Устройство для измерения сопротивления заземления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ, содержащее генератор оперативного тока, заданной, частоты, один вывод которого подключен к выводу измеряемого српротивлег ния заземления, два фильтра заданной частоты, вход второго из них подключен к выходу указанного генератора, и измерительный прибор, о т л и ч а ю ад е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введе ны подключённые к второму выводу генератора оперативного тока заданной частоты последовательно соединенные катушки индуктивности, дополнитель-. .ный резистор и пластина, которая по. отношению к земле образует емкость,последовательно соединенные первый управляемый усилитель, преобразователь переменного сигнала в постоянный и интегрирующий усилитель, последовательно соединенные управляемый усилитель, преобразователь переменного сигнала в постоянный и сумматор , выход которого подключен к измерительному прибору, последовательно соединенные первый формирователь прямоугольных импульсов, фазочувствительный усилитель и нуль-индикатор, последовательно соединенные фазовращакадий блок и второй формирователь i. прямоугольных импульсов, вьосод которого подключен к второму входу фазочувствительного усилителя, блок задаЦния устсшки, причем первый выход поЪледнегб подключен к второму входу интегрирующего усилителя, а второй к второму входу сумматора, выход интегрирующего усилителя соединен с управляющими входами обоих управляемых усилителей, ВХОДЫ первого формирователя прямоугольных импульсов и первоloo го управляемого усилителя через первый фильтр заданной частоты соедине00 ны с дополнительным резистором, а вхо со сх ды фазовращаюцего блока и второго управляемого усилителя подключены к выходу второго фильтра заданной часто00 |ТЫ.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК („)SU(„) 3GD G01 R 27 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ й,авторскому свид тельству

1 с. я;. (Ю

Сь:)

СФ

Cgl

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (2l ) 3426536/18-21 (22) . 22.0 4.82 (46) 07 08.83. Вюл. Р 29 (72) О.А.Петров, Ю.В.Ситчинин ,И .А.И.С;ор (71) Челябйнский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621.31 7.333(088.8) (56) 1. Найфельд N. Р. Заземление, защитные меры злектробеэопасности. М., Энергия, 1971, с. 312.

2. Авторское свидетельство СССР9 468195, кл. G 01 R 27/20, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

:9 718805, кл. G 01 R 27/20, 1980 .. (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СО»

ПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ, содержащее генератор оперативного тока. заданной. частоты, один вывод которого подключен к выводу измеряемого сопротивле-. ния заземления, два фильтра заданной частоты, вход второго иэ них подключен к выходу указанного генератора, " и измерительный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыше ния точности измерения, в него введе .ны подключенные к второму выводу генератора оперативного тока заданной частоты последовательно соединенные катушки индуктивности, дополнитель- .

-.ный резистор и пластина, которая по отношению к земле образует емкость,последовательно соединенные первый управляемый усилитель, преобразова- тель переменного сигнала в постоянный и интегрирующий усилитель, после. довательно соединенные вторые управляемый усилитель, преобразователь пе.ременного сигнала s постоянный и сумматор, выход которого подключен к иэМерительному прибору, последовательно соединенные первый формирователь .прямоугольных импульсов, фаэочувствительный усилитель и нуль"-индикатор, последовательно соединенные фазовращающий блок и второй-формирователь прямоугольных импульсов, выход кото- щ

Я .рого подключен к второму входу фазо- чувствительного усилителя, блок зада ;ния уставки, причем первый " выход йоследнего подключен к второму входу интегрирующего усилителя, а второйк второму входу сумматора, выход ин- Я тегрирующего усилителя соединен с управляющими входами обоих управляеМых усилителей, входы первого-формирователя прямоугольных импульсов и первого управляемого усилителя через первый фильтр заданной частоты соединены с дополнительным резистором, а вхо ды фазовращающего блока и второго управляемого усилителя подключены к выходу второго фильтра заданной часто1ты.

1033988

40

50 фО

Изобретение относится к электроиэмерительной технике, в частности к измерению сопротивления заземления или сопротивления естественного контакта с грунтом различных электроус" тановак.

