Петля фаза ноль нормы: общее представление и методика, периодичность и приборы для измерения

общее представление и методика, периодичность и приборы для измерения

Надежность электрической сети напрямую зависит от правильности срабатывания защитных устройств. Петля фаза ноль позволяет проверить их работоспособность в сети до 1 кВ с глухо-заземленной нейтралью. Поэтапно разберемся, что представляет собой схема «Ф-Н», а также нюансы ее проверки.

Содержание

Общее представление о цепи «фаза ноль»

Большинство потребителей электроэнергии запитаны сетями с уровнем напряжения до 1 кВ через трехфазный трансформатор. Для обеспечения безопасности в них используется глухо-заземленная нейтраль. В ней возможно появление тока из-за сдвига фаз в обмотках трансформатора, которые соединены по схеме звезды.

Схема прохождения токов по петле фаза-нольСхема прохождения токов по петле фаза-ноль

В случае возникновения контакта между линейным и нулевым или защитным проводом формируется контур «фаза-нуль». Указанная связь приводит к образованию короткого замыкания. В цепи могут находиться соединительные провода, коммутационная и защитная аппаратура, что сопровождается формированием определенного значения сопротивления.

к содержанию ↑

Зачем проверяется петля «фаза ноль»

Изучение показателей схемы «Ф-Н» осуществляется для определения слабых мест в действующей сети. Это может своевременно предотвратить развитие более серьезных аварий в питающей цепи. Еще одной важной функцией указанного тестирования является проверка соответствия установленных коммутационных и защитных устройств токам короткого замыкания. Это требуется для предотвращения воспламенения проводки.

Проведение испытаний электросетиПроведение испытаний электросетиПроведение испытаний электросети к содержанию ↑

Сроки проведения испытаний

Электрические сети и оборудование эксплуатируются в различных режимах. Со временем наблюдается естественное старение изоляции кабеля, ухудшение свойств проводников из-за токовых перегрузок, отклонений напряжения, влияния окружающей среды и т. д.

Этим обусловлена необходимость в периодической проверке целостности контура фаза ноль.

В соответствии с указаниями ПУЭ испытание петли «Ф-Н» проводится, как минимум, один раз в 36 месяцев, а для электрических сетей, эксплуатируемых в опасных или агрессивных средах, как минимум, один раз в 24 месяца. Также предусматриваются внеплановые проверки, в следующих ситуациях:

  • при внедрении в работу нового оборудования;
  • после осуществления модернизации, профилактики или ремонта действующей сети;
  • по требованию поставщика электроэнергии;
  • по факту запроса от потребителя.
Периодичность осмотров электрооборудования жилых домовПериодичность осмотров электрооборудования жилых домовПериодичность осмотров электрооборудования жилых домов к содержанию ↑

Методы и порядок проверки сопротивления контура «Ф-Н»

Проверка сопротивления петли «фаза нуль» подразумевает замер тока короткого замыкания на конкретном участке электрической цепи. В дальнейшем зафиксированное значение сопоставляется с отключающими уставками автоматов. При этом измерения проводятся либо непосредственно под рабочим напряжением, либо с питанием от постороннего источника. Далее рассмотрим требуемую последовательность действий при проверке сопротивления.

к содержанию ↑

Визуальный контроль

Первоначально понадобится изучить имеющиеся схемы и документацию. В дальнейшем осуществляется визуальный осмотр всех элементов цепи на предмет выявления явных недостатков и повреждений. В процессе выполнения указанных мероприятий рекомендуется проверить качество затяжки контактных соединений. Иначе велика вероятность получения недостоверных измеренных данных.

Осмотр элементов электросети на соответствие схемеОсмотр элементов электросети на соответствие схеме
Осмотр элементов электросети на соответствие схеме к содержанию ↑

Замер показателей контура «Ф-Н»

В ходе испытаний могут использоваться различные специализированные приборы, которые могут использовать следующие методики измерений:

  1. Падения напряжения — проводится на обесточенной цепи с дальнейшим подсоединением сопротивления установленной величины. Зафиксированные показания сверяются с допустимыми нормами значениями после проведения расчетов.
  2. Короткого замыкания — предполагает осуществление испытаний при наличии напряжения. Измерительное устройство формирует искусственное короткое замыкание на конечном участке от ввода питания с дальнейшей фиксацией величины тока и времени отработки защитных элементов.
  3. Амперметра-Вольтметра — подразумевает применение понижающего трансформатора переменного тока с замыканием фазного провода на защитное заземление электрической цепи. Предварительно выполняется обесточивание питающей сети. Необходимые показания получаются после проведения расчетов.

Измерение сопротивления цепи фаза-нольИзмерение сопротивления цепи фаза-ноль

к содержанию ↑

Вычисления и оформление документации

Заключительным этапом испытания является расчет величины тока короткого замыкания. Он определяется по соотношению:

Iкз = Uф/R, где

Uф — фазное напряжение сети;

R — полное сопротивление цепи.

Вычисленная величина сопоставляется с пределом отключения Iкз защитными аппаратами. Для определения минимальной и максимальной уставки срабатывания понадобится номинальный ток автомата увеличить в определенное количество раз, в зависимости от типа установленного защитного устройства. Ниже приведена требуемая кратность для минимального и максимального тока отключения по отношению к номинальному для конкретных серий автоматов:

  • В — 3 и 5;
  • С — 5 и 10;
  • D и К — 10 и 14.

Итог испытания подводится в специальном протоколе, о содержании которого будет указано далее с предоставлением примера заполнения.

к содержанию ↑

Приборы для проведения измерений

Замерить основные показатели контура «Ф-Н» можно двумя типами приборов. Первые допускается использовать исключительно после снятия напряжения, а вторые способны работать под нагрузкой. Также имеются различия в выводе количества информации. Простые приборы выдают значения необходимые для вычисления Iкз. Более сложное исполнение измерителей позволяет сразу вывести значение Iкз.

Специалисты рекомендуют использовать следующие модели приборов:

  1. MZC 300 — современный микропроцессорный измеритель, о нюансах работы которого мы расскажем далее.
  2. М-417 — зарекомендовал себя с наилучшей стороны много лет назад. Испытания ведутся по методу падения напряжения. При этом измеритель можно использовать под рабочим линейным напряжением в сетях с глухо-заземленной нейтралью. Размыкание испытываемой схемы осуществляется за 0,3 с. Предварительно понадобится выполнить калибровку.
  3. ИФН-200 — предназначен для проверки цепей с сопротивлением до 1 кОм, с допустимым напряжением от 180 до 250 В. Помимо замера схемы «Ф-Н», способен функционировать и в других режимах. Память ИФН-200 может хранить данные о тридцати пяти крайних вычислениях.
Измеритель сопротивления ИФН-200Измеритель сопротивления ИФН-200Измеритель сопротивления ИФН-200 к содержанию ↑

Подведение итогов и опасности от проведения неправильного измерения

По полученной в результате измерений информации делается заключение о возможности дальнейшей эксплуатации сети. При выявлении несоответствия отключающих уставок защитных аппаратов зафиксированному Iкз, выносится решение о необходимости их замены. В противном случае велика вероятность образования пожара и разрушения электрооборудования под воздействием Iкз.

к содержанию ↑

Протокол по проведенным замерам контура «фаза нуль»

На основании произведенных измерений оформляется специальный протокол. Он используется для хранения зафиксированных показаний, а также для осуществления сравнительного анализа с последующими тестами.

В протоколе отображается следующая информация:

  • дата проведения;
  • номер протокола;
  • цель проведения тестирования;
  • данные об организации, проводящей испытания;
  • информация о заказчике;
  • действующие климатические условия: атмосферное давление, температура и влажность воздуха;
  • диапазон измерения, класс точности и вид расцепителя;
  • измеритель, используемый для тестирования;
  • зафиксированные показания;
  • итог испытаний;
  • должности, фамилии и подписи лиц, проводивших замеры и проверивших протокол.

Протокол измерения петли фаза нольПротокол измерения петли фаза ноль

Обратите внимание! В случае положительного итога цепь допускается к эксплуатации без ограничений. При выявлении недостатков составляется перечень требуемых действий для восстановления необходимых показателей.

к содержанию ↑

Техника безопасности при замере контура «Ф-Н»

Процедура замера контура фаза ноль должна вестись специалистами в возрасте от 18 лет, сдавшими экзамен по межотраслевым нормам и правилам техники безопасности. Работы должны осуществляться в соответствии с ПУЭ и при наличии требуемых приборов и инструментов.

Проведение работ должно оформляться нарядом или распоряжением. В состав бригады должны входить, как минимум, два специалиста с третьей группой по электробезопасности. Запрещается производить тестирование в условиях повышенной влажности и опасности.

Проведение проверки цепи фаза-нольПроведение проверки цепи фаза-нольПроведение проверки цепи фаза-ноль к содержанию ↑

Испытание цепи «Ф-Н» измерителем MZC 300

Измерение петли фаза ноль прибором MZC 300 требует соблюдения определенной последовательности действий, учитывая некоторые особенности устройства.

Обязательные условия

Первоначально рекомендуется включить MZC 300 и убедиться в отсутствии на экране надписи bAt. Она сигнализирует о разряженных батарейках, а следовательно, провести достоверные измерения не удастся.

В процессе осуществления замеров могут появляться характерные ошибки, обусловленные следующими причинами:

  1. Напряжение сети менее 180 или более 250 Вольт. В первом случае на экране высветится буква U в сопровождении с двумя звуковыми сигналами, а во втором надпись OFL и одно продолжительное звучание.
  2. Высокая нагрузка на измеритель, сопровождающаяся перегревом. На дисплее высветится буква T, а зуммер выдаст два длительных звука.
  3. Обрыв нулевого или защитного провода в исследуемой схеме, что сопровождается появлением на дисплее символа «— —» и продолжительным звуком.
  4. Превышено допустимое значение общего сопротивления исследуемой схемы — два продолжительных звука и символ «—».

к содержанию ↑

Способы подключения

С помощью MZC 300 можно произвести замеры различных участков цепи. При этом необходимо обеспечить качественный контакт наконечников прибора.

Далее представлен порядок подключения измерителя в зависимости от вида проводимого тестирования:

  1. Снятие характеристик с петли «Ф-Н» — один наконечник измерителя фиксируется к нулевому (N) проводу, а второй поочередно устанавливается на линейные (L) провода.
  2. Проверка защитной цепи — один контакт поочередно крепится к линейным проводникам, а второй к защитному заземлению (PE).
  3. Тестирование надежности заземления корпуса электрооборудования производится в зависимости от типа сети — с занулением (TE) или с защитным заземлением (TT). При этом порядок производства измерений идентичен. Один наконечник прибора цепляется к корпусу электрооборудования, а второй поочередно к питающим проводникам.

Тестирование петли «Ф-Н»Тестирование петли «Ф-Н»

к содержанию ↑

Считывание показаний о напряжении сети

MZC 300 рассчитан на выдачу показаний фазного напряжения в пределах от 0 до 250 В. Для снятия данных понадобится нажать на клавишу «Start». При отсутствии указанных манипуляций измерительное устройство автоматически выведет на дисплей полученное значение, по истечении пяти секунд с момента начала тестирования.

