Способ контроля электрического сопротивления изоляции взрывоопасных объектов

Авторы патента:

Мартыщенко Тимофей Александрович (RU)

G01R27/16 - для измерения полного сопротивления элемента или цепи, через которые проходит ток от другого источника, например сопротивления кабеля, линии электропередачи

Владельцы патента RU 2433415:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

Способ контроля электрического сопротивления изоляции взрывоопасных объектов относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля. Между точками контроля устанавливают пониженное напряжение, измеряют электрическое сопротивление изоляции, потом плавно, со скоростью, позволяющей останавливать процесс контроля в случае резкого изменения сопротивления изоляции, увеличивают напряжение до значения, заданного режимом контроля, выдерживают заданный интервал времени. Фиксируют значение установившегося сопротивления утечки и сравнивают его с допустимым значением, при этом в процессе нарастания напряжения между контролируемыми точками непрерывно ведут оценку величины и тенденции изменения электрического сопротивления изоляции и корректируют значение скорости нарастания или принимают решение о прерывании процесса контроля. Технический результат заключается в обеспечении снижения опасности разрушения объекта. 3 ил.

Способ контроля электрического сопротивления изоляции взрывоопасных объектов относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля, и применяется при контроле сопротивления изоляции электрических цепей электро- и радиотехнических изделий, требующих соблюдения особых мер предосторожности в процессе проведения испытаний и контроля их характеристик.

Известен СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖГУТАХ И КАБЕЛЯХ (№ заявки 92014756, опубл. 30.04.1995). Сущность изобретения: предлагаемый способ измерения сопротивления изоляции предусматривает проведение двух последовательных замеров тока проводимости с промежутком времени, определяемым быстродействием устройства, в котором реализуется способ; затем по известной системе уравнений определяют сопротивление изоляции по методу сравнения измеряемого сопротивления с известным с помощью делителя.

Недостатком этого способа является малое быстродействие и влияние на контролируемые цепи, которое может привести к аварийной ситуации в случаях, когда эти цепи служат для подключения, например, пиропатронов.

Известен СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНЫХ ЦЕПЕЙ (№2022289, опубл. 30.10.1994), заключающийся в том, что подают на закороченные выводы электровзрывной цепи испытательное напряжение, измеряют контролируемый параметр и сравнивают его с эталонным значением, по результатам сравнения судят о состоянии изоляции, причем измеряют частоту блуждающего тока, а испытательное напряжение подают через вспомогательный последовательный резонансный LC-контур, причем ток выбирают в три раза меньше допустимого, а частоту испытательного напряжения - в 10 раз выше частоты помехи.

Недостатком этого способа является малое быстродействие и недостаточная надежность, так как частота тестового сигнала выбирается под конкретную частоту помехи.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ (№ заявки 5049551, опубл. 02.09.1995). Сущность изобретения: способ определения сопротивления изоляции электрических сетей основан на поочередном шунтировании резистором полюсов сети, последовательном измерении на нем мгновенных значений напряжения в момент шунтирования и затем через равные интервалы времени определении эквивалентного сопротивления изоляции как произведения величины шунтирующего резистора на отношение напряжения контролируемой сети к сумме установившихся значений напряжения на шунтирующем резисторе, уменьшенное на единицу.

Недостатком этого способа является существенное влияние на контролируемые цепи и отсутствие возможности влияния на режимы измерения.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа контроля электрического сопротивления изоляции взрывоопасных объектов, обеспечивающего снижение опасности разрушения объекта, связанной со спонтанным падением сопротивления изоляции и возрастанием выделяющейся мощности, которое может привести к повреждению объекта.

Это достигается путем того, что процесс контроля динамических характеристик сопротивления изоляции ведется в режиме плавного нарастания испытательного сигнала, это позволяет исключить аварию при обнаружении факта нарушения изоляции.

Суть изобретения заключается в том, что между измеряемыми точками объекта устанавливают тестовый сигнал заведомо малой амплитуды, при котором вычисляют значение сопротивления изоляции. Потом тестовый сигнал плавно наращивают до заданной амплитуды, контролируя значение сопротивления изоляции, и по тенденции изменения сопротивления регулируют скорость нарастания тестового сигнала или принимают решение о досрочном прекращении процедуры контроля для предотвращения разрушения объекта.

