие на качество полученных данных. В бытовых условиях будет достаточно использование простейших измерителей, что поможет получить необходимую информацию.

Наибольшее распространение получили следующие методики измерения петли фаза-ноль:

  • Метод падения напряжения.
  • Метод короткого замыкания в цепи.
  • Использование амперметра-вольтметра.

При использовании метода снижения напряжения все замеры проводят при отключении нагрузки, после чего в цепь включают нагрузочное сопротивление с заранее рассчитанной величиной. С помощью специального устройства измеряется величина нагрузки в цепи, после чего полученные результаты сверяются с эталоном, проводятся соответствующие расчеты, которые сравниваются с нормативными данными.

Метод коротких замыканий в цепи подразумевает подключение к сети специального прибора, создающего искусственные короткие замыкания в необходимой потребителю точке. С использованием специальных устройств определяют величину тока короткого замыкания, а также время срабатывания защиты. Полученные данные сверяются с нормативными показателями, после чего рассчитывается соответствие электроцепи действующим нормативам и требованиям.

При использовании метода амперметра-вольтметра снимают с цепи питающее напряжение, после чего подключают к сети понижающий трансформатор, замыкают фазный провод действующей электроустановки. Полученные данные обрабатывают, и, используя специальные формулы, определяют необходимые параметры.

Наибольшее распространение на сегодняшний день получила методика измерения петли фаза-нуль методом подключения нагрузочного сопротивления. Такой способ сочетает простоту использования, максимальную точность, поэтому он применяется как в быту, так и при необходимости получения сверхточных данных. При необходимости контроля показателя фазы в одном здании сопротивление нагрузки подключают в самом дальнем доступном участке цепи. Подключение приборов осуществляется к предварительно защищенным контактам, что позволит избежать падения напряжения и ослабления силы тока.

Первоначальные измерения выполняют без подключения нагрузки, после чего с помощью амперметра производится контроль с точной нагрузкой. По результатам полученных данных рассчитывают сопротивление петли фаза-ноль.

Также имеется возможность использования специальных устройств, которые с помощью соответствующей шкалы позволяют получить нужное сопротивление, обеспечивая максимально возможную точность рассчитанных данных.

При измерении этого показателя рассчитанных данных хватает для определения качества электросети в быту. В промышленности при выполнении соответствующего контроля составляется протокол, куда заносят все полученные величины. В таком протоколе выполняют соответствующие расчеты, после чего бумага подписывается инженерами и прикладывается к общей нормативно-технической документации.

Используемые высокоточные приборы

Для измерений и расчетов фазы могут применяться как стандартные амперметры и вольтметры, использование которых не представляет сложности, так и узкоспециализированные приборы. Последние обеспечивают максимально возможную точность полученных данных по параметрам электросети. Наибольшее распространение получили следующие измерительные приборы.

M417 — это надежный проверенный годами прибор, разработанный специально для измерения показателя сопротивления в цепи фазы-ноль. Одной из особенностей этого прибора является возможность проведения всей работы без снятия питания, что существенно упрощает контроль за состоянием электросети. Этот аппарат использует метод падения напряжения, обеспечивает максимальную возможную точность полученных расчетов. Допускается использование М417 в цепи с глухозаземленной нейтралью и напряжением в 380 Вольт. Единственный недостаток использования этого приспособления — это необходимость калибровки устройства перед началом работы.

MZC-300 — измерительное устройство нового поколения, которое построено на базе мощного микропроцессора. Приборы используют метод падения напряжения с подключением сопротивления в 10 Ом. MZC-300 обеспечивает время замера на уровне 0,03 секунды и может использоваться в сетях с напряжением 180−250 Вольт. Прибор для обеспечения точности данных подключают в дальней точке сети, после чего нажимают кнопку Старт, а полученный результат выводится на небольшой цифровой дисплей. Все расчёты выполняет микропроцессор, что существенно упрощает контроль фазы.

ИФН-200 — многофункциональный прибор, позволяющий выполнять измерения фазы. Работает устройство с напряжением 180−250 Вольт. Имеются соответствующие разъемы для упрощения подключения к сети, а использование этого приспособления не представляет какой-либо сложности. Ограничение на измерении в цепи составляет 1 кОм, при превышении которого срабатывает защита и отключается устройство, предотвращая его перегрузку. Выполнен прибор на базе мощного микропроцессора и имеет встроенную память на 35 последних вычислений.

Методика измерения петли фаза-ноль:

 Существует несколько методов измерения:

  • метод падения напряжения в отключенной цепи

  • метод падения напряжения на нагрузочном сопротивлении

  • метод короткого замыкания цепи

 Электролаборатория использует для измерения петли фаза-ноль электроизмерительный прибор MZC-300 от фирмы Sonel, который работает по методу падения напряжения на нагрузочном сопротивлении. Этот метод рекомендуется к использованию ГОСТом  50571.16-99

В соответствии с ПТЭЭП для контроля чувствительности защит к однофазным замыканиям на землю в установках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью необходимо выполнять измерения сопротивления петли “фаза-нуль”.

Для измерения сопротивления петли “фаза-нуль” существует ряд приборов, различающихся схемами, точностью и др. Области применения различных приборов приведены в таблице

Приборы для измерения электрических параметров заземляющих устройств, в том числе  измерения сопротивления петли фаза-нуль

Тип прибора или метод

Измеряемый параметр

Примечание

М-417

Сопротивление петли с последующим вычислением тока однофазного замыкания

Область применения – контроль

ЭКО-200

Ток однофазного замыкания на землю

Область применения – контроль

ЭКЗ-01

Ток однофазного замыкания на землю

Область применения – контроль

Амперметр + вольтметр

Напряжение и ток

Высокая точность (область применения – измерения)

Проверка производится для наиболее удаленных и наиболее мощных электроприемников, но не менее 10% их общего количества. Проверку можно производить расчетом по формуле Zпет = Zп + Zт / 3 где Zп— полное сопротивление проводов петли фаза-нуль; Zт — полное сопротивление питающего трансформатора. Для алюминиевых и медных проводов Zпет = 0,6 Ом/км.

По Zпет определяется ток однофазного короткого замыкания на землю: Iк = Uф / Zпет Если расчет показывает, что кратность тока однофазного замыкания на землю на 30% превышает допустимые кратности срабатывания защитных аппаратов, указанные в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ), то можно ограничиться расчетом. В противном случае следует провести прямые измерения тока короткого замыкания специальными приборами, например, типов ЭКО-200, ЭКЗ-01 или по методу амперметра-вольтметра на пониженном напряжении.

Метод амперметра — вольтметра при измерении сопротивления петли фаза-нуль

Испытуемое электрооборудование отключают от сети. Измерение производят на переменном токе от понижающего трансформатора. Для измерения делается искусственное замыкание одного фазного провода на корпус электроприемника. Схема испытания -приведена на рисунке.

Схема измерения сопротивления петли фаза — нуль по методу амперметра — вольтметра. 

После подачи напряжения измеряются ток I и напряжение U, измерительный ток должен быть не менее 10 — 20 А. Сопротивление измеренной петли Zп=U/I. Полученное значение Zп должно быть арифметически сложено с расчетным значением полного сопротивления одной фазы питающего трансформатора Rт/3.

Программа проведения измерений сопротивления петли фаза-нуль

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

2. Подготовка необходимых электроизмерительных приборов и испытательных устройств, проводников и защитных средств.

3. После выполнения организационно-технических мероприятий и допуска на объект, выполнение измерений и испытаний

4. Оценка и обработка результатов измерений и испытаний.

5. Оформление измерений и испытаний.

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

Методы измерения частоты переменного тока

Частотомер — прибор для измерения частоты

Частотомер, прибор для измерения частоты периодических процессов (колебаний).

Для измерения частоты электрических колебаний применяют электромеханические, электродинамические, электронные, электромагнитные, магнитоэлектрические Ч. Простейший электромеханический Ч. вибрационного типа состоит из электромагнита и ряда упругих пластин (как в механическом Ч.) на общем основании, соединённом с якорем электромагнита. Измеряемые электрические колебания подают в обмотку электромагнита; возникающие при этом колебания якоря передаются пластинам, по вибрации которых определяют значение измеряемой частоты. В электродинамических Ч. основным элементом является логометр, в одну из ветвей которого включен колебательный контур, постоянно настроенный на среднюю для диапазона измерений данного прибора частоту. При подключении такого Ч. к электрической цепи переменного тока измеряемой частоты подвижная часть логометра отклоняется на угол, пропорциональный сдвигу фаз между токами в катушках логометра, который зависит от соотношения измеряемой частоты и резонансной частоты колебательного контура.

Непосредственное измерение частоты производят частотомерами, в основу которых положены различные методы измерения в зависимости от диапазона измеряемых частот и требуемой точности измерения. Наиболее распространенными методами измерения частоты являются:

Метод перезаряда конденсатора за каждый период измеряемой частоты. Среднее значение тока перезаряда пропорционально частоте и измеряется магнитоэлектрическим амперметром, шкала которого проградуирована в единицах частоты. Выпускают конденсаторные частотомеры с пределом измерения 10 Гц — 1 МГц и погрешностью измерения +2%.

Резонансный метод, основанный на явлении электрического резонанса в контуре с подстраиваемыми элементами в резонанс с измеряемой частотой. Измеряемая частота определяется по шкале механизма подстройки. Метод применяется на частотах более 50 кГц. Погрешность измерения можно уменьшить до сотых долей процента. 

Метод сравнения измеряемой частоты с эталонной. Электрические колебания неизвестной и образцовой частот смешиваются таким образом, чтобы возникли биения некоторой частоты. При частоте биений, равной нулю, измеряемая частота равна образцовой. Смешение частот осуществляют гетеродинным способом (способ нулевых биений) или осциллографическим.

При последнем способе применяют осциллограф с отключенным генератором внутренней развертки. Напряжение образцовой частоты подают на вход усилителя горизонтальной развертки, а напряжение неизвестной частоты — на вход усилителя вертикального отклонения.

Изменяя образцовую частоту, получают неподвижную или медленно меняющуюся фигуру Лиссажу. Форма фигуры зависит от соотношения частот, амплитуд и фазового сдвига между напряжениями, подаваемыми на отклоняющие пластины осциллографа. 

Если мысленно пересечь фигуру по вертикали и горизонтали, то отношение числа пересечений по вертикали m к числу пересечений по горизонтали n равно при неподвижной фигуре отношению измеряемой fх и образцовой fобр частот.

При равенстве частот фигура представляет собой наклонную прямую, эллипс или окружность.

Частота вращения фигуры будет точно соответствовать разности df между частотами fx’ и fx, где fx’ = fобр (m / n) и, следовательно, fx = fобр (m / n) + df.Точность способа определяется в основном погрешностью задания образцовой частоты и определения величины df.

Другой способ измерения частоты методом сравнения — с использованием осциллографа, имеющего калиброванное значение длительности развертки либо встроенный генератор калиброванных меток.

Зная длительность развертки осциллографа, и подсчитав, сколько периодов измеряемой частоты укладывается на выбранной длине центрального участка экрана осциллографа, имеющего наиболее линейную развертку, можно легко определить частоту. Если в осциллографе имеются калибрационные метки, то, зная временной интервал между метками и подсчитав их число на один или несколько периодов измеряемой частоты, определяют длительность периода. 

Метод дискретного счета лежит в основе работы цифровых частотомеров. Он основан на счете импульсов измеряемой частоты за известный промежуток времени. Обеспечивает высокую точность измерения в любом диапазоне частот.  Это наиболее распространенный современный метод измерения. Низкие частоты, такие как частота промышленной электросети может измеряться путем подсчета импульсов, поступающих от измерительного генератора высокой частоты F, за один или n периодов измеряемого тока или напряжения промышленной частоты f и вычисления значения измеряемой частоты по формуле: f = nF/N, где N — количество импульсов от измерительного генератора, полученное за n периодов промышленной частоты. Другим способом является подсчет периодов сигнала измеряемой частоты за фиксированное время, например, за 1 секунду.

Прибор для измерения силы тока, напряжения, частоты, мощности и коэффициента мощности с RS-485

  • Диапазон измерения силы тока: 0…5А (прямое подключение), 0…10кА (с трансформатором)

  • Диапазон измерения напряжения: 0…380В (прямое подключение), 0…10кВ (с трансформатором)

  • Диапазон измерения частоты: 45…65 Гц

  • Диапазон измерения мощности: 0…10 ГВт

  • Диапазон измерения коэффициента мощности: 0…1

  • Погрешность: ±(0,5% + 1 е.м.р.)

  • Количество фаз: 3

  • Интерфейс RS-485

  • Монтаж: в щит

  • Max/min, среднее 

  •  Госреестр № 42735-09

Методика выполнения измерений (мви 5) цепи фаза-нуль в электроустановках до 1 кв с системой tn

Ударило током? Узнаем, почему так произошло

Когда я менял люстру, и меня при этом ударило током, я решил написать эту статью. Для того, чтобы описать, что же на самом деле произошло, я позволю себе немного технических подробностей из области физики.

Разбираемся, почему ударило током?

Если нас ударило током в квартире, то крайне важно понять, почему так произошло, чтобы избежать в будущем подобных ситуаций. Когда мы меняем выключатель, перевешиваем люстру, меняем розетку, то часто видим, как из стены выходят провода

Как правило, проводов бывает два или больше.

Чтобы не усложнять тему, давайте рассмотрим вариант, когда имеется однокнопочный выключатель и люстра. Включили свет – люстра зажглась; выключили свет – погасла. При однокнопочном выключателе из потолка выходят два провода, к которым должна подсоединяться электрическая лампа.

Чтобы лампа загорелась, один провод должен быть “Землей”, а второй – “Фазой”. Провод “Земля” нам не опасен, а провод “Фаза” находится под напряжением. В статье: Провода под напряжением я рассказал о таком замечательном приборе, как пробник.

Обратите внимание

С помощью него как раз и можно определить, какой из проводов является “Землей”, а какой “Фазой”. Фаза – это тот провод, при касании которого пробником, на нем загорается сигнальная лампочка.

По личному наблюдению я заметил, что некоторые люди почему-то рассуждают так: “А зачем мне пробник?” Я выключатель выключу, свет погаснет, значит тока там нет, и я спокойно подключу люстру. К сожалению, это очень ошибочное представление об электричестве.

Для наглядности я подготовил  две простенькие схемы, надеюсь, Вы в них разберетесь.

Схема № 1

Рассмотрим первую схему:

Здесь все очень просто. Наверху висит люстра (Лампа). Виден уровень потолка, из которого выходят 2 провода. Дальше эти 2 провода идут в выключатель. С другой стороны к выключателю из пола, через стену идут другие провода, несущие “Землю” и “Фазу”.

Чтобы лампочка зажглась, нужно на один из ее концов подать “Землю”, а на другой конец – “Фазу”. Это общий принцип включения любого электрического прибора.

Однако, есть очень важный момент! В не зависимости от того, включен выключатель или выключен, на “Фазе” всегда существует напряжение. Поэтому-то такой провод “L”, если он оголен, всегда прячут в розетках или распределительных коробках.

Если мы выключим выключатель, то лампу просто можно менять голыми руками, т. к. к ней подводятся пустые провода, ничего не несущие.

Читая мой блог, Вы, скорее всего, или уже делаете ремонт, или собираетесь его делать в ближайшем будущем. Вам наверняка понадобятся инструменты и стройматериалы. Если Вы будете их покупать в строительных магазинах, таких как Петрович, Максидом, ОБИ, Все инструменты и другие, то есть возможность сэкономить. О подробностях читайте здесь.

Схема № 2

Рассмотрим вторую схему:

Тот же пол, тот же потолок, та же лампа и тот же выключатель

Но обратите внимание на схему. Из потолка также выходят 2 провода, к которым нужно подсоединить лампу

Один провод – это “Фаза”, на котором напряжение живет всегда. Поэтому включим мы выключатель или выключим, суть от этого не поменяется. Лампа действительно либо зажжется, либо погаснет.

Но вот провод “L” всегда будет находиться под напряжением!

Сразу скажу, что второй вариант разводки проводов в квартире будет более опасный, т. к. Вы по не знанию можете выключить выключатель и приступить к замене лампы, думая, что напряжения там нет. В результате получите удар током и можете от шока упасть со стула, на котором стояли и закручивали провода.

Важно

Поэтому, крайне важно, когда меняете люстру, всегда пользуйтесь пробником. Ориентируйтесь только на него

Ведь Вы точно не знаете, как в стенах у Вас идет проводка. Пробник в таких ситуациях будет Вашим надежным другом и поможет избежать беды.

Интересно, если Вас однажды ударило током, Вы пытались разобраться самостоятельно, в чем было дело?

Как окрашиваются провода фазы

При работе с проводкой наибольшую опасность представляют фазные провода. Прикосновение к фазе, при определенных обстоятельствах, может стать летальным, потому, наверное, для них выбраны яркие цвета. Вообще, цвета проводов в электрике позволяют быстрее определить которые из пучка проводов наиболее опасны и работать с ними очень аккуратно.

Расцветка фазных проводов

Чаще всего фазные проводники бывают красного или черного цвета, но встречается и другая окраска: коричневый, сиреневый, оранжевый, розовый, фиолетовый, белый, серый. Вот во все эти цвета может быть окрашены фазы. С ними проще будет разобраться, если исключить нулевой провод и землю.

На схемах фазные провода обозначаются латинской (английской) буквой L. При наличии нескольких фаз, к букве добавляют численное обозначение: L1, L2, L3 для трехфазной сети 380 В. В другой версии первая фаза обозначается буквой A, вторая — B, третья — C.

Как определить у проводов заземление, ноль и фазу, если нет маркировки

Определяться на практике сложнее, чем в теории. Не все производители соблюдают стандарты. Поэтому при прокладке двухфазной сети 220 V с заземлением приходится пользоваться кабелем ВВГ с голубой, коричневой и красной расцветками. Комбинации могут быть иные, однако без выполнения нормативных требований.

К сведению. В старой проводке «советских времен» цветовая маркировка отсутствует. Одинаковые белые (серые) оболочки не позволяют узнать назначение и соответствие линий с помощью простой визуальной проверки.

Для исключения проблем рекомендуется выполнять монтажные работы с применением однотипной кабельной продукции. Когда цветовая маркировка отсутствует, следует создать ее в местах соединения изолирующей липкой лентой или термоусадочной трубкой. Последний вариант предпочтителен, так как рассчитан на длительное сохранение целостности.

Ниже представлены методики определения фазных и нулевых проводов с преимуществами и недостатками каждого варианта. В любом случае сначала уточняют параметры сети. В старых домах, например, часто используют двухпроводную схему подключения с единым рабочим и заземляющим проводниками.

На рисунке представлена современная сеть с отдельным подключением заземления и рабочего нуля. Предусмотрена возможность подсоединения трех,- и однофазных нагрузок.

Определение фазы с помощью индикаторной отвертки

Прикосновение жалом такого прибора к фазному проводу замыкает цепь тока. Это сопровождается загоранием контрольной лампы или светодиода. Встроенный резистор ограничивает силу тока до безопасного уровня.

Преимущества индикатора:

  • минимальная стоимость;
  • компактность;
  • надежность;
  • долговечность;
  • автономность;
  • хорошая защищенность от неблагоприятных внешних воздействий.

Недостатком является ограниченная точность измерений. В определенных условиях не исключены ложные срабатывания.

Определение заземления, нуля и фазы с помощью контрольной лампы

Для воспроизведения этой технологии надо подготовить несложную конструкцию. В типовой патрон вкручивают лампу накаливания, рассчитанную на соответствующее напряжение сети. Подсоединяют провода достаточной длины для выполнения рабочих операций в определенном месте.

Далее подсоединяют один из проводов к известной нулевой линии. Другим последовательно проверяют иные жилы кабеля. Загорание лампы свидетельствует о наличии фазы.

С помощью измерительного прибора

При проверке бытовой сети 220 V не надо знать, как определить полярность. Электропитание организовано с применением переменного тока, поэтому устанавливают переключатель мультиметра в соответствующее положение. Прикосновение щупами к проводам фаза-ноль (фаза-заземление) сопровождается индикацией соответствующего напряжения (≈220 V). Разница потенциалов между нулевым проводником и заземлением минимальна.

К сведению. При проверке старой двухпроводной схемы одним из щупов касаются арматуры в бетонной плите, радиатора системы отопления, иного заземленного элемента строительной конструкции.

При переключении на постоянное напряжение мультиметр покажет, где плюс и минус. При отсутствии достоверной информации об электрических параметрах в цепи начинают с максимального диапазона измерений с последовательным переходом к меньшим величинам при недостаточной точности.

Такой «прибор» пригодится для проверки цепей постоянного тока при отсутствии специализированных средств измерения. Пузырьки около минусового провода – это выделение водорода в процессе электролизной реакции. Область возле плюса через несколько минут приобретет зеленоватый оттенок.

