Способ измерения сопротивления изоляции и защиты от замыканий на корпус силовых цепей тепловозов



Способ измерения сопротивления изоляции и защиты от замыканий на корпус силовых цепей тепловозов

 


Владельцы патента RU 2488129:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава" (ОАО "ВНИКТИ") (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике транспортных средств с электрической тягой, а именно к микропроцессорным системам управления и диагностики тепловозов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и устойчивости способа за счет контроля состояния сопротивления изоляции силовых цепей тепловозов, находящихся под непрерывно изменяющимся напряжением с одновременным постоянным осуществлением защиты от пробоя изоляции на корпус. Указанный технический результат достигается тем, что в способе измерения сопротивления изоляции и защиты от замыканий на корпус силовых цепей тепловозов, основанном на подключении к полюсам цепи постоянного тока цепи из двух последовательно соединенных резисторов, в место соединения резисторов между собой подключены одни концы двух измерительных цепей, первая измерительная цепь включает резистор, датчик напряжения и диод, вторая измерительная цепь включает второй резистор, второй датчик напряжения и второй диод, включенный в полярности, обратной относительно первой измерительной цепи, другие концы первой и второй измерительных цепей подключены к элементу заземления, в процессе измерения производят замер падений напряжения на резисторах в первой и второй измерительных цепях, производят замер напряжения на полюсах цепи постоянного тока, по этим параметрам рассчитывают сопротивления изоляции отдельно положительной и отрицательной цепей и при снижении одного из этих сопротивлений до заданного порогового значения считают, что произошел пробой изоляции соответствующей цепи, и принимают решение об осуществлении защиты путем снятия возбуждения с генератора, питающего силовую цепь тепловоза. 1 ил.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике транспортных средств с электрической тягой, а именно к микропроцессорным системам управления и диагностики тепловозов.

Известен способ измерения электрического сопротивления изоляции электрических цепей, находящихся под напряжением постоянного тока, заключающийся в том, что изменяется конфигурация измеряемой цепи путем шунтирования и производится ряд замеров измеряемой цепи, вначале измерения производятся замеры потенциалов разных участков цепей по отношению к корпусу, потом шунтируют участок цепи, имеющий более высокий потенциал, конденсатором известной емкости, и измеряют параметры переходного процесса в точках шунтирования, а по этим параметрам вычисляют значения паразитных емкостей и сопротивлений изоляции цепей по отношению к корпусу. (RU, патент №2200329, кл. G01R 27/16, G01R 27/18, опубл. 2003 г).

Недостатками известного способа являются невозможность его применения в системах с быстро изменяющимся напряжением в сети, например силовой цепи тепловозов, а также невозможность одновременного осуществления измерений сопротивления изоляции и защиты цепей от пробоя изоляции на корпус.

Известен способ измерения сопротивления изоляции в цепях постоянного тока, принятый за прототип, основанный на подключении к полюсам цепи постоянного тока цепи резисторов, состоящей из двух последовательно соединенных резисторов, включении в место соединения резисторов между собой первого конца измерительной цепи, состоящей из последовательно включенных источника измерительного напряжения и измерителя тока, подключении второго конца измерительной цепи к элементу заземления, определении измерительного тока в измерительной цепи, с целью исключения погрешности измерения от тока небаланса в цепи резисторов, подключают к полюсам цепи постоянного тока два резистора, имеющих одинаковую величину сопротивления, включают источник измерительного напряжения то в одной полярности, то в противоположной полярности полюсов, определяют абсолютные по величине значения измерительного тока, определяют эквивалентный измерительный ток, как половину суммы двух абсолютных по величине значений измерительного тока, измеренных последовательно по времени при разной полярности источника измерительного напряжения, определяют эквивалентное сопротивление цепи равных по величине резисторов, как половину величины одного резистора, делят величину напряжения измерительного источника на величину эквивалентного измерительного тока и вычитают от значения, полученного в результате этого деления, значение величины эквивалентного сопротивления цепи резисторов. (RU, патент №2384855, кл. G01R 27/18, опубл. 2010 г).

