Устройство контроля состояния изоляции электрооборудования

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для обеспечения безопасности эксплуатации электроустановок потребителей за счет непрерывного косвенного бесконтактного контроля тока утечки как разности входного и выходного токов электрооборудования. Цель изобретения - расширение области использования и повышение точности контроля. Это достигается путем исключения мультипликативной составляющей погрешности при контроле тока утечки как разности входного и выходного токов электрооборудования. Исключение мультипликативной составляющей погрешности достигается дифференциальным включением двух дифференциальных магнитных модуляторов. Устройство содержит источник питания 1, внешний трубчатый токопровод 2, внутренний трубчатый токопровод 3, первый 4 и второй 5 дифференциальные магнитные модуляторы, обмотки возбуждения 6, 7 первого дифференциального магнитного модулятора, обмотки 8, 9 возбуждения второго дифференциального магнитного модулятора, выходную обмотку 10 первого дифференциального магнитного модулятора, выходную обмотку 11 второго дифференциального магнитного модулятора, электрооборудование 12, генератор 13 возбуждения, избирательный усилитель 14, детектор 15, блок 16 представления информации, компаратор 17, формирователь 18 сигнала управления блока защитного отключения. Устройство характеризуется повышенной точностью контроля при значительных токах потребления нагрузки. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5g)5 G 01 R 31/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1:;р

t 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯЫ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4475411/24-21 (22) 18.08.88 (46) 23.05.90. Бюл. 1 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроиэмерительных приборов (72) Е.А. Беляев (53) 621.317.799 (088.8) (56) Семенов Н.М., Яковлев Н.И.

Цифровые феррозондовые магнитометры.

Л.: Энергия, 1978„ с,. 131.

Патент ФРГ Р 2124178, кп. Н 01 Н 3/16, 1971. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ

ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для обеспечения безопасности эксплуатации электроустановок потребителей за счет непрерывного косвенного бесконтактного контроля тока утечки как разности входного и выходного токов электрооборудования. Цель изобретения — расширение области использования и повышение точности контроля. Это достигается путем исключения мультипликативной составляющей погрешности при контроле тока утеч„„80„„1566313 А1

2 ки как разности входного и выходного токов электрооборудования. Исключение мультипликативной составляющей погрешности достигается дифференциальным включением двух дифференциальных магнитных модуляторов. Устройство содержит источник 1 питания, внешний трубчатый токопровод 2, внутренний трубчатый токопровод 3, первый

4 и второй 5 дифференциальные магнитные модуляторы, обмотки Ь, 7 возбуждения первого дифференциального магнитного модулятора, обмотки 8, 9 возбуждения второго дифференциального магнитного модулятора„ вьхадную обмотку 10 первого дифференциального магнитного модулятора, выходную обмотку 11 второго дифференциального магнитного модулятора, электрооборудование 12, генератор 13 возбуждения, избирательный усилитель 14, детектор

15, блок 16 представления информации, компаратор 17, формирователь 18 сигнала управления блока защитного отключения. Устройство характеризуется повышенной точностью контроля при значительных токах потребления нагруз ки. 2 ил. 1566313

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначе но для обеспечения безопасности эксплуатации электроустановок потребителей за счет непрерывного косвенно5 го бесконтактного контроля тока утечки как разности входного и выходного

1 токов электрооборудования.

Цель изобретения — расширение об ласти использования и повышение тач1 .! ности контроля.

На фиг ° 1 представлена структурная . схема устройства с условным разнесением сердечников модуляторов; на фиг. 2 — пример возможного выполнения устройства, обеспечивающего не. зависимую настройку элементов магнитного преобразователя и токопроводов. 20

Устройство содержит источник 1 питания, внешний трубчатый токопровод

2, внутренний трубчатый токопровод 3, первый дифференциальный магнитный модулятор 4, второй дифференциальный 25 магнитный модулятор 5, обмотки 6 и 7 возбуждения первого модулятора, обмотки 8 и 9 в6збуждения второго мо.дулятора, выходную обмотку 10 первого модулятора, выходную обмотку 11 второго модулятора, электрооборудование