Использование светодиода

Контрольный прибор можно создать собственными руками по аналогии с индикаторной отверткой. Вместо лампочки устанавливают AL 307 или другой светодиод с подобными характеристиками. Последовательно в цепь добавляют резистор 100-120 кОм мощностью1-2 Вт.

Методика измерений с использованием MZC-300

Прежде, чем переходить непосредственно к испытаниям, кратко расскажем о принятом порядке, он включает в себя:

  • Соблюдение определенных условий, обеспечивающих необходимую точность.
  • Выбор способа подключения устройства.
  • Получение информации о напряжении сети.
  • Измерение основных характеристик петли «Ф-Н».
  • Считывание полученной информации.

Рассмотрим каждый из перечисленных выше этапов.

Соблюдение определенных условий

Следует принять во внимания некоторые особенности работы измерителя:

  • Устройство не допустит проведение испытаний, если номинальное напряжение сети превысит максимальное значение (250В). Превышение диапазона измерения (250,0 В) приведет к тому, что на экране прибора отобразится предупреждение «OFL» сопровождаемое продолжительным звучанием зуммера. В этом случае прибор следует выключить и отключить от измеряемой петли.
  • При обрыве нулевых или защитных проводников на экране устройства будет высвечиваться ошибка в виде символа «—», сопровождаемая длительным сигналом зуммера.
  • Уровень напряжения в измеряемой петле недостаточное для испытаний, как правило, если ниже 180,0 вольт. В таком случае экран выдаст ошибку с символом «U», сопровождаемую двумя сигналами зуммера.
  • Срабатывание термической блокировки прибора. При этом на экране высвечивается символ «Т», а зуммер выдает два продолжительных сигнала.

Выбор способа подключения устройства

Рассмотрим несколько вариантов электрических схем подключения прибора для проведения испытаний:

  1. Снятие характеристик с петли «Ф-Н», в примере, приведенном на рисунке измеряются параметры в цепи С-N.
  2. Измерение в петле между одной из фаз и проводником РЕ.
  3. Измерения в цепях ТТ.

Подключение прибора в цепях с защитным заземлением

  1. Для проверки надежности заземления электрооборудования применяется способ подключения, приведенный ниже.

Испытание надежности заземления корпусов электрооборудования

Получение информации о напряжении сети

Рассматриваемый нами прибор позволяет измерить UH в пределах диапазона от 0 до 250,0 вольт. Фазное напряжение отображается на дисплее прибора сразу после нажатия кнопки включения или по истечении пяти секунд, после проведения испытаний (если не было произведено нажатие управляющих кнопок, отвечающих за отображение результатов на экране).

Измерение основных характеристик петли «Ф-Н»

Методика измерения ZП в петле, применяемая в модельном ряде MZC основана на создании искусственного КЗ с использованием ограничивающего сопротивления (10,0 Ом), понижающего величину IКЗ. После испытаний микропроцессор прибора производит расчет ZП, выделяя реактивные и активные составляющие. Процедура измерения не превышает 30,0 мс.

Характерно, что прибор автоматически выбирает нужный диапазон для измерения ZП. При нажатии кнопки «Z/I» на дисплей поочередно выводятся такие основные характеристики петли, как ожидаемый ток КЗ (IКЗ) и общее сопротивление (ZП).

Следует учитывать, что при вычислениях микропроцессор устанавливает величину UH на уровне 220,0 вольт, в то время, как текущее номинальное напряжение может отличаться от расчетного. Поэтому для увеличения точности замеров электрической цепи следует вносить поправку. Например, при действительном UH, равном 240,0 В, поправка для снижения погрешности прибора будет равна 1,09 (то есть необходимо 240 разделить 220).

Процесс измерения характеристик петли запускается кнопкой «Старт».

Считывание полученной информации

Как уже упоминалось выше, испытания начинаются после нажатия кнопки «Старт». После завершения измерений, на экране отображаются характеристики петли «Ф-Н», в зависимости от установленных настроек. Перебор отображаемой на дисплее информации осуществляется при помощи кнопок «SEL» и «Z/I».

Следует учитывать, что прибор MZC-300 отображает только результаты последнего измерения. Если необходимо хранение в электронной памяти результатов всех испытаний потребуется устройство с расширенными возможностями, например прибор MZC-303E.

Устройство MZC-303E для измерения характеристик петли «Ф-Н»

Такое устройство позволяет не только хранить информацию обо всех измерениях в электронной памяти, но и при необходимости переносить ее на компьютер, при помощи интерфейса USB.

Как определить у проводов заземление, ноль и фазу, если нет маркировки

Определяться на практике сложнее, чем в теории. Не все производители соблюдают стандарты. Поэтому при прокладке двухфазной сети 220 V с заземлением приходится пользоваться кабелем ВВГ с голубой, коричневой и красной расцветками. Комбинации могут быть иные, однако без выполнения нормативных требований.

К сведению. В старой проводке «советских времен» цветовая маркировка отсутствует. Одинаковые белые (серые) оболочки не позволяют узнать назначение и соответствие линий с помощью простой визуальной проверки.

Для исключения проблем рекомендуется выполнять монтажные работы с применением однотипной кабельной продукции. Когда цветовая маркировка отсутствует, следует создать ее в местах соединения изолирующей липкой лентой или термоусадочной трубкой. Последний вариант предпочтителен, так как рассчитан на длительное сохранение целостности.

Ниже представлены методики определения фазных и нулевых проводов с преимуществами и недостатками каждого варианта. В любом случае сначала уточняют параметры сети. В старых домах, например, часто используют двухпроводную схему подключения с единым рабочим и заземляющим проводниками.

Схема заземления TN-S

На рисунке представлена современная сеть с отдельным подключением заземления и рабочего нуля. Предусмотрена возможность подсоединения трех,- и однофазных нагрузок.

Определение фазы с помощью индикаторной отвертки

Прикосновение жалом такого прибора к фазному проводу замыкает цепь тока. Это сопровождается загоранием контрольной лампы или светодиода. Встроенный резистор ограничивает силу тока до безопасного уровня.

Конструкция индикаторной отвертки

Преимущества индикатора:

  • минимальная стоимость;
  • компактность;
  • надежность;
  • долговечность;
  • автономность;
  • хорошая защищенность от неблагоприятных внешних воздействий.

Недостатком является ограниченная точность измерений. В определенных условиях не исключены ложные срабатывания.

Определение заземления, нуля и фазы с помощью контрольной лампы

Для воспроизведения этой технологии надо подготовить несложную конструкцию. В типовой патрон вкручивают лампу накаливания, рассчитанную на соответствующее напряжение сети. Подсоединяют провода достаточной длины для выполнения рабочих операций в определенном месте.

Далее подсоединяют один из проводов к известной нулевой линии. Другим последовательно проверяют иные жилы кабеля. Загорание лампы свидетельствует о наличии фазы.

С помощью измерительного прибора

При проверке бытовой сети 220 V не надо знать, как определить полярность. Электропитание организовано с применением переменного тока, поэтому устанавливают переключатель мультиметра в соответствующее положение. Прикосновение щупами к проводам фаза-ноль (фаза-заземление) сопровождается индикацией соответствующего напряжения (≈220 V). Разница потенциалов между нулевым проводником и заземлением минимальна.

К сведению. При проверке старой двухпроводной схемы одним из щупов касаются арматуры в бетонной плите, радиатора системы отопления, иного заземленного элемента строительной конструкции.

При переключении на постоянное напряжение мультиметр покажет, где плюс и минус. При отсутствии достоверной информации об электрических параметрах в цепи начинают с максимального диапазона измерений с последовательным переходом к меньшим величинам при недостаточной точности.

Как определить полярность проводов с помощью свежего картофеля

Такой «прибор» пригодится для проверки цепей постоянного тока при отсутствии специализированных средств измерения. Пузырьки около минусового провода – это выделение водорода в процессе электролизной реакции. Область возле плюса через несколько минут приобретет зеленоватый оттенок.

Использование светодиода

Контрольный прибор можно создать собственными руками по аналогии с индикаторной отверткой. Вместо лампочки устанавливают AL 307 или другой светодиод с подобными характеристиками. Последовательно в цепь добавляют резистор 100-120 кОм мощностью1-2 Вт.

Как проверить мультиметром напряжение в розетке 220в

Для измерения напряжения в розетке цифровым тестером, необходимо вставить щупы в гнезда розеток, полярность при этом неважна, главное при этом — не касаться руками токопроводящих частей щупов.

Еще раз напомню, что на мультиметре должен быть выставлен режим определения напряжения переменного тока, предел измерения выше 220в, в нашем случае 500В, щупы подключены в разъемы «COM» и «VΩmA».

Если мультиметр рабочий и нет проблем с подключением розетки или перебоев с электроснабжением, то прибор покажет вам напряжение близкое к 220-230В.

Такого простого теста достаточно чтобы продолжить поиск фазы тестером. Сейчас, в качестве примера, мы определим какой из двух проводов, например, выходящих из потолка для люстры, фазный.

Если бы провода было три – фаза, ноль и заземление, то достаточно было бы измерить напряжение на каждой из пар, точно так же, как мы определяли его в розетке. При этом между двумя проводами напряжения практически бы не было – между нолем и заземлением, соответственно оставшийся третий провод фазный. Ниже представлена наглядная схема определения.

Если же провода, для подключения светильника, только два и вы не знаете какой из них каакой, то опознать их таким образом не получится. Тогда нам и приходит на помощь метод определения фазы мультиметром, который я сейчас опишу.

Всё достаточно просто, мы просто должны создать условия для протекания через тестер электрического тока, и зафиксировать его. Для этого просто создаём электрическую цепь, по тому же принципу, что и у индикаторной отвертки.

В режиме проверки напряжения переменного тока, с выбранном пределом 500В, красным щупом прикасаемся к проверяемому проводнику, а черный щуп зажимаем пальцами рук либо касаемся им заведомо заземленной конструкции, например, радиатора отопления, стального каркаса стены и т.п. При этом, как вы помните, черный щуп у нас воткнут в разъем COM мультиметра, а красный в VΩmA.

Если на проверяемом проводе будет фаза, мультиметр покажет на экране достаточно близкую к 220 Вольтам величину напряжения, в зависимости от условий тестирования она может быть разной. Если же провод не фазный, значение будет или нулевым, или очень низким, до нескольких десятков вольт.

Еще раз напомню, ОБЯЗАТЕЛЬНО УБЕДИТЕСЬ ПЕРЕД НАЧАЛОМ ПРОВЕРКИ, ЧТО НА МУЛЬТИМЕТРЕ ВЫБРАН РЕЖИМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, а не какой-нибудь другой.

Вы, должно быть скажете, что метод достаточно рискованный, становится частью электрической цепи и добровольно попасть под напряжение захочет не каждый. И хотя такой риск есть, он минимальный, ведь, как и в случае с индикаторной отверткой, напряжение из сети проходит через большое сопротивление резистора, встроенного в мультиметр и удара током не происходит. А работоспособность этого резистора, мы проверили, предварительно измерив напряжение в розетке, если бы его там не было, сложились бы все условия для короткого замыкания, которое, уверяю вас, вы бы сразу обнаружили.

Конечно, как я уже писал выше, лучше вместо руки использовать заземленные конструкции – радиаторы и трубы отопления, стальной каркас здания и т.д. но, к сожалению, такая возможность есть не всегда и нередко приходится браться за щуп самому. Бывалые электрики советуют в таких случаях всё же принять дополнительные меры безопасности: стоять на резиновом коврике или в диэлектрической обуви, касаться щупа сперва кратковременно, правой рукой и лишь не обнаружив опасных воздействий тока, выполнить измерение.

В любом случае это единственный, самый надежный и простой способ определить фазу бытовым мультиметром самому.

Обозначение заземления (PE)

Кроме обозначения фазы и нуля, в электрике также применяется специальное буквенное указание PE (Protective Earthing) для провода заземления. Как правило, они всегда входят в состав кабеля, наряду с нулевыми и фазными жилами. Подобным образом маркируются также контакты и зажимы, предназначенные для коммутации с заземляющим нулевым проводом.

Для удобства монтажа жилы для заземления помещены в желто-зеленую изоляцию. Домашний мастер должен уяснить, что эти цвета всегда указывают только на заземляющие провода. Для обозначения фазы и нуля в электрике желтый и зеленый цвет никогда не используется.

Как показывает практика, при организации электрических сетей в зданиях жилого сектора иногда допускаются нарушения общепринятых нормативов использования цвета изоляции и соответствующей буквенно-цифровой маркировки. В таком случае не всегда достаточно обладать умением расшифровывать обозначения L, N или РЕ.

Чтобы подключение электрооборудования было действительно безопасным, необходимо проверять соответствие маркировки реальному положению вещей. Для этого используют специальные приборы (тестеры) или подручные приспособления. При отсутствии опыта подобных работ для собственной безопасности лучше пригласить опытного электрика с соответствующим допуском.

Обозначение l и n в электрике

Обозначение фазы и нуля в электрике введено для того, чтобы электрические сети были безопасными и удобными в использовании. Для этого используется специальная буквенная маркировка (l и n) и изоляция соответствующего цвета. Также могут встречаться жилы с маркировкой РЕ желто-зеленого цвета: таким образом обозначены заземляющие провода.

Кроме того, эти же буквенные обозначения применяются на соединительных контактах и клеммах. Все, что потребуется сделать во время установки электроприбора – подвести каждый из проводов на клемму. Для перестраховки каждый из проводов желательно проверить тестером.

На фото ниже хороший пример как обозначаются L и N в электрике на оборудовании. В частности на фото промаркированы клеммы УЗМ (устройства защиты многофункциональное) для правильного подключения проводов.

Похожие материалы на сайте:

  • Отделка стен и электромонтаж
  • Перевод сечения кабеля из AWG в мм2
  • Где применяют кабель NYM

Как найти фазу, заземление и ноль?

Бывают случаи, когда при ремонте бытовой электрической сети оказывается, что все проводники имеют один цвет. Как в таком случае определить, где какой провод.

В однофазной сети, где всего две жилы, без заземления, нужно всего лишь иметь при себе специальную индикаторную отвертку. Для начала нужно отключить электричество на распределительном щитке. Затем зачищаются провода и разводятся по сторонам. Теперь снова включаем электричество и поочередно подносим индикатор к каждому из проводов. Если при контакте лампочка на отвертке загорелась, значит – это фаза, а вторая жила, следовательно, ноль.

Если электрическая сеть трехфазная, то понадобиться более сложное оборудование – мультиметр с измерительными щупами. Для начала устанавливаем прибор на значение выше 220 Вольт. Один щуп фиксируем на фазе, а вторым определяем заземление и ноль. При контакте с нулем, тестер должен показать напряжение 220 Вольт. Заземляющий провод будет показывать напряжение немного ниже.

Если под рукой нет индикаторной отвертки или мультитестера, то определить принадлежность провода можно по изоляции

Здесь важно знать, что синяя оболочка всегда является нейтралью. Даже в самой нестандартной маркировке ее окрас не меняется

Две другие жилы установить сложнее.

Первый способ основан на ассоциациях. Например, перед вами цветной и белый, либо черный контакт. Обычно землю обозначают белым или черным цветом. Следовательно, оставшийся провод – это фаза.

Второй способ. Нейтраль снова отбрасываем. Остался красный и черный. Согласно ПУЭ белая изоляция – это фаза. Тогда красный проводник – это земля.

В цепях с постоянным током цветовая маркировка минуса и плюса представлена соответственно черным и красным цветом изоляции. В трехфазной сети трансформатора каждая фаза окрашена в индивидуальный цвет:

Ноль, как всегда, синий, а заземление – желто-зеленое. В кабелях, рассчитанных на напряжение 380 Вольт, провода обозначаются так:

Защитный и нулевой проводники не отличаются по маркировке от предыдущего варианта.

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.

Углубляемся в тему

Питание потребителей осуществляется от обмоток низкого напряжения понижающего трансформатора, являющегося важнейшей составляющей работы трансформаторной подстанции. Соединение подстанции и абонентов выглядит следующим образом: к потребителям подводится общий проводник, отходящий от точки соединения трансформаторных обмоток, называемый нейтралью, наряду с тремя проводниками, представляющими собой выводы остальных концов обмоток. Выражаясь простыми словами, каждый из этих трех проводников является фазой, а общий – это ноль.

Между фазами в трехфазной энергетической системе возникает напряжение, называемое линейным. Его номинальное значение составляет 380 В. Дадим определение фазному напряжению — это напряжение между нулем и одной из фаз. Номинальное значение фазного напряжения составляет 220 В.

Электроэнергетическая система, в которой ноль соединен с землей, называется «система с глухозаземленной нейтралью». Чтобы было предельно понятно даже для новичка в электротехнике: под «землей» в электроэнергетике понимается заземление.

Физический смысл глухозаземленной нейтрали следующий: обмотки в трансформаторе соединены в «звезду», при этом, нейтраль заземляют. Ноль выступает в качестве совмещенного нейтрального проводника (PEN). Такой тип соединения с землей характерен для жилых домов, относящихся к советской постройке. Здесь, в подъездах, электрический щиток на каждом этаже просто зануляют, а отдельное соединение с землей не предусмотрено

Важно знать, что подключать одновременно защитный и нулевой проводник к корпусу щитка весьма опасно, потому как существует вероятность прохождения рабочего тока через ноль и отклонения его потенциала от нулевого значения, что означает возможность удара током

К домам, относящимся к более поздней постройке, от трансформаторной подстанции предусмотрено подведение тех же трех фаз, а также разделенных нулевого и защитного проводника. Электрический ток проходит по рабочему проводнику, а назначение защитного провода заключается в соединении токопроводящих частей с имеющимся на подстанции заземляющим контуром. В этом случае в электрических щитках на каждом этаже располагается отдельная шина для раздельного подключения фазы, нуля и заземления. Заземляющая шина имеет металлическую связь с корпусом щитка.

Известно, что нагрузка по абонентам должна быть распределена по всем фазам равномерно. Однако, предсказать заранее, какие мощности будут потребляться тем или иным абонентом, не представляется возможным. В связи с тем, что ток нагрузки разный в каждой отдельно взятой фазе, появляется смещение нейтрали. Вследствие чего и возникает разность потенциалов между нулем и землей. В случае, когда сечение нулевого проводника является недостаточным, разность потенциалов становится еще значительнее. Если же связь с нейтральным проводником полностью теряется, то велика вероятность возникновения аварийных ситуаций, при которых в фазах, нагруженных до предела, напряжение приближается к нулевому значению, а в ненагруженных, наоборот, стремится к значению 380 В. Это обстоятельство приводит к полной поломке электрооборудования. В то же время, корпус электрического оборудования оказывается под напряжением, опасным для здоровья и жизни людей. Применение разделенных нулевого и защитного провода в данном случае поможет избежать возникновения таких аварий и обеспечить требуемый уровень безопасности и надежности.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео по теме, в которых даются определения понятиям фазы, нуля и заземления:

Надеемся, теперь вы знаете, что такое фаза, ноль, земля в электрике и зачем они нужны. Если возникнут вопросы, задайте их нашим специалистам в разделе «Задать вопрос электрику«!

Рекомендуем также прочитать:

  • Что такое зануление и для чего оно предназначено
  • Как передается электроэнергия на расстояния
  • Как распределить нагрузку по фазам

Список источников

  • samelectrik.ru
  • www.asutpp.ru
  • orenburgelectro. ru
  • electrobox.su
  • electricremont.ru
  • amperof.ru
  • electriktop.ru
  • electricvdome.ru
  • RozetkaOnline.ru

Поделитесь с друзьями!

Ифн 200 методика измерений — Инженер ПТО

Замена:

  • Назначение ИФН-200
  • Общие данные ИФН-200
  • Технические характеристики ИФН-200
  • Комплектность ИФН-200
  • Дополнительные материалы по ИФН-200
  • Примечание

Назначение ИФН-200

— измерение полного, активного и реактивного сопротивления цепи фаза-нуль без отключения источника питания
— измерение напряжения переменного тока
— измерение сопротивления постоянному току (режим омметра)
— измерение сопротивления «металлосвязи» током 200-300 мА для сопротивлений менее 10 Ом
— вычисление ожидаемого тока короткого замыкания, приведенного к напряжению сети 220 В
— вычисление угла сдвига фаз между напряжением и током при коротком замыкании
— автоматическая предварительная проверка целостности цепи малым током

Общие данные ИФН-200

  • микропроцессорное управление
  • автоматический выбор диапазонов измерений
  • возможность калибровки прибора на сопротивление измерительных проводов произвольной длины
  • высокоинформативный ЖК дисплей
  • встроенная память на 35 измерений
  • автоматическое отключение питания
  • индикация состояния внутреннего источника питания
  • система защиты аккумулятора от перезаряда
  • защита от неправильного включения
  • ударопрочный, пыле- и влагозащищенный корпус. Степень защиты IP42

Технические характеристики ИФН-200

Диапазон измерения полного, активного и реактивного сопротивления петли «фаза-нуль»

Вычисление тока короткого замыкания

Максимальный измерительный ток в цепи

Время протекания измерительного тока

Вычисление угла между напряжением и током

при коротком замыкании

Измерение сопротивления постоянному току

аккумулятор 12 В

Габаритные размеры прибора

Комплектность ИФН-200

Наименование и условное обозначение

1. Измеритель сопротивления цепи «фаза-нуль» ИФН-200

2. Руководство по эксплуатации РЛПА.411218.003РЭ

3. Блок питания «БПН-6 15-0,45» ЭКМЮ.436230.001ТУ

4. Комплект кабелей в составе:

— кабель РЛПА.685551.002 – измерительный, красный, длиной 1,5 м

— кабель РЛПА.685551.002-03 – измерительный, синий, длиной 1,5 м

5. Сумка для переноски

6. Зажим типа «крокодил»

Примечание. Допускается комплектация блоком питания «БПН-6 15-0,45» ТУ 6589 001 59614631 2004.