Известно измерение сбпротивления методом амперметра и вольтметра, который состоит в том, что оперативный переменный ток пропускают между ис» следуемым эаэемлителем и вспомогательным электродом, Между другим вспомогательным электродом (потенциальным) и заземлителем измеряют величину падения напряжения и находят искомое сопротивление по закону

Ома (1).

К недостаткам устройства, реализу ющего данный способ, относятся необходимость забивки вспомогательных электродов, Эависимость результата измерения от удаленности этих элект" родов, а также невозможность измерения сопротивления естественного контакта с землей передвижных электроустановок °

Известно устройство для измерения сопротивления заземления, содержащее источник оперативного переменного тока и измерительный мост, образованный тремя параллельными ветвями, две из которых содержат последовательно соединенные резистор и LC-цепочку.

При этом емкость С создают за счет изолированной обкладки, закладываемой в грунт вблизи измеряемого заземлителя. Настраивают в резонанс ветви с 35

LC-элементами и иэ условия балансиров ки этих ветвей с третьей ветвью определяют искомое сопротивление заземле ния (2).

Недостаток укаэанного устройства состоит в низкой точности измерений из-за ухода резонансной частоты на последующих этапах íастройки ветвей измерительной схемы и недостаточной помехоустойчивости к блуждающим токам различных частот, цйрКулирующим в контуре заземления. Кроме того, значительное количество операций усложняет процесс измерения.

Наиболее близким к .предлагаемому является устройство для измерения сопротивления заземления, в котором оперативный ток непромышленной частоты пропускают между токовыми электро" дами, а к потенциальным электродам подключена измерительная схема, содержащая последовательно соединенные синхронный детектор, фильтр непромышленной частоты и усилитель постоянного тока, к выходу которого подключен измерительный прибор (3).

Недостатки известного устройства. заключаются в необходимости вынесения потенциального электрода иэ эоны растекания тока, трудоемкости забивки электродов, а также в трудности измерения сопротивления естественно, го. заземления передвижных электроустановок.

Цель иэооретвния — повышение точности и упрощение устройства измерения.

11оставленная цель достигается тем, что. в устройство для измерения сопротивления заземления, содержащее генератор оперативного тока заданной частоты, один вывод которого подключен к выводу измеряемого сопротивления заземления, два фильтра заданной частоты, вход второго иэ них подключен к выходу указанного генератора, "и измерительный прибор, введены подключенные к второму выводу генератора оперативного тока заданной частоты последовательно соединенные катушка индуктивности, дополнительный резистор и пластина, которая по отношению к земле образует емкость, последовательно соединенные первый управляемый усилитель, преобразователь переменно" го сигнала в постоянный и интегрирующий усилитель, последовательно соединенные вторые управляемый усилитель, преобразователь переменного .сигнала в постоянный и сумматор, выход которого подключен к измерительному прибору, последовательно соединенные первый формирователь прямоугольных импульсов, фазочувствительный усилитель и нуль-индикатор, последовательно соединенные фазовращающий блок и второй формирователь прямоугольных импульсов, выход которого подключен к второму входу фазочувствительного усилителя, блок задания уставки, при" чем первый выход последнего подключен к второму входу интегрирующего усилителя, а второй — к второму входу сумматора, выход интегрирующего усилителя соединен с управляющими входами обоих управляемых, усилителей, входы первого формирователя прямоугольных импульсов и первого управляемого усилителя через первый фильтр заданной частоты соединены с дополнительным резистором, а входы фазовращающего блока и второго управляемого усилителя подключены к выходу второго фильтра заданной .частоты.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Цепь оперативного тока включает последовательно соединенные измеряемое сопротивление 1 заземления, гене. ратор 2 оперативного тока заданной частоты ю„, катушку 3 индуктивности, дополнительный резистор 4 и пластину

5, которая по отношению к земЛе образует емкость С, т.е. цепь оперативного тока содержит последовательный

LC-контур. К дополнительному резистору 4 через первый фильтр б заданной частоты подключены последовательно ,соединенные первый Формирователь 7

1033988 ия U в зависимости от величины сигала U (тока I) .

