Как подключить фазоискатель. Переключатель фаз: принцип работы, выбор и подключение

Как работает переключатель фаз. Какие бывают типы переключателей фаз. На что обратить внимание при выборе переключателя фаз. Как правильно подключить переключатель фаз. Где применяются переключатели фаз.

Что такое переключатель фаз и зачем он нужен

Переключатель фаз — это устройство, которое автоматически переключает нагрузку между фазами трехфазной сети при пропадании напряжения или выходе его параметров за допустимые пределы на используемой фазе. Основные задачи переключателя фаз:

• Обеспечение бесперебойного электроснабжения однофазных потребителей
• Защита электрооборудования от перепадов напряжения
• Равномерное распределение нагрузки по фазам
• Повышение надежности электроснабжения

Переключатель фаз особенно актуален в условиях нестабильного электроснабжения, когда возможны частые отключения или скачки напряжения на отдельных фазах. Он позволяет избежать простоев оборудования и защитить технику от повреждений.

Принцип работы переключателя фаз

Принцип работы переключателя фаз достаточно прост:

1. Устройство постоянно контролирует напряжение на всех трех фазах
2. При пропадании напряжения или выходе его за допустимые пределы на рабочей фазе, переключатель мгновенно переводит нагрузку на другую исправную фазу
3. Когда напряжение на основной фазе восстанавливается, переключатель через заданное время возвращает на нее нагрузку
4. Если проблемы возникают на всех фазах, нагрузка отключается

Время переключения между фазами составляет доли секунды, что позволяет избежать сбоев в работе подключенного оборудования. Некоторые модели имеют приоритетную фазу, на которую нагрузка переключается в первую очередь.

Виды переключателей фаз

Переключатели фаз бывают двух основных типов:

1. Ручные переключатели

Представляют собой механические устройства с ручкой переключения. Требуют ручного управления при смене фазы. Основные виды:

• Кулачковые переключатели
• Перекидные рубильники
• Пакетные выключатели

2. Автоматические переключатели

Электронные устройства, которые самостоятельно контролируют напряжение и переключают нагрузку без участия человека. Бывают:

• Модульные для установки на DIN-рейку
• Переключатели в корпусе для настенного монтажа
• Встраиваемые переключатели

Автоматические переключатели более удобны в эксплуатации, но и стоят дороже ручных аналогов.

Как выбрать переключатель фаз

При выборе переключателя фаз нужно учитывать следующие параметры:

Максимальный ток нагрузки

Должен соответствовать мощности подключаемого оборудования. Типичные значения — 16, 25, 32, 40, 63 А.

Диапазон рабочих напряжений

Определяет пороги срабатывания при повышении или понижении напряжения. Обычно 160-280 В.

Время переключения

Влияет на скорость реакции на аварийную ситуацию. Оптимально 0,2-0,5 секунд.

Наличие регулировок

Возможность настройки порогов срабатывания, времени задержки и других параметров повышает гибкость устройства.

Способ монтажа

Модульные переключатели удобны для установки в электрощиты, настенные подходят для открытого монтажа.

Наличие индикации

Светодиоды или дисплей позволяют контролировать состояние устройства.

Также важно учитывать условия эксплуатации, надежность производителя и наличие сертификатов.

Схема подключения переключателя фаз

Схема подключения переключателя фаз зависит от конкретной модели, но в общем виде выглядит следующим образом:

1. На входные клеммы подается трехфазное напряжение (L1, L2, L3) и нейтраль (N)
2. К выходной клемме подключается нагрузка
3. При необходимости подключаются управляющие контакты внешних контакторов

Важно соблюдать правила электробезопасности и следовать инструкции производителя при монтаже. Работы по подключению должен выполнять квалифицированный электрик.

Где применяются переключатели фаз

Переключатели фаз находят применение во многих сферах:

В быту:

• Для питания газовых котлов
• В системах охраны и видеонаблюдения
• Для бесперебойной работы холодильников
• В системах «умный дом»

На производстве:

• Для питания ответственных потребителей
• В системах автоматизации
• Для бесперебойной работы компьютерной техники
• В телекоммуникационном оборудовании

В медицине:

• Для аппаратов жизнеобеспечения
• В холодильных системах для хранения препаратов
• Для бесперебойной работы диагностического оборудования

Переключатели фаз особенно востребованы там, где недопустимы даже кратковременные перебои в электроснабжении.

Преимущества использования переключателя фаз

Применение переключателя фаз дает ряд важных преимуществ:

• Повышение надежности электроснабжения
• Защита оборудования от скачков напряжения
• Снижение риска простоев и финансовых потерь
• Увеличение срока службы электроприборов
• Автоматизация процесса переключения между фазами
• Возможность равномерного распределения нагрузки

Все это делает переключатель фаз важным элементом современных систем электроснабжения как в быту, так и на производстве.

Как подключить переключатель фаз?

Прибор переключает нагрузку на другую фазу при отсутствии напряжения на фазе, к которой была подключена нагрузка. При выходе значений напряжения за установленные пределы, также происходит переключение. При этом выбирается фаза с лучшими характеристиками, то есть с напряжением максимально близким к величине в 220 вольт.

Переключатель фаз целесообразно устанавливать на наиболее ответственные однофазные части электропроводки дома или квартиры с трёхфазный вводом. Например, для котельной или на группы питания сигнализации или другого оборудования связанного с безопасностью дома. При использовании переключателя без внешних контакторов, прибор рассчитан на мощность нагрузки до 3,5 кВт, клеммы рассчитаны на провода с сечением жилы до 1,5 мм квадратных. При использовании внешних контакторов мощность нагрузки ограничивается номинальной мощностью магнитных пускателей, верней наоборот — контакторы подбираются соответствующей нагрузке мощности.

ПЭФ-301 — это микропроцессорный прибор для автоматического переключения фаз, разработанный и запущенный в серийное производство в НПП (научно-производственное предприятие) «Новатек-Электро», Санкт-Петербург.

«Новатек-Электро» выпускает целый ряд силовой автоматики, и в этом ряду есть уже достаточно известные и распространённые ограничители мощности, однофазный ограничитель мощности — ОМ-110 и трёхфазный ограничитель мощности — ОМ-310. В модельном ряду автоматики «Новатек-Электро» есть заслуживающие внимание реле напряжения, одно из отличий от реле напряжений других производителей, которые в основном использовались до недавнего времени, это возможность использования контактора. ПЭФ-301 — прибор универсальный, в нём есть встроенное реле напряжения с уставками по нижнему порогу срабатывания 160-210 В и уставками по верхнему порогу срабатывания равному 230-280 В. Переключатель фаз предназначен для питания однофазной нагрузки от трехфазной сети.

Электронный переключатель фаз позволяет использовать все преимущества трёхфазного ввода в дом или квартиру, даже если есть трёхфазные потребители в доме или квартире — такие как трёхфазный двигатель, электрическая трёхфазная кухонная печка, сауна или другое трёхфазное оборудование.

 Принцип работы переключателя фаз достаточно прост. При отключении напряжения в питающей фазе или выходу значений напряжения за установленные пользователем пороги прибор переключается на другую фазу.

При мощности нагрузки до 3,5 кВт (16А) нагрузка питается через сам прибор, при большей мощности нагрузки прибор управляет магнитными катушками контакторов. Время переключения на резервные фазы не более 0,2 секунды, то есть моментально. Фаза подключенная к клемме 1 является приоритетной и если напряжение на ней лучшее, то нагрузка будет подключена всегда к ней, но при необходимости подключение на приоритетную фазу можно отключить, установив ручку регулировки времени возврата на приоритетную фазу на значке — бесконечность. В ПЭФ-301 есть защита от залипания контактов реле, как встроенных, так и силовых в контакторах внешней цепи. Прибор компактный, монтируется на стандартную DIN-рейку, диапазон рабочих температур от -35, до +55, монтаж возможен в любом щитке в помещении или на улице.

Для начала опишу, вкратце, весь процесс подключения с использованием контакторов: к прибору необходимо подключить, всего, восемь проводков. Сверху — четыре и снизу четыре. Первые три сверху необходимы для снятия показаний напряжения с фаз, четвёртый это рабочий ноль. Первые три снизу — сигнальные, они необходимы для управления электромагнитными катушками контакторов, то есть при появление в них напряжения — сигнала, катушка втягивает сердечник и замыкает контакты магнитного пускателя — контактора. Кстати, магнитный пускатель и контактор — это, примерно, одно и тоже. Четвёртый провод снизу необходим для контроля работы пускателей. Он служит для защиты от, так называемого, залипания контактов или другими словами для защиты от короткого замыкания, от фазного короткого замыкания, а оно громче и видней, чем замыкание между фазой и нулевым проводником.

Принципиальная схема подключения ПЭФ-301 при величине нагрузки более 3,5 кВт с использованием магнитных пускателей:

Микропроцессорный универсальный прибор для автоматического переключения фаз с встроенным реле напряжения поставляется в качественной упаковке компактного размера, кстати, в такой же упаковке поставляется ещё четыре устройства производства Новатек-Электро:

На лицевой панели расположены светодиоды индикации и ручки регулировки:

1 — индикация фаз

2 — индикация аварии

3 — регулировка порога срабатывания по минимальному значению

4 — регулировка порога срабатывания по максимальному значению

5 — регулировка времени автоматического повторного включения

6 — регулировка времени возврата на приоритетную фазу

Сверху расположены шесть клемм подключения, из них только четыре используются, это 1; 3; 5 и 6:

Снизу, тоже, шесть клемм и используется только четыре — 7; 9; 11 и 12, две перемычки необходимо удалить, они нужны при подключении ПЭФ-301 с нагрузкой до 16 А:

При компоновки щита устройства располагаются в удобных для монтажа местах:

Теперь, собственно, само подключение переключателя фаз ПЭФ-301. С трёхполюсного автоматического выключателя подводиться на верхние клеммы контакторов три фазы, на первый контактор — 1 фаза, на второй — 2 фаза, на третий — 3 фаза. С нижних трёх клемм контакторов, все три фазы подключаются к клеммам групповых автоматических выключателей соединенных перемычкой. Может показаться, что это опасно, но с 12 клеммы переключателя фаз ПЭФ-301 к этой шине подводится провод для контроля, никакие переключения не происходят при наличии напряжения на этой шине. То есть, к примеру, прибор включается и на групповые автоматы подаётся напряжение 1 фазы, затем величина напряжения на этой фазе изменилась — стала низкой и микропроцессорное устройство решает переключить нагрузку на другую фазу, с лучшим значением напряжения. Так вот, сначала прибор отключает напряжение, затем проверяет отсутствие напряжения на шине и после этого переключается на другую фазу.

Для контроля наличия и величины напряжения, проводами с сечение до 1,5 мм квадратных, соединяем 1 клемму прибора с клеммой контактора, к которой подключена 1 фаза, 3 клемму с клеммой контактора с 2 фазой и 5 клемму прибора с клеммой с 3 фазой:

Для работы устройства и для электромагнитных катушек контакторов необходим рабочий ноль N, для этого к 6 клемме ПЭФ и к нижним клеммам катушек на контакторах подводим проводники c нулевой шины N:

Клемму 7 соединяем с клеммой катушки контактора с 1 фазой, клемму 9 с клеммой катушки контактора с 2 фазой, клемму 11 прибора с клеммой катушки контактора с 3 фазой, именно эти проводники управляют электромагнитными катушками:

Это и всё подключение.

Принципиальная схема подключения переключателя фаз при нагрузке до 3,5 кВт:

При нагрузке до 16 А к верхних клемм 1; 3 и 5 подключается 1, 2 и 3 фазы соответственно. К клемме 6 подключается ноль N. К нижнему ряду клемм подключается только один проводник к 7 клемме, перемычки остаются. Устройство рассчитано на нагрузку до 3,5 кВт, при превышении прибор может выйти из строя.

Были рассмотрены две схемы подключения микропроцессорного универсального прибора для автоматического переключения фаз с встроенным реле напряжения ПЭФ-301. Желаю удачи!

Бесперебойная работа электрических приборов всегда является актуальной задачей для электриков и специалистов в области энергоснабжения. Требования бесперебойной работы предъявляются на производстве, в медучреждениях, охранных комплексах и дома. Такое требование можно выполнить разными способами: используя

автоматический ввод резерва

(АВР) с дополнительной линии, АВР с блоками бесперебойного питания либо переключатель фаз. Первый вариант чаще всего используется в трёхфазных установках, второй и третий и в однофазных. По сути, переключатель между фазами — это АВР, где дополнительные линии берутся с одной из двух незадействованных фаз обычной трёхфазной сети. Однако, это сказано в обобщенном виде, давайте рассмотрим подробнее устройство и принцип работы переключателя фаз.

Устройство и принцип работы

Переключатель фаз – это устройство, которое подключает вместо основной фазы любую другую, в которой напряжение ближе к норме, когда на основной линии питание пропадает или выходит за установленные пределы. Если вы еще не поняли, для чего нужен этот прибор, давайте рассмотрим подробнее.