Дополнительная комплектация:

Дополнительные материалы по ИФН-200

Примечание

Цена на изделие « Измеритель сопротивления петли фаза-нуль ИФН-200 » приведена как справочная информация, не является публичной офертой, определяемой положениями статьи 437 Гражданского кодекса Российской Федерации и может быть изменена в любое время без предупреждения. Наличие на складе или предполагаемый срок поставки позиции « Измеритель сопротивления петли фаза-нуль ИФН-200 « уточняйте у менеджеров отдела продаж по телефонам: +7 (4912) 24-59-59, 24-59-58, 24-59-57 или по e-mail: [email protected]

г. Рязань, ул. Урицкого, д. 35

© 1995—2019 ТЦ ЖАИС

Вся информация на сайте носит справочный характер и не является публичной офертой.

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.

При существующем разнообразии электрического оборудования, устанавливаемого в силовых цепях, важно научиться правильной эксплуатации систем энергоснабжения и поддержанию их в рабочем состоянии. Нарушение этого требования приводит к снижению эксплуатационных показателей и возможности повреждения подключенных к ней устройств. Проверка электропроводящих линий предполагает организацию тестирования, включающего в себя измерение распределенных электрических параметров. При проведении периодических испытаний обязательно обследуются все защитные устройства и электрические проводники, а также так называемая «петля фаза ноль».

Определение понятия

Любое подключенное к электросети оборудование оснащается защитным заземляющим контуром. Это приспособление обустраивается в виде сборной металлической конструкции, располагающейся либо рядом с контролируемым объектом, либо на трансформаторной подстанции. В случае аварийной ситуации (при повреждении изоляции проводов, например) фазное напряжение попадает на заземленный корпус, а затем стекает в землю.

Для надежного растекания в грунт опасного потенциала сопротивление цепочки не должно превышать определенной нормы (единиц Ома).

Под петлей фаза ноль понимается проводной контур, образуемый при замыкании фазной жилы на токопроводящий корпус подключенного к сети оборудования. Фактически он образуется между фазой и заземленной нейтралью (нулем), что и явилось причиной такого названия. Знать его сопротивление необходимо для того, чтобы контролировать состояние цепей защитного заземления, обеспечивающих стекание аварийного тока в грунт. От состояния этого контура зависит безопасность человека, пользующегося оборудованием и бытовыми приборами.

Методика определения сопротивления петли фаза-нуль

В соответствии с требованиями ПТЭЭП при эксплуатации промышленного и бытового электрооборудования необходим постоянный контроль состояния защитных устройств. Согласно требованиям нормативной документации в установках до 1000 Вольт с глухозаземленной нейтралью они проверяются на однофазное замыкание в грунт. В известных методиках испытаний в первую очередь учитывается техническая база, представленная образцами специальных измерительных приборов.

Используемая аппаратура

Для измерения цепочки фаза-нуль применяются электронные приборы, отличающиеся как своими возможностями (способом снятия показаний и их погрешностью, в частности), так и назначением. К самым распространенным образцам измерителей относятся:

  • Приборы М417 и MSC300, позволяющие определять искомую величину, по окончании измерений токи КЗ на землю вычисляются на основе полученных результатов.
  • Устройство ЭКО-200, посредством которого удается замерить только ток замыкания.
  • Прибор ЭКЗ-01, применяемый для тех же целей, что ЭКО-200.
  • Измеритель ИФН-200.

Прибор М417 позволяет проводить измерения в цепях 380 Вольт с глухозаземленной нейтралью без необходимости снятия питающего напряжения. При проведении замеров используется метод его падения в режиме размыкания контролируемой цепи на промежуток времени, составляющий 0,3 секунды. К недостаткам этого устройства относят необходимость калибровки системы перед началом работы.

Прибор MSC300 относится к изделиям нового типа с электронной начинкой, построенной на современных микропроцессорах. При работе с ним используется метод падения потенциала при подключении фиксированного сопротивления величиной 10 Ом. Рабочее напряжение – 180-250 Вольт, а время замера контролируемого параметра – 0,03 сек. Устройство подсоединяется к проверяемой линии в самой дальней ее точке, после чего нажимается кнопка «Старт». Итоги измерений выводятся на встроенный в прибор цифровой дисплей.

Когда в наличии не имеется ни одного образца измерительного прибора (а также при необходимости дублирования операций), для практического определения искомой величины используется способ измерения с помощью вольтметра и амперметра.

Существующие методики измерений

Известные методики включают в себя расчетную часть, представленную в виде формул. Общепринятый расчетный инструмент позволяет узнать суммарное сопротивление петли по следующей формуле:

Zпет = Zп + Zт/3, где

  • Zп – полное сопротивление проводов на участке КЗ;
  • Zт – то же, но для силового трансформатора подстанции (источника тока).

Для дюралевых и медных проводов Zпет в среднем составляет 0,6 Ом/км. По найденному сопротивлению находится ток однофазового замыкания на землю: Iк = Uф/Zпет.

Если в результате приведенных выкладок выяснится, что значение искомого параметра не превышает трети от допустимой величины (смотрите ПУЭ), можно ограничиться этим вариантом расчета. В противном случае проводятся прямые измерения тока посредством приборов ЭКО-200 или ЭКЗ-01. В их отсутствие может применяться метод амперметра-вольтметра.

Общий порядок проведения испытаний с помощью измерительных приборов указанных марок:

  • Контролируемое оборудование отключают от сети.
  • Организуется питание проверяемой петли от понижающего трансформатора.
  • Нужно умышленно замкнуть фазу на корпус электрического приемника, а затем измерить значение Zпет, получившееся в результате КЗ.

При измерениях по способу амперметра-вольтметра после подачи напряжения в контролируемую цепочку и организации замыкания определяются величины тока I и потенциала U. Первое из этих значений не должно превышать 10-20 Ампер.

Расчеты и оформление результатов

Сопротивление проверяемой петли вычисляется по формуле: Zпет=U/I. Полученное по результатам расчета значение складывается с импедансом одной из 3-х обмоток станционного трансформатора, равным Rтр./3.

По завершении линейных измерений согласно действующим нормативам их следует зафиксировать документально. Для этого по установленной форме подготавливаются протоколы испытаний, в которых обязательно регистрируются следующие данные:

  • Тип линии, ее основные характеристики.
  • Используемое при проверке измерительное оборудование.
  • Величины собственного переходного сопротивления и обмоток станционного трансформатора.
  • Их сумма, являющаяся итогом проведенных измерений.

В соответствии с основными положениями ПУЭ периодичность проводимых на силовых цепях проверок составляет один раз в 6 лет. Для взрывоопасных объектов – раз в два года.

Расчеты по таблицам

Полное значение искомой величины зависит от следующих факторов:

  • Параметры трансформатора силовой подстанции.
  • Выбранные при проектировании электрической сети сечения фазных и нулевых жил.
  • Сопротивление переходных соединений, всегда имеющихся в любой цепи.

Проводимость используемых проводов может задаваться еще на стадии проектирования энергосистемы, что при условии правильного ее выбора позволит избежать многих неприятностей.

Согласно ПУЭ этот показатель должен соответствовать хотя бы половине аналогичного значения для фазных проводников. По необходимости ее допускается увеличивать до той же величины. В требованиях главы 1.7 ПУЭ оговариваются эти значения, а ознакомиться с ними можно в Таблице 1.7.5, приводимой в Приложении Правил. Согласно ей производится выбор наименьшего сечения проводников защиты (в миллиметрах квадратных).

По завершении табличного этапа обсчета петли фаза-ноль переходят к ее проверке путем вычисления тока короткого замыкания по формулам. Его расчетное значение сравнивается затем с практическими результатами, полученными ранее путем непосредственных измерений. При последующем выборе приборов защиты от КЗ (линейных автоматов, в частности) время их срабатывания привязывается к этому параметру.

В каких случаях проводят измерения

Замер сопротивления участка цепи фаза-ноль обязательно организуется в следующих ситуациях:

  • при вводе в постоянную эксплуатацию новых, еще не работающих силовых электроустановок;
  • когда со стороны контролирующих энергетических служб поступило указание на их проведение;
  • согласно заявке предприятий и организаций, подключенных к обслуживаемой электрической сети.

При вводе энергетической системы в эксплуатацию тестовые замеры сопротивления петли является частью комплекса мероприятий, проводимых с целью проверки ее рабочих характеристик. Второй случай связан с аварийными ситуациями, нередко случающимися при эксплуатации силовых цепей. Заявка от тех или иных потребителей, представленных предприятием или организацией, может поступить при неудовлетворительной защите оборудования (по жалобам конкретных пользователей, например).

Примеры проведения вычислений

В качестве примеров таких измерений рассматриваются два способа.

Эффект от падения напряжения на контролируемом участке силовой цепи

При описании этого способа важно обратить внимание на трудности его практической реализации. Это объясняется тем, что для получения конечного результата потребуется несколько этапов. Сначала придется измерить параметры сети в двух режимах: с отключенной и подключенной нагрузкой. В каждом из этих случаев сопротивление измеряется путем снятия показаний по току и напряжению. Далее оно рассчитывается по классическим формулам, вытекающим из закона Ома (Zп=U/I).

В числителе этой формулы U представляет собой разницу двух напряжений – при включенной и при выключенной нагрузке (U1 и U2). Ток учитывается только для первого случая. Для получения корректных результатов разница между U1 и U2 должна быть достаточно большой.

Полное сопротивление учитывает импеданс катушки трансформатора (он суммируется с полученным результатом).

Применение независимого источника электрического питания

Данный подход предполагает определение интересующего специалистов параметра с помощью независимого источника питающего напряжения. При его проведении потребуется учесть следующие важные моменты:

  • В процессе измерений первичная обмотка питающего станционного трансформатора замыкается накоротко.
  • С независимого источника напряжение питания подается непосредственно в зону КЗ.
  • Сопротивление фаза-ноль рассчитывается по уже знакомой формуле Zп=U/I, где: Zп – это значение искомого параметра в Омах, U – измеренное испытательное напряжение в Вольтах, I – величина измерительного тока в Амперах.

Все рассмотренные методы не претендуют на абсолютную точность полученных по их итогам результатов. Они дают лишь приблизительную оценку величины полного сопротивления петли фаза-ноль. Такой ее характер объясняется невозможностью в рамках предложенных методик измерять индуктивные и емкостные потери, которые всегда присутствуют в силовых цепях с распределенными параметрами. При необходимости учета векторной природы измеряемых величин (фазовых сдвигов, в частности) придется вводить специальные поправки.

В реальных условиях эксплуатации мощных потребителей величины распределенных реактивных сопротивлений настолько незначительны, что в определенных условиях они не учитываются.

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

Что такое петля фаза-ноль

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

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

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

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

Для чего проводится тестирование и кому нужна услуга

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

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

В процессе деятельности периодически возникают ограничивающие проблемы. Их факторы:

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

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

Периодичность проведения проверок

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

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

Более подробную периодичность можно узнать, заказав консультацию нашего эксперта.

Какие приборы используют

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

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

Проведение испытаний

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

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

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

Ниже более подробно приведем этапы наших работ.

Подготовительная стадия

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

Методика измерения

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

  • нулевым;
  • РЕ;
  • защитой заземления.

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

Соблюдение определенных условий цепи при расчете сопротивления петли фаза-нуль

У измерителя есть характерные особенности работы, это:

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

Есть несколько схем, характерных для разных проверок.

Классическое снятие показателей с петли С-N:

Между фазовым проводом и РЕ:

А вот чертеж, если есть защитное сопротивление:

Для проверки заземления корпуса:

Анализ результатов измерения и выводы

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

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

Форма протокола измерения

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

Меры безопасности

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

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

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

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

Измерение сопротивления петли фаза нуль — советы электрика

Измерение петли фаза-ноль: самая полная методика

Надежность работы электрических сетей TN с классом напряжения до 1 кВ во многом зависит от параметров срабатывания защитного оборудования, отключающего аварийный участок при образовании сверхтоков.

Существует несколько методик, позволяющих проверить надежность срабатывания автоматов защиты, сегодня мы подробно рассмотрим одну из них – измерение сопротивления петли «фаза-ноль».

Для лучшего понимания процесса начнем с краткого описания терминологии, после чего перейдем к методике электрических испытаний при помощи специального устройства MZC-300.

Что подразумевается под цепью «фаза-ноль»?

В системах с глухозаземленной нейтралью (подробно о них можно прочитать в статье https://www.asutpp.ru/programmy-dlja-cherchenija-jelektricheskih-shem.html) при контакте одной из фаз с рабочим нулем или защитным проводником РЕ, образуется петля фаза-ноль, характерная для однофазного КЗ.

Как и любая электроцепь, она имеет внутреннее сопротивление, расчет которого позволяет определить остальные значащие параметры, в частности, ток КЗ. К сожалению, самостоятельный расчет сопротивления такой цепи связан с определенными трудностями, вызванными необходимостью учета многих составляющих, например:

  • Суммарная величина всех переходных сопротивлений петли, возникающих в АВ, предохранителях, коммутационном оборудовании и т.д.
  • Движение электротока при нештатном режиме. Петля может образоваться как с рабочим нулем, так и заземленными конструкциями здания.

Учесть в расчетах все перечисленные составляющие на практике не реально, именно поэтому возникает необходимость в электрических измерениях. Спецоборудование позволяет получить необходимые параметры автоматически.

Необходимость в измерениях

Замер сопротивления петли проводится в следующих случаях:

  • При вводе в эксплуатацию, после ремонта, модернизации или переоборудовании установок.
  • Требование со стороны служб различных служб контроля, например Облэнерго, Ростехнадзор и т.д.
  • По заявлению потребителя.

В ходе электрических замеров устанавливаются определенные параметры петли Ф-Н, а именно:

  • Общее сопротивление цепи, которое включает в себя:

электросопротивление трансформатора на подстанции;

аналогичный параметр линейного проводника и рабочего нуля;

образующиеся в коммутационном оборудовании многочисленные переходные сопротивления, например в защитных устройствах (АВ, УЗО, диффавтоматах), пускателях, ручных коммутаторах и т.д. Также влияние оказывает сечение проводников, изоляция кабелей, заземление нейтрали трансформатора, параметры УЗО или другой защиты электроустановок.

  • Ток КЗ (IКЗ). В принципе, его можно рассчитать, используя формулу: IКЗ = UН /ZП  , где UН – номинальный уровень напряжения в электросети, а ZП – общее сопротивление петли. Учитывая, что защитные устройства при КЗ должны автоматически отключать питание согласно установленным временным нормам, то необходимо выполнение следующего условия: ZП*IAB 

Источник: https://www.asutpp.ru/kak-izmerit-soprotivlenie-petli-faza-nol.html

Измерение сопротивления петли фаза – ноль

Передача электроэнергии по электросети всегда связана с потерями в ней. Каждый из элементов вносит свою лепту в этот процесс. Для того чтобы разобраться с его деталями, используется метод, называемый «петля фаза – ноль». Далее расскажем более подробно о том, как это делается.

Общие сведения

Такая цепь может быть создана шунтом или эталонным резистором в любом месте электрической сети. В результате этого можно выполнить контроль наиболее важных параметров на участках фаза – шунт – ноль, таких как:

  • состояние изоляции;
  • импеданс и его составляющие;
  • текущее состояние заземления;
  • текущие параметры контактов коммутационного оборудования;
  • соответствие отключаемых токов заданным значениям.

Полученные результаты измерений берутся за основу расчетов оптимальных нагрузок обследованного участка электрической сети. Если бы эти данные отсутствовали, электрическая нагрузка на проводники могла оказаться слишком большой.

В результате – запредельный нагрев жил, порча изоляции и сокращение срока службы значительной по протяженности линии. Это в лучшем случае. Поскольку замыкание и пожар нередки в таких ситуациях.

Обратите внимание

При одном и том же шунте точки фазы и нуля могут быть выбраны (удалены от него) в зависимости от количества элементов электросети.

И наоборот, если абстрагироваться от фазы и нуля применительно к шунту. Помимо проводников так можно охватить проверяемые коммутаторы и заземления. Хотя всегда можно расчетным путем определить искомые параметры они не смогут учесть старение изоляции, а также воздействие окружающей среды. Поэтому измерения дают наиболее полное отображение текущего состояния электросети.

  • При формировании петли необходимо либо исключать, либо отключать устройства защитного отключения. Если токи утечки, которые могут вызвать измерения, приведут к срабатыванию УЗО, результаты получатся некорректными.

Измерения в петлях фаза – ноль обычно делаются:

  • перед использованием вновь построенной электросети;
  • перед использованием электросети, прошедшей капитальный или иной вид ремонта;
  • после замены оборудования;
  • в соответствии с имеющимся планом испытаний;
  • в общем не реже 1 раза в шесть лет в обычных электросетях и не реже одного раза в два года в электросетях взрывоопасных объектов.

Как делаются измерения в петле

Наиболее распространенными являются три способа выполнения измерений:

  • получают данные для расчетов по падению напряжения. Вместо нагрузки, которую отключают, присоединяется специальное (эталонное) сопротивление с известными характеристиками.
  • Используются данные измерения силы тока с использованием шунта. Он устанавливается в определенном месте электросети соответственно заданным параметрам.
  • Вместо существующего напряжения, которое отключается, подается пониженное напряжение от трансформатора. Провод фазы замыкается на корпусе того элемента электросети, который выбран для создания петли. Используются данные амперметра и вольтметра, которыми выполняются измерения, которые затем обрабатываются.  

Из трех перечисленных способов расчеты на основе падения напряжения наиболее распространены по причине того, что этот способ самый простой.

Если при этом замере контрольное сопротивление присоединить максимально удаленно от точек фазы и нуля можно охватить наибольшее количество элементов электросети и получить их необходимые характеристики. Сначала делаются замеры напряжения с ненагруженной сетью.

Затем сеть нагружают с присоединенным амперметром. Показания приборов используются в расчетах сопротивления петли, поскольку оно составляет доли Ома. Полученные результаты заносятся в протокол.

В настоящее время для обработки данных, содержащих результаты измерений петли фаза – ноль, можно использовать специализированные компьютерные программы. Например, СОНЭЛ, которая работает в среде Windows 2000 Service Pack 4 и выше. Программа также формирует протокол стандартной формы. Пример подобного протокола показан ниже.

Пример протокола, составленного на основании расчетов, выполненных по результатам измерений петли фаза – ноль

Специальные измерительные приборы

Учитывая важность результатов измерений в петле и востребованность таковых, на рынке измерительных приборов представлены специальные модели. Чаще других применяются:

  • М-417. Это стрелочный прибор, основанный на мостовой измерительной схеме, которая постоянно калибруется. Этим прибор в основном и неудобен. Зато надежен и долговечен. Работает без снятия напряжения величиной до 380 В.

М-417

  • MZC-300 (производство фирмы Sonel). Современный прибор с цифровой обработкой измеряемых параметров и отображением их на дисплее. Для измерений в диапазоне напряжения до 250 В применяется контрольное сопротивление 10 Ом.

MZC-300

  • ИФН-200. Работает под напряжением до 250 В, может использоваться как тестер. Но при замерах петли фаза – ноль диапазон измеряемых прибором значений сопротивления лежит ниже 1000 Ом.

ИФН-200

  • ТС-20 (производство фирмы Sonel). Прибор с большим функционалом как измерений в однофазных и трехфазных электросетях, так и обработки их результатов.

ТС-20

Измерения параметров петли фаза – ноль современными цифровыми приборами очень проста.

Щупы присоединяются к местам-контактам, которые необходимо предварительно зачистить наждаком или напильником для минимизации контактного сопротивления.

После этого нажимается та или иная кнопка на панели прибора, соответственно поставленной задаче. На табло получается результат. Как правило, результаты можно запомнить и обработать.

Современные приборы и программное обеспечение существенно упрощают и ускоряют измерения в петле фаза – ноль. К тому же результаты получаются более точными.

