Устройство для контроля электротехнической прочности изоляции электротехнических изделий

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при испытании повышенным напряжением переменного тока электротехнических и электронных изделий. Цель изобретения - повышение точности контроля при уменьшении габаритов устройства. Это достигается за счет введения усилителя 1 напряжения, усилителя 2 мощности, фазового детектора 6, инвертора 7, первого 8 и второго 9 элементов И - НЕ, задающего генератора 11 синусоидального напряжения, цифрового регулятора 12 напряжения, цифроаналогового преобразователя 13. Устройство также содержит высоковольтный трансформатор 3, регистратор 4 пробоя, схему 10 управления. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при испытании повышенным напряжением переменного тока электротехнических и электронных изделий. Целью изобретения является повышение точности контроля при снижении габаритов. На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - фазовый детектор, пример выполнения; на фиг.3 - диаграмма, иллюстрирующая работу фазового детектора. Устройство для контроля электрической прочности изоляции электротехнических изделий содержит усилитель 1 напряжения, усилитель 2 мощности, высоковольтный трансформатор 3, регистратор 4 пробоя, фазовый детектор 5, реверсивный счетчик 6, инвертор 7, два элемента И-НЕ 8 и 9, схему управления 10, задающий генератор 11 синусоидального напряжения, цифровой регулятор 12 напряжения, цифроаналоговый преобразователь 13. Схема 10 управления содержит регистры 14 и 15 управления, дешифратор 16 адреса, три элемента И-НЕ 17-19, два инвертора 20,21, четыре входа 22-25 и четыре выхода 26-29. При этом входы 22-24 являются соответственно информационным, управляющим и адресным входами устройства. Первый вход 23 системы 10 управления подключен к первым входам первого 14 и второго 15 регистров управления, первого 17 и второго 18 элементов И-НЕ, второй вход 25 схемы 10 управления подключен к первому входу третьего элемента И-НЕ 19, третий вход 22 схемы 10 управления подключен к вторым входам первого 14 и второго 15 регистров управления, четвертый вход 24 схемы управления подключен к входу дешифратора 16 адреса, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ 17, выход которого подключен к третьему входу первого 14 регистра управления, выход которого подключен к первому выходу 26 схемы 10 управления, второй выход дешифратора 16 адреса подключен к второму входу второго элемента И-НЕ 18, выход которого подключен к третьему входу второго регистра 15 управления, первый выход которого подключен к второму входу третьего элемента И-НЕ 19 и к входу первого инвертора 21, выход которого соединен с вторым выходом 29 схемы 10 управления, второй выход второго регистра 15 управления подключен к второму инвертору 20, выход которого соединен с третьим выходом 28 схемы управления, выход третьего элемента И-НЕ 19 соединен с четвертым выходом 27 схемы 10 управления. Регистратор 4 пробоя содержит трансформатор 30 тока, измерительный резистор 31, пороговое устройство 32, инвертор 33, триггер 34, причем первичная обмотка 35 трансформатора 30 тока включена в цепь тока пробоя между выводом вторичной обмотки высоковольтного трансформатора 3 и клеммой объекта контроля, а его вторичная обмотка 36 подключена к измерительному резистору 31 и к одному входу порогового устройства 32, к двум другим входам которого подключены источники опорного напряжения -U_оп и +U_оп. Выход порогового устройства 32 подключен через инвертор 33 к тактовому входу триггера 34, инверсный выход которого подключен к входу 25 схемы 10 управления, а прямой выход - к выходу устройства (индикатору пробоя). Вход усилителя напряжения 1 подключен к аналоговому выходу цифроаналогового преобразователя 13, а его выход - к входу усилителя 2 мощности и к второму аналоговому входу (входу обратной связи) цифроаналогового преобразователя 13, первый аналоговый вход (вход опорного напряжения) которого подключен к выходу цифрового регулятора 12 напряжения. Выход усилителя 2 мощности подключен к первичной обмотке высоковольтного трансформатора 3, к вторичной обмотке которого через первичную обмотку 35 трансформатора 30 тока регистратора 4 пробоя подключен объект контроля. Вход фазового детектора 5 соединен с выходом генератора 11 синусоидального напряжения, а его выход - с первым входом элемента И-НЕ 8. Выход элемента И-НЕ 8 соединен с первым входом элемента И-НЕ 9, второй вход которого соединен с выходом инвертора 7. Выход 37 реверсивного счетчика соединен с цифровым входом цифроаналогового преобразователя 13, выход 38 переноса - с вторым входом элемента И-НЕ 8, вход 39 установки "0" - с выходом 27 схемы