Из определения следует, что на вводные клеммы переключателя фаз поступает трёхфазное питание, а выходит из него одна, качество напряжения которой ближе всех к норме. Само переключение происходит при скачках, просадках или полном исчезновении основной. Выбор основной линии осуществляется в зависимости от конкретного варианта. Отсюда следует ограничение – работать переключатель фаз должен в трёхфазной сети. Он может быть использован и для генератора, но тогда, нужно продумать, как сформировать управляющий импульс для его запуска. Аппарат может быть ручным и автоматическим.

Принцип работы заключается в переборе линий, до момента нахождения той, у которой оптимальные параметры с помощью переключения группы реле микроконтроллером.

Кроме автоматических переключателей фаз часто встречаются и ручные варианты. Ручной переключатель представляет собой 3-х позиционный кулачковый переключатель, иногда его называют «пакетник». При этом встречается в продаже и 2-х позиционный и 4-х позиционный переключатель в зависимости от потребностей потребителя.

Маломощные механические модели переключателей нужны не для коммутации нагрузки, а для переключения измеряемой вольтметром линии. Порядок переключения может отличаться, например 0-1-0-2-0-3, где 0 – отключены все фазы, а 1,2 и 3 – это номер выбранной линии. Мощные модели удобно использовать для реверса двигателя или подключения нагрузки, можно производить переключения под напряжением.

Будьте внимательны переключатель на 3 положения не факт, что будет переключать три фазы, возможно, его позиции – 1-0-2, т.е. первая пара контактов замкнута, отключено и вторая пара контактов. Ознакомьтесь с документацией на него и проверьте схему переключений, если документации нет – проверить можно обычной прозвонкой.

Как выбрать переключатель фаз

Мы рассмотрели, как работает переключатель фаз, теперь давайте узнаем, на что нужно смотреть при выборе автоматических моделей. Кроме силовых параметров в ПФ добавляют функции, которые упрощают процесс настройки и эксплуатации.

Первое и самое главное – это ток. Чтобы переключатель фаз подошёл к вашей системе электроснабжения, главный критерий, на который нужно смотреть при выборе – это допустимый ток. Не стоит покупать аппарат, ток которого превышает номинальный ток вводного автомата. Хотя и селективность защиты должна обеспечить безопасный режим работы, но не будет лишним привести электросеть в соответствие по допустимому току и мощности.

Второй параметр – возможность регулировки. На дешевых переключателях вообще нет возможности выставить величину минимального и максимального напряжения в электропитающей сети, при котором происходит переключение, выбор приоритетной фазы. Минимальный набор регулировок – это установка минимального напряжения, при котором могут работать приборы, максимального. В более совершенных моделях можно отрегулировать время, через которое нужно попытаться перейти на основную фазу и прочие настройки.

Третий параметр – способ отображения и индикации. В более простых моделях имеется светодиодная индикация, обычно по одному светодиоду на фазу и дополнительный индикатор «АВАРИЯ». Когда линия в норме и к ней подключена нагрузка, соответствующий светодиод горит, например, зеленым цветом, когда линия в норме, но она находится в резерве – светодиод мерцает, когда по всем линиям имеются проблемы – горит индикатор «АВАРИЯ». В более продвинутых моделях установлен семисегментный индикатор или LCD дисплей. Назначение индикаторов: отображать величину напряжения, параметры настроек, включенную и приоритетную фазу. Наименее наглядный способ индикации – отдельные светодиоды, а самый очевидный – ЖК-дисплей.

Четвертый параметр – функционал. Простейший ПФ имеет набор предустановленных параметров питающей сети, принятых за норму, и стремится придерживаться их. Но каждый электроприбор требует индивидуальный подход к питанию, обычно это 220 +/- 10% В, а в некоторых случаях допуск может быть увеличен, или наоборот – уменьшен. В более продвинутых моделях эти величины устанавливаются путем поворачивания винтов или ручек в нужное положение, согласно градуировке. Самые функциональные – это модели с дисплеем и сенсорным управлением. При этом не стоит считать, что чем проще – тем хуже, часто не стоит переплачивать деньги за функции, которые не пригодятся.

Если мощности вашего переключателя не хватает для обеспечения нужд, решить эту проблему можно двумя способами:

1. Купить переключатель, рассчитанный на больший ток.
2. Установить электромеханический коммутатор так, чтобы к выходным клеммам переключателя фаз была подключена катушка пускателя или контактора. Таким образом, вся нагрузка ляжет на силовые контакты последнего.

Область применения

Повторимся, что прежде чем заказать переключатель, вы должны знать – для его работы нужно 3 фазы. Резервные линии берутся именно с дополнительных фаз. Между фазами напряжение 380 Вольт, его называют «линейное», а между фазой и нулем 220 Вольт, его называют «фазным». Они связаны между собой, но в пределах этой статьи мы не будем углубляться в основы электротехники. Главное чтобы вы поняли, что для подключения к электросетям нужно наличие трёхфазной сети именно 380 Вольт.

Как уже было сказано, применяется этот прибор для подключения резервной линии. Это работает только в том случае, если одна из фаз трансформатора перегружена или произошел перекос. В случаях, когда на ввод трансформатор поступает «плохое» напряжение нужен автоматический ввод резерва с другой линии, переключатель фаз в этой ситуации не поможет.

Питание установок с непрерывным режимом работы осуществляется от переключателя фаз. Предлагаю рассмотреть область применения в наглядных примерах.

В медицине:

• аппараты жизнеобеспечения;
• холодильники с лекарствами в аптеках;

На производстве и в офисах:

• средства автоматизации;
• управляющая и аппаратура отслеживающая, записывающая сигналы;
• средства связи, стационарные радиостанции, диспетчерское оборудование;
• системы вентиляции;

В доме:

• газовый котел;
• система охраны;
• видеонаблюдение;
• система «умный дом»;

Схема подключения

После покупки у вас может возникнуть трудности с тем, как подключить переключатель фаз. Если у вас нет опыта работы с электричеством, лучше не стоит пробовать, так как вам придется работать с высоким напряжением в трёхфазной сети – 380 Вольт. Кроме того неправильное использование и подключение подобного оборудования может привести к замыканию между фазами.

Переключатель фаз – это модульный прибор, который устанавливается в щиток на объекте на дин рейку. Перед ним устанавливается трёхфазный автоматический выключатель. После монтажа первичной цепи переходим к выходным. Но как подключить вторичные цепи зависит от модели переключателя. Схема подключения обязательно указывается в техническом паспорте или другой подобной документации и может отличаться от производителя к производителю.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором более подробно рассказывается, что такое переключатель фаз и как его подключить в щитке:

Переключатель фаз – бюджетный способ повысит стабильность подачи электроэнергии, особенно актуально это может быть за городом в коттедже, в дачном поселке, где обычно бывают перебои с электричеством. Мы рассказали о том, как подключить и где установить, а также обо всех параметрах таких устройств. Выбор бесперебойной подачи остаётся за вами исходя из потребностей и бюджета.

Будет полезно прочитать:

• Как выбрать ИБП для дома
• Что такое реле контроля фаз
• Для чего нужен кулачковый переключатель

Автоматический и ручной переключатели фаз, какой выбрать и почему

Напряжение питающей сети не всегда соответствует требованиям потребителей. Если происходит его скачок с 220 В до 250 В, это может вывести из строя чувствительные электроприборы. В качестве защиты здесь можно применять переключатель фаз.

Разнообразие типов переключателей фаз

Принцип действия

Переключатель обеспечивает выбор фазы, напряжение на которой соответствует установленным параметрам. Сам он подключается к трехфазной сети, а на выходе одна из фаз подключается к нагрузкам. Если напряжение на ней выходит за заданный диапазон, переключатель переводит потребителей на работу от другой фазы.

Ручные переключатели фаз

Цели применения устройств следующие:

• переключение питающей сети;
• запуск и остановка электродвигателей, включение трансформаторов и других приборов.

Главная цель механического переключателя – создание бесперебойного питания однофазной нагрузки и защита потребителей от скачков напряжений в сети.

На рисунке ниже изображена схема перекидного переключателя на 3 положения. К контактам (2), (4), (6) подключены 3 фазы, а к неподвижному контакту – нагрузка.

Схематичный вид 3х положений перекидного переключателя

Ручные кулачковые переключатели служат для коммутации цепей под напряжением до 380 В. Их используют при включении и выключении электроприборов, а также для создания главных и управляющих цепей. Устройства имеют небольшие габариты, выдерживают кратковременные перегрузки и обладают высокой коммутационной способностью. Когда производится выбор прибора, важно обращать внимание на номинальный ток.

Во многих конструкциях ручных переключателей предусмотрено нулевое положение, в котором электрические цепи остаются разомкнутыми. Это позволяет использовать их в качестве выключателей.

Электронные переключатели фаз

Для защиты однофазных потребителей от скачков напряжения в сети лучше подходит электронный прибор. Он автоматически переходит на другую линию, когда действующая линия не может нормально работать. Оборудование служит для питания бытовой и промышленной нагрузки.

Автоматический прибор большинства типов имеет следующие параметры установки:

1. Минимальный и максимальный пределы напряжения. Особенно важен верхний предел, который следует правильно выставлять. Если его сделать слишком низким, начнутся частые срабатывания. При высоких значениях начнет перегреваться внутренняя проводка. Выбирается приоритетная фаза (L1) устройства переключения. Если на ней нет скачков напряжения, переход на линии (L2) или (L3) может не произойти. Если такое переключение будет иметь место, прибор продолжит слежение за приоритетной линией и при восстановлении необходимого уровня напряжения произойдет обратное переключение нагрузки. Если нижний и верхний пределы напряжения пересекаются в диапазоне отклонений на 10-20 В, прибор будет нестабильно работать. Поэтому важно сделать правильный выбор установок.
2. Время возврата – интервал, в течение которого переключатель должен автоматически проверять состояние прежнего источника питания, чтобы вернуться в исходное состояние. Если оно в норме, происходит обратный переход. В противном случае следующая проверка произойдет через тот же промежуток времени. Выбор времени возврата делает пользователь, исходя из опыта, потребностей и особенностей работы электросети.
3. Время включения – пауза, после которой прибор делает попытку включить питание нагрузки после того, как напряжение пропало на всех фазах.

Производители

Переключатели «АПАТОР» серии 4G

Российская компания «АПАТОР» производит изделия массового применения и выполненные по специальному заказу. Широкий ассортимент продукции позволяет подобрать подходящую замену изделиям других производителей.

Схемы коммутации предусматривают следующие варианты:

• наличие или отсутствие нулевого положения переключателя;
• ускоренная коммутация;
• многопозиционные переключения при количестве полюсов от 1 до 8;
• групповые переключения.

Положение кулачкового переключателя, как изображено на рисунке ниже, обеспечивает замыкание электрической цепи верхними подвижными контактами (3) и неподвижными (1). Проводники зажимаются винтами (12).

Схема строения переключателя компании «АПАТОР» на основе кулачкового механизма

При повороте кулачка (2) на 90⁰ против часовой стрелки верхний шток (5) поднимается вверх под действием пружин и размыкает цепь. Нижний шток поднимается вверх вместе с подвижными контактами, замыкая нижнюю электрическую цепь.

Кулачковый механизм имеет следующие достоинства:

• надежную коммутацию;
• устойчивость к перегрузкам;
• малое сопротивление замкнутых контактов;
• высокую скорость замыкания и размыкания контактов;
• небольшие усилия переключения;
• возможность создания многочисленных схем переключений одним и тем же механизмом;
• длительный срок эксплуатации.

Устройство переключателей позволяет легко производить коммутацию электрических цепей без лишнего давления на ручку. Ее искусственное торможение также делать нецелесообразно.

Фирма «АПАТОР» изготавливает специальные переключатели, рассчитанные на номинальный ток 100 А. Высокая нагрузка обеспечивается за счет дублирования контактов. Устройства можно применять в качестве основных выключателей.

Переключатели «SOCOMEC SCP»

Производитель «SOCOMEC SCP» (основан во Франции) выпускает несколько типов аппаратов. Наиболее популярными являются многополюсные переключатели COMO C (преимущественно трех,- и четырехполюсные). Устройствами можно безопасно переключать и выключать нагрузки от 25 А до 100 А (рис. а). Разрыв контакта – видимый.

Различные типы переключателей фаз от компании «SOCOMEC SCP»

Sirco VM commut – многополюсный ручной переключатель (рис. б) обеспечивает питание нагрузки от двух источников. Номинальный ток составляет 65-125 А. При отключении остается видимый разрыв.

SIRCOVER M (рис. в) является перекидным рубильником с ручным управлением и несколькими полюсами. Устройство обеспечивает отключение или включение источников питания на нагрузку.

Переключатель фаз SPH-41

Устройство обеспечивает подключение однофазного потребителя к трехфазной четырехпроводной сети (производитель ООО «Вектор», Россия). Автоматический прибор устанавливается после счетчика, выбирает самую надежную по параметрам фазу и подключает к ней потребителя. Затем производится контроль за напряжением. Выбор и установка его верхнего и нижнего допустимых пределов делается заранее.