Источник: https://domelectrik.ru/elektrosnabzhenie/seti/petlya-faza-nol

Измерение сопротивления петли фаза-ноль

Источник: https://electric-220.ru/news/izmerenie_soprotivlenija_petli_faza_nol/2013-11-16-456

Для чего проверяют сопротивление петли фаза-ноль

Электричество в настоящее время – это не только удобство и качество проживания, но это и большая опасность для человека. И хорошо, если проводку в доме делают профессионалы.

Ведь свою работу они обязательно проверяют на степень безопасности. Каким образом? Для этого используется метод, основанный на создании высокой нагрузки в электрической разводке.

Этот метод электрики называют измерением сопротивления петли фаза ноль.

Что это такое, и как формируется проверочная схема

Начать надо с пути, который проходит электрический ток от подстанции до розетки в доме. Обращаем ваше внимание, что в старых домах в электрике чаще всего присутствует сеть без заземляющего контура (земля), то есть, к розетке подходит фазный провод и нулевой (фаза и ноль).

Итак,  от подстанции до дома сеть может быть длиною в несколько сот метров, к тому же она разделена на несколько участков, где используются разного сечения кабели и несколько распределительных щитов. То есть, это достаточно сложная коммуникация.

Но самое главное, весь участок имеет определенное сопротивление, которое приводит к потерям мощности и напряжения. И это независимо от того, качественно ли проведена сборка и монтаж или не очень.

Этот факт известен специалистам, поэтому проект сети делается с учетом данных потерь.

Конечно, грамотно проведенный монтаж – это гарантия корректной работы сетевого участка. Если в процессе сборки и разводки были сделаны отклонения от норм и требований или просто сделаны ошибки, то это гарантия увеличения потерь, сбоя работы сети, аварий. Вот почему специалисты проводят измерения показателей сети и анализируют их.

Необходимо отметить, что вся электрическая цепочка – это зацикленный контур, образованный фазным контуром и нулевым. По сути, это своеобразная петля. Поэтому ее так и называют петля фаза ноль.

Как измеряется сеть

Чтобы это понять, необходимо рассмотреть схему, в которой присутствует потребитель, подключенный через обычную розетку. Так вот к розетке, как уже было сказано выше, подводятся фаза и ноль. При этом до розетки происходит потеря напряжения за счет сопротивления магистральных кабелей и проводов. Это известно давно, описан данный процесс формулой Ома:

R=U/I.

Правда, эта формула описывает соотношение величин постоянного электрического тока. Чтобы перевести ее на ток переменный, придется учитывать некоторые показатели:

  • Активная составляющая сопротивления сети.
  • Реактивная, состоящая из емкостной и индуктивной части.

Что это значит? Необходимо понять, что электродвижущая сила, которая появляется в обмотках трансформатора, образует электрический ток. Он теряет свое напряжение при прохождении через потребителя и подводящие провода. При этом сам ток преодолевает несколько видов сопротивления:

  • Активное – это потребитель и провода. Это самая большая часть сопротивления.
  • Индуктивное – это сопротивление встроенных обмоток.
  • Емкостное – это сопротивление отдельных элементов.

Чтобы подсчитать полное сопротивление сети (петля фазы и ноля), необходимо определить электродвижущую силу, которая создается на обмотках трансформатора.

Правда, на подстанцию без специального допуска не пустят, поэтому измерение петли фаза-ноль придется делать в самой розетке. При этом учитывайте, что розетка не должна быть нагружена. После чего необходимо замерить напряжение под нагрузкой.

Для этого включается в розетку любой прибор, это может быть даже обычная лампочка накаливания. Замеряется напряжение и сила тока.

Совет

Теперь по закону Ома можно определить полное сопротивление петли. При этом придется учитывать, что напряжение (замеряемое) в розетке может отклоняться от номинального при нагрузке и без таковой. Поэтому сначала надо высчитать сопротивление при разных величинах напряжения. Понятно, что при нагрузке напряжение будет больше, поэтому полное сопротивление петли – это разница двух сопротивлений:

Rп=R2-R1, где R2 – это сопротивление петли при нагрузке, R1 – без таковой.

Что касается точно проведенных замеров. Самодельными приборами это можно сделать, никаких проблем здесь нет, но вот только точность замеров в данном случае будет очень низкой.

Поэтому для этого процесса рекомендуется использовать вольтметры и амперметры с высокой точностью (класс 0,2). Правда, такие измерительные приборы сегодня используются в основном в измерительных лабораториях. Обращаться с ними надо уметь.

К тому же такие приборы требуют частого проведения тестирования.

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

Где провести замер

Измерение петли фаза-ноль – розетки. Но опытные электрики знают, что это место не единственное. К примеру, дополнительное место – это клеммы в распределительном щите. Если в дом заводится трехфазная электрическая сеть, то проверять сопротивление петли фаза ноль надо на трех фазных клеммах. Ведь всегда есть вероятность, что контур одной из фаз был собран неправильно.

Цель проводимых замеров

Итак, цели две – определение качества эксплуатируемых сетей и оценка надежности защитных блоков и приборов.

Что касается первой позиции, то здесь придется сравнивать полученные замеры, а, точнее, сопротивление петли с проектной. В данном случае, если расчетный показатель оказался выше нормативного, то на поверку явно неправильно произведенный монтаж или другие дефекты магистрали.

К примеру, грязь или коррозия контактов, малое сечение кабелей и проводов, неграмотно проведенные скрутки, плохая изоляция и так далее. Если проект электрической сети по каким-то причинам отсутствует, то для сравнения расчетного сопротивления петли с номинальным необходимо будет обратиться в проектную организацию.

Чтобы разобраться в таблицах и расчетах самому, надо в первую очередь обладать инженерными знаниями по электрике.

Что касается второй позиции. В принципе, здесь также необходимо провести некоторые расчеты, основанные на законе и формуле Ома. Основная задача определить силу тока короткого замыкания, ведь чаще всего от него и надо будет защищать электрическую сеть. Поэтому в данном случае используется формула:

Iкз=Uном/Rп.

Если считать, что сопротивление петли фаза к нулю равно, например, 1,47 Ом, то сила тока короткого замыкания будет равна 150 ампер. Под эту величину и придется подбирать прибор защиты, то есть, автомат. Правда, в правилах ПУЭ есть определенные нормы, которые создают некий запас прочности. Поэтому Iном увеличивают на коэффициент 1,1.

Обратите внимание

Подобрать автомат под все вышеуказанные величины можно, если сравнить их в таблицах ПУЭ. В нашем случае потребуется автомат класса «С» с Iном=16 А и кратностью 10. В итоге получаем:

I=16х10х1,1=176 А. Расчетная сила тока короткого замыкания у нас составила – 150 А. о чем это говорит.

  • Во-первых, автомат был неправильно выбран и установлен. Его надо обязательно заменить.
  • Во-вторых, ток КЗ в сети меньше, чем автомата. Значит, он не отключится. А это может привести к пожару.

Источник: http://OnlineElektrik.ru/esnabzhenie/dlya-chego-proveryayut-soprotivlenie-petli-faza-nol.html

Измерение петли фаза-ноль

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.

Важно

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.

Источник: https://electriktop.ru/provodka/izmerenie-petli-faza-nol.html

Замер полного сопротивления цепи фаза-нуль: существующие методики расчёта, используемые приборы контроля цепи

Представить себе жизнь современного человека без электричества и разнообразных электроприборов попросту невозможно. Сборку различных агрегатов и электрических схем можно выполнить самостоятельно.

Необходимо лишь в точности следовать имеющейся документации, а также проводить замер полного сопротивления цепи фаза-ноль, что позволит обеспечить беспроблемность эксплуатации электрооборудования и его полную безопасность.

Электрический ток имеет разрушительную силу, поэтому опасен для оборудования, материальных ценностей и живых организмов. Для защиты от поражения высоким напряжением в прошлом использовались различные изоляции из диэлектриков и проводились замеры параметров работы электролиний.

Сегодня при эксплуатации разнообразных электроустройств используются всевозможные устройства защитного отключения и автоматические выключатели, которые обеспечивают полную безопасность эксплуатации оборудования. Также применяются защитные меры, в том числе разделение рабочего нуля и заземление электротехники.

Потребуется на регулярной основе выполнять проверку соответствия текущих характеристик требуемым нормативам по безопасности электрических сетей. Только так можно будет обеспечить полную беспроблемность эксплуатации техники, исключив одновременно поражение электротоком.

Выполняются следующие замеры и контроль:

  • Проверка ДИФ-автоматов и УЗО.
  • Испытание током нагрузки автоматических выключателей.
  • Замер сопротивления цепи.
  • Измерение цепи фазы.
  • Замер сопротивления изоляции.
  • Испытание другого защитного технологического оборудования.

Подобные работы не представляют особой сложности, поэтому, имея начальные навыки в электротехнике и используя соответствующее оборудование, можно все замеры выполнить самостоятельно, что обеспечивает правильность работы техники и экономит расходы домовладельца на обращение к профессиональным специалистам.

Для чего осуществляют измерение

Основной задачей выполнения измерения петли фазы-ноль является защита кабелей и электрооборудования от перегрузок, которые могут возникать в процессе эксплуатации техники.

Высокое сопротивление электрокабелей приводит к перегреву линии, что, в конечном счёте, может спровоцировать короткое замыкание и пожар.

На показатели фазы влияют различные параметры, в том числе окружающая среда, характеристики воздушной линии, качество кабеля.

При выполнении замеров в обязательном порядке включают контакты имеющейся автоматической защиты, контакторы, рубильники, проводники напряжения к электроустановкам. В качестве таких проводников используются силовые кабели, которые подают в фазу-ноль к запитываемой технике.

Полное сопротивление фазы-ноль рассчитывается с помощью специальных формул, которые учитывают материал и сечение проводников, протяжённость линии и ряд других параметров. Получить максимально точные результаты измерений можно лишь обследовав физическую цепь, к которой подключены различные электроустройства.

Существующие методики расчетов

Измерение фазы-ноль может выполняться с помощью различных методик. В промышленности и с электрооборудованием, где требуется максимально возможная точность расчетов, используются специальные приборы, которые имеют минимальную погрешность.

Также в таком случае используются соответствующие формулы, которые учитывают различные факторы, влияющие на качество полученных данных.

В бытовых условиях будет достаточно использование простейших измерителей, что поможет получить необходимую информацию.

Наибольшее распространение получили следующие методики измерения петли фаза-ноль:

  • Метод падения напряжения.
  • Метод короткого замыкания в цепи.
  • Использование амперметра-вольтметра.

При использовании метода снижения напряжения все замеры проводят при отключении нагрузки, после чего в цепь включают нагрузочное сопротивление с заранее рассчитанной величиной.

С помощью специального устройства измеряется величина нагрузки в цепи, после чего полученные результаты сверяются с эталоном, проводятся соответствующие расчеты, которые сравниваются с нормативными данными.

Метод коротких замыканий в цепи подразумевает подключение к сети специального прибора, создающего искусственные короткие замыкания в необходимой потребителю точке.

С использованием специальных устройств определяют величину тока короткого замыкания, а также время срабатывания защиты.

Полученные данные сверяются с нормативными показателями, после чего рассчитывается соответствие электроцепи действующим нормативам и требованиям.

При использовании метода амперметра-вольтметра снимают с цепи питающее напряжение, после чего подключают к сети понижающий трансформатор, замыкают фазный провод действующей электроустановки. Полученные данные обрабатывают, и, используя специальные формулы, определяют необходимые параметры.

Наибольшее распространение на сегодняшний день получила методика измерения петли фаза-нуль методом подключения нагрузочного сопротивления.

Совет

Такой способ сочетает простоту использования, максимальную точность, поэтому он применяется как в быту, так и при необходимости получения сверхточных данных. При необходимости контроля показателя фазы в одном здании сопротивление нагрузки подключают в самом дальнем доступном участке цепи.

Подключение приборов осуществляется к предварительно защищенным контактам, что позволит избежать падения напряжения и ослабления силы тока.

Первоначальные измерения выполняют без подключения нагрузки, после чего с помощью амперметра производится контроль с точной нагрузкой. По результатам полученных данных рассчитывают сопротивление петли фаза-ноль.

При измерении этого показателя рассчитанных данных хватает для определения качества электросети в быту. В промышленности при выполнении соответствующего контроля составляется протокол, куда заносят все полученные величины. В таком протоколе выполняют соответствующие расчеты, после чего бумага подписывается инженерами и прикладывается к общей нормативно-технической документации.

Используемые высокоточные приборы

Для измерений и расчетов фазы могут применяться как стандартные амперметры и вольтметры, использование которых не представляет сложности, так и узкоспециализированные приборы. Последние обеспечивают максимально возможную точность полученных данных по параметрам электросети. Наибольшее распространение получили следующие измерительные приборы.

M417 — это надежный проверенный годами прибор, разработанный специально для измерения показателя сопротивления в цепи фазы-ноль. Одной из особенностей этого прибора является возможность проведения всей работы без снятия питания, что существенно упрощает контроль за состоянием электросети.

Этот аппарат использует метод падения напряжения, обеспечивает максимальную возможную точность полученных расчетов. Допускается использование М417 в цепи с глухозаземленной нейтралью и напряжением в 380 Вольт.

Единственный недостаток использования этого приспособления — это необходимость калибровки устройства перед началом работы.

MZC-300 — измерительное устройство нового поколения, которое построено на базе мощного микропроцессора. Приборы используют метод падения напряжения с подключением сопротивления в 10 Ом.

MZC-300 обеспечивает время замера на уровне 0,03 секунды и может использоваться в сетях с напряжением 180−250 Вольт. Прибор для обеспечения точности данных подключают в дальней точке сети, после чего нажимают кнопку Старт, а полученный результат выводится на небольшой цифровой дисплей.

Все расчёты выполняет микропроцессор, что существенно упрощает контроль фазы.

ИФН-200 — многофункциональный прибор, позволяющий выполнять измерения фазы. Работает устройство с напряжением 180−250 Вольт.

Имеются соответствующие разъемы для упрощения подключения к сети, а использование этого приспособления не представляет какой-либо сложности.

Ограничение на измерении в цепи составляет 1 кОм, при превышении которого срабатывает защита и отключается устройство, предотвращая его перегрузку. Выполнен прибор на базе мощного микропроцессора и имеет встроенную память на 35 последних вычислений.

Источник: https://220v.guru/elementy-elektriki/provodka/metodiki-zamera-polnogo-soprotivleniya-cepi-faza-nol.html

Сопротивление цепи фаза – ноль

Таблица 1

Как правило, все хотят видеть свое электрооборудование в рабочем и безопасном состоянии. Однако, за время его постоянной эксплуатации, рано или поздно возникает необходимость в обследовании, которое проводится для своевременного выявления неисправностей. В первую очередь, проводятся различные замеры, в том числе измерение сопротивления петли фаза-ноль.

Целью является выяснение соответствия номинальных токов защитной аппаратуры и сечения проводов в измеряемых цепях. Для измерения петли фаза-ноль используется самая удаленная точка в электрической линии.

Порядок проведения измерений

Перед началом необходимо провести внешний осмотр. При этом, должны тщательно осматриваться щиты и силовые сборки, а также вся принципиальная однолинейнаясхема электроснабжения.

Следует проверить номинальные токи в предохранителях и автоматических выключателях, сечения всех отходящих линий, защитную аппаратуру на механические повреждения.

После проведенных проверок можно приступать к непосредственным измерениям.

Перед самым началом проверяется плотность соединения проводов с защитными аппаратами. Если отсутствуют протянутые провода, то все измерения теряют смысл, поскольку полученные данные будут неправильными и недостоверными.

Результаты измерений

Результатом проведенных измерений, в конечном итоге будет сумма сопротивлений всех проверяемых элементов электрической цепи. Если полученный результат немного меньше, чем допустимая величина, тот или иной элемент можно считать работоспособным и правильным, не требующим более точных измерений.

Измерение сопротивления петли фаза-ноль производится в самой отдаленной точке кабельной линии. Если такой замер произвести невозможно, то производятся измерения во всех точках присоединения, по всей длине линии.

После того, как сопротивление измерено, полученные данные заносятся в журнал или фиксируются в самом электрическом приборе.

Важно

Полученные данные при однофазном замыкании тока, сопоставляются с диапазоном, в котором происходит срабатывание расцепителей коротких замыканий.

Полученные данные позволяют определить степень надежности срабатывания аппаратуры, защищающей от сверх тока во время замыкания фазы и открытых проводящих частей. Расчетная величина тока позволяет определить время срабатывания защитной аппаратуры.

Если данные показали, что установленный в силовом щите автомат не может обеспечить защиту кабельной линии, то в этом случае, в первую очередь, подтягиваются сжимы на всех точках, где электрооборудование присоединяется к кабельной линии. Также, можно поменять защитный аппарат на устройство с пониженным номиналом, который должен соответствовать данным измерений.

Таким образом, своевременные измерения позволят избежать аварийной ситуации и обеспечить необходимый уровень безопасности при работе с электрооборудованием.

Сечение фазных жил   мм2 Сечение нулевой жилы мм2 Полное сопротивление цепи фаза – ноль, Ом/км при температуре жил кабеля +65 градусов
Материал жилы:
Алюминий Медь
R фазы R нуля Z цепи (кабеля) R фазы R нуля Z цепи (кабеля)
1,5 1,5 14,55 14,55 29,1
2,5 2,5 14,75 14,75 29,5 8,73 8,73 17,46
4 4 9,2 9,2 18,4 5,47 5,47 10,94
6 6 6,15 6,15 12,3 3,64 3,64 7,28
10 10 3,68 3,68 7,36 2,17 2,17 4,34
16 16 2,3 2,3 4,6 1,37 1,37 2,74
25 25 1,47 1,47 2,94 0,873 0,873 1,746
35 35 1,05 1,05 2,1 0,625 0,625 1,25
50 25 0,74 1,47 2,21 0,436 0,873 1,309
50 50 0,74 0,74 1,48 0,436 0,436 0,872
70 35 0,527 1,05 1,577 0,313 0,625 0,938
70 70 0,527 0,527 1,054 0,313 0,313 0,626
95 50 0,388 0,74 1,128 0,23 0,436 0,666
95 95 0,388 0,388 0,776 0,23 0,23 0,46
120 35 0,308 1,05 1,358 0,181 0,625 0,806
120 70 0,308 0,527 0,527 0,181 0,313 0,494
120 120 0,308 0,308 0,616 0,181 0,181 0,362
150 50 0,246 0,74 0,986 0,146 0,436 0,582
150 150 0,246 0,246 0,492 0,146 0,146 0,292
185 50 0,20 0,74 0,94 0,122 0,436 0,558
185 185 0.20 0,20 0,40 0,122 0,122 0,244
240 240 0,153 0,153 0,306 0,090 0,090 0,18

                                                                                                                     Таблица 2

Мощность трансформатора, кВ∙А 25 40 69 100 160 250 400 630 1000
Сопротивление трансформатора, Zт/3, Ом  (Δ/Υ) 0,30 0,19 0,12 0,075 0,047 0,03 0,019 0,014 0,009

                                                                                                                   Таблица 3

I ном. авт. выкл, А 1 2 6 10 13 16 20 25 32-40 50 и более
R авт., Ом 1,44 0,46 0,061 0,014 0,013 0,01 0,007 0,0056 0,004 0,001

                                                                                                                         Таблица 4

R цепи, Ом 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,5 2 и более
Rдуги, Ом 0,015 0,022 0,032 0,04 0,045 0,053 0,058 0,075 0,09 0,12 0,15

    При проектировании групповой сети, если питающая и распределительная сеть уже проложены, целесообразно выполнить измерение сопротивления цепи фаза – ноль от трансформатора до шин группового щита. Это может значительно уменьшить вероятность  ошибок при расчетах групповой сети. В этом случае сопротивление рассчитываем по формуле:

                          RL-N= Rрасп + Rпер.гр + Rавт.гр+  Rnгр∙Lnгр +Rдуги                      (2)

где, Rрасп – измеренное сопротивление цепи фаза – ноль линии, подключаемой к вводному автоматическому выключателю группового щитка, Ом; Rпер.гр – сопротивление переходных контактов в групповой линии, Ом; Rавт.

Обратите внимание

гр – суммарное сопротивление автоматических выключателей – вводного группового щита и отходящей групповой линии, Ом; Rnгр – удельное сопротивление кабеля n-й групповой линии (по таблице 1), Ом/км; Lnгр – длина n-й групповой линии, км.

    Рассмотрим процесс вычисления сопротивления цепи фаза – ноль схемы, показанной на Рис.1 при однофазном коротком замыкании фазы на ноль в конце групповой линии.

