Устройство контроля сопротивления изоляции электрических сетей

 

Изобретение является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 840766. Введение в устройство контроля сопротивления изоляции электрических сетей переключателя 20, блока (Б) 24 форсировки,содержащего Б дифференцирования, пик-детектор, регулятор установки и Б сравнения, выпрямителя 23 и Б 25 управления коммутацией повышает точность измерений при контроле сетей с изменяющейся структурой путем уменьшения времени контроля. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. ш (Л со о 00 со 00 00 14)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (504 0 01 R 27 !8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 840766 (21 ) 3964533/24-21 (22) 08 ° 10 ° 85 (46) 07.05.87. Бюл, № 17 (72) Е.А.Иванов, Л.И.Гребенников, Е,Д,Гусев, В.Д.Дудник, В.С.Лебедев, В.M.Ðåáðoâ и 10.А.Шестопалов (53) 621.317 ° 735(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 840766, кл . G 01 R 27/18, 1981. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ (57) Изобретение является усовершенствованием изобретения по авт. св.

¹ 840766. Введение в устройство контроля сопротивления изоляции электрических сетей переключателя 20, блока (Б) 24 форсировки,содержащего

Б дифференцирования, пик-детектор, регулятор установки и Б сравнения, выпрямителя 23 и Б 25 управления коммутацией повьш ает точность измерений при контроле сетей с изменяющейся структурой путем уменьщения времени контроля. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1 13089

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области контроля сопротивления изоляции электрических сетей, находящихся под рабочим напряжением, может быть использовано в сетях постоянного тока на судах, предприятиях горнодобывающей промышленности и в других отраслях народного хозяйства и является усовершенствованием устройства по авт.св, f0

lf 840766.

Целью изобретения является повьппение точности измерений при контроле сетей с изменяющейся структурой путем уменьшения времени, необходимого f5 для выполнения одного цикла контроля.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2— схема блока форсировки, на фнг. 3— кривые изменения напряжения на выходе 20 дифференцирующего блока US (t); на фиг. 4 — временная диаграмма работы устройства, где g — замыкание -первых замыкающего и размыкающего контактов коммутатора; о — изменение на- 25 пряжений относительно земли положительного U,(t) и отрицательного U (t) полюсов; и и — напряжения на вйходе дифференцирующего блока при подключении его входа соответственно к 30 положительному и отрицательному полюсам сети, а — формирование команд на входе блока управления коммутацией.

YcTpoAcTBo copepEHT контролируемую сеть 1 с источником. напряжения (U), эквивалентными сопротивлениями

2 и 3 (R, и Р ) изоляции и емкостя.ми 4 и 5 (С < и С ) полюсов относительно земли, основной блок б, в сос- 40 тав которого входят коммутатор 7 с размыкающими 8-10 и замыкающими 11—

13 контактами, дополнительный резистор 14, (R ) измерители-накопители

15 и 16, блоки 17 и 18 памяти и из- 45 мерительный блок 19, переключатель

20 с замыкающим 21 и.размыкающим 22 контактами, выпрямитель 23, блок 24 форсировки и блок 25 управления коммутацией. 50

Блок 24 форсировки состоит из блока 26 дифференцирования, пик-детектора 27, регулятора 28 уставки и блока

29 сравнения.

Один полюс дополнительного резистора 14 через размыкающий контакт 8 подключается к положительному полюсу сети, а через замыкающий контакт 12 соединен с отрицательным полюсом се38 2 ти. Второй вывод резистора 14 н выходы измерителей-накопителей 15 и 16 и блоков 17 и 18 памяти соединены с заземпителем (общей точкой). Входы измерителей-накопителей 15 и 16 через размыкающий контакт 9 и замыкающий контакт 13 соответственно соедиI иены с положительным и отрицательным полюсами сети и через замыкающий контакт 11 и размыкающий контакт 10 — с входами блоков 17 и 18, а последние соединены непосредственно с первым и вторым входами измерительного блока