Переключение фаз в автоматическом режиме

Переключатель ПЭФ-301 изображен на рисунке ниже (производитель ООО НПК «Электроэнергетика»). Прибор предназначен для питания однофазной бытовой и промышленной нагрузки от трехфазной сети. Устройство автоматически выбирает фазу с лучшими параметрами и подключает к ней нагрузку. Потребители до 3,5 кВт связаны с сетью через прибор (рис. а). Приоритетной является фаза L1.  При выходе значения напряжения за порог срабатывания, ПЭФ-301 переключает потребителя на другую фазу с помощью контактов (7-8), (9-10), (11-12) на выходе прибора.

При большей мощности нагрузки выходные контакты прибора связаны с катушками магнитных пускателей, которые управляют силовыми контактами подачи напряжения через фазу с лучшими характеристиками (красный, зеленый и черный на рис. б).

Схемы подключения автоматического переключателя фаз

3х фазный переключатель. Видео

Обзор трехфазного переключателя для дома доступен в видео ниже.

Переключатель фаз в доме или квартире можно ставить ручной или автоматический. Электронный переключатель фаз обеспечивает максимальный комфорт, поскольку выполняет всю работу без вмешательства и не требует постоянного контроля. Следует только произвести правильную настройку его работы, и он надежно защитит бытовые электроприборы.

Оцените статью:

Переключатель фаз: принцип работы, схема подключения

Электрооборудования домашних и производственных электрических сетей требуют бесперебойного питания. Современные электрические сети не могут обеспечить непрерывную и качественную подачу напряжения. Вследствие резких скачков напряжения электрооборудование может поломаться или выйти из строя.

Устройство переключения фаз

Переключатель фаз создает благоприятную среду для снабжения электроприборов напряжением и защиты их от колебаний в электрической сети. При этом он подбирает наиболее выгодную фазу для сохранности нормального напряжения и держит ее всегда в приоритете. В настоящее время прибор является просто незаменимым, так как он способен защитить и обезопасить электрооборудование от перегорания.

Технические характеристики

Основными техническими характеристиками переключателей являются: величина номинального фазного напряжения; показатель напряжения, при котором работает одна фаза; время повторного подключения; частота; время возврата; диапазон срабатывания по максимальному и минимальному напряжению; время задержки переключения.

Указывается:

• время переключения на другие фазы;
• коэффициент напряжения возврата;
• максимальный ток переключения;
• максимально допустимое напряжение в фазах;
• производительность переключателя.

Отмечается вес прибора, положение в пространстве, размеры устройства, срок службы. Помимо того указывается температурный режим, при котором сохраняется работоспособность. В большинстве случаев он составляет от -35 — +55 градусов, поэтому прибор можно устанавливать на улице.

Виды

На современном рынке представлено множество моделей данного прибора. В зависимости от конструктивных особенностей их можно разделить на две группы: автоматические и ручные.

Устройство ПЭФ

Выбирая нужный механизм, одни потребители стараются освоить новые технологии и приобрести устройства последних моделей. Другие — привыкли работать с надежными и проверенными временем устройствами.

Что делать если человека ударило током? Это должен знать каждый, читать всем!

Автоматический переключатель фаз

В случае если работающая электросеть не обеспечивает нужное питание, прибор автоматически переключает электроприборы на другую линию. При этом переключатель самопроизвольно выбирает подходящую фазу.

Автоматический тип характеризуется точностью и надежностью в использовании. Прибор имеет внутреннюю блокировку, которая исключает слипание контактных соединений.

Для того чтобы установить и настроить такой переключатель необходима предельная точность. В случае безошибочного подключения устройства переключатель будет долгое время поддерживать бесперебойное питание электрических приборов.

Ручной переключатель фаз

Прибор создан для ручного управления сетей с низким напряжением. Он способен создавать регулирующие фазы, включать и отключать трансформаторы, электродвигатели и другое электрооборудование, имеющее небольшую мощность.

Ручной тип устойчив к высоким нагрузкам и прост в эксплуатации. Данный вид обладает небольшими габаритами и стоимостью. Кроме этого прибор можно использовать как выключатель. Ручной переключатель имеет длительный срок службы.

Одновременно с этим прибор требует постоянного присутствия обслуживающего персонала. Во-первых, он должен всегда быть под контролем, а во-вторых, в случае аварии его необходимо будет переключить. Однако ручные переключатели имеют отличную производительность и хорошую переключающуюся способность.

Принцип действия

При помощи данного устройства контролируются высокие и низкие показатели напряжения. Перед использованием переключатель настраивается на нужные параметры. Необходимо заострять внимание на установку верхнего значения напряжения. Если завысить этот показатель, то может перегреться внутренняя проводка. При заниженной величине данного параметра могут быть частые срабатывания прибора.

Современный переключатель фаз

Переключатель снабжен функцией времени возврата. При этом через установленное время прибор проверяет основной источник напряжения. Если данный показатель имеет нормальное значение, то прибор возвращается в исходную позицию. Если показатель не соответствует норме, то через установленное специалистом время, прибор снова проверяет данный параметр.

Какие провода лучше использовать для проводки в квартире. Большая сравнительная статья тут.

Эта проверка осуществляется до тех пор, пока показатель не войдет в норму. В случае если напряжение вообще пропадает в электрической сети, включается формат время включения.

Современные модели переключателей оснащены микроконтроллером, который проводит анализ подаваемого напряжения. При этом он отображает результаты на цифровом табло и ведет управление электромагнитным реле.

Если напряжение на одной из фаз выходит из нормы, индикатор начнет мигать. Если напряжение не соответствует одновременно в трех фазах, прибор отключит нагрузку до возврата к нормальным показаниям.

Ручной вариант переключателя выполняет те же задачи, что и автоматический и представляет трехпозиционный кулачковый переключатель. При этом бывают модели двухпозиционные и четырехпозиционные, смотря какие задачи перед ним поставлены.

Механические экземпляры, имеющие небольшую мощность, предназначены для переключения линии, они не могут коммутировать нагрузку. При этом мощность линии измеряется вольтметром. Более мощные приборы способны переключать нагрузку под напряжением.

Схема подключения

Устройство монтируется на дин-рейку в распределительный щит. При этом перед переключателем должен быть обязательно установлен автоматический выключатель. Схема подсоединения зависит от модели и производителя и указывается в техническом паспорте.

Лучшие производители розеток и выключателей для вашего дома. ТОП самых покупаемых, по мнению покупателей     

Чтобы подключить прибор при помощи контакторов необходимо к устройству подсоединить 8 проводов. К верхним клеммам – 4 провода и к нижним – 4. Начальные три проводка осуществляют снятие данных напряжения фазных линий.

Последний провод – это работающий нейтральный проводник. Начальные нижние три провода являются сигнальными. Они управляют катушками пускателя. При появлении напряжения контакты замыкаются. Четвертый провод снизу контролирует работу контактора и защищает от короткого замыкания.

Автоматический переключатель фаз. Схемы подключения и принцип работы

Потребители часто задумываются над повышением качества и надежности напряжения в сети, а также защиты от непредвиденных и опасных отключений и колебаний сетевого напряжения.

Существует целый класс устройств предназначенных для устранения таких проблем, разные способы, самодельные и ручные, но существуют приборы призваны в автоматическом режиме следить за всевозможными изменениями.

В электрике существует такое понятие как АВР — автоматический ввод резерва. Такие устройства призваны автоматически переключаться на вторую линию или резервное питание, если основная линия обесточивается.

В роли второй линии может быть:

• одна из фаз трехфазной сети
• линия бензинового или дизельного генератора (с авто запуском)
• ветрогенератор или солнечная панель с контролером заряда и аккумуляторными батареями
• аккумулятор с автоматической зарядкой от сети

Такое устройство для домашней реализации подобных функций, называется — автоматический переключатель фаз (АПФ)
Прибор имеет 3 ввода для подключения трехфазной сети или трех разных источников напряжения, выход в устройства однофазный, два контакта — фаза и ноль.
С помощью механического реле и специальной микропроцессорной электронной платы устройство в автоматическом режиме определяет наиболее подходящую фазу и питает свой выход от такой линии.

Какой же принцип работы устройства?

В большинства устройств линия ввода трехфазная, поэтому на ввод подключают три фазы (L1, L2, L3)
Основной и приоритетной считается — L1, а две остальные — резервные и если на первой фазе происходит ухудшения качества напряжения или напряжение полностью пропадает, выход сразу же переключается на другую линию которая качеством напряжения наиболее оптимальна.

Технически такое устройство не представляет ничего сложного, его можно повторить с помощью релейных модулей, но такой вариант займет намного больше места в электрощитке и к тому же не все параметры возможно будет контролировать.
Во-вторых чем больше отдельных частей и модулей разных производителей тем больше шанс неработоспособности устройства АПФ в целом.
Удобней всего применять готовое устройство АПФ.

Прибор работает по такому принципу что одновременно может быть включено лишь одно из трех реле. Плата устройства определяет приоритетность автоматически и для потребителя такое переключение практически незаметно.

Как показывает практика, самым востребованным вариантом является АПФ на две линии с разнообразными функциями защиты и контроля напряжения. Отдается предпочтение конкретно устройствам резервного питания и дополнительной функцией формирования сигнала запуска бензогенератора.
Помимо этого есть модели со встроенным реле напряжения и индикации на каждой линии отдельно, где можно самому настраивать пороги сработки по максимуму и минимуму.

Схема подключения автоматического переключателя фаз

Стандартной схемой подключения считается «прямая» схема в которой выходные фазы после устройства соединяются перемычками, но недостатком такого варианта будет мощность, она будит ограничена мощностью устройства (встроенным в него реле) и как правило это не больше 3. 5 кВт, что согласитесь очень мало для большого дома.

Поэтому если предполагается большая нагрузка, применяют вариант схемы с тремя магнитными контакторами. Принцип работы такой, что АПФ управляет контакторами, а они в свою очередь уже коммутируют силовую часть схемы.

Переключатели фаз НоваТек ПЭФ-301, ПЭФ-319 и ПЭФ-320 (обновлено ‘2020) – CS-CS.Net: Лаборатория Электрошамана

Переключатели фаз НоваТек ПЭФ-301 и ПЭФ-319

Пост, наверное, запоздал на несколько лет (написан он был 27.06.2016, а обновил я его в августе 2020), потому что я переключателями фаз давно уже пользуюсь, а рассказать о том, чего это такое и нафига нужно, руки не доходили. Но тут НоваТек уже как полгода-год назад выпустил более классную версию своего переключателя фаз ПЭФ-319, про которую обязательно надо рассказать, потому что на 15 кВт три фазы эта штука — маст хэв! В 2019-2020 году НоваТек сделал ещё более удобный переключатель фаз — ПЭФ-320, который мне подошёл под все щиты с IPM™ АВР, чтобы выдавать сигнал Sense на запуск генератора.

Переключатель фаз — это штуковина, которая выбирает любую из трёх фаз питания и выдаёт её на выход. Обычно, если есть все три фазы — то такие переключатели фаз выдают на выход первую фазу (она считается приоритетной). Стандартные функции таких устройств примерно такие:

• Приоритетная фаза. Это фаза по умолчанию, с которой питается нагрузка если всё в порядке.
• Отслеживание напряжения. Если напряжение вышло за настроенные пределы, то фаза считается «плохая» и переключатель ищет другую хорошую фазу.
• Время возврата на основную (приоритетную фазу), когда напряжение на ней восстановится в настроенных пределах.
• Контроль напряжения на выходе. Эта штука используется, когда переключатель фаз управляет внешними мощными контакторами. Контакты контакторов могут залипнуть и тогда будет злое межфазное замыкание. Вот чтобы его не было — переключатель фаз сначала отключает одну фазу, а потом проверяет — пропало ли напряжение на выходе? И если пропало — то подключает следующую.

Зачем это всё надо и куда такое можно применить? А вот если у вас трёхфазный ввод и есть всякие ответственные потребители! Например, холодильник, серверную, котельную (газовую) и тому подобные вещи. А сейчас три фазы и 15 кВт дают всем подряд. Но вот даже у родственников на даче, которым я проводку на лотках делал, зимой на пару дней отвалилась одна из фаз на подстанции. И как назло как раз та, на которой сидел котёл. Вот был бы там переключатель фаз — всё работало бы автоматом (потом я его туда добавил)!

Не вздумайте писать мне про решения вида «а я ща хакну всех», в которых вы додумываетесь поставить по переключателю фаз на каждую фазу отдельно и сделать так, чтобы каждый из них сидел по умолчанию на первой, второй и третьей фазе а, если эта фаза пропала или её параметры вышли за пределы, переключались на остальные фазы.
Это решение — дрянь. Во-первых, потому что в худшем случае все три переключателя фаз встанут на одну фазу и сожрут с неё полную мощность всего объекта, вызвав срабатывания вводного автомата (о том, что вы можете получить больше выделенной мощности и потом зарезать её в три раза, мы не говорим — это ещё хуже, чем выстрелить себе в ногу ©). Во-вторых, потому что они, сделав так, устроят ещё более жирный перекос питающей сети в случае аварии.