Исходные данные:

– трансформатор мощностью 630 кВ∙А подключен по схеме «треугольник – звезда» – по таблице 2 находим  Zт/3=0,014 Ом;

– питающая сеть – кабель с алюминиевыми жилами длиной 80 метров имеет фазный проводник 150 мм2  и нулевой – 50 мм2. По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 0,986 Ом/км. Вычисляем его сопротивление (длины кабелей выражаем в километрах): 0,986 Ом/км∙0,08 км=0,079 Ом;

– распределительная сеть – кабель с медными жилами  длиной 50 метров и сечением жил 35 мм2. По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 1,25 Ом/км. Вычисляем его сопротивление:

              1,25 Ом/км∙0,05 км=0,0625 Ом;

– групповая сеть – кабель с медными жилами длиной 35 метров и сечением жил 2,5 мм2. По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 17,46 Ом/км. Вычисляем его сопротивление:

              17,46 Ом/км∙0,035 км=0,61 Ом;

– автоматический выключатель отходящий линии – 16 Ампер (с характеристикой срабатывания «С»), вводной автоматический выключатель группового щитка 32 Ампера, остальные автоматические выключатели в линии имеют номинальный ток более 50 Ампер. Вычисляем их сопротивление (по таблице 3) 0,01 Ом+0,004 Ом+3∙0,001 Ом=0,017 Ом;

– переходные сопротивления контактов учтем только в групповой линии (точки подключения кабеля групповой линии к щитку и к нагрузке). Получаем 2∙0,01 Ом=0,02 Ом.

    Суммируем все полученные значения и получаем сопротивление цепи фаза – ноль без учета сопротивления дуги RL-N=0,014+0,079+0,0625+0,61+0,017+0,02=0,80 Ом.

Из таблицы 4 берем сопротивление дуги 0,075 Ом, и получаем окончательное значение искомой величины RL-N=0,80 Ом+0,075 Ом=0,875 Ом.

    В Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) задано наибольшее время отключения цепей при коротком замыкании в сетях с глухозаземленной нейтралью 0,2 секунды при напряжении 380 В и 0,4 секунды при напряжении 220В.

    Для обеспечения заданного времени срабатывания защиты необходимо, что бы при коротком замыкании в защищаемой линии возникал ток, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя (для взрывоопасных помещений не менее чем в 4 раза) и не менее чем в 3 раза ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику (для взрывоопасных помещений не менее чем в 6 раз). Для автоматических выключателей с комбинированным расцепителем (имеющим тепловой расцепитель для защиты  от перегрузок и электромагнитный расцепитель для защиты от токов коротких замыканий) ток короткого замыкания должен превысить ток срабатывания электромагнитного расцепителя не менее, чем в  1,2 – 1,25 раза.

    В настоящее время используются автоматические выключатели с различной кратностью токов срабатывания электромагнитного расцепителя к тепловому. Автоматические выключатели группы «В» имеют кратность в пределах от 3 до 5, группы «С» от 5 до 10, группы «D» от 10 до 20, группы «K» от 10 до 15 и группы «Z» от 2 до 3.

При расчетах всегда берется максимальное значение кратности токов срабатывания расцепителей. Например для автоматического выключателя С16, ток короткого замыкания должен быть не менее 16 А∙10∙1,2=192 А (для автоматического выключателя С10 не менее10А∙10∙1,2=120 А и для С25 не менее 25 А∙10∙1,2=300 А). В приведенном выше примере мы получили сопротивление цепи фаза – ноль 0,875 Ом.

При таком сопротивлении цепи ток короткого замыкания Iкз составит величину

Uф/ RL-N=220В/0,875 Ом=251 А. Следовательно групповая линия в приведенном примере защищена от токов коротких замыканий.

Важно

    Максимальное сопротивление цепи фаза – ноль для  автоматического выключателя С16 составит величину 220 В/192А=1,14 Ом. В приведенном примере сети (Рис.

1) сопротивление цепи от трансформатора до шин группового щита составит 0, 875 Ом – 0,61 Ом=0.265 Ом. Следовательно максимально возможное сопротивление кабеля групповой линии будет равно 1,14 Ом – 0, 265 Ом=0,875 Ом.

Его максимальную длину L при сечении жил кабелей 2,5 мм2 определим при помощи таблицы 1.

               L, км=0,875 Ом/(17,46 Ом/км)=0,050 км.

    Всегда, когда есть возможность, следует рассчитывать групповую сеть с максимальным запасом по сопротивлению цепи фаза – ноль, особенно розеточную сеть. Часто нагрузки (утюг, чайник и другие бытовые приборы), в которых часто происходят замыкания, подключают к розетке через удлинитель.

Начиная с определенной длины провода удлинителя, нарушается согласование параметров цепи с характеристиками аппаратов защиты, то есть ток короткого замыкания оказывается недостаточным для мгновенного отключения сети.

Отключение аварийного участка осуществится только тепловым расцепителем через сравнительно большой промежуток времени (несколько секунд), в результате чего кабели могут нагреться до недопустимо высоких температур вплоть до воспламенения изоляции.

    Проект электропроводки должен быть выполнен таким образом, что бы даже в случае воспламенения изоляции кабеля при коротком замыкании это не приводило к пожару.

Именно поэтому возникли требования к прокладке скрытой электропроводки в стальных трубах в зданиях со строительными конструкциями, выполненными из горючих материалов.

Совет

Во взрывоопасных зданиях целесообразно использовать более сложную защиту кабелей от воздействия токов короткого замыкания.                           

                                                                                                                                          9 марта 2013 г.

                                   К ОГЛАВЛЕНИЮ

Источник: https://electromontaj-proekt.ru/nashi-stati/proektirovanie/soprotivlenie-cepi-faza-nol/

Замер петли фаза-нуль

Петля фаза ноль это контур, состоящий из соединения фазного и нулевого проводника.Данное испытание необходимо для проверки соответствия уставки токовой отсечки аппарата защиты току  короткого замыкания, то есть нам необходимо знать, за какое время аппарат защиты отключит поврежденную линию и отключит ли вообще. Измерения проводят на самом удаленном участке линии.

Потому что чем больше протяженность, тем хуже будут показатели, ниже ток короткого замыкания. Сопротивление петли фаза ноль зависит от сечения жил кабеля, его протяженности, переходных сопротивлений в соединительных коробках данной линии.

Далее по полученным значениям производится расчет тока возможного короткого замыкания и производится сравнение со значением отсечки автоматического выключателя.

Со временем показатели могут увеличиваться из-за ухудшения переходных контактов в цепи фазного и нулевого проводника, поэтому данный параметр необходимо контролировать регулярно.

Так как при увеличении сопротивления петли фаза ноль, уменьшается возможный ток короткого замыкания, и как следствие аппарат защиты может не отключить поврежденную линию. Своевременное проведение проверки позволит предотвратить возникновение нештатных ситуаций и перегрев проводников.

Это испытание проводится при вводе электрооборудования в эксплуатацию, в обязательном порядке, при приёмо-сдаточных испытаниях в 100% объеме.

Это позволяет установить, насколько качественно выполнен монтаж, подобраны аппараты защиты. После этого проверка производится раз в три года, и  согласно ГОСТ Р 50571-16 2007 рекомендовано к включению в объем  эксплуатационных испытаний. По усмотрению ответственного за электрохозяйство испытания можно проводить чаще.

Кто проводит замер петли фаза ноль

Измерения проводят специальные электролаборатории, деятельность которых аккредитована федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору. Право на проведение этого вида работ указывается в свидетельстве о регистрации электролаборатории в перечне работ.

Какими приборами производятся измерения

Измерения производятся при помощи приборов, имеющихся у электролабораторий. Современные приборы создают искусственное короткое замыкание в месте измерения внутри прибора и сразу производят расчет  сопротивления петли фаза ноль,  и тока короткого замыкания.

В нашей компании есть все необходимое оборудование, которое позволяет быстро и качественно провести проверку.

Видео как проводится измерение сопротивления петли фаза-ноль

Источник: http://cenerg.ru/electrolaboratorya/zamer-petli-faza-nul/

Заказать измерение петли фаза ноль в Москве от

НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯЦЕНА
Замер полного сопротивления цепи «фаза-нуль»1 токоприемник140 ₽

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

Высоковольтные выключатели – важнейшие элементы систем электроснабжения, от исправного состояния которых зависит надёжность переключений и своевременное отключение оборудования при возникновении аварийных ситуаций.

Они обеспечивают штатный и аварийный режим работы трёхфазных энергосистем со стандартной частотой 50 Гц, могут использоваться для ручного, автоматического и дистанционного управления электропитанием. Выключатели в электроустановках должны периодически проверяться, для этого проводится измерение и ряд других измерений.

Преимущества полного измерения сопротивления петли фаза-нуль

Измерение сопротивления петли проводится при введении в эксплуатацию нового электрооборудования, после экстренного и планового ремонта электроустановок. Проверка рабочих характеристик коммутационных устройств, помимо всего прочего, включает в себя измерения сопротивления контура, создаваемого при соединении нулевого и фазного проводников.

Что дают замеры петли фаза-нуль?

Измерение сопротивления фаза-нуль позволяет получить более точные значения, чем при математическом расчёте. Это обусловлено тем, что при теоретических расчётах невозможно учесть переходные сопротивления рубильников, контакторов и других коммутационных устройств. Кроме того, невозможно предугадать путь прохождения тока при коротком замыкании, поскольку в любой электрической цепи присутствуют заземляющие контуры и металлические конструкции. Измерение сопротивления петли выполняется прибором, который все эти параметры учитывает автоматически, поскольку в процессе работы используется специальное измерительное оборудование.

Методика измерения сопротивления петли фаза-ноль

Наши специалисты выполняют измерение сопротивления петли одним из двух методов: методом КЗ(короткого замыкания) с использованием измерительного прибора MZC-300 или методом измерения падения напряжения в отключенной цепи электропитания. Первый метод более удобный и безопасный. Прежде, чем приступать к измерениям, мы проверяем сопротивление и целостность защитных проводников. Во время измерений прибором MZC-300 принимается во внимание возможность автоматической блокировки процесса. Это может произойти в том случае, если:

  • Напряжение в сети электропитания больше 250 В.
  • В сети КЗ отсутствует защита по току, а в цепи PE/N случился разрыв.
  • Напряжение в сети электропитания меньше 180 В.
  • Измерительный прибор перегрелся из-за большой нагрузки.

Измерение петли мы проводим по следующей методике:

  • Клеммы измерительного прибора подключаются к заземляющему проводнику или к глухозаземлённой нейтрали и одной из фаз.
  • Проверяется надёжность контактов.
  • Имитируется короткое замыкание – в течение 30 мс электрический ток пропускается через резистор 10 Ом. Уменьшенное значение силы тока – один из основных параметров измерений.
  • Перед определением величины тока измеряется реальное напряжение сети. Берётся векторная поправка тока и напряжения.
  • Прибор автоматически вычисляет сопротивление фаза-ноль петли короткого замыкания, раскладывает его на активную и реактивную составляющие, высчитывает угол сдвига фаз, образующийся при протекании в цепи тока КЗ. Диапазон измерения выбирается автоматически.
  • Результаты измерений заносятся в протокол.

Оформление результатов измерения

После выполнения всех замеров результаты в виде сопротивления петли КЗ или полного сопротивления цепи отображаются на дисплее прибора. На основании этих показателей выполняются вычисления тока короткого замыкания. Частота, с которой проводится измерение петли фаза-ноль, регламентируется ПТЭЭП и ППР, в них указываются сроки проведения текущих и капитальных ремонтов установок электропитания. Внеплановые измерения необходимы в случае выхода оборудования из строя и перед запуском после ремонта.

Электролаборатория«МОСЭНЕРГОТЕСТ» выполняет электроизмерение полного сопротивления петли фаза-нуль систем электропитания любого назначения. После выполнения измерительных работ выдаётся заключение о результатах. В этих результатах величина однофазного тока короткого замыкания сравнивается с номиналом предохранительной вставки или величиной тока срабатывания расцепителя автоматического выключателя. На основании этого делаются выводы о безопасности и пригодности электрооборудования к эксплуатации, данные измерений заносятся в протокол.

Получите ваши приложения на голосование (фаза)!

Месяц назад я написал о своем исследовании реализации манипулятора данных сокета в реальном времени, который может в конечном итоге остановить работу нашего приложения. Пытаясь исследовать, как это на самом деле работает, я не смог найти много ресурсов, объясняющих, как реальный код проходит через цикл событий. Честно говоря, я считаю, что это огромная проблема. Боюсь, что большинство разработчиков не понимают самой важной части Node.js, но я здесь, чтобы исправить это. Итак, как работают сокеты? Каким образом выполняется резервное копирование данных сокета? Почему использование Transform решает проблему, а конвейер с асинхронной функцией — нет?

Понимание цикла событий.

Во-первых, давайте подробно рассмотрим фазы цикла событий:

Большую часть времени мы обычно тратим между этапами обратного вызова и этапами опроса.

Фаза опроса отвечает за блокировку текущего потока кода для проверки входящих асинхронных событий или таймеров. Он проверяет ответ любого из предоставленных обработчиков (обработчики файлов, обработчики сокетов) и добавляет их в очередь фазы обратных вызовов. Он также проверяет, достигли ли какие-либо таймеры нуля, и добавляет их в очередь фазы таймеров.

Фаза обратного вызова Фаза обрабатывает все входящие обратные вызовы ввода-вывода, такие как сетевой трафик, файловые потоки и ответы базы данных. Фаза Timers запускает любые обратные вызовы setTimeout и setInterval , а фаза Check запускает любые обратные вызовы setImmediate .

Это основной поток каждого приложения Node. Фаза опроса блокирует поток, ожидая выполнения входящих действий, и, когда это происходит, распределяет задачу в правильную очередь, а затем освобождает поток, чтобы можно было вызвать обратные вызовы.Синхронный код, который не является частью основного цикла выполнения (начальный запуск кода), выполняется на этапе, на котором он был вызван.

Буферизация

Теперь, когда мы разобрались с основами, мы должны поговорить о том, как потоки работают в Node.JS. Потоки — это конструкции, которые Node.JS использует для раскрытия сетевых сокетов машины. Они используют специфичный для узла класс Buffer для хранения своих данных. Буферы были созданы для хранения больших объемов двоичных данных, поскольку до ES6 не было TypedArray .Они даже более особенные, чем другие структуры в Node.js, потому что их память выделена вне стандартной кучи V8. Это означает, что у них больше памяти, чем у остальной части Node, и они не влияют на нагрузку на память всего вашего приложения. Это не значит, что у них неограниченная память; они этого не делают, но в Node.js есть несколько хитрых приемов, чтобы все было гладко.

Работа с потоками

Stream — это, как следует из названия, конструкция узла для непрерывного потока данных.Когда Stream получает фрагмент данных, он добавляет его в свой буфер и запускает событие данных. Потоки не позволят потоку данных течь до тех пор, пока не будет добавлен обработчик данных или пока ему не будет дано специальное указание на слив. Когда данные передаются в поток, когда обработчик передается на фазу опроса, Stream будет вырезать как можно больше данных из верхней части своего буфера и передать их функции обратного вызова данных в фазе обратных вызовов.

Примечание. Данные, сращиваемые Stream, могут быть множественными или неполными сообщениями, поэтому имейте это в виду при обработке данных в реальном времени.

Как выполняется резервное копирование потоков?

Обычно это называют «голоданием ввода-вывода», но это может произойти несколькими способами. Синхронный код сохраняет цикл событий на той фазе, которая инициировала обратный вызов (за исключением основного выполнения, которого нет ни на одной фазе). Сюда входят прослушиватели событий. Все слушатели события вызываются синхронно, как и вызов метода. Пока цикл событий не перейдет в фазу опроса, все потоки буферизуют свои входящие данные во внутреннем буфере записи.Если вы передаете непрерывные данные, то резервные копии буферов действительно могут быть созданы, чем дольше игнорируется фаза опроса. Пока фаза опроса игнорируется, новый ввод-вывод не может быть обработан, и ваш сервер перестает отвечать на запросы.

Почему мы не можем использовать setTimeout, чтобы сделать цикл асинхронным?

SetTimeout добавляет специальный обработчик в очередь опроса, который запускается по истечении заданного времени. Почему это не работает?

  Функция getDataWithTimeout (data) {
  длина константы = данные.readUInt32BE (4)
  const chunk = data.splice (0, длина)
  процесс (кусок)
  if (data.length) {
    setTimeout (getDataWithTimeout, 0, данные)
  }
}
socket.on («данные», getDataWithTimeout)
  

На этапе опроса проверяется поток и запускается обратный вызов ввода-вывода. Оказавшись там, данные обрабатываются, затем назначается тайм-аут. На следующем этапе опроса добавляется еще один обратный вызов ввода-вывода (новые данные), и запланирован setTimeout (поскольку его таймаут равен 0). К счастью, обратные вызовы setTimeout выполняются в начале цикла, поэтому мы все еще обрабатываем данные по порядку, и это хорошо!

Но вот проблема: если у нас будет больше данных в конце этого тайм-аута, фаза опроса должна будет запланировать следующий setTimeout на следующую фазу таймера.Поэтому, когда запускается фаза обратных вызовов, она обрабатывает новые данные до того, как будут обработаны все старые данные. Наши данные были обработаны не по порядку.

Почему преобразование решает проблему?

Для преобразования данных создано

преобразований. Это дуплексные потоки, что означает, что у них есть буфер чтения (для чего-то, например терминала, из которого можно читать) и буфер записи (для чего-то, например, TCP-потоков, для записи). Преобразование дает вам метод передачи данных из буфера записи в буфер чтения, что нам и нужно.Но чем он отличается? Обратный вызов метода запускает следующий блок данных для преобразования, но до его вызова данные просто буферизируются. Это гарантирует, что мы никогда не обработаем новые данные до того, как будут выполнены все старые. Теперь наш setTimeout работает отлично! Это также упрощает создание неполных сообщений, пока они не будут завершены.

  Class Cleanser расширяет stream.Transform {
  конструктор (параметры) {супер (параметры)}
  _transform (chunk, enc, cb) {
    длина константы = data.readUInt32BE (4)
    константный чанк = данные.ломтик (4, длина)
    this.push (кусок)

    data = data.slice (4 + длина)
    if (data.length) {
      setTimeout (преобразование, 0, данные)
    } еще {
      Перезвоните()
    }
  }
}
const cleanser = новое очищающее средство ()

socket.pipe (очищающее средство)
  

Заключение

Вы можете написать тысячи строк кода, не столкнувшись с какими-либо проблемами с циклом обработки событий. Многие люди этого не делают, когда впервые пишут свои приложения. Но по мере того, как эти приложения становятся более сложными из-за работы с разными операциями ввода-вывода, использования сокетов и масштабирования до тысяч пользователей, могут начать появляться подобные проблемы.

Цикл событий узла — непростая для понимания концепция, но понимание того, как он работает, может иметь решающее значение для написания производительного кода и избежания ошибок проектирования, которые могут вызвать скрытые сбои. Прежде чем разрабатывать новый компонент, поймите, как он будет течь в цикле событий, и спланируйте его соответствующим образом. Возможно, вы даже сможете использовать его расширенные функции в своих интересах.

Цикл событий Node.js: Руководство разработчика по концепциям и кодам

Асинхронность на любом языке программирования — сложная задача.Такие концепции, как параллелизм, параллелизм и взаимоблокировки, вызывают дрожь даже у самых опытных инженеров. Код, который выполняется асинхронно, непредсказуем, и его трудно отследить при наличии ошибок. Проблема неизбежна, потому что современные вычисления имеют несколько ядер. На каждое ядро ​​ЦП установлено ограничение по температуре, и ничего не становится быстрее. Это заставляет разработчика писать эффективный код, который использует преимущества оборудования.

JavaScript является однопоточным, но ограничивает ли это использование Node современной архитектуры? Одна из самых больших проблем — это работа с несколькими потоками из-за присущей им сложности.Создание новых потоков и управление переключением контекста между ними обходятся дорого. И операционная система, и программист должны проделать большую работу, чтобы предоставить решение, имеющее множество крайних вариантов. В этом дубле я покажу вам, как Node справляется с этой трясиной через цикл событий. Я исследую каждую часть цикла обработки событий Node.js и продемонстрирую, как он работает. Одна из «потрясающих» функций в Node — этот цикл, потому что он решает сложную проблему радикально новым способом.

Что такое петля событий?

Цикл событий — это однопоточный, неблокирующий и асинхронно параллельный цикл.Для тех, у кого нет степени в области компьютерных наук, представьте себе веб-запрос, который выполняет поиск в базе данных. Один поток может делать только одну вещь за раз. Вместо того, чтобы ждать ответа от базы данных, она продолжает выполнять другие задачи в очереди. В цикле событий основной цикл разворачивает стек вызовов и не ожидает обратных вызовов. Поскольку цикл не блокируется, можно одновременно обрабатывать более одного веб-запроса. Несколько запросов могут быть поставлены в очередь одновременно, что делает их одновременными. Цикл не ждет всего от одного запроса до завершения, но принимает обратные вызовы по мере их поступления без блокировки.