Измерение характеристик контура «Ф-Н»

Для получения основных показателей в MZC 300 используется методика искусственного короткого замыкания. Она позволяет измерить полное сопротивление петли, разлагая на активную и реактивную составляющую, а также выдавая данные по углу сдвига фаз и величине предполагаемого Iкз. Для их поочередного просмотра понадобится нажимать кнопку «Z/I».

Измерительный ток протекает по тестируемому контуру в течение 30 мс. Для ограничения величины тока в схеме прибора смонтирован ограничивающий резистор на 10 Ом. При этом прибор автоматически устанавливает требуемую величину измерительного тока, учитывая уровень напряжения в сети и величину сопротивления схемы «Ф-Н».

Обратите внимание! При проведении тестирования важно учитывать, что прибор ведет расчеты с учетом номинального значения напряжения 220 В, независимо от действующих показаний в сети. Поэтому в дальнейшем необходимо осуществить корректировку полученного значения предполагаемого Iкз в цепи «Ф-Н». Для этого необходимо измерить действующее значение напряжения и разделить на 220. Полученное значение умножить на измеренный прибором Iкз.

Методы проверки сети прибором MZC 300Методы проверки сети прибором MZC 300

При наличии в схеме УЗО следует предварительно исключить защитный аппарат из тестируемого контура посредством установки шунта. Это обусловлено тем, что подаваемый от MZC 300 измерительный ток приводит к отключению УЗО.

к содержанию ↑

Вывод результатов измерения

После осуществления необходимых подключений на экране прибора будет отражаться уровень напряжения сети. Процесс измерения начинается после нажатия кнопки «Start». По факту окончания тестирования на дисплей выводится информация о величине полного сопротивления или предполагаемого Iкз, в зависимости от первоначальных установок. Для отображения других доступных показаний понадобится использовать клавишу «SEL».

Вывод результатов испытания на экранВывод результатов испытания на экранВывод результатов испытания на экран

Для получения достоверных измерений цепи «Ф-Н» рекомендуется воспользоваться услугами профессионалов. От правильности испытаний зависит дальнейшая безопасность эксплуатации электрической сети.

Петля фаза ноль: общее представление и методика, периодичность и приборы для измерения

что это, методика измерения прибором, пример протокола

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

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

Что подразумевается под термином петля фаза-ноль?

Согласно правилам ПУЭ в силовых подстанциях с напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью необходимо регулярно проводить замер сопротивления петли фаза-ноль.

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

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

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

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

Для чего проверяют сопротивление петли фаза-ноль

Проверка необходима для профилактических целей, а также обеспечения корректной работы защитных устройств, включая автоматические выключатели, УЗО и диффавтоматы. Результатом измерения петли фаза-ноль является практическое нахождение сопротивления силовой линии до автомата. На основе этого рассчитывается ток короткого замыкания (напряжение сети делим на это сопротивление). После чего делаем вывод: сможет ли автомат, защищающий данную линию отключиться при КЗ.

Например, если на линии установлен автомат C16, то максимальный ток КЗ может быть до 160 А, после чего он расцепит линию. Допустим в результате измерения получим значение сопротивления петли фазы-ноль равным 0,7 Ом в сети 220 В, то есть ток равен 220 / 0,7 = 314 А. Этот ток больше 160 А, поэтому автомат отключится раньше, чем начнут гореть провода и поэтому считаем, что данная линия соответствует норме.

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

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

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

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

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

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

Периодичность проведения измерений

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

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

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

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

Какие приборы используют?

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

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

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

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

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

Как измеряется сопротивление петли фаза ноль

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

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

Методика измерения

Наиболее простой методикой считается падение напряжения в сети. Для этого в линию электропитания подключают нагрузку и замеряют необходимые параметры. Это простой и безопасный способ, не требующий специальных навыков, Измерение можно проводить:

  • между одной из фаз и нулевым проводом;
  • между фазой и проводом РЕ;
  • между фазой и защитным заземлением.

После подключения прибора он начинает измерять сопротивление. Требуемый прямой параметр или косвенные результаты отобразятся на экране. Их необходимо сохранить для последующего анализа. Стоит учитывать, что измерительные устройства приведут к срабатыванию УЗО, поэтому перед испытаниями необходимо их зашунтировать.

Справка! Нагрузку подключают в наиболее отдаленную точку (розетку) от источника питания.

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

Анализ результатов измерения и выводы

Полученные параметры используют для анализа характеристик сети, а также ее профилактики. На основе результатов принимают решения о модернизации линии электропередачи или продолжении эксплуатации. Из основных возможностей выделяют следующие:

  1. Определение безопасности работы сети и надежности защитных устройств. Проверяется техническая исправность проводки и возможность дальнейшей эксплуатации без вмешательств.
  2. Поиск проблемных зон для модернизации линии электроснабжения помещения.
  3. Определение мер модернизации сети для надежной работы автоматических выключателей и других защитных устройств.

Если показатели находятся в пределах нормы и ток КЗ не превышает показатели отсечки автоматов, дополнительные меры не требуются. В противном случае необходимо искать проблемные места и устранять их, чтобы обеспечить работоспособность выключателей.

Форма протокола измерения

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

Последним этапом в измерении сопротивления петли фаза-ноль является занесение показаний в протокол. Это необходимо для того, чтобы сохранить результаты и использовать их для сравнения в будущем. В протокол вписывается информация о дате проверки, полученный результат, используемый прибор, тип расцепителя, его диапазон измерения и класс точности.

В конце составленной формы подводят итоги испытания. Если он удовлетворительный, то в заключении указывается возможность дальнейшей эксплуатации сети без принятия дополнительных мер, а если нет — список необходимых действий для улучшения показателя.

В заключение необходимо подчеркнуть важность измерений сопротивления петли. Своевременный поиск проблемных участков линий электропитания позволяет принимать профилактические меры. Это не только обезопасит работу с электроприборами, но и увеличит срок эксплуатации сети.

Измерение петли фаза-ноль | Электролаборатория БЭТЛ Ярославль

Главная › Документация

Краткое содержание.

  1. Петля Ф-Н — это измерение в электроустановках до 1000 В. Представляет из себя контур, соединяющий фазу и ноль.
  2. Необходимо для проверки качества монтажа и соответствия защитной автоматики сечению проводов.
  3. Периодичность — не реже 1 раза в 3 года.
  4. Обычно проводится без снятия напряжения.
  5. При помощи прибора ИФН или аналогичного измеряется ток короткого замыкания (КЗ) в самой отдаленной точке от распределительного щита.
  6. Ток КЗ должен быть больше номинала защитного устройства не менее чем в 3 раза.
  7. Протокол содержит номинал автомата, соответствующие измеренные значения и другие данные установленной формы.

1. Что такое петля фаза-ноль

В электрических установках напряжением до 1000 вольт с глухозаземленной нейтралью обязательна металлическая связь частей, подлежащих заземлению, с заземленной нейтралью электроустановки. Для таких установок должно быть измерено сопротивление петли, образованной при коротком замыкании фазы на корпус аппарата. Это сопротивление равно сумме полных сопротивлений  фазового провода, фазы силового трансформатора и нулевого провода.

Цепь (петля) фаза-ноль в электроустановках с глухозаземленной нейтралью образуется при замыкании фазного провода с нулевым или корпусом электрооборудования. Обычно это происходит при повреждении изоляции электропроводки. В случае такой аварии устройства защиты (автоматические выключатели, предохранители) должны отключить электроустановку в кратчайшее время, обеспечивающее условия электробезопасности.

Петля фаза-ноль — это контур, состоящий из соединения фазного и нулевого проводника. Сопротивление петли фаза-ноль зависит от сечения жил кабеля, его протяженности, переходных сопротивлений в соединительных коробках данной линии. Измерения проводят на самом удаленном от аппарата защиты участке линии.

2. Зачем необходимо измерение

При повреждении электрооборудования или электропроводки от короткого замыкания, перегрузки, аппараты защиты должны мгновенно отключать поврежденный участок цепи.

Данное испытание необходимо для проверки соответствия уставки токовой отсечки автоматических выключателей, УЗО, дифавтоматов, реле и т.д. току короткого замыкания. То есть необходимо знать, отключит ли аппарат защиты поврежденную линию и за какое время. Это позволит проверить качество монтажа, подбор защитной автоматики и сечения проводов.

2.1. Периодичность проведения измерений

Замеры проводятся после выполнения монтажных и ремонтных работ. В дальнейшем профилактическая проверка производится не реже чем раз в 3 года.

По усмотрению ответственного за электрохозяйство испытания проводятся чаще.

3. Какие приборы используют?

  • М-417 — выпускался до 1985 года. Аналоговый прибор, время измерения устанавливается вручную. Измеряет сопротивление петли, ток короткого замыкания необходимо рассчитывать.
  • Щ 41160 – выпускался на замену М-417. Цифровой прибор, измеряет ток короткого замыкания. Время протекания измерительного тока не более 10 мс., перерыв до повторного включения не менее 15 минут.
  • MZC-300 – измеряет полное сопротивление петли фаза-ноль, автоматически вычисляет ток короткого замыкания. Время протекания тока 30 мс. Достоверность показаний гарантируется только при применении фирменных соединительных проводов.
  • ИФН-200 – имеет характеристики, аналогичные МZС-300. Дополнительно позволяет измерять переходное сопротивление контактных соединений. Можно применять провода произвольной длины. Встроенная память на 35 измерений.
  • ИФН-300 – выпускается на замену ИФН-200. Дополнительно измеряет сопротивление петли фаза-фаза. Встроенная память на 10 000 измерений.

4. Порядок измерения петли фаза-ноль

Измерение сопротивления цепи фаза-ноль может проводиться со снятием и без снятия напряжения. В большинстве случаев выполняются без снятия напряжения.

Измерения без снятия напряжения могут выполняться:

  • В режиме дополнительной нагрузки. Замыкание цепи фаза-ноль происходит через дополнительную нагрузку. При этом измеряются падение напряжение и ток, проходящий через нагрузку и вычисляется сопротивление петли.
  • В режиме кратковременного замыкания цепи. Время замыкания составляет несколько миллисекунд. Этот способ реализован в большинстве современных приборов.

4.1. Методика измерения

ИФН-200Измерение характеристик петли зависит от выбранной методики и используемого прибора. Наиболее часто применяются приборы, измеряющие непосредственно сопротивление петли фаза-ноль с дальнейшим вычислением прогнозируемого тока короткого замыкания. Например, с помощью ИФН-200.

Прибор подключается к рабочей цепи в наиболее отдаленной точке от вводного щита. При отсутствии возможности определить самую дальнюю точку линии, измерения выполняются по всем или нескольким точкам данной линии. Далее по полученным значениям производится сравнение тока возможного короткого замыкания с характеристиками аппарата защиты.

4.2. Выводы о результатах

Результаты измерений сопротивления петли фаза-ноль заносятся в протокол. Это позволяет сохранить результаты и использовать их для сравнения в будущем.