Технический результат достигается за счет применения процедуры плавного установления испытательных режимов и проведения операции контроля характеристик измеряемого сопротивления при наличии плавно нарастающего тестового сигнала.

Возможность осуществления изобретения подтверждается тем, что авторами проведено моделирование процессов измерения и уже разработан и опробован макет устройства, реализующего этот способ.

На фигуре 1 приведен пример структурной схемы устройства, на котором поясняются особенности реализации предложенного способа.

Способ измерения электрического сопротивления изоляции иллюстрируется диаграммой, описывающей очередность выполнения операций контроля, приведенной на фигуре 2, где

6 - установка пониженного напряжения,

7 - измерение R_x,

8 - наращивание тестового сигнала со скоростью V_т,

9 - оценка динамики изменения R_x,

10 - регулировка скорости V_т,

11 - прогнозирование конечного значения R_x,

12 - сравнение сопротивления с допустимым значением R_{x доп.}.

В примере, приведенном на фигуре 1, в качестве генератора тестового сигнала I используется управляемый источник тока 1, падение напряжения U на измеряемом R_x сопротивлении 2 осуществляется аналого-цифровым преобразователем 3, результаты измерения поступают в блок анализа 4, который вычисляет значение сопротивления по формуле

R_x=U/I.

По результатам анализа блок регулировки тестового сигнала 5 изменяет скорость нарастания тестового сигнала или останавливает процесс.

На фигуре 3 представлены графики зависимостей параметров схемы от сопротивления изоляции.

Процесс контроля по предложенному способу осуществляется в следующей последовательности. К контролируемым точкам подключают тестовый сигнал пониженного значения. Измеряют значение сопротивления соответствующего этому уровню сигнала. На основании этого определяют скорость изменения тестового сигнала и запускают процесс нарастания его до достижения заданного условиями проверки режима. В процессе нарастания тестового сигнала постоянно контролируют зависимость сопротивления от амплитуды тестового сигнала и в зависимости от характера изменений (скорости, ускорения или замедления и т.п.) регулируют скорость изменения тестового сигнала до значений, позволяющих, в случае необходимости, прервать процесс контроля без ущерба для целостности контролируемого сопротивления (со всеми вытекающими от этого последствиями для взрывоопасных цепей). Или прервать процесс в случае, если в результате анализа тенденции изменения контролируемого сопротивления прогноз показывает, что при выходе на заданный режим контроля сопротивление может оказаться ниже допустимого. Когда тестовый сигнал достигнет заданного значения, после определенного времени установления проводится измерение сопротивления и сравнение его с допустимым значением, на основании чего делается вывод о результатах контроля.

На фигуре 3а видно, что в случае, если контролируемое сопротивление R_x1 не зависит от режимов измерения, значение тока, протекающего через сопротивление при достижении заданного падения напряжения U_зад, будет равно I₁. На графике 3б, когда контролируемое сопротивление растет с ростом напряжения на нем, показано, что ток I₂, при котором напряжение на R_x2 достигнет U_зад, меньше I₁, а на графике 3в, когда контролируемое сопротивление падает с ростом напряжения на нем, видно, что ток I₃, при котором напряжение на R_x3 достигнет U_зад, больше I_1.

Таким образом, из приведенных примеров видно, что рост сопротивления изоляции в процессе нарастания тестового сигнала приводит к ускоренному увеличению падения напряжения на нем и соответственно сокращению времени операции контроля. Уменьшение сопротивления изоляции приводит к снижению скорости нарастания тестового сигнала на контролируемом сопротивлении.

Например, если контролируемое сопротивление R_x=F(U_R) имеет следующую зависимость от режимов контроля: R_x=R₀+L·I, то

U_вых=R_x·I;

U_вых=(R₀+L·I)·I;

U_вых=I·R₀+L·I²,

где R₀ - это значение сопротивления изоляции при пониженном тестовом сигнале I.

А на вход схемы измерения будет подаваться плавно нарастающий (для упрощения пилообразный) сигнал по закону I=M(t)=m·t, то U_вых будет меняться по закону

U_вых(t)=R₀·m·t+L·m²·t².