Недостатками известного способа являются ненадежность и невозможность устойчивой работы в системах с быстро изменяющимся напряжением в сети из-за отсутствия возможности одновременного осуществления измерений сопротивления изоляции и защиты цепей от пробоя изоляции на корпус в связи с отсутствием постоянного измерения.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и устойчивости способа за счет контроля состояния сопротивления изоляции силовых цепей тепловозов, находящихся под непрерывно изменяющимся напряжением с одновременным постоянным осуществлением защиты от пробоя изоляции на корпус.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе измерения сопротивления изоляции и защиты от замыканий на корпус силовых цепей тепловозов, основанном на подключении к полюсам цепи постоянного тока цепи из двух последовательно соединенных резисторов, в место соединения резисторов между собой подключены одни концы двух измерительных цепей, первая измерительная цепь включает резистор, датчик напряжения и диод, вторая измерительная цепь включает второй резистор, второй датчик напряжения и второй диод, включенный в полярности, обратной относительно первой измерительной цепи, другие концы первой и второй измерительных цепей подключены к элементу заземления, в процессе измерения производят замер падений напряжения на резисторах в первой и второй измерительных цепях, производят замер напряжения на полюсах цепи постоянного тока, по этим параметрам рассчитывают сопротивления изоляции отдельно положительной и отрицательной цепей и при снижении одного из этих сопротивлений до заданного порогового значения, считают что произошел пробой изоляции соответствующей цепи и принимают решение об осуществлении защиты путем снятия возбуждения с генератора, питающего силовую цепь тепловоза.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для осуществления способа измерения сопротивления изоляции и защиты от замыканий на корпус силовых цепей тепловозов.

Два последовательно соединенных резистора R1 и R2 подключают между положительным и отрицательным полюсами цепи, к которой подключен датчик напряжения ДН. К месту соединения резисторов R1 и R2 подключены одним концом две измерительные цепи. Первая цепь состоит из резистора R∂1, датчика напряжения ДН1 и диода Д1 подключенного анодом к элементу заземления. Вторая цепь состоит из второго резистора R∂2, второго датчика напряжения ДН2 и второго диода Д2, подключенного катодом к элементу заземления.

Способ осуществляется следующим образом: Напряжение U, имеющееся в момент измерения в силовой цепи, контролируют датчиком напряжения ДН, подключенным между положительным и отрицательным полюсами цепи. Датчик напряжения ДН1 в первой измерительной цепи контролирует падение напряжения U+ на резисторе R∂1, обусловленное протеканием через эту цепь тока утечки изоляции плюсового полюса. Датчик напряжения ДН2 во второй измерительной цепи контролирует падение напряжения U на резисторе R∂2, обусловленное протеканием через эту цепь тока утечки изоляции минусового полюса. Расчет сопротивления изоляции отдельно плюсового R+ и отдельно минусового R- полюсов осуществляется в соответствии со следующими выражениями:

R + = U R 1 R 2 R 1 U + R 1 R 2 R 2 + U R 1 R 1 R 2 U + R 2 R 1 R 2 U + R 1 R 1 R 2 U + R 2 ( R 1 + R 2 )

R = U + R 1 R 2 R 2 U R 1 R 2 R 1 + U R 2 R 1 R 2 U R 2 R 1 R 2 U R 1 R 1 R 2 U R 1 ( R 1 + R 2 )

Защитная функция осуществляется путем снятия возбуждения с тягового генератора (на чертеже не показана), питающего силовую цепь в случае снижения любого из расчетных сопротивлений R+ или R- ниже заданных порогов. Отношение номиналов резисторов R1 к R2 выбирают больше или равным двум, что бы обеспечить срабатывание защиты при одновременном пробое на корпус положительной и отрицательной цепей.

Введение постоянного измерения сопротивления изоляции силовых цепей тепловозов, находящихся под непрерывно изменяющимся напряжением с одновременным постоянным осуществлением защиты от пробоя изоляции на корпус позволяет повысить надежность и устойчивость работы силового оборудования тепловозов с электрической тягой.