управления, вход 40 реверса - с выходом 28 схемы управления 10, тактовый вход 41 - с выходом элемента И-НЕ 9, остальные входы 42-44 подключены к источнику, который выдает логический "0". Фазовый детектор содержит два компаратора 45 и 46 напряжения, резистор 47, источники опорного напряжения +U_оп и -U_оп, источник питания U_пит, причем опорное напряжение +U_оп подается на неинвертирующий вход компаратора 45, опорное напряжение -U_оп на инвертирующий вход компаратора 46, другие входы компаратора 45 и 46 объединены и подключены к задающему генератору переменного напряжения, а выходы компаратора соединены и через резистор 47 подключены к источнику питания. Компараторы 45 и 46 имеют открытый коллекторный выход, который подключен к первому входу элемента И-НЕ 8. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Известно, что контроль электрической прочности электротехнических изделий производится путем плавного увеличения испытательного напряжения до необходимой величины, выдержки установленного напряжения в течение заданного времени и плавного уменьшения испытательного напряжения до нуля. В исходном состоянии регистры 14 и 15 управления схемы 10 управления обнулены. Обнуляющий сигнал на схему 10 управления поступает по управляющему входу 23. Схема 10 управления при этом обнуляет реверсивный счетчик, подавая лог. "1" с выхода элемента И-НЕ 9, и устанавливает в нулевое состояние триггер 34, подавая лог."1" с выхода инвертора 21. Задающий генератор 11 выдает синусоидальное напряжение стабильной амплитуды и заданной частоты (например, 50 Гц), которое поступает на входы цифрового регулятора 12 напряжения и фазового детектора 5. Фазовый детектор 5 формирует счетные импульсы при переходе синусоидального напряжения задающего генератора 11 через ноль, т.е. при изменении фазы этого напряжения. На диаграмме (фиг.3), иллюстрирующей работу фазового детектора, показано переменное входное напряжение U_вх фазового детектора 5; опорные напряжения +U_оп и -U_оп, величины которых равны по величине и противоположны по направлению, причем для того, чтобы более точно фиксировался момент перехода переменного напряжения через ноль, величина опорного напряжения должна быть много меньше амплитуды переменного напряжения. В реверсивном счетчике 6 (например, микросхема 564ИЕ11) режим сложения (лог."1" на входе реверса 40) и вычитания (лог."0" на входе реверса 40) обеспечивается, когда на входе 39 установки "0", входе 42 переноса, входе 43 разрешения установки и входе 44 записи параллельной информации устанавливается лог."0". Переключение реверсивного счетчика производится при переходе импульсов на тактовом входе 41 из состояния "0" в состояние "лог."1". Сигнал на выходе 38 переноса соответствует лог."0" только в тот интервал времени, когда напряжение на входе 43 переноса равно лог."0", а все разряды счетчика находятся в состоянии лог."1" при сложении (прямой счет) или в состоянии лог."0" при вычитании (обратный счет). Лог."1" с выхода элемента И-НЕ 19 устанавливает реверсивный счетчик 6 в режим сложения. Импульсы с выхода фазового детектора 5 через элемент И-НЕ 8, на который поступает разрешающий сигнал (лог."1") с выхода 38 переноса реверсивного счетчика 6, поступают на один вход элемента И-НЕ 9, на другой вход которого поступает блокирующий лог. "0" с выхода инвертора 7. На тактовом входе 41 счетные импульсы отсутствуют. Для задания требуемой величины испытательного напряжения в регистр 14 управления записывается необходимый цифровой код, который определяет коэффициент передачи цифрового регулятора 12 напряжения (коэффициент передачи в зависимости от цифрового кода может меняться дискретно от 0 до 1). Запись производится при поступлении необходимых сигналов, например, от вычислителя или с пульта на информационный 22, адресный 24 и управляющий 23 входы. Дешифратор адреса 16 вырабатывает сигнал, разрешающий запись в регистр 14 управления. Этот сигнал поступает на один вход элемента И-НЕ 17, на второй вход которого поступает синхросигнал с управляющего входа 23, который производит запись информации, поступившей на вход регистра 14 управления. На выходе цифрового регулятора 12 напряжения практически скачкообразно появляется переменное напряжение, которое пропорционально испытательному напряжению. Однако на выходе усилителя 1 напряжения, а значит и на клеммах объекта контроля, напряжение будет равно нулю, так как на цифровых входах цифроаналогового преобразователя 13 - нулевые логические сигналы, поступающие с выхода 37 реверсивного счетчика 6. Началу формирования подъема испытательного напряжения предшествует запись информации в регистр 15 управления, в результате чего поступает лог."1" на один вход элемента И-НЕ 19, на