Обрабатывая выходной сигнал, например, многократно дифференцируя:

U^' _вых(t)=R₀·m+2·L·m²·t;

U^" _вых(t)=2·L·m².

Из приведенных выражений можно определить коэффициенты R₀ и L, т.е. прогнозировать значение R_x, точно соответствующее заданному режиму контроля (U_зад), и соответственно либо прервать контроль, если прогнозируемое значение R_x будет меньше допустимого (возможна авария), либо продолжить и контролировать фактическое значение R_x при U_вых=U_{вых мах}. Как показано на фигуре 3, когда коэффициент L положителен, т.е. сопротивление изоляции возрастает с ростом тестового сигнала, сигнал на выходе раньше достигает напряжения U_зад, заданного режимами контроля.

А вот, когда L отрицателен, т.е. сопротивление изоляции падает с ростом тестового сигнала, сигнал на выходе позже достигает напряжения U_зад, заданного режимами контроля.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет упростить реализацию устройств для измерения электрического сопротивления изоляции и исключить возможность разрушения объекта, связанную со спонтанным снижением сопротивления изоляции, которое может привести к повреждению объекта.

Способ контроля электрического сопротивления изоляции взрывоопасных объектов, состоящий в том, что между двумя точками устанавливают напряжение, определяют по величине протекающего тока значение сопротивления и сравнивают с допустимым значением, по результатам сравнения делают вывод о годности изоляции, отличающийся тем, что между точками контроля устанавливают пониженное напряжение, измеряют электрическое сопротивление изоляции, потом плавно, со скоростью, позволяющей останавливать процесс контроля в случае резкого изменения сопротивления изоляции, увеличивают напряжение до значения заданного режимом контроля, выдерживают заданный интервал времени, фиксируют значение установившегося сопротивления утечки и сравнивают его с допустимым значением, при этом в процессе нарастания напряжения между контролируемыми точками непрерывно ведут оценку величины и тенденции изменения электрического сопротивления изоляции и корректируют значение скорости нарастания или принимают решение о прерывании процесса контроля.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, в частности, в тензометрии, Преобразователе содержит источник опорного напряжения, первый вывод которого подключен к общей тине преобразователя, резистивный датчик, первый вывод которого через первый потенциальный провод соединен с инверсным входом первого операционного усилителя и через первый токовый провод соединен с одним выводом источника тока, другой вывод которого подключен к общей шине преобразователя, а второй вывод резистивного датчика соединен с вторым потенциальным проводом и вторым токовым проводом, при этом выход первого операционного усилителя соединен с выходом преобразователя.

Способ определения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя материала // 2426137

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к области системы мероприятий по контролю качества поверхности изделий после механической обработки.

Измеритель электрического сопротивления изоляции // 2425388

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля. .

Устройство для бесконтактного измерения удельного сопротивления кремниевого сырья // 2421742

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Устройство для бесконтактного измерения удельного сопротивления полупроводниковых материалов // 2420749

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции // 2377580

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к автоматизированным системам контроля электрического сопротивления изоляции двухпроводных сетей, находящихся под напряжением постоянного тока, и может быть использовано при контроле сопротивления изоляции электрических цепей электро- и радиотехнических изделий.

Система распределения электроэнергии // 2334335

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах распределения электроэнергии, например, в составе самолета, корабля или космического аппарата (КА).

Система распределения электроэнергии // 2331959

Система распределения электроэнергии // 2331958

Способ неразрушающей диагностики предаварийного состояния электрооборудования с обмотками высокого напряжения // 2330297

Устройство и способ для определения электрических параметров // 2437108

Изобретение относится к измерению электрических параметров

Способ диагностики электрических цепей с переменной структурой // 2453855

Изобретение относится к области технической диагностики сложных технических систем с переменной структурой электрических цепей и может быть использовано для диагностики технического состояния электрических цепей электроподвижного состава железнодорожного транспорта

Способ измерения сопротивления изоляции рельсовой линии // 2484485

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции рельсовой линии

Многоканальное устройство для измерения сопротивления изоляции в жгутах и кабелях // 2507523