12, генератор 13 возбуждения, избирательный усилитель 14, детектор 15, .блок 16 представления информации; . компаратор 17, формирователь 18 сигнала управления блока защитного отключения. Первый вывод источника 1 питания соединен с внешним трубчатым, токопроводом 2,,а второй вывод — с внутренним трубчатым токопроводом 3, второй вывод которого соединен с первым входом электрооборудования 12, второй вход которого соединен с вто- рым выводом внешнего трубчатого токопровода 2, обмотки возбуждения первого 6, 7 и второго 8, 9 дифференциальных магнитных модуляторов 4 и 5 соединены между собой последовательно,.а их крайние выводы соединены с первым и вторым выходом генератора

13 возбуждения, выходные обмотки 10

5О и 11 первого и второго дифференциальных магнитных модуляторов соединены между собой последовательно и встречно, а своими свободными выводами соединейы с входами избирательного усилителя 14, выход которого соединен с входом детектора 15, выход которого соединен с первым входом блока 16 представления информации и входом компаратора 17, первый выход которого соединен с вторым входом блока 16 представления информации, второй вы-. ход компаратора 17 соединен с входом формирователя 18 сигнала управления блока защитного отключения, выход которого является выходом устройства.

Работа устройства заключается в следующем.

Производится ориентировка магнитных модуляторов 4 и 5 по отношению к внешним магнитным полям (помехам) Н .;

Ориентировка производится при полностью включенном устройстве, но при отсутствии тока нагрузки в токопроводах 2 и 3, по минимуму информативного сигнала в блоке 16 представления информации. Генератор 13 возбуждения вырабатывает знакопеременные периодические с частотой f импульсы о тока с амплитудой, достаточной для того, чтобы обеспечить значительное. перенасыщение сердечников модуляторов 4 и 5 при прохождении импульсов по обмоткам 6 и 7, 8 и 9. В этом случае каждый из модуляторов работает как ферразонд, чувствительный ко всем внешним постоянным и маломеняющимся по сравнению с частотой

f магнитйым полям. Задачей предварительной ориентировки является нахождение такого пространственного расположения модуляторов 4 и 5, когда информативный сигнал выходной цепи, общей для обоих модуляторов, минимален. Встречное включение выходов каждого из модуляторов в общей цепи обеспечивает практически нулевой уровень выходного сигнала помехи. 3ависимость выходного сигнала каждого и из модуляторов от пространственного расположения по отношению к превалирующему магнитному полю объясняется в первую очередь анизотропностью магнитных свойств сердечников и неидентичностью обмоток возбуждения сердечников, а также несимметричностью вьрсодной обмотки модулятора.

На практике ориентировка модуляторов осуществляется попеременным вращением их вокруг собственных осей до получения минимального отсчета индикатора в блоке 16 представления информации.

При достаточно хорошей идентичности модуляторов 4 и 5 можно достичь практически нулевого отклонения, что

5 15 в последующем предопределяет возможность измерения малых значений тока утечки. В таком положении модуляторы 4 и 5 фиксируют конструктивными крепежными элементами (на фиг, 2 не показаны) на плате 19. Крепежные детали и сама плата 19 должны быть выполнены из магнитных диэлектриков, Дополнительно плата с модуляторами может быть перемещена в магнитный экран, что увеличивает потенциальные возможности измерения всего устройства в целом в условиях значительных напряженностей полей помех.

Вся система в целом имеет значительно меньший порог чувствительности чем отдельный модулятор, и одновременно с этим уменьшается влияние дестабилизирующиЯ;факторов, таких как нестабильность частоты fp дрейф нуля отдельного модулятора, температурный уход и пр .

Производится ориентировка магнитных полей рассеяния токопроводов 2 и 3 относительно контура интегрирования модулятора 4. По токопроводам

2 и 3 во встречных направлениях пропускается один и тот же ток максимально возможного для данного сечения токонроводов значения. Поочередным вращением, а при необходимости и незначительным смещением, токопроводов

2 и 3 в окне модулятора 4 относитель но его геометрической оси добиваются возвращения показаний индикатора в блоке 16 к нулевому уровню. Положение токопроводов 2 и 3 фиксируют, напри-! мер, с помощью штифтов или винтов в крепежных узлах 20. В этом случае токопроводы 2 и 3 независимо друг от друга имеют и сохраняют оптимальное положение, в котором действие магнитных полей тока, протекающего по токопроводам во встречных направлениях, взаимно компенсируется практически в каждой точке интегрирующего контура модулятора 4, чем устраняется появление методической мультипликативной погрешности всей системы первичного преобразователя

ЬТ dH, сохраняется порог чувствительности, достигнутый введением в устройство модулятора 5, до весьма больших значений сравниваемых токов.

Магнитный преобразователь готов к работе.