Согласно п. 28.4. прил. 3.1 ПТЭЭП ток короткого замыкания должен превышать не менее чем:

  • в 3 раза плавкую вставку ближайшего предохранителя;
  • в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую характеристику.

4.3 Форма протокола

Протокол замера фаза-ноль

В отчете отражается:

  1. Участок цепи (группа в распределительном щите).
  2. Тип автомата защиты и номинальные токи ( в амперах) теплового и электромагнитного расцепителей.
  3. Измеренное значение сопротивления петли (если прибор его измеряет) на линиях A (L1), B (L2), C (L3).
  4. Измеренное значение тока короткого замыкания (если прибор его измеряет) на линиях A (L1), B (L2), C (L3).
  5. Допустимые коэффициенты срабатывания защиты для теплового и электромагнитного расцепителя. Для автомата с характеристикой С это 3 и 10.
  6. Фактический коэффициент срабатывания защиты. Отношение измеренного тока к номинальному току автомата.
  7. Соответствие фактического коэффициента допустимым. Если рассчитанное в п. 6 значение больше 10 то автомат отключится меньше чем за 0,1 секунды. Если меньше 10 но больше 3, время отключения сложно определить. Оно будет в интервале 0,1 — 30 секунд.

Зная параметры автомата защиты конкретной линии, после проведения измерения, можно с уверенностью сказать, сможет ли автомат сработать при коротком замыкании или возможно возгорание проводов.

В конце составленной формы подводятся итоги испытания. При отсутствии замечаний в заключении указывается возможность дальнейшей эксплуатации сети без принятия дополнительных мер, а при наличии — список необходимых действий.

Своевременный поиск проблемных участков линий электропитания позволяет принимать профилактические меры. Это не только делает работу электроустановки более безопасной, но и увеличивает срок эксплуатации сети.

Измерение петли фаза-ноль | Заметки электрика

Уважаемые, посетители!!!

Приветствую Вас на своем ресурсе «Заметки электрика».

В прошлой статье мы узнали с Вами, что такое петля фаза-ноль и для чего нужно проводить измерение сопротивления петли фаза-ноль.

Сегодняшняя статья будет посвящена теме измерения петли фаза-ноль, т.е. разберем пошагово и подробно как самостоятельно произвести измерение. Измерение будем проводить в 2 этапа:

1. Внешний осмотр

Проводим тщательный внешний осмотр:

2. Измерение петли фаза-ноль

Перед измерением необходимо проверить плотность соединения проводов к аппаратам защиты. Если провода не протянуты — то смысла измерения нет, т.к. полученные показатели получатся не достоверными.

Цель  — это выяснить соответствие номинального тока аппаратов защиты и сечение проводов измеряемой цепи.

Замер петли фаза-ноль производим на самой удаленной точке измеряемой линии.

Если же проблематично определить самую дальнюю точку линии, то проводим измерение по всем точкам этой линии.

Измеренные величины записываем в блокнот.

 

Методика измерения петли фаза-ноль. Как провести замер?

 Существует несколько методов измерения:

  • метод падения напряжения в отключенной цепи

  • метод падения напряжения на нагрузочном сопротивлении

  • метод короткого замыкания цепи

Наша электролаборатория использует для измерения петли фаза-ноль электроизмерительный прибор MZC-300 от фирмы Sonel, который работает по методу падения напряжения на нагрузочном сопротивлении. Этот метод рекомендуется к использованию ГОСТом  50571.16-99 (приложение D1).

Данный метод измерения я считаю более удобным, а главное безопасным. 

Измерение в рабочей цепи А (L1) — N

Измерение в защитной цепи А (L1) — PE

Проверка защиты от замыкания на корпус электрооборудования в системе заземления TN

Проверка защиты от замыкания на корпус электрооборудования в системе заземления TT

Более подробно видах систем заземления читайте в статьях:  TN-C, TN-C-S, TN-S и TT.

Измерение сопротивления петли мы проводим на электроустановке, которая находится под напряжением.

Как пользоваться прибором MZC-300, более подробно, можно узнать в руководстве по эксплуатации данного прибора.

Периодичность проведения измерений

Согласно нормативно-технического документа ПТЭЭП, измерение петли фаза-ноль проводится с определенной периодичностью, установленной системой ППР организации. Система ППР, включающая в себя циклы текущих и капитальных ремонтов электрооборудования,  утверждается техническим руководителем организации.

Для электроустановок во взрывоопасных зонах, не менее 1 раза в 2 года.

При отказе устройств защиты электроустановок должны выполняться внеплановые электрические измерения.

 

Как сделать заключение?

Выполнив замер петли фаза-ноль по вышеприведенным  схемам, на дисплее прибора отразится величина однофазного тока короткого замыкания.

Это значение сравниваем по время-токовым характеристикам с током срабатывания расцепителя автоматического выключателя или с плавкой вставкой предохранителя, и делаем соответствующее заключение.

Чтобы сделать правильное и верное заключение необходимо внимательно прочитать выдержки из ПТЭЭП и ПУЭ 7 издания. Я их совместил для Вашего удобства в одну картинку.

(для увеличения нажмите на картинку)

Для более наглядного представления, как сделать правильное заключение при измерении ПФО, приведу Вам пример из личного опыта.

Пример:

Производили замер петли фаза-ноль в помещении библиотеки. Измеряемая линия питается от силовой сборки ЩС автоматическим выключателем с номинальным током 16 (А) и характеристикой С (подробнее о всех видах характеристиках).

Как я уже говорил в статье, измерение проводим на самой отдаленной точке этой линии, в нашем случае это розетка, расположенная в самом дальнем углу библиотеки.

Электроснабжение библиотеки выполнено системой заземления TN-C. Поэтому измерение производим в рабочей цепи (фаза — ноль).

Измеренный ток однофазного короткого замыкания, который показал нам прибор, составлял 87 (А).

Внимательно читаем информацию, приведенную на картинке выше.

В данном примере воспользуюсь пунктом из ПТЭЭП. Т.е. ток однофазного замыкания должен быть не менее, чем 1,1 * 16 * 10 = 176 (А). А у нас ток получился 87 (А) —  условие не выполняется.

При токе 87 (А) электромагнитная защита автоматического выключателя не сработает, а сработает тепловая защита, выдержка времени которой составит несколько секунд (больше, чем 0,4 секунды — ПУЭ). За это время есть большой риск возникновения воспламенения или пожара электропроводки.

Вывод:

В моем примере условие не удовлетворяет требованиям ПТЭЭП и ПУЭ. Поэтому необходимо:

  • увеличить сечение проводов, измеряемой линии (при увеличении сечения провода уменьшается его сопротивление, а значит и увеличится ток однофазного замыкания, который пройдет по нашим условиям)
  • установить автоматический выключатель с меньшим номинальным током (при уменьшении номинала автомата мы тем самым жертвуем мощностью линии)

 

Форма протокола измерения петли фаза-ноль

Самым последним этапом является занесение величин измерений в протокол.

(для увеличения нажмите на картинку)

(для увеличения нажмите на картинку)

P.S. Если у Вас в процессе изучения материала появились какие-нибудь вопросы, то смело задавайте их в комментариях. А сейчас смотрите видеоролик про «Измерение петли фаза-ноль в мастерской», который я приготовил специально для Вас. 

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Измерение петли фаза-ноль: самая полная методика

Надежность работы электрических сетей TN с классом напряжения до 1 кВ во многом зависит от параметров срабатывания защитного оборудования, отключающего аварийный участок при образовании сверхтоков. Существует несколько методик, позволяющих проверить надежность срабатывания автоматов защиты, сегодня мы подробно рассмотрим одну из них — измерение сопротивления петли «фаза-ноль». Для лучшего понимания процесса начнем с краткого описания терминологии, после чего перейдем к методике электрических испытаний при помощи специального устройства MZC-300.

Что подразумевается под цепью «фаза-ноль»?

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

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

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

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

Необходимость в измерениях

Замер сопротивления петли проводится в следующих случаях:

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

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

  • Общее сопротивление цепи, которое включает в себя:

электросопротивление трансформатора на подстанции;

аналогичный параметр линейного проводника и рабочего нуля;

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

  • Ток КЗ (IКЗ). В принципе, его можно рассчитать, используя формулу: IКЗ = UН /ZП  , где UН – номинальный уровень напряжения в электросети, а ZП – общее сопротивление петли. Учитывая, что защитные устройства при КЗ должны автоматически отключать питание согласно установленным временным нормам, то необходимо выполнение следующего условия: ZП*IAB <= UН . В данном случае IAB ток, при котором срабатывает АВ или другое устройство защиты, его величина должна уступать IКЗ.

Перед описанием детальных методик измерений, необходимо кратко описать прибор, который будет использоваться в процессе — MZC-300. Мы остановили свой выбор на этом устройстве, поскольку оно чаще всего применяется измерительными лабораториями.

Краткое описание MZC-300

Рассмотрим внешний вид и основные элементы измерителя MZC-300.

Расположение основных элементов прибора MZC-300Расположение основных элементов прибора MZC-300

Обозначения:

  1. Информационный дисплей. Полное описание его полей можно найти в руководстве по эксплуатации.
  2. Кнопка «Старт». Запускает следующие процессы измерений:
  • ZП, напомним, это общее сопротивление цепи Ф-Н.
  • IКЗ – ожидаемый ток КЗ.
  • Активного сопротивления, необходимо для калибровки прибора.

Старт каждого измерения сопровождается характерным звуковым сигналом.

  1. Кнопка «SEL». Служит для последовательного вывода на информационный дисплей всех характеристик петли, полученных в результате последнего замера. В частности отображается следующая информация:
  • Параметры ZП.
  • Ожидаемый IКЗ.
  • Уровень активного и реактивного сопротивления (R и Х).
  • Фазный угол ϕ.
  1. Кнопка «Z/I». По окончании испытаний переключает на дисплее отображение характеристик между ожидаемым IКЗ и ZП.
  2. Кнопка отключения/включения измерительного устройства. Если при запуске прибора одновременно с данной кнопкой нажать «SEL», то измеритель перейдет в режим автокалибровки. Его подробное описание можно найти в руководстве пользования.
  3. Разъем для подключения щупа, контактирующего с рабочим нулем, проводником РЕ или, PEN. Соответствующее обозначение нанесено на корпус прибора.
  4. Разъем щупа, подключаемого к одному из фазных проводов. Как правило, помечен литерой «L».
  5. Как и разъем i, в отличии от гнезд для измерительных проводов, используется только в режиме автоматической калибровки. На корпусе прибора обозначаются как «К1» и «К2».

Подготовительный этап

Практически все методы измерений цепи «фаза-ноль» не позволяют получить точную информацию о таких характеристиках, как ZП и IКЗ. Это связано с тем, что векторная природа напряжения не принимается во внимание. Проще говоря, учитываются упрощенные условия при коротком замыкании. В процессе испытания электроустановок такая приближенность допускается только в тех случаях, когда уровень реактивного сопротивления не имеет существенного влияния.

Перед тем, как приступить к измерению характеристик петли «Ф-Н», предварительно следует провести ряд предварительных испытаний. В частности, проверить непрерывность и уровень сопротивления защитных линий. После этого измерить сопротивление между контуром заземления и основными металлическими элементами конструкции здания.