А вот в небольших АВР применять переключатели фаз тоже можно. НО следует понимать то, что этот АВР обязан иметь общий N (PEN) проводник от двух вводов. Поэтому такое решение НЕ годится для частного строительства, в котором чаще (из-за грёбаных электросетей) применяется система заземления TT, при которой нули сети и генератора не должны соединяться.

Из переключателей фаз, с которыми я работаю, я выбрал НоваТек, потому что по ним у меня не было ни одного сбоя. А вот в какой-то момент Атомщик (Meldir) решил попробовать Меандр’овские реле выбора фаз РВФ, и жестоко накололся. Это реле тёмной осенней ночью глюкануло и потушило целый щит котельной нахрен. Когда мы перешли на НоваТек, то благодаря тому что оно не зависало мы смогли определить ооочень сложную хитрую проблему и отловить один недокументированный глюк в работе АВР сеть-генератор. История про это описана тут, на сообществе. Причём Меандр с тех пор вообще позагнулся, и было даже непонятно зачем он торопился выпускать версию РВФ-01 без контроля контакторов и сразу же потом довыпустил точно такую же РВФ-02, но с контролем контакторов.

Переключатель фаз НоваТек ПЭФ-301 (до 16А, может управлять контакторами)

Этот переключатель фаз — простенький и изначально задуман для работы с контакторами. Сделан он на микроконтроллере Atmel AtMega, но снаружи выглядит как аналоговый — с крутилками, на которых тяжело точно выставить параметры. Несмотря на кажущуюся неказистость, работает он отлично. Внутри этого переключателя стоят релюшки на 16А (активной нагрузки!), а на DIN-рейке он занимает 4 модуля.

Переключатель фаз НоваТек ПЭФ-301

У всех переключателей фаз есть стандартный хак: если вам хватает внутренних реле (ну например взять ПЭФ-301 и запитать через него блок питания 230/12V для какой-нибудь платки с Arduino или Siemens Logo) — то можно защитить такой переключатель фаз трёх- или четырёхполюсным автоматом на нужный номинал (для примера с блоком питания хватит 6. .10А) и подключить его напрямую.

Обычно для этого между встроенными релюшками переключателя фаз надо поставить перемычки. У НоваТек ПЭФ-301 они идут в комплекте, но сделаны опасно — слишком уж оголёнными. Надеюсь, НоваТек это увидит и переделает. А я такие перемычки выкидываю и меняю на нужные мне из провода ПуГВ с наконечниками НШВИ, как и во всём щите.

Перемычки на переключателе фаз ПЭФ-301

В клеммы этого переключателя фаз отлично влезает НШВИ на 2,5 квадрата. Вот только не помню и не могу сейчас допроверить, влезает ли туда НШВИ (2) 2,5 квадрата. Как буду собирать что-нибудь на этом переключателе — то потом доисправлю этот пост. Дополнил: нет, лезут только одинарные НШВИ!

Внутри он собран классически для НоваТека (и мне нравится эта конструкция): из двух плат, соединённых друг с другом. На верхней плате находятся крутилки и светодиоды, а на нижней — релюшки и конденсаторный блок питания.

Переключатель ПЭФ-301: плата электроники

Вот как это выглядит снизу.

Переключатель ПЭФ-301: плата электроники и силовая часть

Дорожки к релюшкам залиты припоем для того, чтобы увеличить их сечение. Это мне понравилось: НоваТек бруталит!

Переключатель ПЭФ-301: плата силовой части (разводка реле)

Такие переключатели фаз у меня прижились для таких задач:

• Запитать очень мелкую автоматику (как я придумывал выше — например контроллер)
• Выдать сигнал Sense и/или заряда АКБ для генератора (пост про их подключение) — эти сигналы много не жрут, и можно тоже подключать переключатель фаз напрямую.
• Поуправлять контакторами для увеличения мощности.

Самый первый ПЭФ-301 я поставил маньяку-заказчику (мы с ним ставили анализатор качества сети OMIX и докапывались до стабилизаторов ORTEA), который настолько мощно докопался до местных энергетиков, что они вместе ходили протягивать контакты на местной подстанции. И благодаря этому энергетики закрыли глаза на то, что он захотел сделать себе переключатель фаз СТОЯКА в квартире.

Сейчас я конечно удивляюсь, как такое можно было намутить, но это осталось на его совести и вроде как за эти несколько лет перестало быть тайной. А мне важно показать это решение, потому что тут ПЭФ-301 без зависаний и глюков уже как 4 года исправно коммутирует ввод на 63А и периодически щёлкает контакторами. За всё это время никаких жоп не возникло и всё работает штатно и хорошо.

Применение ПЭФ-301 в адском этажном щитке

Так как токи тут были большие, то мы запараллелили контакты контакторов и сделали после них большой сборный кросс-модуль.

Переключатель фаз НоваТек ПЭФ-319 (до 30А, может управлять контакторами)

Но самый кайф с переключателми фаз стал недавно! Когда НоваТек выпустила адский стильный и крутой переключатель фаз ПЭФ-319. И вот он мне очень-очень понравился, и сейчас я его использую практически везде. А почему? А потому что у него теперь есть дисплей, где показывается и текущее напряжение выбранной фазы и то, что мы настраиваем — теперь можно видеть, насколько какой параметр ты накрутил.

А самое главное — внутри него стоят более мощные релюшки на 30А. Понятно, что это только активная нагрузка и что релюшки китайские. НО! если вспомнить что 15 кВт на трёх фазах — это автомат номиналом на 25А, то получается что такой переключатель фаз можно смело вешать на такой ввод! Правда, всё равно его надо защитить своим личным автоматом (не вешать под защиту вводного автомата) на случай если потом мощность повысится.

Вот так выглядит этот зверь! Занимает на DIN-рейке он уже больше — 9 модулей.

Переключатель фаз НоваТек ПЭФ-319

И здесь НоваТеку респект за клеммы! Клеммы они подобрали такие, что в них совершенно спокойно влезает 4 квадрата. Дополнено: раньше клеммы принимали НШВИ на 6 квадратов, сейчас только — четвёрку. Но больше четвёрки сюда пихать ничего и не надо, так что проблем нет. Они адские МОЛОДЦЫ! Вот почему Helvar не мог подобрать нормальные клеммы для своих DALIшных приблуд?

Переключатель фаз НоваТек ПЭФ-319 (клеммы подключения)

С переключателем фаз также идут штатные перемычки из провода ПВ-3 на 6 квадратов (видите, старый провод ПВ-3 более «жёсток», чем ПуГВ: у него жилок внутри меньше и они потолще).

Провода с наконечниками на 6 кв.мм для ПЭФ-319

И вот эти вот перемычки отлично вставляются в клеммы! Поэтому так как я большинство щитов собираю шестёркой, то проблем с подключением этого переключателя фаз у меня в щите нет. Из-за этого я его ещё больше полюбил.

Переключатель фаз НоваТек ПЭФ-319 принимает в себя наконечники до 6 квадратов

Внутри снова всё на двух платах. Только теперь они соединяются на разъёмах, а не шлейфиком. Также стоит ATMega и кажется есть разъёмы для прошивания (может урезанный ISP или свой интерфейс).

Переключатель фаз НоваТек ПЭФ-319 (плата процессора)

Силовая часть сделана на импульсном блоке питания видимо потому что на конденсаторном релюшки не вытянешь (а подключены они постоянно — не поляризованные; не надо этого тут).

Переключатель фаз НоваТек ПЭФ-319 (плата силовой части)

Релюхи имеют номинал без запаса, и НоваТек написал про это честно: взял самый минимальный номинал, на 30А. Соответственно моя идея защищать эти релюхи автоматом на 25А мне нравится: как раз и запас по номиналу будет, и бОльшего от этого переключателя требовать не надо: питание котельной он нам обеспечит сам по себе без дополнительных контакторов.

Переключатель фаз НоваТек ПЭФ-319 (силовые реле)

Дорожки от релюшек точно также имеют напайки (только более злые) для увеличения сечения. Вообще, красиво плата разведена около релюшек: всё аккуратно и технично!

Переключатель фаз НоваТек ПЭФ-319 (дорожки к выходным клеммам)

Такие переключатели фаз я применяю в щите напрямую для выбора питания собственных нужд, инвертора (его зарядки и байпаса), или сразу всей котельной (если она газовая и не жрёт много). Так как переключатель фаз занимает 9 модулей, то я ставлю трёхполюсный автомат защиты перед ним, чтобы в сумме получилось 12 модулей — одна DIN-рейка.

Вот увеличенный кусочек щита коттеджа на серии TwinLine, где всё видно. Обратите внимание на хитрость: на автомате, который переключатель фаз защищает, фазы стоят не в виде L1-L2-L3 (Белый-Красный-Чёрный для моих щитов), а в виде L3-L2-L1. Это сделано для того, чтобы по умолчанию фаза инвертора (для которого тут этот переключатель и стоит) была третьей. А если уже с ней чего-то случится — то переключатель будет выбирать другую фазу.

Применение ПЭФ-319 для питания инвертора

А вот красивый, но вынесший мне мозг щит офиса в СИТИ (щит хороший, но заказчик мне полгода выносит мозги и я готов этот щит уже в окно выкинуть, даже без денег, как с АудиоФилом поступил). Здесь всё очень ответственно, поэтому я поставил переключатель фаз ПЭФ-319 для того, чтобы можно было видеть что на нём накручено и что он показывает, но подвесил к нему контакторы для надёжности. Всё это защищено единым автоматом и питает серверную, автоматику DALI и разные мелочи внутри щита.

Применение ПЭФ-319 для питания офиса

За несколько лет переключатель фаз прижился у меня в щитах и стал практически стандартом питания котельных или ответственных нагрузок. Если щит серьёзный — то я закладываю его даже не спрашивая. А иногда спрашиваю: ставить или нет.

Переключатель фаз НоваТек ПЭФ-320 (до 16А без управления контакторами)

А вот и новинка от НоваТека, которую я очень ждал! Это простой переключатель фаз ПЭФ-320 на 16А. Он не умеет управлять внешними контакторами, как ПЭФ-301, но зато имеет очень аккуратный внешний вид (ПЭФ-301 иногда аж стыдно ставить). Подробный обзор его со всеми измерения есть на MySU от Kirich (спасибо ему). Я же пишу краткий обзор для того, чтобы дополнить свой пост про переключатели фаз от НоваТек.

Переключатель фаз НоваТек ПЭФ-320 (два DIN-модуля, питание до 16А)

Основное его применение — питание небольших нагрузок до 16А. Это очень идеально для систем охранки, пожарки, узлов СКС и других нагрузок, где всё укладывается в обычные 16А (например, 19″ шкафчик с колодкой с розетками).

ПЭФ-320 имеет такие же настройки, что и все остальные переключатели фаз: минимальное и максимальное напряжения, после которых ПЭФ считает фазу «плохой», время до включения нагрузки (его удобно использовать для того, чтобы немного выждать, если входная сеть часто передёргивается по питанию) и время восстановления на фазу по умолчанию.

Передняя панель ПЭФ-320 со стандартными для таких переключателей настройками

На корпусе сбоку нанесена схема включения ПЭФ-320 в сеть. Тут всё просто: подали три фазы и ноль, получили на выходе одну фазу и ноль. Ноль здесь никак не коммутируется, а нужен ПЭФу только для питания. Клеммы для входа и выхода нуля сделаны для удобства: например, чтобы сразу же подключить провода L-N нагрузки без промежуточных клеммников.

Схема подключения ПЭФ-320 к нагрузке (нанесена сбоку переключателя фаз лазером)

У меня только одна претензия к схеме — про автомат защиты. Я знаю, что релюшки внутри ПЭФа не вечны, и что рано или поздно они могут залипнуть или подглючивать. Поэтому я считаю, что защитный автомат надо ставить до переключателя фаз (трёхполюсный), чтобы он защищал и ПЭФ и нагрузку вместе (я так и делаю).

Конечно же я не мог не заглянуть внутрь ПЭФа! Оттягиваем защёлки:

Вскрываем корпус, отжимая защёлки

И разбираем корпус. Вытащить всю начинку из него нам будут мешать крутилки, которые плотно вставляются в переменные резисторы на плате. Аккуратно тянем платы с начинкой на себя — и после этого у нас всё разбирается на части.

Внутренняя начинка корпуса ПЭФ-320 держится также за счёт регулировочных пластмассок

Тут надо сказать, что НоваТек сейчас переделывает свои старенькие корпуса на новые. И корпус ПЭФ-320 — это новая, унифицированная разработка. Помните реле времени РЭВ-303? Да, там тоже используется такой же корпус. И в реле напряжения РН-263t тоже этот же корпус.

У корпуса только меняется донышко (на фотке ниже оно не такое, как в РН-263) и передняя панель, которая крепится в корпусе на защёлках. Молодцы, НоваТек! Поздравляю! Классно сделали!