При включении низковольтного питания (аккумулятора), например троллей66313 6 буса, от которого работают все управляющие аппараты машины, одновременно подается питание на устройство контроля изоляции. Генератор 13 начинает вырабатывать импульсы тока с частотой f поступающие в обмотки

6, 7 и 8, 9 возбуждения, модуляторов

4 и 5 соответственно, приводя их сер10 дечники в состояние, характеризующееся знакопеременным их намагничиванием до насыщения и вьппе. ЭДС.в выходной цепи модуляторов 4 и 5, образованная выходными обмотками 10 и 11, в отсутствие магнитного поля, действующего на модулятор 4, практически не содержит четных гармоник сигнала воз. буждения, т.е. Е Г = О, При подключении к сети энергопитания силового электрооборудования 12 по контуру то" ка утечки ответвляется часть входного тока. Если сопротивление изоляции больше допустимого, то ток утечки и, соответственно, разность токов в токопроводах блока модулятора находится в зоне нечувствительности модулятора 4. т.е. Не вызывает сколько-нибудь заметного изменения Е fp, которое можно было бы зафиксир вать с по ь мощью избирательного усилителя 14, де детектора 15 и индикатора в блоке 16 представления информации. Измерительный прибор показывает отсутствие тока утечки.

При ухудшении изоляции и возрас3S тании тока утечки и разности токов в токопроводах 2 и 3 пропорционально ей растет напряженность магнитного поля в окружении токопровода что фиксируется в выходной обмотке 10 модулятора 4 линейным ростом амплитуды второй гармоники Е 10, а после выделения и усиления ее в усилителе 14

; через детектор 15 преобразуется в

45 постоянное напряжение амплитуда ко торого пропорциональна измеряемому току утечки. Показания индикатора в блоке 16 в силу того, что весь тракт, обработки информативной величины, а именно амплитуды Е Й, линеен, также пропорциональны току утечки. Если ток утечки достигает максимально допустимого значения, то постоянное напряжение на выходе детектора достигает значения заранее установленного напряжения уставки, подаваемого на второй вход компаратора 17, и компаратор срабатывает. На его выходе появляется сигнал, обеспечивающий однов-.

1566313 ременное срабатывание автономной сигнализации в блоке 18 представления информации и запуск формирователя 18 снгнала управления блоком защитного отключения, посредством которого могут быть задействованы мощные сильнОточные коммутационные аппараты, отключающие источник 1 от электрооборудования.

Формула изобретения !

Устройство контроля состояния изоляции электрооборудования, содержащ е дифференциальный магнитный модулятор, выполненный на двух кольцевых сердечниках, через окно которых про-! хЬдит токопроводящая система, соединяющая электрооборудование с внешним источником питания и состоящая ° и внешнего трубчатого и внутреннего трубчатого или цилиндрического изолированных друг от друга токопроводов, продольные оси которых параллельны оси кольцевых сердечников, гЕнератор импульсов тока возбуждения дифференциального магнитного модулятОра, выход генератора импульсов тока возбуждения дифференциального магнитного модулятора соединен с первым вводом обмотки возбуждения первого дИфференциального модулятора, вторые выводы внешнего трубчатого и вйутреннего трубчатого токопроводов соединены с клеммами для подключения объекта контроля, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения области использования и повышения точности контроля, дополнительно введены второй идентичный первому дифференциальный магнитный модулятор, избирательный усилитель детектор, компаратор, блок представления информации, формирователь сигнала управления блока защитного отключения, второй вывод генератора импульсов тока возбуждения дифференциального магнитного модулятора соединен с первым выводом обмотки возбуждения второго дифференциального магнитного модулятора, второй вывод которой соединен с вторым выводом обмотки воэщ буждения первого дифференциального магнитного модулятора, выходные обмотки первого и второго дифференциальных магнитных модуляторов соединены между собой последовательно и встречно, а своими свободными выводами соединены с входом избирательного усилителя, выход которого соединен с входом детектора, выход которого соединен с входом компаратора и первым входом блока представления информации, первый выход компаратора соединен с вторым входом блока представления информации, второй выход компаратора соединен с входом формирователя сигнала управления блока защитного отключения.

156631 3

Составитель Б. Драчев

Техред Л.ОлиййыкКорректор- M. Шароши

Редактор В. Данко

Тираж 556

Подписное

Заказ 1220

ВНИИПИ Государственного комитета по изооретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101