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Устройство содержит N входных точных резисторов, первый аналого-цифровой преобразователь, к средней точке питания которого подключен первый полюс нестабилизированного источника измерительного напряжения постоянного тока, и резистор, являющийся токовым шунтом, вторым выводом соединенный со входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу микропроцессорного элемента, соединенного с источником измерительного напряжения, с блоком цифровой индикации результатов измерений и режимов работы, с блоком кнопочной клавиатуры, с блоком интерфейса, с блоком сигнализации и с управляющими входами блока коммутации. Также устройство содержит второй аналого-цифровой преобразователь, входы которого через делитель соединены с полюсами источника измерительного напряжения, а выход - с входом микропроцессорного элемента, а блок коммутации содержит N управляемых микропроцессорным элементом коммутирующих узлов, имеющих в своем составе по два коммутирующих элемента, выходы которых первыми контактами объединены и подключены ко второму выводу одного из N входных резисторов, а вторые контакты первого коммутирующего элемента соединены со вторым полюсом источника измерительного напряжения, а второго - с входом первого аналого-цифрового преобразователя. Технический результат заключается в возможности измерения сопротивления изоляции каждой цепи как относительно «земли», так и относительно других контролируемых цепей, в повышении точности измерений, в возможность контроля метрологической характеристики в процессе эксплуатации. 2 ил.

Устройство для непрерывного контроля сопротивления изоляции кабеля // 2510033

Изобретение относится к области электротехники, в частности к контрольно-измерительной технике, и предназначено для использования в качестве технического средства непрерывного контроля сопротивления изоляции и электрической прочности цепи «погружной электродвигатель (ПЭД) - трехжильный силовой кабель» с рабочим напряжением 1-2,5 кВ, применяемого в устройствах электроцентробежного насоса (УЭЦН). Устройство включает в себя источник постоянного напряжения 3, измеритель утечки тока 7, блоки световой 1 и звуковой сигнализации 4, повышающий трансформатор 11, компаратор разряда источника постоянного напряжения 5, микроконтроллер 2, источник опорного напряжения 6, компаратор сброса генератора 8, генератор опорной частоты 9 и усилитель мощности 10, конденсатор 14, резистивный делитель 13, выпрямительный диод 12, эталонный резистор 17, один из выводов которого подключен к тестовой клемме 16; измерительный шунт 15 с возможностью соединения с шиной 19 корпуса и оплеткой контролируемого кабеля, зажим 18 для подключения к жилам контролируемого кабеля. Элементы конструкции соединены определенным образом согласно фиг.1. Технический результат изобретения заключается в создании обладающего высокой надежностью и оперативностью устройства, обеспечивающего непрерывный контроль сопротивления изоляции и электрической прочности цепи «ПЭД - трехжильный силовой кабель». 1 ил.

Способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство его реализации // 2514096

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к автоматизированным системам контроля электрического сопротивления и прочности изоляции, и может быть использовано при контроле сопротивления изоляции электрических цепей электро- и радиотехнических изделий. Способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство для измерения электрического сопротивления изоляции предполагают вначале измерение сопротивления R1 между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной, затем измерение сопротивления R2 между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной с подключенным к ней отдельным контактом и по результатам измерений определение сопротивления и прочности изоляции. Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции содержит измеритель сопротивлений, первую и вторую группу из n ключей, блок управления, включающий в себя запоминающее устройство, процессор и программируемую логическую интегральную схему. За счет такой реализации и учета сопротивления утечки средств измерения достигается увеличение точности измерения сопротивления и прочности изоляции и расширение функциональных возможностей, позволяющих вести измерения в автоматическом режиме. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство и способ для детектирования короткого замыкания на землю // 2542494

Изобретение относится к устройствам детектирования короткого замыкания на землю в электрической цепи переменного тока, содержащей электрическую машину и имеющую нейтральную точку. Устройство содержит блок (20) подачи сигнала, трансформатор (30) напряжения, имеющий первичную обмотку (31), подключенную к стороне выводов (13) электрической машины, и вторичную обмотку (32), которая соединена разомкнутым треугольником. Измерительный трансформатор (40, 45), имеющий первичную обмотку (48), подключенную к нейтральной точке (14) электрической машины, и вторичную обмотку (49). Блок (50) детектирования короткого замыкания на землю. Блок (20) подачи сигнала сконфигурирован с возможностью подачи сигнала на вторичную обмотку (32) трансформатора (30) напряжения. Измерительный трансформатор (40, 45) сконфигурирован с возможностью измерения результирующего подаваемого сигнала на его вторичной обмотке (49), а блок (50) детектирования короткого замыкания на землю сконфигурирован с возможностью детектировать короткое замыкание на землю на основании измеренного сигнала. Технический результат заключается в упрощении устройства. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ контроля качества проводов воздушной линии электропередачи // 2542597