Сам цикл полубесконечный, что означает, что если стек вызовов или очередь обратного вызова пусты, он может выйти из цикла. Думайте о стеке вызовов как о синхронном коде, который раскручивается, например console.log , перед тем, как цикл опрашивает о дальнейшей работе. Node использует libuv под прикрытием, чтобы опрашивать операционную систему на предмет обратных вызовов от входящих соединений.

Вам может быть интересно, почему цикл событий выполняется в одном потоке? Потоки занимают относительно много места в памяти для данных, необходимых для каждого соединения.Потоки — это ресурсы операционной системы, которые раскручиваются, и это не масштабируется до тысяч активных подключений.

Многопоточность в целом тоже усложняет историю. Если обратный вызов возвращается с данными, он должен маршалировать контекст обратно в выполняющийся поток. Переключение контекста между потоками происходит медленно, потому что оно должно синхронизировать текущее состояние, такое как стек вызовов или локальные переменные. Цикл обработки событий устраняет ошибки, когда несколько потоков совместно используют ресурсы, потому что он однопоточный. Однопоточная петля обрезает крайние случаи, безопасные для нитей, и может переключать контекст намного быстрее.Это настоящий гений за петлей. Он эффективно использует соединения и потоки, оставаясь при этом масштабируемым.

Довольно теории; пора посмотреть, как это выглядит в коде. Не стесняйтесь следить за REPL или загружать исходный код.

Полубесконечный цикл

Самый большой вопрос, на который должен ответить цикл обработки событий, — жив ли цикл. Если это так, он определяет, как долго ждать очереди обратного вызова. На каждой итерации цикл раскручивает стек вызовов, затем опрашивает.

Вот пример, который блокирует основной цикл:

  setTimeout (
  () => console.log ('Привет из очереди обратного вызова'),
  5000);

const stopTime = Date.now () + 2000;
while (Date.now ()  

Если вы запустите этот код, обратите внимание, что цикл блокируется на две секунды. Но цикл остается активным до тех пор, пока обратный вызов не будет выполнен через пять секунд. Как только основной цикл разблокируется, механизм опроса определяет, как долго он ждет обратных вызовов. Этот цикл завершается, когда стек вызовов раскручивается и обратных вызовов больше не остается.

Очередь обратного вызова

Теперь, что происходит, когда я блокирую основной цикл, а затем планирую обратный вызов? Как только цикл блокируется, он больше не помещает обратные вызовы в очередь:

  const stopTime = Date.now () + 2000;
while (Date.now ()  console.log ('Выполнить обратный вызов A'), 5000);
  

На этот раз цикл остается активным в течение семи секунд. Цикл событий тупой в своей простоте. У него нет возможности узнать, что может оказаться в очереди в будущем.В реальной системе входящие обратные вызовы ставятся в очередь и выполняются, поскольку основной цикл свободен для опроса. Цикл событий проходит несколько фаз последовательно , когда он разблокирован. Итак, чтобы пройти собеседование по поводу петли, избегайте причудливого жаргона, такого как «эмиттер событий» или «паттерн реактора». Это простой однопоточный цикл, параллельный и неблокирующий.

Цикл событий с async / await

Чтобы избежать блокировки основного цикла, одна из идей состоит в том, чтобы обернуть синхронный ввод-вывод вокруг async / await:

  const fs = require ('fs');
const readFileSync = async (путь) => ждать fs.readFileSync (путь);

readFileSync ('readme.md'). then ((данные) => console.log (данные));
console.log ('Цикл событий продолжается без блокировки ...');
  

Все, что приходит после await , поступает из очереди обратного вызова. Код читается как код синхронной блокировки, но не блокирует. Обратите внимание, что async / await делает readFileSync доступным для , что исключает его из основного цикла. Думайте обо всем, что происходит после await , как о неблокирующем через обратный вызов.

Полное раскрытие: приведенный выше код предназначен только для демонстрационных целей. В реальном коде я рекомендую fs.readFile , который запускает обратный вызов, который можно обернуть вокруг обещания. Общее намерение остается в силе, потому что это снимает блокировку ввода-вывода с основного цикла.

Дальнейшее развитие

Что, если бы я сказал вам, что цикл событий имеет большее значение, чем стек вызовов и очередь обратных вызовов? Что, если бы цикл событий состоял не из одного, а из множества? А что, если у него под крышками может быть несколько нитей?

Теперь я хочу провести вас за фасадом и погрузиться в битву с внутренностями Node.

Фазы цикла событий

Это фазы цикла событий:

Источник изображения: документация libuv

  1. Отметки времени обновлены. Цикл событий кэширует текущее время в начале цикла, чтобы избежать частых системных вызовов, связанных со временем. Эти системные вызовы являются внутренними для libuv.

  2. Шлейф жив? Если у цикла есть активные дескрипторы, активные запросы или закрывающие дескрипторы, он жив. Как показано, ожидающие обратные вызовы в очереди поддерживают цикл.

  3. Таймеры выполнения исполняются. Здесь выполняются обратные вызовы setTimeout или setInterval . Цикл проверяет кэшированный теперь на наличие активных обратных вызовов, срок действия которых истек.

  4. Выполнение ожидающих обратных вызовов в очереди. Если предыдущая итерация отложила какие-либо обратные вызовы, они выполняются в этой точке. Опрос обычно запускает обратные вызовы ввода-вывода немедленно, но есть исключения. Этот шаг касается всех отставших от предыдущей итерации.

  5. Обработчики простоя выполняются - в основном из-за плохого именования, потому что они выполняются на каждой итерации и являются внутренними для libuv.

  6. Подготовить дескрипторы для выполнения обратного вызова setImmediate в итерации цикла. Эти дескрипторы выполняются перед блоками цикла для ввода-вывода и подготавливают очередь для этого типа обратного вызова.

  7. Вычислить тайм-аут опроса. Цикл должен знать, как долго он блокируется для ввода-вывода. Вот как он вычисляет тайм-аут:

    • Если цикл вот-вот завершится, тайм-аут равен 0.
    • Если нет активных дескрипторов или запросов, тайм-аут равен 0.
    • Если есть свободные дескрипторы, таймаут равен 0.
    • Если в очереди есть ожидающие обработки дескрипторы, таймаут равен 0.
    • Если есть какие-либо закрывающие дескрипторы, тайм-аут равен 0.
    • Если ничего из вышеперечисленного, тайм-аут устанавливается на ближайший таймер, или, если нет активных таймеров, бесконечность .
  8. Блоки цикла для ввода-вывода с продолжительностью из предыдущей фазы.В этот момент в очереди выполняются обратные вызовы, связанные с вводом-выводом.

  9. Выполняются обратные вызовы дескриптора проверки. На этом этапе выполняется setImmediate , и он является аналогом подготовки дескрипторов. Здесь выполняются любые setImmediate обратные вызовы , поставленные в очередь при выполнении обратного вызова ввода-вывода.

  10. Выполняются обратные вызовы закрытия. Это удаленные активные дескрипторы закрытых соединений.

  11. Итерация окончена.

Вы можете задаться вопросом, зачем блокировать опрос для ввода-вывода, когда он должен быть неблокирующим? Цикл блокируется только тогда, когда в очереди нет ожидающих обратных вызовов и стек вызовов пуст.В Node ближайший таймер может быть установлен, например, с помощью setTimeout . Если установлено на бесконечность, цикл ожидает входящих соединений с большей работой. Это полубесконечный цикл, потому что опрос поддерживает цикл, когда нечего делать и есть активное соединение.

Вот версия этого вычисления тайм-аута для Unix во всей красе Си:

  int uv_backend_timeout (const uv_loop_t * loop) {
  если (цикл-> stop_flag! = 0)
    возврат 0;

  если (! uv__has_active_handles (цикл) &&! uv__has_active_reqs (цикл))
    возврат 0;

  если (! QUEUE_EMPTY (& цикл-> idle_handles))
    возврат 0;

  если (! QUEUE_EMPTY (& цикл-> pending_queue))
    возврат 0;

  если (цикл-> закрывающие_хэндлы)
    возврат 0;

  return uv__next_timeout (цикл);
}
  

Возможно, вы не слишком знакомы с C, но он читается как английский и делает именно то, что находится в седьмой фазе.

A Поэтапная демонстрация

Чтобы показать каждую фазу на простом JavaScript:

 
const http = require ('http');



const server = http.createServer ((req, res) => {
  
  Отправить();
});



server.listen (8000);

const options = {
  
  имя хоста: '127.0.0.1',
  порт: 8000
};

const sendHttpRequest = () => {
  
  
  const req = http.request (options, () => {
    console.log ('Ответ от сервера');

    
    setImmediate (() =>
      
       сервер.закрыть (() =>
        
        console.log ('Закрытие сервера')));
  });
  req.end ();
};



setTimeout (() => sendHttpRequest (), 8000);


  

Поскольку обратные вызовы файлового ввода-вывода выполняются на четвертой фазе и до девятой, следует ожидать, что setImmediate () сработает первым:

  fs.readFile ('readme.md', () => {
  setTimeout (() => console.log ('Обратный вызов ввода-вывода файла через setTimeout ()'), 0);
  
  setImmediate (() => console.log ('Обратный вызов ввода-вывода файла через setImmediate ()'));
});
  

Сетевой ввод-вывод без поиска DNS дешевле, чем файловый ввод-вывод, потому что он выполняется в основном цикле событий.Вместо этого файловый ввод-вывод ставится в очередь через пул потоков. Поиск DNS также использует пул потоков, поэтому сетевой ввод-вывод становится таким же дорогим, как файловый ввод-вывод.

Пул потоков

Внутреннее устройство узла

состоит из двух основных частей: движка JavaScript V8 и libuv. Файловый ввод-вывод, поиск DNS и сетевой ввод-вывод выполняются через libuv.

Это общая архитектура:

Источник изображения: документация libuv

Для сетевого ввода-вывода цикл событий опрашивает внутри основного потока.Этот поток не является потокобезопасным, потому что он не переключает контекст с другим потоком. Файловый ввод-вывод и поиск DNS зависят от платформы, поэтому подход состоит в том, чтобы запускать их в пуле потоков. Одна из идей - самостоятельно выполнить поиск DNS, чтобы не попасть в пул потоков, как показано в приведенном выше коде. Например, ввод IP-адреса вместо localhost исключает поиск из пула. Пул потоков имеет ограниченное количество доступных потоков, которое можно установить с помощью переменной среды UV_THREADPOOL_SIZE .Размер пула потоков по умолчанию составляет около четырех.

V8 выполняется в отдельном цикле, очищает стек вызовов, а затем возвращает управление циклу обработки событий. V8 может использовать несколько потоков для сборки мусора вне собственного цикла. Думайте о V8 как о движке, который использует необработанный JavaScript и запускает его на оборудовании.

Для среднего программиста JavaScript остается однопоточным, потому что нет потоковой безопасности. Внутренние компоненты V8 и libuv создают свои собственные отдельные потоки для удовлетворения своих потребностей.

Если в Node есть проблемы с пропускной способностью, начните с основного цикла обработки событий. Проверьте, сколько времени требуется приложению для выполнения одной итерации. Это должно быть не более ста миллисекунд. Затем проверьте, не истощен ли пул потоков и что можно исключить из пула. Также можно увеличить размер пула с помощью переменной среды. Последний шаг - микротестирование кода JavaScript в V8, который выполняется синхронно.

Завершение

Цикл событий продолжает повторяться через каждую фазу по мере того, как обратные вызовы ставятся в очередь.Но на каждом этапе есть способ поставить в очередь другой тип обратного вызова.

process.nextTick () против setImmediate ()

В конце каждой фазы цикл выполняет обратный вызов process.nextTick () . Обратите внимание, что этот тип обратного вызова не является частью цикла событий, потому что он выполняется в конце каждой фазы. Обратный вызов setImmediate () является частью общего цикла обработки событий, поэтому он не такой немедленный, как следует из названия. Потому что процесс.nextTick () требует глубоких знаний о цикле событий, я рекомендую использовать setImmediate () в целом.

Есть несколько причин, по которым вам может понадобиться process.nextTick () :

  1. Разрешить сетевому вводу-выводу обрабатывать ошибки, выполнять очистку или повторять запрос до продолжения цикла.

  2. Может потребоваться запустить обратный вызов после раскрутки стека вызовов, но до продолжения цикла.

Скажем, например, эмиттер событий хочет запустить событие, находясь в собственном конструкторе.Перед вызовом события стек вызовов должен раскручиваться.

  const EventEmitter = require ('события');

class ImpatientEmitter расширяет EventEmitter {
  constructor () {
    супер();

    
    process.nextTick (() => this.emit ('событие'));
  }
}

const emitter = новый ImpatientEmitter ();
emitter.on ('event', () => console.log ('Произошло нетерпеливое событие!'));
  

Разрешение стеку вызовов раскручиваться может предотвратить такие ошибки, как RangeError: Максимальный размер стека вызовов превысил .Одна из проблем - убедиться, что process.nextTick () не блокирует цикл обработки событий. Блокировка может быть проблематичной при рекурсивных обратных вызовах на одной и той же фазе.

Заключение

Цикл событий - это простота в высшей степени изощренность. Это требует сложных проблем, таких как асинхронность, безопасность потоков и параллелизм. Он удаляет то, что не помогает или в чем не нуждается, и максимально эффективно увеличивает пропускную способность. Из-за этого программисты Node тратят меньше времени на погоню за асинхронными ошибками и больше времени на разработку новых функций.

(PDF) Определение запаса фазы в конфигурации с замкнутым контуром

-14-

2. Графическое представление (

2

GR, пик) –1 f (|

Z |) на основе по крайней мере на двух подходящих

Z значениях

(после (A11) и рис. 4) и идентификации перехода через нуль в |

Z | 

PM. Этот график

легко построить, используя возможности постпроцессора программы моделирования (Per-

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

GR, пиковая)

.

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

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

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

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

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

проходил через более чем два значения Z

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

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

Ссылки

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

Электроника

, 38, 485-512 (1975)

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

117-120 (1987)

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

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

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

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

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

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

Applications, 49, 70-75 (2002)

% PDF-1.3 % 993 0 объект > эндобдж xref 993 92 0000000016 00000 н. 0000002192 00000 н. 0000002345 00000 н. 0000003074 00000 н. 0000003552 00000 н. 0000003618 00000 н. 0000003945 00000 н. 0000004261 00000 н. 0000004426 00000 н. 0000004506 00000 н. 0000004647 00000 н. 0000004727 00000 н. 0000005178 00000 п. 0000005258 00000 н. 0000005679 00000 н. 0000005759 00000 п. 0000006185 00000 п. 0000006265 00000 н. 0000006603 00000 п. 0000006683 00000 п. 0000006763 00000 н. 0000007038 00000 п. 0000007395 00000 н. 0000007897 00000 п. 0000007977 00000 н. 0000008412 00000 н. 0000008492 00000 п. 0000008788 00000 н. 0000008868 00000 н. 0000008948 00000 н. 0000009028 00000 н. 0000009106 00000 п. 0000009380 00000 п. 0000009850 00000 н. 0000010274 00000 п. 0000010354 00000 п. 0000010434 00000 п. 0000010512 00000 п. 0000010709 00000 п. 0000010909 00000 п. 0000011106 00000 п. 0000011304 00000 п. 0000011503 00000 п. 0000011702 00000 п. 0000011901 00000 п. 0000012102 00000 п. 0000012304 00000 п. 0000012502 00000 п. 0000012705 00000 п. 0000012906 00000 п. 0000013113 00000 п. 0000013314 00000 п. 0000013513 00000 п. 0000013709 00000 п. 0000013918 00000 п. 0000014119 00000 п. 0000014316 00000 п. 0000014521 00000 п. 0000014718 00000 п. 0000014922 00000 п. 0000015131 00000 п. 0000015327 00000 п. 0000015521 00000 п. 0000015770 00000 п. 0000015953 00000 п. 0000015976 00000 п. 0000017039 00000 п. 0000017062 00000 п. 0000018022 00000 п. 0000018045 00000 п. 0000018880 00000 п. 0000018903 00000 п. 0000019688 00000 п. 0000019711 00000 п. 0000020543 00000 п. 0000020566 00000 п. 0000021464 00000 п. 0000021487 00000 п. 0000022383 00000 п. 0000022406 00000 п. 0000023352 00000 п. 0000024577 00000 п. 0000024787 00000 п. 0000024995 00000 п. 0000026223 00000 п. 0000026444 00000 п. 0000026519 00000 п. 0000027740 00000 п. 0000028971 00000 п. 0000029169 00000 п. 0000002496 00000 н. 0000003051 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 994 0 объект > эндобдж 995 0 объект > / Кодировка> >> / DA (/ Helv 0 Tf 0 г) >> эндобдж 1083 0 объект > поток Hb`d`

* Что такое петли с фазовой синхронизацией


Рисунок 1: Печать карты погоды во время движения,
где-то в Тихом океане (1988)

Вступление

Те, кто регулярно читает мои технические статьи, могут узнать первую тему, которую я хочу затронуть, - быстрое сближение математики и повседневной реальности.В докомпьютерные дни электронных технологий можно было использовать математику для планирования проекта, а затем построить и протестировать систему, которая представляла собой приблизительное воплощение исходной математики. Например, в 1970-х, когда я разрабатывал электронику космического шаттла, оборудование для окончательного полета всегда отражало замысел исходной математики, но расстояние между теорией и практикой часто было большим.

Теперь, когда компьютерные методы получили распространение в конструкциях радиоприемников и процессоров сигналов, мы наблюдаем быстрое сближение принципов и практики.Одна из причин - постепенная замена аналоговых схем на цифровые, другая - степень, в которой микропроцессоры теперь создают в программном обеспечении то, что когда-то требовало явных одноцелевых схем. Из-за низкой стоимости и высокой скорости современных микропроцессоров больше нет смысла рассматривать большинство аналоговых схем, и становится практичным писать код обработки сигналов непосредственно в программном обеспечении.

Один из моих недавних проектов - программный приемник / процессор видеоизображений с медленной разверткой морских карт погоды, передаваемых в коротковолновых диапазонах (проект под названием JWX).Мне всегда были нужны карты погоды, начиная с моего кругосветного плавания (1988–1991) и заканчивая сегодняшним днем, для моих лодочных экспедиций на Аляску. В прошлые годы я использовал блок демодулятора для декодирования коротковолновых передач погодофакса и распечатки результата на бумаге (см. Рисунок 1), но недавно я понял, что благодаря значительному увеличению скорости современный ноутбук со звуковой картой должен иметь возможность выполнять такие функции. Вся задача выполняется в программном обеспечении, что устраняет необходимость в единственном черном ящике.

Рисунок 2: Блок-схема фазовой автоподстройки частоты

В проекте Weatherfax одной из ключевых задач проектирования было преобразование диапазона звуковых тонов в видеосигнал, по сути, обнаружение FM.Во время длительной фазы проектирования и тестирования я оценил большинство известных методов FM-демодуляции, начиная с грубого метода, который подсчитывал тактовые импульсы между переходами через ноль, затем системы полосовых фильтров и, наконец, я разработал детектор с фазовой автоподстройкой частоты. Подход с фазовой автоподстройкой частоты оказался намного лучше других методов в той степени, в которой я хочу описать метод подробно, чтобы другие не отказались от этого потрясающего подхода. Я расскажу больше о проекте JWX в конце этой статьи, но сначала давайте обсудим циклы фазовой синхронизации.

По сути, контур фазовой автоподстройки частоты (далее ФАПЧ) сравнивает частоту гетеродина с частотой принятого сигнала и использует схему обратной связи для привязки частоты гетеродина к входящему сигналу (см. Рисунок 2). .

На этом этапе одно применение для системы ФАПЧ должно быть очевидным - амплитуда сигнала управления генератором пропорциональна разнице между частотой входящего сигнала и частотой автономного генератора гетеродина, поэтому он представляет собой демодулированную ЧМ.Но в отличие от типичных FM-детекторов и при разумной осторожности в конструкции ФАПЧ, управляющий сигнал генератора может быть почти идеальной копией исходного модулирующего сигнала, подходящего для высококачественной музыки, научной телеметрии, видео и других сложных требований.

ФАПЧ

- очень хорошие FM-детекторы, но, изменяя параметры обратной связи, они также могут обнаруживать очень слабые сигналы, скрытые в шумах - действительно, ФАПЧ является предпочтительным подходом для обнаружения слабых сигналов, как от зонда дальнего космоса.Для этого применения контурный фильтр нижних частот (рис. 2, зеленый) настроен так, чтобы пропускать только очень небольшую полосу пропускания (для подавления шума), а опорный генератор настроен на ожидаемую частоту сигнала. В этой конфигурации и при соответствующем времени интегрирования ФАПЧ может обнаруживать и отслеживать сигнал на 40 дБ ниже сопутствующего шума.

