Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения (контроля) сопротивления изоляции изолированных от земли электрических сетей постоянного тока с изменяющимся рабочим напряжением. Может быть использовано при контроле изоляции систем автоматического управления, контроля и защиты , получающих питание от аккумуляторных батарей или других источников постоянного тока с изменяющимся напряжением . Цель изобретения - повышение надежности - достигается путем исключения из схемы подвижных механических элементов (переменного резистора и электродвигателя ) и применения вместо них стандартных элементов микросхемотехники. В устройстве исключена дополнительная погрешность измерений при изменении величины рабочего напряжения контролируемой сети. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. SS (Л со to со ;о 00 оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1323983

А1 (so 4 б 01 R 27 18

1

„Ы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ т

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4012050/24-21 (22) 23.01.86 (46) 15.07.87. Бюл. № 26 (72) Е. А. Иванов, Л. И. Гребенников, В. М. Ребров, Б. Н. Синогин, А. В. Михайлов, В. Д. Дудник и А. Б. Алферов (53) 621.317.333 (088.8) (56) Цапенко Е. Ф. Контроль изоляции сетях до 1000 В. М.: Энергия, 1972, с. 127 — 129.

Авторское свидетельство СССР № 840766, кл. G 01 R 27/18, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ПОСТОЯННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения (контроля) сопротивления изоляции изолированных от земли электрических сетей постоянного тока с изменяюв щимся рабочим напряжением. Может быть использовано при контроле изоляции систем автоматического управления, контроля и защиты, получающих питание от аккумуляторных батарей или других источников постоянного тока с изменяющимся напряжением. Цель изобретения — повышение надежности — достигается путем исключения из схемы подвижных механических элементов (переменного резистора и электродвигателя) и применения вместо них стандартных элементов микросхемотехники. В устройстве исключена дополнительная погрешность измерений при изменении величины рабочего напряжения контролируемой сети. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1323983

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения (контроля) сопротивления изоляции изолированных от земли (корпуса автономного объекта) электрических сетей постоянного тока с изменяющимся рабочим напряжением, и может быть использовано при контроле изоляции систем автоматического управления, контроля и защиты, получающих питание от аккумуляторных батарей или других источников постоянного тока с изменяющимся напряженим.

Цель изобретения — повышение надежности путем исключения из схемы подвижных механических элементов (переменного резистора и электродвигателя) и применения взамен них стардартных элементов микросхемотехники.

На фиг. 1 и 2 изображены блок-схемы устройства и входягцего в него блока компенсации колебаний напряжения; на фиг. 3— графики напряжений, поясняющие работу блоков.

Через блок 1 обозначена контроируемая сеть с рабочим напряжением U, содержащая сопротивления изоляции R и К и емкости Ci и С2 полюсов относительно земли.

Устройство контроля сопротивления изоляции состоит из дополнительного резистора 2, первого коммутатора 3 с двумя замыкающими 3.1 и 3.2 и двумя размыкающими 3.3 и 3.4 контактами, делителя 4 нап(ряжения блока 5 компенсации колебаний напряжения, измерителя-накопителя 6, второго коммтутора 7, фильтра 8, блоков 9 и 10 памяти и измерительного органа 11.

Дополнительный резистор 2 одним полюсом подключен к заземлителю, а другим полюсом через контакты 3.1 и 3.3 первого коммутатора 3 соединяется с полюсами конт ролируемой сети. Делитель 4 напряжения, собранный на резисторах r, — r,, подключен к полюсам контролируемой сети, выход его подключен к, входу блока 5 компенсации колебаний напряжения. Делитель имеет две средние точки: первую — — между резисторами г и гз и вторую — между резисторами г„и гб, причем первая средняя точка подключена к дополнительному резистору 2, а вторая — к заземлителю через вход измерителя-накопителя 6. Выходы блока 5 мопенсации колебаний напряжения и измерителя-наокпителя 6 подключены к входу второго коммутатора 7, выход которого через фильтр 8 и контакты 3.2 и 3.4 первого коммутатора 3 подключается к входам блоков

9 и 10 памяти. Выходы блоков 9 и 10 памяти связаны с входами измерительного блока 11. Блок 5 компенсации колебаний напряжения сети состоит из повторителя 12 напряжения сети, блока 13 опорного напряжения и генератора 14 пилообразного напряжения, выходы которых подключены к суматору 15, связанному с входом задатчика 16 скважности импульсов.

2

Устройство работает следующим образом.

По команде первого коммутатора 3 дополнительный резистор 2 поочередно через определенные интервалы времени подключается к одному или другому полюсу контролируемой сети. При этом по экспоненте изменяется напряжение полюсов сети относительно земли. С делителя 4 напряжения это напряжение поступает на вход измерителя-накопителя 6, с выхода которого через второй коммутатор 7, фильтр 8 и контакт

3.2 или 3.4 первого коммутатора 3 — на соответствующий блок 9 или 10 памяти. Напряжения с выходов блоков 9 и 10 памяти суммируются в измерительном блоке

11. Сумма напряжений полюсов сети относительно земли при данном значении R дополнительного резистора 2 есть однозначная функция эквивалентного сопротивления изоляции сети R и рабочего напряжения U

Ь2 + U9= U! R1+ К

Напряжение U, может изменяться в значительном диапазоне. Например, при питании систем автоматики от аккумуляторных батарей при номинальном напряжении

11 .= 24В напряжение 0с Ucg 17, 37 В

Такие колебания напряжения приводят к большой погрешности измерений. В устройстве эта дополнительная погрешность измерений уменьшается за счет применения в схеме блока 5 компенсации колебаний напряжений, второго коммутатора 7 и фильтра 8.