Нижняя часть корпуса ПЭФ-320 с кусочком печатной платы и силовыми дорожками

Снизу реле находится силовая плата и источник питания, собранный на высоковольтной ШИМке LNK305PN (информация взята из обзора Kirich). Дорожки около силовых реле залиты припоем, что очень хорошо и приятно. Также видны профрезерованные пазы между дорожками, которые повышают изоляцию между ними.

Нижняя часть силовой платы ПЭФ-320. Видны усиленные силовые дорожки и фрезерованные пазы около реле

Компоновка ПЭА тут адски плотная, и все три платы, из которых состоит ПЭФ, намертво припаяны друг к другу. Хоть это мой личный переключатель фаз, я всё равно не хотел его ломать и поэтому зафоткал платы так, как смог.

Верхняя часть платы ПЭФ-320. Питание от верхних вводных клемм передаётся на нижние выходные при помощи проводов

Наружу смотрят переменные резисторы и индикаторные светодиоды. Передача питания внутри ПЭФа (от входных на выходные клеммы через реле) сделана перемычками из провода. Ноль ввода является проходным и подключать его можно только с одной из сторон.

На одной из боковых плат находится третье силовое реле (видны его контакты с кучей припоя и фрезеровкой) и сам микроконтроллер (с другой стороны платы). Плата с кучей дорожек смотрится стильненько. Правда, заодно и видно что защитная маска нанесена немного некачественно: медь дорожек просвечивает через маску.

Красивая (но с нечётко нанесённой маской) боковая часть платы ПЭФ-320

Управляет ПЭФом стандартная для НоваТека AtMega 8. Ох, как они её любят и держатся за LED-индикаторы до последнего, закрывая себе этим самым путь к STM32 и более интересным реле: для ПЭФа AtMega годится, а вот для реле напряжения — не всегда.

Всё снова построено на базе AtMega 8

Релюшки тут — Omron G2RL-14-E, если это кому-то интересно. Форм-фактор реле — самый обычный, как у АББшных CR-P. Так что 16А, которые на них написаны, относятся к строго активной нагрузке, и про это надо помнить.

Использованы реле Omron G2RL

Я придерусь только к одному моменту: положение регулировки на крутилках отмечено при помощи краски. И красят ей на заводе эти крутилки очень экономно, блин. Посмотрите на левую нижнюю: там краска почти отвалилась от касания отвёрткой. А на правой верхней этой краски как кот наплакал.

Минус новых крутилок ПЭФ-320: указывающая сторона маркируется каплей краски, которая наносится нечётко

Такие крутилки НоваТек применяет и в других своих реле, поэтому им стоит подумать о доработке. Может, лазером маркировать точку, или фрезеровать её?

Ну а я… я? Я все новые АВРы делаю теперь на ПЭФ-320, потому что по сравнению с ПЭФ-301 они занимают меньше места и аккуратнее выглядят:

Переключатель ПЭФ-320 в одном из моих силовых щитов с IPM™

Автоматический переключатель фаз — назначение, выбор и подключение

В ряде случаев промышленные, а иногда и бытовые однофазные линии запитываются от сети с тремя-четырьмя фазами. Для того чтобы выбрать фазу с напряжением, соответствующим параметрам линии, в цепь устанавливается автоматический переключатель фаз. Это устройство обеспечивает бесперебойную подачу напряжения, а также защищает подключенные приборы от перепадов, которые могут стать причиной выхода техники из строя. Переключатель фаз автоматический подсоединяется к трёхфазной или четырехфазной сети, через которую происходит подача электричества в однофазную линию. Один из фазных проводников на его выходе подключается к защищаемой цепи. При выходе параметров напряжения на нем за пределы нормы прибор переключает электросеть на питание от другого кабеля.

Порядок работы переключателя

Автоматический переключатель – это цифровой прибор, изготовленный на базе микропроцессоров. Устройство долговечно и отличается высокой точностью, позволяющей обеспечить надежную защиту включенной в сеть аппаратуры.

При подсоединении аппарата к линии может быть выбрана в качестве питающего проводника любая фазная жила.

Чтобы контакты встроенных в прибор выходных реле не залипали, устройство оснащено внутренней блокировкой. Кроме того, оно контролирует состояние контактов пускателей, которые имеются во внешней электроцепи. Использование этого прибора позволяет не допустить перегрузки по фазам.

Параметры установки АПФ

Для моделей этих устройств характерны нижеперечисленные установочные параметры:

• Предельное напряжение (верхнее и нижнее). Показатель максимального напряжения наиболее значим, и важно правильно его подобрать, не ошибившись при настройке. Если он слишком низок, то прибор будет постоянно срабатывать, а если подобранное значение слишком велико – неизбежен перегрев внутренней проводки, что может привести к пожару.
• Приоритетная фаза АПФ. Если перепады напряжения на ней отсутствуют, аппарат не будет переключаться на другие линии. При перепадах питание линии будет переключено на другой проводник, но вместе с тем аппарат продолжит контролировать приоритетную жилу. Когда разность потенциалов на ней нормализуется, нагрузка переключится обратно.
• Время включения. Этим термином обозначается период задержки после исчезновения напряжения на всех токоведущих проводниках. По истечении его устройство вновь попытается включить питание.

• Время возврата. Это интервал после переключения питания с приоритетной жилы на резервную, по истечении которого прибор произведет проверку основной фазы, и если ее параметры будут в норме, переключит снабжение линии электроэнергией на нее. Если приоритетный проводник не готов к подключению нагрузки, повторная проверка будет произведена через тот же временной промежуток.

Особенности подключения и функционирования устройства

Монтаж автоматического переключателя производится сразу после электросчетчика. Аппарат, подсоединенный к линии, тестирует состояние проводников и подключает цепь к жиле, параметры которой максимально соответствуют требуемым. В ходе работы прибор постоянно следит за напряжением, которое не должно выходить за установленные пределы.

Порядок работы и устройство переключателя фаз на видео:

При работе контроль напряжения осуществляется не только на приоритетной фазе, но и на двух резервных. Это нужно для того, чтобы при нарушении параметров на основном проводнике без задержек выбрать другую жилу для переключения питания. Если напряжение на обеих резервных линиях находится в допустимых пределах, переключение идет от L1 к L2 и далее (обозначения фаз имеются на корпусе приборов, каждой соответствует свой светодиод).

Если разность потенциалов не соответствует заданным параметрам ни на одном проводнике, питание подаваться через них не будет. При нормализации напряжения на приоритетной линии подключение произойдет к ней в первую очередь.

Основные виды АПФ

В современных сетях нашей страны наиболее распространены модели переключателей PF 431 и PF 451. Рассмотрим их более подробно.

PF 431

Этот прибор обеспечивает надежную защиту бытовой аппаратуры от скачков напряжения на фазных жилах. Он может устанавливаться вместе с кондиционерами, холодильниками и морозильными камерами, компьютерами, системами сигнализации и видеонаблюдения и другой аппаратурой, которая должна непрерывно снабжаться электроэнергией.

Устройство работает по следующему принципу. Ко входу АПФ подключается трехфазное напряжение, к выходу – однофазная сеть с параметрами 220В, 50Гц. Прибор осуществляет контроль выходной разности потенциалов, и если она выходит за установленные пределы, подключает линию к фазной жиле, параметры которой соответствуют норме. При этом контроль за приоритетным проводником, которым для этой модели является L3, не прекращается.

Когда напряжение на ней нормализуется, происходит обратное подключение. Если разность потенциалов на L3 стабильна, переподключения питания на резервные фазы происходить не будет.

PF 451

Это устройство предназначено для обеспечения стабильности питания однофазных линий. Оно используется с различной бытовой аппаратурой, как и PF 431, и работает по аналогичному принципу, который незачем описывать повторно. Основная разница между ними заключается в том, что у PF 451 приоритетная фаза отсутствует. Поэтому для подключения всегда выбирается линия с оптимальными показателями напряжения.

Принцип работы и монтаж электроцепи на основе переключателя фаз на видео:

Заключение

Переключатель фаз бывает не только автоматического, но и ручного типа. Однако электронное устройство более удобно в использовании, поскольку оно не требует контроля и вмешательства. Чтобы обеспечить надежную защиту бытовой аппаратуры, достаточно правильно настроить АПФ, и за сохранность техники можно будет не беспокоиться.

Переключатель фаз автоматический МВФ-3Ц. Преимущества. Цена.

          МВФ-3Ц

  Переключатель фаз автоматический.
Автоматическое управление переключением однофазной нагрузки к любой их 3-х фаз с лучшими характеристиками сети 220/380В.

  Переключатель фаз автоматический МВФ-3Ц является микропроцессорным модульным устройство с программным управлением. Разработан для защиты однофазных нагрузок от сетевых аварий и преждевременного выхода из строя при подключении к электрическим сетям с нестабильными показателями напряжения. Защита осуществляется путем автоматического переключения нагрузки на одну из 3-х фаз с лутшими показателями напряжения. Питание устройства от контролируемой сети.  Встроенный 3-х фазный вольтметр с ЖК- индикатором. 6 режимов регулирования. Отключаемая «приоритетная фаза». Монтаж – DIN-рейка.

 

Преимущества МВФ-3Ц.

— Точное микропроцессорное управление.
— Встроенный вольтметр с ЖК индикатором для одновременного отображения величины напряжения по каждой из 3-х фаз.
— Расширенные возможности ручной подстройки параметров качества контролируемого напряжения в линиях.
— Простое программирование четырьмя кнопками на передней панели.
— Энергонезависимая память настроек.
— Доступная цена.

Подключение и настройка МВФ-3Ц.

 К автоматическому переключателю фаз  МВФ-3Ц, необходимо произвести подключения  3-х фаз к клеммным колодкам расположенных в нижней части корпуса( L1-L2-L3-контролируемые фазы и И-нейтраль). Нагрузка, в зависимости от мощности, подключается напрямую к встроенным, независимым, управляющим реле Р1, Р2,Р3 если ток нагрузки менее 16А или через коммутирующие устройство (контактор, пускатель и др.) если ток выше 16А. Варианты типовых схем подключения отображены на . Рис.1 и Рис.2.
 

Рис.1 Подключение нагрузки < 16А к МВФ-3Ц	Рис.2 Подключение нагрузки >16А к МВФ-3Ц

 —  Далее необходимо произвести программирование, четырьмя кнопками на передней панели, порогов допустимого рабочего напряжения и   задержку по времени срабатывания реле. 

                                                 Программируемые параметры.
— Значение минимального напряжения при котором выключится реле (Uн откл.)
— Значение максимального напряжения при котором выключится реле (Uв)
— Значение минимального напряжения при котором включится реле (Uн вкл.)
— Время задержки включения реле.( tвкл.)
— Время задержки выключения реле (tоткл.)
— Время задержки возврата на восстановившуюся фазу/ без возврата. (tвозвр.)/(без возвр.)

 Процесс программирования легко контролируется по ЖК-дисплею. В процессе работы можно просмотреть все выставленные значения, всего 6, путем нажатия кнопки «уст», каждое нажатие — следующее значении, седьмое нажатие-возврат. При длительном удержании кнопки «уст» на любом значении, происходит вход в режим программирования этого параметра.*  Выберите требуемое  значение  кнопками  «–» или «+». Для запоминания выбранного значения нажмите кнопку «Ввод». Программирование происходит во всем диапазоне выбранного параметра..

* При входе в режим программирования все внутренние реле отключаются и измерение напряжения сети не производится.

Порядок работы переключателя фаз МВФ-3Ц.

 Автоматический выбор фазы с лучшими характеристиками напряжения, происходит по следующему алгоритму.  После подачи напряжения, на переключатель фаз автоматический МВФ-3Ц, на передней панели включится подсветка ЖК-дисплея и отобразится текущее напряжение по каждой из подключенных фаз. Микропроцессор произведет опрос всех фаз и если напряжения находится в зоне регулируемых уставок включится Реле1 фазы L1  (фаза L1 является приоритетной) и загорится символ «Р1» над индикатором величины напряжения подключенной линии. В случае, когда напряжение  фазы L1 не соответствует заданным параметрам произойдет подключение к любой следующей фазе которая будет находится в пределах уставок. При равных условиях(напряжение в норме на нескольких фазах одновременно) выбор всегда будет сделан в пользу  фазы идущей  в порядке возрастания L1→L2→L3, так как фаза L1 будет является приоритетной по отношению к фазам L2 и L3, а фаза L2 является приоритетной по отношению к фазе L3.

 Если напряжение на подключенной фазе, допустим это будет фаза линии L1, станет   меньше заданного значения (Uн откл.), то рядом с символом «Р1» включится мигающий символ «U» и через установленное время (tоткл.) внутреннее реле Р1 и символ «Р1» выключатся при этом через установленное время (tвкл.) включатся внутреннее реле Р2 и символ «Р2» если напряжение на фазе L2  в норме или включатся внутреннее реле Р3 и символ «Р3» если напряжение на фазе L2 за пределами установленных значений, а на фазе L3  в норме.

  Если напряжение по фазе L1 будет больше заданного значения то внутреннее реле Р1 и символ «Р1» выключатся сразу, при этом через установленное время (tвкл.) включатся внутреннее реле Р2 и символ «Р2» если напряжение на фазе L2  в норме или включатся внутреннее реле Р3 и символ «Р3» если напряжение на фазе L2 за пределами установленных значений, а на фазе L3  в норме.