Методика измерений с использованием MZC-300

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

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

Рассмотрим каждый из перечисленных выше этапов.

Соблюдение определенных условий

Следует принять во внимания некоторые особенности работы измерителя:

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

Выбор способа подключения устройства

Рассмотрим несколько вариантов электрических схем подключения прибора для проведения испытаний:

  1. Снятие характеристик с петли «Ф-Н», в примере, приведенном на рисунке измеряются параметры в цепи С-N. Испытание петли С-NИспытание петли С-N
  2. Измерение в петле между одной из фаз и проводником РЕ. Испытание петли С-РЕИспытание петли С-РЕ
  3. Измерения в цепях ТТ.
Подключение прибора в цепях с защитным заземлениемПодключение прибора в цепях с защитным заземлением
  1. Для проверки надежности заземления электрооборудования применяется способ подключения, приведенный ниже.
Испытание надежности заземления корпусов электрооборудованияИспытание надежности заземления корпусов электрооборудования

Важно! Вне зависимости способа подключения прибора необходимо убедиться в надежности соединения проводов.

Получение информации о напряжении сети

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

Измерение основных характеристик петли «Ф-Н»

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

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

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

Процесс измерения характеристик петли запускается кнопкой «Старт».

Важно! Испытания, проводимые при помощи приборов модельного ряда MZC, практически гарантированно приводят к срабатыванию УЗО. Чтобы избежать этого, необходимо предварительно зашунтировать устройства защитного отключения. После проведения измерений не забудьте снять шунт с УЗО.

Считывание полученной информации

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

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

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

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

Меры безопасности при измерении петли «Ф-Н»

Согласно требованиям ПУЭ и норм ПТБ испытания должны проводиться подготовленными сотрудниками электролабораторий. Для проведения данных работ необходимо распоряжение или наряд-допуск, выданный работником, обладающим данным правом.

Испытания могут проводить лица, чей возраст не менее 18 лет, прошедшие соответствующее обучение и проверку знаний ПТБ. Бригада электролаборатории должна быть обеспечена соответствующим инструментом, а также всеми необходимыми средствами индивидуальной защиты.

Бригада должна включать в себя, как минимум, двух работников с третьей группой электробезопасности.

Испытания запрещается проводить в помещениях повышенной опасности, а также, если имеет место высокая влажность.

По завершению процесса испытаний результаты вносятся в специальные протоколы испытаний (проверки).

Петля фаза ноль. Для чего проверяют сопротивление петли фаза-ноль

   Электричество в настоящее время – это не только удобство и качество проживания, но это и большая опасность для человека. И хорошо, если проводку в доме делают профессионалы. Ведь свою работу они обязательно проверяют на степень безопасности. Каким образом? Для этого используется метод, основанный на создании высокой нагрузки в электрической разводке. Этот метод электрики называют измерением сопротивления петля фаза ноль.

Что это такое, и как формируется проверочная схема

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

   Итак,  от подстанции до дома сеть может быть длиною в несколько сот метров, к тому же она разделена на несколько участков, где используются разного сечения кабели и несколько распределительных щитов. То есть, это достаточно сложная коммуникация. Но самое главное, весь участок имеет определенное сопротивление, которое приводит к потерям мощности и напряжения. И это независимо от того, качественно ли проведена сборка и монтаж или не очень. Этот факт известен специалистам, поэтому проект сети делается с учетом данных потерь.

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

Видео измерения петля фаза ноль

 

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

Как измеряется сеть

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

R=U/I.

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

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

   Что это значит?

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

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

   Как измерить сопротивление петля фаза ноль

   Чтобы подсчитать полное сопротивление сети (петля фазы и ноля), необходимо определить электродвижущую силу, которая создается на обмотках трансформатора. Правда, на подстанцию без специального допуска не пустят, поэтому измерение петли фаза-ноль придется делать в самой розетке. При этом учитывайте, что розетка не должна быть нагружена. После чего необходимо замерить напряжение под нагрузкой. Для этого включается в розетку любой прибор, это может быть даже обычная лампочка накаливания. Замеряется напряжение и сила тока.

Внимание! Нагрузка на розетке должна быть стабильной в процессе проведения замеров. Это первое. Второе – оптимальным вариантом считается, если в схеме ток будет силой от 10 до 20 ампер. В противном случае дефекты сетевого участка могут не проявиться.

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

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

   Что касается точно проведенных замеров. Самодельными приборами это можно сделать, никаких проблем здесь нет, но вот только точность замеров в данном случае будет очень низкой. Поэтому для этого процесса рекомендуется использовать вольтметры и амперметры с высокой точностью (класс 0,2). 

   Процесс измерения петля фаза ноль

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

Где провести замер

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

Цель проводимых замеров

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

   Что касается первой позиции, то здесь придется сравнивать полученные замеры, а, точнее, сопротивление петли с проектной. В данном случае, если расчетный показатель оказался выше нормативного, то на поверку явно неправильно произведенный монтаж или другие дефекты магистрали. К примеру, грязь или коррозия контактов, малое сечение кабелей и проводов, неграмотно проведенные скрутки, плохая изоляция и так далее. Если проект электрической сети по каким-то причинам отсутствует, то для сравнения расчетного сопротивления петли с номинальным необходимо будет обратиться в проектную организацию. Чтобы разобраться в таблицах и расчетах самому, надо в первую очередь обладать инженерными знаниями по электрике.

   Замер сопротивления петля фаза ноль

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

Iкз=Uном/Rп.

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

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

    I = 16 х 10 х 1,1 = 176 А. Расчетная сила тока короткого замыкания у нас составила – 150 А. о чем это говорит.

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

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Методика измерения петли Фаза-Ноль - Электролаборатория

1.Цель проведения измерения.

       Измерение сопротивления петли  “фаза-нуль” проводится с целью проверки срабатывания защиты электрооборудования и отключения аварийного участка при замыкании фазы на корпус. По измеренному полному сопротивлению петли  “фаза-нуль” определяется ток однофазного короткого замыкания. Полученная расчетом величина тока сравнивает с номинальным током защитного аппарата.

2.Меры безопасности.

Пред началом работ необходимо:

  • Получить наряд (разрешение) на производство работ
  • Подготовить рабочее место в соответствии с характером работы: убедиться в достаточности принятых мер безопасности со стороны допускающего (при работах по наряду), либо принять все меры безопасности самостоятельно (при работах по распоряжению).
  • Подготовить необходимый инструмент и приборы.
  • При выполнении работ действовать в соответствии с программами (методиками) по испытанию электрооборудования типовыми или на конкретное присоединение.
  • При окончании работ на электрооборудовании убрать рабочее место, восстановив нарушенные в процессе работы коммутационные соединения (если таковое имело место).
  • Сдать наряд (сообщить об окончании работ руководителю или оперативному персоналу).
  • Оформить протокол на проведённые работы

Измерения сопротивления петли «фаза – нуль» необходимо производить, пользуясь диэлектрическими перчатками, предварительно необходимо обесточить испытуемую цепь. Только после отключения напряжения необходимо проводить подключение прибора с последующей подачей напряжения и проведением измерения.

3.Нормируемые величины.

      Измерения сопротивления петли “фаза-нуль” проводится в сроки, устанавливаемые графиком планово-предупредительного ремонта (ППР). По сопротивлению петли “ фаза-нуль”  Zфо (Ом) ток короткого замыкания Iкз (А) определяется по формуле  Iкз=Uср/Zфо

      где Uср — среднее значение питающего напряжения, В.

      В электроустановках до 1кВ с глухим заземленной нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем:

  • в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя;
  • в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику.

    При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (отсечку), проводимость указанных проводников должна обеспечивать ток не ниже уставки тока мгновенного срабатывания, умноженной на коэффициент, учитывающий разброс(по заводским данным), и на коэффициент запаса 1,1.

4.Определяемые характеристики.

Согласно ПУЭ в электроустановках до 1000В с глухозаземлённой нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых рабочих и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой проводник возникал ток короткого замыкания, который обеспечивает время автоматического отключения питания не превышающего значений, указанных в табл. 1.7.1.

Таблица 1.7.1 Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN

Номинальное фазное напряжение U0, В

Время отключения, с

127

0,8

220

0,4

380

0,2

Более 380

0,1

Приведенные значения времени отключения считаются достаточными для обеспечения электробезопасности, в том числе в групповых цепях, питающих передвижные и переносные электроприемники и ручной электроинструмент класса 1. В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с.

Допускаются значения времени отключения более указанных в табл. 1.7.1, но не более 5 с в цепях, питающих только стационарные электроприемники от распределительных щитов или щитков при выполнении одного из следующих условий:

1) полное сопротивление, защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком не превышает значения, Ом:

 

50=Zц/U0,

 

где Zц — полное сопротивление цепи «фаза-нуль», Ом;

U0 — номинальное фазное напряжение цепи, В;

50 — падение напряжения на участке защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком, В;

2) к шине РЕ распределительного щита или щитка присоединена дополнительная система уравнивания потенциалов, охватывающая те же сторонние проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов.

Допускается применение УЗО, реагирующих на дифференциальный ток.

А также ток возникающий при однофазном КЗ во взрывоопасных зонах должен превышать:

В 6 раз номинальный ток автоматического выключателя с обратнозависимой характеристикой

во взрывоопасном помещении.

В 4 раза номинальный ток плавкой вставки во взрывоопасном помещении

При защите автоматическими выключателями имеющими только электромагнитный расцепитель время отключения должно соответствовать данным таблицы 1.7.1

Для расчёта тока однофазного КЗ по результатам измерения сопротивления петли «фаза–нуль» используют следующую формулу:

Z = U / I,

 

где Z— сопротивление петли «фаза—нуль», Ом;

U — измеренное испытательное напряжение, В ;

I — измеренный испытательный ток, А..

По рассчитанному току однофазного КЗ определяют пригодность аппарата защиты установленного в цепи питания электроприёмника.

В системе IT время автоматического отключения питания при двойном замыкании на открытые проводящие части должно соответствовать табл. 1.7.2.

Таблица 1.7.2 Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы IT

Номинальное линейное напряжение U0, В

Время отключения, с

220

0,8

380

0,4

660

0,2

Более 660

0,1

Для определения времени отключения аппарата защиты после измерения сопротивления петли «фаза-нуль» и расчёта тока однофазного КЗ необходимо использовать время-токовые характеристики данного аппарата (смотри «Методику проведения испытаний автоматических выключателей и аппаратов управления напряжением 0,4кВ»).

5.Условия испытаний и измерений

Измерение сопротивления петли «фаза – нуль» следует производить при положительной температуре окружающего воздуха, в сухую, спокойную погоду. Атмосферное давление особого влияние на качество проводимых испытаний не оказывает, но фиксируется для занесения данных в протокол.

Влияние нагрева проводников на результаты измерений:

а) Рассмотрение повышения сопротивления проводников, вызванного повышением температуры.