Я предупреждаю своих читателей, что ФАПЧ не может выполнять обе вышеупомянутые роли одновременно. Он может демодулировать FM-сигналы с очень высокой точностью и надежностью или может обнаруживать сигналы, скрытые шумом, но он не может делать и то, и другое в одной конфигурации, потому что две задачи требуют очень разных настроек и предположений.В своей роли FM-детектора ФАПЧ не очень эффективно подавляет шум, а как детектор слабого сигнала она не может очень эффективно декодировать FM. Причина должна быть очевидна - для обнаружения FM-модуляции заданной полосы пропускания фильтр нижних частот контура обратной связи ФАПЧ (рисунок 2, зеленый) должен быть открыт достаточно, чтобы позволить полосе модуляции проходить беспрепятственно, но это приводит к тому, что ФАПЧ становится более восприимчивы к шуму.

Подробное описание

В этом разделе объясняется каждый блок схемы ФАПЧ, показанной на рисунке 2.

  • Источник сигнала
    См. Рис. 2, синий квадрат. Оказывается, что из-за того, как работает фазовый детектор, уровень входящего сигнала имеет решающее значение для производительности ФАПЧ, и в некоторых случаях может потребоваться рассмотреть схему автоматической регулировки усиления. Если входящий сигнал упадет ниже определенного уровня, система ФАПЧ выйдет из строя, даже при отсутствии шума. Если входящий сигнал поднимается выше определенного уровня, существует вероятность того, что некоторые комбинации фильтра нижних частот и настроек произвольной частоты приведут к нестабильности ФАПЧ (подробнее об этом ниже).Причина этих эффектов в том, что общий коэффициент усиления контура обратной связи пропорционален уровню входящего сигнала. Следовательно, для некоторых проектов может потребоваться какой-то контроль уровня, и очень желательно тщательное тестирование в широком диапазоне входных условий.
  • Фазовый детектор

    Рисунок 3: Анализ фазового детектора

    См. Рис. 2, красный кружок.Наиболее распространенный вид фазового детектора PLL очень прост - он умножает входной сигнал и сигнал опорного генератора вместе. Для двух синусоид a и b это результат (см. Рисунок 3):
    $ a \ times b = a + b \ \ text {и} \ a-b $

    Хотя ФАПЧ не заблокирована, в большинстве случаев легко различить компоненты a + b и a-b (см. Рисунок 3).После того, как ФАПЧ переходит в замок, как только сигнал и опорные частоты такие же, низкочастотный фильтр (будет обсуждено ниже), как ожидается, различать два раза сигнал / опорной частоты и ожидаемого диапазона частот модуляции, которая при этом точка будет отображаться как вариации амплитуды.

    Я хочу подчеркнуть несколько сбивающий с толку рисунок 3, что ни a , ни b не появляются на выходе фазового детектора, только a + b и a-b (только красные линии).По сути, это означает, что, пока ФАПЧ находится в режиме синхронизации, фильтру нижних частот нужно только различать между $ 2 \ times a $ и желаемым диапазоном частот модуляции.

    Помните также, что уровень амплитуды модуляции на выходе фазового детектора представляет собой разность фаз между входящим и опорным сигналами. В большинстве случаев, как только эта разность фаз превышает ± 90 °, ФАПЧ выходит из строя.
  • Петлевой фильтр нижних частот

    Рисунок 4: Отклик фильтра нижних частот / фазовый сдвиг
    для типичного биквадратного фильтра
    (вертикальная шкала составляет и отклик%
    , и фазовый сдвиг в градусах)

    См. Рис. 2, зеленый квадрат.Фильтр дискриминирует петлю нижних частот между удвоенным сигналом / опорной частотой и требуемыми частотами модуляции, но он также может быть использован для ограничения диапазона блокировки ФАПЧА и восприимчивости к шуму. Нередко оптимальные настройки фильтра для контура обратной связи ФАПЧ и для выходного сигнала различаются, поэтому во многих случаях желательно иметь два фильтра нижних частот, один для настройки динамики контура обратной связи ФАПЧ, другой для обработайте выходной сигнал (рисунок 2, желтый квадрат).

    Типичный фильтр нижних частот вносит некоторый фазовый сдвиг, что влияет на стабильность контура обратной связи.На рисунке 4 мы видим, что для типичного биквадратного фильтра нижних частот фазовый сдвиг на частоте среза (точка -3 дБ) составляет 90 °. Помните об этом результате: если коэффициент усиления контура обратной связи ФАПЧ превышает единицу на частотах выше частоты среза (фазовый сдвиг более 90 °), контур станет нестабильным. Прочтите эту статью, чтобы узнать больше о биквадратных фильтрах.
  • Частотно-модулированный генератор опорной частоты

    См. Рис. 2, фиолетовый квадрат.Детали реализации опорного генератора может сделать перерыв или дизайн PLL, но из-за гибкости подхода программного обеспечения, существует мало оснований для сравнения чистого программного обеспечения на основе и в старом стиле аналоговых и цифровых устройств ФАПЧ.

    Опорный генератор - это, по сути, генератор частотно-модулированного сигнала, частота которого регулируется сигналом обратной связи, исходящим от фазового детектора / фильтра нижних частот. Итак, мы должны сначала изучить, как можно частотно-модулировать сигнал.Вот классическое уравнение FM-генератора:

    (1) $ \ Displaystyle фм (т) = \ соз \ влево (2 \ пи \ f_c \ (т + \ int м (т) \ dt) \ вправо) $

    Где:

    • t = время, секунды
    • fm (t) = частотно-модулированный сигнал
    • f c = центральная частота
    • m (t) = изменяющийся во времени сигнал модуляции, -1 <= m (t) <= 1

    Рисунок 5: Результат для соседнего кода

    Не пугайтесь знака интеграла в уравнении (1) выше - практическое воплощение довольно просто.Ниже приведен полный листинг программы Python, которая решает указанное выше уравнение - она ​​генерирует FM-сигнал и отображает результат (щелкните здесь, чтобы просмотреть исходный текст в виде обычного текста):

      #! / Usr / bin / env python 
      # - * - кодировка: utf-8 - * - 
    
    из пилаба импортного  * 
    
    sample_rate  =  1000,0
    
    cf  =  16  # несущая частота 
    mf  =  2  # частота модуляции 
    
    mod_index  = .5  # индекс модуляции 
    fm_int  =  0  # FM интегральный 
    
    dt  =  []
    dfm  =  []
    
      для  n  в диапазоне  (int (sample_rate)):
      t  =  n / sample_rate  # time seconds 
      mod  =  cos (2  *  pi  *  mf  *  t)  # модуляция 
      fm_int  + =  mod  *  mod_index / sample_rate  # интеграл модуляции 
      fm  =  cos (2  *  pi  *  cf  *  (t  +  fm_int))  # генерировать FM-сигнал 
      dt.добавить (т)
      dfm.append (FM)
      
    участок (dt, dfm)
    илим ( -  1.2,1.2)
    gcf (). set_size_inches (4,3)
    savefig ('simple_fm_generator.png')
    показывать()
                       

    Всего в нескольких строках этот список дает то, что было бы самой сложной частью традиционной (непрограммной) конструкции ФАПЧ - четко определенный управляемый опорный генератор с небольшими практическими ограничениями. Это также показывает преимущество подхода к разработке программного обеспечения над подходами аналоговых и интегральных схем - при использовании более старых методов достижение вышеуказанного результата было бы где-то между трудностями и невозможностью.

    Кроме того, поскольку это модель для всех последующих программ в этой статье, обратите внимание на детали в списке программ. Основная идея заключается в том, что счетчик представляет небольшие отрезки времени и управляет процессом преобразования. Эта компоновка является фундаментальной для современной обработки сигналов, где (в практическом программном радио) аналого-цифровой (A / D) преобразователь является источником сигнала, доставляющим выборки сигнала по регулярному графику, а также указывается «частота дискретизации». в приведенном выше списке указана тактовая частота аналого-цифрового преобразователя.

  • Выходной фильтр нижних частот
    См. Рис. 2, желтый квадрат. Как упоминалось ранее, часто желательно по-разному трактовать динамику контура обратной связи и выходной сигнал. Например, можно настроить контурный фильтр нижних частот (рисунок 2, зеленый прямоугольник), чтобы позволить системе ФАПЧ агрессивно отслеживать быстро изменяющийся видеосигнал, но фильтровать выходной сигнал с использованием другого профиля, который может предотвратить ФАПЧ от успешного отслеживания входного сигнала, если был только один фильтр.Выходной фильтр нижних частот не важен для работы ФАПЧ, но часто дает более приемлемый результат.
Программное обеспечение PLL I

Рисунок 6: Тест системы ФАПЧ на средней частоте качания

В этом разделе мы оценим типичную программную ФАПЧ со средней пропускной способностью, используя пример, написанный на Python.

  • Щелкните здесь, чтобы просмотреть текстовый исходный файл Python для программы этого раздела.
  • Щелкните здесь, чтобы просмотреть требуемый дополнительный модуль, используемый для создания биквадратных фильтров.

В этом примере генерируется тестовый сигнал с разверткой частоты, добавляется некоторый шум для реалистичности, а затем тестовый сигнал применяется к контуру фазовой автоподстройки частоты. (Горизонтальная шкала на Рисунке 6 - это частота тестового сигнала.) По отношению к Рисунку 6:

  • Синяя кривая - это передаточная функция ФАПЧ, управляющий сигнал контура ФАПЧ, который представляет демодулированный FM-сигнал.Обратите внимание, что в диапазоне захвата (от 1950 до 2050 Гц) он совершенно прямой, показывая, что он по существу дублирует исходную модуляцию.
  • Зеленый след квадратурная ссылка (производная от опорного генератора ФАПЧ сдвинута на 90 °), умноженных на входном сигнале. В отличие от сигнала управления контура ФАПЧ, квадратурный результат максимален на частоте холостого хода (2000 Гц). В этом примере квадратурный результат используется для обнаружения наличия сигнала и состояния блокировки ФАПЧ.
  • Красный след представляет собой логический уровень, полученный из квадратурной ссылки. Этот сигнал используется для однозначной индикации состояния блокировки ФАПЧ.
Когда частота входящего сигнала равна частоте холостого хода ФАПЧ, ФАПЧ будет синхронизирована, и разница между сигналом и опорным генератором ФАПЧ составит 90 °. Это, в свою очередь, означает, что средний уровень управления контуром равен нулю. Если нужно, чтобы обнаружить присутствие сигнала и уровень, нам нужно произвести производную от опорного генератора ФАПЧА, сдвинутой на 90 ° (а «квадратурная» эталонным) и выполнить другое обнаружение фазы с этой полученной в качестве ссылки.Квадратурный эталон можно получить с помощью разностного уравнения:
$ r_q = (r [n] - r [n-1]) \ frac {\ text {частота дискретизации}} {2 \ pi f} $

Где:

  • r q = Квадратурный справочник
  • г [п] = Присутствует эталонный образец генератора
  • r [n - 1] = Предыдущий образец
  • F = опорного генератора свободной рабочей частоты

Это не единственный способ получить квадратурное задание - в случае отсутствия ограничений по скорости или ресурсам можно просто сгенерировать два параллельных тригонометрических эталонных сигнала (sin () и cos ()) вместо одного.Такой подход легче создать и понять, но он требует большей мощности компьютера.

Обратите внимание, что зеленая кривая на рисунке 6 имеет форму купола в области блокировки. Это происходит из-за того, что фазовое соотношение между сигналом и квадратурным эталоном составляет -90 ° на левой границе области захвата, 0 ° при 2000 Гц и + 90 ° на правой границе области захвата.

Вот короткая выдержка из полного списка источников, показывающая детали PLL и квадратурного кода:

  pll_loop_control  =  test_sig  *  ref_sig  *  pll_loop_gain  # фазовый детектор 
  pll_loop_control  =  loop_lowpass (pll_loop_control)  # контурный фильтр нижних частот 
  output  =  output_lowpass (pll_loop_control)  # выходной фильтр нижних частот 
  pll_integral  + =  pll_loop_control / частота_выборки  # интеграл FM 
  ref_sig  =  cos (2  *  pi  *  pll_cf  *  (t  +  pll_integral))  # опорный сигнал 
  quad_ref  =  (ref_sig  -  old_ref)  *  sample_rate / (2  *  pi  *  pll_cf)  # квадратурная ссылка 
  old_ref  =  ref_sig
  pll_lock  =  lock_lowpass ( -  quad_ref  *  test_sig)  # датчик блокировки 
  logic_lock  =  (0,1) [pll_lock >  0.1]  # логическая блокировка 
             

В этом отрывке переменная "output" создает синюю трассу на рисунке 6, "pll_lock" создает зеленую трассу, а "logic_lock" создает красную трассу.

В этом примере показано типичное приложение ФАПЧ - относительно узкий, четко определенный диапазон захвата, фильтр нижних частот, настроенный для минимизации влияния шума, и по существу идеальный линейный отклик в диапазоне захвата.

Программное обеспечение PLL II

Рисунок 7: Тест системы ФАПЧ с широкой разверткой

В этом разделе мы оценим программную ФАПЧ с очень широкой полосой пропускания.

  • Щелкните здесь, чтобы просмотреть текстовый исходный файл Python для программы этого раздела.
  • Щелкните здесь, чтобы просмотреть требуемый дополнительный модуль, используемый для создания биквадратных фильтров.

Этот пример предназначен для демонстрации того, что ФАПЧ может быть сконфигурирована так, чтобы иметь очень широкую полосу захвата, если канал связи имеет небольшой шум и сигнал имеет постоянную амплитуду. На рисунке 7 показана передаточная функция для этого примера. Тестовый сигнал (частота по горизонтальной оси) изменяется от 0 Гц до 4000 Гц, а ФАПЧ остается синхронизированной с входным сигналом в диапазоне 100-4000 Гц.

Обратите внимание на рис. 7, что сигнал управления контура ФАПЧ абсолютно линейен во всем диапазоне захвата.Это ожидается в системе ФАПЧ, но это может стать неожиданностью для тех, кто боролся с другими видами FM-детекторов.

Изучение исходного кода Python обнаруживает некоторые удивительные вещи в этом примере, например, нет петлевого фильтра нижних частот, только выходной фильтр нижних частот, а коэффициент усиления установлен на 8,0. Можно было бы ожидать, что такое высокое усиление контура вызовет нестабильность, но отсутствие контурного фильтра и связанный с ним сдвиг фазы предотвращает это.

Этот пример представляет одну крайнюю из возможных конфигураций ФАПЧ, предназначенную для максимального увеличения пропускной способности блокировки.Он также показывает, как мало кода требуется для создания ФАПЧ - в данном случае всего четыре строки.

Программное обеспечение PLL III

Рисунок 8: Тест обнаружения сигнала PLL -40 дБ S / N

В этом разделе мы оценим программную ФАПЧ с очень узкой полосой пропускания, предназначенную для восстановления сигнала, скрытого за шумом.

  • Щелкните здесь, чтобы просмотреть текстовый исходный файл Python для программы этого раздела.
  • Щелкните здесь, чтобы просмотреть требуемый дополнительный модуль, используемый для создания биквадратных фильтров.

Это противоположная крайность предыдущего примера. В этом примере мы намеренно используем очень узкую полосу пропускания и отслеживаем выход квадратурного детектора, используя тестовый сигнал с отношением сигнал / шум -40 дБ (амплитуда). Другими словами, в этом тесте уровень шума в 100 раз превышает уровень сигнала.

Этот эксперимент призван показать, что система ФАПЧ может надежно обнаруживать слабые сигналы в присутствии высоких уровней шума.Компромисс заключается в том, что полоса пропускания ограничена, а необходимое время обнаружения может быть большим. Если обнаруженный сигнал несет информацию, скорость передачи данных должна быть очень низкой, чтобы избежать перегрузки из-за шума.

Чтобы понять сложность успешного обнаружения сигнала с отношением сигнал / шум -40 дБ, перейдите на мою страницу генератора сигналов (создайте отдельную вкладку браузера, если можете) и выполните следующие настройки:

  • Сигнал: синусоидальный, 1000 Гц, уровень 1%.
  • Модуляция: отключена.
  • Шум: уровень 10%.

Уведомление о генераторе сигналов, в котором можно навести курсор мыши на элементы управления и вращать колесико мыши для изменения настроек - вводить числа не нужно. И может потребоваться увеличить уровень громкости звуковой системы вашего компьютера, чтобы услышать генерируемый сигнал.

При соотношении сигнал / шум 1/10 (-20 дБ) человек с нормальным слухом может просто различить сигнал в шуме.Теперь оставьте уровень сигнала на 1% и увеличьте уровень шума - увеличьте его до 20%, затем 30%. На 30% при большой осторожности человек с отличным слухом может просто различить сигнал 1000 Гц. Теперь учтите, что пример ФАПЧ в этом разделе может надежно обнаружить сигнал с соотношением сигнал / шум 1/100 (то есть -40 дБ). Вот почему ФАПЧ является предпочтительным способом обнаружения слабых сигналов.

В этой тестовой программе мы установили очень низкую частоту среза фильтра контура ФАПЧ 0,06 Гц и коэффициент усиления контура 0.00003. Помните о динамике контура ФАПЧ: для обеспечения стабильности относительно низкая частота среза фильтра обычно должна сопровождаться низким усилением контура.

Пример применения

Рисунок 9: Биквадратный полосовой фильтр
передаточная функция детектора

Вот более подробная информация о проекте декодера JWX weatherfax, о котором я упоминал ранее, в ходе которого я обнаружил, что ФАПЧ является гораздо лучшим FM-демодулятором, чем его альтернативы.Непосредственно перед рассмотрением ФАПЧ я разработал систему, основанную на биквадратных полосовых фильтрах, которые выполняли разумную работу по демодуляции данных FM из коротковолновых сигналов (см. Рисунок 9). Но остались нерешенные проблемы:

  • Система FM-демодулятора, использующая полосовые фильтры, имеет тенденцию быть чувствительной как к амплитуде, так и к частоте - это недостаток при наличии шума.
  • Из-за особенностей видеообнаружения желательно иметь постоянное соотношение между частотой входного сигнала и выходными уровнями, независимо от амплитуды сигнала.Этого было трудно добиться с помощью полосовых фильтров.
  • Было бы неплохо иметь возможность изменять частоту детектора без повторной оптимизации передаточной функции фильтра, но это оказалось трудным.

Рисунок 10: Тестовое изображение видео, сгенерированное локально,
, демодулированное JWX после преобразования в систему PLL
(щелкните изображение, чтобы увидеть его в полном размере)

Подход с ФАПЧ решил все эти проблемы, действительно, как только я познакомился с методами и несколькими принципами проектирования, система начала давать результаты, которых я не ожидал достичь (см. Рисунок 10), и которые, строго говоря, являются более значительными. чем достаточно для коротковолновой службы метеофакса.

Отзыв читателя
Целочисленная математика Привет, Пол,

. Последние несколько дней я просматривал ваши обсуждения программных ФАПЧ. Вы проделали отличную работу, упростив концепцию, которая обычно была бы недостижима для средних программных хакеров, таких как я. Спасибо за то, что нашли время, чтобы все это так четко изложить!

Пожалуйста - я рад, что статья достаточно ясна, чтобы помочь.Я надеюсь реализовать программную ФАПЧ на основе вашей презентации. Однако в моем проекте потребуется использовать математику с фиксированной запятой, выполняемую на микроконтроллере ARM. Я могу напрямую перевести ваш питон на C ++, но ломаю голову над тем, что делать с «t» (как со временем).

Ваши примеры PLL работают в конечном интервале от t = 0 до t = duration * sample_rate, причем t увеличивается на 1 / sample_rate для каждой итерации. Однако в реальной реализации хотелось бы, чтобы ФАПЧ работала вечно, а это означает, что код необходимо массировать, чтобы избежать переполнения числового представления t.

Речь идет о следующей строке: [пример кода сниппета]

Я еще не закодировал это, но думаю, что это сработает. Хотя это похоже на взлом, поэтому я подумал, что спрошу, можете ли вы предложить альтернативу.

Много лет назад, в конце 1970-х, я написал много кода для самого раннего Apple II, до того, как у него были какие-либо возможности с плавающей запятой (изображение моего Apple II). Я писал графические программы, музыкальные программы и тому подобное. И все они использовали тригонометрические функции.Не забывайте, что в моем Apple II было четыре килобайта оперативной памяти. Нет, вы не ошиблись - четыре килобайта общей системной RAM .

Для выполнения триггерных вычислений я создал справочную таблицу синусов от 0 до 90 градусов, упакованных в 65 байтов (преднамеренно небольшой диапазон для экономии места в памяти). Затем я принял аргумент от 0 до 256 (256 представляют 360 градусов) и поместил свой результат в правильный квадрант с помощью некоторого простого кода (см. Вложение).

Что касается времени, я думал двоичными.Счетчик никогда не представлял единицы 1/1000 секунды, он всегда был 1/256 или 1/65536 секунды, то есть мои счетчики всегда отображали время как 2 -n секунд для некоторого произвольного n. Таким образом, когда счетчики заворачивались, ничего не происходило - все продолжало работать.