 Если после переключения на фазу L2 или L3 напряжение на фазе L1 нормализуется, то, при установленном времени возврата (tвозвр.), внутреннее реле Р2 или Р3 и соответствующий символ «Р2» или «Р3» выключатся и включатся внутреннее реле Р1 и символ «Р1» с соответствующей временной задержкой на включение (tвкл.).
 Если «время задержки возврата на восстановившуюся фазу» будет отключено (без возвр.) то возврата на «приоритетную» фазу L1 не последует, а переключение произойдет только при выходе напряжения подключенной фазы за установленные значения напряжения (уставки). Переключение будет произведено на любую из фаз соответствующую установленным порогам напряжения или по выше описанному алгоритму (L1→L2→L3). При переключении будут учитываться только временные уставки (tвкл.) и (tоткл.).

 Реле Р1, Р2, Р3 и соответствующие символы на ЖК-дисплее не будут включены, если напряжение по трем фазам больше или меньше заданных значений. Подключение к любой из фаз произойдет только тогда, когда переключатель фаз определит фазу с рабочими характеристиками. Далее все описанные процессы будут повторятся циклично.

 

Технические характеристики МВФ-3Ц.

 

Характеристика
Номинальное рабочее напряжение	В, Гц
Верхний регулируемый порог аварийного значения напряжения (фазного) «Uв»	В, min/max
Нижний регулируемый порог аварийного значения напряжения (фазного) «Uн» откл/вкл	В, min/max	150…210/155…215
Регулируемая задержка отключения реле  при напряжении ниже «Uн»  —  «tоткл»	сек, min/max
Задержка отключения реле  при напряжении выше «Uв»  —  «tоткл»	сек.
Регулируемая задержка на включение реле  «tвкл»	сек, min/max
Регулируемая задержка возврата на приоритетную фазу при нормализации напряжения  «tвозвр» — «без возвр.»	сек, min/max	1…900 или без возврата
Коммутируемый ток контакта (АС1 240 В)	А, max
Климатическое исполнение
Температура окружающего воздуха	°С
Габаритные размеры блока	мм
Масса, не более	кг
Гарантия	мес.	24

  *- подключение происходит при снижении напряжения на 3 вольта от выбранной уставки.

 

Сомневаетесь в правильности выбора ?  Сложная задача ?  Нужна техническая консультация ?  Оставьте запрос, нажав на кнопку КОНСУЛЬТАЦИЯ, и наш технический специалист свяжится с Вами и поможет разобраться.

 

Цена (Прайс).

Наименование	Цена руб	Заказ
МВФ-3Ц автоматический модульный переключатель фаз с встроенным 3-х фазным вольтметром	4159-00*

* — рекомендованная отпускная цена. 

ПОПУЛЯРНЫЕ ТОВАРЫ РАЗДЕЛА
	Контакторы модульные ELVERT		Переключатель фаз автоматический с ручными настройками

 

 

 

В КАТАЛОГ

В РАЗДЕЛ

Фазовый детектор

— обзор

3.10.2 Формула ФАПЧ

Весь анализ, представленный здесь, применим независимо от типа частичных разрядов (аналоговый или цифровой). Однако для простоты мы будем рассматривать частные разряды смесительного типа. Для других ФР, таких как трехкаскадный компаратор фаза-частота, удобные поведенческие модели, такие как те, что описаны в работах [42,46,47] следует ввести в рецептуру. В случае смесителя PD низкочастотная составляющая выходного сигнала имеет вид:

(3.96) ut = Kdsinωit − θotN = Kdsinϕ, ϕ = ωit − θotN

, где ωi = 2πfi — опорная частота, θ _o ( t ) — мгновенная выходная фаза ГУН, N — деление порядка, а ϕ ( t ) — переменная фазовой ошибки. Влияние высокочастотной составляющей выходного сигнала частичных разрядов не учитывалось из-за наличия петлевого фильтра. Обратите внимание, что узел наблюдения, рассматриваемый в модели проводимости (3.95), может отличаться от узла вывода генератора.В этом случае между двумя узлами будет существовать постоянный фазовый сдвиг Δ φ , такой, что:

(3,97) θot = θnt + Δφ

Для упрощения формулировки без потери общности предполагается, что что напряжение смещения В _T ⁰ добавляется к выходному сигналу фильтра для смещения ГУН. Затем, согласно формуле. (3.94) выходное напряжение фильтра согласуется с переменной возмущения Δ V _T ( t ). Здесь будет рассматриваться следующий фильтр первого порядка:

(3.98) Fs = τ1s + 1τ2s + 1 = ΔVTsus

Объединение уравнений. (3.95) — (3.98) система дифференциальных уравнений, управляющих динамикой ФАПЧ, имеет вид:

(3.99) τ1Kdϕ˙cosϕ + Kdsinϕ = τ2ΔV˙T + ΔVT, YVTΔVT + YVΔV + YωNωi − ωo − Nϕ˙ − jΔV˙V1 = 0

Система (3.99) состоит из трех реальных нелинейных дифференциальных уравнений в переменных состояния ( ϕ , Δ V , Δ V _T ), поскольку уравнение проводимости является сложным. Его можно записать в матричной форме как:

(3.100) MX˙x¯˙t + MXx¯t + G¯x¯t = 0¯, x¯ = ϕ, ΔV, ΔVTt

с:

( 3.101) MX˙ = τ1Kdcosϕ0 − τ2 − NYωrYωi / V10 − NYωiYωr / V0, MX = 00−10YVrYVTr0YViYVTi, G¯ = KdsinϕYωrNωi − ωoYωiNωi − ωo

, где супериндексы — действительные, а части — действительные, а части — действительные. Тогда уравнение. (3.99) можно выразить в следующей компактной форме:

(3.102) x¯˙t = −MX˙ − 1MXx¯t + G¯x¯t = f¯x¯t

Можно использовать систему (3.102) для моделирования эволюции переменных системы ФАПЧ во время перехода в состояние с синхронизацией по фазе. Решение с синхронизацией по фазе представляет собой EP системы (3.102), которая определяется как:

(3.103) x¯˙t = f¯x¯t = 0¯ → x¯t = x¯0

Обратите внимание, что x¯˙t = 0¯ означает, что решение x¯0 с фазовой синхронизацией имеет постоянную частоту и амплитуду. Система (3.103) позволяет прогнозировать изменения амплитуды решения фазовой автоподстройки с опорной частотой или любым другим параметром.

Цифровой аналоговый линейный микшер »Примечания по электронике

Фазовый детектор — ключевой элемент цепи фазовой автоподстройки частоты и многих других схем. Есть несколько типов, от цифрового до аналогового микшера и др.

---

Контур фазовой автоподстройки частоты, Учебное пособие / учебник по ФАПЧ Включает:
Контур фазовой автоподстройки частоты, основы ФАПЧ Фазовый детектор Генератор, управляемый напряжением с ФАПЧ, ГУН Петлевой фильтр ФАПЧ

---

Фазочувствительный детектор можно использовать в нескольких цепях — везде, где необходимо определить фазу между двумя сигналами.

Одна из основных областей применения фазовых детекторов — это петли фазовой автоподстройки частоты, хотя и далеко не единственные.

Фазовый детектор позволяет обнаруживать разность фаз и генерировать результирующее «ошибочное» напряжение.

Есть разные типы фазовых детекторов. Их можно классифицировать по-разному, но один из них приведен ниже:

• Детекторы, чувствительные только к фазе
• Детекторы фазовые / частотные

Фазочувствительные и фазочастотные детекторы можно использовать по-разному, поэтому они описываются отдельно.

Извещатели, чувствительные только к фазе

Фазовые детекторы, чувствительные только к фазе, представляют собой наиболее простой вид фазовых детекторов.Как видно из названия, их выход зависит только от разности фаз между двумя сигналами. Когда разность фаз между двумя входящими сигналами стабильна, они создают постоянное напряжение. Когда между двумя сигналами существует разность частот, они создают переменное напряжение с частотой, равной разности частот.

Произведение разностной частоты — это произведение, используемое для определения разности фаз.

Однако вполне возможно, что сигнал разностной частоты выйдет за пределы полосы пропускания контурного фильтра и, следовательно, всего контура фазовой автоподстройки частоты.Если это происходит, то напряжение ошибки не проходит через фильтр контура ФАПЧ и попадает на управляемый напряжением генератор, ГУН, чтобы заблокировать его. Это означает, что существует только ограниченный диапазон, в котором контур фазовой автоподстройки частоты может быть заблокирован. Этот диапазон называется диапазоном захвата. Как правило, после блокировки петлю можно перетянуть на гораздо более широкую полосу частот.

Помимо использования частотно-фазового детектора, существует несколько способов решения этой проблемы. Генератор должен быть направленными близок к частоте опорного генератора.Этого можно добиться несколькими способами. Один из них — уменьшить диапазон настройки генератора так, чтобы произведение разности всегда попадало в полосу пропускания петлевого фильтра. В других случаях другое настраиваемое напряжение может быть объединено с обратной связью от контура, чтобы гарантировать, что генератор находится в правильной области. Такой подход часто применяется в микропроцессорных системах, где можно рассчитать правильное напряжение для любых данных обстоятельств.

Существует несколько видов фазочувствительных фазовых детекторов:

Детекторы фазочастотные

Другая форма детектора называется фазово-частотно-чувствительной.Эти схемы имеют то преимущество, что при разности фаз в пределах ± 180 ° подается напряжение, пропорциональное разности фаз. Помимо этого, схема ограничивается одним из крайних значений. Таким образом, никакая составляющая переменного тока не создается, когда контур не синхронизирован, и выходной сигнал фазового детектора может проходить через фильтр, чтобы синхронизировать контур фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

Можно использовать несколько типов фазочастотных детекторов.

• Фазовый детектор JK-триггера с запуском по фронту: Эта форма фазового компаратора или фазового детектора используется в некоторых конструкциях.

  Вьетнамки JK Идея компаратора на основе триггера JK заключается в том, что это схема с последовательным подключением, и ее можно использовать для подачи двух сигналов: одного для зарядки и одного для разряда конденсатора.

  Часто при использовании этого типа фазового детектора рекомендуется активная накачка заряда.

  JK Flip Flop States
  v1	v2	Qn + 1
  0	0	Qn
  0	1	0
  1	0	1
  1	1	Стержень Qn

  
  JK Flip Flop формы сигналов фазового детектора Эти формы сигналов можно интерпретировать, и было обнаружено, что общий ответ выглядит следующим образом.
  
  Отклик фазового детектора триггера JK
• Двойной фазовый компаратор типа D: Этот тип фазочастотного детектора широко используется во многих схемах благодаря своим характеристикам и простоте конструкции и использования. Фазовый детектор основан на двух триггерах типа D и логическом элементе И-НЕ, хотя существует ряд немного разных вариантов.

  Схема для двойного фазового компаратора D-типа работает путем сравнения ссылки и сигналы VCO, которые входят тактовые входы, по одному на каждый D-типа.Выход логического элемента И-НЕ подается на входы сброса R обоих D-типов. Входы в логический элемент И-НЕ берутся с выходов Q, а выход петлевого фильтра — с одного из выходов Q.
  Схема двойного фазового детектора D-типа Очевидно, что возможны различные конфигурации с использованием выходов Q, выходов Q-бара и вентилей И, но для простоты показана версия, использующая выходы Q из D-типов и использующая вентиль И-НЕ.

Мертвая зона фазового извещателя

Одной из проблем, с которой сталкиваются разработчики синтезаторов с очень низким фазовым шумом и контуров фазовой автоподстройки частоты, является явление, называемое мертвой зоной фазового детектора.

Это происходит при использовании цифровых фазовых детекторов. Обнаружено, что когда контур синхронизирован и между двумя сигналами имеется небольшая разность фаз, логические вентили фазового детектора создают очень короткие импульсы. Будучи очень короткими, эти импульсы могут не распространяться и добавлять заряд в фильтр накачки заряда / контурный фильтр. В результате коэффициент усиления контура уменьшается, и это вызывает дрожание контура / фазовый шум.

Выходная характеристика фазового детектора, показывающая мертвую зону

Чтобы преодолеть это одно решение, необходимо добавить задержку в тракте сброса фазового детектора, т.е.е. на выходе логического элемента И-НЕ в двойном детекторе D-типа перед клеммами сброса D-типа. Это заставляет минимальную длину импульса. Другое решение — добавить небольшую утечку через фильтр контура, чтобы зарядный насос должен был подавать ток, даже когда контур заблокирован.

Существует хороший выбор типа фазового детектора, который может использоваться в цепи фазовой автоподстройки частоты. Для многих приложений синтезаторов широко используются варианты подхода двойного D-типа, а также детекторы выборки и удержания фазы.Недостатком аналоговых подходов является то, что они чувствительны только к фазе и не чувствительны к фазовой частоте, и поэтому полоса пропускания контура может быть проблемой с точки зрения синхронизации усиления.