Когда измерения проведены при комнатной температуре и малых токах, чтобы принять в расчет повышение сопротивления проводников в связи с повышением температуры, вызванного током замыкания, и убедиться для системы TN в соответствии измеренной величины сопротивления петли «фаза—нуль» требованиям таблицы 1.7.1, может быть применена нижеприведенная методика.

Считают, что требования таблицы 1.7.1 выполнимы, если петля «фаза—нуль» удовлетворяет следующему уравнению

                       Z S(m) ≤ 2U0 / 3Ia,                       

 

Где ZS(m) — измеренная величина сопротивления петли «фаза—нуль», Ом;

U0 — фазное напряжение. В;

Ia — ток, вызывающий автоматическое срабатывание аппаратов защиты в течение времени, указанного в таблице 1.7.1., или в течение 5 с для стационарных электроприёмников

Если измеренная величина сопротивления петли «фаза—нуль» превышает 2 U0/3Iа, более точную оценку соответствия требованиям таблицы 1.7.1 можно сделать путем измерения величины сопротивления петли «фаза—нуль» в следующей последовательности:

— сначала измеряют сопротивление петли «фаза—нуль» источника питания на вводе электроустановки Ze;

— измеряют сопротивление фазного и защитного проводников сети от ввода до распределительного пункта или щита управления;

— измеряют сопротивление фазного и защитного проводников от распределительного пункта или щита управления до электроприемника;

— величины сопротивлений фазного и нулевого защитного проводников увеличивают для учета повышения температуры проводников при протекании по ним тока замыкания. При этом необходимо учитывать величину тока срабатывания аппаратов защиты;

— эти увеличенные значения сопротивления добавляют к величине сопротивления петли «фаза—нуль» источника питания Ze и в результате получают реальную величину ZS в условиях замыкания.

  1. Применяемые приборы, инструменты и аппараты.

      Измерения проводятся специальным приборами типа EurotestXE 2,5 кВ MI 3102H, позволяющим определять полное сопротивление петли “фаза-нуль” при наличии напряжения на источнике питания в электроустановках напряжением 380 В с глухозаземленной нейтралью питающего трансформатора. Во время работы применяют инструмент с изолированными ручками и индикатор напряжения.

  1. Методика проведения измерения.

      7.1 Полное сопротивление контура и предполагаемый ток короткого замыкания

В данной функции доступны две подфункции измерения полного сопротивления контура: Подфункция Z LOOP применяется для измерения полного сопротивления контура в системах питания без встроенного УЗО. Подфункция Zs (узо) – функция блокировки срабатывания УЗО – применяется для измерения полного сопротивления контура в системах питания со встроенным УЗО.

 

7.1.1. Полное сопротивление контура

Полное сопротивление контура представляет собой полное сопротивление контура  повреждения при возникновении короткого замыкания на открытых проводящих частях (замыкание между фазным проводником и защитным проводником заземления).

7.1.2. Порядок проведения измерения полного сопротивления контура

Шаг 1.  С помощью переключателя функций выберите функцию Контур. Используя кнопки, выберите подфункцию полного сопротивления контура Z LOOP. Подключите измерительный кабель к прибору EurotestХЕ 2,5 кВ.

Шаг 2. Установите следующие параметры измерения:

􀂉 Тип предохранителя,

􀂉 Номинальный ток предохранителя,

􀂉 Время срабатывания предохранителя,

􀂉 Масштабный коэффициент IPSC

Шаг 3. Для измерения полного сопротивления контура подключите прибор к испытываемому объекту в соответствии со схемой соединения, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1: Подключение измерительного кабеля с вилкой и 3-проводного измерительного кабеля

 

Шаг 4.  Перед началом измерения проверьте отображаемые на дисплее предупреждения и оперативное напряжение / выходной монитор. Если измерение разрешено, нажмите кнопку TEST. После завершения измерения на дисплее отображаются результаты измерений и оценка результата.

Отображаемые результаты:

Z ………….Полное сопротивление контура,

ISC ………..Предполагаемый ток короткого замыкания,

Lim ………Минимальный предел предполагаемого тока короткого замыкания (если применяется).

Примечания:

􀂉 Измерительные выводы L и N автоматически заменяются в следующих случаях: если измерительные провода L/L1 и N/L2 (3-проводный измерительный кабель) подключены в обратном порядке, если выходы сетевой вилки перепутаны или если щуп «commander» перевернут.

􀂉 Минимальный предел тока короткого замыкания зависит от типа предохранителя, номинального тока и времени срабатывания предохранителя, а также от масштабного коэффициента IPSC.

􀂉 Указанная погрешность измеренных параметров действительна только тогда, когда сетевое напряжение стабильно во время измерений. 􀂉 Измерение полного сопротивления контура в подфункции Z LOOP приводит к срабатыванию УЗО.

 

7.1.3. Функция блокировки срабатывания УЗО

В данной подфункции Zs (узо) измерение полного сопротивления контура не вызывает срабатывания УЗО, благодаря низкому измерительному току. Данная подфункция также может применяться для измерения полного сопротивления контура в электроустановках, оснащенных УЗО с номинальным током срабатывания 10 мA.

 

7.1.4. Порядок проведения измерения полного сопротивления контура в функции блокировки срабатывания УЗО

Шаг 1. С помощью переключателя функций выберите функцию Контур. Используя кнопки, выберите подфункцию блокировки срабатывания УЗО Zs (узо). Подключите измерительный кабель к прибору EurotestХЕ 2,5 кВ.

Шаг 2. Установите следующие параметры измерения:

􀂉 Тип предохранителя,

􀂉 Номинальный ток предохранителя,

􀂉 Время срабатывания предохранителя,

􀂉 Масштабный коэффициент IPSC

Шаг 3. Для измерения полного сопротивления контура в функции блокировки срабатывания УЗО подключите прибор к испытываемому объекту в соответствии со схемой соединения, приведенной на рисунке 1. При необходимости воспользуйтесь меню помощи.

Шаг 4.  Перед началом измерения проверьте отображаемые на дисплее предупреждения и оперативное напряжение / выходной монитор. Если измерение разрешено, нажмите кнопку TEST. После завершения измерения на дисплее отображаются результаты измерений и оценка

результата.

Отображаемые результаты:

Z ………….Полное сопротивление контура,

ISC ………..Предполагаемый ток короткого замыкания,

Lim ………Минимальный предел предполагаемого тока короткого замыкания (если применяется). Сохраните отображенные результаты с целью дальнейшего документирования.

 

Примечания:

􀂉 При проведении измерения полного сопротивления контура в функции блокировки срабатывания УЗО, срабатывания УЗО, как правило, не происходит. Однако срабатывание УЗО может произойти вследствие протекания тока утечки по РЕ-проводнику или в случае наличия емкостного соединения между фазным и защитным проводниками.

􀂉Указанная погрешность измеренных параметров действительна только тогда, когда сетевое напряжение стабильно во время измерений.

 

7.2. Полное сопротивление линии и предполагаемый ток короткого замыкания

Полное сопротивление линии – это полное сопротивление токовой петли при возникновении короткого замыкания между фазным и нулевым проводниками в однофазной системе или между двумя фазными проводниками в трехфазной системе.

 

7.2.1Порядок проведения измерения полного сопротивления линии

Шаг 1. С помощью переключателя функций выберите функцию Линия.

Подключите измерительный кабель к прибору EurotestХЕ 2,5 кВ.

Шаг 2. Установите следующие параметры измерения:

􀂉 Тип предохранителя,

􀂉 Номинальный ток предохранителя,

􀂉 Время срабатывания предохранителя,

􀂉 Масштабный коэффициент IPSC

Шаг 3.Для измерения сопротивления линии фаза – фаза или фаза – нейтраль подключите прибор к испытываемому объекту согласно схеме соединений, приведенной на рисунке 2.

Рисунок 2: Подключение измерительного кабеля с вилкой или 3-проводного измерительного кабеля при измерении полного сопротивления линии

Шаг 4 Перед началом измерения проверьте отображаемые на дисплее предупреждения и оперативное напряжение / выходной монитор. Если измерение разрешено, нажмите кнопку TEST. После завершения измерения на дисплее отображаются результаты измерений и оценка результата

Отображаемые результаты:

Z ………….Полное сопротивление линии,

ISC ………..Предполагаемый ток короткого замыкания,

Lim ………Минимальный предел предполагаемого тока короткого

замыкания (если применяется).

Примечания:

􀂉 Минимальный предел тока короткого замыкания зависит от типа предохранителя, номинального тока и времени срабатывания предохранителя, а также от масштабного коэффициента IPSC.

􀂉 Указанная погрешность измеренных параметров действительна только тогда, когда сетевое напряжение стабильно во время измерений.

 8.Оформление результатов измерений.

Первичные записи рабочей тетради должны содержать следующие данные:

-дату измерений

-температуру,

-влажность и давление

-наименование, тип, заводской номер оборудования

-номинальные данные объекта испытаний

-результаты испытаний

-используемую схему

По данным испытаний и измерений производятся соответствующие расчёты и сравнения. Вычислив ток однофазного КЗ необходимо определить время срабатывания защитного аппарата по его время-токовой характеристике, и затем дать заключение о времени срабатывания выключателя и его соответствии требованиям ПУЭ. Пример работы с время- токовой характеристикой автоматического выключателя, выполненного в соответствии с ГОСТ Р 50345-99 представлен на рисунке 5. Определённый (измеренный, рассчитанный) ток однофазного КЗ откладывается на время-токовой характеристике в виде вертикальной прямой линии. Токи правее зоны срабатывания обеспечивает срабатывание автоматического выключателя со временем менее 0,4 с. Токи внутри зоны срабатывания обеспечивают отключение автоматического выключателя со временем менее 5 с. Таким образом считаем, что для обеспечения требуемого времени срабатывания автоматического выключателя в пределах менее 0,4 с, ток КЗ должен превышать 10Iн для автоматического выключателя с характеристикой типа С (работает электромагнитный расцепитель).

 

Рисунок 3. Работа с время-токовой характеристикой автоматического выключателя с характеристикой типа С

Если время срабатывания автоматического выключателя должно быть не более 5 с, то в этом случае считаем, что наиболее вероятно срабатывание обратнозависимого расцепителя, поэтому для определения зоны срабатывания необходимо пользоваться индивидуальной время-токовой характеристикой конкретного автоматического выключателя. На рисунке 5 индивидуальная время-токовая характеристика построена черной линией, принципы построения данной индивидуальной характеристики описаны в «Методике проведения испытаний автоматических выключателей и аппаратов управления напряжением 0,4кВ». При работе с время токовой характеристикой автоматических выключателей промышленного исполнения уставка электромагнитного расцепителя считается основой для определения времени срабатывания. Соответственно при величине однофазного тока КЗ, превышающем уставку электромагнитного расцепителя, считаем, что автоматический выключатель отключится за время меньше 0,4 с. Для определения тока однофазного КЗ при котором автоматический выключатель отключится с временем не более 5 с необходимо, как и в первом случае, пользоваться индивидуальной время-токовой характеристикой для конкретного автоматического выключателя. Цепи с применением УЗО в качестве дополнительных защитных устройств также необходимо проверять на соответствие полного сопротивления петли «фаза-нуль» и времени срабатывания защитных аппаратов, реагирующих на сверхток.

