Дослідження державного первинного еталона одиниці кута зсуву фаз між двома напругами
DOI:
https://doi.org/10.24027/2306-7039.3.2024.312322Ключові слова:
кут зсуву фази; напруга; вимірювання фази; еталон вимірювання; невизначеність вимірюванняАнотація
Фазові вимірювання важливі для визначення основних параметрів коливального процесу в складних електричних мережах. Найчастіше вимірюється саме кут зсуву фаз (КЗФ) між двома коливальними процесами однакової частоти. Важливим показником якості електричної енергії є коефіцієнт несиметрії в трифазній електричній мережі, на який впливає навантаження споживачів у цій мережі. На цей показник впливає КЗФ між двома фазними напругами.
До засобів вимірювання (ЗВ) для вимірювань фази відносяться еталони фази, вимірювачі фази та фазоперетворювачі. Вони широко застосовуються в таких галузях, як радіолокація, радіонавігація, неруйнівний контроль, радіотехніка, телекомунікації, акустика, металургія, машино- та авіабудівна галузь, космічна галузь, а також наукові дослідження та оборона.
Державний еталон України одиниці КЗФ між двома напругами в діапазоні частот від 0,01 Гц до 10 МГц зберігається в ДП “УКРМЕТРТЕСТСТАНДАРТ”, м. Київ. Він забезпечує метрологічну простежуваність фаз, виміряних у країні. Основні компоненти еталона були відкалібровані в національному метрологічному інституті Німеччини – PTB. В Україні використовується велика кількість еталонів і засобів для вимірювання фази (понад 500 тис. одиниць), зокрема калібратори фази, фазометри, фазообертачі, синхроноскопи тощо.
Проводяться регулярні дослідження метрологічних характеристик еталона ДЕТУ 09-07-11 як в основному (від 5 Гц до 200 кГц), так і в розширеному (від 0,01 Гц до 10 МГц) діапазоні частот. Отримані в результаті досліджень значення СКВ в основному діапазоні частот не перевищують 0,001° (максимум за вимірюваннями у всіх точках калібрування 0,00015°), а у розширеному діапазоні частот – 0,01° (максимум за вимірюваннями у всіх точках калібрування 0,0053°). Для виключення систематичної складової невизначеності вимірювання еталона фази регулярно проводиться спеціальне калібрування з використанням набору резистивних і ємнісних фазових мостів.
Посилання
Isaiev V. Metod vymiryuvannya kuta zsuvu faz mizh dvoma naprugamy za dopomogoyu pretsyziynogo vymiryuvacha zminnoyi naprugy [Method of measuring the angle of phase shift between two voltages using a precision meter of the voltage]. Ukrainian Metrological Journal, 2017, no. 2, pp. 3–7 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.24027/2306-7039.2.2017.109620
Velychko O., Isaiev V. Comparison of Two Methods for Phase Angle Measurement. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2019, vol. 68, issue 6, pp. 1740–1747. doi: https://doi.org/10.1109/TIM.2018.2880000
Hee-Jung B., Sugoog S. Phase Shift Analysis and Phase Identification for Distribution System with 3-Phase Unbalanced Constant Current Loads. Journal of Electrical Engineering and Technology, 2013, vol. 8, issue 4, pp. 729–736. doi: https://doi.org/10.5370/JEET.2013.8.4.729
Mohns E., Kahmann M. Heterodyne Measurement System (HMS) for Determining Phase Angles. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2007, vol. 56, no. 2, pp. 505–508. doi: https://doi.org/10.1109/TIM.2007.890624
Bertotti F.L., Hara M.S., Abatti P.J. A simple method to measure phase difference between sinusoidal signals. Review of Scientific Instruments, 2010, vol. 81, issue 11, 115106. doi: https://doi.org/10.1063/1.3498897
Liu Y.-Z., Zhao B. Phase-shift correlation method for accurate phase difference estimation in range finder. Applied Optics, 2015, vol. 54, issue 11, pp. 3470–3477. doi: https://doi.org/10.1364/AO.54.003470
Tu Y., Shen Y., Chen P. Correlation theory-based phase difference estimation method for sinusoidal signals. Proceedings of 35th Chinese Control Conference (CCC), 2016, pp. 5112–5115. doi: https://doi.org/10.1109/ChiCC.2016.7554148
Wang T. et al. Measuring phase difference of sinusoidal signals based on FPGA. Proceedings of 13th IEEE International Conference on Control & Automation (ICCA), 2017, pp. 1039–1042. doi: https://doi.org/10.1109/ICCA.2017.8003204
Choque I. et al. Phase measurement of nonuniform phase-shifted interferograms using the frequency transfer function. Applied Optics, 2019, vol. 58, issue 15, pp. 4157–4162. doi: https://doi.org/10.1364/AO.58.004157
Velychko O., Isaiev V., Kulish Yu. Comparison of Phase Angle Measurement Results by Means of Two Methods. Proceedings of 2018 Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), 2018. doi: https://doi.org/10.1109/CPEM.2018.8500900
Clarke K.K., Hess D.T. Phase measurement, traceability, and verification theory and practice. Proceedings of 6th IEEE Conference Record., Instrumentation and Measurement Technology Conference, 1989, pp. 214–218. doi: https://doi.org/10.1109/IMTC.1989.36856
Šíra M., Mašláň S. Uncertainty analysis of non-coherent sampling phase meter with four parameter sine wave fitting by means of Monte Carlo. Proceedings of 29th Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2014), 2014, pp. 334–335. doi: https://doi.org/10.1109/CPEM.2014.6898395
Velychko O.M., Shevkun S.M., Kulish Yu.M., Dobroliubova M.V. Otsinka nevyznachenosti pid chas kalibruvannya generatoriv fazy na derzhavnomu pervynnomu etaloni kuta zsuvu faz mizh dvoma naprugamy v osnovnomu diapazoni chastot [Assessment of uncertainty in the calibration phase angle generators on the state primary standard phase angle between two voltages at the fundamental frequency range]. Information systems, mechanics and control, 2017, no. 17, pp. 32–39 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.20535/2219-3804172017100051
Velychko O., Kulish Yu. Automation of measurements on the state standard of the unit of phase shift angle between two voltages. Measuring Equipment and Metrology, 2023, vol. 84, no. 1, pp. 18–24. doi: https://doi.org/10.23939/istcmtm2023.01.018
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
ПОЛІТИКА, ЯКА РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ ЖУРНАЛАМ, ЩО ПРОПОНУЮТЬ ВІДКРИТИЙ ДОСТУП З ЗАТРИМКОЮ
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 12 місяців з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