Другие важные темы по радио:
Радиосигналы Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Модуляция частоты OFDM ВЧ микширование Петли фазовой автоподстройки частоты Синтезаторы частот Пассивная интермодуляция ВЧ аттенюаторы RF фильтры Радиочастотный циркулятор Типы радиоприемников Радио Superhet Избирательность приемника Чувствительность приемника Обработка сильного сигнала приемника Динамический диапазон приемника
Вернуться в меню тем Радио.. .

Контур фазовой автоподстройки частоты. [Analog Devices Wiki]

Цель:

Это лабораторное занятие является введением в систему фазовой автоподстройки частоты ( PLL ). Схема фазовой автоподстройки частоты имеет ряд важных приложений, таких как модуляция / демодуляция сигнала (в основном частотная и фазовая модуляция), синхронизация, синхронизация и восстановление данных, а также умножение и синтез частоты.В этом упражнении вы настроите простую схему PLL , чтобы получить общее представление о работе PLL .

Фон:

Контур фазовой автоподстройки частоты ( PLL, ) — это система обратной связи, которая регулирует или блокирует разность фаз между выходом генератора, управляемого напряжением (ГУН) и входным опорным сигналом, как показано на рисунке 1. ГУН — это генератор, выходная частота которого является функцией некоторого входного управляющего напряжения. Обычно, когда ГУН используется в цепи обратной связи, такой как PLL , функция преобразования напряжения в частоту должна быть как минимум монотонной.Особым случаем ГУН является преобразователь напряжения в частоту (VFC), у которого характеристика напряжение / частота линейна. Коэффициент деления N делителя частоты в цепи обратной связи обычно представляет собой целое число, включая 1, что соответствует отсутствию делителя или прямому соединению выхода VCO со входом фазового детектора.

Рисунок 1. Базовая блок-схема PLL

Петли с фазовой синхронизацией являются предметом многих подробных книг и множества дискуссий, и они слишком сложны, чтобы их можно было рассматривать исчерпывающе на этих нескольких страницах.Читателю предлагается ознакомиться с некоторыми дополнительными материалами для чтения, ссылка на которые приведена в конце этой лабораторной работы, для дальнейшего понимания.

Материалы:

ADALM2000 Active Learning Module
Макетная плата без пайки
Перемычки
1 — Резистор 2,2 кОм
1 — Резистор 47 кОм
1 — Резистор 10 кОм
1 — Конденсатор 4,7 нФ (с маркировкой 472)
1 — 100 пФ конденсатор (с маркировкой 101)
1 — Матрица CMOS CD4007
2 — Транзисторы ZVN2110A NMOS
2 — Транзисторы PMOS ZVP2110A
1 — Преобразователь напряжения AD654
1 — Батарея 9 В (с разъемом)

Шаг 1 Направление:

На своей беспаечной макетной плате сначала постройте схему VFC на основе AD654, показанного на рисунке 2.Постройте схему с одной стороны макета, чтобы оставить место для других частей PLL , которые мы добавим на более поздних этапах этой лабораторной работы. Управляющее напряжение подается через однополюсный фильтр нижних частот R ₁ и C ₁ . Это эквивалентно блоку фильтра нижних частот, который питает блок VCO на рисунке 1.

Рисунок 2, Схема преобразователя напряжения в частоту

Настройка оборудования:

Включите фиксированный источник питания +5 В и подключите 9-вольтовую батарею к вашей цепи.Подключите выход AWG1 к В _IN , как показано на рисунке 2. Настройте AWG1 как источник постоянного тока и сначала установите его на 2,5 В . Подключите вход канала осциллографа Ch2 + к выходу V _SQR , как показано на рисунке 2. Вы также должны заземлить вход Ch2-.

Рисунок 3, Макетная схема преобразователя напряжения в частоту

Процедура:

Используя регуляторы смещения постоянного тока AWG 1, отрегулируйте напряжение В _IN от 1.0 В от до 4,0 В при соблюдении частоты выходного сигнала VFC при В _SQR . Для этого используйте функцию измерения частоты на экране управления осциллографом. R _t и C _t на рисунке 2 устанавливают номинальную выходную частоту VFC в соответствии с приведенной ниже формулой.

Например, при В _IN , установленном в середине диапазона на 2,5 В и заданных значениях R _t C _t , (2.5 / (10 * 10 кОм * 100 пФ) выходная частота должна быть около 250 кГц. Убедитесь, что ваши измерения соответствуют этому значению. Если нет, перепроверьте соединения вашей схемы и значения компонентов.

Рисунок 4, Выход преобразователя напряжения в частоту

Вопросы:

Шаг 2 Направление:

Затем добавьте схему фазового детектора затвора XOR из предыдущей лабораторной работы [1] на макетной плате, как показано на рисунке 5. После создания элемента XOR, подключите его к схеме V — F, как показано на рисунке 6, чтобы получить полную схему PLL. .Обязательно отключите источник питания +5 В и отсоедините 9-вольтовую батарею, прежде чем вносить какие-либо дополнения в вашу схему.

Рисунок 5, Добавление фазового детектора XOR

Рисунок 6. Полная схема PLL

Настройка оборудования:

Включите фиксированный источник питания +5 В и подключите 9-вольтовую батарею к вашей цепи. Подключите выход AWG1 к F _REF , как показано на рисунке 4. Настройте AWG1 как прямоугольный сигнал с амплитудой 5 В от пика до пика и смещением 2.5 В (размах от 0 до 5 В, ) и первоначально установите частоту, которую вы измерили на шаге 1, когда В _IN было установлено на 2,5 В (должно быть около 250 кГц). Подключите вход канала осциллографа Ch2 + к входу F _REF и канал осциллографа Ch3 + к выходу V _SQR , как показано на рисунке 6. Вы также должны заземлить входы Ch2- и Ch3-. Установите осциллограф на запуск по нарастающему фронту канала 1 (сигнал F _REF ).

Рисунок 7. Полная схема PLL на макетной плате

Процедура:

С F _REF установлена ​​на частоту, соответствующую управляющего напряжения 2,5 вольт на выводе 4 AD654 выходная частота видно на V SQR должен быть заблокирован на вход опорной частоты F _REF . На экране осциллографа вы должны увидеть, что две прямоугольные волны стабильны (, т.е. привязаны друг к другу) и V _SQR смещен примерно на 90º относительно F _REF .Помните, что отфильтрованный выход фазового детектора XOR будет на половине его выходного диапазона или около 2,5 В , когда два его входа разнесены по фазе на 90º,

Рисунок 8: Полный график PLL F _REF и V _SQR

Увеличивайте и уменьшайте опорную частоту, F _REF , небольшими приращениями, чтобы определить минимальную и максимальную частоту, на которой будет фиксироваться PLL . Обратите внимание относительную разность фаз между F _REF и V SQR пока вы изменением частоты опорного входного сигнала.При этом также измерьте отфильтрованное управляющее напряжение постоянного тока, которое отображается на выводе 4 AD654, и сравните эти показания с тем, что вы измерили на шаге 1 при изменении управляющего напряжения постоянного тока VFC.

Подключите канал осциллографа 2 к выходу логического элемента XOR в точке C на рисунке 6. Сравните прямоугольную волну, которую вы видите, с сигналами на входах логической схемы XOR A ( В, _SQR ) и B (F _REF ). ). Как форма сигнала в точке C изменяется, когда PLL привязан к минимальной и максимальной частоте синхронизации по сравнению с частотой в центре диапазона захвата?

Бонусный Шаг 3 Направления:

Простая схема PLL на рис. 4 не очень интересна тем, что выходной сигнал представляет собой просто сдвинутую по фазе версию входного сигнала.Если мы вставим блок цифрового делителя в тракт обратной связи от выхода VFC до входа фазового детектора, как мы видели на рисунке 1, то выходной сигнал будет с более высокой умноженной частотой. Используя любую ИС цифрового делителя, которая у вас может быть, например, CD4020, CD4040, CD4060 или даже SN7490 (подойдет практически любой чип делителя), откройте соединение с входом XOR A и вставьте блок делителя, как показано на рисунке 5.

Рисунок 9, Умножитель частоты PLL

В зависимости от коэффициента деления N конкретного делителя, который вы строите, вам нужно будет изменить входную частоту F _REF на эту величину.Например, при N = 8, если F _REF был 250 кГц, то новый F _REF был бы 250/8 или 31,25 кГц. Частота импульсов на выходе стробирующего фазового детектора XOR также будет в 8 раз ниже.

Для дальнейшего чтения:

[1] Задание: логические схемы CMOS, XOR затвора передачи

статические / импортированные файлы / учебные пособия / MT-086.pdf
Phase-locked_loop

Вернуться к содержанию лабораторных занятий.

Фазовый детектор

(i.е. на какой фазе эта розетка?)

Фазовый детектор (т.е. на какой фазе эта розетка?) Фазовый детектор (т.е. на какой фазе находится эта розетка?)
Проблема:

Мы хотели сбалансировать нагрузку в наших компьютерных залах по всем трем фазам (меньше шансов сработать главный автоматический выключатель). Мы не знали, какие розетки на каких фазах. Сначала я использовал прицел, установленный для срабатывания в сети, и протыкал провод в каждой розетке, чтобы увидеть, идет ли он вперед, отстает или по фазе (относительно розетки, к которой был подключен прицел).Перетаскивание прицела к каждой розетке быстро стало раздражать.

Решение:

Я решил построить схему вместо прицела (один из трех светодиодов загорится, чтобы сообщить мне, в какой фазе находится розетка. Схема работает, возводя в квадрат два сравниваемых сигнала (входной и опорный). и сравнение, когда происходят фронты. Если фронты приходят в то же время они находятся в фазе, если входной передний фронт приходит перед обращением он ведущий, и если входной передний фронт приходит после ссылки это отстающое .

Делитель напряжения используется для понижения напряжения до безопасного уровня (R2 и R3), а компаратор используется для его выравнивания относительно нулевой точки. Диоды (D2) использовались, чтобы убедиться, что вход не становится отрицательным, поскольку я использую один источник питания (GND до 9 В). R4 и R5 обеспечивают небольшой гистерезис, поэтому выход не будет временно колебаться при переключении состояний. R6 — подтяжка (выходы с открытым коллектором на LM339).

Оба триггеров с тактовой частотой в по нарастающему фронту ссылки, но R17 и С5 задержке тактового сигнала для U2B о 200мксек, где, как R19 и С17 не заметно задерживать часы на U2A.Примечание: R19 и C17 предназначены для контроля шума (замыкание высокочастотного шума на землю). Без RC-фильтра триггер сработает несколько раз (возможно, шумный источник питания). Аналогично R18 и C6 задерживают ввод в U2A, но ввод в U2B не задерживается.

Когда вход находится в фазе с заданием, оба нарастающих фронта возникают одновременно. U2B имеет задержку часов, и вход поступает без задержки, поэтому его выход становится высоким. У U2A часы приходят без задержки, а вход задерживается, поэтому его выход становится низким.Следовательно, когда вход и задание находятся в фазе Q_U2B = 1, Q_U2A = 0. Когда вход отстает от задания (т.е. 120 градусов назад при 60 Гц = 5,5 мс), оба входа D имеют низкий уровень при синхронизации, поэтому оба выхода Q имеют низкий уровень. Когда вход опережает задание, оба входа D имеют высокий уровень при синхронизации, поэтому оба выхода Q имеют высокий уровень. Приведенное выше описание было бы верным, если бы контакты Set & Reset на триггере были все время на низком уровне (неактивны). Но для декодирования двоичного выхода (ведущий = 11, синфазный = 10, запаздывающий = 00), чтобы одновременно загорался только один светодиод, контакты Set & Reset использовались для отключения триггеров в определенные моменты времени.Примечание: когда оба параметра Set и Reset имеют высокий уровень, Q и Q_NOT имеют высокий уровень, а светодиоды выключены.

C3 и R14 AC соединяют вход с U1C. U1C сравнивает входное напряжение с опорным напряжением (один или два вольта над землей). Поскольку C3 и R14 передают только сигналы переменного тока, выход U1C будет высоким, когда нет входа, и будет колебаться, когда есть действительный вход (т.е. входной датчик вставлен в горячую вилку). D6, C4 и R16 выпрямляют колебания на выходе и удерживают контакты Set и Reset на U2A на низком уровне, когда есть действительный вход, и на высоком уровне, когда ввод недействителен (что не позволяет D9 загораться без действительного входа).Выход U2A также удерживает контакты Set & Reset на низком уровне, когда горит D9, гарантируя, что одновременно горит только один из трех светодиодов. Два других светодиода загораются, чтобы показать действительные входы. Схема питается через опорный вход, чтобы всякий раз, когда есть сила опорного сигнала светодиод. Всякий раз, когда выход U1C колеблется (что означает высокое напряжение переменного тока на входе), загорается светодиод INPUT, что позволяет загораться другим светодиодам.

Схема платы представлена ​​ниже. Файлы PDF должны быть напечатаны 1: 1 для изготовления печатной платы.