Способ измерения сопротивления изоляции и защиты от замыканий на корпус силовых цепей тепловозов, основанный на подключении к полюсам цепи постоянного тока цепи из двух последовательно соединенных резисторов, отличающийся тем, что в место соединения резисторов между собой подключены одни концы двух измерительных цепей, первая измерительная цепь включает резистор, датчик напряжения и диод, вторая измерительная цепь включает второй резистор, второй датчик напряжения и второй диод, включенный в полярности, обратной относительно первой измерительной цепи, другие концы первой и второй измерительных цепей подключены к элементу заземления, в процессе измерения производят замер падений напряжения на резисторах в первой и второй измерительных цепях, производят замер напряжения на полюсах цепи постоянного тока, по этим параметрам рассчитывают сопротивления изоляции отдельно положительной и отрицательной цепей в соответствии со следующими выражениями:
R + = U R 1 R 2 R 1 U + R 1 R 2 R 2 + U R 1 R 1 R 2 U + R 2 R 1 R 2 U + R 1 R 1 R 2 U + R 2 ( R 1 + R 2 ) ,
R = U + R 1 R 2 R 2 U R 1 R 2 R 1 + U R 2 R 1 R 2 U R 2 R 1 R 2 U R 1 R 1 R 2 U R 1 ( R 1 + R 2 ) ,
где R+ - сопротивление изоляции плюсового полюса;
R- - сопротивление изоляции минусового полюса;
R∂1, R∂2 - сопротивления резисторов первой и второй измерительных цепей соответственно;
R1, R2 - сопротивления резисторов делителя;
U - напряжение в силовой цепи;
U+ - падение напряжения на резисторе R∂1;
U- - падение напряжения на резисторе R∂2,
и при снижении одного из этих сопротивлений до заданного порогового значения, считают, что произошел пробой изоляции соответствующей цепи и принимают решение об осуществлении защиты путем снятия возбуждения с генератора, питающего силовую цепь тепловоза.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для эксплуатационного контроля состояния изоляции относительно земли объектов под рабочим напряжением в трехфазных сетях с изолированной нейтралью, а также в сетях, где нейтраль заземлена через резистор или реактор.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и используется для измерения и постоянно действующего контроля сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока на кораблях, судах, шахтах, метрополитене и там, где есть разветвленные отдельные сети постоянного тока, изолированные от земли.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике транспортных средств с электрической тягой. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначено к использованию при создании и применении устройств и систем для измерения сопротивлений изоляции в сетях постоянного тока, находящихся под напряжением.

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к контролю сопротивления изоляции в электрических сетях с изолированной нейтралью. .

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к контролю сопротивления изоляции в электрических сетях с изолированной нейтралью. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике и релейной защите систем электроснабжения. .

Группа изобретений относится к электроизмерительной технике и предназначена для использования в автоматизированных системах контроля, диагностики и управления технологическими процессами. Между одним из полюсов контролируемой цепи и шиной заземления подключают измерительную цепь, содержащую управляемый дополнительный источник постоянного тока формирующий однополярное двухступенчатое напряжение, при этом, с целью снижения измерительного напряжения дополнительного источника, с цепью заземления соединяют полюс дополнительного источника одноименный с подключенным полюсом контролируемой цепи. Устройство содержит измерительную цепь, включенную между одним из полюсов контролируемой цепи и шиной заземления и состоящую из управляемого дополнительного источника постоянного тока, ограничительных резисторов и токового шунта, микропроцессорный элемент, прецизионный элемент стабилизации напряжения питания аналоговой части микропроцессорного элемента, блок передачи измерительной информации, при этом, параллельно токовому шунту, подключена цепь из последовательно соединенных масштабирующих операционных усилителей, а параллельно дополнительному источнику подключен еще один операционный усилитель с делителем напряжения на входе, выходы операционных усилителей соединены с входами аналого-цифрового преобразования микропроцессорного элемента, а выход микропроцессорного элемента, управляющий дополнительным источником, имеет функцию широтно-импульсной модуляции. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности измерений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля, и применяется при контроле сопротивления изоляции электрических цепей постоянного тока относительно корпуса. Технический результат заявленного изобретения заключается в сокращении числа коммутационных элементов, отвечающих за подключение цепей к измерительному каналу, и в сокращении времени, затрачиваемого на проведение измерений. Технический результат достигается благодаря тому, что исследуемые цепи группируют в двухмерную матрицу, состоящую из m строк и n столбцов. Далее группы цепей, составляющих строки и столбцы матрицы, поочередно подключают к источнику напряжения U постоянного тока через измерительный резистор R1 и выполняют измерения напряжений AU на резисторе R1. Сопротивления изоляции групп цепей определяют по формуле Rизол=R1×(U/ΔU-1). Каждая исследуемая цепь участвует в двух измерениях: сначала в составе группы строки матрицы, а затем в составе группы столбца матрицы. На основе анализа результатов измерений определяют цепи с пониженным сопротивлением изоляции относительно корпуса. Выдача команд, измерение напряжений, вычисление сопротивлений изоляции и формирование результатов контроля осуществляется с помощью программного модуля. Для (m×n) исследуемых цепей требуется проведение (m+n) измерений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ измерения сопротивления изоляции цепей постоянного тока, находящихся под рабочим напряжением, и устройство для его осуществления относятся к электроизмерительной технике и предназначены для использования преимущественно в автоматизированных системах контроля, диагностики и управления технологическими процессами. Техническим результатом является повышение помехозащищенности и точности измерений, упрощение устройства, реализующего заявленный способ, а также расширение функциональных возможностей за счет реализации функции самодиагностики измерительных каналов и устройства в целом. Технический результат достигается устройством, осуществляющим способ, заключающийся в том, что в интервалах между измерениями сопротивления изоляции производят контроль измерительных каналов путем подключения входов первого измерительного канала к одной точке и определения среднего значения «нуля» после "n" измерений для учета в расчете напряжения, а затем подключения этих же входов к обоим полюсам контролируемой цепи для последующего вычисления отношения среднего (из "n") значения показаний второго канала к среднему значению показаний первого канала, при выходе рассчитанных показателей за пределы установленных порогов, делают вывод о нарушении функционирования измерительных каналов, а в противном случае последующее вычисление общего сопротивления изоляции производят по формуле:

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите синхронных генераторов, и может быть использовано на электрических станциях для защиты синхронных генераторов от замыкания обмотки возбуждения на землю в одной точке, а также для контроля сопротивления изоляции. Технический результат - повышение надежности работы системы контроля состояния изоляции и релейной защиты цепей возбуждения. Полюса обмотки возбуждения шунтируют сопротивлениями, часть которых периодически шунтируется управляемыми ключами с целью изменения состояния измерительной схемы, измеряют напряжения на определенных элементах схемы и вычисляют сопротивление изоляции по формуле, приведенной в описании изобретения. Блок-схема способа включает в себя обмотку возбуждения (1); контролируемое сопротивление изоляции (3); два шунтируемых сопротивления (6) и (8); два управляемых ключа (5) и (9), шунтирующих сопротивления (6) и (8) соответственно; добавочные высокоомные сопротивления (2) и (4), включенные между полюсами обмотки возбуждения и ключами (5) и (9); блок (10) управления ключами; блок измерения 11; выходной релейный блок (12); блок (13) контроля исправности ключей; заземляющее сопротивление (70. Технический результат получают путем снижения уровня напряжений на шунтирующих ключах путем разделения их с выводами обмотки возбуждения при помощи высокоомных сопротивлений, а сами ключи для осуществления контроля их исправности подключают параллельно к сопротивлениям, на которых измеряют напряжения. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для измерения емкости между фазами и корпусом (или землей) в любых трехфазных электросетях, например в судовых. Описан способ измерения фазной емкости электросети с изолированной нейтралью, который включает в себя поочередное измерение токов замыкания каждой из фаз и отличается тем, что дополнительно измеряют углы между векторами токов замыкания и векторами возникающих при замыканиях напряжений на нейтрали, используя которые рассчитывают фазные емкости. Способ повышает точность и устраняет ошибки при определении фазных емкостей электросети. 3 ил.