19, причем третий и четвертый входы блока 19 соединены с полюсами контролируемой сети. Вход блока 24 форсировки через выпрямитель 23 и замыкающий контакт 21 или размыкающий контакт 22 переключателя 20 соединен с входом измерителя-накопителя 16 или

15 соответственно ° Выход блока 24 соединен с входом блока 25 управления коммутацией. Последний представляет собой триггер с двумя устойчивыми состояниями, причем из одного сос.тояния в другое он переключается только при подаче на его вход положительного сигнала и не реагирует на отрицательный сигнал. Выход блока 25 связан с входами коммутатора 7 и переключателя 20.

В блоке 24 форсировки вход блока

26 дифференцирования является входом блока 24 форсировки. Выход блока 26 связан с входами пик-детектора 27 и блока 29 сравнения. Второй вход последнего связан с выходом регулятора

28 уставки (например, с подвижным контактом потенциометра), подключенного между выходом пик-детектора 27 и и заземлителем (общей точкой). Выход блока 29, являющийся выходом блока форсировки, связан с входом блока 25 управления коммутацией, Устройство работает следующим образом.

Пусть контакты коммутатора 7 находятся в положении, показанном на фиг, 1, т.е. дополнительный резистор 14 и измеритель-накопитель 15 подключены к положительному полюсу сети через контакты 8 и 9. Вход блока 24 также подключен к этому полюсу через контакт 22 переключателя 20 и выпрямитель 23, С момента прихода контактов в указанное положение напряжение положительного полюса сети относительно земли П (С) начинает

130893 уменьшаться по экспоненциальному закону (фиг. 4,5). Это напряжение поступает на входы измерителя-накопителя 15 и дифференцирующего блока 26.

Напряжение П)(t) с выхода дифференцирующего блока поступает на входы пик-детектора 27 и блока 29 сравнения, Общий вид кривой U (t) приведен на фиг. 3, где кривая 1 соответствует теоретической экспоненте, а кривая 10

II — действительным значениям напряжения с учетом инерционности цепей дифференцирующего блока. Действительная кривая всегда имеет максимум

U на своем начальном участке (доли — 15 единицы миллисекунд). Для более четкого фиксирования значения Б,ппикдетектором максимум напряжения может быть получен путем включения на входе блока дифференцирования линии задерж-20 ки °

Пик-детектор фиксирует значение

U заданная часть этого напряжения (например,oL Г,.) от регулятора 28 ус1 тавки подается на второй вход блока 25

29 сравнения, причем на первый вход этого блока поступает текущее значение напряжения u>(t).

В момент времени t я <., когда напряжение на выходе регулятора уставки g П щ станет несколько больще текч)4Щ щего значения напряжения П (t), от ф1 блока 24 форсировки поступает положительный сигнал на блок 25 управления коммутацией. С выхода последнего на вход коммутатора 7 поступает положительное или отрицательное напряжение.

Коммутатор 7 реализуется на транзисторах разной структуры, поэтому "плюс" или "минус", поданный на базы этих 40 транзисторов с выхода триггера, является управляющим сигналом для него °

Коммутатор размыкает контакты 8-10 и замыкает контакты 11 — 13. Одновременно блок 25 переключает контакты переклю- 45 чателя 20. При этом напряжение U, (г ). поступает на вход блока 17 памяти, а резистор 14 переключается на отрицательный полюс сети, измеритель-накопитель 15 отключается от положительного полюса, измеритель-накопитель 16

8 4 му закону, Это напряжение поступает на входы блока 26 дифференцирования и измерителя -накопителя 16. С выхода блока 26 дифференцирования на вход пик-детектора 27 и блока ".9 сравнения поступает сигнал П (t) аналогичЫ ный рассмотренному (фиг. 3, кривая

II), при этом его амплитудное значение U и, в общем виде может отличаться от величины Г . На входы блока д сравнения поступают текущее значение напряжения U. (t) и ранее заданная