Я прикрепил простой скрипт Python, который создает и затем использует небольшую таблицу поиска синуса для генерации значений триггеров. Он настроен так, что его входные и выходные аргументы помещаются в один знаковый или беззнаковый байт (0–256 переводится в 0–360 градусов, а диапазон вывода находится между 127 и -127).Вот график двух циклов его вывода (аргументы от 0 до 512):

integer_trig.png

Нижняя строка, если вы думаете в двоичном формате, если вы всегда используете числа для представления степени двойки, все продолжает работать после ваших счетчиков обернуть.

Я должен сказать, что, когда я впервые писал программы, эта деятельность была больше похожа на написание для микроконтроллера, чем сейчас - все было целочисленной математикой с сильно ограниченными числовыми диапазонами. И нужно было постоянно думать двоично.

Надеюсь, это поможет.

Рекомендации

Модель параллелизма и цикл событий - JavaScript

JavaScript имеет модель параллелизма, основанную на цикле событий , который отвечает за выполнение кода, сбор и обработку событий, а также выполнение подзадач в очереди.Эта модель сильно отличается от моделей на других языках, таких как C и Java.

В следующих разделах объясняется теоретическая модель. Современные движки JavaScript реализуют и сильно оптимизируют описанную семантику.

Визуальное представление

Стек

Вызов функций формирует стек из кадров .

  function foo (b) {
  пусть a = 10
  вернуть a + b + 11
}

function bar (x) {
  пусть y = 3
  вернуть foo (x * y)
}

console.log (полоса (7))
  

При вызове bar создается первый кадр, содержащий аргументы bar и локальные переменные.Когда bar вызывает foo , создается второй фрейм и помещается поверх первого, содержащего аргументы foo и локальные переменные. Когда возвращается foo , элемент верхнего фрейма выталкивается из стека (оставляя только фрейм вызова bar ). Когда бар возвращается, стопка пуста.

Куча

Объекты размещаются в куче, которая является просто именем для обозначения большой (в основном неструктурированной) области памяти.

Очередь

Среда выполнения JavaScript использует очередь сообщений, которая представляет собой список сообщений для обработки.Каждое сообщение имеет связанную функцию, которая вызывается для обработки сообщения.

В какой-то момент во время цикла обработки событий среда выполнения начинает обработку сообщений в очереди, начиная с самого старого. Для этого сообщение удаляется из очереди и вызывается соответствующая функция с сообщением в качестве входного параметра. Как всегда, при вызове функции создается новый фрейм стека для использования этой функцией.

Обработка функций продолжается до тех пор, пока стек снова не опустеет.Затем цикл обработки событий обработает следующее сообщение в очереди (если оно есть).

Цикл событий получил свое название из-за того, как он обычно реализуется, который обычно имеет вид:

  while (queue.waitForMessage ()) {
  queue.processNextMessage ()
}  

queue.waitForMessage () синхронно ожидает прибытия сообщения (если оно еще не доступно и ожидает обработки).

«От выполнения до завершения»

Каждое сообщение обрабатывается полностью перед обработкой любого другого сообщения.

Это предлагает некоторые приятные свойства при рассмотрении вашей программы, в том числе тот факт, что всякий раз, когда функция запускается, она не может быть прервана и будет выполняться полностью до запуска любого другого кода (и может изменять данные, которыми манипулирует функция). Это отличается от C, например, где, если функция выполняется в потоке, она может быть остановлена ​​в любой момент системой времени выполнения, чтобы запустить какой-либо другой код в другом потоке.

Обратной стороной этой модели является то, что если сообщение занимает слишком много времени для завершения, веб-приложение не может обрабатывать действия пользователя, такие как щелчок или прокрутка.Браузер смягчает это с помощью диалогового окна «Сценарий слишком долго запускается». Хорошая практика - сократить время обработки сообщения и, если возможно, разделить одно сообщение на несколько.

Добавление сообщений

В веб-браузерах сообщения добавляются каждый раз, когда происходит событие, и к нему прикреплен прослушиватель событий. Если слушателя нет, событие теряется. Таким образом, щелчок по элементу с обработчиком события щелчка добавит сообщение, как и любое другое событие.

Функция setTimeout вызывается с двумя аргументами: сообщение для добавления в очередь и значение времени (необязательно; по умолчанию 0 ).Значение времени представляет собой (минимальную) задержку, после которой сообщение будет фактически помещено в очередь. Если в очереди нет другого сообщения, а стек пуст, сообщение обрабатывается сразу после задержки. Однако, если есть сообщения, сообщение setTimeout должно будет дождаться обработки других сообщений. По этой причине второй аргумент указывает минимальное время , а не гарантированное время .

Вот пример, демонстрирующий эту концепцию ( setTimeout не запускается сразу после истечения его таймера):

  const s = новая дата ().getSeconds ();

setTimeout (function () {
  
  console.log («Выполнить после» + (new Date (). getSeconds () - s) + «секунды»);
}, 500)

while (true) {
  if (new Date (). getSeconds () - s> = 2) {
    console.log ("Хорошо, зациклено 2 секунды")
    перерыв;
  }
}
  

Нулевая задержка

Нулевая задержка на самом деле не означает, что обратный вызов сработает через ноль миллисекунд. Вызов setTimeout с задержкой 0 (ноль) миллисекунд не выполняет функцию обратного вызова после заданного интервала.

Выполнение зависит от количества ожидающих задач в очереди. В приведенном ниже примере сообщение «это просто сообщение» будет записано в консоль до того, как сообщение в обратном вызове будет обработано, потому что задержка составляет минимальное время , необходимое среде выполнения для обработки запроса. (не гарантированное время ).

По сути, setTimeout должен дождаться завершения всего кода для сообщений в очереди, даже если вы указали конкретный лимит времени для вашего setTimeout .

  (функция () {

  console.log ('это начало');

  setTimeout (функция cb () {
    console.log ('Обратный вызов 1: это сообщение обратного вызова');
  });

  console.log ('это просто сообщение');

  setTimeout (функция cb1 () {
    console.log ('Обратный вызов 2: это сообщение обратного вызова');
  }, 0);

  console.log ('это конец');

}) ();






  

Несколько сред выполнения взаимодействуют друг с другом

Веб-воркер или кросс-источник iframe имеет свой собственный стек, кучу и очередь сообщений.Две разные среды выполнения могут взаимодействовать только посредством отправки сообщений с помощью метода postMessage . Этот метод добавляет сообщение в другую среду выполнения, если последняя прослушивает события сообщения .

Очень интересным свойством модели цикла событий является то, что JavaScript, в отличие от многих других языков, никогда не блокируется. Обработка ввода-вывода обычно выполняется через события и обратные вызовы, поэтому, когда приложение ожидает возврата запроса IndexedDB или запроса XHR, оно все еще может обрабатывать другие вещи, например ввод пользователя.

Существуют устаревшие исключения, такие как alert или синхронный XHR, но рекомендуется избегать их. Осторожно: исключения из исключения существуют (но обычно это ошибки реализации, а не что-либо еще).

Контуры фазовой автоподстройки частоты для высокочастотных приемников и передатчиков - Часть 1

Эта серия статей из трех частей предназначена для всестороннего обзора использования ФАПЧ (контуров фазовой автоподстройки частоты) как в проводных, так и в беспроводных системах связи. .

В этой первой части основное внимание уделяется вводным концепциям ФАПЧ. Описана базовая архитектура ФАПЧ и принцип работы. Мы также приведем пример использования ФАПЧ в системах связи. Мы закончим первую часть демонстрацией практической схемы ФАПЧ с использованием синтезатора частоты ADF4111 и генератора с управляемым напряжением VCO190-902T.

Во второй части, которая появится в мае, мы подробно рассмотрим критические характеристики, связанные с ФАПЧ: фазовый шум, опорные паразиты и выходной ток утечки.Что их вызывает и как их минимизировать? Как они влияют на производительность системы?

Последняя часть июльского выпуска будет содержать подробное описание блоков, из которых состоит синтезатор с ФАПЧ, и архитектура синтезатора Analog Devices. Также будет краткое изложение синтезаторов и VCO, доступных в настоящее время на рынке, со списком текущих предложений ADI.

Основы ФАПЧ

Контур фазовой автоподстройки частоты - это система обратной связи, объединяющая генератор, управляемый напряжением, и фазовый компаратор, соединенные таким образом, что частота (или фаза) генератора точно отслеживает частоту подаваемого сигнала с частотной или фазовой модуляцией.Контуры фазовой автоподстройки частоты могут использоваться, например, для генерации стабильных выходных частотных сигналов из фиксированного низкочастотного сигнала. Первые петли фазовой автоподстройки частоты были реализованы в начале 1930-х годов французским инженером де Беллескизом. Однако они нашли широкое признание на рынке только тогда, когда интегрированные системы ФАПЧ стали доступны в качестве относительно недорогих компонентов в середине 1960-х годов.

Цепь фазовой автоподстройки частоты может быть проанализирована в целом как система с отрицательной обратной связью с коэффициентом прямого усиления и членом обратной связи.

Простая блок-схема системы отрицательной обратной связи, основанной на напряжении, показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Стандартная модель системы управления с отрицательной обратной связью.

В контуре фазовой автоподстройки частоты сигнал ошибки от фазового компаратора представляет собой разность между входной частотой или фазой и сигналом, возвращаемым обратно. Система установит нулевое значение сигнала ошибки частоты или фазы в установившемся режиме. Применяются обычные уравнения для системы с отрицательной обратной связью.

Прямое усиление = G (s), [s = jw = j2pf]

Коэффициент усиления контура = G (с) ´ H (с)

Коэффициент усиления замкнутого контура = G (s) / 1 + [G (s) H (s)]

Из-за интегрирования в контур на низких частотах коэффициент усиления в установившемся режиме, G (s), высокий и

В O / В I , усиление замкнутого контура = 1/ Гц

Компоненты ФАПЧ, которые вносят вклад в усиление контура, включают:

  1. Фазовый детектор (PD) и зарядный насос (CP).
  2. Петлевой фильтр с передаточной функцией Z (с)
  3. Генератор, управляемый напряжением (ГУН), с чувствительностью К В / с
  4. Делитель обратной связи , 1 / N
Рис. 2. Базовая модель ФАПЧ.

Если линейный элемент, такой как четырехквадрантный умножитель, используется в качестве фазового детектора, а контурный фильтр и ГУН также являются аналоговыми элементами, это называется аналоговым, или линейной PLL (LPLL).

Если используется цифровой фазовый детектор (вентиль EXOR или JK-триггер), а все остальное остается прежним, система называется цифровой ФАПЧ (DPLL).

Если ФАПЧ построена исключительно из цифровых блоков, без каких-либо пассивных компонентов или линейных элементов, она становится полностью цифровой ФАПЧ (ADPLL).

Наконец, с информацией в цифровой форме и наличием достаточно быстрой обработки можно также разрабатывать системы ФАПЧ в области программного обеспечения.Функция ФАПЧ выполняется программно и работает на DSP. Это называется программной ФАПЧ (SPLL).

Ссылаясь на рисунок 2, система для использования ФАПЧ для генерации более высоких частот, чем входной, ГУН колеблется с угловой частотой w D . Часть этого частотно-фазового сигнала возвращается в детектор ошибок через делитель частоты с отношением 1 / N. Эта разделенная частота подается на один вход детектора ошибок. Другой вход в этом примере - это фиксированная опорная частота / фаза.Детектор ошибок сравнивает сигналы на обоих входах. Когда два сигнальных входа равны по фазе и частоте, ошибка будет равна нулю, и говорят, что контур находится в «заблокированном» состоянии. Если мы просто посмотрим на сигнал ошибки, можно составить следующие уравнения.

e (s) = F REF - F O / N

Когда e (s) = 0,

F O / N = F REF

Таким образом,

F O = N F REF

В коммерческих ФАПЧ фазовый детектор и накачка заряда вместе образуют блок детектора ошибок.Когда F O ¹ N F REF , детектор ошибок будет выводить импульсы тока истока / стока на фильтр контура нижних частот. Это сглаживает импульсы тока до напряжения, которое, в свою очередь, приводит в действие ГУН. Затем частота ГУН будет увеличиваться или уменьшаться по мере необходимости на К В D В , где К В - чувствительность ГУН в МГц / Вольт, а D В - изменение входного напряжения ГУН . Это будет продолжаться до тех пор, пока e (s) не станет равным нулю и цикл не заблокируется.Накачка заряда и ГУН, таким образом, служат в качестве интегратора, стремясь увеличить или уменьшить свою выходную частоту до требуемого значения, чтобы восстановить свой вход (от фазового детектора) до нуля.

Рисунок 3. Передаточная функция VCO.

Общая передаточная функция (CLG или коэффициент усиления замкнутого контура) системы ФАПЧ может быть выражена просто с помощью выражения CLG для системы отрицательной обратной связи, как указано выше.

F O / F REF = Усиление в прямом направлении / [1 + Коэффициент усиления контура ]

Усиление в прямом направлении , G = K D K V Z (s ) / s

Коэффициент усиления контура , G H = K D K V Z (с) / Ns

Когда GH намного больше 1, мы можем сказать, что передаточная функция замкнутого контура для системы ФАПЧ равна N, и поэтому

F ВЫХ = N ´ F REF

Петлевой фильтр низкочастотного типа, обычно с одним полюсом и одним нулем.Переходная характеристика петли зависит от:

  1. величина полюса / нуля,
  2. величина накачки заряда,
  3. чувствительность ГУН,
  4. коэффициент обратной связи, Н.

Все вышеперечисленное необходимо учитывать при проектировании петлевого фильтра. Кроме того, фильтр должен быть стабильным (обычно рекомендуется запас по фазе p / 4). Частота среза отклика 3 дБ обычно называется полосой пропускания контура, BW.Большая ширина полосы пропускания приводит к очень быстрому переходному отклику. Однако, это не всегда advantagaeous, как мы увидим в части 2, поскольку существует компромисс между быстрыми переходными характеристиками и затуханием опорной шпоры.

PLL Приложения для повышения частоты

ФАПЧ обеспечивает стабильные высокие частоты, которые будут сгенерированы из ссылки низких частот. Любая система, которая требует стабильной высокочастотной настройки, может извлечь выгоду из техники ФАПЧ. Примеры этих приложений включают беспроводные базовые станции, беспроводные телефоны, пейджеры, системы кабельного телевидения, системы восстановления тактовой частоты и генерации.Хорошим примером приложения PLL является телефонная трубка GSM или базовая станция. На рисунке 4 показан приемный блок базовой станции GSM.

Рисунок 4. Цепочка сигналов для приемника базовой станции GSM

В системе GSM имеется 124 канала (8 пользователей на канал) шириной 200 кГц в диапазоне RF. Общая занимаемая полоса пропускания составляет 24,8 МГц, и ее необходимо сканировать на предмет активности. Телефон имеет диапазон передачи (Tx) от 880 МГц до 915 МГц и диапазон приема (Rx) от 925 МГц до 960 МГц. И наоборот, базовая станция имеет диапазон Tx от 925 МГц до 960 МГц и диапазон Rx от 880 МГц до 915 МГц.В этом примере мы будем рассматривать только секции передачи и приема базовой станции. Полосы частот для систем базовых станций GSM900 и DCS1800 показаны в таблице 1. В таблице 2 показаны номера каналов для несущих частот (радиочастотных каналов) в полосах частот, указанных в таблице 1. Fl ( n ) - центральная частота. радиочастотного канала в нижней полосе (Rx) и Fu ( n ) - соответствующая частота в верхней полосе (Tx).


Т X R X
П-GSM 900 от 935 до 960 МГц от 890 до 915 МГц
DCS1800 от 1805 до 1880 МГц от 1710 до 1785 МГц
E-GSM900 от 925 до 960 МГц от 880 до 915 МГц

Таблица 1.Полосы частот для систем базовых станций GSM900 и DCS1800


Т X
R X
PGSM900 Fl (n) = 890 + 0,2 x (n) 1 ≤ n ≤ 124 Fu (n) = Fl (n) + 45
EGSM900

Fl (n) = 890 + 0.2 х (п)

Fl (n) = 890 + 0,2 x (n-1024)

0 ≤ n ≤ 124

975 ≤ n ≤ 1023

Fu (n) = Fl (n) +45
DCS1800
Fl (n) = 1710,2 + 0,2 x (n - 512) 512 ≤ n ≤ 885 Fu (n) = Fl (n) + 95

Таблица 2.Нумерация каналов для систем базовых станций GSM900 и DCS1800

Входной РЧ-сигнал с частотой 900 МГц фильтруется, усиливается и подается на смеситель первого каскада. Другой вход смесителя управляется настроенным гетеродином (LO). Это должно сканировать диапазон входных частот для поиска активности на любом из каналов. Фактическая реализация гетеродина осуществляется с помощью уже описанной техники ФАПЧ. Если первая ступень промежуточной частоты (ПЧ) сконцентрирована на 240 МГц, то гетеродин должен иметь диапазон от 640 МГц до 675 МГц, чтобы покрыть входную полосу РЧ.Если выбрана опорная частота 200 кГц, можно будет направлять выходной сигнал ГУН через полный частотный диапазон с шагом 200 кГц. Например, если требуется выходная частота 650 МГц, N будет иметь значение 3250. Этот гетеродин на 650 МГц будет эффективно проверять канал RF 890 МГц (F RF - F LO = F IF или F RF = F LO + F IF ) Когда N увеличивается до 3251, частота гетеродина теперь будет 650,2 МГц, а проверенный канал RF будет 890.2 МГц. Это показано графически на Рисунке 5.

Рисунок 5. Тестовые частоты для приемника базовой станции GSM.

Стоит отметить, что в дополнение к настраиваемому РЧ гетеродину в секции приемника также используется фиксированная ПЧ (в показанном примере это 240 МГц). Несмотря на то, что настройка частоты на этой ПЧ не требуется, метод ФАПЧ все еще используется. Причина этого заключается в том, что он является доступным способом использования стабильной системе отсчета частоты, чтобы произвести высокую частоту сигнала ПЧ. Некоторые производители синтезаторов признают этот факт, предлагая двойные версии устройств: одну, работающую на высокой частоте РЧ (> 800 МГц), и другую, работающую на более низкой частоте ПЧ (500 МГц или меньше).

На передающей стороне системы GSM существуют аналогичные требования. Однако чаще всего переходят непосредственно от основной полосы частот к окончательной RF в секции передачи; это означает, что типичный TX VCO для базовой станции имеет диапазон от 925 МГц до 960 МГц (диапазон RF для секции передачи).

Пример схемы

На рисунке 6 показана реальная реализация гетеродина для передающей секции мобильного телефона GSM. Мы предполагаем прямое преобразование основной полосы частот в РЧ-преобразование с повышением частоты.В этой схеме используется новый синтезатор частоты с ФАПЧ ADF4111 от ADI, который будет представлен в ближайшем будущем, и генератор с регулируемым напряжением VCO190-902T от Vari-L Corporation.

Рисунок 6. Гетеродин передатчика для телефона GSM.

Опорный входной сигнал подается на схему в FREFIN и заканчивается на 50 Вт. Эта опорная входная частота обычно составляет 13 МГц в системе GSM. Для того, чтобы иметь Разнос каналов 200 кГц (стандарт GSM), опорный вход должен быть разделен на 65, используя на чипе опорного делителя в ADF4111.

ADF4111 - это синтезатор частоты с ФАПЧ с целым числом N, способный работать на частоте до 1,2 ГГц. В синтезаторе этого типа с целым числом N можно запрограммировать N от 96 до 262 000 с дискретными целочисленными шагами. В случае переносного передатчика, где требуется выходной диапазон от 880 МГц до 915 МГц и где внутренняя опорная частота составляет 200 кГц, желаемые значения N будут в диапазоне от 4400 до 4575.

Выход накачки заряда ADF4111 (вывод 2) управляет контурным фильтром.Этот фильтр (Z (s) на рисунке 2) в основном относится к типу с опережением задержки 1-го порядка. При вычислении значений компонентов контурного фильтра необходимо учитывать ряд элементов. В этом примере контурный фильтр был спроектирован таким образом, чтобы общий запас по фазе для системы составлял 45 градусов. Другие технические характеристики системы ФАПЧ приведены ниже:

K D = 5 мА
K V = 8,66 МГц / В
Полоса пропускания контура = 12 кГц
F REF = 200 кГц
N = 4500
Затухание дополнительного эталонного шпора = 10 дБ

Все эти спецификации необходимы и используются для определения значений компонентов контурного фильтра, показанных на рисунке 6.

Выход петлевого фильтра управляет ГУН, который, в свою очередь, возвращается на ВЧ-вход синтезатора ФАПЧ, а также управляет выходным ВЧ-выводом. Конфигурация Т-образной цепи с резисторами на 18 Ом используется для обеспечения согласования 50 Ом между выходом VCO, RF-выходом и контактом RFIN ADF4111.

В системе ФАПЧ важно знать, когда система заблокирована. На рисунке 6 это достигается с помощью сигнала MUXOUT от ADF4111.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.