Блок 5 компенсации колебаний напряжения служит для преобразования величины отклонения рабочего напряжения сети от номинального значения в величину скважности импульсов, управляющих работой второго коммутатора 7.

Схема работает следующим образом.

Изменяющееся напряжение сети U, поступает с повторителя 12 напряжения сети на вход сумматора 15. На второй вход сумматора 5 поступает напряжение Uo с выхода блока 13 опорного напряжения, при этом

Uon= Uuii, На третий вход сумматора 15 поступает пилообразное напряжение Uiп с выхода генератора 14. Напряжение U на выходе сумматора 15 равно

U5 = (А-- Uon+ U ° и представляет собой пилообразное йапряжение, смещенное относительно нулевого потенциала на величину отклонения рабочего напряжения сети от номинального значения. Это напряжение поступает на вход задатчика 16 скважности импульсов, на выходе которого образуется последовательность управлякьщих импульсов равной амплидуты, Длительность импульсов равна длительности отрицательных значений в кривой напряжения на выходе сумматора 15. Работа блока 5 поясняется семействами гра1323983

Формула изобретения

20

30

50

3 фиков на фиг. 3, составленными для трех вариантов значений рабочего напряжения сети: равного номинальному (фиг. За), меньше номинального (фиг. Зб) и больше номинального (фиг. Зв) при этом и том же значении сопротивления изоляции. В первом случае U,— 11-= 0 и на выходе сумматора

15 кривая напряжения U = Ur. не имеет смещения относительно оси абсцисс. Так как положительные и отрицательные полупериоды имеют здесь равную длительность, то скважность управляющих импульсов Q, образующихся на выходе блока 16, равна 2.

Во втором случае кривая напряжения смещена в отрицательную область относительно оси абсцисс. Здесь длительность отрицательных значений больше длительности положительных значений. Поэтому управляющие импульсы имеют большую длительность, чем в первом случае (Я(2) . Когда величина напряжения сети больше номинального значения, кривая напряжения U смещена в области положительных значений, при этом длительность отрицательных значений становится меньше, и соответственно уменьшается длительность управляющих импульсов на выходе блока 16 (Q) 2).

Управляющие импульсы Uyи, следующие из блока 16, управляют работой коммутатора 7, на второй вход которого поступает напряжение U" с измерителя-накопителя 6.

Последнее имеет форму экспоненты с асимптотой, зависящей от величины рабочего напряжения сети и сопротивлений изоляции полюсов сети относительно земли (фиг. 3)

На выходе коммутатора 7 образуется последовательность импульсов U-, амплитуда которых ограничена кривой напряжения а длительность. соответствует длительности управляющих импульсов Uvu (фиг. 3). Эта последовательность импульсов поступает на сглаживающий фильтр 8, напряжение Ц на выходе которого зависит от амплитуды и скважности импульсов Uê, поступающих на вход. Так как при изменении рабочего напряжения амплитуда импульсов Ux уменьшается, а длительность их уве.пичивается по сравнению с режимом U,= 11-, а при увеличении рабочего напряжения амплитуда импульсов увеличивается, но сокращается их длительность, то напряжение U на выходе фильтра 8 оказывается независимым от напряжения сети. Это напряжение зависит только от величин сопротивлений изоляции Ri и R и сопротивления R дополнительного резистора 2.

В результате устройство оказывается свободным от дополнительной погрешно4 сти измерений при изменении величины рабочего напряжения контролируемой сети, т.е. напряжение на входе измерительного блока 11 независимо от величины напряжения сети однозначно определяется величиной сопротивления изоляции

Ц +U =(-" — —.т= (К)При этом для индикации измеряемой величины R достаточно применить вольтметр, заранее проградуированный в единицах сопротивления, а для целей автоматического контроля — стандартные пороговые блоки.

1. Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока, содержащее коммутатор, дополнительный резистор. один полюс которого соединен с общей шиной, а второй через замыкающий и размыкающий контакты коммутатора — с полюсами контролируемой сети, измерительный блок, измерительнакопитель и два блока памяти, входы которых соединены в общую точку через замыкающий и размыкающий контакты коммутатора, а выходы подключены к измерительному блоку, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены делитель напряжения с двумя средними выводами, включенный между полюсами контролируемой сети, блок компенсации колебаний напряжения, второй коммутатор и сглаживающий фильтр, причем один средний вывод делителя напряжения соединен с дополнительным резистором, второй средний выво. через вход измерителя-накопителя соединен с заземлителем, а выход делителя напряжения соединен с входом блока компенсации колебаний напряжения сети, выход которого и выход измерителя-накопителя подключены к входам второго коммутатора, выход которого через сглаживающий фильтр соединен с общим входом блоков памяти.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что блок компенсации колебаний напряжения содержит повторитель напряжения сети, вход которого является входом б.пока, блок опорного напряжения, генераторр пилообразного напряжения, сумматор и генератор управляющих импульсов, причем выходы повторителя напряжения сети, генератора пилообразного напряжения и блока опорного напряжения подключены к входам сумматора, выход которого соединен с выходом блока компенсации колебаний напряжения через генератор уп ра вл яющи х импульсов.

1323983

1323983

У Л ьМ

b uc l/ñ /с = Ocw й

Й л

Я -0о

41m

4Гсю

Составитель Н. Михалев

Редактор Е. Копча Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 2962/50 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делани изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., л. 4 5

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