"и часть от его амплитуды oLU Когда в момент времени t первая величина несколько меньше второй, на вход блока 25 поступает сигнал о формировании команды на переключение контактов коммутатора 7 (аналогично рассмотренному применительно к положительному полюсу сети) и переключателя 20, Контакты 11-13 и 21 размыкаются, а контакты 8-10 и 21 замыкаются. При этом напряжение U<(t> ) с выхода измерителя-накопителя 16 поступает на вход блока 18 памяти, измеритель-накопитель

16 отключается от сети, а резистор

14, вход блока 26 дифференцирования и измеритель-накопитель 15 подключаются к положительному полюсу сети.

Процесс дальнейщей работы схемы коммутации аналогичен.

На вход измерительного блока 19 поступает напряжение

U»„-U Ä (t )+<; (t ) =й (К), которое является носителем информации о величине эквивалентного сопротивления изоляции сети R.

Действительно, в общем виде через и коммутаций вспомогательного резистора напряжение между положительным полюсом сети и землей описывается уравнением

46 < "ч

- с 6и с

U (t) =U а„+А ° е ° (К,+Be ), (2) Р где t, — продолжительность i-го этапа

К1 коммутации; временной интервал на рассматриваемом этапе коммута55.подключается к отрицательному полюсу, через контакт 22 переключателя 20 вход блока 24 подключается к отрицательному полюсу.

После подключения резистора 14 к отрицательному полюсу напряжение последнего относительно земли начинает также уменьщаться по экспоненциальноции;

RRâ<С +С ) с = — -- — - - — постоянная времени;

Ri+R)

О

R

А= --—

F. < R +R g(R „+R )

R Р

R, +К ++1 2

130893 н.

K,=1+(-ij е " + „,+(- ) " °

+ +1 1 Vf-l к.- + к -4 к

Ь хе -е...-е

Напряжение отрицательногополюса от; носительно земличерез11+1 коммутаций выражается формулой

nt, "а 10

U (t) U а +Ае ° (К -Ве ), (3)

У х„ ф ф

"ть " kn j++q.

RgR

R,Ê +К (К +R )

Из блоков 17 и 18 памяти на вход измерительного блока поступает напряжение или с учетом выражений (2) и (3) введенных обозначений и при допущении равенства t» к Ъ n+<

R К

U (t)U — - + — — е К+К+ м К+К К+К 1 а

1 oe (1-е " ) .

Из выражения (4) видно, что при

s> о на вход блока 19 поступает нах; пряжение 35 (5)

3 однозначно определяемое величиной эквивалентного сопротивления изоля- 40

8 6 ции сети (при данном рабочем напряжении).

B тех случаях, когда необходимо контролировать сеть с большой емкостью относительно корпуса и изменяющимся количеством потребителей, процесс измерений следует организовать на основе полного уравнения (4).

Формула изобретения

1 ° Устройство контроля сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока по авт.св. -840766, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений при контроле сетей .с:изменяющейся структурой путем уменьшения времени, необходимого для выполнения одного цикла контроля, в него введены последовательно соединенные переключатель, выпрямитель, блок форсировки и блок управления коммутацией, выход которого соединен с управляющими входами коммутатора и .переключателя, входы переключателя соединены с входами измерителей-накопителей, второй вход выпрямителя соединен с общей шиной.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок форсировки содержит последовательно соединенные блок дифференцирования, пик" детектор и регулятор уставки, блок сравнения, один вход которого соединен с выходом блока дифференцирования другой — с выходом регулятора уставки, второй выход которого соединен с общей шиной, вход блока дифференцирования является входом блока Аорсировки," выходом которого является выход блока сравнения.

1308938 ос Vg

Х

Ю 4(6

М иг Р .4

Составитель Н.Михалев

Редактор О.Юрковецкая Техред Л.Олейник Корректор М А.Тяско

Заказ 1794/37

Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород,ул.Проектная, 4