Изобретение относится к технике электрических измерений. Устройство содержит источник испытательного напряжения (ИИН), эталонный резистор (ЭР), зарядный ключ (ЗК), испытуемый объект (ИО), разрядный ключ (РК), разрядный резистор (РР), выходные выводы, к которым подключают ИО, двухканальный цифровой измеритель с запоминающим устройством с двумя информационными (ЦИ) и двумя управляющими входами, устройство отображения информации (УОИ), генератор тактовых импульсов (ГТИ) и блок управления (БУ) с выходами «Пуск» и «Установка нуля». Первый вывод ИИН через ЗК присоединен к первому выходному выводу устройства, а второй вывод ИИН через ЭР присоединен ко второму выходному выводу устройства. К выходным выводам устройства параллельно подключены соединенные последовательно РК и РР. Выход ЦИ соединен с входом УОИ. Выход ГТИ соединен с первым управляющим входом ЦИ. Также в устройство введены замыкающий и размыкающий блок-контакты ЗК, замыкающий блок-контакт РК, пиковый детектор, дифференцирующий элемент, нуль-компаратор, световой индикатор, счетчик времени, блок умножения напряжений, цифровой индикатор, два масштабных преобразователя и органы управления двухканальным цифровым измерителем с запоминающим устройством. Причем входные выводы первого масштабного преобразователя подключены параллельно выходным выводам устройства, а его выход через размыкающий блок-контакт ЗК и замыкающий блок-контакт РК подключен к первому информационному входу ЦИ и к входам дифференцирующего элемента и пикового детектора. Выход дифференцирующего элемента подключен к входу нуль-компаратора, а выход нуль-компаратора подключен к входу счетчика времени и световому индикатору. Выход счетчика времени подключен к первому входу блока умножения напряжений, второй вход которого подключен к выходу пикового детектора. Выход блока умножения напряжений подключен к входу второго масштабного преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового индикатора. Второй вывод ИИН соединен через замыкающий блок-контакт ЗК с вторым информационным входом ЦИ. Вход генератора тактовых импульсов соединен с выходом «Пуск» блока управления. Второй управляющий вход ЦИ соединен с выходом органов управления ЦИ. Обнуляющие входы пикового детектора и счетчика времени соединены с выходом «Установка нуля» блока управления. Технический результат заключается в возможности непосредственного измерения оставшегося ресурса изоляции. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Устройство состоит из источника измерительного стабилизированного напряжения постоянного тока, фильтра RC, состоящего из последовательно соединенных резистора и конденсатора, одного диод, шунтирующего конденсатор С1, блока гальванической развязки, усилителя напряжения сигнала с регулируемым коэффициентом усиления, блока питания, электронного делителя напряжения, блока индикации и блока сигнализации. При этом источник измерительного стабилизированного напряжения постоянного тока положительным полюсом подключен к корпусу (земле), а отрицательным полюсом соединен с нижним первым выводом резистора нейтрали контролируемой сети. Второй вывод резистора нейтрали контролируемой сети соединен с нейтралью контролируемой сети. Параллельно источнику измерительного стабилизированного напряжения постоянного тока включены конденсатор С1 и диод, катод которого соединен с корпусом (землей). Параллельно резистору нейтрали включен фильтр RC, причем конденсатор фильтра включен параллельно входу блока гальванической развязки, который своим выходом включен на вход усилителя напряжения сигнала с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого соединен со входом электронного делителя напряжения, а выход электронного делителя напряжения соединен непосредственно с блоком индикации и с блоком сигнализации. При этом все блоки устройства запитаны от блока питания. Технический результат заключается в возможности непрерывного контроля сопротивления изоляции. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Устройство содержит резистор, соединенный с нейтралью одним выводом, резистивный датчик тока, источник стабилизированного напряжения постоянного тока, шунтирующий конденсатор C1, RC-фильтр на 50 Гц, блок гальванической развязки, электронный делитель напряжения, дифференциальный усилитель, блок питания и блоки индикации и сигнализации. При этом второй вывод резистора нейтрали соединен с введенными резистивным датчиком тока и источником стабилизированного напряжения постоянного тока, включенными последовательно. Второй вывод резистора нейтрали соединен с корпусом через шунтирующий конденсатор С1, а плюсовой вывод источника стабилизированного напряжения соединен с корпусом через введенный резистивный датчик тока. Параллельно резистивному датчику тока включен RC-фильтр, средняя точка которого соединена с входом блока гальванической развязки, а выход блока гальванической развязки соединен с входом электронного делителя напряжения, на выход которого входом включен дифференциальный усилитель, на выход которого входом включены блоки индикации и сигнализации. Все блоки устройства запитаны от блока питания. Технический результат заключается в возможности непрерывно контролировать сопротивление изоляции в сетях переменного тока с резистивной нейтралью. 1 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения сопротивления изоляции электрических сетей переменного тока, находящихся под напряжением и изолированных от земли. Устройство содержит источник измерительного напряжения, миллиамперметр, блок гальванической развязки, блок вычитания, блок управления, управляемый источник переменного напряжения, первый ключ, второй ключ, токоограничивающий резистор. Причем два входа блока гальванической развязки подключены к двум фазам контролируемой сети, между которыми действует переменное напряжение. Выход блока гальванической развязки подключен ко второму входу блока управления, выход которого подключен к входу управляемого источника переменного напряжения, первый выход которого подключен к второму выводу токоограничивающего резистора, первый вывод которого подключен ко второму выходу источника измерительного напряжения. Второй выход управляемого источника переменного напряжения подключен через миллиамперметр к земле. Первый выход источника измерительного напряжения через первый ключ подключен к любой фазе контролируемой сети. Первый вход блока вычитания подключен к первому выходу управляемого источника переменного напряжения, а выход блока вычитания через второй ключ подключен к первому входу блока управления. Технический результат заключается в уменьшении погрешности и времени измерения сопротивления изоляции. 3 ил.
Наверх