втором входе которого имеется лог."1" с инверсного выхода триггера 34. При этом снимается обнуляющий сигнал с входа 39 установки "0" реверсивного счетчика 6 (на вход установки "0" поступает лог. "0" с выхода элемента И-НЕ 19) и снимается запрещающий сигнал с элемента И-НЕ 9 (на вход элемента И-НЕ 9 поступает лог."1" с выхода инвертора 7). На тактовый вход 41 реверсивного счетчика 6 начинают поступать с выхода фазового детектора 5 счетные импульсы. Реверсивный счетчик начинает прямой счет импульсов. На выходе цифроаналогового преобразователя 13 и усилителя 1 напряжения появляется плавно нарастающее по амплитуде синусоидальное напряжение. Плавность обеспечивается за счет того, что при смене кодов в цифроаналоговом преобразователе 13 напряжение на его аналоговом входе равно 0, т.е. переключение производится при переходе переменного напряжения через ноль. Напряжение с выхода усилителя напряжения 1 после усиления по мощности в усилителе мощности 2 через высоковольтный трансформатор 3 поступает на клеммы объекта контроля. Счет импульсов производится до тех пор, пока во всех разрядах счетчика не установятся все лог."1". При этом на выходе 38 переноса появляется лог. "0", который блокирует поступление импульсов с выхода фазового детектора 5 на тактовый вход 41 реверсивного счетчика 6. При этом нарастание испытательного напряжения прекращается. Начинается этап выдержки объекта контроля под испытательным напряжением. Через время выдержки (обычно 1 мин, и может задаваться по программе от вычислителя) производится запись информации в регистр 15 управления. В результате с выхода регистра 15 управления на инвертор 20 поступает лог."1" (следует отметить, что лог."1", которая была подана ранее с выхода регистра 15 управления на вход элемента И-НЕ 19 сохранилась). После чего реверсивный счетчик 6 устанавливается в режим вычитания (на входе 40 реверса устанавливается лог."0", который поступает с выхода инвертора 20), при этом на выходе 38 переноса реверсивного счетчика 6 устанавливается лог."1", тем самым снимается блокировка элемента И-НЕ 8. Счетные импульсы снова поступают на тактовый вход 41 реверсивного счетчика 6. Начинается обратный счет, и испытательное напряжение на клеммах объекта плавно начинает уменьшаться по величине. При лог."0" на выходе 37 реверсивного счетчика 6 на выходе 38 переноса появляется лог. "0", который блокирует поступление импульсов на тактовый вход реверсивного счетчика 6. Испытательное напряжение на клеммах объекта контроля становится равным нулю. Если в процессе контроля произошел пробой электрической изоляции, регистрация его производится регистратором 4 пробоя. В первичной обмотке 35 токового трансформатора 30 тока протекает ток пробоя, который создает падение напряжения на измерительном резисторе 31, включенном в цепь вторичной обмотки 36 трансформатора 30 тока. При превышении напряжения на измерительном резисторе 31 некоторого порогового значения +U_оп при положительной полуволне и -U_оп при отрицательной полуволне срабатывает пороговое устройство 32, выходной сигнал которого проходит через инвертор 33 и опрокидывает триггер 34. Сигнал инверсного выхода ("лог. 0") триггера 34 поступает на элемент И-НЕ 19 схемы 10 управления, обнуляя реверсивный счетчик 6 (на вход 39 установки "0" поступает лог. "1" с выхода И-НЕ 19). В результате коэффициент передачи цифроаналогового преобразователя становится равным нулю и испытательное напряжение снимается с объекта контроля. С прямого выхода триггера 34 сигнал поступает на выход устройства и далее на индикатор пробоя (на фиг. не показан). Следует отметить, что этот сигнал можно использовать как сигнал прерывания программы вычислительной машины, которая работает вместе с данным устройством. Для установления устройства в исходное состояние в управляющие 14 и 15 регистры записываются нули или подается через управляющий вход 23 обнуляющий сигнал. В предлагаемом устройстве величина испытательного напряжения определяется формулой U_исп = U_вых·К_г1·К₂·К₃·К₄, где U_вых.г - выходное напряжение задающего генератора 11; К₁ - коэффициент передачи регулятора 12 напряжения; К₂ - коэффициент передачи цифроаналогового преобразователя 13 и усилителя 1 напряжения; К₃ - коэффициент передачи усилителя 2 мощности; К₄ - коэффициент передачи высоковольтного трансформатора 3. Как видно из приведенной формулы, точность установки испытательного напряжения не зависит от колебаний сетевого напряжения, а зависит от стабильности выходного напряжения задающего генератора 11, от точности коэффициентов передачи регулятора 12 напряжения, цифроаналогового преобразователя 13 с усилителем 1 напряжения, усилителя 2 мощности и коэффициента передачи высоковольтного трансформатора 3. (56) Авторское свидетельство СССР N 758017, кл. G 01 R 31/14, 1977. Авторское свидетельство СССР N 1256543, кл. G 01 R 31/14, 1984.