% PDF-1.4 % 779 0 объектов > endobj Xref 779 97 0000000016 00000 n 0000003304 00000 n 0000003651 00000 n 0000003840 00000 n 0000004776 00000 n 0000004826 00000 n 0000004876 00000 n 0000004926 00000 n 0000004975 00000 n 0000005024 00000 n 0000005074 00000 n 0000005123 00000 n 0000005172 00000 n 0000005220 00000 n 0000005270 00000 n 0000005320 00000 n 0000005370 00000 n 0000005420 00000 n 0000005469 00000 n 0000005517 00000 n 0000005566 00000 n 0000005615 00000 n 0000005664 00000 n 0000005713 00000 n 0000005763 00000 n 0000005813 00000 n 0000005858 00000 n 0000005972 00000 n 0000006807 00000 n 0000007036 00000 n 0000007286 00000 n 0000007990 00000 n 0000008443 00000 n 0000008712 00000 n 0000009178 00000 n 0000009972 00000 n 0000010988 00000 n 0000011712 00000 n 0000011952 00000 n 0000012397 00000 n 0000013234 00000 n 0000013491 00000 n 0000013924 00000 n 0000014749 00000 n 0000015219 00000 n 0000015442 00000 n 0000015576 00000 n 0000015882 00000 n 0000016702 00000 n 0000017689 00000 n 0000058047 00000 n 0000062333 00000 n 0000062565 00000 n 0000062788 00000 n 0000062888 00000 n 0000063213 00000 n 0000063289 00000 n 0000063505 00000 n 0000064059 00000 n 0000064893 00000 n 0000065747 00000 n 0000069124 00000 n 0000069978 00000 n 0000074473 00000 n 0000075300 00000 n 0000077529 00000 n 0000077617 00000 n 0000077927 00000 n 0000078006 00000 n 0000078311 00000 n 0000078598 00000 n 0000079067 00000 n 0000079411 00000 n 0000079967 00000 n 0000080055 00000 n 0000080293 00000 n 0000081102 00000 n 0000082904 00000 n 0000083758 00000 n 0000088608 00000 n 0000089438 00000 n 0000091820 00000 n 0000092248 00000 n 0000092929 00000 n 0000093053 00000 n 0000093395 00000 n 0000093483 00000 n 0000093794 00000 n 0000093958 00000 n 0000094325 00000 n 0000094876 00000 n 0000095798 00000 n 0000096514 00000 n 0000097758 00000 n 0000098078 00000 n 0000003110 00000 n 0000002281 00000 n прицеп ] >> startxref 0 %% EOF 875 0 объектов > поток х ڌ TYOQ> Wl) H% JAR! /./ * q-ȎB "nPe} x% LFg * 1 = ;; w

.

Как это работает »Электроника Примечания

Фазо-замкнутые петли, ФАПЧ являются ключевым строительным блоком радиочастотной цепи, но они часто кажутся загадочными. Узнайте, как они работают.


Phase Locked Loop, учебник / учебник для начинающих PLL Включает:
Phase Locked Loop, основы PLL Фазовый детектор PLL генератор, управляемый напряжением, ГУН Петлевой фильтр PLL


Контур фазовой автоподстройки частоты или ФАПЧ является особенно полезным схемным блоком, который широко используется в радиочастотных или беспроводных приложениях.

Ввиду своей полезности петля фазовой автоподстройки частоты или ФАПЧ встречается во многих беспроводных, радио и обычных электронных устройствах от мобильных телефонов до радиовещательных радиостанций, от телевизоров до маршрутизаторов Wi-Fi, портативных раций до профессиональных систем связи и многого другого. ,


Фазовая петля, применение ФАПЧ

Контур фазовой синхронизации принимает сигнал, который он блокирует, и затем может выводить этот сигнал из своего внутреннего ГУН.На первый взгляд это может показаться не особенно полезным, но, проявив немного изобретательности, можно разработать большое количество приложений с фазовой автоподстройкой частоты.

Некоторые приложения петли фазовой синхронизации включают в себя:

  • FM-демодуляция: Одним из основных применений фазовой автоподстройки частоты является FM-демодулятор. Поскольку PLL-чипы теперь относительно дешевы, эти приложения PLL позволяют демодулировать высококачественный звук из FM-сигнала.
  • AM демодуляция: Фазосинхронизированные петли могут использоваться в синхронной демодуляции амплитудно-модулированных сигналов.Используя этот подход, ФАПЧ фиксируется на несущей, чтобы можно было создать ссылку в приемнике. Поскольку это точно соответствует частоте несущей, он может быть микшером с входящим сигналом для синхронной демодуляции AM.
  • Косвенные синтезаторы частоты: Использование в синтезаторе частоты является одним из наиболее важных применений с фазовой синхронизацией. Хотя прямой цифровой синтез также используется, косвенный частотный синтез образует одно из основных применений с фазовой синхронизацией.
  • Восстановление сигнала: Тот факт, что контур фазовой синхронизации способен синхронизироваться с сигналом, позволяет ему подавать чистый сигнал и запоминать частоту сигнала в случае короткого прерывания. Это приложение с фазовой автоподстройкой частоты используется в ряде областей, где сигналы могут прерываться на короткие промежутки времени, например, при использовании импульсных передач.
  • Распределение времени: Еще одно приложение с фазовой синхронизацией заключается в распределении тактовых импульсов с точной синхронизацией в цифровых логических схемах и системах, например, в микропроцессорной системе.

Основные понятия фазовой автоподстройки частоты - фаза

Ключом к работе петли фазовой автоподстройки частоты, PLL, является разность фаз между двумя сигналами и возможность ее обнаружения. Информация об ошибке в фазе или разности фаз между этими двумя сигналами затем используется для управления частотой контура.

Чтобы лучше понять концепцию разности фаз и фаз, можно визуализировать две формы волны, которые обычно воспринимаются как синусоидальные, которые могут появляться на осциллографе.Если триггер срабатывает одновременно для обоих сигналов, они появятся в разных точках на экране.

Линейный график также может быть представлен в виде круга. Начало цикла может быть представлено в виде определенной точки на окружности, и со временем точка на кривой перемещается по кругу. Таким образом, полный цикл эквивалентен 360 ° или 2π радиан. Мгновенное положение на круге представляет фазу в данный момент относительно начала цикла.

Phase angle of points on a sine wave Фазовый угол точек на синусоиде

Концепция разности фаз продвигает эту концепцию немного дальше. Хотя два сигнала, которые мы рассматривали ранее, имеют одинаковую частоту, пики и впадины не возникают в одном и том же месте.

Говорят, что между двумя сигналами есть разность фаз. Эта разность фаз измеряется как угол между ними. Можно видеть, что это угол между одной и той же точкой на двух сигналах. В этом случае точка пересечения нуля была взята, но любой точки будет достаточно при условии, что она одинакова на обоих.

Эта разность фаз также может быть представлена ​​в круге, потому что две формы волны будут в разных точках цикла в результате их разности фаз. Разность фаз измеряется в виде угла: это угол между двумя линиями от центра круга до точки, где представлена ​​форма волны.

Phase difference between two signals Разность фаз между сигналами

Когда два сигнала имеют разные частоты, обнаруживается, что разность фаз между этими двумя сигналами всегда меняется.Причина этого в том, что время для каждого цикла разное, и, соответственно, они движутся по кругу с разной скоростью.

Из этого можно сделать вывод, что определение двух сигналов, имеющих одинаковую частоту, состоит в том, что разность фаз между ними постоянна. Может быть разность фаз между двумя сигналами. Это только означает, что они не достигают одной и той же точки на форме сигнала в одно и то же время. Если разность фаз фиксирована, это означает, что один отстает или опережает другой сигнал на ту же величину, т.е.е. они на одной частоте.

Основы фазовой автоподстройки частоты

Фазовая петля, PLL, в основном имеет форму серво-петли. Хотя ФАПЧ выполняет свои действия над радиочастотным сигналом, все основные критерии стабильности контура и другие параметры одинаковы. Таким образом, к контуру с фазовой синхронизацией может быть применена та же теория, что и к серво-петлям.

Basic phase locked loop basic diagram Основная схема фазовой синхронизации

Базовая фазовая автоподстройка частоты, ФАПЧ, состоит из трех основных элементов:

  • Фазовый компаратор / детектор: Как видно из названия, этот схемный блок в системе ФАПЧ сравнивает фазу двух сигналов и генерирует напряжение в соответствии с разностью фаз между двумя сигналами.Эта схема может принимать различные формы. , , , Узнайте больше о фазовом детекторе .
  • Генератор, управляемый напряжением, ГУН: Генератор, управляемый напряжением, - это блок схемы, который генерирует радиочастотный сигнал, который обычно рассматривается как выходной сигнал контура. Его частотой можно управлять в рабочей полосе частот, необходимой для контура. , , , Узнайте больше о генераторе , управляемом напряжением, VCO.
  • Фильтр контура: Этот фильтр используется для фильтрации выходных данных компаратора фазы в контуре фазовой синхронизации, PLL. Он используется для удаления каких-либо компонентов сигналов, из которых фаза сравнивается с линии VCO, то есть ссылки и вход VCO. Он также определяет многие характеристики петли, включая стабильность петли, скорость блокировки и т. Д. . , , , Узнайте больше о петлевом фильтре PLL.

Фазовая синхронизация

Основная концепция работы ФАПЧ относительно проста, хотя математический анализ и многие элементы его работы довольно сложны

Диаграмма для основной фазовой автоподстройки частоты показывает три основных элемента ФАПЧ: фазовый детектор, генератор, управляемый напряжением, и контурный фильтр.

В базовой PLL опорный сигнал и сигнал от генератора, управляемого напряжением, подключены к двум входным портам фазового детектора. Выходной сигнал фазового детектора передается на контурный фильтр, а затем отфильтрованный сигнал подается на генератор, управляемый напряжением.

Phase locked loop showing voltages Фазовая диаграмма, показывающая напряжение

Генератор с управлением напряжением, VCO, внутри ФАПЧ, генерирует сигнал, который поступает в фазовый детектор. Здесь фаза сигналов от ГУН и входящего опорного сигнала сравниваются и в результате разница или ошибка напряжения производится.Это соответствует разности фаз между двумя сигналами.

Сигнал ошибки от фазового детектора проходит через фильтр нижних частот, который управляет многими свойствами контура и удаляет любые высокочастотные элементы в сигнале. После прохождения фильтра сигнал ошибки подается на управляющую клемму ГУН в качестве напряжения настройки. Смысл любого изменения этого напряжения таков, что он пытается уменьшить разность фаз и, следовательно, частоту между двумя сигналами.Первоначально контур будет незапертым, и напряжение ошибки будет тянуть частоту VCO к частоте эталона до тех пор, пока она не сможет уменьшить ошибку дальше, и контур будет заблокирован.