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для непрерывного контроля качества проводов воздушной линии электропередачи. Измеряют напряжение и ток в первом и втором местоположениях на линии электропередачи. При этом измеренные напряжения и токи в первом и втором местоположениях синхронизированы по времени. По измеренным напряжениям и токам определяют полное сопротивление линии электропередачи между первым и вторым местоположениями. Определяют температуру проводов линии электропередачи. При температуре То проводов линии электропередачи определяют эталонные продольное активное Ro, индуктивное XLo и емкостное ХСо сопротивления линии электропередачи между первым и вторым местоположениями. При температуре Т1 определяют эталонное активное сопротивление линии электропередачи R1 между первым и вторым местоположениями. Определяют эталонный температурный коэффициент αо активного сопротивления проводов линии по формуле αo=(R1-Ro)/(Ro·(T1-To)). При температуре Т проводов линии электропередачи определяют текущие продольное активное R, индуктивное XL и емкостное ХС сопротивления линии электропередачи между первым и вторым местоположениями. При температуре Т′ проводов линии электропередачи определяют текущие продольное активное R′ сопротивление линии электропередачи между первым и вторым местоположениями. Определяют текущий температурный коэффициент α активного сопротивления проводов линии по формуле α=(R-R′)/(R·(T-T′)). В качестве параметров, характеризующих качество проводов воздушной линии электропередачи, используют разницу текущих и эталонных сопротивлений (R-Ro), (XL-XLo), (XC-XCo) и разницу текущего и эталонного температурного коэффициента активного сопротивления проводов линии (α-αo). Технический результат заключается в расширении возможностей способа контроля качества проводов воздушной линии электропередач. 1 ил.

Способ определения сопротивления контактной и рельсовой сетей железнодорожного транспорта // 2576359

Изобретение относится к линиям электроснабжения электрифицированного железнодорожного транспорта, а именно к способу определения сопротивления контактной и рельсовой сетей. Способ заключается в том, что производят измерения на экспериментальном участке железной дороги значений напряжения между рельсом и «удаленной» землей, напряжения контактной сети на границах экспериментального участка и тягового тока. Одновременно снимают показания с измерительных приборов в момент прохождения электроподвижным составом поста секционирования в режиме тяги. При этом напряжение на рельсе принимают отличным от нуля и измеряют относительно «удаленной» земли. Технический результат изобретения заключается в возможности определения значений сопротивлений контактной и рельсовой сети. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения параметров двухполюсника // 2583879

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к измерению электрических параметров двухполюсников, используемых в качестве датчиков физических процессов (температуры, давления, уровня жидких и сыпучих сред и др.) на промышленных объектах и транспортных средствах. Техническим результатом является повышение точности измерения, которое достигается путем измерения параметров кабельной линии связи и учета измеренных параметров кабельной сети при определении параметров двухполюсника с помощью схемы замещения. Способ определения параметров двухполюсника заключается в воздействии на двухполюсник, подключенный через линию связи, и эталон синусоидальным напряжением на n заданных частотах, где n - число элементов двухполюсника. Далее производится последовательное измерение значений токов через двухполюсник и эталон на каждой из n заданных частот с последующей фиксацией результатов измерений. Параметры двухполюсника определятся по фиксированным результатам измерений в соответствии со схемой его замещения. Отличительной особенностью способа является то, что осуществляют отключение двухполюсника от линии связи и после формирования синусоидального напряжения на n заданных частотах производят измерение токов через комплексное сопротивление линии связи и эталон на каждой из n заданных частотах. Полученные результаты фиксируют и по ним определяют значения параметров комплексного сопротивления линии связи, используя схему замещения, после чего по значениям параметров комплексного сопротивления линии связи судят о ее состоянии, а также учитывают их при определении параметров двухполюсника. 2 ил.