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, содержащее схему управления, высоковольтный трансформатор, регистратор пробоя, причем первый вход схемы управления соединен с управляющим входом устройства, второй вход схемы управления соединен с первым выходом регистратора пробоя, первый вывод высоковольтного трансформатора соединен с первой клеммой для подключения объекта контроля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля при уменьшении габаритов, в него введены задающий генератор синусоидального напряжения, цифровой регулятор напряжения, цифроаналоговый преобразователь, усилитель напряжения, усилитель мощности, фазовый детектор, реверсивный счетчик, два элемента И - НЕ и инвертор, причем выход задающего генератора синусоидального напряжения соединен с входом фазового детектора и аналоговым входом цифрового регулятора напряжения, выход которого соединен с первым аналоговым входом цифроаналогового преобразователя, выход фазового детектора соединен с первым входом первого элемента И - НЕ, выход которого подключен к первому входу второго элемента И - НЕ, второй вход которого соединен с выходом инвертора, выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом усилителя напряжения, выход которого соединен с вторым аналоговым входом цифроаналогового преобразователя и с входом усилителя мощности, первый и второй выходы которого соединены с вторым и третьим выводами высоковольтного трансформатора, четвертый вывод которого соединен с первым входом регистратора пробоя, третий вход схемы управления соединен с информационным входом устройства, четвертый вход схемы управления соединен с адресным входом устройства, первый выход схемы управления соединен с цифровым входом цифрового регулятора напряжения, второй выход схемы управления соединен с вторым входом регистратора пробоя, третий выход схемы управления соединен с входом реверса реверсивного счетчика, четвертый выход схемы управления соединен с входом установки "О" реверсивного счетчика и с входом инвертора, тактовый вход реверсивного счетчика соединен с выходом второго элемента И - НЕ, n выходов реверсивного счетчика соединены с соответствующими цифровыми входами цифроаналогового преобразователя, выход переноса реверсивного счетчика подключен к второму входу первого элемента И - НЕ, третий вход регистратора пробоя соединен с второй клеммой для подключения объекта контроля, второй выход регистратора пробоя является выходом устройства. 2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что схема управления содержит два регистра, три элемента И - НЕ и два инвертора, причем первый вход схемы управления подключен к первым входам первого и второго регистров управления, первого и второго элементов И - НЕ, второй вход схемы управления подключен к первому входу третьего элемента И - НЕ, третий вход схемы управления подключен к вторым входам первого и второго регистров управления, четвертый вход схемы управления подключен к входу дешифратора адреса, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И - НЕ, выход которого подключен к третьему входу первого регистра управления, выход которого подключен к первому выходу схемы управления, второй выход дешифратора адреса подключен к второму входу второго элемента И - НЕ, выход которого подключен к третьему входу второго регистра управления, первый выход которого подключен к второму входу третьего элемента И - НЕ и к входу первого инвертора, выход которого соединен с вторым выходом схемы управления, второй выход второго регистра управления подключен к входу второго инвертора, выход которого соединен с третьим выходом схемы управления, выход третьего элемента И - НЕ соединен с четвертым выходом схемы управления. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регистратор пробоя содержит трансформатор тока, измерительный резистор, пороговый блок, инвертор, триггер, причем первый и второй выводы трансформатора тока являются соответственно первым и вторым входом регистратора пробоя, третий и четвертый выводы трансформатора тока соединены соответственно с первым и вторым выводами измерительного резистора и с первым входом порогового блока, к второму и третьему входам которого подключены источники опорного напряжения, выход порогового блока соединен через инвертор с тактовым входом триггера, вход установки "О" которого подключен к второму входу регистратора пробоя, инверсный выход триггера соединен с первым выходом регистратора пробоя, а прямой выход - с вторым выходом регистратора пробоя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3