Когда ФАПЧ, контур с фазовой синхронизацией, находится в состоянии блокировки, вырабатывается напряжение ошибки установившегося состояния. Используя усилитель между фазовым детектором и ГУН, фактическая ошибка между сигналами может быть уменьшена до очень малых уровней. Однако некоторое напряжение должно всегда присутствовать на управляющей клемме ГУН, поскольку именно это устанавливает правильную частоту.

Наличие постоянного напряжения ошибки означает, что разность фаз между опорным сигналом и ГУН не изменяется. Поскольку фаза между этими двумя сигналами не меняется, это означает, что эти два сигнала находятся на одной и той же частоте.

ФАПЧ, PLL - очень полезный строительный блок, особенно для радиочастотных применений. ФАПЧ составляет основу ряда РЧ-систем, включая синтезатор косвенных частот, форму ЧМ-демодулятора, и позволяет восстанавливать стабильную непрерывную несущую из формы импульса.Таким образом, контур фазовой синхронизации PLL является важным инструментом построения RF.

Более важных тем радио:
радиосигналов Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Модуляция частоты OFDM РЧ-микширование Фазовые петли Синтезаторы частот Пассивная интермодуляция РЧ-аттенюаторы РЧ фильтры Типы радиоприемников Суперхет радио Избирательность приемника Чувствительность приемника Приемник сильная обработка сигнала
Вернуться в меню тем радио., ,

.
Фазовая петля (ФАПЧ) Основы | Аналоговые устройства

Аннотация:

Цепи фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) существуют в самых разнообразных высокочастотных приложениях, от простых схем очистки тактовых импульсов, до локальных генераторов (LO) для высокопроизводительных линий радиосвязи и сверхбыстрых синтезаторов частоты коммутации в анализаторах векторных сетей ( ВНА). В этой статье объясняются некоторые строительные блоки схем ФАПЧ со ссылками на каждое из этих приложений, в свою очередь, чтобы помочь как новичку, так и эксперту по ФАПЧ в навигации по выбору деталей и компромиссам, присущим для каждого отдельного приложения.Статья ссылается на семейство ФАПЧ Analog Devices ADF4xxx и HMCxxx и управляемые напряжением генераторы (VCO) и использует ADIsimPLL (собственный имитатор цепи ФАПЧ Analog Devices) для демонстрации этих различных параметров производительности схемы.

Базовая конфигурация

: схема очистки часов

В своей самой базовой конфигурации, петля фазовой автоподстройки сравнивает фазы опорного сигнала (F REF ) к фазе регулируемого сигнала обратной связи (RF В ) F 0 , как показано на рисунке 1.На рисунке 2 показан контур управления с отрицательной обратной связью, работающий в частотной области. Когда сравнение находится в установившемся режиме, а выходная частота и фаза соответствуют входящей частоте и фазе детектора ошибок, мы говорим, что ФАПЧ заблокировано. Для целей этой статьи мы рассмотрим только классическую цифровую архитектуру ФАПЧ, реализованную на ФАПЧ семейства Analog Devices ADF4xxx.

Первый существенный элемент в этой цепи - детектор фазы частоты (PFD).PFD сравнивает частоту и фазу входа с REF IN с частотой и фазой обратной связи с RF IN . ADF4002 - это ФАПЧ, которое можно настроить в качестве автономного PFD (с делителем обратной связи N = 1). Как таковой, он может использоваться с высококачественным кварцевым генератором, управляемым напряжением (VCXO), и узким фильтром нижних частот для очистки шумных часов REF IN .

Рис. 1 Базовая конфигурация ФАПЧ. Рисунок 2. Базовая конфигурация PLL.

фазовый частотный детектор

Рисунок 3Фазо-частотный детектор.

Детектор фазы частоты на рисунке 3 сравнивает входной сигнал с F REF при + IN и сигнал обратной связи при –IN. Он использует два триггера D-типа с элементом задержки. Один выход Q активирует источник положительного тока, а другой выход Q - источник отрицательного тока. Эти источники тока известны как зарядный насос. Для получения более подробной информации о работе PFD см. «Петли с фазовой синхронизацией для высокочастотных приемников и передатчиков».

Используя эту архитектуру, вход для + IN ниже имеет более высокую частоту, чем –IN (Рисунок 4), а выходной зарядный насос нагнетает высокий ток накачки, который при интеграции в фильтр нижних частот ФАПЧ будет толкать напряжение настройки VCO up.Таким образом, частота –IN будет увеличиваться при увеличении VCO, и два входа PFD будут в конечном итоге сходиться или блокироваться на одну и ту же частоту (рисунок 5). Если частота –IN выше + IN, происходит обратное.

Рисунок 4. PFD с фазовой и частотной блокировкой. Рисунок 5. Фазо-частотный детектор, частота и фазовая синхронизация.

Возвращаясь к нашему первоначальному примеру шумовых часов, которые требуют очистки, профиль фазового шума часов, автономно работающий VCXO и PLL с обратной связью можно смоделировать в ADIsimPLL.

Рисунок 6. Эталонный шум. Рисунок 7. Свободно работающий VCXO. Рисунок 8. Общий шум ФАПЧ.

Как можно видеть из показанных графиков ADIsimPLL, профиль шумового фазового шума REF IN (рисунок 6) фильтруется фильтром нижних частот. Весь внутриполосный шум, создаваемый эталонной схемой ФАПЧ и схемой PFD, отфильтровывается фильтром нижних частот, оставляя только намного более низкий шум VCXO (рисунок 7) вне полосы пропускания контура (рисунок 8). Когда выходная частота равна входной частоте, это создает одну из самых простых конфигураций ФАПЧ.Такой PLL называется PLL очистки часов. Для таких приложений очистки тактовой частоты рекомендуется использовать узкую (<1 кГц) полосу частот фильтра нижних частот.

Высокочастотная архитектура Integer-N

Для генерации диапазона более высоких частот используется VCO, который настраивается на более широкий диапазон, чем VCXO. Это регулярно используется при скачкообразной перестройке частоты или в приложениях со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS). В таких ФАПЧ, выход является высокая кратным опорной частоты. Генераторы, управляемые напряжением, содержат переменный элемент настройки, такой как варакторный диод, который изменяет свою емкость в зависимости от входного напряжения, обеспечивая настраиваемый резонансный контур, который позволяет генерировать диапазон частот (рисунок 9).ФАПЧ можно рассматривать как систему управления для этого ГУН.

Делитель обратной связи используется для деления частоты VCO на частоту PFD, что позволяет PLL генерировать выходные частоты, кратные частоте PFD. Делитель также может использоваться в эталонном тракте, что позволяет использовать эталоны более высокой частоты, чем частота PFD. PLL как это ADF4108 от аналоговых устройств. Счетчики ФАПЧ являются вторым важным элементом, который необходимо учитывать в нашей схеме.

Рисунок 9. Генератор, управляемый напряжением.

Ключевыми параметрами производительности ФАПЧ являются фазовый шум, нежелательные побочные продукты процесса синтеза частоты или паразитные частоты (для краткости шпоры). Для ФАПЧ с целым числом N побочные частоты генерируются частотой PFD. Ток утечки от зарядного насоса будет модулировать порт настройки VCO. Этот эффект уменьшается фильтром нижних частот, и чем он меньше, тем больше фильтрация паразитной частоты. Идеальный тон не будет иметь шума или дополнительной паразитной частоты (рисунок 10), но на практике фазовый шум выглядит как юбка вокруг несущей, как показано на рисунке 11.Фазовый шум в одной боковой полосе - это относительная мощность шума для несущей в полосе шириной 1 Гц, определяемая по смещению частоты от несущей.

Рисунок 10. Идеальный спектр LO. Рисунок 11. Фазовый шум в одной боковой полосе.

делитель целого-N и дробного-N

Для узкополосных приложений разнос каналов узок (обычно <5 МГц), а счетчик обратной связи N высок. Получение высоких значений N с помощью небольшого контура достигается использованием прескалера с двойным модулем P / P + 1, как показано на рисунке 12, и позволяет вычислять значения N с вычислением N = PB + A, которое, используя пример прескалера 8/9 и значения N 90, вычисляет значение 11 для B и 2 для A.Прескейлер с двойным модулем делит на 9 для A или двух циклов. Затем он разделится на 8 для оставшихся (BA) или 9 циклов, как описано в Таблице 1. Прескалер обычно проектируется с использованием высокочастотной схемы, такой как схемы с биполярной связью с эмиттерной логикой (ECL), в то время как A и B счетчики могут принимать этот прескалерный выход более низкой частоты и могут быть изготовлены с более низкой скоростью CMOS-схемы. Это уменьшает площадь цепи и энергопотребление. ФАПЧ очистки низкой частоты, такие как ADF4002, не используют этот прескалер.

Рисунок 12. ФАПЧ с двойным модулем N счетчик.
Таблица 1. Двойной модуль предварительного удаления накипи
N Значение P / P + 1 B Значение A Значение
90 9 11 2
81 9 10 1
72 8 9 0
64 8 8 0
56 8 7 0
48 8 6 0
40 8 5 0
32 8 4 0
24 8 3 0
16 8 2 0
8 8 1 0
0 8 0 0

Фазовый шум внутри полосы (внутри полосы пропускания петлевого фильтра ФАПЧ) напрямую зависит от значения N, а внутриполосный шум увеличивается на 20log (N).Таким образом, для узкополосных приложений, в которых значение N является высоким, внутриполосный шум преобладает из-за высокого значения N. Синтезатор с дробным N, например ADF4159 или HMC704, поддерживает систему, которая допускает намного более низкое значение N, но все же допускает точное разрешение. Таким образом, внутриполосный фазовый шум может быть значительно уменьшен. Рисунки с 13 по 16 иллюстрируют, как это достигается. В этих примерах два ФАПЧ используются для генерации частот, подходящих для гетеродина 5G системы в диапазоне между 7.От 4 ГГц до 7,6 ГГц с разрешением канала 1 МГц. ADF4108 используется в конфигурации с целым числом N (рисунок 13), а HMC704 используется в конфигурации с дробным числом N. HMC704 (рисунок 14) можно использовать с частотой 50 МГц PFD, которая снижает значение N и, следовательно, внутриполосный шум, в то же время допуская размер шага частоты в 1 МГц (или даже меньше) - улучшение на 15 Отмечается дБ (при частоте смещения 8 кГц) (Рисунок 15 и Рисунок 16). ADF4108, однако, вынужден использовать 1 МГц PFD для достижения того же разрешения.

Необходимо соблюдать осторожность при использовании ФАПЧ с дробным N, чтобы побочные тоны не снижали производительность системы. На PLL, таких как HMC704, целочисленные граничные ответвления (генерируемые, когда дробная часть значения N приближается к 0 или 1, например 147,98 или 148,02 очень близки к целочисленному значению 148), вызывают наибольшее беспокойство. Это может быть уменьшено путем буферизации выхода VCO на входе RF и / или тщательного планирования частоты, при котором REF IN может быть изменен, чтобы избежать этих более проблемных частот.

Рисунок 13. Целое число N PLL.

Рисунок 14. Фракционный N-ФАПЧ.

Рисунок 15. Целочисленный N ФАПЧ внутриполосный фазовый шум.

Рисунок 16. Внутриполосный фазовый шум Фракционной N ФАПЧ.