Управляемые усилители 13 и 16 моут быть выполнены в виде множительых элементов, а преобразователи 14

17, например, в виде выпрямителей о сглаживающими фильтрами.

Покажем, что предлагаемое устройтво будет измерять величину сопроивления заземления R

Сигнал на выходе первого преобраователя 14

О„=Ф„ЭВ ! где к :- коэффициент пропорциональ1 ности, определяемый фильтром 6, усилителем 13 и преобразователем 14;

R - -— сопротивление дополнительного резистора 4)

I — величина оперативного тока з аданной частоты щ ..

Сигиал на выходЕ второго преобразователя 17

U .- где U - напряжение генератора 2 к — коэффициент пропорциональ2 ности, определяемый фильтром 10, усилителем 16 и преобразователем 17., Нри резонансной настройке цепи one.

t .ративного тока, когда сдвиг по фазе

:между напряжением U a током I будет равен нулю. — — -В

3 3 где R — сопротивление остальной часО ти цепи оперативного тока.

Учитывая., что коэффициентй к, и к равны, получим ("ь= «и о.

Напряжение U благодаря действию интегрирукифего усилителя постоянно и равно U Поэтому

RЗ+ Во

Р где: Д вЂ” 31

Если 032= — тогда, 0 =0 -(З

"о

А (д

1аким образом, измерительный прибОр

19 будет регистрировать величину, .пропорциональную R>. Проградуировав южалу прибора. в омах, станем измерять искомое сопротивление R3. прямоугольных импульсов, фазочувст- н вительный усилитель 8 (первый вход) н и нуль-индикатор 9..

К генератору 2 через второй фильтр г

10 заданной частоты подключены после- н довательно соединенные фазовращающий 5 и .блок 11 и второй формирователь 12 пря- с

-моугольных импульсов, выход которого соединен с вторым входом фазочувст.вительного усилителя 8. т

Устройство также содержит подклю- 10 ченные к первому фильтру б заданной частотЫ последовательно соединенные первый управляемый усилитель 13, первый преобразователь 14 переменного сигнала в постоянный, интегрирующий - 5 усилитель 15 и подключенные к второму фильтру 10 заданной частоты пос.йедовательно соединенные второй управляемый усилитель 16, второй преобра3oBBTeJIh 17 переменного сигнала B постоянный, сумматор 18 и измеритель. ный прибор 19.

Блок 20 задания уставки подключен к вторым входам интегрирующего усилителя 15 и сумматора 18, 25

Назначение Фильтров б и 10 заданной частоты — выделять из частотного спектра сигналов, поступающих на вход измерительной части устройства, только сигналы заданной частоты 1и . Фильт ры могут быть выполнены, напрймер, в виде избирательных усилителей.

Блоки 7, 8, 9, 11 .и 12 предназначены для измерения фазового сдвига между током I и напряжением U заданной частоты и) в цепи оперативного З5 . тока. Формирователи 7 и 12 преобразуют гармонические сигналы, пропорциональные соответственно току Х и напря ° жению П, в прямоугольные сигналы оди-, наковой амплитуды. Блок З.осуществля-40 ет логическое суммирование указанных ,прямоугольных сигналов ° При этом измерительный прибор 9 показывает угол между напряжением U и током I, Фазовращающий блок 11 служит для 45 коррекции фазовых искажений, возника- ющих в соответствующих блоках устрой- ,ства, и используется при первичной настройке схемы измерения фазового сдвига. Последовательно включенные и охваченные обратной связью усилители 13 и 15 и преобразователь 14 образуют компенсационную схему, осуществляющую автоматическое поддержание равенства двух величин: напряжения

9.1, поступающего от блока 20 задания, уставки, и напряжения U1. При этом изменение коэффициента йередачи М,, первого управляемого усилителя 13 и одновременно коэффициента к второго управляемого усилителя 16 происходит под действием управляющего напряжеl

I постоянный коэффициент.

1033988

ВниИПИ Заказ 5619/49 Тираж 710 Подписное, ВМЮМ ВФМф

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4