Hioki PD3259-10 SP Бесконтактный цифровой фазовый детектор с трехфазным измерением напряжения, выводы 1,5 м | Instru-Measure

Описание продукта

Бесконтактный цифровой датчик фазы Hioki PD3259-10SP (длина провода 1,5 м) Бесконтактный цифровой датчик фазы Hioki PD3259-10SP (длина провода 1,5 м) x Бесконтактный цифровой датчик фазы (длина провода 1,5 м) Первое в мире обнаружение неметаллического контактного напряжения и тестирование Просто прикрепите к изоляции провода Проверка обнаружения фазы и проверка линейного напряжения одновременно Простая и интуитивно понятная проверка определения фазы с подсветкой и зуммером Цифровой измеритель вращения фаз с функцией измерения трехфазного напряжения Технология бесконтактного обнаружения и измерения напряжения Hioki размещает эффективность и безопасность являются приоритетными соображениями с целью защиты клиентов, которым необходимо проводить электромонтажные работы на объекте в рамках реконструкции и расширения производственных предприятий и зданий.Цифровой фазовый детектор PD3259 позволяет одновременно измерять трехфазное напряжение и определять последовательность фаз, просто закрепляя их на покрытых кабелях, обеспечивая полное отсутствие контакта с металлическими частями для максимальной безопасности. … 1 Проверка определения фазы 3 Измерения напряжения Теперь с помощью цифрового фазового детектора PD3259 … 1. Просто закрепите щупы на покрытых кабелях, и … Функциональность фазового детектора + тестера: быстрое определение фазы без металлических контактов и измерение линейного напряжения в 3-фазных цепях.С помощью PD3259 вы можете проверить порядок фаз и линейное напряжение, просто подключив датчики к внешней стороне изолированных проводов схемы. Измерение без контакта с металлом означает максимальную безопасность. … ваша 3-фазная проверка линии электропередачи завершена! Простая для понимания визуальная и звуковая передача результатов оценки PD3259 показывает результаты оценки порядка фаз (нормальный / обратный) с помощью цвета подсветки и изображения пчелы. Подробная информация о продукте Вес предмета: 1 фунт Вес с доставкой: 1 фунт (см. Тарифы и правила доставки)

Видео о продуктах

Пользовательское поле

Отзывы о продукте

Написать рецензию

Hioki

Hioki PD3259-10 SP Бесконтактный цифровой фазовый детектор с измерением трехфазного напряжения, 1.5м проводов

Частотно-фазовый детектор

, 3,3 В, ECL

% PDF-1.4 % 1 0 obj > эндобдж 6 0 obj > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > поток Acrobat Distiller 7.0 (Windows) 2006-11-01T10: 05: 10-07: 00BroadVision, Inc.2020-09-07T12: 52: 51 + 02: 002020-09-07T12: 52: 51 + 02: 00application / pdf

MC100EP140 — Частотно-фазовый детектор, 3,3 В, ECL

ON Semiconductor

uuid: 1b9adbe9-511c-463f-91cc-14a658e1d93buuid: 2192307e-9ab2-4df2-beac-4dca24564d3a конечный поток эндобдж 5 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > эндобдж 21 0 объект > эндобдж 22 0 объект > эндобдж 23 0 объект > поток H | Um6_pI ^ kma \ GY ܞ ؿ) N ۆ C`J «2hϬU0n3ά7d \ 7jLL`Hf6ԋsv [‘g \ ** Ym ۞` ӷxq8M8wUB q e bEnH * U 迆 SVJC ~ Z [| 9arBsŞ ^ ~ q.@ SC + aZ,> & 9 # KɄH: r! VB / GJ} ~ a’jkjbLat ~ # B ۻ / 9 D ~ T, yWet`.D! DC.gRa’m ٬ 9 «LGq8Ez? 0u8iM6 * tXi2G ఖ (077 lg 減 W.HIU ~ ΄aYv ~ ‘1Α1HB ~ H: N! N ( brP% M [x7c: WB! L1 Xa_) t * bɼv \ NZa @ ĦH] I & \ t. z (u 쵉 PM7n @ X ((, YŔn¤`ѝ4B \ 9x / @ 8RYWP5gyn`eu = $ ɬ! 1HOboU; Lf˺Z.j9-) OHd ڳ Hqm`ӎ | vaAjB, o & ǸAj

Все о смесителях как фазовых детекторах — Marki Microwave RF и микроволновая печь

Некоторые из наиболее частых вопросов, которые мы получаем здесь, касаются использования смесителей в качестве фазовых детекторов. Мы ранее обсуждали эту тему в посте «Смещение постоянного тока и смесители как микроволновые фазовые детекторы».В этом посте мы более подробно расскажем о физических механизмах, с помощью которых смесители действуют как фазовые детекторы, и о том, что важно для инженеров, пытающихся добиться этого в лаборатории. Но сначала предупреждение: здесь мы просто показываем экспериментальные результаты. Настоящими экспертами в области фазовых детекторов, фазового шума и всего, что связано с фазой, являются люди, которые делают это каждый день в Holzworth Instrumentation.

Двойные сбалансированные смесители в качестве фазовых детекторов

Много было написано о том, как двойные сбалансированные смесители работают как фазовые детекторы (например, см. Эту статью Уоткинса Джонсона по этому поводу).Как и в отношении большинства схемотехнических вопросов, описания в литературе основаны на математике, а не на физических принципах, поэтому теперь мы рассмотрим физические механизмы, действующие при использовании двойного балансного смесителя в качестве фазового детектора. Давайте посмотрим, что происходит, когда мы подаем два синфазных (согласованных по частоте) сигнала напряжения на идеальный двойной балансный кольцевой смеситель ¹ : [примечание редактора: в более ранней версии этого поста следующие диаграммы были перепутаны, спасибо Азаду]

Фазы соответствуют фазе каждого сигнала, отображаемого на диодах.Показаны только два, но поверьте мне, суперпозиция работает здесь, а все остальные промежуточные состояния производят тот же эффект. Для протекания тока должны быть выполнены два условия. Во-первых, на диоде должен быть перепад напряжения. Во-вторых, диод должен быть направлен в правильном направлении. Красные стрелки указывают, где выполняются эти условия и где будет течь ток. Как вы можете видеть, когда сигналы синфазны, ток будет течь в балун ПЧ, создавая положительное напряжение постоянного тока на порте ПЧ.Сигналы в противофазе:

Ситуация аналогична для сигналов, не совпадающих по фазе, за исключением того, что ток всегда вытягивается из балуна ПЧ, создавая, таким образом, отрицательное постоянное напряжение на порте ПЧ. Для квадратурных сигналов как в , так и из балуна ПЧ протекают равные токи. Это означает, что чистый постоянный ток не создается, нет очевидного сетевого напряжения. Порт IF по существу всегда представляет собой виртуальную землю DC . Это физическая основа того, почему двойной балансный смеситель не будет показывать напряжение постоянного тока для двух сигналов в квадратуре ² .

Поняв эти принципы, давайте отправимся в лабораторию и посмотрим, что происходит, когда мы фактически применяем эти сигналы к двойным балансным смесителям. Сначала мы создаем два сигнала и с помощью осциллографа проверяем, что они находятся в квадратуре:

На частоте 10 ГГц период составляет 100 пс, поэтому сдвиг по фазе 25 пс находится в квадратуре. Теперь подаем эти напряжения на вход смесителя ML1-0220LS, и что мы находим? Ненулевое напряжение! Фактически, вот как выглядит выходное напряжение постоянного тока (взятое с тройником с оконечной нагрузкой, это очень важно) выглядит как функция фазы между двумя входными сигналами:

Теперь мы ожидаем, что это будет пик при 0 ° и минимум при 180 °.Что происходит? Это явление задокументировано Стефаном Курцем в ранее упомянутой заметке о приложении WJ. В современных смесителях с двойной балансировкой балуны ВЧ и гетеродина не идентичны. На самом деле они даже не близки. Одна сторона построена как волшебная тройка, где IF удалена, а другая сторона имеет возврат на землю. Несмотря на то, что балуны гетеродина и радиочастоты традиционно покрывают идентичные полосы частот, нет причин, по которым они в этом нуждаются. Они могут быть совершенно разными! Это означает, что они, скорее всего, имеют разную длину электрической передачи и фазовую задержку, поэтому пик кривой напряжения не совсем равен 0 °.Еще один эффект, отмеченный в этом примечании к приложению, заключается в смещении напряжения, которое сдвигает всю кривую вверх (или вниз). Как мы подробно рассказали в нашем первом посте, отличный баланс и изоляция ML1-0220 минимизируют это смещение постоянного тока и делают его незаметным для этого графика.

¹ Обратите внимание, что необходимый возврат постоянного тока на землю необходим, но не показан для ясности.

² Легко представить, как распространить эти принципы на ситуацию, когда сигналы не находятся на своих пиковом или нулевом значении, и аналогично для фаз, которые не совпадают по фазе или не совпадают по фазе.Хотя суперпозиция не работает строго в такой нелинейной системе, как эта, результаты, которые можно было бы ожидать от суперпозиции, сохраняются качественно.

Смесители IQ как фазовые детекторы

Теперь мы можем рассчитать фазу сигнала. Отлично. Однако есть две неясности, которые нам необходимо прояснить. Поскольку это синусоидальная волна, а не пилообразная волна, есть некоторая двусмысленность относительно фазы. Одно и то же выходное напряжение может иметь две разные фазы, за исключением максимальной и минимальной.Это нормально, если вы проводите тестирование фазового шума, когда вы помещаете два сигнала в квадратуру и просто смотрите на любое выходящее напряжение. Однако для фактического определения фазы между двумя сигналами информации недостаточно. Вторая неоднозначность заключается в том, что нам нужно знать максимальный и минимальный уровни напряжения, а также смещение постоянного тока, чтобы определить фазу. Поскольку смещение постоянного тока в микролитических микшерах невелико, мы можем игнорировать это, но у нас все еще есть проблема, если входящие сигналы вообще изменяют мощность.

Как решить эту проблему? Один из способов — использовать два смесителя в качестве фазовых детекторов и намеренно ввести фазовый сдвиг между двумя входами (RF и LO). 180 ° не годится, потому что фазовая неоднозначность остается, поэтому балун отсутствует. Длина линии меняет фазу в зависимости от частоты, поэтому она тоже отсутствует. Другими вариантами широкополосного фазового сдвига, которые у нас есть, являются фазовращатель Шиффмана или квадратурный гибрид. Квадратурный гибрид гораздо более распространен, и его легко построить ³ , так как же будет выглядеть структура с квадратурным гибридом, введенным с одной стороны?

Совершенно верно: структура в точности представляет собой микшер IQ.Поскольку I и Q находятся в квадратуре, легко вычислить фазу между двумя сигналами как

после внесения небольшой поправки для масштабирования значений I и Q по их пиковому выходному уровню и смещению постоянного тока ⁴ . Давайте посмотрим на тот же график зависимости напряжения от фазы для смесителя IQ вместе с рассчитанной фазой:

Как и ожидалось, вычисленная фаза почти линейна с входной фазой после поправочных коэффициентов. Это значительное улучшение по сравнению с двойным балансным микшером, поскольку нам не нужно знать уровни входной мощности и нет фазовой неоднозначности.Но насколько близок микшер IQ к инвариантности входной мощности? Когда два сигнала находятся под углом 0/90/180/270 градусов друг к другу, очевидно, что изменение расчетной фазы в зависимости от мощности очень мало, поскольку одно из напряжений не изменяется. Если мы выберем фазу посередине (135 °) ⁵ , это будет выглядеть так:

Как вы можете видеть уровни мощности, согласие на 135 ° отличное. Когда мы увеличиваем до более высоких уровней мощности, один из микшеров сжимается раньше, чем другой микшер, и фаза сбрасывается.Однако до 0 дБм согласование с реальной фазой отличное. Это не касается того, что происходит, когда один из сигналов значительно выше, чем другой, а также двойных балансных смесителей, когда вы просто пытаетесь обнаружить изменения фазы, когда высокие мощности желательны для повышения чувствительности.

Теперь, когда мы изучили физические механизмы работы смесителей в качестве детекторов фазы , мы можем сделать обратное и посмотреть, как они работают в качестве модуляторов фазы .Это тема, которой мы займемся в нашем следующем посте «Все о микшерах как модуляторах фазы».

³ Quad гибриды проще, чем фазовращатели Шиффмана, но все же смехотворно сложно построить широкополосную связь. Вам не нужно доверять мне, вы можете попробовать себя, а затем купить нашу, когда это займет у вас 6 месяцев.

⁴ Вы также должны преобразовать в диапазон фаз от -180 до +180, или от 0 до 360, или что-то еще. Арктангенс дает вам значения только от -90 до +90, поэтому вам нужно использовать знак сигналов, чтобы определить, где именно вы находитесь.

⁵ Как узнать, что фаза составляет 45 градусов? Потому что мы поместили сигналы в квадратуру (которая одинакова для любых уровней мощности), а затем переместили их на 12,5 пс на осциллографе, что эквивалентно 45 ° на частоте 10 ГГц.