Для большинства ФАПЧ внутриполосный шум сильно зависит от значения N, а также от частоты PFD. Вычитание 20log (N) и 10log (F PFD ) из плоской части измерения внутриполосного фазового шума дает показатель качества (FOM). Распространенной метрикой для выбора ФАПЧ является сравнение FOM.Другим фактором, который влияет на внутриполосный шум, является шум 1 / f, который зависит от выходной частоты устройства. Вклад FOM и шум 1 / f вместе с эталонным шумом доминируют внутриполосный шум системы ФАПЧ.

Узкополосный гетеродин

для связи 5G

Для систем связи главные спецификации с точки зрения PLL - это величина вектора ошибок (EVM) и спецификации блокировки VCO. EVM аналогичен по объему интегрированному фазовому шуму, который учитывает вклад шума в диапазоне смещений.Для системы 5G, перечисленной ранее, пределы интеграции достаточно широки, начиная с 1 кГц и продолжая до 100 МГц. EVM можно рассматривать как процентное ухудшение идеально модулированного сигнала от его идеальной точки, выраженной в процентах (рисунок 17). Аналогичным образом, интегрированный фазовый шум интегрирует мощность шума при различных смещениях от несущей и выражает этот шум в виде числа дБн по сравнению с выходной частотой. ADIsimPLL может быть настроен для расчета EVM, интегрированного фазового шума, среднеквадратичной ошибки фазы и джиттера.Современные анализаторы источника сигнала также будут включать эти цифры одним нажатием кнопки (рисунок 18). По мере увеличения плотности схем модуляции EVM становится критическим. Для 16-QAM требуемый минимальный EVM согласно спецификации ETSI 3GPP TS 36.104 составляет 12,5%. Для 64-QAM требование составляет 8%. Однако, поскольку EVM состоит из различных других неидеальных параметров из-за искажения усилителя мощности и нежелательных продуктов микшера, интегрированный шум (в дБн) обычно определяется отдельно.

Рисунок 17.Визуализация фазовой ошибки.

Рисунок 18. График анализатора источника сигнала.

Спецификации блокировки VCO

очень важны в сотовых системах, которые должны учитывать наличие сильных передач. Если сигнал приемника слабый, а VCO слишком шумный, то сигнал соседнего передатчика может смешиваться и заглушать полезный сигнал (рисунок 19). Иллюстрация на рисунке 19 демонстрирует, как соседний передатчик (на расстоянии 800 кГц), передающий с мощностью –25 дБм, может, если шум VCO приемника, затопить полезный сигнал на уровне –101 дБм.Эти спецификации являются частью стандарта беспроводной связи. Спецификации блокировки напрямую влияют на требования к производительности VCO.

Рис. 19. Блокировщики шума VCO.

Генераторы, управляемые напряжением (ГУН)

Следующим элементом схемы ФАПЧ, который будет рассмотрен в нашей схеме, является генератор, управляемый напряжением. При использовании ГУН необходим фундаментальный компромисс между фазовым шумом, частотным покрытием и потреблением энергии. Чем выше добротность генератора (Q), тем ниже фазовый шум ГУН.Однако цепи с более высоким Q имеют более узкие диапазоны частот. Увеличение источника питания также снизит фазовый шум. Рассматривая семейство VCO аналоговых устройств, HMC507 охватывает диапазон от 6650 МГц до 7650 МГц, а шум VCO при 100 кГц составляет приблизительно –115 дБн / Гц. Напротив, HMC586 покрывает полную октаву от 4000 МГц до 8000 МГц, но имеет более высокий фазовый шум –100 дБн / Гц. Одной из стратегий минимизации фазовых шумов в таких VCO является увеличение диапазона настройки напряжения V TUNE до VCO (до 20 В или выше).Это увеличивает сложность схемы ФАПЧ, так как большинство насосов зарядки ФАПЧ могут настраиваться только до 5 В, поэтому активный фильтр, использующий операционные усилители, используется для самостоятельного увеличения напряжения настройки цепи ФАПЧ.

многоканальные интегрированные ФАПЧ и ГУН

Другая стратегия увеличения частотного охвата без ухудшения фазового шума VCO состоит в том, чтобы использовать многополосный VCO, в котором перекрывающиеся диапазоны частот используются для покрытия октавы частотного диапазона, а более низкие частоты могут быть сгенерированы с помощью делителей частоты на выходе VCO. ,Таким устройством является ADF4356, в котором используются четыре основных ядра ГУН, каждое с 256 перекрывающимися частотными диапазонами. Внутренние опорные и частотные делители обратной связи используются устройством для выбора соответствующей полосы VCO, процесс, известный как выбор полосы VCO или автокалибровка.

Широкий диапазон настройки многоканальных VCO делает их пригодными для использования в широкополосных измерительных приборах, в которых они генерируют широкий диапазон частот. Разрешение в 39 битов с дробным-N также делает их идеальными кандидатами для этих точных частотных приложений.В таких приборах, как векторные сетевые анализаторы, чрезвычайно важна сверхбыстрая скорость переключения. Это может быть достигнуто с помощью очень широкой полосы пропускания фильтра нижних частот, которая очень быстро настраивается на конечную частоту. В этих приложениях процедура автоматической калибровки частоты может быть обойдена путем использования справочной таблицы со значениями частоты, запрограммированными непосредственно для каждой частоты, и настоящие одноядерные широкополосные VCO, такие как HMC733, также можно использовать с меньшей сложностью.

Для контуров с фазовой синхронизацией полоса пропускания фильтра нижних частот оказывает непосредственное влияние на время установления системы.Фильтр нижних частот является последним элементом в нашей схеме. Если время установления является критическим, полоса пропускания контура должна быть увеличена до максимально допустимой полосы пропускания для достижения стабильной блокировки и удовлетворения фазовых шумов и паразитных частот. Узкополосные требования в линии связи означают, что оптимальная ширина полосы фильтра нижних частот для минимального интегрированного шума (между 30 кГц и 100 МГц) составляет около 207 кГц (рисунок 20) с использованием HMC507. Это обеспечивает приблизительно –51 дБн интегрированного шума и обеспечивает частотную синхронизацию с точностью до 1 кГц примерно за 51 мкс (рисунок 22).

В отличие от этого, широкополосный HMC586 (охватывающий от 4 ГГц до 8 ГГц) достигает оптимального среднеквадратичного фазового шума с более широкой полосой частот, близкой к ширине полосы 300 кГц (Рисунок 21), достигая –44 дБн интегрированного шума. Тем не менее, он достигает частотной привязки к той же спецификации менее чем за 27 мкс (рисунок 23). Правильный выбор деталей и дизайн окружающих цепей имеют решающее значение для достижения наилучшего результата для приложения.

Рисунок 20. Фазовый шум HMC704 плюс HMC507.

Рисунок 21. Фазовый шум HMC704 плюс HMC586.

Рисунок 22. Установка частоты: HMC704 плюс HMC507.

Рисунок 23. HMC704 плюс HMC586.

Низкая частота джиттера

Для высокоскоростных цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) и высокоскоростных аналого-цифровых преобразователей (АЦП) тактовый генератор с чистым низким джиттером является важным строительным блоком. Чтобы минимизировать внутриполосный шум, требуется низкое значение N; но чтобы минимизировать побочный шум, предпочтительным является число N.Тактирование имеет тенденцию быть фиксированной частотой, поэтому частоты можно выбирать так, чтобы частота REF IN была целым кратным входной частоты. Это обеспечивает самый низкий внутриполосный шум ФАПЧ. ГУН (независимо от того, встроен он или нет) должен быть выбран, чтобы обеспечить достаточно низкий уровень шума для приложения, уделяя особое внимание широкополосному шуму. Затем необходимо аккуратно установить фильтр нижних частот, чтобы внутриполосный шум ФАПЧ пересекался с шумом ГУН - это обеспечивает наименьшее среднеквадратичное дрожание.Фильтр нижних частот с запасом по фазе 60 ° обеспечивает минимальную пиковость фильтра, что сводит к минимуму дрожание. Таким образом, тактирование с низким джиттером попадает между применением очистки тактового сигнала первой схемы, обсужденной в этой статье, и возможностью быстрого переключения последней обсуждаемой схемы.

Для цепей синхронизации среднеквадратичное дрожание тактовых импульсов является ключевым параметром производительности. Это можно оценить с помощью ADIsimPLL или измерить с помощью анализатора источника сигнала. Для высокопроизводительных частей ФАПЧ, таких как ADF5356, относительно широкая полоса пропускания фильтра нижних частот 132 кГц вместе со сверхнизким источником REF IN , таким как Wenxel OCXO, позволяет пользователю проектировать часы с среднеквадратичным джиттером ниже 90 фс (рисунок 26). ).Управление размещением полосы пропускания петлевого фильтра ФАПЧ (LBW) показывает, как его слишком сильное уменьшение влияет на то, что шум ГУН начинает доминировать при небольших смещениях (рисунок 24), где внутриполосный шум ФАПЧ фактически будет ниже, и увеличение это слишком много означает, что внутриполосный шум доминирует на смещениях, где шум VCO вместо этого будет значительно ниже (рисунок 25).

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

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

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


Ссылки

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

Кертин, Майк и Пол О'Брайен. «Цепи с фазовой синхронизацией для высокочастотных приемников и передатчиков». аналоговый диалог, Vol. 33, 1999.

.

ALTPLL (Phase-Locked Loop) IP Core Руководство пользователя

Программное обеспечение Quartus ® Prime не обязательно выбирает значения для параметры PLL для максимизации диапазона блокировки. Например, вы указываете 75 МГц входные часы в редакторе параметров ALTPLL, фактический диапазон блокировки PLL может быть между 70 МГц до 90 МГц. Если вашему приложению требуется диапазон блокировки от 50 МГц до 100 МГц, диапазон блокировки по умолчанию для этого PLL недостаточен.

Для устройств, которые поддерживают переключение часов в ФАПЧ, вы можете использовать Редактор параметров ALTPLL для максимизации диапазона блокировки.

Чтобы извлечь допустимые значения параметров для максимизации диапазона блокировки PLL, выполните следующие шаги:

Если ваша входная тактовая частота слишком близка к концу желаемой Диапазон блокировки ФАПЧ - например, нижний предел желаемого диапазона блокировки составляет 50 МГц и входная тактовая частота составляет 50 МГц, ФАПЧ может не поддерживать блокировку, когда входной тактовый сигнал имеет джиттер или сдвиг частоты ниже 50 МГц.Вы можете выбрать расширить диапазон блокировки PLL, чтобы обеспечить ожидаемую входную тактовую частоту дальше от конца диапазона. Для этого примера вы можете ввести 45 МГц и 105 МГц, чтобы обеспечить целевой диапазон блокировки от 50 МГц до 100 МГц в пределах диапазон блокировки PLL.

Программное обеспечение Quartus ® Prime выдает сообщение об ошибке, если оно Невозможно реализовать предпочитаемый диапазон блокировки с помощью этой процедуры.Поэтому вы придется искать другие варианты, такие как реконфигурация PLL для поддержки вашего ввода частотный диапазон.

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *